李云
（安阳化学工业集团有限责任公司，河南 安阳455133）
［摘 要］安阳化学工业集团有限责任公司200 kt/a煤制乙二醇装置气体净化系统采用变压吸附（PSA）工艺从水煤气中提取CO和H2送往乙二醇合成系统。乙二醇装置2012年建成投产，随着系统负荷的提升，2014年PSA系统出现了PSA-CO2（一段）尾气CO2含量超标，进而使后系统CO产品气CO2含量偏高，导致乙二醇合成系统尾气排放量大等问题，制约了乙二醇装置负荷的提升，且一段尾气CO2含量超标导致H2产品气中含CO2，对PSA-H2系统PU-12分子筛吸附剂造成不可逆转的影响。为此，在原因分析的基础上，安化公司对PSA系统实施了一系列优化技改——延时开启顺放步骤的阀门、调整顺放/逆放步骤的时间、优化再生步骤、调整逆放气回收方案等。优化技改后，PSA系统一段操作空间更大，工艺人员可根据系统负荷调整冲洗气量，高负荷工况下吸附剂再生效果提高，一段尾气CO2含量降低，CO产品气和H2产品气气质有效改善，乙二醇装置负荷提升的瓶颈问题得以解决。
［关键词］煤制乙二醇装置；变压吸附系统；一段尾气CO2含量超标；负荷提升困难；问题分析；优化技改；效果与效益
［中图分类号］TQ028.1+5 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2022）04-0066-04
0 引 言
安阳化学工业集团有限责任公司（简称安化公司）200 kt/a煤制乙二醇装置气体净化系统采用变压吸附（PSA）工艺从水煤气中提取CO和H2送乙二醇合成系统。PSA系统包括PSA-CO2（一段）、精脱硫、PSA-CO（二段）、PSA-H2（三段）四个系统。乙二醇装置于2012年建成投产，随着乙二醇装置负荷的提升，2014年PSA系统出现了一段尾气CO2含量超标，进而使后系统CO产品气CO2含量偏高，导致乙二醇合成系统尾气排放量大等问题，制约乙二醇装置负荷的提升；而且一段尾气CO2含量超标导致H2产品气中含CO2，对PSA-H2系统PU-12分子筛吸附剂造成不可逆转的影响。后通过综合优化技改，一段尾气的CO2含量降低，CO产品气和H2产品气气质得到改善，装置负荷提升过程中出现的问题得以解决。以下对有关情况作一介绍。
1 PSA系统工艺流程简介
来自变换脱硫系统的原料气首先进入气水分离器分离掉水分，然后进入PSA-CO2系统（一段），在一段，气体从吸附塔底部进入，脱除CO2后的气体从吸附塔顶部流出，进入精脱硫系统脱除气体中的微量硫，脱硫后的气体进入半成品气加热器加热至65～75 ℃，然后进入PSA-CO系统（二段）；在二段，气体从吸附塔底部进入，被铜基吸附剂吸附脱除CO后的气体从塔顶部流出进入PSA-H2系统（三段），被吸附剂吸附的CO气体则通过逆放和抽真空方式排出吸附塔；在三段，气体从吸附塔底部进入，气体中的N2等杂质气体被吸附剂吸附，H2从吸附塔顶部流出，吸附剂通过真空泵抽真空而得到再生。
2 问题分析
2.1 问题的出现
安化公司PSA-CO2系统共有9台真空泵，八开一备，分为2组对吸附塔进行抽真空。2012年底乙二醇装置开车，2014年装置负荷提升至80%左右运行时，一段尾气CO2含量超过0.40%（体积分数，下同），控制指标为CO2含量≤0.40%，造成后系统CO产品气CO2含量偏高，进而导致乙二醇合成系统尾气排放量大，乙二醇合成尾气排放系统负荷已达100%，乙二醇装置负荷无法进一步提升；而且当一段尾气CO2含量超标后，PSA-H2系统H2产品气中检测出CO2，而三段PU-12分子筛吸附剂对CO2极为敏感，吸附剂一旦吸附CO2后极难再生，会造成三段PU-12分子筛吸附剂永久失活。
2.2 原因分析
2.2.1 一段存在“高压窜低压”的情况
PSA-CO2系统原设计每台吸附塔在1个周期中需经历吸附、3次均压降压、顺向放压（顺放）、逆向放压（逆放）、抽真空、抽真空+冲洗、3次均压升压、终充压的步骤。PSA-CO2系统共有9条管线，吸附步骤使用1#管线和2#管线，均压1步骤使用3#管线和4#管线，均压2步骤使用6#管线和7#管线，均压3步骤使用6#管线和7#管线，顺放步骤使用4#管线，逆放步骤使用8#管线，抽真空步骤使用9#管线，抽真空+冲洗步骤使用5#管线和9#管线。PSA-CO2系统时间设定为T1、T2、T3，其中T1代表均压1、均压3，T2代表顺放、均压2，T3代表逆放、均压2。由于顺放步骤与均压1步骤共用4#管线，均压1步骤结束后4#管线内气体压力约0.5 MPa，而顺放步骤设计起始压力为0.15 MPa，当顺放步骤的程控阀开启时，4#管线内的高压气体会倒流入吸附塔，造成顺放步骤开始前几秒吸附塔内压力上升，影响顺放步骤的进行；同时，由于吸附步骤气体是从吸附塔底部进入、从顶部流出的，水煤气中各组分据吸附性能依次均匀自下而上分布于吸附床层，当4#管线内的高压气体从吸附塔顶倒流入塔后，会扰乱水煤气中各组分在吸附床层的分布，进而影响吸附剂的再生。
2.2.2 一段抽真空气量和抽真空冲洗气量不足
更多内容详见《中氮肥》2022年第4期