煤化工公司脱碳闪蒸气变压吸附操作规程.doc

煤化工公司脱碳闪蒸气变压吸附操作规程
1. 装置概况
本操作规程适用于装置为12000Nm3/h 闪蒸气脱碳装置，回收湿法脱碳闪蒸气中的有效组份，达到节能降耗、提升经济效益的目的。
本装置采纳合格的吸附剂、可靠的程控阀门、稳定的控制系统、先进的设备等。
硬件配置，采纳成熟的变压吸附工艺，吸附塔采纳多塔进料、多次均压，使吸附剂利用率得以提升，抽空效率得以提升，能耗显著降低，有效气体回收率得以显然提升。这种节能脱碳工艺，其流程合理，操作方便，有效气体损失小，能耗低，操作费用少，投资和成本更具竞争力。
1.1. 原料气、净化气规格
1.1.1．原料气
本装置所用原料气来源于湿法脱碳的闪蒸气。
原料气:
公称流量 12000 Nm3/h
压力 0. 5MPa(G)
温度 ～35 ℃
原料气的基本组成如下：
原料气基本组成
组成 H2          CO2        CO     N2    CH4       O2       H2S

1.1.2．净化气
原料气经本装置处理后，除去原料气中的绝大部分CO2 气体后为净化气,送至压缩工段二进。
净化气：
公称流量 3699 Nm3/h
压力 0.4 MPa(G)
温度为～35 ℃
净化气的基本组成如下：
净化气基本组成
组 分       H2        CO2       CO     N2      CH4         O2        H2S
Vi(％) 55.675  6.541  7.997  25.275  3.931  0.581   4PPM
1.1.3．顺放气
流量 ～981 Nm3/h
压力 0.16MPa(G)
温度 ～35℃
顺放气的基本组成如下：
顺放气基本组成
组 分     H2         CO2      CO    N2    CH4        O2
Vi(％)  2.998  88.38  1.943  5.22   0.894   0.563
1.1.4．CO2 解析气
本装置CO2的纯度 约为98.5%，气体送往公司内部的管网。
流量 ～5870 Nm3/h
压力 0.020 MPa(G)
温度 ～40 ℃
CO2 解析气的基本组成如下：
CO2 解析气基本组成
组 分Vi(％) H2     CO2       CO     N2      CH4        O2         H2S
0.216  98.87  0.236   0.512   0.096   
1.2. 生产原理简介
1.2.1．单元生产原理
1.2.1.1．气水分开
气水分开单元在装置中的作用：除去进入本装置原料气中的微量水雾，以尽量减少水分在变压吸附单元对吸附剂的影响，延长吸附剂的使用寿命。
原理：采纳物理铺集原理，原料气进入气水分开器，气体流速被降低，并匀速穿透设置在气水分开器中的专用丝网除沫器，使气体中的水雾被铺集下来，达到分开水雾目的。
1.2.1.2．变压吸附单元生产原理
变压吸附单元是本装置核心操作单元。变压吸附单元在本装置中的作用：按照制定要求，除去原料气中绝大多数的CO2 气体，以回收闪蒸气中的氢气、一氧化碳，并提纯回收CO2。
原理：依据原料气组成，选择不同的吸附剂，对原料气的不同组分进行选择性吸附，达到气体分开目的。变压吸附过程属纯物理吸附过程。物理吸附是指依靠吸附剂与吸附质分子间的分子力〔包括范德华力和电磁力〕进行的吸附。其特点：吸附过程进行极快，相间动态平衡可在瞬间完成，吸附过程是完全可逆的，吸附速率受传质控制。
变压吸附利用物理吸附所具有的两个基本性质：一是不同吸附剂对不同组分的吸附能不同；二是不同组分在不同吸附剂上的吸附容量随组分的分压上升而增加，随吸附温度的上升而下降。
变压吸附过程就是利用物理吸附的上述特点和性质，实现对混合气体中某些组分的优先吸附而使其它组分被提纯，实现吸附剂在低温或高压下对某些组分进行选择性吸附，而在高温或低压下对这些组分进行解吸分开，同时吸附剂又被再生，由此实现变压吸附过程的吸附与再生循环，达到连续分开气体的目的。
本装置优选了三种吸附剂并优化组合，达到脱除原料气中CO2 气体并提纯和回收CO2的目的。
1.2.1.3．抽真空单元生产原理
抽真空单元在装置中的作用：使吸附剂在系统充分降压后得以彻底再生，提升吸附剂的利用率，使CO2 等气体得以彻底解吸并获得高纯度的二氧化碳气体。
原理：与上述变压吸附原理相同，利用物理吸附所具有的两个基本性质：一是不同吸附剂对不同组分的吸附能不同；二是不同组分在不同吸附剂上的吸附容量随不同组分的分压上升而增加，随吸附温度的上升而下降。抽真空的过程既是降低系统压力的过程。随着吸附塔压力的降低，吸附剂的吸附容量也随之而下降，直至CO2 完全解吸。

本装置工序采纳7-2-3 流程
简述流程如下：
VPSA-CO2 流程，由7台吸附塔、1 台气液分开器、1台净化气缓冲罐组成。
其工作过程包括吸附、均压、逆放、真空、升压等过程，具体描述如下：
a. 吸附过程
压力为～0.5Mpa的4股原料气在气液分开器进口混合，经分开器分开掉其中夹带的液滴，然后自塔底进入VPSA吸附塔〔同时有2 个吸附塔处于吸附状态〕内。在多种吸附剂的依次选择吸附下，其中的H2O、CO2 等组分被吸附下来，净化气从塔顶流出，经压力调节系统稳压后送出界区。
当被吸附杂质的传质区前沿(称为吸附前沿)到达床层出口预留段时，关掉该吸附塔的原料气进料阀和产品气出口阀，停止吸附。吸附塔开始转入再生过程。
b. 均压降压过程
这是在吸附过程结束后，顺着吸附方向将塔内的较高压力的氢氮气及一氧化碳气体放入其它已完成再生的较低压力吸附塔的过程，该过程不仅是降压过程，更是回收床层死空间氢氮气及一氧化碳的过程，本流程共包括3次均压降压过程以确保氢氮气及一氧化碳的充分回收。
c. 逆放过程
这是在均压过程结束后，逆着吸附方向进行减压，使被吸附的CO2 减压解吸出来的过程。
d. 真空过程
这是在逆放过程结束后，逆着吸附方向对吸附塔抽真空，进一步降低压力，使被吸附的CO2 完全解吸出来的过程。
e. 均压升压过程
在真空再生过程完成后，用来自其它吸附塔的较高压力氢氮气及一氧化碳对该吸附塔进行升压的过程，这一过程与均压降压过程相对应，不仅是升压过程，而且更是回收其它塔的床层死空间氢氮气及一氧化碳的过程，为确保氢氮气及一氧化碳的回收率。
f. 产品气升压过程
在均压升压过程完成后，为了使吸附塔可以平稳地切换至下一次吸附并确保产品净化度在这一过程中不发生波动，必需要通过升压调节阀缓慢而平稳地用排放气将吸附塔压力升至吸附压力。
经这一过程后吸附塔便完成了一个完整的“吸附-再生〞循环，又为下一次吸附做好了准备。
7个吸附塔交替进行以上的吸附、再生操作(始终有2 个吸附塔处于吸附状态)即可实现CO2 气体的连续分开与提纯。
VPSA 操作条件
序号 步 骤 压力〔MPa .G〕

2 一均降 
3 二均降 
4 三均降 
上述的变压吸附过程通过程序控制技术进行微机控制，由与之配套的液动程控阀门的启闭，实现对整个工艺操作过程地自动控制和智能化操作。
1.3. 设备概况
本装置工艺流程简单，设备类型和数量少，设备结构简单。由于变压吸附工艺的特点，系统工作压力交替变化，吸附塔和均压罐始终处于交变压力的频繁作用，所以吸附塔和均压罐必必需具备长期抗疲惫的特性。动力设备主要为水环式真空泵，该设备具有抽气量大、真空度高的特点，广泛应用于变压吸附脱碳装置中。本装置的设备构成见“设备一览表〞。
2. 技术操作
2.1．初始开车准备
本装置安装工程结束,经工程验收合格,并完全达到开车运行条件，方可进行开车运行。在初始开车〔包括原始开车和检修后开车〕运行之前，应严格作好下面的准备工作。
2.1.1．系统吹除和清洗
装置安装结束，验收合格后，应对装置的相关设备、工艺管道、仪表风管道及阀门等进行全面彻底吹除和清洗，清除系统内部机械杂质。
2.1.1.1．设备吹除和清洗
1、对设备的吹除清洗：
首先，打开设备的所有接管，用塑料薄膜包裹管道管口，打开设备人孔盖，对设备内部进行人工机械除锈除渣，然后用高压空气从上到下吹除设备内部的锈尘锈块及其它机械杂质。关闭人孔，用塑料薄膜包裹设备管口，等待管道吹除清洗后连接。
2、对真空泵的清洗：
开启真空泵下部的排水阀，从进水口向泵内注水，用力盘动真空泵的皮带轮数圈，使冲洗水从排水口排除，确定泵内无机械杂质。
在原始开车初期，真空泵的进口处应加装过滤网，以防机械杂质进入泵内。运行一段时间后应拆掉过滤网。
2.1.1.2．管道阀门吹除和清洗
将本装置的各管道逐段拆卸，首先进一步检查清除管道内部的焊渣和毛刺，用高压空气将管道内部的进行吹扫，边吹扫边敲击管道，直至吹出的气体中无杂质和粉尘。对吹除清洗干净的管道进行逐段恢复就位。
将装置的各个阀门逐个拆卸〔特别提示：拆装程控阀门时，应当心保护电磁阀和阀检装置和空气接管口，千万不要损伤。〕，用高压空气对阀门内部和密封面进行吹扫，确保密封面上无任何机械杂质。对吹除干净的阀门进行恢复就位。
2.1.2．吸附剂装填
装置进行完吹除清洗工作，确认系统干燥无水分，即可对吸附塔进行吸附剂装填。
〔1〕吸附剂装填准备：首先，对所采购的吸附剂进行分类，检查各种吸附剂的规格和数量是否满足制定要求；
〔2〕吸附剂装填：吸附剂的装填严格按：《吸附剂装填方案》进行。
2.1.3．系统检查
2.1.3.1．设备及管道检查
☆设备和管道安装达到验收要求，应严格检查清理各设备和管道内有无异物，发现异物应及时清除；
☆检查安全阀是否经技术监督局检验合格；