薛科科，李俊杰，张道祥，孙晶，成家琛
（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变压吸附（PSA）装置2012年3月投运后，先后进行过2次技改，主要内容包括将PSA-CO系统5A分子筛常温吸附剂更换为PU-1A铜基吸附剂、增设2台相同规格的CO吸附塔等。2017年10月20日PSA装置技改结束后进行了CO吸附剂（PU-1A铜基吸附剂）的升温还原，2017年12月26日开始进气试运行调试。着重介绍PSA装置试运行调试过程（步骤），对调试过程中出现的问题及处理方法、调试工作中值得肯定的做法进行总结，以期为今后PSA装置的工况调整、故障处理提供一些借鉴与参考。
［关键词］变压吸附装置；技改；试运行调试；预处理系统；PSA-CO系统；PSA-H2系统；工作亮点；问题处理
［中图分类号］TQ028.1+5 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2021）04-0054-05
1 概 述
新乡中新化工有限责任公司（简称中新化工）200 kt/a乙二醇装置外围配套有变压吸附（PSA）装置，其主要任务是为下游乙二醇装置提供合格的原料气（CO和H2）。PSA装置由北京北大先锋科技有限公司（简称北大先锋）设计，2011年3月开始施工建设，2012年3月首次试车。PSA装置原始设计处理气量7 920 m3/h，设计CO产品气产量为2 200 m3/h、CO产品气纯度≥98.5%（摩尔分数，下同），设计H2产品气产量为4 200 m3/h。由于在试生产过程中出现CO产品气中CH4含量高（CO产品气纯度虽达98%，但其CH4含量高达1%左右）和吸附剂泄漏的问题，影响PSA装置及下游装置的安全稳定运行，PSA装置先后进行过2次技术改造，主要内容包括将PSA-CO系统5A分子筛常温吸附剂更换为PU-1A铜基吸附剂、增设2台相同规格的CO吸附塔等。
2017年10月20日PSA装置技改结束，CO吸附剂（PU-1A铜基吸附剂）升温还原，之后进行了升温还原临时管道恢复、程控阀内漏测试、系统盲板抽堵、现场手阀确认等一系列开车准备工作，并利用上游气化装置停车机会更换了净化装置至PSA净化气阀门，并将隔离盲板倒至通位；同时，为保证PSA装置试车工作安全、有序、顺利推进，按照中新化工确定的试车节点计划，安排操作人员对PSA装置进行了整体气密查漏、程控阀和调节阀调试、联锁梳理投用以及安全设施、安全附件、消防设施的最终检查确认。在做好了各项开车准备后，2017年12月25日将系统与主火炬盲板抽出，同时DCS厂家技术人员也于当天到厂对自控系统进行最后的检查确认，12月26日确认自控系统满足开车条件；12月26日16:00，开净化气界区阀，系统进气调试；2018年1月4日，CO产品气纯度合格并稳定运行4 h后，PSA装置停运。本次PSA装置技改后调试的过程中，出现了各种各样的问题，通过对问题的分析与处理，最终产出了合格的CO产品气，满足了乙二醇装置的安全生产需求。本着相互交流和为今后PSA装置工况调整、故障处理提供参考的目的，现对本次试运行调试过程作一总结。
2 PSA装置试运行调试过程
本次PSA装置试车调试主要分为两个阶段：第一阶段，在北大先锋技术人员的指导下优化运行参数；第二阶段，优化操作参数并制出合格的产品气。
2.1 第一阶段
2.1.1 预处理系统
系统压力0.5 MPa时，将逆放、加热冲洗、冷却、升压四个步骤时间设置为0.5 h、4 h、4 h、0.5 h，根据不同的进气量和系统压力调整调节阀HV1001、HV1002的参数，以满足生产需要。预处理系统在进气量15 000 m3/h、压力2.0 MPa条件下，吸附时间（T1～T4）依次为1.5 h、4 h、4 h、1.5 h。
根据北大先锋提供的数据，试车期间预处理系统吸附塔吸附温度控制在（70±5） ℃，与其他PSA装置实际运行时的吸附温度一致。系统进气量为5 000 m3/h时，吸附塔吸附温度（TIC1001）设定为100 ℃，由于单位气体带入的热量较少，吸附塔床层温度不能升至所需吸附温度，遂将TIC1001调整到120 ℃，吸附塔中间4个点的温度逐渐升至要求的吸附温度；系统进气量为10 000 m3/h时，TIC1001设定为110 ℃，吸附塔床层温升能满足系统所需；系统进气量为15 000 m3/h时，TIC1001设定为105 ℃，吸附塔床层温升能满足系统所需。
根据北大先锋提供的数据，冲洗温度（TIC1002）设定为145 ℃，试车期间加热器（E1002）能满足设计要求；冲洗时间和冷却时间暂定为4 h，吸附塔加热冲洗期间出口气温度最低降至-9 ℃，表明预处理吸附剂在吸附期间起到了很好的吸附CH3OH的作用。需注意的是，冷却结束时要求冲洗出口气的温度要接近净化气的温度，若冲洗出口气温度降不下来，可适当延长冷却时间。
加热冲洗和冷却期间程序设置了联锁，一旦吸附塔压力（PT1002A/B）＞冲洗气压力（PT1003），系统会联锁关闭程控阀KV1007A/B中断冲洗过程，需要中控操作人员注意冲洗期间解吸气缓冲罐（V1002）、H2抽真空尾气缓冲罐（V3004）的压力变化。
2.1.2 PSA-CO系统
根据系统进气量、系统压力，调整吸附时间、置换气量、抽真空压力等参数：2017年12月26日16:00，开界区净化气大阀进气，系统进气量为5 000 m3/h、系统压力为0.5 MPa，置换系统内的N2；12月27日06:10系统置换合格后，开解吸气压缩机向合成系统送解吸气；12月28日22:45，CO产品气纯度＞95%，启动2#置换气压缩机对CO吸附塔进行置换，打通全部流程；由于系统进气量较少、压力低，不利于CO吸附和调纯，12月30日14:44系统进气量调整至10 500 m3/h，系统压力为1.5 MPa，开2台解吸气压缩机；12月31日14:57系统进气量调整至15 000 m3/h，系统压力为2.0 MPa；2018年1月1日05:59，因程控阀KV2015T故障引起系统压力紊乱，为保证人员、设备安全，系统紧急停车。PSA-CO系统调试过程中，各参数的调整情况具体如下。
（1）吸附时间。调试前期，由于系统进气量少、压力低，吸附塔温度未达到最佳吸附温度，吸附时间T1+T2从240 s 增加至300 s，CO穿透值（AT2001）没有达到设计值3%～5%；2017年12月28日开启置换气压缩机后，AT2001缓慢提高，吸附时间T1+T2降至170 s；进气量为15 000 m3/h、系统压力为2.0 MPa的条件下，吸附时间T1+T2在120 s左右。
（2）CO穿透值（AT2001）。AT2001设计为3%～5%，运行期间，若AT2001高于5%，CO产品气收率将降低；若AT2001低于3%，可能造成CO产品气纯度不达标。开车初期，为缩短CO产品气纯度调整时间，可适当提高AT2001，产品气纯度达标外送后，再根据系统进气量将AT2001控制在许可范围内。
（3）置换气量。置换气量越大，产品气纯度越高，产品气调整合格时间越短；但置换气量过大，一方面会影响CO产品气的收率，另一方面会额外增加动力消耗。置换气量的大小，应根据置换结束时被置换吸附塔排出的尾气组分进行调整，以满足产品气纯度要求；置换气投入的时机应该是CO纯度高于95%时，否则会因杂质组分含量较高而使产品气达到设计纯度的调整时间很长。
（4）调节阀HV2006、HV2008、HV2007的开关速率。HV2006、HV2008、HV2007的开关速率及开度，会直接影响置换压力和通过预吸附系统吸附塔排出系统顺放气的量，间接影响CO产品气的纯度和收率。试运行调试过程中，HV2006开度控制在60%、HV2008开度控制在50%、HV2007开度控制在100%；PSA装置50%负荷时调节阀K值控制在1.00，负荷70%时调节阀K值控制在2.00，负荷100%时调节阀K值控制在4.00（具体据PSA装置负荷及CO产品气纯度、收率进行调节）。
（5）抽真空压力。抽真空压力越低，被吸附的CO解吸越彻底，吸附剂的利用率越高、动态吸附容量越大。2017年12月26日系统进气达到吸附压力后，随即开启真空泵，调试期间能保证吸附塔最低压力在-80 kPa，随着进气量和系统压力的升高，增开真空泵，保证解吸压力在-80 kPa；同时，随着系统负荷的不断提升，将真空泵入口第一组与第二组之间的连通阀以及第四组与第五组之间的连通阀关闭，避免吸附塔抽真空切换对抽真空压力造成影响。
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