脱碳装置

脱碳装置（精选四篇）

脱碳装置 篇1

安徽昊源化工集团有限公司是由原安徽阜阳化工总厂改制而成的大型化工企业。主要产品有总氨1 000 kt/a、尿素1 000 kt/a、碳酸氢铵400 kt/a、甲醇400 kt/a等。

合成氨装置采用传统的生产工艺, 主要流程为:间歇式造气炉——栲胶溶液半脱硫——中低低变换——栲胶溶液变脱——碳丙脱碳——甲醇——醇烷化——氨合成。

其中, 碳丙脱碳岗位产生的闪蒸气一直用来辅助生产碳酸氢铵。受市场影响, 碳酸氢铵产品逐步退出市场, 脱碳产生的闪蒸气只有放空, 这样, 既产生了浪费又污染了环境。因此, 公司决定于2007年上一套10 000 m3/h的闪蒸气提氢装置。现就该装置设计及运行情况总结如下。

1设计原理

本装置采用华西化工科技有限公司自主研发的闪蒸气提氢工艺技术。采用成熟的变压吸附工艺, 多塔进料、多次均压, 使吸附剂利用率、抽空效率得以提高, 能耗得以降低, 氢气收率也明显提高。

2设计参数

2.1原料气

公称流量 10 000 m3/h

压力 ～0.50 MPa (G)

温度 35～40 ℃

原料气的基本组成如表1。

2.2产品气

原料气经本装置变压吸附处理, 除去其中绝大多数的CO2气体后得到产品气体, 并输送至合成氨装置压缩工段。

产品气 公称流量 ～5 300 m3/h;

压力 ～0.50 MPa (G)

温度 35～40 ℃

产品气的基本组成如表2。

3工艺流程及主要设备

3.1工艺流程 (图1) 简介

来自合成氨车间碳丙脱碳工段的原料气 (闪蒸气) 连续送入原料气洗涤塔, 经软水洗涤, 脱除其中的碳酸丙烯酯后, 进入气水分离器除去气体中的水雾, 经分析、计量后再送入已完成吸附剂再生、压力终升的吸附塔, 进行连续恒压吸附脱碳。脱碳后的 “富氢气” (产品气) 经调压、计量和在线分析检测后, 送至下工序。PSA工作过程包括吸附、均压、逆放、真空再生、升压等过程, 周而复始。

上述的变压吸附过程通过程序控制技术进行微机控制, 由与之配套的气动程控阀的启闭, 实现对整个工艺操作过程的自动控制。

3.2主要设备情况 (表3)

4目前运行情况

4.1原料气

公称流量 10 550 m3/h

压力 ～0.450 MPa (G)

温度 20 ℃

原料气的基本组成如表4。

4.2产品气

公称流量 ～5 200 m3/h

压力 ～0.43 MPa (G)

温度 15 ℃

产品气的基本组成如表5。

5消耗情况 (表6)

6出现的问题及解决方案

(1) 该装置开车期间为冬季, 气温在零下5 ℃至零下8 ℃。由于我公司的仪表空气为集中供气, 且距离该装置较远, 致使仪表空气送达本装置后带水严重, 在程控阀处有积水结冰现象, 导致程控阀动作失灵。我们采取了定期更换仪表空气干燥剂, 并在仪表空气进入该装置前设置空气加热器适当提高仪表空气温度, 方案实施后效果较好。

(2) 该装置设计真空泵出口放空管线和系统吸附塔放空管线并联在一起, 当吸附塔放空时真空泵出现声音异常并伴有超电流现象, 严重影响真空泵使用寿命。我们将真空泵放空管线与吸附器放空管线各自独立分开后, 真空泵运行平稳。

(3) 本装置投运初期, 程控阀内部密封垫片时有密封不严现象。我们分析可能的原因有:① 吹除时设备及管道内的坚硬杂质高速通过程控阀时, 对非金属密封垫形成冲刷;② 吸附剂装填过程中产生的粉尘在开车初期会大量带出, 冲刷密封垫片;③密封垫片耐磨性能不好。针对上述问题, 在该装置维持运行一段时间后, 我们集中更换一批程控阀密封垫片, 并选用新的材质, 更换后运行平稳。

7结语

本装置共投资500万, 操作采用DCS控制系统, 自动化程度高、运行平稳、无污染、运行及维护费用较低, 达到了节能、降耗、减排的目的。

摘要：介绍变压吸附提氢的基本原理、主要设计参数及主要设备, 系统运行的主要参数及消耗、存在的问题及解决方案等情况。

脱碳装置 篇2

1 变压吸附脱碳装置简介

由于流程中的煤气压缩机二段出口压力偏低, 变压吸附脱碳装置运行时吸附压力只有0.65MPa左右, 达不到设计运行压力0.75~0.85MPa。吸附压力低, 为保证净化气中CO2浓度满足甲醇产量的要求, 只能缩短吸附时间, 导致吸附塔吸附时间不够, CO2吸附不饱和, 造成真空泵出口放空气中CO2浓度低, 有效气损失大。加之装置吸附塔数量偏少, 均压次数不够, 造成抽真空前吸附塔内的剩余压力比较高, 抽真空后吸附塔内压力最低只能达到-0.07MPa, 达不到设计要求 (≤-0.08MPa) , 导致吸附塔再生不完全, 影响下一循环的吸附效果。

变压吸附脱碳装置包括9个吸附塔、79台程控阀、4台2BEC-52型水环式真空泵、2台回收压缩机。装置的处理气量为62 000m3/h, 操作弹性为20 000~68 000m3/h。其工艺流程如图1所示。

9个吸附塔由79台程控阀、2个调节阀通过管线相连。当其中2个吸附塔进行吸附操作时, 其余7个吸附塔处于循环过程的不同阶段。9个吸附塔循环操作, 达到连续处理原料气和输出产品气的目的。每个吸附塔在一次循环中都必须经历吸附 (A) 、压力均衡降1 (1L) 、压力均衡降2 (2L) 、压力均衡降3 (3L) 、压力均衡降4 (4L) 、压力均衡降5 (5L) 、压力均衡降6 (6L) 、压力均衡降7 (7L) 、回收 (H) 、抽真空 (U) 、压力均衡升7 (7R) 、压力均衡升6 (6R) 、压力均衡升5 (5R) 、压力均衡升4 (4R) 、压力均衡升3 (3R) 、压力均衡升2 (2R) 、压力均衡升1 (1R) 及最终升压 (FR) 等18个步骤。

2 变压吸附脱碳装置技术改造方案

改造后装置包括12个吸附塔 (增加3台) 、130台程控阀 (增加51台) 、4台2BEC-52型水环式真空泵、2台回收压缩机、2台置换压缩机 (增加) 。装置的处理气量为62 000m3/h, 操作弹性为20 000~68 000m3/h。设计运行压力0.65~0.70MPa (据压缩机出口压力而定) , 改造后的工艺流程如图2所示。

12个吸附塔由130台程控阀、2个调节阀通过管线相连。当其中2个吸附塔进行吸附操作时, 其余10个吸附塔处于循环过程的不同阶段。12个吸附塔循环操作, 达到连续处理原料气和输出产品气的目的。每个吸附塔在一次循环中都必须经历吸附 (A) 、压力均衡降1 (1L) 、压力均衡降2 (2L) 、压力均衡降3 (3L) 、压力均衡降4 (4L) 、压力均衡降5 (5L) 、压力均衡降6 (6L) 、压力均衡降7 (7L) 、压力均衡降8 (8L) 、压力均衡降9 (9L) 、压力均衡降10 (10L) 、回收 (H) (同时置换) 、抽真空 (U) 、压力均衡升10 (10R) 、压力均衡升9 (9R) 、压力均衡升8 (8R) 、压力均衡升7 (7R) 、压力均衡升6 (6R) 、压力均衡升5 (5R) 、压力均衡升4 (4R) 、压力均衡升3 (3R) 、压力均衡升2 (2R) 、压力均衡升1 (1R) 及最终升压 (FR) 等24个步骤。

本变压吸附脱碳置换装置是在原脱碳装置的基础上增加3个吸附塔和一套置换系统形成的。采用置换系统的目的是为了进一步提高变压吸附脱碳装置有效气的回收率, 同时还可以将抽真空放空气中的CO2浓度大大提高。

3 改造效果

改造后装置运行情况为, 原料气流量60 000~66 000m3/h, 原料气压力0.65~0.70MPa, 吸附压力0.62~0.66MPa, 原料气成分 (平均值) H258.2%、CO 23.5%、CO214.0%、N23.0%、CH40.9%、O20.4%, 抽真空放空气成分 (平均值) CO295.5%、CO 2.3%、O21.0%, 真空泵出口气中CO2浓度2.5% (平均值) 。

依据上述数据, 对变压吸附脱碳装置进行物料衡算。假定H2、CO、N2、CH4、O2的回收率分别为99.5%、98.5%、99.0%、98.0%、90.0%, 则净化气总量为60 000× (0.582×0.995+0.235×0.985+0.03×0.99+0.009×0.98+0.004×0.90) ÷0.975=52 473m3/h, 净化气中CO2为52 473×0.025=1 311m3/h;由于本装置没有其他放空气, 只有抽真空放空气, 则抽真空放空气总量为60 000-52 473=7 527m3/h, 抽真空放空气中CO2的量为60 000×0.14-1 311=7 089m3/h, 抽真空放空气中CO2浓度为7 089÷7 527=94.2%。

通过上述计算数据可以看出, 只要我们分析的抽真空放空气中CO2平均浓度达到94.2%以上, 就能证明本装置H2的回收率已达99.5%、CO的回收率已达98.5%。而我们分析的抽真空放空气中CO2平均浓度实际为95.5%, 这充分证明了本变压吸附脱碳置换装置完全达到并超过了设计要求 (设计要求:H2回收率≥99.5%, CO回收率≥98%) 。

4 结语

天然气脱硫脱碳工艺 篇3

摘要：天然气中的H2S是一种具有很大毒性的气体, 高浓度的硫化氢对人有生命危险;CO2含量过高会降低天然气的热值及长输管道的有效输送效率, 因此要按照不同的用途将CO2、H2S等杂质脱除。常见的天然气脱硫脱碳的方法主要有:化学吸收法、物理吸收法、氧化还原法、生物脱硫和膜分离脱硫技术等。

关键词：天然气,脱硫,脱碳,甲基二乙醇胺,二乙醇胺

参考文献

[1]王开岳.天然气净化工艺[M].北京:石油工业出版社, 2005

[2]王遇冬等编.天然气处理与加工工艺[M].北京:石油工业出版社, 1999

脱碳系统闪蒸气的回收利用 篇4

1 闪蒸气回收项目的确立

闪蒸气是指脱碳MDEA溶液在闪蒸塔中降压闪蒸出来的气体, 其组分会因工况参数控制不同而不同。在东方终端二期脱碳装置的设计中, 考虑到原料气CO2含量高, 装置的脱碳处理负荷较大, 脱碳MDEA溶液循环量不足。工况上不能满足闪蒸气洗涤脱碳的条件, 造成闪蒸气CO2含量过高, 气质达不到低压燃料气的要求, 因此将含有部分甲烷气体的闪蒸气直接排放到大气中。

二期脱碳系统运行初期, 闪蒸气流量约780m3/h左右 (根据工况波动) , 即使按照最小的甲烷含量39.55%来计算, 甲烷气体的流量也可达到308m3/h, 约7400m3/d。按照原设计, 闪蒸气从闪蒸塔出来后, 与从再生塔出来的CO2一起到CO2冷却器冷却, 分离出MDEA残液后, 闪蒸气和CO2气体经CO2放空筒放空。闪蒸气中甲烷气体直接放空, 浪费了大量的天然气资源, 加剧了气候的温室效应, 严重影响了环境。

我们经过仔细分析和科学论证, 发现只要通过部分工艺改造, 便可将闪蒸气变废为宝。在分析了项目的投资风险和社会效益后, 东方终端决定对二期脱碳系统的闪蒸气进行回收。项目改造成功后, 每天大约可为终端增产9367m3天然气, 每年增产310万m3天然气。增产的天然气外输到下游用户, 以缓解下游用户用气紧张局势。同时, 该项目可以减少甲烷等温室气体向大气的排放量, 为海南省的发展做出贡献。闪蒸气回收项目具有良好的经济和社会效益, 必须尽快开工建设。

2 优选回收利用方案

2.1 方案论证与选择

在如何回收利用脱碳系统闪蒸气的问题上, 我们有过许多设想, 在反复论证后提出了两个方案:

第一个方案是增加贫液洗涤设备, 即在二期脱碳系统闪蒸气流程中增加贫液洗涤设备。主要是增加一个闪蒸气贫液洗涤罐、一个闪蒸气冷却器和一个闪蒸气分液罐。闪蒸气从闪蒸塔出来后, 到闪蒸气洗涤罐, 经过脱碳贫液洗涤后的闪蒸气进入闪蒸气冷却器进行冷却, 再到分液罐分液后进入到二期低压燃料气系统。经脱碳贫液洗涤后, 闪蒸气中大部分CO2被吸收, 其热值超过低压燃料气热值所需的24.6MJ/m3, 可以满足低压燃料气的气质要求。

第二个方案是增加闪蒸气回收设备, 从闪蒸塔出来的闪蒸气, 直接进入闪蒸气回收橇块装置增压。增压后的闪蒸气进入二期脱碳系统原有的再生气冷却器和再生气过滤分离器冷却分离后, 进入脱碳吸收塔进行脱碳处理, 最终可成为合格的外输气外输。

对两个方案的优缺点进行对比后, 我们最终选择了添加闪蒸气压缩机增压回收闪蒸气这个方案。值得说明的是, 在研究该方案时, 我们通过核算再生气冷却器余量, 利用东方终端原有的再生气冷却器和再生气过滤分离器, 作为增压后的闪蒸气的冷却和过滤分离设备。这样就不需再购置闪蒸气冷却器和分液灌, 节省投资费用。通过对设备的计算分析, 方案二不会造成现有的水气辅助系统、换热设备和脱碳吸收塔超负荷运行。

2.2 方案简介

东方终端二期脱碳系统闪蒸气增压回收方案, 是通过闪蒸气压缩机将闪蒸气增压至3.3MPa后, 进入到吸收塔进行脱碳处理, 将闪蒸气中的甲烷气体进行回收。本项目需要新增压缩机橇一套, 压缩机橇设置在闪蒸塔T-Q123和吸收塔T-Q103之间, 其余的设施均利用终端厂原有设施。

3 方案实施

3.1 项目设计

东方终端提出二期脱碳系统闪蒸气回收方案后, 由南海西部石油勘察设计有限公司进行方案论证, 并提供了详细的设计方案。在综合考虑了生产工况和为了在未来使用过程中方便维护设备, 我们采用了四川通达机械生产的D-2.1/6-33型闪蒸气回收压缩机。该机型是往复活塞式、对称平衡型的正向位移式压缩机, 两级串联压缩, 额定排气量800Nm3/h。压缩机采用变频控制, 利用流量信号控制压缩机驱动电机变频, 电机的额定功率为75k W。

闪蒸气中CO2含量较高, 设备的操作压力较高, 且因为MDEA溶液中含水, 闪蒸出来的气体也会携带少量游离水, 存在CO2腐蚀问题。因此管线材料采用不锈钢管线, 涤气罐和气体冷却器采用不锈钢材料。两台压缩机的材料采用压缩机厂家推荐的材料制造, 但在与闪蒸气接触的部位要求其做好防CO2腐蚀处理, 保证设备的使用效果和寿命。

3.2 工艺流程

脱碳系统的吸收塔操作压力是3.2 5 M P a, 闪蒸气进入吸收塔脱碳前, 必须经过闪蒸气回收装置增压至3.3MPa。闪蒸气回收装置的核心设备为一组闪蒸气压缩机橇, 其设备包括:气体冷却器2个, 压缩机前置涤气罐2个, 压缩机2套, 压缩机现场控制盘1套。利用二期脱碳系统的两个预留口, 将闪蒸气回收装置接入到脱碳系统。从闪蒸塔出来的闪蒸气, 经闪蒸气出口预留口进入到回收装置。

进入回收装置的闪蒸气 (0.63MPa, 75℃) 首先到预冷却器, 温度降至42℃后进入进气洗涤罐, 然后进入一级压缩机增压。一级增压后的闪蒸气 (1.5MPa, 104℃) 进入中间冷却器冷却至40℃, 然后进入中间洗涤罐进行气液分离, 再进入二级压缩机增压至3.3MPa。经过两级级压缩机增压的闪蒸气温度达到了100℃, 需再冷却分离重烃组分后, 才能进入脱碳系统。从压缩机橇增压后的闪蒸气, 通过原有的预留口进入到再生气冷却器入口管线。闪蒸气与来自再生气干燥器的再生吹冷气汇合后, 在再生气冷却器冷却至45℃左右, 进入再生气过滤分离器分离部分重烃组分, 最后进入吸收塔脱碳处理。

3.3 施工

本项目位于东方终端二期脱碳系统的西北面, 新增的装置布置在原来生产区的空地上, 没有改变终端厂的现有布局。整个项目是在终端厂不停产的前提下进行施工的, 做好各项安全应急措施显得尤为重要, 施工过程中, 我们严格按照中海石油湛江分公司的《健康安全环保管理体系》相关规定进行作业。利用生产区内原有的高压消防炮, 对整个施工区域进行消防保护。同时, 结合了其他已建设施, 在保证工艺流程通顺的基础上, 在满足有关规范的前提下, 充分利用了现有条件, 为整个施工过程提供了便利, 也方便了日后生产和管理。

4 系统运行效果分析

4.1 运行效果

经过两个多月的紧张施工调试, 闪蒸气回收装置投入运行, 装置运行五个多月来, 总体运行情况良好。由于压缩机具有变频功能, 可根据脱碳系统工况调整运行参数, 我们选取了7月至10月的运行数据, 统计后看出, 闪蒸气回收装置的实际运行效果好于设计数据, 平均每小时的回收量比设计数据高出25%左右。这是因为正向位移压缩机, 对压力比的变化非常不敏感。只有当压力比接近机器的设计极限值时, 才能产生机器的额定容积流量。闪蒸气回收装置与终端厂主生产系统相对独立, 回收装置运行中的警报或突然关停, 并不对主生产系统有影响。不过, 装置在运行使用过程中, 操作人员发现存在以下几个问题:

(1) 机组的液位控制调节阀有时会出现不能动作的情况, 导致不能自动排液, 原因是控制柜线路问题。

(2) 机组的回流阀常常自动打开, 导致闪蒸气回收量降低, 原因未明。

(3) 机组的注油系统滑油箱容积和油嘴偏小, 每隔两天就得加一次滑油, 显得不够人性化。

(4) 由于机组顶棚面积不大, 在台风恶劣天气下, 机组运行受影响很大, 甚至出现注油器进水的情况。

前面两个问题不影响机组运行, 但必须由操作人员手动控制排液和隔离回流阀隔离阀。此外, 二期系统的正常运行和操作参数的改变, 直接影响到闪蒸气回收装置的运行效果。

4.2 经济效益

从闪蒸气回收装置的实际运行效果看, 每小时闪蒸气回收量可达1250m3左右, 大于设计数据的1000 m3/h。按照设计数据计算, 装置每年运行330天, 每小时的回收量1000m3, 可得出项目的收益如下。

(1) 每年可回收甲烷气体为:1 0 0 0×3 3 0×2 4×0.3955=3132360m3

(2) 终端厂外输天然气的CH4组分含量大约是79%, 装置每年为终端厂增加的外输产量是:3132360/0.79=3965012.4m3

(3) 天然气销售价格按每方人民币1.1元计算:

年销售收入:3 9 6 5 0 1 2.4×1.1=4361513.64元

闪蒸气回收装置的建设, 充分利用了终端厂原有的冷却水、仪表气、排污系统等辅助设施, 节约了投资费用。装置在生产过程中利用东方终端自发电供电, 所用的电费不计。通过对终端厂现有工作人员进行内部挖潜, 将装置的日常运行和维护工作, 合理分配给各个部门, 因此, 装置不需要另外增加工作人员, 节约了人工成本。其他的生产操作费用, 以现阶段中国海洋石油总公司内部价格水平, 东方终端的生产管理等具体情况为原则, 按第1年15万元, 此后每年上涨3%计算。闪蒸气回收项目总投资为1100万, 每年可为终端厂增加销售收入约436万人民币, 增加所得税前净现金流量400万元左右, 预计该项目的投资回收期是3年。有关经济评价结果表明, 项目的财务净现值598万元, 每年内部收益率21.6%, 比公司的基准收益率12%高出80%。随着全国碳信贷市场的逐步完善, 项目为公司减少的甲烷排放量, 将来或许可作为碳信贷进行出售。综上所述, 东方终端闪蒸气回收利用项目具有良好的经济效益。

4.3 环保效益

有资讯显示, 每吨甲烷气体的温室效应比二氧化碳强25倍。排放到大气中的甲烷气体, 除了来自自然界的, 最大的来源是人类活动产生的甲烷。在全球变暖趋势越演越烈的背景下, 减少温室气体排放量刻不容缓。东方终端闪蒸气回收项目的运行, 每年可减少排放到大气中的甲烷气体310万m3, 折标准煤为3410t。该装置的成功投用, 不仅响应了国家节能减排的号召, 也为全球减少温室气体的排放做出了贡献。

5 结束语