赵金涛
（安阳化学工业集团有限责任公司乙二醇分公司，河南 安阳455133）
［摘 要］ 安阳化学工业集团有限责任公司乙二醇分公司PSA装置PSA-CO系统采用PU-1铜基吸附剂，运行过程中因吸附剂机械强度低、易粉化，造成吸附塔抽真空效果差、CO产品气纯度低（H2含量高及粉尘夹带）、吸附塔底部导淋处有吸附剂粉尘和颗粒排出等问题，进而影响后续系统的正常生产；而还原态的PU-1铜基吸附剂抽出接触空气后将迅速氧化而失去活性，氧化钝化处理又不具备二次还原使用的条件。为此，决定采取在线无氧处理的方法完成活性状态下吸附剂的抽出与装填作业。实践表明，PU-1铜基吸附剂在线无氧处理避免了整个乙二醇系统的停车，处理后吸附塔的抽真空效果明显提升，吸附剂的泄漏和粉化得到有效控制，CO产品气的气量和气质得到明显提升，每年可带来500万元以上的经济效益。
［关键词］PSA装置；PSA-CO系统；PU-1铜基吸附剂；粉化；在线无氧处理；运行情况；效益分析；成果与创新点
［中图分类号］TQ028.1+5［文献标志码］ B［文章编号］ 1004-9932（2019）03-0075-03
1 PU-1铜基吸附剂简况
安阳化学工业集团有限责任公司乙二醇分公司（简称安化乙二醇分公司）PSA装置由PSA-CO2（PSA-Ⅰ）、精脱硫、PSA-CO（2套，PSA-Ⅱ）、PSA-H2这4个工序组成。其中，PSA-CO工段的主要任务是利用PU-1铜基吸附剂从水煤气中分离提纯出纯度大于99%的CO产品气，CO产品气再经离心式压缩机提压至约0.5 MPa后送乙二醇系统，作为合成乙二醇的原料气。本套CO提纯装置分为东、西2套系统，2套系统并联运行，低负荷情况下可互相切换。
PSA-CO工段采用PU-1铜基吸附剂，为北京北大先锋科技有限公司自主研发的一款高效CO分离提纯专用吸附剂，能将CO与其他杂质气体较好地进行分离，尤其对N2、CH4这些与CO分离系数接近的气体能进行有效分离；在入口气体中N2含量约9%（体积分数，下同）、CH4含量约1.5%的情况下，可将CO产品气提纯至纯度≥99%(其中的N2含量约0.1%、CH4含量约10×10-6)。但PSA-CO工段在使用初期研发的PU-1铜基吸附剂时，由于吸附剂机械强度低、易粉化等弊端，造成CO产品气夹带粉尘，进而影响后续系统生产；此后，PU-1铜基吸附剂经过3次升级改造，形状由原来的5 mm长条形改进为现在的φ2 mm圆球形，目前PU-1铜基吸附剂的机械强度和耐磨损性已得到有效提升。
2 问题的出现
自2017年7月起，PSA装置运行期间发现PSA-Ⅱ东系统CO产品气中H2含量明显高于PSA-Ⅱ西系统，CO产品气中H2含量高达0.47%，远高于H2含量需在0.3%以下的指标要求，产品气中H2含量合格率仅为46%。经排查发现，PSA-Ⅱ东系统J吸附塔（简称J吸附塔）抽真空效果差，2017年7—8月J吸附塔真空度由-50 kPa升至-46 kPa，上升了4 kPa；2017年8月—2017年9月7日，J吸附塔真空度升至-36 kPa，又上升了10 kPa，随后J吸附塔真空度迅速恶化，真空度最高仅为-1 kPa。对J吸附塔抽真空CO产品气进行分析，发现其H2含量达1%以上，大大超标，严重影响PSA装置的安全、稳定运行；同时，从J吸附塔底部导淋处能排出吸附剂粉尘和吸附剂颗粒，最多一次排出吸附剂约1 kg，表明吸附剂有泄漏现象。
3 需解决的问题或要达到的目标
PU-1铜基吸附剂初次使用时，需利用还原性气体对吸附剂进行升温还原，使吸附剂中的氯化铜转化为具有吸附活性的氯化亚铜。但PU-1铜基吸附剂为终身制，即一次还原后不再进行更换，直至使用到吸附剂失去活性，实际生产中没有该类型吸附剂发生泄漏后的处理经验。而还原态的吸附剂在接触空气后会迅速氧化而失去活性，并放出大量热量，因此将J吸附塔内还原状态的吸附剂抽出具有一定风险，但氧化钝化处理该吸附剂又不具备二次还原使用的条件。
针对PU-1铜基吸附剂的特点，经过充分地研究与讨论，安化乙二醇分公司决定采取在线无氧处理的方法完成活性状态下吸附剂的抽出与装填作业，以处理吸附剂的泄漏与粉化问题，即不用更换新吸附剂，保证还原态吸附剂二次装填后即可直接使用。吸附剂处理后需达以下目标。
（1）在氮气保护下，吸附剂卸出后对吸附塔底部分布器丝网进行更换，并处理丝网与塔壁间的密封；吸附剂重新回装后，吸附效果和自身性能不受影响；吸附剂抽出、装填、平整采用人工的方式进行，保证吸附剂破损率小于1%。
（2）吸附剂卸出、回装处理后，吸附塔真空度达到正常运行指标（-70 kPa以下），同时吸附塔不再有吸附剂泄漏现象。
（3）吸附剂卸出、回装处理后，J吸附塔抽真空取样要求CO产品气中H2含量在0.3%以下
更多内容详见《中氮肥》2019年第3期