CN105169887B - 一种能实现醇氨比可调的变压吸附脱碳方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种能实现醇氨比可调的变压吸附脱碳方法及设备,属于变压吸附脱碳领域。所述方法以两段式变压吸附工艺为主线,在两段式变压吸附工艺的一段变压吸附机构与精脱硫机构之间设置副线,通过管路闭合组件控制是否将两段式变压吸附工艺的二段变压吸附机构并入生产。所述设备通过短暂停车、置换,调整相应线路等措施来调整甲醇和合成氨工艺流程,一套设备实现醇氨生产两条工艺路线。与现有技术相比,本发明的变压吸附脱碳方法及设备具有易于实现、设备成本低、产品适应面广等特点,具有很好的推广应用价值。

Description

一种能实现醇氨比可调的变压吸附脱碳方法及设备
技术领域
本发明涉及变压吸附脱碳领域,具体地说是一种能实现醇氨比可调的变压吸附脱碳方法及设备。
背景技术
变压吸附是现有技术中最为成熟的脱碳工艺之一,已在工业生产中得到广泛用。
目前,变压吸附脱碳在化肥厂主要有一段式变压吸附脱碳工艺、两段变压吸附脱碳工艺两种应用方式。一段式变压吸附脱碳工艺主要由一段变压吸附机构、精脱硫机构构成,单纯脱除变换气中的CO2,获取净化气用于生产甲醇,不回收CO2。两段变压吸附脱碳工艺主要由一段变压吸附机构、二段变压吸附机构、精脱硫机构、一次顺放气管路、二次顺放气管路构成,从非吸附相获取净化气用于生产合成氨,同时从吸附项中获取高纯度的CO2用于尿素生产。
上述两种应用方式得到的净化气虽然能够分别适应甲醇和合成氨的生产要求,但仍然存在以下不足:一、单一设备无法满足甲醇和合成氨生产的市场波动;二、两种工艺方式需要两套相互独立的设备分别实现,设备购置、安装及运行成本巨大。
发明内容
本发明的技术任务是针对上述现有技术的不足,提供一种能实现醇氨比可调的变压吸附脱碳方法。
本发明进一步的技术任务是提供一种能实现上述方法的设备。
本发明的技术任务是按以下方式实现的:一种能实现醇氨比可调的变压吸附脱碳方法,其特点是以两段式变压吸附工艺为主线,在两段式变压吸附工艺的一段变压吸附机构与精脱硫机构之间设置副线,通过管路闭合组件控制是否将两段式变压吸附工艺的二段变压吸附机构并入生产。
断开主线、开启副线,以一段吸附——精脱硫工艺,实现甲醇模生产模式。
开启主线、断开副线,将二段变压吸附机构并入生产,以一段吸附——二段吸附——精脱硫工艺,实现合成氨生产模式。
所述两段式变压吸附工艺可是现有技术中的两段变压吸附脱碳工艺,也可以由现有技术中的一段式变压吸附脱碳工艺的工艺设备改造而来。
为了提高本发明方法的灵活性,可以通过以下控制方式实现醇氨比例的调整:
以主线(即一段吸附——二段吸附——精脱硫工艺)进行脱碳处理时,
首先,通过调整变换工段的变换率,实现变换气中H2、CO和CO2的调整,
然后,通过延长一段变压吸附机构的吸附时间,提高中间气CO2含量,进而增加净化气中CO2的含量;或者通过缩短一段变压吸附机构的吸附时间,降低中间气CO2含量,进而减少净化气中CO2的含量。
所述变换工段指现有技术中的合成氨变换工段。在该工段中,原料中的CO与水蒸汽反应生成CO2、H2。通过调整变换工段的变换率,可实现变换气中CO2含量在13-27%之间的调整。变换率的调整方法为本领域技术人员公知的技术内容。
为了实现最为全面的管路闭合控制,优选在两段式变压吸附工艺的一段变压吸附机构与二段变压吸附机构之间、二段变压吸附机构与精脱硫机构之间、一次顺放气管路上、二次顺放气管路上、以及副线上均设置管路闭合组件。
所述管路闭合组件可以是阀门和/或8字盲板,优选为阀门和8字盲板组合使用,以达到动火检修条件。
能实现醇氨比可调的变压吸附脱碳设备,包括一段变压吸附机构、二段变压吸附机构及精脱硫机构,一段变压吸附机构、二段变压吸附机构及精脱硫机构依次串接,一段变压吸附机构与二段变压吸附机构之间设置有一次顺放气管路和二次顺放气管路,其特点是一段变压吸附机构与精脱硫机构之间设置有副线管道,通过管路闭合组件控制是否将二段变压吸附机构并入生产。
作为优选,在一段变压吸附机构与二段变压吸附机构之间、二段变压吸附机构与精脱硫机构之间、一次顺放气管路上、二次顺放气管路上、以及副线上均设置有管路闭合组件。
所述管路闭合组件可以是阀门和/或8字盲板,优选为阀门和8字盲板组合使用。
本发明的能实现醇氨比可调的变压吸附脱碳方法及设备与现有技术相比具有以下突出的有益效果:
(一)一套设备可实现多种生产工况,既可以通过调整工艺参数调整净化气成分组成,实现醇氨产量可按一定比例进行调整;又可以将其调整为净化气成分能适应生产一种产品:100%产醇或100%产氨,实现两种产品生产的完全可逆,设备投资少,产品适应面广;
(二)在保证净化度的同时,可回收高纯度的CO2,同时减少了放空量,有效气体收率大大提高,节煤效果显著。
附图说明
附图1是实施例中能实现醇氨比可调的变压吸附脱碳方法的流程简图。
具体实施方式
参照说明书附图以具体实施例对本发明的能实现醇氨比可调的变压吸附脱碳方法及设备作以下详细地说明。
实施例一:
【主要设备】
将现有一段式变压吸附脱碳工艺改装成本发明设备。
如附图1所示,本发明的能实现醇氨比可调的变压吸附脱碳设备主要由一段变压吸附机构1、二段变压吸附机构2、精脱硫机构3构成。
一段变压吸附机构1、二段变压吸附机构2及精脱硫机构3依次通过管路串接。在一段变压吸附机构1与二段变压吸附机构2之间设置有一次顺放气管路4和二次顺放气管路5。在一段变压吸附机构1与精脱硫机构3之间设置有副线管道6。
设置有8字盲板的阀门分别为:
一段变压吸附机构1净化气出口去精脱硫机构3的管线大阀后(盲板7),用于切断副线管道6;
二段变压吸附机构2净化气出口去精脱硫机构3的管线大阀后(盲板8);一段变压吸附机构1中间气进入二段变压吸附机构2管线大阀后(盲板9),用于将二段变压吸附机构2彻底断开,使二段变压吸附机构2能够达到动火检修条件;
一次顺放气管路4上大阀后(盲板10);二次顺放气管路5上大阀后(盲板11),用于控制一次顺放气管路4、二次顺放气管路5的通断。
所述变压吸附机构1、二段变压吸附机构2、精脱硫机构3均可采用现有技术公知的变压吸附脱碳装置及精脱硫装置。
【工艺流程】
工况一:合成氨生产模式
通过关闭阀门及抽加8字盲板7的方式,将副线切断,实现一段变压吸附——二段变压吸附——精脱硫流程。
具体流程为:一段变压吸附机构1将CO2提纯至98.5%以上用于尿素生产;一段变压吸附机构1出口中间净化气(CO2含量在5-8%)去二段变压吸附机构2;二段变压吸附机构2负责将一段变压吸附机构1送来的中间气体进一步净化,使二段变压吸附机构2出口净化气中CO2含量降低至≤0.5%进入精脱硫机构3,脱硫后送入后续工段,用于合成氨生产。
一段吸附过程结束后,均压前,通过一次顺放将H2、N2等有效气体成分返回一段,提高有效气体收率,降低消耗;均压结束后、逆放前,通过二次顺放回收有效气体,并提纯解吸出的CO2,送尿素生产。
工况二:醇氨依比例生产模式
同工况一,采用一段变压吸附——二段变压吸附——精脱硫流程。
甲醇生产要求气体成分如下:
组名称 H2 CO2 CO CH4 N2 O2 H2S
变换气V% 59-61 12-13 24.5-27 2.0 1.8 0.2
净化气V% 62.5-65.5 1.6-3.5 26.5-29 2.5 2.5-4.5 0.2 100mg/Nm3
合成氨生产要求气体成分如下:
组名称 H2 CO2 CO CH4 N2 O2 H2S
变换气V% 55.5-56.5 26-27 2.0-2.5 2.0 13.5-15.5 0.2
净化气V% 55-57 0.2-0.5 2.0-3.0 2.5 13-16.5 0.2 100mg/Nm3
醇氨比例的调整主要是H2、CO和CO2的调整。
首先,通过调整变换工段的变换率,实现变换气中H2、CO和CO2的调整,使进入一段变压吸附机构1的变换气中CO2含量在13-27%之间调整;然后通过对进出变压吸附机构的气体中CO2成分进行调整,使出二段变压吸附机构2的净化气中CO2含量在0.3-3.5%之间调整。
具体来说,当要求醇产量高时时,进口变换气CO2含量低,出口脱碳气中CO2含量高,在操作上就可以延长一段变压吸附机构1吸附时间,控制中间气CO2含量高一些(因每台吸附塔内装填的吸附剂数量一定,能够吸附的CO2量一定,吸附时间长,进入每台吸附塔内变换气量增加,CO2杂质量大,吸附饱和,吸附塔出口CO2含量就高),使二段变压吸附机构2出口净化气中CO2含量相对较高,此时,装置处理气量大大增加,产量高。
当要求氨产量高时,进口变换气CO2含量高,出口脱碳气中CO2含量低,控制手段与之相反:在操作上就可以缩短一段变压吸附机构1的吸附时间,控制中间气CO2含量低一些,使二段变压吸附机构2出口净化气中CO2含量相对较低,满足合成氨生产需要。
工况三:甲醇生产模式
通过关闭阀门及抽加盲板8、盲板9、盲板10、盲板11的方式,将二段变压吸附机构2彻底隔绝,实现一段变压吸附——精脱硫流程。
具体流程为:一段变压吸附机构1将CO2提纯至98.5%以上用于尿素生产;一段变压吸附机构1出口中间净化气(CO2含量在5-8%)进入精脱硫机构3,脱硫后送入后续工段,用于甲醇生产。
本发明设备通过短暂停车、置换,现场抽加盲板、开关阀门及调整相应副线等措施即可调整甲醇和合成氨工艺流程,实现醇氨生产两条工艺路线。

Claims (4)

1.一种能实现醇氨比可调的变压吸附脱碳方法,其特征在于:以两段式变压吸附工艺为主线,在两段式变压吸附工艺的一段变压吸附机构与精脱硫机构之间设置副线,通过管路闭合组件控制是否将两段式变压吸附工艺的二段变压吸附机构并入生产,
在两段式变压吸附工艺的一段变压吸附机构与二段变压吸附机构之间、二段变压吸附机构与精脱硫机构之间、一次顺放气管路上、二次顺放气管路上、以及副线上均设置有管路闭合组件,
以主线进行脱碳处理时,
首先,通过调整变换工段的变换率,实现变换气中H2、CO和CO2的调整,
然后,通过延长一段变压吸附机构的吸附时间,提高中间气CO2含量,进而增加净化气中CO2的含量;或者通过缩短一段变压吸附机构的吸附时间,降低中间气CO2含量,进而减少净化气中CO2的含量。
2.根据权利要求1所述的能实现醇氨比可调的变压吸附脱碳方法,其特征在于:所述管路闭合组件为阀门和/或8字盲板。
3.能实现醇氨比可调的变压吸附脱碳设备,包括一段变压吸附机构、二段变压吸附机构及精脱硫机构,一段变压吸附机构、二段变压吸附机构及精脱硫机构依次串接,一段变压吸附机构与二段变压吸附机构之间设置有一次顺放气管路和二次顺放气管路,
其特征在于:一段变压吸附机构与精脱硫机构之间设置有副线管道,通过管路闭合组件控制是否将二段变压吸附机构并入生产,
在一段变压吸附机构与二段变压吸附机构之间、二段变压吸附机构与精脱硫机构之间、一次顺放气管路上、二次顺放气管路上、以及副线上均设置有管路闭合组件。
4.根据权利要求3所述的能实现醇氨比可调的变压吸附脱碳设备,其特征在于:所述管路闭合组件为阀门和/或8字盲板。
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