年产10万吨乙二醇装置富氢气提纯改造

毛金平，朱干龙，张健堂，王昌济

（淮化集团乙二醇厂，安徽淮南 234000）

淮化集团10万吨/年乙二醇装置自投产运行以来，乙二醇加氢压缩产生3 000 m3驰放气，驰放气含氢气、甲烷、一氧化碳、氮气、二氧化碳及甲醇等，目前直接排空，既造成环境污染，又造成资源浪费。经过技术论证和分析，决定对该驰放气进行回收利用，通过新增一套氢气变压吸附装置，进一步提纯氢气后送至加氢压缩机入口处，作为乙二醇反应原料。

1 技术方案

经过对目前氢气提纯技术的进一步论证，决定采取变压吸附（PSA）氢气提纯技术。

1.1 原料气条件

（1）来源：加氢压缩机出口。

（2）流量：3 000 Nm3/h。

（3）压力：2.3～2.6 MPa（G）。

（4）温度：30℃。

（5）原料气组成见表1。

表1 原料气组成

1.2 改造工艺示意图

来自加氢压缩机出口处富含氢气的驰放气经过PSA变压吸附提纯后，返回至加氢压缩机入口处，作为乙二醇反应原料参与反应。

图1 改造工艺流程示意图

1.3 流程描述

变压吸附系统由1台冷却器、1台气液分离器、6台吸附塔、1台顺放气罐、1台解析气混合罐组成。

本装置变压吸附（PSA）工序采用6-1-3PSA工艺，即装置由6个吸附塔组成，其中一个吸附塔始终处于进料吸附状态，一个吸附塔处于冲洗再生状态；其工艺过程由吸附、三次均压降压、顺放、逆放、冲洗、三次均压升压和产品最终升压等步骤组成。

1.4 产品气设计指标

产品（氢）气组成见表2。

表2 产品（氢）气组成

产品（氢）气压力：2.55 MPa（G）

PSA氢气回收率：≥85%

解析气压力：0.02 MPa（G）

2 主要设备

（1）冷却器：规格尺寸30 m2，材质Q345R。

（2）气液分离器：规格尺寸Ф500，H=2 000，材质Q345R。

（3）PSA吸附器：规格尺寸Ф800，材质Q345R，数量6台。

（4）顺放气罐：规格尺寸Ф1 000，材质Q345R。

（5）解析气缓冲罐：规格尺寸Ф1 400，材质Q345R。

本套PSA吸附装置合计投资300万元。

3 吸附剂选择

经过技术交流及工业实际应用分析比较，选择四川省某吸附剂公司，其规格见表3。

表3 吸附剂选择

4 控制系统

根据变压吸附的工艺特点，本装置控制系统设计和软件将在满足要求的前提下，既考虑技术的先进性、操作简便和直观，又兼顾到运行可靠稳定。

（1）顺序控制

本装置全部按照工艺给定条件进行顺序控制和模拟调节，使装置正常工作。顺序控制和模拟有机结合，并且对于多种切塔和恢复，能实现多种不同的控制程序。所有的程控开关阀均带检测、显示和报警功能。

（2）程序控制调节

这是由开关信号和模拟信号组合运行的复杂控制，分三个步骤：首先是顺序开关信号启动，然后进入自适应随动控制，最后由顺序开关信号关断或开启。

该功能用于保证各关键压力变换能和理想曲线基本完全吻合，从而保证了变压吸附工况的稳定和优化。

（3）参数优化控制

依据原料气量的变化和产品纯度自动地计算出最佳吸附循环时间，优化装置运行状况，使装置在保证产品质量的前提下，还可以自动地获得最高回收率、最佳的经济运行效益。

（4）连锁控制

包括工艺参数联动调节、工艺参数安全联锁、产品质量联锁控制等。

5 经济效益测算

原系统弛放氢气2 424 Nm3/h，经PSA吸附提纯后多回收氢气2 000 Nm3/h，弛放氢气424 Nm3/h。按照乙二醇设计有效工艺气单耗，则每小时多生产乙二醇0.75吨，每年生产乙二醇（按7 200小时计算）5 400吨，按照目前乙二醇含税价7 500元/吨计算，营业收入合计4 050万元，经济效益非常可观。□