变压吸附脱碳技术运行经验与故障处理.doc

变压吸附脱碳技术运行经验与故障处理 丁应海 陈 耀 （贵州化肥在有限责任公司 贵州贵阳 551415） 摘要：分析变压吸附脱碳工艺的特点，通过实际的经验总结，对变压吸附脱碳长周期运行、故障处理提出处理措施。 关键词：变压吸附 运行 经验 故障处理 0、前言： 随着科技的进步和对合成氨气体净化工艺的不断改进，传统的热钾液脱碳工艺为代表脱除CO2的工艺已被逐渐淘汰，取而代之的是NHD脱碳、低温甲醇洗脱碳及变压吸附为代表的新脱碳工艺。以上三种脱碳工艺各有自已的优缺点，每个中氮企业则可以根据自己的实际情况进行论证后再进行选择。我公司“8.13”工程原采用“GV”脱碳工艺，经研究论证后，决定选择变压吸附脱碳工艺取代原有的“GV”脱碳工艺。 2004年3月我公司变压吸附装置顺利试车投产，实现了一次性开车成功，并实现了稳产高产。2006年6月，我公司由于新建尿基复肥的需要，又对变压吸附初脱段进行了扩建，改原有的初脱段工艺为提纯工艺，确保产品CO2的浓度大于97.5%，以满足尿基复肥生产的要求。在变压吸附脱碳的运行中，由于各方面的原因，我公司变压吸附出现了诸多问题，积累了丰富的经验，为此，笔者就我公司变压吸附脱面运行中遇到的故障，运行、维护经验以及应用前景提出自己的观点和看法，供广大的合成氨企业参考。 1、变压吸附脱除CO2的原理 变压吸附脱除变换气中CO2的原理主要是利用吸附剂在吸附压力下，吸附剂有选择性地吸附CO2，低压下自动脱析CO2的原理实现对CO2的脱除，从而实现把变换气中的CO2脱除以达到净化气体的目的。 由于吸附剂表面分子与其内部分子不同，存在剩余的表面力场，当气体混合物中气体分子碰到固体表面时，其中的一部分就会被吸附，由于变压吸附剂的特殊性，在吸附压力下，变换气中大部分CO2就被吸附剂吸附，而变换气中的其余气体主要成份则被吸附得很少，这样就实现了对变换气中CO2气体的脱除。 变压吸附是物理吸附，也称范德华吸附，它是由吸附质分子和吸附表面分子之间的引力所引起的。由于吸附剂表面的分子与内部分子不同，存在剩余的表面自由力场，当气体分子（吸附质）碰到固体（吸附剂）表面时，其中的一部分就被吸附，并释放出吸附热。在被吸附的分子中，只有当热运动的动能足以克服吸附剂引力场的位能时才能重新回到气相，由于分子间的引力引起的吸附，其吸附热较低，接近吸附气体（吸附质）的汽化热或冷凝热，吸附和解析的速度都较快，因此,相当于等温吸附。当吸附了气体分子的吸附剂表面压力降低时，被吸附气体的分子与吸附剂表面的分子间的引力变小，被吸附气体的分子热运动的动能足以克服吸附剂引力场的位能，重新回到气相中，从面实现吸附剂的再生。 2、系统装置概述 2．1 我公司变压吸附2004年3月新建时分粗脱段和净化段，粗脱段、净化段均采用十一塔，三塔吸附，六均工艺。2006年6月对变压吸附初脱段改为提纯工艺时则采用十九塔，三塔吸附，十四均工艺。 2．2 工艺流程简述：来自变换工段的变换气温度40℃，压力1.8Mpa，CO2含量约27%，进入变压吸附提纯脱碳段，将变换气中的绝大部分CO2脱除，同时获得浓度大于97.5%的CO2气体供尿基复肥用，脱碳提纯段的设备包括气水分离器（V010），吸附塔（T0101A—S）等设备。 出提纯段的中间气体进入净化系统，净化系统将中间气中的CO2净化低于0.2%的指标,回压缩机四段，以保证合成氨系统的需要。提纯段的设备　包括吸附塔（T0201 A—K）混合气缓冲罐（V0201），吹扫气缓冲罐(V0202、V0203)，真空泵（P0201A—C）等设备。 2．3 工艺设计参数及工艺流程方块图 变换气组成（V）： H2～53% N2～17% CO2～28% CO～2.5% O2～0.2% 总硫≤300mg/Nm3 水 饱和 处理变换气能力: 70000Nm3/h 进装置变换气压力: 1.7～1.85MPa 进装置变换气温度: ≤40℃ 中间气CO2含量:5～8%(V) 净化气CO2含量: ≤0.2% 实际≤1%(因后设联醇工艺) 产品二氧化碳纯度:≥97.5% 氢回收率: ≥99% 氮气回收率: ≥97% CO回收率: ≥96% 出装置净化气压力 1.66～1.80MPa 出装置净化气温度 ≤45℃ 工艺方块示意图 3、设计中存在的不足之处 我公司的变压吸附是选用天立公司的配套技术，DCS系统则选用浙大中控技术，由于天立公司对生产的实际情况未作深入了解，设计存在以下不足。 3．1 混合气缓冲罐（V0201），吹扫气缓冲罐（V0202～V0203）缺少安全设施。 2004年3月，刚开车不久，公司即发现变压吸附的三个压力容器，混合气缓冲罐、高压吹扫气