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變壓吸附裝置解吸氣用于煤氣化反吹氣的分析

文檔作者：劉飛文檔來源：中國石化湖北化肥分公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年04月13日
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罌14置：胡。 囊釔舷 F。b．2014第37卷第1期Large Scale Nitrogeno：s Fertilizer Indu帥 voi．薪‘讞i變壓吸附裝置解吸氣用于煤氣化反吹氣的分析劉 飛(中國石化湖北化肥分公司，湖北枝江443200)摘要：通過對中國石化湖北化肥分公司現(xiàn)有乙二醇項目配套新建變壓吸附裝置的解吸氣組分等分析．從氣體條件、經(jīng)濟評價等方面綜合對比煤氣化裝置反吹用氣與解吸氣，探討解吸氣用作煤氣化裝置反吹氣的可行性。關(guān)鍵詞：變壓吸附解吸氣反吹氣中國石化湖北化肥分公司(簡稱湖北化肥)新建乙二醇項目配套新建變壓吸附裝置．用于煤氣化裝置出口合成氣的分離，制取高純度CO和H：，為乙二醇裝置提供原料氣。變壓吸附裝置設(shè)計處理合成氣90000mVh．采用真空抽吸式變壓吸附工藝，處理變換凈化氣、未變換凈化氣及乙二醇加氫單元弛放氫三股氣體；該裝置由合成氣粗分、氫氣提純、一氧化碳提純及大分子脫除4個單元組成，制取CO(純度高于99．5％)21 501 mVh和H，(純度高于99．95％)75 000mS／h。在氫氣提純單元提純有效氣后．其中有一股解吸氣作為尾氣從系統(tǒng)中排放。下面就解吸氣的有效利用進行分析。1解吸氣及煤氣化反吹氣參數(shù)的對比1．1解吸氣解吸氣來自變壓吸附氫氣提純單元．具體參數(shù)見表1。表1解吸氣參數(shù)由于解吸氣壓力接近常壓．如果作為弛放氣則需要設(shè)置增壓設(shè)備提壓到0．3 MPa去放空或燃料管網(wǎng)，其中CO和H：有效氣體組分占55％，熱值為5977．6kJ／m3，若考慮作為放空較為浪費。1．2煤氣化裝置反吹氣煤氣化裝置高溫高壓飛灰過濾器反吹及氣化爐冷激凸緣反吹和合成氣冷卻器人口需要有一股氣體作為正常開車過程中的反吹氣．殼牌公司設(shè)計采用粗合成氣或高壓氮氣作為反吹氣。正常情況下。經(jīng)反吹氣洗滌塔洗滌后的粗合成氣．通過反吹氣壓縮機加壓至7．9 MPa、反吹氣加熱器加熱至225 oC后進入反吹氣緩沖罐，然后送往各用戶。開、停車及非正常工況下．采用空分裝置高壓氮氣作為反吹氣源。反吹氣壓縮機人口粗合成氣參數(shù)見表2。表2粗合成氣參數(shù)收稿H期：2013—10—28；收到修改稿日期：2013—12—24。作者簡介：劉飛，女，1980年8月出生，工程師，畢業(yè)于武漢工程大學化學工程與工藝專業(yè)．現(xiàn)任中國石化湖北化肥分公司化工運行二部副主任。從事乙二醇工藝技術(shù)管理工作。聯(lián)系電話：0717-4233215；E-mail：liuf．hbhf@sinopec．corn。萬方數(shù)據(jù)42 點缸儆 2014年第37卷1．3比較與分析反吹氣組成中含H2S、飽和水及粉塵等，停車降溫后易在反吹氣壓縮機人口產(chǎn)生冷凝液，造成機組入口管道和閥門的腐蝕．增加閥門維修和檢修頻率。反吹氣壓縮機設(shè)計為單臺往復壓縮機，在其出現(xiàn)故障跳車后．煤氣化反吹用氣需改用來自空分的高壓氮氣．致使煤氣化出12粗合成氣中氮氣含量由正常時的10％上升到16％．氮含量升高不僅降低了粗合成氣中有效氣體組分。且對后續(xù)低溫甲醇洗系統(tǒng)的吸收效果產(chǎn)生較大影響，成為系統(tǒng)提升負荷的瓶頸。從解吸氣的組成可以看出，此股氣體不含H2S以及飽和水．不會引起上述粗合成氣腐蝕等問題，主要成分為氫氣(50％)，其次是氮氣和CO，且熱值較高。另外．解吸氣溫度比反吹氣的稍低，流量比反吹氣的稍高．但均相差不大．主要是二者壓力相差較大。2解吸氣利用方案與經(jīng)濟性分析2．1解吸氣利用方案解吸氣利用方案主要有2種：一種是作為燃料氣送鍋爐燃燒：另一種是加壓后送氣化系統(tǒng)頂替粗合成氣。通過上述氣體參數(shù)比較可知．解吸氣流量、溫度等參數(shù)與反吹氣相差不大。而且氣體較反吹氣干燥且不含硫化氫和粉塵．用解吸氣替代粗合成氣作為反吹氣．可以較好地解決反吹氣壓縮機系統(tǒng)腐蝕和磨蝕問題．有利于其長周期穩(wěn)定運行。但解吸氣壓力接近常壓，要達到外送條件需要加壓。按反吹用氣需要。結(jié)合壓縮機工藝參數(shù)要求，綜合考慮采用兩級加壓設(shè)計．第一級由0．1MPa壓縮至0．3 MPa，與全廠燃料管網(wǎng)壓力持平。可將多余解吸氣送燃料管網(wǎng)：第二級由0．3 MPa壓縮至4．1 MPa．可送至煤氣化反吹氣壓縮機人口代替粗合成氣作為反吹氣。變壓吸附裝置正常負荷時，在滿足反吹氣需要量后，富余解吸氣可送燃料氣管網(wǎng)：在低負荷運行時，解吸氣僅作為反吹氣的補充氣與粗合成氣混合后進人反吹氣壓縮機。2．2效益分析效益分析主要以作為燃料和作為粗合成氣補氣的兩種方案進行比較．解吸氣利用方案主要需新增2臺壓縮機以及相關(guān)管道閥門，按照壓縮機廠家提供的方案。估算2臺壓縮機投資總計1 689萬元。解吸氣壓縮機I采用螺桿壓縮機，額定工況流量17203ma／h，入口壓力0．1 MPa。出El壓力0．3MPa。軸功率約850kW。投資約810萬元。解吸氣壓縮機Ⅱ采用往復式壓縮機．額定工況流量17203m3／h。入口壓力0．3MPa，出口壓力4．1 MPa，軸功率約2 005 kW，投資879萬元。由于解吸氣在出氫氣提純單元時壓力為常壓．要達到外輸條件必須增加1臺由常壓增壓到0．3MPa的壓縮機．兩種方案均需用解吸氣壓縮機I．因此兩種方案比較時其投資不再計人比較范圍。主要價格基礎(chǔ)：煤價(熱值23 860．2kJ／kg)為683元／t(不含稅，下同)，中壓蒸汽價格為181元／t．低壓蒸汽價格為171元／t。電價為0．572元／kWh。2．2．1方案一：作為燃料氣送煤鍋爐作為燃料氣主要效益來自于頂替煤。解吸氣熱值為5 977．6 kJ／m3。在不考慮熱效率情況下，1 m3解吸氣可頂替0．2505 kg煤．按年運行8000h測算。年效益為2140．58萬元。2．2．2方案二：加壓送煤氣化系統(tǒng)頂替粗合成氣效益主要來自于2個方面：一是直接頂替粗合成氣效益：二是減少反吹氣壓縮機系統(tǒng)檢維修費用。按直接頂替粗合成氣的效益計算粗合成氣(CO+H2)原動力費用見表3。工藝流程如圖1所刁≮。表3粗合成氣(142000m3／h)原動力費用萬方數(shù)據(jù)第1期 劉 飛．變壓吸附裝置解吸氣用于煤氣化反吹氣的分析 43藝氣吸氣藝氣蚓1解吸氣工藝流程解吸氣中CO+H2組分流量為8 531．88m3／h，粗合成氣原動力費用為0．649 179元／m3。按年操作8000h計算．頂替粗合成氣直接效益為4421．63萬元。解吸氣壓縮機Ⅱ功率為2005kW．采用電機驅(qū)動。年耗電費用917．49萬元。扣除壓縮機的電耗后．頂替粗合成氣的效益為3504．14萬元。因此，與方案一直接作燃料相比。可增加1 363．56萬元效益。新增解吸氣壓縮機Ⅱ投資879萬元，不到一年即可收回投資。同時，采用解吸氣頂替含H書濕粗合成氣作為反吹氣。可有效解決反吹氣壓縮機系統(tǒng)腐蝕和磨蝕問題．每年可減少檢修費用130萬元。3結(jié)論新增解吸氣壓縮機Ⅱ?qū)⒆儔何窖b置解吸氣提升到4．1 MPa．送至氣化系統(tǒng)反吹氣壓縮機作為反吹用氣具有較好的經(jīng)濟效益．有效氣體組分的回收利用降低了系統(tǒng)中氮氣組分含量．同時避免了含H§濕粗合成氣帶來的設(shè)備管道腐蝕問題，從而有效提高煤氣化運行周期。STUDY ON USING DESORPTION GAS FROM PSA UNIT AS BLOⅥ僵ACKGAS IN COAL GASIFICATIONLiu Fei(SINOPEC Hubei Branch，Zhijiang 443200)Abstract：This paper studied the feasibility of using desorption gas from PSA unit of slycol plant as theblowback gas for coal gasification plant via gas composition analysis，gas condition comparison and economicevaluation．Key words：pressure swing absorption；desorption gas；blowback gas2014年《大氮肥》征訂啟事《大氮肥》是大化肥行業(yè)的專業(yè)技術(shù)刊物。1978年創(chuàng)刊，國內(nèi)外公開發(fā)行，國際連續(xù)出版物號ISSN 1002—5782。原刊號：CN37—1183／TQ。主辦單位中國石化集團齊魯石油化工公司研究院。2010年后，新編國內(nèi)統(tǒng)一連續(xù)出版物號為：CN33—1369／TQ，主辦單位為中國石化集團寧波技術(shù)研究院。廣告經(jīng)營許可證號：甬廣許(2011)第08號。《大氮肥》始終遵循“源于企業(yè)，服務(wù)企業(yè)”的辦刊宗旨，堅持“針對性、實用性為主，理論性、學術(shù)性為輔”的辦刊方針，緊密圍繞大化肥企業(yè)發(fā)展的主題。及時跟蹤國內(nèi)外的新技術(shù)發(fā)展動向。適時進行綜合報導。廣泛刊登國內(nèi)外大型化肥裝置的生產(chǎn)、建設(shè)、研究、設(shè)計、技術(shù)革新、改造挖潛、節(jié)能增產(chǎn)等方面的新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備、新理論和新動向等。目前開設(shè)的欄目有20多個。是大化肥企業(yè)的良師益友，對大化肥企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)營具有指導作用，可供從事大化肥行業(yè)的生產(chǎn)、科研、設(shè)計等廣大技術(shù)人員、管理干部和有關(guān)大專院校師生參考，對中、小化肥廠也有參考價值。《大氮肥：}為雙月刊，大16開本，72頁，逢雙月出版。每期定價10．00元，全年定價60．00元(含郵費)(寄掛號全年定價78．00元)。自辦發(fā)行。歡迎單位和個人訂閱。編輯部聯(lián)系方式如下：浙江省寧波市國家高新區(qū)院士路660號郵編：315103中國石化集團寧波技術(shù)研究院《大氮肥》編輯部聯(lián)系電話：0574-87975398，87974533，87974532，87974545電子信箱：ddfl978@126．com聯(lián)系人：王麗<大氮肥>編輯 </大氮肥>

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