翟琛
（陕西陕化煤化工集团有限公司，陕西 渭南714100）
［摘 要］ 针对陕西陕化煤化工集团有限公司100 kt/a 1，4-丁二醇项目变压吸附提氢装置运行过程中存在的原料气消耗较高、解吸气量较大、产品氢收率低等问题，分析影响变压吸附提氢装置氢收率的主要因素，通过采取降低原料氢气混合气中CO、CO2与其他杂质含量和延长吸附时间等工艺优化调整措施，以及在变压吸附提氢装置下游新增尾气压缩装置回收变压吸附提氢装置解吸气等优化改造措施后，实现了变压吸附提氢装置氢收率的提升，确保了变压吸附提氢装置的高效、稳定、经济运行。
［关键词］ 变压吸附提氢装置；氢收率；影响因素；原料气组成；吸附时间；均压；改进措施
［中图分类号］ TQ028.1+5［文献标志码］ B［文章编号］ 1004-9932（2018）05-0042-03
陕西陕化煤化工集团有限公司（简称陕化集团）100 kt/a 1，4-丁二醇及下游产品项目由中国成达工程有限公司负责总体设计。其中，乙炔装置采用干法电石制乙炔技术；甲醛装置采用瑞典柏仕道普公司的铁钼法合成技术；1，4-丁二醇装置采用美国英威达公司的炔醛法合成技术；原料气提氢装置采用变压吸附氢提纯技术；空分系统和蒸汽系统则依托陕化集团节能减排技改项目；同时，1，4-丁二醇项目配套采用了美国霍尼韦尔公司的自动化控制系统和德国西门子公司的紧急停车系统。
陕化集团100 kt/a 1，4-丁二醇及下游产品项目2014年投运至今，整体而言系统运行稳定，已突破了1，4-丁二醇月产10 000 t的大关。但系统连续、稳定运行的同时，项目配套的变压吸附提氢装置运行中出现的一个瓶颈问题——原料气消耗较高、解吸气量较大、产品氢收率低尤为突出。设计原料氢气消耗量为11 000 m3/h，产品氢气产量约10 000 m3/h，解吸气量约1 100 m3/h，氢收率95%；但实际上原料氢气消耗量约12 000 m3/h，产品氢气产量约9 400 m3/h，解吸气量约2 600 m3/h，氢收率约84%。因此，系统如何节能降耗，成为陕化集团的一个新课题。为此，陕化集团结合系统的实际运行情况，分析影响变压吸附提氢装置氢收率的主要因素，通过采取相应的技术改造和工艺调整措施后，最终实现了变压吸附提氢装置的高效、稳定、经济运行。
1 变压吸附提氢装置简介
1.1 工作原理
变压吸附提氢装置的工作原理是，利用吸附剂对混合气体组分选择性吸附的性质，以及对吸附组分的吸附量随压力的升降同步升降的特性，达到多组分气体分离纯化的目的。
混合原料气中易吸附组分（如醇类、H2O、CO、CH4、N2等）先被吸附，不易吸附组分（如H2等）由塔顶排出，作为产品气送往下一工段；当易吸附组分的吸附前沿快要到达塔顶时，停止通气，此塔通过和其他塔进行多次均压降后，塔内的有效气体得到回收，然后通过逆放和吹扫使吸附剂得到再生，最后通过多次均压升和最终升压进入下一个吸附循环。
1.2 工艺流程说明
陕化集团节能减排技改项目低温甲醇洗装置送来的原料氢混合气，经冷却分离除去气体中的少量水和醇类杂质后，进入变压吸附装置脱除其中的CH4、CO2、CO、CH3OH 和少量N2、Ar，制得纯度较高的产品氢气，送往1，4-丁二醇装置加氢工段；变压吸附解吸尾气经尾气压缩机升压后送往节能减排技改项目变换装置回收利用。
1.3 技改前变压吸附提氢装置的运行状况
变压吸附提氢装置于2014年投运，原设计程序为14—1—11双冲洗流程，即变压吸附提氢装置的14台吸附塔中有1台吸附塔始终处于进料吸附的状态，其吸附和再生工艺过程由吸附、连续11次均压降、逆放、冲洗、连续11次均压升和最终升压等步骤组成。
但随着变压吸附提氢装置运行时间的延长，其氢收率呈逐年下降趋势。经过对原设计程序的多次修改后，实际运行程序为14—1—9流程，即14台吸附塔中有1台吸附塔始终处于进料吸附的状态，其吸附和再生工艺过程由吸附、连续9次均压降、逆放、冲洗、连续9次均压升和最终升压等步骤组成。装置原料氢气消耗约12 000 m3/h，产品氢气产量约9 400 m3/h，氢收率约84%，远低于设计值。
2 变压吸附提氢装置氢收率的主要影响因素
氢收率的计算公示为：氢收率=［产品氢流量（m3/h）×产品气氢含量（%）］÷［原料氢流量（m3/h）×原料气氢含量（%）］×100%。受下游工段的制约，陕化集团产品氢流量和产品气氢含量是不变的，因此，原料气消耗较高、解吸气量较大、原料气氢含量低是装置氢收率低的直接影响因素。
更多内容详见《中氮肥》2018年第5期