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变压吸附脱碳在合成氨生产中应用的讨论

文档作者：张凡军文档来源：山西兰花科创田悦化肥有限责任公司		点击数：	更新时间： 2025年04月12日
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2010年第31卷第1期 氮肥技术 31摘 要简要介绍变压吸附脱碳工艺，并介绍变压吸附对进、出口气体组份间比例的改变情况和环境温度对气体收率的影响。关键词脱碳变压吸附气体组份环境温度1 前言兰花田悦公司装置生产能力为年产18 X 104t合成氨、30×104t尿素、副产7 000t甲醇。生产流程是：以煤作原料进行气化制得的半水煤气，含有一定量CO：，C02作为含氧化合物，当有大量H：存在时，含氧化合物会转化成水，而水又会还原成氢和氧原子，氧原子被催化剂表面吸附，使仪一Fe微晶烧结、表面异变而失活，虽然是暂时性中毒，但每经过一次中毒，催化剂活性都不能恢复到最初的活性。因此，生产过程中尽可能将CO：脱除干净。2工艺简介在合成氨工业生产中，脱除原料气中CO：一般分为湿法脱碳和干法脱碳两大类。我公司脱碳采用成都天立公司设计的两段式变压吸附吹扫工艺。本装置由两个系统组成，即提纯系统(简称一段)和净化系统(简称二段)。提纯系统采用24个吸附塔，5塔吸附、16次均压吹扫工艺；净化系统采用15个吸附塔，5塔吸附、6次均压吹扫工艺。现将生产中的点滴经验总结如下，与同行探讨。3变压吸附对进、出口气体组份问比例的改变(2)放空气分析数据及气体收率(见表2)该装置于2007年lO月试车，在2008年装置满负荷运行时，通过72h连续生产，对装置运行状况进行了验收，具体情况如下。(1)装置运行参数处理变换气量(流量计显示)：一95 000Nm3／h吸附压力：一2．84MPa净化气流量(流量计显示)：68 000Nm3／h净化气中二氧化碳的体积分数：<0．2％产品二氧化碳的体积分数：96．6％～97．0％产品二氧化碳流量：刚能满足尿素生产要求产品二氧化碳压力：0．11—0．20atm(1atm=1．013 3X 105Pa)油路泵站：运行5台油泵(每台泵电机功率22kw)各种气体组成见表1。表1 各种气体组成数据表(体积分数，％)表2放空气分析数据及气体收率(下转第45页)万方数据第1期 郭新法：循环流化床锅炉烟气湿式氨法脱硫新工艺 45由表可知，每年可实现盈利439．3—343=96．3万元5社会和环境效益氨法烟气脱硫的副产品是价值较高的硫酸铵，硫酸铵是农用化肥，工业上可用作加工染色的助染剂。氨法烟气脱硫工艺达到以废治废的目的，且每年可减少SO：排放3 738t。运行过程中没有废水排放，废气达标排放，符合国家关于环境污染治理工程的要求。(收稿日期：2009—11—23)(上接第31页) 吸附剂采用硅胶，不同气体组份问分离系数(3)不同气体组份问分离系数差异 差异，见表3。表3不同气体组份间分离系数比较由表中可见，氢气与氮气收率相差较大，在生产中也发现脱碳改变了气体组份含量，验收时精脱气H2，N：为2．54，净化气H巩为2．93。造成造气工段制气过程中吹风气回收多，气体有效组份低，二氧化碳含量高，增加了半水煤气压缩机无用功。而湿法脱碳工艺中NHD或碳丙液脱碳对进、出口气体组份间的比例改变很小。4环境温度变化对气体收率的影响变压吸附法是在加压下进行吸附，减压下进行解吸。理论上由于循环周期短，所以吸附热和解吸热引起的吸附床温度变化一般不大，波动范围仅几度，可近似看作等温过程，变压吸附工作状态仅仅是在一条等温吸附线上变化。但是在实际生产运行过程中，存在以下情况。(1)变压吸附工艺决定了气体在各塔之间进行均压，停留时间较长；(2)设备数量很多(其中提纯段24个百2 400H=6 950的塔；净化段5个彩2 200日=6 950的塔；缓冲罐5个，均压管线特别多)；(3)设备内吸附剂装填量共计1 300m3。以上三点导致环境温度变化过程中，吸附剂及塔内留存气体温度随之变化，影响吸附效果，造成气体收率变化。经对2009年1月份、4月份和2008年8月份进VI、出口温度数据统计分析，脱碳进口温度比较稳定，单日温度波动不超过3℃，出口温度昼夜波动大。2009年1月份：进口温度20～23℃，出口温度12～15℃，出口比进口低8—12℃。2009年4月份：进口温度24～28℃，出口温度21—30℃，出口大约比进口低0—3℃，白班高0～6。C。2008年8月份：进口温度28—30℃，出口温度32～37℃，出口大约比进口高0—3℃，白班高3。8℃。常出现夏季净化气中CO：含量波动较大，对生产构成威胁，原因是出口气体温度升高，吸附效果变差，出现白班中午过后指标上涨较快，夜班后半班指标猛降；为确保净化气指标，净化段循环时间昼夜相差200s左右，白天由于循环时间缩短，气体损失比夜间增加10％。(收稿日期：2009—11—24)

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