學(xué)工程與裝備2010年第10期Chenical Engineering Equipment2010年10月變壓吸附提氫工藝在煤氣合成氣中的合理利用朱從軍(新疆天業(yè)(集團(tuán))化工研究院,新疆石河子832000摘要:介紹了新疆天業(yè)利用變壓吸附裝置從煤氣合成氣中提取氫氣的工藝流程布置;及其關(guān)鍵設(shè)備選擇關(guān)鍵詞:變壓吸附(PSA);提氫裝置;流程;布置;安全隨右循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念的不斷深入,通過清潔生產(chǎn)新工藝、氣合成氣中雜質(zhì)組分的優(yōu)先吸附,從而使氫氣得到提純,利新技術(shù)的不斷開發(fā)和應(yīng)用,使化工行業(yè)不斷走上可持續(xù)發(fā)展用吸附劑的第二個(gè)性質(zhì),可實(shí)現(xiàn)吸附劑在低溫高壓下吸附道路,實(shí)現(xiàn)發(fā)展與資源、環(huán)境的統(tǒng)一,已成為當(dāng)今社會工而在向溫、低壓下解吸再生,從而構(gòu)成吸附劑的吸附與再生業(yè)發(fā)展的必然趨勢。變壓吸附氣體分離與提純技術(shù)已經(jīng)成為循環(huán),達(dá)到連續(xù)分出提純氫氣的日的當(dāng)代化T獨(dú)樹一幟的生產(chǎn)工藝和探作單元,而只隨著變吸2吸附劑的特性附技術(shù)臼身的不斯完普,它在化工行業(yè)的不可或缺性已綸愈T藝吸附劑首先費(fèi)求有較大的靜活性,即在一定溫度及愈烈,吸附物質(zhì)在蒸汽混合物中的濃度也一定的情況下,單位體斯疆天業(yè)(集團(tuán))有限公司仵為新霸兵團(tuán)所屬的大型國積(重量)的吸附劑在達(dá)到平衡時(shí)所能吸附物質(zhì)的最大量有企業(yè),依托新輛豐富的煤、鹽、石灰仁等資源優(yōu)勢,實(shí)施其次工業(yè)吸附劑還必須對不同溶質(zhì)具有選擇性的吸附作用優(yōu)勢資源轉(zhuǎn)化戰(zhàn)略,日前,已只備年產(chǎn)10萬噸電石乙炔法變肚吸附制氫所選用的吸附劑都足具有較大比表面的固體聚氯乙烯、90萬噸離子腴燒堿裝置及配套的白備電廠、電顆拉石廠和電石渣制水泥裝置,足國內(nèi)生產(chǎn)能力最大的電石法聚因所選用的吸附劑具有吸附雜質(zhì)組分的能力遠(yuǎn)強(qiáng)于吸氣乙烯生產(chǎn)企業(yè)。公作為國內(nèi)第一批循環(huán)經(jīng)濟(jì)試點(diǎn)單位,附氫氣能力的特性,因此可以將混合氣體中的氫氣提純,吸始終堅(jiān)持以循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理念發(fā)展煤電化一體化產(chǎn)業(yè)清潔生附劑對各種氣體的吸附性能,主要是通過測定的吸附等溫線產(chǎn)的新T藝、新技術(shù)得到了充分的開發(fā)和應(yīng)用,并在行業(yè)內(nèi)來評定的優(yōu)良的吸附性能和較大的吸附容量足實(shí)現(xiàn)吸附分推廣應(yīng)用,在天業(yè)集團(tuán),變壓吸附分離技術(shù)主要應(yīng)用于空分離的基本條件。此外,在吸附過程中,由于吸附床壓力是不制氮、精餾尾氣的回收、天然氣制氫精制、富氫裂解氣氫氣斷變化的,因而吸附還應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和抗磨性提濃等等本裝置吸附塔內(nèi)填充的吸附劑有活性氧化鋁、硅膠、1從煤氣合成氣中利用變壓吸附提氫的原理活性炭與分子篩吸附按性質(zhì)不同可分為兩大類,即化學(xué)吸附和物理吸(1)活性氧化鋁屬于對水有強(qiáng)親和力的固體,一般采附,變壓吸附從本質(zhì)上來說屬于物理吸附。其特點(diǎn)是:吸附用三合水鋁或三水鋁礦的熱脫水或熱活化法制備主要用于過程中沒有化學(xué)反應(yīng),吸附過程進(jìn)行的很快,參與吸附的各氣體干燥種物質(zhì)間動(dòng)態(tài)平衡在瞬間即可完成,并且非常重要的一點(diǎn)(2)硅膠類吸附劑屬于屬于一種合成的無定性SiO2是:這種吸附理論上說是完全可逆的它是由硅酸鈉溶液和無機(jī)酸經(jīng)膠凝、洗滌、干燥及烘焙而成由煤氣化路線產(chǎn)生的合成氣,往往由數(shù)十種氣體組成硅膠不僅對水有強(qiáng)的親和力而且對烴類和二氧化碳等組分詳見表1),成分復(fù)雜,選擇合理的分離工藝,對企業(yè)長也有較強(qiáng)的吸附能力的正常生產(chǎn)運(yùn)行至關(guān)重要。之所以選擇變壓吸附提氫工中國煤化工表面所具有的氧化物藝,主要是因?yàn)槲絼┰谡麄€(gè)物理吸附過程中所具有的兩個(gè)基團(tuán)CNMH〔弱極性或無極性,加性質(zhì),(1)對合成氣中各個(gè)組分的吸附能力不同:(2)吸附上活性炭所具有的特別大的內(nèi)表面積,使得活性炭成為一種質(zhì)在吸附劑上的吸附容量隨吸附質(zhì)的分壓上升而增加,隨吸能大量吸附多種弱極性和非極性有機(jī)分子的廣譜耐水型吸附溫度上升而下降。利用吸附劑的第一個(gè)性質(zhì),可實(shí)現(xiàn)對煤附劑,朱從軍:變壓吸附提氡T藝在煤氣合成氣中的合理利用(4)沸石分子篩類吸附劑是一種含堿土元素的結(jié)晶態(tài)煤氣中的粉塵、硫、磷、焦油、蒸汽、水等介質(zhì)在前段工序偏硅鋁酸鹽,屬于強(qiáng)極性吸附劑,有著非常一致的孔徑結(jié)構(gòu)已經(jīng)清除,從而保證進(jìn)入變壓吸附工段的原料氣對設(shè)備、管和極強(qiáng)的吸附選擇性。對于煤化工產(chǎn)生的復(fù)雜氣源而言,道、吸附劑等無任何負(fù)作用,從根本上保證變壓吸附流程的實(shí)際應(yīng)用中往往需要多種吸附劑,按吸附性能依次分層裝填整體完善組成復(fù)合吸附床,才能達(dá)到分離所需產(chǎn)品組分的目的。煤氣該變壓吸附裝置工藝主流程為6-22N,即6個(gè)吸附塔合成氣提取氫氣的吸附塔內(nèi)部吸附劑分層布置詳見圖1,吸任意時(shí)刻都有2個(gè)吸附塔同時(shí)進(jìn)料2次均壓抽空解吸再生工附劑對不同介質(zhì)的吸附能力強(qiáng)弱詳見圖2藝,每個(gè)吸附塔在一次循環(huán)中需要經(jīng)歷吸附(A、壓力均衡3工藝流程布置1降(EID)、壓力均衡2降(E2D、逆向放壓(D)、抽空(V)隨著煤化工的蓬勃發(fā)展,煤氣合成氣的利用己經(jīng)滲入化壓力均衡R、壓力均衡1升EIR)及最終升壓(FR)工生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域,這種合成氣由煤氣化面來,組分極其復(fù)等15個(gè)步驟(詳見表2),6個(gè)吸附塔在執(zhí)行程序的時(shí)序上雜,利用變壓吸附提取氫氣,必須更嚴(yán)格地控制原料氣的質(zhì)相互錯(cuò)開,以保證原料的連續(xù)輸入和產(chǎn)品的連續(xù)輸出。其流量、合理地設(shè)計(jì)變壓吸附流程、優(yōu)化吸附劑的選擇和布置等。程的簡易布置圖如圖3所示:表1:煤氣合成氣的氣體組分★氫氣氧化碳二氧化碳★甲CH.乙烷CE≤0.2★乙8-10★乙炻≤2≤0.1CsH≤0.1ELCCECH丙快(甲基乙炔)(c豆)≤0.2丁烯≤0.1CHJ腴≤0.2丁二快CH丁二烯-≤0.1異丁烯表2吸附塔吸附、解吸工作步驟(1),(2)(3)(4)((6)7)IS.ElD. E2DD1I吸附丬隔離。一均降三均降『逆放1逆放2隔離抽空※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※9),(10)(11)(1)中國煤化工VP1E2R-ISCNMHG反沖·抽空二均升|隔離|一均升|隔離-|終充朱從軍:變F吸附提氫工藝在煤氣合成氣中的合理利用氣出口氣,氣于.可際活性,二息附素(無!烈也物看7,二置率辜塔鬆,只六,,二氧化誤E.E5=9“下2--于質(zhì)嘆改能于示意區(qū)二不里j填氣會歌氣受職氫氣的泛程賣E4設(shè)備、儀表的選型泵選用WLW系列為無油(耐腐)立式往復(fù)真空泵,電機(jī)功41壓縮機(jī)和真空泵中國煤化工除提供真空,根據(jù)解壓縮機(jī)根據(jù)工況選用螺桿機(jī)或活塞機(jī),富氫裂解氣氫氣吸HCNMHG在運(yùn)行過程中吸附提濃裝置壓縮機(jī)選用DW型臥式壓縮機(jī),電機(jī)功率250KW.劑不時(shí)去m,為J陰吸剛刑灰塵進(jìn)入真空泵,在根據(jù)實(shí)際流量大小采用AC-32系列變頻器變頻調(diào)節(jié),壓縮其進(jìn)口安裝有PFCⅢ型不銹鋼過濾器。壓縮機(jī)和真空泵均機(jī)出口壓力穩(wěn)定在052~06Mpa,提供吸附所需力,真空內(nèi)置缸套冷卻水系統(tǒng),曲軸潤滑油系統(tǒng),活塞環(huán)氮?dú)饷芊庀抵鞆能?變壓吸附提氮工芝在煤氣合成氣中的合理利用統(tǒng),保證設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行5結(jié)束語42吸附塔隨蒈石油資源的日益緊缺、天然氣資源的嚴(yán)重分布不吸附塔屬于二類壓力容器,經(jīng)專門試驗(yàn)按交變壓力要均,當(dāng)代化工從某種程度上來說已經(jīng)步入了煤化工時(shí)代,以求設(shè)計(jì),整體經(jīng)過熱處理,在吸附塔底部設(shè)有氣流分布器,煤為原料生產(chǎn)合成氣繼而深層次開發(fā)大宗下游化工產(chǎn)品的在吸附劑前要進(jìn)塔檢査塔內(nèi)的絲網(wǎng),壓環(huán)壓條等,吸附塔內(nèi)格局已經(jīng)大勢所趨,煤氣合成氣利用變壓吸附裝置提濃氫氣均人工裝填不同高度的吸附劑,吸附劑裝填緊密,防止在運(yùn)運(yùn)行穩(wěn)定、能耗低、自動(dòng)化程度高、操作靈活簡單、操作人行中上下和徑向運(yùn)動(dòng),造成吸附劑磨損粉化員少,其工藝技術(shù)先進(jìn),使化工生產(chǎn)相對獨(dú)立的單元緊密相4.3程控閥連,達(dá)到了節(jié)能降耗、挖潛增效的目的。隨著變壓吸附工藝程控閥是變壓吸附運(yùn)行的關(guān)鍵,由設(shè)計(jì)廠家專門定做,的日益發(fā)展與完善,相信其在煤化工領(lǐng)域?qū)l(fā)揮越來越重要型號 KYZJA-40C,配套 AIRTAC電磁閥和德國P+F公司生的作用產(chǎn)的閥門專用傳感器,程控閥閥芯和閥門密封件做特殊處理,可開關(guān)100萬次以上無泄露參考文獻(xiàn)44 SIEMENS可編程(PLC)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)采用先進(jìn)的德國 SIEMENS-S7-300中PLC控]朱建華,變壓吸附技術(shù)用于制氫.上海煤氣,2004制系統(tǒng)系統(tǒng)的編程和組態(tài)用 SIEMENS公司提供的wnCC(3):1721現(xiàn)場配備1臺工程師站兼操作員站2]周云輝,劉新,栗蓮芳.變壓吸附技術(shù)在焦?fàn)t煤氣制氫4.5分析檢測系統(tǒng)中的應(yīng)用.2007:(10):35-37產(chǎn)品氡氣含量在線分析選用重慶川儀九廠生產(chǎn)的隔煤[3]張建偉.變壓吸附原理在工業(yè)制氡中的應(yīng)用.制冷技術(shù)型氫分析儀測量范圍95~100%,防煤等級 DIICT6·離線2001:(3);41-4檢測采用氣相色譜儀。上接第73頁)高壓系統(tǒng)泄壓完畢,通過此種操作,會使絕大部分氣相NH16解決問題的方案被回收成為碳銨液,在很大程度上降低氨的直接放空量和放如果在現(xiàn)有條件的基礎(chǔ)上,再增加一個(gè)容積為400-1000M3碳銨液槽將會使問題迎刃而解:同時(shí)還可以作為事故排放緩沖槽使用。如圖(1)系統(tǒng)排放泄壓過程中或在事故狀態(tài)以及根據(jù)工況需要臨時(shí)性的排放,還有時(shí)當(dāng)蒸發(fā)系統(tǒng)和工藝?yán)淠禾幚硐到y(tǒng)出現(xiàn)異常不能運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),如果引起FA401、FA01、FA50AP501液位過高時(shí),可通過流程圖所示管線將介質(zhì)轉(zhuǎn)入該槽,系統(tǒng)正常運(yùn)行后再根據(jù)需要返回各系統(tǒng),這將使系統(tǒng)應(yīng)對各種正?；蛲话l(fā)性的化工介質(zhì)排放的能力極大提高既可以加大放空氣相的吸收,又可以防止其它儲槽介質(zhì)溢流:還可以為后系統(tǒng)的臨時(shí)性檢修創(chuàng)造檢修時(shí)間,避免全系統(tǒng)停車7結(jié)語可題5存在問尿素生產(chǎn)及開停車過程中,含氨氣相放空污染面廣,社FA401設(shè)計(jì)容積為400M,在以往每次系統(tǒng)停車排放會彬響比較敏感,通過采取上述措施將會在很大程度上減少時(shí),加上設(shè)備和管道沖洗置換的工藝介質(zhì),都會向FA401NH3排入至少50%的液位,如果采用第4項(xiàng)所述的方法進(jìn)行高壓來YH中國煤化工能通過氣相的問收CNMHG帶來較好的社會效系統(tǒng)泄壓,勢必導(dǎo)致LA404液位漲得史高甚滿液,就可能益造成新的污染,在實(shí)際運(yùn)行中,FA401已經(jīng)尤法承受知期內(nèi)的連續(xù)停車排放,所幸日前為止尚未造成溢流污染事故