变压吸附脱碳装置二段逆放气回收方式的优化

2016-03-21向红星杨晓勤蒋远华湖北宜化集团有限责任公司湖北宜昌443000

肥料与健康 2016年1期

关键词：变压合成氨脱碳

肖　聪，向红星，杨晓勤，蒋远华(湖北宜化集团有限责任公司　湖北宜昌　443000)

肖聪，向红星，杨晓勤，蒋远华
(湖北宜化集团有限责任公司湖北宜昌443000)

摘要分析了变压吸附脱碳装置二段逆放气回收至煤气柜对系统的不利影响，提出了优化回收方式。改造措施实施后，煤气中有效气体体积分数提高3％，氨产量由410 t/d提高至420 t/d，吨氨压缩机电耗下降21 kW·h，取得了良好的经济效益。

关键词变压吸附脱碳逆放气优化

Optimization of Method of Inverse Vent Gas Recovery from Second Stage of PSA Decarburization Unit

Xiao Cong，Xiang Hongxing，Yang Xiaoqin，Jiang Yuanhua
(Hubei Yihua Group Limited Liability Company Hubei Yichang 443000)

Abstract The disadvantages to the system of recovering inverse vent gas from the second stage of pressure swing adsorption (PSA) decarburization unit to gas tank are analyzed，and optimized recovery method is suggested.After implementing revamp measures，volume fraction of effective component in coal gas increases by 3％，ammonia output increases from 410 t/d to 420t/d，and compressor power consumption per ton of ammonia drops by 21 kW·h，good economic benefit is obtained.

Keywords pressure swing adsorption (PSA) decarburization inverse vent gas optimization

随着变压吸附(PSA)吹扫脱碳工艺在合成氨生产中的广泛应用，如何更好地回收再生过程中的有效气体、降低消耗及提高装置效能，成为广大用户越来越关心的问题。湖北宜化集团有限责任公司针对该问题，在集团下属合成氨类子公司中进行了优化改造，取得了良好的经济效益。

1　存在的问题

湖北宜化化工股份有限公司813厂区新系统合成氨装置设计产能为420 t/d，PSA脱碳装置采用最新的吹扫净化流程，其设计二段逆放气回收至煤气柜。PSA脱碳装置运行初期，合成氨产量仅为410 t/d，且吸附压力偏低(16.9 MPa，设计值17.0 MPa)。合成氨装置未达设计产能，PSA脱碳装置吸附压力偏低是主因。二段逆放气和煤气柜煤气成分见表1。

表1　二段逆放气和煤气柜煤气成分

由表1可以看出:二段逆放气中的有效气成分(CO + H2)含量偏低，其体积分数仅28.8％;二段逆放气中N2和CO2含量相对于煤气柜煤气偏高。逆放气压力约为0.1 MPa，远高于煤气柜压力，净化逆放气流量2 250 m3/h(标态)。

逆放气回收至煤气柜对合成氨系统的影响:①逆放气反复回收和压缩，降低了压缩机一段的有效做功量;②CO2含量偏高，增大了PSA脱碳装置入口CO2分压，提高了一段吸附负荷;③进入PSA脱碳装置的氢氮气含量偏低，导致进入压缩机后工段的气量偏少，进而引起PSA脱碳压力下降，不利于PSA脱碳装置的运行。针对该问题，对二段逆放气的回收进行了优化改造，即将二段逆放气由回收至煤气柜改为回收至PSA脱碳装置一段。

2　优化改造措施

结合逆放气特点，本次优化改造增加了1台100 m3逆放气回收缓冲罐，将二段逆放气部分回收至一段均升段。

优化改造之前和之后二段逆放气回收流程见图1。

图1　优化改造之前和之后二段逆放气回收流程

3　优化改造措施实施前、后的对比分析

变压吸附脱碳装置主要是根据硅胶对CO2的选择吸附特性，在压力变化的工况下，利用硅胶对CO2吸附容量的变化，达到将CO2从合成气中净化脱除并回收CO2作为尿素生产原料的目的。

变压吸附工艺调整具有以下特点:①在相同温度下，吸附压力越高，单位吸附剂吸附CO2容量越大［1］;②压力越高，空速和空塔气速均下降，气体在吸附塔内有效停留时间延长，有利于CO2气体的吸附［2］;③补入系统的煤气量越多，越有利于系统压力的提高，对吸附越有利。

改造后，达到了预期目标，变压吸附脱碳装置压力上升、步时延长、气体损失减少、压缩机电耗下降(表2)，合成氨装置得到有效优化。

表2　改造前、后PSA脱碳装置运行参数对比

4　运行效果

湖北宜化化工股份有限公司813厂区新系统合成氨装置的压缩机一段进口新鲜煤气打气量增加2 250 m3/h(标态)，煤气中φ(CO + H2)提高3％，氨产量由410 t/d提高至420 t/d，年因合成氨产量增加产生的效益为143万元左右;吨氨压缩机电耗下降21 kW·h，年节电效益为191万元左右;合计年增加效益334万元左右。优化改造措施实施前、后工艺参数对比见表3。