浅谈变温吸附在煤制天然气中的作用

曹立军

（中煤龙化哈尔滨煤化工有限公司，黑龙江哈尔滨 154854）

浅谈变温吸附在煤制天然气中的作用

曹立军

（中煤龙化哈尔滨煤化工有限公司，黑龙江哈尔滨 154854）

为除去天然气400#单元出口脱碳气中的少量胺液及水汽，防止气体带液对500#膜装置的损坏，使天然气露点达到-60℃以下，中煤龙化哈尔滨煤化工有限公司甲醇分厂在天然气装置400#单元最后端加入变温吸附装置。

变温吸附；天然气；过滤；吸收

1 概述

中煤龙化哈尔滨煤化工有限公司（原名哈尔滨气化厂）于1990年开工建设，以煤为原料生产煤气及甲醇。于2010年建设甲醇吹除气人工提取天然气项目，天然气经长输管线送往哈尔滨及两套加气站给矿业公司及实业公司运输车加气。原设计天然气400#单元吸收塔出口天然气直接进入500#单元膜系统，其中所含少量MDEA及MEA，对500#单元膜系统损害极大，因此决定在400#单元末端新增变温吸附装置，吸附剂对MDEA及MEA有很强的吸附效果，能达到脱除原料气中所含MDEA及MEA分子，实现对原料气的净化。

2 甲醇吹除气提取天然气流程介绍

来自25万吨甲醇装置及8万吨甲醇装置的吹除气，分别进入100#单元、200#单元普里森膜回收氢气装置，膜分离系统的是利用一种高分子聚合物薄膜来选择“过滤”进料气而达到分离的目的。在渗透气测得到富氢气送出界区，另一侧为非渗透气进入到变换单元（300#）作为原料气。

两股原料气经提压喷射器提压混合后进入饱和塔，与脱盐水混合经预热后进入中变塔，出中变塔气经两次换热后进入低变塔进行低温变换。一氧化碳变换反应式为：

在300#变换单元，可将原料气中的一氧化碳变换为二氧化碳，方便在后续400#脱碳单元将其除去。

变换气直接从吸收塔下部进入，自下而上通过吸收塔；完全再生后的胺溶液从吸收塔上部进入，自上而下通过吸收塔；逆向流动的胺溶液和变换气在吸收塔内充分接触，变换气中的二氧化碳被吸收而进入液相，未被吸收的其他组份从吸收塔顶部引出，进入后续膜分离单元（500#）。

原工艺流程，400#单元出口天然气中含有少量MDEA及MEA，进入500#单元膜系统后，带液比较严重，易引起500#单元换热器阻塞，及对膜本身损坏，并且导致露点无法达到-60℃。加入变温吸附前进入500#单元天然气组分表如下表1。

表1　原400#单元出口天然气组分

3 变温吸附原理及流程介绍

3.1变温吸附基本原理

变温吸附技术作用是将气体进行分离提纯，它是以吸附剂（多孔固体物质）内部表面对气体分子的物理吸附为基础，利用吸附剂对气体的吸附容量随吸附温度和压力不同而变化的特性，吸附剂对不同气体组份有选择性吸附的条件下，低温高压时吸附混合气中的某些组份，未被吸附组份通过吸附塔层流出，高温低压时脱附这些被吸附的组份，以进行下一次低温高压吸附，可采用多个吸附塔而达到气体的连续分离的目的。

中煤龙化化工公司所使用吸附剂对MDEA及MEA有很强的吸附效果，能达到脱除原料气中所含MDEA及MEA分子，实现对原料气的净化。

3.2变温吸附设备介绍

3.3变温吸附工艺流程

吸附过程（A）：来自脱碳的天然气先经过聚结式过滤器对大液滴进行过滤，再依次经过阀门XV403/405进入装有填料的填料塔T403A/B（顶部入），吸附剂吸附脱除天然气中含有的MDEA和MEA以及一部分水分后从吸附塔底部经过阀门XV415/416排出，进入500#膜分离单元。

降压过程（D）：填料塔T403A/B完成吸附后，关闭阀门XV415/416/403/405，打开阀门XV404/406，使填料塔内高压气体，经过调节阀HV402排入氢气压缩机入口，或经过调节阀HV403排入火炬系统。

表2　变温吸附装置设备明细表

加热过程（H）：来自界外的氮气，经过再生气加热器E407利用中压蒸汽加热至200℃，若中压蒸汽温度，流量不能满足要求时，打开HV404补充一定量的高压蒸汽进行加热。经过阀门XV411/4120由填料塔底部进入降压后的填料塔，对塔内填料进行加热再生，再生后的再生气，经阀门XV406/407进入再生气冷却器E408冷却至40℃，进入再生气分离器V405，气液分离后的氮气送出装置放空。

吹冷过程（C）：来自界外的氮气直接由XV409/410进入填料塔T403A/B，对加热再生结束后的填料塔进行冷却，冷却后再生气经阀门XV406/407进入再生气冷却器E408冷却至40℃，进入再生气分离器V405，气液分离后的氮气送出装置放空。

升压过程（R）：净化后的天然气，经过调节阀HV401和阀门XV413/414，进入冷吹完成的填料塔，对填料塔进行充压，完成充压过程的填料塔可以进入下一个吸附过程。

每台吸附塔设计满负荷连续工作8h，再生时间也为8小时，由以下几个步骤组成：

吸附（A）

降压（D）

加热（H）

冷却（C）

升压（R）

表3　两台吸附塔工作时间表

3.4变温吸附的作用

变温吸附出口天然气产品达到的效果为：

MDEA：≤3×10-6MEA：无

正常操作条件下，在500单元E501预热器及后续管道、膜无热稳盐析出。

4 结论

中煤龙化哈尔滨煤化工有限公司甲醇分厂，通过在400#单元后端加入变温吸附装置，可将天然气中的MDEA、MEA及水分子进行吸收，避免将其带入下工段500#膜系统而对膜造成损害，并且降低天然气露点至-60℃以下。

[1] 刘文燕，赵安民，张海涛，等.制备条件对Ni/ZrO2-SiO2催化剂煤气甲烷化的影响[J].燃料化学学报，2012，（1）：86-92.

Role of Temperature Swing Adsorption in Coal and Natural Gas

Cao Li-jun

# 400 for the removal of the natural gas unit outlet decarbonization gas in a small amount of amine and water vapor，preventing the gas with liquid membrane unit # 500 damage to natural gas dew point or less-60 ℃，coal dragon Harbin Coal Chemical Co.，Ltd.methanol branch in unit # 400 natural gas means the fi nal end temperature swing adsorption device was added.

temperature swing adsorption；natural gas；fi lter；absorption

TQ546

A

1003-6490（2016）01-0007-02

2016-01-13

曹立军（1972—），男，黑龙江人，化工工艺工程师，主要研究方向为煤化工、甲醇合成、煤基天然气。