郭锁
（河南能源化工集团安化公司，河南 安阳455133）
［摘 要］ 河南能源化工集团安化公司200 kt/a煤制乙二醇装置2012年10月投运，2017年11月达标达产。随着生产负荷的逐步提升，近2 a来净化系统出现了脱硫工序硫磺回收率低、残液量大且回收困难，以及PSA二段真空泵出口温度偏高致真空泵效率低等问题，直接影响乙二醇装置的高负荷、安全、稳定运行。分析与探讨症结所在，采取一系列优化改进措施后，脱硫工序硫回收率得到提高，员工劳动强度明显降低，PSA二段真空泵出口温度有效降低（使得CO产品气的气质和气量都得到提升），净化系统运行周期大大延长，为乙二醇装置冲击100%生产负荷创造了条件。
［关键词］ 煤制乙二醇装置；净化系统；CO产品气纯度；硫回收率；真空泵；置换气量；优化改进
［中图分类号］ TQ028.1［文献标志码］ B［文章编号］ 1004-9932（2020）01-0075-03
1 概 述
河南能源化工集团安化公司200 kt/a煤制乙二醇装置净化系统主要将造气炉送来的水煤气通过常压脱硫（半脱）、二级电除尘、水煤气压缩、变换、变换气脱硫（变脱）后送至变压吸附系统。变压吸附（PSA）系统主要是从水煤气中提取CO和H2，其基本原理是利用吸附剂对不同吸附质的选择吸附特性和吸附能力随压力变化而呈现差异的特性，实现气体混合物的分离和吸附剂的再生。通过PSA一段吸附CO2（PSA-Ⅰ）、精脱硫、PSA二段制CO（2套PSA-Ⅱ）、变压吸附制H2（PSA-H2）生产出合格的产品气——纯度98.5%的CO和纯度≥99.9%的H2，再分别通过CO离心式压缩机和氢气压缩机加压送至乙二醇主装置合成乙二醇。
乙二醇装置2012年10月投运，2017年11月达标达产。随着生产负荷的逐步提升，近2 a来净化系统出现了脱硫工序硫磺回收率低、残液量大且回收困难，以及PSA二段真空泵出口温度偏高致真空泵效率低等问题，直接影响乙二醇装置的高负荷、安全、稳定运行。为此，我们采取了一系列优化改进，以下对有关情况作一介绍。
2 运行问题及原因分析
2.1 脱硫工序硫磺回收率低、残液量大且回收困难
常压脱硫系统自原始开车以来，一直采用碱性栲胶水溶液脱硫工艺，经过近几年的运行，暴露出系统硫磺回收率低、残液量大、残液回收困难、员工劳动强度大等问题。具体情况如下。
（1）脱硫工序硫回收量少，硫磺回收率甚至低至72%左右，系统长期运行造成硫颗粒大量残留于系统中，在历年的系统检修过程中都会从脱硫塔及再生槽锅底清理出大量硫膏。
（2）脱硫连续熔硫产生脱硫残液2～3 t/d，回收残液需要降温、沉淀，在回收时再生槽反应剧烈容易冒槽，回收困难，造成清液槽、地下池、泡沫槽等液位经常处于高限，残液积存系统，严重影响脱硫工序的高负荷运行，只能采用蒸煮的方式或掺到块煤中烧掉予以处理，此种方法造成员工劳动强度加大、生产成本增高。
（3）由于残液量大、回收困难，严重影响再生槽的正常溢流，进而导致贫液中悬浮硫指标不稳定（偏高），脱硫塔运行不到1 a就会出现塔阻力上涨的情况，每年都要更换新填料，更换填料期间员工劳动强度大、作业环境差。
2.2 PSA二段真空泵出口温度偏高致真空泵效率低
净化系统变压吸附工段原设计PSA二段东、西系统共有真空泵（型号WLW2400-B，Y型）20台，开车以来PSA二段真空泵出口温度逐年升高，近年来夏季其出口温度高达190 ℃，远高于设计值，造成真空泵做功效率低、易发热、耗电量高、气阀等易损件更换频繁、检修工作量大等问题，严重影响系统的高负荷、稳定运行。
由于乙二醇装置近几年不断地投入资金进行技改，目前装置已具备冲击100%生产负荷并连续稳定长周期运行的条件，因此，作为配套的PSA装置必须能够提供合格、稳定的CO和H2产品气。目前，制约PSA装置负荷提升的关键点在于CO产品气的气量和气质上，而对于CO产品气来说，真空泵运行的好坏直接影响其气量、气质。
通过对真空泵问题的彻底排查分析，发现真空泵上缸盖水道较小，缸头循环水进出口偏小（DN15），严重影响真空泵气阀的换热效果，造成真空泵做功效率低、易发热、耗电量高、气阀等易损件更换频繁等，严重影响净化系统高负荷下的稳定运行。因此，降低真空泵出口气体温度、提升真空泵打气量、延长真空泵运行周期至关重要。
2.3 CO产品气中H2含量不理想，置换气量无法满足提纯要求
鉴于乙二醇合成系统安全运行方面的要求，CO产品气中的H2含量（设计值0.3%）不能超标；若H2含量超标，乙二醇合成系统会出现O2量增加，造成反应放热量大，系统超温，且如果H2没有反应完，会在系统中积累，易造成羰化反应器出现危险。而提高CO产品气纯度的一个重要手段是用CO产品气通过置换气压缩机对PSA二段进行置换。
原始设计PSA二段置换步序与逆放步序共同使用1根管线和1排程控阀，在该管线进行逆放时，吸附塔置换步序停止，这样造成置换时间内需更大气量的CO气对PSA二段系统进行置换才能保证CO产品气的纯度，而CO最高气量在18 500 m3/h以下，无法满足乙二醇装置满负荷生产CO气量需达19 000 m3/h的要求。
经考察了解到，现有同类型新建PSA装置已取消了原间歇置换的设计，均采用连续置换的设计，运行状况良好，产品气纯度稳定。
3 优化改进及效果
更多内容详见《中氮肥》2020年第1期