1. 裝置概況

本操作規(guī)程適用于裝置為12000Nm3/h 閃蒸氣脫碳裝置，回收濕法脫碳閃蒸氣中的有效組份，達到節(jié)能降耗、提高經(jīng)濟效益的目的。

本裝置采用優(yōu)良的吸附劑、可靠的程控閥門、穩(wěn)定的控制系統(tǒng)、先進的設(shè)備等。

硬件配置，采用成熟的變壓吸附工藝，吸附塔采用多塔進料、多次均壓，使吸附劑利用率得以提高，抽空效率得以提高，能耗顯著降低，有效氣體回收率得以明顯提高。這種節(jié)能脫碳工藝，其流程合理，操作方便，有效氣體損失小，能耗低，操作費用少，投資和成本更具競爭力。

1.1. 原料氣、凈化氣規(guī)格

1.1.1．原料氣

本裝置所用原料氣來源于濕法脫碳的閃蒸氣。

原料氣:

公稱流量 12000 Nm³/h

壓力 0. 5MPa(G)

溫度 ～35 ℃

原料氣的基本組成如下：

原料氣基本組成

組成 H2 ?????????CO2 ???????CO ????N2 ???CH4 ??????O2 ??????H2S

V% 19.92 65.523 3.116 9.632 1.515 0.291 0.004

1.1.2．凈化氣

原料氣經(jīng)本裝置處理后，除去原料氣中的絕大部分CO2 氣體后為凈化氣,送至壓縮工段二進。

凈化氣：

公稱流量 3699 Nm3/h

壓力 0.4 MPa(G)

溫度為～35 ℃

凈化氣的基本組成如下：

凈化氣基本組成

組 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．順放氣

流量 ～981 Nm3/h

壓力 0.16MPa(G)

溫度 ～35℃

順放氣的基本組成如下：

順放氣基本組成

組 分?????H2 ????????CO2??? ??CO ???N2????CH4 ???????O2

Vi(％) ?2.998 ?88.38 ?1.943 ?5.22 ??0.894 ??0.563

1.1.4．CO2 解析氣

本裝置CO2的純度 約為98.5%，氣體送往公司內(nèi)部的管網(wǎng)。

流量 ～5870 Nm3/h

壓力 0.020 MPa(G)

溫度 ～40 ℃

CO2 解析氣的基本組成如下：

CO2 解析氣基本組成

組 分Vi(％) H2?????CO2 ??????CO ????N2 ?????CH4 ???????O2 ????????H2S

0.216 ?98.87 ?0.236 ??0.512 ??0.096 ?0.063?0.007

1.2. 生產(chǎn)原理簡介

1.2.1．單元生產(chǎn)原理

1.2.1.1．氣水分離

氣水分離單元在裝置中的作用：除去進入本裝置原料氣中的微量水霧，以盡量減少水分在變壓吸附單元對吸附劑的影響，延長吸附劑的使用壽命。

原理：采用物理鋪集原理，原料氣進入氣水分離器，氣體流速被降低，并勻速穿透設(shè)置在氣水分離器中的專用絲網(wǎng)除沫器，使氣體中的水霧被鋪集下來，達到分離水霧目的。

1.2.1.2．變壓吸附單元生產(chǎn)原理

變壓吸附單元是本裝置核心操作單元。變壓吸附單元在本裝置中的作用：按照設(shè)計要求，除去原料氣中絕大多數(shù)的CO2 氣體，以回收閃蒸氣中的氫氣、一氧化碳，并提純回收CO2。

原理：根據(jù)原料氣組成，選擇不同的吸附劑，對原料氣的不同組分進行選擇性吸附，達到氣體分離目的。變壓吸附過程屬純物理吸附過程。物理吸附是指依靠吸附劑與吸附質(zhì)分子間的分子力（包括范德華力和電磁力）進行的吸附。其特點：吸附過程進行極快，相間動態(tài)平衡可在瞬間完成，吸附過程是完全可逆的，吸附速率受傳質(zhì)控制。

變壓吸附利用物理吸附所具有的兩個基本性質(zhì)：一是不同吸附劑對不同組分的吸附能不同；二是不同組分在不同吸附劑上的吸附容量隨組分的分壓上升而增加，隨吸附溫度的上升而下降。

變壓吸附過程就是利用物理吸附的上述特點和性質(zhì)，實現(xiàn)對混合氣體中某些組分的優(yōu)先吸附而使其它組分被提純，實現(xiàn)吸附劑在低溫或高壓下對某些組分進行選擇性吸附，而在高溫或低壓下對這些組分進行解吸分離，同時吸附劑又被再生，由此實現(xiàn)變壓吸附過程的吸附與再生循環(huán)，達到連續(xù)分離氣體的目的。

本裝置優(yōu)選了三種吸附劑并優(yōu)化組合，達到脫除原料氣中CO2 氣體并提純和回收CO2的目的。

1.2.1.3．抽真空單元生產(chǎn)原理

抽真空單元在裝置中的作用：使吸附劑在系統(tǒng)充分降壓后得以徹底再生，提高吸附劑的利用率，使CO2 等氣體得以徹底解吸并獲得高純度的二氧化碳氣體。

原理：與上述變壓吸附原理相同，利用物理吸附所具有的兩個基本性質(zhì)：一是不同吸附劑對不同組分的吸附能不同；二是不同組分在不同吸附劑上的吸附容量隨不同組分的分壓上升而增加，隨吸附溫度的上升而下降。抽真空的過程既是降低系統(tǒng)壓力的過程。隨著吸附塔壓力的降低，吸附劑的吸附容量也隨之而下降，直至CO2 完全解吸。

1.2.2.工藝流程簡介

本裝置工序采用7-2-3 流程

簡述流程如下：

VPSA-CO2 流程，由7臺吸附塔、1 臺氣液分離器、1臺凈化氣緩沖罐組成。

其工作過程包括吸附、均壓、逆放、真空、升壓等過程，具體描述如下：

a. 吸附過程

壓力為～0.5Mpa的4股原料氣在氣液分離器進口混合，經(jīng)分離器分離掉其中夾帶的液滴，然后自塔底進入VPSA吸附塔（同時有2 個吸附塔處于吸附狀態(tài)）內(nèi)。在多種吸附劑的依次選擇吸附下，其中的H2O、CO2 等組分被吸附下來，凈化氣從塔頂流出，經(jīng)壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)壓后送出界區(qū)。

當被吸附雜質(zhì)的傳質(zhì)區(qū)前沿(稱為吸附前沿)到達床層出口預(yù)留段時，關(guān)掉該吸附塔的原料氣進料閥和產(chǎn)品氣出口閥，停止吸附。吸附塔開始轉(zhuǎn)入再生過程。

b. 均壓降壓過程

這是在吸附過程結(jié)束后，順著吸附方向?qū)⑺?nèi)的較高壓力的氫氮氣及一氧化碳氣體放入其它已完成再生的較低壓力吸附塔的過程，該過程不僅是降壓過程，更是回收床層死空間氫氮氣及一氧化碳的過程，本流程共包括3次均壓降壓過程以保證氫氮氣及一氧化碳的充分回收。

c. 逆放過程

這是在均壓過程結(jié)束后，逆著吸附方向進行減壓，使被吸附的CO2 減壓解吸出來的過程。

d. 真空過程

這是在逆放過程結(jié)束后，逆著吸附方向?qū)ξ剿檎婵眨M一步降低壓力，使被吸附的CO2 完全解吸出來的過程。

e. 均壓升壓過程

在真空再生過程完成后，用來自其它吸附塔的較高壓力氫氮氣及一氧化碳對該吸附塔進行升壓的過程，這一過程與均壓降壓過程相對應(yīng)，不僅是升壓過程，而且更是回收其它塔的床層死空間氫氮氣及一氧化碳的過程，為保證氫氮氣及一氧化碳的回收率。

f. 產(chǎn)品氣升壓過程

在均壓升壓過程完成后，為了使吸附塔可以平穩(wěn)地切換至下一次吸附并保證產(chǎn)品凈化度在這一過程中不發(fā)生波動，需要通過升壓調(diào)節(jié)閥緩慢而平穩(wěn)地用排放氣將吸附塔壓力升至吸附壓力。

經(jīng)這一過程后吸附塔便完成了一個完整的“吸附-再生”循環(huán)，又為下一次吸附做好了準備。

7個吸附塔交替進行以上的吸附、再生操作(始終有2 個吸附塔處于吸附狀態(tài))即可實現(xiàn)CO2 氣體的連續(xù)分離與提純。

VPSA 操作條件

序號 步 驟 壓力（MPa .G）

1 吸附（G） 0.5

2 一均降?0.355

3 二均降?0.21

4 三均降?0.065

上述的變壓吸附過程通過程序控制技術(shù)進行微機控制，由與之配套的液動程控閥門的啟閉，實現(xiàn)對整個工藝操作過程地自動控制和智能化操作。

1.3. 設(shè)備概況

本裝置工藝流程簡單，設(shè)備類型和數(shù)量少，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單。由于變壓吸附工藝的特點，系統(tǒng)工作壓力交替變化，吸附塔和均壓罐始終處于交變壓力的頻繁作用，所以吸附塔和均壓罐必須具備長期抗疲勞的特性。動力設(shè)備主要為水環(huán)式真空泵，該設(shè)備具有抽氣量大、真空度高的特點，廣泛應(yīng)用于變壓吸附脫碳裝置中。本裝置的設(shè)備構(gòu)成見“設(shè)備一覽表”。

2. 技術(shù)操作

2.1．初始開車準備

本裝置安裝工程結(jié)束,經(jīng)工程驗收合格,并完全達到開車運行條件，方可進行開車運行。在初始開車（包括原始開車和檢修后開車）運行之前，應(yīng)嚴格作好下面的準備工作。

2.1.1．系統(tǒng)吹除和清洗

裝置安裝結(jié)束，驗收合格后，應(yīng)對裝置的相關(guān)設(shè)備、工藝管道、儀表風管道及閥門等進行全面徹底吹除和清洗，清除系統(tǒng)內(nèi)部機械雜質(zhì)。

2.1.1.1．設(shè)備吹除和清洗

1、對設(shè)備的吹除清洗：

首先，打開設(shè)備的所有接管，用塑料薄膜包裹管道管口，打開設(shè)備人孔蓋，對設(shè)備內(nèi)部進行人工機械除銹除渣，然后用高壓空氣從上到下吹除設(shè)備內(nèi)部的銹塵銹塊及其它機械雜質(zhì)。關(guān)閉人孔，用塑料薄膜包裹設(shè)備管口，等待管道吹除清洗后連接。

2、對真空泵的清洗：

開啟真空泵下部的排水閥，從進水口向泵內(nèi)注水，用力盤動真空泵的皮帶輪數(shù)圈，使沖洗水從排水口排除，確定泵內(nèi)無機械雜質(zhì)。

在原始開車初期，真空泵的進口處應(yīng)加裝過濾網(wǎng)，以防機械雜質(zhì)進入泵內(nèi)。運行一段時間后應(yīng)拆除過濾網(wǎng)。

2.1.1.2．管道閥門吹除和清洗

將本裝置的各管道逐段拆卸，首先進一步檢查清除管道內(nèi)部的焊渣和毛刺，用高壓空氣將管道內(nèi)部的進行吹掃，邊吹掃邊敲擊管道，直至吹出的氣體中無雜質(zhì)和粉塵。對吹除清洗干凈的管道進行逐段恢復就位。

將裝置的各個閥門逐個拆卸（特別提示：拆裝程控閥門時，應(yīng)小心保護電磁閥和閥檢裝置和空氣接管口，千萬不要損傷。），用高壓空氣對閥門內(nèi)部和密封面進行吹掃，確保密封面上無任何機械雜質(zhì)。對吹除干凈的閥門進行恢復就位。

2.1.2．吸附劑裝填

裝置進行完吹除清洗工作，確認系統(tǒng)干燥無水分，即可對吸附塔進行吸附劑裝填。

（1）吸附劑裝填準備：首先，對所采購的吸附劑進行分類，檢查各種吸附劑的規(guī)格和數(shù)量是否滿足設(shè)計要求；

（2）吸附劑裝填：吸附劑的裝填嚴格按：《吸附劑裝填方案》進行。

2.1.3．系統(tǒng)檢查

2.1.3.1．設(shè)備及管道檢查

☆設(shè)備和管道安裝達到驗收要求，應(yīng)嚴格檢查清理各設(shè)備和管道內(nèi)有無異物，發(fā)現(xiàn)異物應(yīng)及時清除；

☆檢查安全閥是否經(jīng)技術(shù)監(jiān)督局檢驗合格；