化·学 工 业 第２８卷第７期 ２０１０ 年 ７ 月 ４６· ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ 水煤气变压吸附提纯一氧化碳装置运行及改造 刘来志，梁 群，何培根 （兖矿国泰化工有限公司，滕州 ２７７５２７） 摘要：介绍了兖矿国泰化工有限公司水煤气变压吸附提纯一氧化碳工艺。分析了装置运行中出现的吸附剂失 效、原料气带液、管道堵塞、真空泵运行震动超标等问题的原因，阐述了整改措施。整改后，系统安全、稳定、 长周期效益运行。 关键词：水煤气；变压吸附；一氧化碳；气体分离；技术革新 文章编号：１６７３—９６４７（２０１０）７－００４６—０３ 中图分类号：ＴＱ０２８ 文献标识码：Ａ 兖矿国泰化工有限公司现有生产能力醋酸６０ 万ｔ／ａ．甲醇３Ｏ万ｔ／ａ．采用具有自主知识产权的 成工段．生产甲醇 ２ ＰＳＡ装置的优化 ２００８年１１月．水煤气变压吸附一氧化碳分 离装置建成投产，一次开车成功。该装置运行初 甲醇低压羰基化法以甲醇和ＣＯ为原料合成醋酸， 主要反应原理为：ＣＨ ＯＨ＋ＣＯ ＣＨ ＣＯＯｔｔ＋Ｏ。 该公司以前以焦炭为原料生产高纯ＣＯ 为了进一 期遇到了以下问题．经过改造和优化．使装置基 本达到了设计的要求．运行状况良好，效益凸现。 ２．１解决进气带液和流量不稳定 ＰＳＡ进气有两路．一路来自变换工段第六水 步降低成本．充分利用四喷嘴对置式新型气化炉 所产的水煤气．新建一套７ ０００ ｍ３／ｈ ＰＳＡ变压吸 附提纯一氧化碳装置 １ ＰＳＡ装置概况 ＰＳＡ装置采用成都天立公司变压吸附提纯一 分离器出口．另一路来自燃气脱硫塔。燃气脱硫 塔是以聚乙二醇二甲醚（ＮＨＤ）溶液进行脱硫 的 该塔出口气体虽然又经过了塔后分离器的分 离．但因为温度和压力降低等原因．送到变压吸 附装置的原料气往往仍有少量ＮＨＤ溶液和铵盐 氧化碳专利技术．整套装置由４个工序组成．即 ＰＳＡ—Ｃ０２一Ｉ、ＰＳＡ—Ｃ 一Ⅱ、ＰＳＡ—ＣＯ一Ⅲ和ＰＳＡ— Ｈ２Ｓ一Ⅳ。ＰｓＡ—ＣＯ 一Ｉ粗脱碳工序采用３２台吸附 塔、５塔同时吸附和２３次连续均压．即３２—５—２３ 工艺流程；ＰＳＡ—ＣＯ 一ＩＩ精脱碳工序采用１８台吸 附塔、５塔同时吸附和８次连续均压．即１８—５—８ 工艺流程：ＰＳＡ…ＣＯ ＩＵ 氧化碳提纯工序采用２０ 结晶，造成了吸附塔内吸附剂污染．影响吸附效 果。再者．原料气输送管线比较长．而吸附塔进 气量要求较大．造成进入吸附塔后压力降低明 显．进而流量出现波动 这些因素都严重影响了 吸附剂的使用寿命．有时甚至发生吸附剂在短时 间内失效的事故．使装置处理量明显降低，或造 成装置停工… 台吸附塔、５塔同时吸附和ｌ３次连续均压．即 ２０—５—１３工艺流程：ＰＳＡ—Ｉ－Ｉ２Ｓ—ＩＶ硫浓缩工序采用 ２８台吸附塔、五级浓缩工艺流程。 ＰＳＡ装置将甲醇净化工序来的粗一氧化碳原 料气（温度：４０℃；压力（表压）３．５ ＭＰａ；体积 组成：ＣＯ ４７．７６％，ＣＯ２ １４．３３％，Ｈ２ ３７．００％， 针对此情况．在原料气进ＰＳＡ装置吸附塔前 增加一台炭过滤器．以防止前工段原料气携带 ＮＨＤ液和结晶铵盐进入ＰＳＡ工段．对吸附剂造成 （Ｈ２Ｓ＋ＣＯＳ）０．０２％，（Ｎ２＋Ａｒ）０．４５％）经过ＰＳＡ—Ｉ、 损害，和起到平稳原料气压力、稳定入塔气流量 的作用。 ＰｓＡ一Ⅱ系统物理脱除Ｈ Ｓ、ＣＯＳ、ＣＯ 等，然后进 行精脱硫、ＰｓＡ一Ⅲ分离Ｈ 制得合格ＣＯ气（ＣＯ纯 度＞１９８．５％，杂质气： （Ｈ２）≤０．５Ｏ％、ｑ￣（Ｈ２Ｓ＋ＣＯＳ）≤ ０。２／￣Ｌ／Ｌ），最后经压缩机加压后送醋酸合成工段， 生产醋酸：副产的纯度Ｉ＞９１％的氢气送往甲醇合 此外．考虑到分离器排出的带有ＮＨＤ的混合 收稿日期：２ＯｌＯ一０５—１１ 作者简介：刘来志（１９８１一），男，山东省人，现从事化工项目建 设技术管理工作。 第７期 刘来志等：水煤气变压吸附提纯一氧化碳装置运行及改造 ·４７· 液如排人地沟．势必造成ＣＯＤ超标．污染周围环 境 为了解决分离器排液问题．设计了一套利用 系统压力外送冷凝液的方法 即引冷凝液至一缓 冲罐内．通过该缓冲罐顶部放空阀控制罐内压力： 在缓冲罐底部铺设一条公称直径２５ ｍｍ管线至管 廊．与送往气化高温冷凝液槽的管线连接 当缓 冲罐内液位较高时．就通过新铺设管线把冷凝液 送往气化高温冷凝液槽 这样做．既避免了环境 污染．又节省了气化的用水量．有利于系统水平衡 ２．２回收放空气中有效气体 开车初期．为了保证系统各项指标处于设计 指标范围之内．变压吸附ＰＳＡ—Ｉ段的绝大部分 ＣＯ 按照设计要求放空。然而，ＣＯ 放空不可避免 地要损失掉部分ＣＯ 经分析，放空气中ＣＯ，体积 分数约为７０％．ＣＯ体积分数约为２７％ 按设计 系统进气量（标准状态，下同）为７０ ０００ ｍ３／ｈ、 ＣＯ，体积分数为１４．３３％计算．放空量约为１０ ０３１ ｍ３／ｈ．其中ＣＯ体积分数约为２ ７０８．３７ ｍ３／ｈ 也 就是说．系统存在２ ７０８．３７ ｍ３／ｈ的ＣＯ气量浪费 这是一笔巨额的财产损失 为了充分利用这部分气体．对硫浓缩工艺进 行了改造．先用活性炭分离去除部分ＣＯ，和绝大 部分硫成分．随后再用硅胶进行分离 在此过程 中，绝大部分ＣＯ，气体被吸附下来。而未被吸附 的ＣＯ和微量的氢气被送往ＣＯ制备装置进行回 收 被活性炭分离下的气体．再经过数次活性炭 分离，进一步提浓Ｈ Ｓ。在Ｈ Ｓ体积分数超过 １５％以后，送硫回收工段进行回收 采取的具体 措施如下述 （１）降低ＰＳＡ—Ｉ、ＰＳＡ一１１段逆放压力．为 硫浓缩吸附放空气中的杂质创造条件ｆ因为逆放 压力越低，吸附剂解析出来的吸附质浓度越高）。 （２）进一步修改、优化硫浓缩时序。硫浓缩 时序修改后．只有一级和四级才有抽真空时序 其它各段采用其放空气去前一段压力低的塔进行 升压，做到了仅降低压力．又回收了放空气 各 段取消了抽真空．增加了均压次数 当装置回收 放空气时，改为只有两级硫浓缩运行，提高了装 置运行稳定性 （３）将硫浓缩系统一段、二段３号管线上的 缓冲罐，通过增加阀门及配置管线的手段．引至 其各段的２号出口管线上，确保系统正常、稳定 运行 （４）将处理气提压后再吸附．硫浓缩系统同 时采用抽真空的方式来进行吸附剂再生 （５）调整ＰＳＡ一Ⅱ时序及流程 因原ＰＳＡ一１Ｉ 底部逆放及吹扫通过解吸气压缩机及二升一、二 升二进行回收的．现将其中的部分气体改为通过 硫浓缩回收系统回收．故进行适当调整 通过调整后的系统大幅度降低了ＣＯ放空损 耗量：也回收了原先排放空气中，污染大气的硫 成分 回收的硫化物转化为单质硫．为公司创造 了效益。 ２．３解决一氧化碳压缩机入口堵塞 一氧化碳压缩机入口过滤器堵塞可造成压缩 机跳闸 拆检堵塞的入口过滤器可发现分子筛粉 尘塞满了过滤网．管道内也有大量的分子筛粉末： 打开吸附塔检查，也可发现有分子筛明显沉降 ２．３．１分子筛粉化原因 １）分子筛装填时没有铺匀．实际装填密度没 有达到设计要求 根据资料 ．吸附剂粉化的主要 原因是由吸附剂的蠕动造成的．其他的因素给吸 附剂的蠕动提供了条件或加剧了吸附剂的蠕动 ２）系统蒸汽加入量过大 多余水分带入分子 筛内．可造成分子筛抗侧压强度大幅度下降．在 ＰｓＡ频繁均压过程中极易损坏 ３）系统试车期间的原料气不稳定．频繁的开 停车也对分子筛的粉化产生一定的影响 ２．３．２改进措施 １）改进装填分子筛操作 （１）装填分子筛一定量后．用人工方式扒平、 填实后再继续装．以确保装填密度达到设计要求 （２）顶层加适量的氧化铝球 （３）分子筛装填完毕后．在其上加装两层４０ 筛目的不锈钢丝网 丝网通过上下两块孔径不同 的栅板来固定．目的是防止分子筛被气流带出［３］。 ２）优化工艺操作。保证气量稳定，减少非正 常停车次数：调节蒸汽加入量．减少多余水分带 入分子筛的可能性 ３ 在一氧化碳压缩机前增加带过滤器的旁 路 吸附塔出口管道增加过滤缓冲罐。防止分子 筛粉末堵塞压缩机入口。 通过以上改造．系统运行良好．再未出现分 子筛大量粉化现象 ２．４克服真空泵运行震动超标 装置试车期间，真空泵运行震动严重超标． 化学工业 ·４８· ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ ２０１０年第２８卷 连接管道的支架基础被震裂多处，泵体本身振幅 保效益。变压吸附提纯一氧化碳技术流程的经济 也比较大 经过多方研究、论证，最后通过在真 效益越来越明显。 空泵进出１３增加弹性接头的方法．增加管线的震 动余量．缓解了真空泵震动严重超标的现象。 参考文献： ｆ１］秦建峰．变压吸附氢提纯装置的运行问题分析及对策 ３结束语 ［Ｊ］．石化技术与应用，２００９，２７（４）：３４５—３４７． 通过对水煤气变压吸附提纯一氧化碳装置的 ［２］范志涛．吸附剂粉化的原因分析和控制［Ｊ］．低温与特 不断优化和改造．该系统的稳定性和可靠性都有 气，２００５，２３（４３）：１８—２Ｏ． 了很大的提高。ＰＳＡ装置的稳定运行给公司的安 ［３］王焰．ＰＳＡ变压吸附分子筛粉化原因分析［Ｊ］．中氮肥， 全生产提供了保障．带来了很大的经济效益和环 ２００１，（６）：２７—２８． Ｒｕｎｎｉｎｇ ａｎｄ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃａｒｂｏｎ Ｍｏｎｏｘｉｄｅ Ｐｕｒｉｉｆｃａｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ ｉｎ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｗａｔｅｒ Ｃｏａｌ Ｇａｓ ＬＩＵ Ｌａ／一ｚｈｉ．ＬＩＡＮＧ Ｑｕｎ ＨＥ Ｐｅｉ．ｇｅｎ （Ｙａｎｋｕａｎｇ Ｃａｔｈａｙ Ｃｏａｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｔｅｎｇｚｈｏｕ ２７７５２７，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃａｒｂｏｎ ｍｏｎｏｘｉｄｅ ｐｕｒｉｉｆｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｎ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｗｉｎｇ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｗａｔｅｒ ｃｏａｌ ｇａｓ ｉｎ ＹＣＣＣ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｃａｕｓｅｓ ｏｆ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｄｕｒｉｎｇ ｒｕｎｎｉｎｇ ｌｉｋｅ ａｄｓｏｒｂｅｎｔ’ｓ ｌｏｓｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔｓ，ｌｉｑｕｉｄ ｅｎｔｒａｉｎｍｅｎｔ ｉｎ ｆｅｅｄ ｇａｓ，ｐｉｐｅ ｂｌｏｃｋａｇｅ，ｅｘｃｅｅｄｅｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｖａｃｕｕｍ ｐｕｍｐｓ，ｅｔｃ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｓａｆｅ，ｓｔａｂｌｅ ａｎｄ ｌｏｎｇ—ｔｉｍｅ ｒｕｎｎｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ａｒｅ ｓｔａｔｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗａｔｅｒ ｃｏａｌ ｇａｓ；ｉｓｏｔｈｅｒｍａｌ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ；ｃａｒｂｏｎ ｍｏｎｏｘｉｄｅ；ｇａｓ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ；ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ ·＋一＋－＋一十一十一＋－＋－＋一＋··十一＋－＋－＋ ＋一＋一＋＊＋－＋一＋一十 ＋－＋一＋一＋－＋－＋一＋一＋－＋－十一＋一＋－＋－＋一＋一＋。＋－＋。＋ ＋。＋－＋－＋。＋。— · （上接第４５页） 计算涨价预备费，当以工程费用为计算基数时， 估算编审规程（ＣＥＣＡ／ＧＣ １—２Ｏｏ７）［Ｓ］．北京：中国 可认为采用式（３）已可满足要求，并较为稳妥。 计划出版社．２００７：１７。４７． ［５］ 中国石油天然气股份有限公司石油工程造价管理中心 主编．建设项目设计概算编审规程（ＣＥＣＡ／ＧＣ ２－－ 参考文献： ２００７）［Ｓ］．北京：中国计划出版社，２００７：１０． 『１］中国国际工程咨询公司编著．投资项目经济咨询评估 ［６］ 编审组．工程造价计价与控制『Ｚ１．北京：中国计划出 指南ｆＭ］．北京：中国经济出版社，１９９８：２０２． 版社，２００９：２９． 『２１编写组．投资项目可行性研究指南［Ｋ］．北京：中圉电 ［７］ 中华人民共和国建设部．市政工程投资估算编制办法 力出版社．２００２：４６． 『Ｓ］．北京：中国计划出版社，２００７：２１，２８． 『３１编写委员会．项目决策分析与评价［ｚ］．北京：中国计 ［８］ 中华人民共和国化学工业部．化学工业项目建设工期 划出版社，２００７：１８４． 定额（试行）『Ｓ］．北京：化学工业部工程建设标准编 『４］国家建筑材料工业标准定额总站主编．建设项目投资 辑中心．１９８９：１． Ａｎａｌｙｚｉｎｇ ａｎｄ Ｓｅｌｅｃｔｉｎｇ Ｆｏｒｍｕｌａ ｏｆ Ｐｒｉｃｅ Ｃｏｎｔｉｎｇｅｎｃｉｅｓ ＺＨＡｏ ＨＵ．１ｉｎ （Ｇｕａｎｇｘｉ Ｚｈｕａｎｇ Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｒｅｇｉｏｎ Ｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔ Ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ Ｐｒ￣ｅｃｔ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｎａｎｎｉｎｇ ５３００２２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｇｉｖｅｓ ｓｏｍｅ ｐｒｏｐｏｓａｌｓ ｏｎ ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｉｃｅ ｃｏｎｔｉｎｇｅｎｃｉｅｓ ｉｎ ｔｏｔａｌ ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ ｏｆ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｊｅｃｔｓ， ｓｅｌｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ｆｏｒｍｕｌａ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｍｏｒｅ ｒｅｌｉａｂｌｅ ａｎｄ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ａｃｔｕａｌ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ；ａｎｄ ａｌｓｏ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｓｏｍｅ ｒｅｌａｔｅｄ ｉｓｓｕｅｓ ｏｆ ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｉｃｅ ｃｏｎｔｉｎｇｅｎｃｉｅｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｉｎａｎｃｉｌａ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ；ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ；ｐｒｉｃｅ ｃｏｎｔｉｎｇｅｎｃｉｅｓ；ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ；ｄｉｓｃｕｓｓ
