开封永大化工有限公司变压吸附脱碳装置运行小结

       河南煤业化工集团开封永大化工有限公司原脱碳装置为浓氨水吸收法，该方法的主要优点是可以回收原料气中的CO2，同时副产碳酸氢铵作为农用肥料，缺点是必须消耗大量的液氨，导致生产系统商品液氨较少。近几年来，由于碳酸氢铵市场萎缩，价格严重下滑，为调整产品结构，增加液氨产量，我公司于2008年9月份投产了1套设计能力30000 m3/h的变压吸附脱碳装置，与原脱碳装置并联使用。

       我公司变压吸附脱碳装置由四川天一科技股份有限公司设计，采用10-3-9/pp&v工艺（即10塔在线吸附、3塔同时进料、9次均压、顺放抽空）。装置由1台气液分离器、10台吸附器、4台中间罐、100台程控阀及一系列调节阀和手动阀组成。采用DCS控制系统控制程控阀的开关。该装置投运后出现了一些问题，我们进行了积极的改进。

       1.部分程控阀阀门动作慢

       生产运行中来自空压机的仪表空气经过Φ32 mm管道送往各程控阀作为阀门动作的动力源。运行一段时间后，部分阀门起落较慢（主要是101、106等系统大阀门和距离动力源较远的阀门），短时会导致系统运行效率降低，严重时导致系统停车甚至引发安全事故。为了改变这种状况，经检查和分析，我们认为是仪表空气管径细、管线长和仪表空气管中间油雾器型号小、油雾器稍有堵塞（特别是冬季有结冰现象）就导致前后压差增大，使到达程控阀的仪表空气压力低，引发程控阀开关动作慢。经过研究后，我们将仪表空气管由Φ32 mm无缝管换成Φ51 mm无缝管，油雾器型号加大并加旁路（油雾器出现问题时仪表空气走旁路而对油雾器进行检修），在油雾器后加设1台稳压罐，稳压罐下部加装1个排污阀。这样改造后，既可排污，又可稳定仪表空气压力，减少压差。此外，冬季加强空气压缩机管理，及时更换干燥剂并加强出口缓冲罐的排污。改造后，经过近1年多来的运行，再未出现类似问题，程控阀运行正常，保证了系统的稳定运行。

       2.逆放前期（D1）气体回收影响脱硫系统运行

       由于逆放前期气体中的有效成分H2、CO、N2含量较多，所以设计时将逆放阶段分为前期和后期两个阶段，并将逆放前期的气进行回收。但由于压力较低（0.1 MPa左右），我们将逆放前期的气回收到了脱硫岗位的罗茨鼓风机进口。试运行一段时间后，发现罗茨鼓风机因进口压力在逆放前期气体回收时压力波动较大（罗茨鼓风机进口压力仅0.003~0.005 MPa），罗茨鼓风机负荷加重，运行声音不正常，电流剧烈波动，影响罗茨鼓风机的安全运行。对此我们将逆放气回收罗茨鼓风机移至半水煤气柜出口，经煤冷塔和气水分离器等设备缓冲后再进入罗茨鼓风机。改造后在逆放气正常回收的情况下，罗茨鼓风机运行平稳，再未出现异常响声和电流大幅波动等不正常情况。

       3.程控阀程序控制故障

       在2010年8月系统运行正常时，吸附塔D塔109 D阀突然出现开关不正常，不受DCS系统的控制。经仪表检修人员检查调整后仍未解除故障，且运行一段时间后D塔所有阀门全部出现不正常。仪表检查没问题，操作人员切掉D塔,将系统运行模式由10-3-9（10塔在线、3塔同时进料、9次均压）调整为9-3-8（9塔在线吸附、3塔同时进料、8次均压），并将D塔程控阀的一个接触不良的电源卡件进行维修。之后该塔运行正常。

       4.净化气（产品气）中CO2波动大

       装置设计净化气中CO2含量在0.2%左右，但在实际运行中PSA出口净化气中CO2 含量很不稳定，经常有大幅度的波动。经过分析，主要有两方面的原因：一是我公司氨水法脱除CO2系统和PSA系统2套脱碳系统同时使用，由于2套系统运行时气量平衡不好，如氨水脱碳岗位随着液位的高低而引起阻力变化、系统加减负荷时气量调节不及时、产品结构调整而对两个系统气量进行较大幅度调整、调整粗甲醇浓度时人为调节净化气中CO2含量等，导致进入变压吸附系统的气量不稳定；二是操作人员经验不足，调节的预见性较差，不能根据系统情况进行有预见性的调节，等到发现CO2明显波动时再去调节为时已晚。对此，我们从管理上制定相关措施，加强岗位间的沟通，尽量减少PSA系统气量的波动；三是加强班组之间的交流学习，不断总结经验。经过2年多来的摸索，目前已基本总结了一套切实可行的经验，杜绝了净化气CO2大幅波动的现象。

       根据变压吸附脱碳装置2年多来实际运行效果分析，原料气处理气量在4500~26000 m3/h之间，显示了较大的存在弹性；原料气的转换率在69%~71.5%之间，有效气体成分回收率在97%~99.5%之间，基本达到了设计标准。 同时具有很好的经济效益：按增加液氨产量100 t/d，减少碳酸氢铵产量420 t/d，液氨平均销售价格2400元/t，碳酸氢铵平均销售价格510元/t，全年有效生产时间300 d计算，即年可增加经济效益774万元。