河南能源集团依托豫北化工公司在安阳建设了20万t/a乙二醇装置，2012年12月产出合格乙二醇。外围配套工程采用PSA工艺，为乙二醇主装置提供纯度98%以上的CO和99.9%以上的H2，装置包括变压吸附脱CO2、变压吸附制CO（2套）、变压吸附制H2。装置设计处理净化后水煤气量为100842 m3/h，生产纯度为98.5%以上CO产品气量为22000 m3/h，纯度为99.9%的H2产品气量为42000 m3/h。因此，变压吸附系统运行状况的好坏直接影响着CO和H2的产量、质量。
1.改造前的状况
（1）系统60%负荷（处理气量57000 m3/h，设计值100842 m3/h）条件下产品产量及质量如下：CO产品气量11000 m3/h（设计值22000 m3/h），PSA处理气中CO含量为28.22%（设计值26.85%）；H2产品气量24000 m3/h（设计值42000 m3/h），PSA处理气中H2含量为54.81%（设计值55.81%）；（CO+H2）收率82.6%（设计值90%）。可以看出，虽然PSA处理气中有效气体组分高于设计值，但收率达不到设计要求，有效气体组分损失在7%左右。
（2）PSA-CO2段吸附较多CO，造成该段逆放、抽真空解吸气中可燃气体成分偏高，而送三废炉气体主要由PSA-CO2解吸气和PSA-H2解吸气组成，日常分析显示，该组成气体可燃成分较设计值高出10%左右，主要超标物为CO（而控制解吸气中CO的主要手段为控制PSA-CO2尾气中CO2量，CO2量越高则解吸气中CO量越低，但从分析数据来看，目前PSA-CO2尾气中CO2量已远远高于设计值，但解吸气中CO仍未有明显降低），该气体送至三废炉造成炉膛超温。
2.技改的必要性分析
PSA一段解吸气中CO含量高会造成以下影响：① CO收率降低，CO产品气气量不足；②三废炉可燃成分高于设计值，使炉膛超温；③三废炉超温造成无法接收PSA一段解吸气，而这部分气体气量较大（满负荷状况下气量约为22000 m3/h，目前状况在10000 m3/h）且只能回收至三废炉，而三废炉放空阀为二位闸板阀，只能全开全关，无法控制接收量，三废炉无法接收PSA一段解吸气使PSA-CO2逆放、抽真空压力上升，吸附剂再生效果变差，最终使一段尾气中CO2升高超过安全值。
由于上述三废炉的问题，造成PSA-CO2段无法开启足够真空泵，且为减轻其负担，系统一直控制尽量低的冲洗气量，使吸附剂再生效果变差，PSA-CO2尾气中CO2含量超指标，并对系统产生如下影响：①CO产品气中CO2含量超指标（设计指标为0.35%，目前产品气中CO2含量维持在50×10-6）；②PSA-H2段PU-12吸附剂对CO2极为敏感，当吸附CO2后，吸附剂极难再生，会造成PU-12吸附剂永久失活。
3.技改方案
（1）PSA-CO2系统技改方案
PSA-CO2工序采用12塔工艺。每个吸附周期内任意时刻有6塔同时吸附，2塔同时抽真空，每个吸附塔在1个周期中需经历吸附（A）、3次均压降压(ED)、顺向放压（P）、逆向放压(BD)、抽空(V)、抽空加冲洗（V+C）、3次均压升压(ER)、（终）充压等步骤。本次技改首先将P步骤分为ID与P，以实现管道泄压，ID时间和P时间可分别设定；另外，在抽空（V）步骤时加入“增强冲洗”时序，抽空全程可进行冲洗，增强冲洗步骤可设定时间， PSA-CO2正常程序和PSA-CO2增强冲洗程序可切换。技改的目的是改善吸附剂的再生状况，降低尾气中CO2指标。
（2）PSA-CO系统技改方案
PSA-CO装置由2套共24个吸附塔组成，任何时刻均有6台吸附塔处于吸附步骤，其余各塔处于吸附剂再生过程的不同阶段，24个塔交替工作，从而达到连续分离提纯CO的目的。改造前，1个周期中每个吸附塔均经历吸附（A）、2次均压降压（ED）、顺放（P）、置换冲洗(P+C)、逆向放压(BD)、抽空(V)、均压升压（ER2）、置换预吸附(PP)、均压升压（ER1）、终充压（FR）等工艺过程。改造后，将以前的2次均压改为3次均压，并在原均压管线上各套增加6台程控阀。技改的目的是使均压压力更平稳，抽真空时在一个较低的压力下进行，更有利于吸附剂的解吸，并减小顺放时的压力和减少顺放气体回气柜量，从而减少CO有效气体的损失。
4.改造后的运行情况
技改后，装置于2015年4月25日投运，5月8日系统负荷达到80%，运行参数如下：水煤气流量60000～67000 m3/h、压力0.85～0.90 MPa；PSA-CO2吸附压力0.75～0.8 MPa；PSA-CO吸附压力0.7～0.75 MPa ；进PSA系统原料气成分H2 53.7% 、CO 28.8%、CO2 10.1%、N2 6%，CH4 1.0%、O2 0.1%；一段尾气中的CO2含量≤0.25%；CO产品气中的CO2含量≤200×10-6；（CO+H2）收率≥85%。
从技改后的运行数据可以看出：①对PSA-CO2运行程序进行修改后，系统可操作弹性增强，保证了系统运行的安全性；②降低PSA-CO2解吸气中有效气体成分后，不仅三废炉安全运行，而且有利于一段再生，使尾气中CO2含量由改造前的0.4%降至0.25%左右，CO产品气中的CO2含量由600×10-6降至200×10-6以下；③PSA-CO改3次均压后，减少了有效气体的损失，系统均压更趋稳定，（CO+H2）收率提高了2个百分点，产品气量增加500 m3/h，按照1000 m3产品气价格1500元计算，每年可增效500万元以上，经济效益显著。
（豫北化工 赵金涛）