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水煤氣變壓吸附裝置運行中存在的問題及改造措施

文檔作者：王小偉項春莉解亮趙永儒文檔來源： 1．蘭州理工大學(xué) 2甘肅銀光聚銀化工有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年12月17日
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第44卷第2期
2016年4月
煤化工
Coal Chemical Industry
V01．44 No．2
Apr．2016
水煤氣變壓吸附裝置運行中存在的問題及改造措施
王小偉llz，項春莉z，解 亮z，趙永儒。
(1．蘭州理工大學(xué)，甘肅蘭州730050；2甘肅銀光聚銀化工有限公司，甘肅 白銀730900)
摘 要介紹了甘肅銀光聚銀化工公司水煤氣變壓吸附裝置提純CO、H 的工藝流程，分析了裝置運行時存
在的脫碳單元入口氣體中總硫含量高、吸附劑壽命下降、裝置c0、H 全程收率達不到設(shè)計要求的問題，在現(xiàn)有裝
置基礎(chǔ)上，通過采取在中溫水解后增加高壓濕法脫硫塔、修改操作時序、優(yōu)化調(diào)整脫碳單元和提氫單元中的吸附
劑等改造措施，達到了提高CO、H。全程收率的效果。
關(guān)鍵詞水煤氣，變壓吸附，濕法脫硫，脫碳，cO提純，H 提純
文章編號：1005—9598(2016)一02—0037—03 中圖分類號：TQ542．4 文獻標(biāo)識碼：B
甘肅銀光聚銀化工有限公司氣體制造廠現(xiàn)有1
套水煤氣變壓吸附提純c0、H 裝置，裝置水煤氣處理
能力19 000 m3／h，CO全程收率能達到73％左右，但H。
全程收率只有75％，達不到85％的設(shè)計要求。并且自
2012年開始，原料焦炭由之前的二級焦改為三級焦，
水煤氣中H’S、COS含量上升，雖然經(jīng)過濕法脫硫、中
溫水解等工序，可脫除大部分的H S、COS，但中溫水解
后，COS轉(zhuǎn)化為H s，進入PSA脫碳單元，造成脫碳單
元吸附尾氣中的硫穿透較多，導(dǎo)致脫碳單元吸附劑壽
命下降及后續(xù)精脫硫劑的消耗增大。因此，為提高裝
置的氣體全程收率，降低進人脫碳單元的硫含量，對
氣體凈化裝置進行了改造。
1 改造前工藝流程
1．1 裝置總流程
水煤氣從氣柜出來，經(jīng)電除塵塔除去焦油、灰塵，
在常壓濕法脫硫塔中脫除H S。脫除H s的水煤氣經(jīng)
壓縮機提壓后，送入中溫水解單元。在中溫水解床中，
將水煤氣中的COS轉(zhuǎn)化成H s后，進入脫碳單元。在
脫碳單元，通過PSA吸附床，將氣體中體積分數(shù)5％的
cO 脫除到0．5％以下，在精脫硫床中，脫除H S、COS
后，進入到c0提純單元，經(jīng)PSA吸附床，分離提純出
C0產(chǎn)品氣，剩余的富H 氣體進入變換單元。在變換單
元，經(jīng)變換爐，將富H 中約10％的C0變換成H 后，進
入提氫單元PSA吸附床，分離提純出H 產(chǎn)品氣。水煤
氣變壓吸附裝置總流程示于圖1。
1．2 裝置脫硫過程
水煤氣先進入濕法脫硫單元，在常壓濕法脫硫塔
中，脫除H。s，將H s體積分數(shù)由之前的2 000×10 左
右降至100×10—6以下，然后經(jīng)壓縮機提壓，送入中溫
水解單元。在中溫水解床中，將水煤氣中體積分數(shù)約
200×10 的COS水解轉(zhuǎn)換成H s，含有總硫體積分數(shù)
300×10 的氣體進入脫碳單元，脫除c0 以及大部分
圖1 水煤氣變壓吸附裝置總流程示意圖
收稿日期：2015一兒一2O
作者簡介：王小偉(1983一)，男，甘肅白銀，工程師，學(xué)士，2006年本科畢業(yè)于新疆大學(xué)，現(xiàn)從事水煤氣生產(chǎn)及分離提純技
術(shù)工作，E-mai l：ghost1530I@qq．tom。
38 煤化工 2016年第2期
的H s、COS，脫碳單元出口設(shè)置精脫硫床，對硫進行攔
截，使進入c0提純單元氣體中總硫體積分數(shù)小于
0．5× 10一。
2 存在的問題
2．1 中溫水解出口總硫含量高
為進一步降低生產(chǎn)成本，生產(chǎn)水煤氣使用的原
料焦炭由二級焦改為三級焦后，原料氣中的 S、COS
升高。雖然H s在濕法脫硫單元得以脫除，但經(jīng)中溫水
解單元后，原料氣中的大部分COS轉(zhuǎn)化為無機硫，進入
到脫碳單元，造成該單元排放氣中的硫含量升高較多，
最終排人大氣，造成環(huán)境污染， 同時還造成脫碳單
元出口氣體中的硫穿透較多，導(dǎo)致精脫硫劑的消耗
增大。
2．2 脫碳單元損失較大
在脫碳單元，因出口氣體中c0 含量控制較低，
大多數(shù)情況下，c0，體積分數(shù)控制在小于0．5％，導(dǎo)致脫碳
單元解吸氣中的(CO+H，)含量較高，(CO+H，)損失較大。
—型——— ———■叫Hj j E磐
2．3 提氫單元吸附劑壽命下降、收率低
提氫單元吸附劑因受到c0 毒害，導(dǎo)致該單元H
產(chǎn)品氣中C0 含量波動較大， 導(dǎo)致提氫單元調(diào)整受
限；同時，目前提氫單元原料氣的組成和當(dāng)初設(shè)計時
的氣體組成相差較大，造成吸附塔內(nèi)雜質(zhì)含量增大，
降低了 收率。
3 改造措施
3．1 在中溫水解單元后。增加高壓濕法脫硫塔
為解決中溫水解單元水解床出口總硫體積分數(shù)大
于300×10 的問題，需在中溫水解后，增加加壓濕法
脫硫塔，減少進入脫碳單元的總硫量，延長脫碳單元
后精脫硫劑的使用壽命，降低精脫硫劑的更換費用。
增加高壓濕法脫硫塔后，原料氣中的大部分有機
硫先在中溫水解單元轉(zhuǎn)化為無機硫，然后原料氣進入
加壓濕法脫硫塔，將其中的H S吸收脫除，脫硫后的
原料氣經(jīng)氣液分離器除水后，送入脫碳單元。改造后
水煤氣變壓吸附裝置總流程示意圖見圖2。
H：產(chǎn)品氣 c0產(chǎn)品氣
圖2 改進后水煤氣變壓吸附裝置總流程示意圖
3．2 高壓濕法脫硫后。對懸浮硫和脫硫液的處理措施
為進一步除去高壓濕法脫硫后氣體中的懸浮硫
和夾帶水，在高壓濕法脫硫塔氣體出口，設(shè)置除沫層，
將可能形成的懸浮硫攔截住。同時在出加壓濕法脫硫
塔后，增設(shè)氣液分離器，將其中的懸浮硫、水進一步攔
截住，以保證經(jīng)過兩級氣水分離后的原料氣中，水不
會對脫碳單元的吸附劑造成影響。
3．3 修改操作時序
脫碳單元原操作時序為間斷沖洗，通過增加管
線、調(diào)整操作時序，實現(xiàn)沖洗連續(xù)，可有效提高脫碳單
元吸附劑的動態(tài)吸附容量，提高(CO+H )的全程收率。
若該裝置不投用變換單元，可以將提氫單元的
排放氣和沖洗氣全部用于脫碳單元的沖洗，進一步提
高脫碳單元的(CO+H，)全程收率。若投用變換單元，因
提氫單元排放氣中cO，含量較高，不能用于脫碳單元的
沖洗。
3．4 優(yōu)化調(diào)整脫碳單元和提氫單元的吸附劑
根據(jù)現(xiàn)有氣體組成情況，核算后重新調(diào)整脫碳單
元吸附劑的裝填量，并進行更換，更換過程中，采用新
型吸附劑布料器，以提高吸附劑的裝填效果。
兼顧裝置變換單元運行和停運兩種操作T況(變
換運行時，提氫單元原料氣中c0，體積分數(shù)最高20％；
變換停運時，制氫原料氣中c0體積分數(shù)最高6％)，重
新核算、調(diào)整提氫單元吸附劑的裝填比例。兩種T況
下的提氫原料氣組成列于表1。由于配比吸附劑時，
需要同時兼顧兩種不同工況，因此兩種：r況下提氫單
元的H 收率不同：開變換時，原料氣中cO 體積分數(shù)
在不超過20％情況下，提氫單元H 收率可達90％-92％；
2016年4月 王小偉等：水煤氣變壓吸附裝置運行中存在的問題及改造措施 39一
不開變換時，原料氣中的c0體積分數(shù)在不超過6％情
況下，提氫單元H 收率可達86％～89％。
表1 兩種工況下的提氫原料氣指標(biāo) ％
CO CH4 CO2 H2 N2
變換運行 ≤5．0 ≤2．0 ≤20．0 68-85 ≤5．0
變換停運 ≤6．O ≤1．0 ≤1．5 82～92 ≤7．0
4 運行效果
改造后的裝置投入使用以來，運行穩(wěn)定，增加高壓
濕法脫硫塔后的整套裝置的工藝配置更加完善，并且
對脫碳單元、提氫單元重新調(diào)整吸附劑配比，且修改吸
附時序后，裝置全程收率得到較大的提升，達到工藝要
求。改造前后水煤氣變壓吸附裝置指標(biāo)對比列于表2。
表2 改造前后水煤氣變壓吸附裝置指標(biāo)對比
高壓濕法脫硫塔后脫碳單元進口氣體中總硫 總脫硫 提氫單元進VI氣體中裝置cO全程裝置H 全程
H。s體積分數(shù) (H2S+COS)體積分數(shù) 效率／％ c0適應(yīng)范圍／％ 收率／％ 收率／％
改造前 280×10 300×10 91 ≤6．5 73 75
改造后 20 X 10 30×10 98 ≤20 76 85
從表2可看出，改造后具有以下優(yōu)點：(1)脫硫效
果明顯提高，高壓濕法脫硫后，H，s體積分數(shù)由280×
10 下降至20×10 ，脫碳單元進口氣體總硫體積分數(shù)
由300×10 下降至30×10 ；(2)提氫單元適應(yīng)c0的
范圍擴大；(3)裝置c0、H。全程收率得到提升，c0全程
收率從73％提高到76％，H 全程收率從75％提高N85％。
此次技術(shù)改造取得了較為理想的成效，說明在中
溫水解單元后，增加高壓濕法脫硫工藝設(shè)置是合理
的，可以有效降低進入脫碳單元的總硫含量，減少硫
對脫碳單元的影響。脫碳單元改用連續(xù)沖洗工藝后，
脫碳單元的氣體收率得到提高，提氫單元改造后，更
加適應(yīng)了不同產(chǎn)能模式下對cO、H：的需求，極大程度
實現(xiàn)了裝置能力的可調(diào)化，改造后裝置的c0、H，全程
收率得到較大的提升，進一步降低了生產(chǎn)成本。
Operation Problems and Improving M easures of W ater Gas Pressure Swing Adsorption Unit
Wang Xiaowei ，Xiang Chunli ，Xie Liang and Zhao Yongru
(1．Lanzhou University of Technology，Lanzhou Gansu 730050，China；
2．Gansu Yinguang Juyin Chemical Industry Co．，Ltd．，Baiyin Gansu 730900，China)
Abstract This paper describes the process of CO and H2 purification via water gas pressure swing absorption unit in
Gansu Yinguang Juyin Chemical Industry Co．，Ltd．．The existing plant used to have problems of high total sulfur content at the
inlet of decarbonization unit，decrease of the adsorbent service life and the plant S CO and H2 full yield unable to meet the
design requirement．As a solution，the high pressure wet desulphurization tower has been added to the existing unit after middle
temperature hydrolysis，operation time sequence has been modified and adsorbents of deearbonization and hydrogen
purification unit have been optimized，SO as to improve the full process yield of CO and H2．
Key words water gas，pressure swing adsorption，wet desulfurization process，decarbonization，CO purification，H2
purification
(上接第36頁)
Technical Revamping of Co-production 60 000 t M ethanol Process in the 18·30 Ammonia
Synthesis Unit and Its Energy Conservation Effect
Guo Longfei
(Shanxi Jinxiang Coal Chemical Industry Co．，Ltd．，Jincheng Shanxi 048102，China)
Abstract Based on 1 8·30 project of Shanxi Jinxiang Coal Chemical Industry Co．，Ltd．，this paper analyzes the
advantages of ammonia production with methanol co—production，compares schemes of medium pressure methanol CO—
production and low pressure methanol co—production，and determines to adopt the low pressure methanol CO-production
process with synthesis pressure of 5．0 MPa．After renovation，the match of each working procedure of the synthesis ammonia is
more reasonable，the operational flexibility becomes bigger，the adjustement of the production is more flexible and obvious
energy conservation has been obtained．
Key words ammonia，low pressure methanol co—production，methanol synthesis tower，energy conservation

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