变压吸附脱硫脱碳必威体育精装版进展(黄家鹄罗跃).docVIP

变压吸附脱硫脱碳必威体育精装版进展 黄家鹄，罗跃 (四川鸿鹄科技集团有限公司，成都610036) ： 关键词：脱碳；脱硫脱碳；变压吸附；变换气 1 概述 变压吸附技术是以吸附剂(多孔固体物质)内部表面对气体分子的物理吸附为基础利用吸附剂在相同压力下易吸附高沸点组分，被吸附组分的吸附量。当原料气在高压下通过吸附剂床层时，如二氧化碳、水和硫化物等高沸点组分被选择性吸附，而低沸点组分如氢、氮气等不易吸附而通过吸附剂床层，实现氢、氮气和二氧化碳、水的分离。然后，在减压下解吸（脱附）被吸附的二氧化碳、水，使吸附剂获得再生，便于下一循环再次进行吸附分离。 在变压吸附过程中吸附床内吸附剂解吸依靠降低吸附组份分压实现，常用方法是： a.降低吸附床压力(均压或放压)； b.用产品组分冲洗； c.用真空泵抽吸。 在合成氨生产过程中，必须脱除变换气中的二氧化碳。其目的一是满足后工段净化需将变换气中二氧化碳脱除至0.2～1.5%以下；二是对尿素装置还需满足二氧化碳浓度大于98.5%。 我国大多数合成氨装置脱除二氧化碳的传统方法是湿法，即溶剂吸收法，如聚乙二醇二甲醚(NHD)法，碳酸丙烯脂(PC)法，N一甲基二乙醇胺(改良MDEA)法和改良热钾碱法等。湿法脱碳的主要缺点是操作费用高，尤其是蒸汽费用高。九十年代开始用干法，即变压吸附(PSA)法脱碳，随着变压吸附脱碳技术的进步，特别是两段法专利技术的实施，使二氧化碳浓度达到98%以上，变压吸附脱碳用于尿素生产获得成功。操作简便、运行稳定、维修量少，不但克服了湿法脱碳耗用蒸汽，操作费用高的缺点，也克服了原变压吸附脱碳工艺氢、氮和一氧碳回收率低的缺点。因此，该法在全国得到迅速推广应用，甚至用新建变压吸附脱碳装置淘汰原已投运多年的湿法脱碳装置，仍获得极好的技术经济效果。 2 一段法变压吸附脱碳发展过程 合成氨变换气脱碳有三种方式。第一，脱除并回收提纯二氧化碳。在此对净化度要求较低，通常净化气中CO2可含46%，此气再进碳化系统脱碳，该工艺最大的技术难题是要求CO2纯度大于99.9%，以便使回收的二氧化碳作为工业二氧化碳或食品级二氧化碳。2000年我公司在原四川省仁寿县氮肥厂建成的VPSA食品级二氧化碳即属此种目的。第二，精制合成气。例如，生产液氨的脱碳净化，只需将合成气精制即可，此时最大技术难题是提高氢、氮、一氧化碳回收率。1993年利用自有专利技术，在全国率先用真空变压吸附(VPSA)法在原四川省广汉化工总厂合成氨系统建成脱碳装置，在0.6～0.7MPa(表)条件下，脱除天然气为原料的低变气中二氧化碳至CO2≤0.2%后送甲烷化系统。回收的二氧化碳气中CO2≥90%，用于联碱生产。这是我国首次将变压吸附脱碳用于合成氨主流程获得成功，氢收率提高至98.5%，氮收率提高至92%。在此工艺中使用了将顺放气用压缩机打入变压吸附装置进口的自有专利技术提高氢、氮气回收率，吨氨耗电达90KWh。第三，用于变换气脱硫、脱碳。2005年，我公司利用自主知识产权用提高变压吸附均压次数的方法，用于原贵州遵义氮肥厂在0.7MPa(表)压力条件下，以煤为原料的低变气脱硫脱碳中，取消了原变换气湿法脱硫，进PSA总硫含量高达100×10-6，净化气中总硫小于0.03×10-6（检出限量为0.0×10-6）。将均压次数提高至7次，均压结束后，均降塔已成微正压，已无放空气需压缩机打循环，不仅吨氨电耗降至60 KWh，且氢收率已大于98.8%，氮收率大于92%。操作费用大大低于原湿法脱硫脱碳，用变压吸附干法脱硫脱碳淘汰了湿法脱硫脱碳和脱碳气的精脱硫，取得了明显技术经济效果。 3 两段法变压吸附脱碳特点 2001年后，国内先后开发出两段法脱碳新技术，成功用于大型工业脱碳装置。 所谓两段法脱碳，即将上述以脱除回收提纯CO2为目的VPSA和以净化精制合成气为目的的VPSA串联起来，第一段VPSA逆放或抽空所获得的二氧化碳(CO2≥98%)用于尿素生产，第二段逆放气和/或抽空气放入中间缓冲罐，然后用于第一段充压或冲洗。 二段法变压吸附技术比现有湿法脱碳有操作简便、弹性大、运行费用低，自动化程度高等优势。用两段法变压吸附取代正在运行的上述湿法脱碳，不到三年即可收回全部投资。因此，该两段法脱碳被迅速推广应用。 两段法变压吸附的主要特点是，第一段变压吸附和第二段变压吸附为两个基本独立系统，各自完成吸附，多次均压、空解吸等步骤。只是在吸附过程中第二段以第一段出口气为原料，进一步完成净化精制任务，而在解吸过程中，主要通过中间缓冲罐，即第二段吸附塔均压结束后，吸附塔内的有效气体没有直接放空，而是利用中间缓冲罐将其返回到第一段吸附塔加以回收，勿需压缩机打循环，使氢氮气损失减小。但据文献(1(介绍，采用目前最先进的两段均抽空流程，在净化气中CO2达1～1.2%时，有效