1. 裝置概況
硬件配置，采用成熟的變壓吸附工藝，吸附塔采用多塔進(jìn)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(fèi)用少，投資和成本更具競(jìng)爭(zhēng)力。
1.1. 原料氣、凈化氣規(guī)格
1.1.3．順?lè)艢?/div>
流量 ～981 Nm3/h
壓力 0.16MPa(G)
溫度 ～35℃
順?lè)艢獾幕窘M成如下：
順?lè)艢饣窘M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(jiǎn)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(jìn)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(duì)吸附劑的影響，延長(zhǎng)吸附劑的使用壽命。
原理：采用物理鋪集原理，原料氣進(jìn)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(zhuān)用絲網(wǎng)除沫器，使氣體中的水霧被鋪集下來(lái)，達(dá)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(jì)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(duì)原料氣的不同組分進(jìn)行選擇性吸附，達(dá)到氣體分離目的。變壓吸附過(guò)程屬純物理吸附過(guò)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(jìn)行的吸附。其特點(diǎn)：吸附過(guò)程進(jìn)行極快，相間動(dòng)態(tài)平衡可在瞬間完成，吸附過(guò)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(gè)基本性質(zhì)：一是不同吸附劑對(duì)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(guò)程就是利用物理吸附的上述特點(diǎn)和性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(shí)現(xiàn)吸附劑在低溫或高壓下對(duì)某些組分進(jìn)行選擇性吸附，而在高溫或低壓下對(duì)這些組分進(jìn)行解吸分離，同時(shí)吸附劑又被再生，由此實(shí)現(xiàn)變壓吸附過(guò)程的吸附與再生循環(huán)，達(dá)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(dá)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?xì)怏w。
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(gè)基本性質(zhì)：一是不同吸附劑對(duì)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(guò)程既是降低系統(tǒng)壓力的過(guò)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(jiǎn)介
本裝置工序采用7-2-3 流程
簡(jiǎn)述流程如下：
VPSA-CO2 流程，由7臺(tái)吸附塔、1 臺(tái)氣液分離器、1臺(tái)凈化氣緩沖罐組成。
其工作過(guò)程包括吸附、均壓、逆放、真空、升壓等過(guò)程，具體描述如下：
a. 吸附過(guò)程
壓力為～0.5Mpa的4股原料氣在氣液分離器進(jìn)口混合，經(jīng)分離器分離掉其中夾帶的液滴，然后自塔底進(jìn)入VPSA吸附塔（同時(shí)有2 個(gè)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(lái)，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(dāng)被吸附雜質(zhì)的傳質(zhì)區(qū)前沿(稱為吸附前沿)到達(dá)床層出口預(yù)留段時(shí)，關(guān)掉該吸附塔的原料氣進(jìn)料閥和產(chǎn)品氣出口閥，停止吸附。吸附塔開(kāi)始轉(zhuǎn)入再生過(guò)程。
b. 均壓降壓過(guò)程
這是在吸附過(guò)程結(jié)束后，順著吸附方向?qū)⑺?nèi)的較高壓力的氫氮?dú)饧耙谎趸細(xì)怏w放入其它已完成再生的較低壓力吸附塔的過(guò)程，該過(guò)程不僅是降壓過(guò)程，更是回收床層死空間氫氮?dú)饧耙谎趸嫉倪^(guò)程，本流程共包括3次均壓降壓過(guò)程以保證氫氮?dú)饧耙谎趸嫉某浞只厥铡?/span>
c. 逆放過(guò)程
這是在均壓過(guò)程結(jié)束后，逆著吸附方向進(jìn)行減壓，使被吸附的CO2 減壓解吸出來(lái)的過(guò)程。
d. 真空過(guò)程
這是在逆放過(guò)程結(jié)束后，逆著吸附方向?qū)ξ剿檎婵?，進(jìn)一步降低壓力，使被吸附的CO2 完全解吸出來(lái)的過(guò)程。
e. 均壓升壓過(guò)程
在真空再生過(guò)程完成后，用來(lái)自其它吸附塔的較高壓力氫氮?dú)饧耙谎趸紝?duì)該吸附塔進(jìn)行升壓的過(guò)程，這一過(guò)程與均壓降壓過(guò)程相對(duì)應(yīng)，不僅是升壓過(guò)程，而且更是回收其它塔的床層死空間氫氮?dú)饧耙谎趸嫉倪^(guò)程，為保證氫氮?dú)饧耙谎趸嫉幕厥章省?/div>
f. 產(chǎn)品氣升壓過(guò)程
在均壓升壓過(guò)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(guò)程中不發(fā)生波動(dòng)，需要通過(guò)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(guò)程后吸附塔便完成了一個(gè)完整的“吸附-再生”循環(huán)，又為下一次吸附做好了準(zhǔn)備。
7個(gè)吸附塔交替進(jìn)行以上的吸附、再生操作(始終有2 個(gè)吸附塔處于吸附狀態(tài))即可實(shí)現(xiàn)CO2 氣體的連續(xù)分離與提純。
VPSA 操作條件
序號(hào) 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(guò)程通過(guò)程序控制技術(shù)進(jìn)行微機(jī)控制，由與之配套的液動(dòng)程控閥門(mén)的啟閉，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)工藝操作過(guò)程地自動(dòng)控制和智能化操作。
1.3. 設(shè)備概況
本裝置工藝流程簡(jiǎn)單，設(shè)備類(lèi)型和數(shù)量少，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。由于變壓吸附工藝的特點(diǎn)，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(zhǎng)期抗疲勞的特性。動(dòng)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(diǎn)，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(jiàn)“設(shè)備一覽表”。
2. 技術(shù)操作
2.1．初始開(kāi)車(chē)準(zhǔn)備
本裝置安裝工程結(jié)束,經(jīng)工程驗(yàn)收合格,并完全達(dá)到開(kāi)車(chē)運(yùn)行條件，方可進(jìn)行開(kāi)車(chē)運(yùn)行。在初始開(kāi)車(chē)（包括原始開(kāi)車(chē)和檢修后開(kāi)車(chē)）運(yùn)行之前，應(yīng)嚴(yán)格作好下面的準(zhǔn)備工作。
2.1.1．系統(tǒng)吹除和清洗
裝置安裝結(jié)束，驗(yàn)收合格后，應(yīng)對(duì)裝置的相關(guān)設(shè)備、工藝管道、儀表風(fēng)管道及閥門(mén)等進(jìn)行全面徹底吹除和清洗，清除系統(tǒng)內(nèi)部機(jī)械雜質(zhì)。
2.1.1.1．設(shè)備吹除和清洗
1、對(duì)設(shè)備的吹除清洗：
首先，打開(kāi)設(shè)備的所有接管，用塑料薄膜包裹管道管口，打開(kāi)設(shè)備人孔蓋，對(duì)設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行人工機(jī)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(jī)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(duì)真空泵的清洗：
開(kāi)啟真空泵下部的排水閥，從進(jìn)水口向泵內(nèi)注水，用力盤(pán)動(dòng)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(wú)機(jī)械雜質(zhì)。
在原始開(kāi)車(chē)初期，真空泵的進(jìn)口處應(yīng)加裝過(guò)濾網(wǎng)，以防機(jī)械雜質(zhì)進(jìn)入泵內(nèi)。運(yùn)行一段時(shí)間后應(yīng)拆除過(guò)濾網(wǎng)。
2.1.1.2．管道閥門(mén)吹除和清洗
將本裝置的各管道逐段拆卸，首先進(jìn)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(jìn)行吹掃，邊吹掃邊敲擊管道，直至吹出的氣體中無(wú)雜質(zhì)和粉塵。對(duì)吹除清洗干凈的管道進(jìn)行逐段恢復(fù)就位。
將裝置的各個(gè)閥門(mén)逐個(gè)拆卸（特別提示：拆裝程控閥門(mén)時(shí)，應(yīng)小心保護(hù)電磁閥和閥檢裝置和空氣接管口，千萬(wàn)不要損傷。），用高壓空氣對(duì)閥門(mén)內(nèi)部和密封面進(jìn)行吹掃，確保密封面上無(wú)任何機(jī)械雜質(zhì)。對(duì)吹除干凈的閥門(mén)進(jìn)行恢復(fù)就位。
2.1.2．吸附劑裝填
裝置進(jìn)行完吹除清洗工作，確認(rèn)系統(tǒng)干燥無(wú)水分，即可對(duì)吸附塔進(jìn)行吸附劑裝填。
（1）吸附劑裝填準(zhǔn)備：首先，對(duì)所采購(gòu)的吸附劑進(jìn)行分類(lèi)，檢查各種吸附劑的規(guī)格和數(shù)量是否滿足設(shè)計(jì)要求；
（2）吸附劑裝填：吸附劑的裝填嚴(yán)格按：《吸附劑裝填方案》進(jìn)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(dá)到驗(yàn)收要求，應(yīng)嚴(yán)格檢查清理各設(shè)備和管道內(nèi)有無(wú)異物，發(fā)現(xiàn)異物應(yīng)及時(shí)清除；
☆檢查安全閥是否經(jīng)技術(shù)監(jiān)督局檢驗(yàn)合格；
