申曌，许志红，李俊杰，薛科科
（新乡中新化工有限责任公司，河南 获嘉453800）
［摘 要］新乡中新化工有限责任公司200 kt/a煤制乙二醇项目配套变压吸附（PSA）装置试生产过程中出现CO产品气中甲烷含量高和吸附剂泄漏的问题，PSA装置先后两次进行技改，其后通过不断地优化调整，达到了二次技改设计要求，但受PSA装置产能规模限制，为了获得更多的CO产品气，只有增加原料气进气量、缩短运行周期，相应地解吸气量较设计值有较大幅度的增加，且存在CO产品气收率偏低、系统能耗高等瓶颈问题。经分析与论证，决定对PSA装置原料气工艺路线进行优化改造，将PSA-CO系统部分顺放气加压后送入PSA装置原料气入口，以优化PSA装置入口气体组分（提高原料气中的CO含量），在PSA装置总进气量不变的情况下，提高了CO产品气收率，实现了PSA装置解吸气零放空、降低系统能耗的目的。
［关键词］变压吸附装置；二次技改；解吸气量大；CO收率低；原料气工艺路线优化改造；顺放气；解吸气压缩机
［中图分类号］TQ028.1+5 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2021）01-0062-04
0 引 言
新乡中新化工有限责任公司（简称中新化工）200 kt/a煤制乙二醇项目属河南能源化工集团化工产业重点项目。所配套的变压吸附（PSA）装置为乙二醇装置提供原料气——CO和H2（CO纯度≥98.5%、H2纯度≥99.9%），由北大先锋科技有限公司（简称北大先锋）设计。PSA装置前期运行期间存在CO产品气纯度不能满足乙二醇生产所需且CO产品气中甲烷含量高的问题，由于甲烷会与乙二醇合成气中的亚硝酸甲酯气体形成同分异构体——硝基甲烷，不仅使乙二醇羰化合成系统放空量大，而且给系统的运行带来很大的安全隐患，后经北大先锋二次改造，将CO吸附剂由5A分子筛更换为铜基吸附剂后，解决了CO产品气纯度低及甲烷含量高的问题，但又带来了CO产品气收率低、解吸气气量大等新问题。为解决这些问题，改善系统运行状况，中新化工对PSA装置陆续实施了部分优化改造，取得了较为明显的效果，以下对有关情况作一总结。
1 PSA装置工艺流程简介
2台投煤量750 t/d的航天炉生产的粗煤气，经变换系统进行CO部分变换后入低温甲醇洗系统脱碳（CO2＜50×10-6），之后进入PSA装置预处理系统。在PSA预处理系统内，原料气经气液分离器分离液滴后，由顶部进入吸附塔，脱除原料气中微量甲醇、水分和CO2后从吸附塔底部排出，再经原料气加热器加热至70 ℃左右后送PSA-CO系统。变温预处理系统采用两塔流程，冲洗气来自PSA-H2系统的逆放气和PSA-CO系统的置换尾气，冲洗后的气体经预处理解吸气冷却器冷却后进入解吸气缓冲罐，经解吸气压缩机升压后送往中新化工甲醇合成系统。
PSA-CO系统的任务主要是将预处理系统来的净化气中CO浓缩至纯度达99.3%以上。PSA-CO系统设计为4台吸附塔同时吸附、8次均压、抽真空流程。气体从吸附塔（T-2001A～T）底部进入，从吸附塔顶部流出，CO被吸附剂选择性吸附，经降压置换后进行逆放，逆放前期逆放气进入逆放气缓冲罐，逆放后期经真空泵抽真空后的CO气送入CO产品气缓冲罐，同时吸附剂得到彻底再生；PSA-CO顺放气经顺放气缓冲罐送至PSA-H2系统抽真空缓冲罐，而后送往解吸气缓冲罐，经解吸气压缩机升压后送往中新化工甲醇合成系统；PSA-CO吸附尾气进入吸附尾气缓冲罐，之后送往PSA-H2系统。
PSA-H2系统的任务是脱除PSA-CO吸附尾气中的N2、Ar、CH4、CO2等杂质气体，得到纯度99.99%的H2产品气。在PSA-H2系统，气体由吸附塔（T-3001A～P）底部进入，从吸附塔顶部流出，气体中的N2、Ar、CH4、CO2等杂质被吸附剂吸附，合格的H2产品气进入H2产品气缓冲罐。
2 PSA装置二次技改概况
中新化工PSA装置2011年3月开始施工建设，2012年3月首次试车并一次开车成功。PSA装置初始设计处理气量79 200 m3/h，CO产品气产量22 000 m3/h，H2产品气产量42 000 m3/h，CO产品气纯度≥98.5%（摩尔分数，下同）。
由于在试生产过程中出现CO产品气中甲烷含量高和吸附剂泄漏的问题，影响系统自身及下游系统的安全、稳定运行，PSA装置先后两次进行技改。鉴于PSA装置现场位置方面的限制，第二次技改设计处理气量为63 500 m3/h，CO产品气产量17 600 m3/h，H2产品气产量35 200 m3/h，CO产品气纯度≥99.3%，仅能满足下游乙二醇装置80%负荷用气需求。
2018年3月PSA装置技改完成后投运，通过不断地优化调整，二次技改达到了设计要求。但受PSA装置产能规模限制，吸附剂设计装填量少，为了获得更多的CO产品气，只有增加原料气进气量、缩短运行周期，相应地解吸气量较设计值有较大幅度的增加。
2.1 PSA装置二次技改前后工艺参数
PSA装置原始设计参数与第二次技改设计参数的对比见表1，第二次技改后（2019年3月）生产负荷为90%时工艺气成分见表2。
更多内容详见《中氮肥》2021年第1期