第７期（上） 孙照新等：变压吸附脱碳装置运行探讨 变压吸附脱碳装置运行探讨 孙照新，吕本福，孔令永 （河南煤业化工集团开封永大化工有限公司，河南杞县４７５２００） 摘要：介绍了变压吸附装置原理及在合成氨生产系统中脱碳岗位的应用，经过对存在问题的改进，达到了理想的 运行效果，为企业的产品结构调整、经济效益的增加奠定了基础。 关键词：变压吸附；产品结构调整；经济效益 中图分类号：ＴＱ０５１．８６ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００３—３４６７（２０１１）１３—００５７—０３ 开封永大化工有限公司原脱碳装置为浓氨水吸 人流量，３０ ０００ Ｎｍ ／ｈ；输入压力，１．６ ＭＰａ；输入温 收法，该方法的主要优点是可以回收原料气中的 度，约４０℃。其组成见表１。净化气（脱除ＣＯ 后 ＣＯ ，同时副产ＮＨ ＨＣＯ，作为农用肥料，缺点是必 表１原料气组成（干基） ％ 须消耗大量的液氨，导致生产系统商品液氨较少。 组分Ｈ２ ＣＯ２ ＣＨ４ ＣＯ Ｎ２ Ａｒ＋０２ 近几年来，由于ＮＨ ＨＣＯ 市场萎缩，价格严重下 含量 ５２ ２８ ０．８ ２ １７ ０．２ 滑，为调整产品结构，增加商品液氨产量，适应市场 需求，我公司于２００８年９月份投产了一套设计能力 的产品气体）：输出流量，２１ ３８３ Ｎｍ ／ｈ；净化气质 ３０ ０００ Ｎｍ。／ｈ的变压吸附（简称ＰＳＡ）脱碳装置，与 量，ＣＯ２≤０．２％；输出压力，≥１．５７ ＭＰａ（系统压差 原脱碳装置并联使用，根据产品销售价格及时调整 ≤０．３ ＭＰａ）；输出温度，≤４０℃。解吸气（脱除掉的 两种产品的生产量，达到提高企业经济效益的目的。 杂质组分）：输出流量，８ ６１７ Ｎｍ ／ｈ；输出压力，约 ０．０２ ＭＰａ；输出温度，≤４０℃；有效组分回收率，ＣＯ １ ＰＳＡ装置介绍 １＞９６％，Ｈ２≥９９．５％，Ｎ２／＞９７．５％。 １．３主要设备 １．１工作原理 本装置设备如表２所示。由于ＰＳＡ系统运行 ＰＳＡ的工作原理是利用吸附剂对不同吸附质的 是靠周期性地切换阀门来实现，为使整个工艺过程 选择性吸附及吸附剂对吸附质的吸附容量是随压力 能连续稳定的运行，要求自动控制系统要具备较高 的变化而有差异的特性，在吸附剂选择吸附条件下， 的水平，为此本装置采用ＤＣＳ控制系统。 高压吸附除去原料中的杂质组分，低压下脱附所吸 表２主要设备及参数 附的这些杂质组分而使吸附剂获得再生。同时，设 计采用多个吸附塔分组变动各组的吸附压力，可以 达到连续分离原料气中杂质组分的目的，从而实现 连续生产。整个吸附和再生过程是在环境温度下进 行的。就我公司而言，利用ＰＳＡ原理和专用的吸附 剂，用来脱除变换气中ＣＯ 等杂质组分，达到净化 合成氨生产原料气的目的。 １．２主要工艺技术参数 １．４工艺流程 系统设计能力（处理变换气量）３０ ０００ Ｎｍ ／ｈ。 我公司ＰＳＡ装置是四川天一科技股份有限公 装置操作弹性，３０％～１１０％。原料气为变换气，输 司针对我公司现状进行设计的。设计能力为原料气 收稿日期：２０１ｌ一０５—２１ 作者简介：孙照新（１９７６一），男，助理工程师，国家注册安全工程师，从事生产技术管理工作，电话：（０３７８）２２７５６６８。 河南化工 ＨＥＮＡＮ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ ２０１１年第２８卷 处理量３０ ０００ｍ ／ｈ。工艺如下：气体进入气液分离 ２．２逆放前期（Ｄ１）气体回收影响脱硫系统运行 器分离掉游离水后进入ＰＳＡ系统，３台吸附器同时 在线吸附，每台吸附器在一次循环中均需经历吸附 （Ａ）、顺放（ＰＰ）、第１级压力均衡降（Ｅ１Ｄ）、第２级 压力均衡降（Ｅ２Ｄ）、第３级压力均衡降（Ｅ３Ｄ）、第４ 级压力均衡降（ＦＡＤ）、第５级压力均衡降（Ｅ５Ｄ）、第 ６级压力均衡降（Ｅ６Ｄ）、第７级压力均衡降（Ｅ７Ｄ）、 由于逆放前期气体中的有效成分（Ｈ 、ＣＯ、Ｎ ） 含量较多，所以设计时人为将逆放阶段分为前期和 后期两个阶段，将逆放前期的气进行了回收。由于 压力较低（０．１ ＭＰａ左右），我们将它回收到了脱硫 岗位的罗茨鼓风机进口。但试运行一段时间后，发 现罗茨鼓风机因进口压力在逆放前期气体回收时压 力波动较大（罗茨鼓风机进口压力仅０．００３～０．００５ ＭＰａ），罗茨鼓风机负荷加重，运行声音不正常，电流 第８级压力均衡降（Ｅ８Ｄ）、第９级压力均衡降 （Ｅ９Ｄ）、逆向放压（分Ｄｌ和Ｄ２两个阶段，其中Ｄ１ 阶段气体送往气柜回收利用，Ｄ２阶段放空）、抽空 （Ｖ）、第９级压力均衡升（Ｅ９Ｒ）、第８级压力均衡升 （Ｅ８Ｒ）、第７级压力均衡升（Ｅ７Ｒ）、第６级压力均衡 升（Ｅ６Ｒ）、第５级压力均衡升（Ｅ５Ｒ）、第４级压力均 衡升（Ｅ４Ｒ）、第３级压力均衡升（Ｅ３Ｒ）、第２级压力 均衡升（Ｅ２Ｒ）、第１级压力均衡升（Ｅ１Ｒ）和最终升 压（ＦＲ），然后再从吸附开始进入下一个循环不问断 连续运行，１０台吸附器在程序上的时问安排相互错 开，从而保证原料气连续输人和产品的不断输出，变 换气中的ＣＯ，等杂质组分被脱除，由ＰＳＡ系统出来 的净化气送往压缩机经提升压力进入下一工段。 ２装置运行中存在的问题及解决方法 ２．１部分程控阀门动作慢 系统运行由ＤＣＳ系统控制程控阀的开关，生产 运行中来自空压机的仪表空气经过ｑｂ３２管道送往 各台程控阀作为阀门动作的动力源。运行一段时间 后，我们发现部分阀门起落较慢（主要是１０１、１０６等 系统大阀门和距动力源较远的阀门），影响时间短 时导致系统运行效率降低，严重时导致系统停车甚 至引发安全事故。经检查和现场观察分析，我们认 为是由于仪表空气管径细，管线长，仪表空气管中间 油雾器型号小，油雾器稍有堵塞（特别是冬季有结 冰现象）就导致前后压差增大，到达程控阀的仪表 空气压力低，引发程控阀开关动作慢所致。经过技 术人员研究后，我们大胆进行了技术改造：将仪表空 气管由 ３２无缝管换成ｑｂ５１无缝管，油雾器型号加 大并加旁路（油雾器出现问题时仪表空气走旁路而 对油雾器进行检修），在油雾器后加设一台稳压罐， 稳压罐下部加装一个排污阀，这样既可排污，又可稳 定仪表空气压力，减少压差；冬季加强空气压缩机管 理，及时更换干燥剂并加强出口缓冲罐的排污。改 造后，经过近一年多来的运行，再未出现同类问题， 程控阀运行正常，保证了系统的稳定运行。 剧烈波动，影响罗茨鼓风机的安全运行。对此我们 又及时进行了技术改造，将逆放气回收罗茨鼓风机 移至半水煤气柜出口，经煤冷塔和气水分离器等设 备缓冲后再进入罗茨鼓风机。改造后在逆放气正常 回收的情况下，罗茨鼓风机运行平稳，再未出现异常 响声和电流大幅波动等不正常情况。 ２．３程控阀程序控制故障 在２０１０年８月系统运行正常时，突然吸附塔Ｄ 塔１０９ Ｄ阀出现开关不正常，不受ＤＣＳ系统的控 制，经仪表检修人员检查调整后仍未解除故障，且运 行一段时间后１０８Ｄ、１０７Ｄ等Ｄ塔所有的阀门全部 出现不正常。经我公司仪表人员检查，未查出问题 原因。在这种情况下，操作人员采取果断措施，切掉 Ｄ塔，将系统运行模式由１０—３—９（即１Ｏ塔在线３ 塔同时进料９次均压）调整为９—３—８（即９塔在线 吸附３塔同时进料８次均压），保证系统的正常运 行。而后经厂家技术人员现场检查后发现，事故是 由ＤＣＳ控制系统中控制Ｄ塔程控阀的一个卡件电 源接触不良引发的。经及时维修后该塔很快投入了 正常运行。 ２．４净化气（产品气）中ＣＯ，波动大 装置设计净化气中ＣＯ 含量在０．２％左右，且 气体成分应该比较稳定，但在实际运行中，我们发现 ＰＳＡ出口净化气中ＣＯ 含量很不稳定，经常有大幅 度的波动。经过分析，我们发现主要有两个方面的 原因：一是由于我们公司氨水法脱除ＣＯ，系统和 ＰＳＡ系统两套脱碳系统同时使用。由于两套系统运 行时气量平衡不好，如氨水脱碳岗位随着液位的高 低而引起阻力变化、系统加减负荷时气量调节不及 时、产品结构调整而对两个系统气量进行较大幅度 调整、调整粗甲醇浓度时人为调节净化气中ＣＯ，含 量等，导致进入变压吸附系统的气量不稳定。二是 操作人员经验不足，调节的预见性较差，不能根据系 统情况进行有预见性的调节，等到发现ＣＯ 明显波 第７期（上） 邵洪义：３ ＭＷ背压汽轮机做功下降原因分析及处理 ．５９・ ３ ＭＷ背压汽轮机做功下降原因分析及处理 邵洪义 （中国石化河南油田分公司南阳石蜡精细化工厂，河南南阳４７３１３２） 摘要：根据南阳石蜡精细化工厂３ＭＷ背压汽轮机的情况进行分析判断，找出其做功能力下降的原因，采取相应 措施进行处理，保证了背压机组的做功能力恢复，并对今后预防提出了改进措施。 关键词：背压汽轮机；做功下降；原因分析；改进措施 中图分类号：ＴＱ０５１．３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００３—３４６７（２０１１）１３—００５９—０３ １概况 南阳石蜡精细化工厂动力车间３ ＭＷ背压汽轮 低压蒸汽管网。 ２汽轮机做功能力下降情况及初步判断 ２０１０年发现机组做功能力显著下降，并且与 ２００９年对比发电量明显降低（见下页表１）。在相 机为青岛汽轮机厂制造的Ｂ３—３．４３／０．９８１型背压 式汽轮机，机组于１９９８年１２月安装调试投产。目 前该汽轮机主要与北京锅炉厂制造ＢＧ一７５／３．８２一 ＭＱ中温中压７５ ｔ／ｈ煤粉炉配套运行。汽轮机本体 由一级双列复速级和两级压力级组成，额定负荷为 同蒸汽负荷状况下做功下降２００ ｋＷ左右。在调压 器最大刻度下，最大进气量不超过６０ ｔ／ｈ，电负荷达 不到３ ０００ ｋＷ只能维持２ ７５０ ｋＷ运行。并且复速 ３ ０００ ｋＷ，排汽压力为０．９８１ ＭＰａ，额定进汽量和最 大进汽量分别为４８．７ ｔ／ｈ和６５．８ ｔ／ｈ。新蒸汽通过 级压力逐渐升高，转子轴向位移逐渐增大导致轴位 移油压逐渐降低（由０．３８ ＭＰａ逐渐降低至０．３４ ＭＰａ）。推力轴承温度逐渐升高（见下页表２）。 自动主汽门到三通分两路分别进入蒸汽室两侧，经 调速汽门到高压喷嘴膨胀逐级作功，排汽进入全厂 动再去调节为时已晚。对此，我们从管理上制定相 关措施，加强岗位问的沟通，尽量减少ＰＳＡ系统气 处理气量在４ ５００～２６ ０００ Ｎｍ ／ｈ，显示了较大的存 在弹性；原料气的转换率为６９％～７１．５％，有效气 体成分回收率９７％～９９．５％，基本达到了设计标 准。 量的波动；加强班组之问的交流学习，不断总结经 验。经过两年多来的摸索，目前已基本总结了一套 切实可行的经验，杜绝了净化气ＣＯ 大幅波动的现 象。 ３．２经济效益分析 按每天增加液氨产量１００ ｔ，减少ＮＨ ＨＣＯ 产 量４２０ ｔ，液氨平均销售价格２ ４００ ｔ，ＮＨ ＨＣＯ 平均销售价格５１０ 算，则： ３００×１００×２４００—３００×４２０×５１０＝７７４（万元） ３运行效果分析 ３．１主要运行指标 ｔ，全年有效生产时问３００ ｄ计 ①原料气处理量：４ ５００～２６ ０００ Ｎｍ ／ｈ；②原 料气成分：ＣＯ：２７．８％，Ｃ０２．９％，Ｈ ５ １．７％，Ｎ２ 即每年可增加经济效益７７４万元。 １６．５％，Ｏ２ ０．２％，ＣＨ ０．９％；③净化气（产品气）成 分：ＣＯ ０．２％～０．８％（根据气量大小和粗甲醇浓度 进行调节），ＣＯ ４．０％～４．２％，Ｈ２ ７１％～７２％，Ｎ２ ４ 结语 该装置投运两年多来，经过技术人员和岗位化 ２２％～２３％，０ ０．２％，ＣＨ４ １．２％～１．３％；④解吸 工人员的不断摸索调整，增加经验，目前运行平稳， 达到了良好的运行效果。增加了我公司的产品结构 调整的力度，产生了较好的经济效益。 气成分：ＣＯ ９２％～９５％。 根据两年多来实际运行效果分析，装置原料气
