63000Nm3h变压吸附氢提纯装置操作手册.doc

63000Nm3/h变变压压吸吸附附氢氢提提纯纯装装置置 操操 作作 手手 册册 1 目录 序言序言.3 第一章第一章 概述概述.4 第一节 前言.4 第二节 装置概貌.5 2.1 装置规模.5 2.2 装置组成.5 2.3 工艺流程.5 2.4 非标设备及动力设备一览表.5 第三节 设计基础.7 3.1 原料气规格.7 3.2 产品规格.7 第二章第二章 工艺过程说明工艺过程说明.9 第一节 吸附工艺原理 .9 1.1 基本原理.9 1.2 吸附剂及吸附力.9 1.3 吸附平衡.13 1.4 工业吸附分离流程及其相关参数.13 1.5 工业吸附分离流程的主要工序.17 第二节 工艺流程说明 .17 2.1 流程简述.17 2.2 工艺步序说明.19 2.3 控制功能说明.23 2.4 工艺参数的设定.26 2.5 报警、联锁功能说明.32 第三章第三章 装置的操作装置的操作.34 第一节 装置的开车.34 1.1 首次开车准备.34 1.2 首次开车.37 1.3 正常开车步骤.38 1.4 开车阶段的调整.38 第二节 装置的运行.39 2.1 产品纯度的调整.39 2 2.2 装置参数的调节.39 2.3 吸附塔的切除与恢复.39 2.4 操作注意事项.41 第三节 装置的停车.41 3.1 正常停车.41 3.2 紧急停车.42 3.3 临时停车.42 第四章第四章 维修与故障处理维修与故障处理.44 第一节 故障查找指南.44 1.1 概述.44 1.2 查找指南.44 第二节 故障处理.44 第五章第五章 安全规程安全规程.47 5.1 概要.47 5.2 超压保护.47 5.3 安全阀.48 5.4 废气处理.48 5.5 火灾防护.48 5.6 进入容器前的安全准备工作.50 5.7 其它安全措施.51 附 1:阀门一览表.52 3 第一章 概述 第一节第一节 前言前言 吸附分离是一门古老的学科。早在数千年前，人门就开始利用木炭、酸性白土、硅藻土 等物质所具有的强吸附能力进行防潮、脱臭和脱色。但由于这些吸附剂的吸附能力较低、选 择性较差，因而难于大规模用于现代工业。 变压吸附(Pressure Swing Adsorption)气体分离与提纯技术成为大型化工工业的一种生 产工艺和独立的单元操作过程，是在本世纪六十年代迅速发展起来的。这一方面是由于随着 世界能源的短缺，各国和各行业越来越重视低品位资源的开发与利用，以及各国对环境污染 的治理要求也越来越高，使得吸附分离技术在钢铁工业、气体工业、电子工业、石油和化工 工业中日益受到重视；另一方面，六十年代以来，吸附剂也有了重大发展，如性能优良的分 子筛吸附剂的研制成功，活性炭、活性氧化铝和硅胶吸附剂性能的不断改进，以及 ZSM 特种 吸附剂和活性炭纤维的发明，都为连续操作的大型吸附分离工艺奠定了技术基础。 由于变压吸附(PSA)气体分离技术是依靠压力的变化来实现吸附与再生的，因而再生速度 快、能耗低，属节能型气体分离技术。并且，该工艺过程简单、操作稳定、对于含多种杂质 的混合气可将杂质一次脱除得到高纯度产品。因而近三十年来发展非常迅速，已广泛应用于 含氢气体中氢气的提纯，混合气体中一氧化碳、二氧化碳、氧气、氮气、氩气和烃类的制取、 各种气体的无热干燥等。而其中变压吸附制取纯氢技术的发展尤其令人瞩目。 自一九六二年美国联合碳化物公司(UCC)第一套工业 PSA 制氢装置投产以来，UCC 公司、 Haldor Topsoe 公司、Linder 公司等已先后向各国提供了近千套变压吸附制氢装置，装置的 处理能力最大已达 100000Nm3/h 以上。与国外相比，国内的变压吸附技术起步较晚，特别是 在 PSA 装置大型化技术方面较为落后，以至在七、八十年代，我国的大型变压吸附装置完全 依赖进口。为改变这种状况，我们进行了坚持不懈的努力，终于成功地完成了变压吸附计算 机集成液压操纵技术和高性能三偏心金属密封程控蝶阀的开发工作，并合作研制成功了比国 外制氢分子筛吸附容量更大、强度更高的新型 5A 制氢分子筛。实现了大型变压吸附装置国产 化关键技术的突破。 自九十年代中期，成都华西化工科技股份有限公司通过招标承包设计、建设了我国最大 的 PSA 制氢装置“茂名石化公司 1x105Nm3/h 炼厂氢 PSA 制氢装置”以后，国内技术在中国 PSA 制氢领域已基本完全替代了国外技术，并首次实现了大型变压吸附制氢装置的出口，承 包设计、建设了“苏丹喀土穆炼油厂 11000Nm3/h 催化干气 PSA 制氢装置” 。这标志着我国的 PSA 制氢技术已达到世界先进水平。 4 第二节第二节 装置概貌装置概貌 2.1 装置规模装置规模 装置公称处理原料气能力： 74000Nm3/h 装置公称产氢能力： 63000Nm3/h 装置设计操作弹性： 30110% 2.2 装置组成装置组成 本装置由 12 台吸附塔、三台缓冲罐、两台真空泵、一套液压系统构成. 2.3 工艺流程工艺流程 见所附工艺原则流程图 2.4 非标设备及动力设备一览表非标设备及动力设备一览表 序号名 称位 号操作条件填料种类操 作 介 质 数量 (台) 1 吸附塔T101AL 温度：40 压力：-0.084.0MPa AS 吸附及 HXSI-01 吸附剂 HXBC-15B 吸附剂 NA-CO 吸附及 HX5A-98H 吸附剂 合成气或 脱碳气 12 2 原料气缓冲罐V-101温度：40 压力：0.5MPa 氢气 1 3 解吸气缓冲 罐 V-102 温度：40 压力：0.05-0.01MPa 解吸气 1 4 解吸气混合罐V-103温度：40 压力：0.01-0.005MPa 解吸气 1 5 真空泵 P-101A/B进气压力： 0.080.02MPa 排气压力：0.02MPa 进气流量:20000m3/h 解吸气 2 5 6 液压系统P-01XA/B 温度：40 压力：4.5MPa 液压油1 套 6 第三节第三节 设计基础设计基础 3.1 原料气规格原料气规格 PSA 制氢装置是为在特定压力下从特定的组分中提取氢气而设计的。本装置的设计允许 原料气组分和压力在较宽的范围内变化，但在不同的原料气条件下吸附参数应作相应的调整 以保证产品的质量，同时产品氢收率也将随原料而变化。 另外，只有在设计条件下操作时，装置才能按设计的物料平衡将原料气分成产品氢和燃 气。当原料气条件变化时，物料平衡也将发生相应的变化。在原料气条件不变的情况下，所 有的调节均可由计算机自动完成。 本装置设计的原料气为：合成气或脱碳气。其详细规格如下： 名 称合成气脱碳气 H2 86.44 86.03 CH4 / 0.77 Ar 8.3PPm 0.33 N2 13.56 6.66 CO 1PPm 4.88 组成 (mol%) CO2/1.33 标准态密度 Kg/m30.2470.258 温度4040 压力 MPa(G)4.04.0 流量 Nm3/h73998.574650.0 流量 kg/h18275.1619259.7 3.2 产品规格产品规格 本装置的主要产品为氢气：其中以合成气为原料的产品氢纯度 99.5%，压力 3.9MPa，流 量 63000Nm3/h，以脱碳气为原料的产品氢纯度 99.9%，压力 3.9MPa，流量 63000Nm3/h；副产 品为解吸气：其中以合成气为原料的解吸气压力 0.02MPa，流量 10998.5Nm3/h，以脱碳气为 原料的解吸气压力 0.02MPa，流量 11650Nm3/h。以下为设计的产品气规格： 1) 产品氢气 温度 40 7 压力 3.9MPa（G） 流量：63000Nm3/h 组分： V% 以合成气为原料 以合成气为原料 H299.5 99.9 AR0.0 0.04 N20.5 0.06 CO+CO210ppm 10ppm 100.00 100.00 2) 副产解吸气 不同原料气下的解吸气规格如下： 物料名称原料为合成气原料为脱碳气 组成Nm3/hmol%Nm3/hmol% H2 1279.3 11.63 1284.4 11.03 CH4 0.0 0.00 574.8 4.93 Ar 0.0 0.00 221.1 1.10 N2 9719.2 88.37 4933.9 42.35 CO 0.0 0.00 3642.9 31.27 CO2 0.0 0.00 992.8 8.52 合计 10998.5 100.00 11650.0 100.00 压力0.02Mpa.G0.02Mpa.G 温度 4040 8 第二章第二章 工艺过程说明工艺过程说明 第一节第一节吸附工艺原理吸附工艺原理 1.1 基本原理基本原理 吸附是指：当两种相态不同的物质接触时，其中密度较低物质的分子在密度较高的物质 表面被富集的现象和过程。 具有吸附作用的物质（一般为密度相对较大的多孔固体）被称为吸附剂，被吸附的物质 （一般为密度相对较小的气体或液体）称为吸附质。 吸附按其性质的不同可分为四大类，即：化学吸着、活性吸附、毛细管凝缩、物理吸附。 化学吸附是指吸附剂与吸附质间发生有化学反应，并在吸附剂表面生成化合物的吸附过 程。其吸附过程一般进行的很慢，且解吸过程非常困难。 活性吸附是指吸附剂与吸附质间生成有表面络合物的吸附过程。其解吸过程一般也较困 难。 毛细管凝缩是指固体吸附剂在吸附蒸气时，在吸附剂孔隙内发生的凝结现象。一般需加 热才能完全再生。 物理吸附是指依靠吸附剂与吸附质分子间的分子力（即范德华力）进行的吸附。其特点 是：吸附过程中没有化学反应，吸附过程进行的极快，参与吸附的各相物质间的平衡在瞬间 即可完成，并且这种吸附是完全可逆的。PSAPSA 制氢装置中的吸附主要为物理吸附。制氢装置中的吸附主要为物理吸附。 1.2 吸附剂及吸附力吸附剂及吸附力 工业 PSA 制氢装置所用的吸附剂都是具有较大比表面积的固体颗粒，主要有：活性氧化 铝类、活性炭类、硅胶类和分子筛类。不同的吸附剂由于有不同的孔隙大小分布、不同的比 表面积和不同的表面性质，因而对混合气体中的各组分具有不同的吸附能力和吸附容量。 1.2.1 本装置所用吸附剂的特性如下：本装置所用吸附剂的特性如下： 1)AS 吸附剂 在大型 PSA 氢提纯中的应用结果表明：我公司的 AS 吸附剂对 H2O 均有很高的吸附能力， 同时再生非常容易，并且该吸附剂还具有很高的强度和稳定性，因而适合于装填在吸附塔的 9 底部脱除水分和保护上层吸附剂。 2)HXSI-01 吸附剂 本装置所用 PSA 专用硅胶属于一种高空隙率的无定型二氧化硅，化学特性为惰性，无毒、 无腐蚀性.其中规格为 1-3 球状的硅胶装于吸附塔中下部，用于吸附水和二氧化碳。 3)HXBC-15B 吸附剂 本装置所用活性炭是以煤为原料，经特别的化学和热处理得到的孔隙特别发达的专用活 性炭。属于耐水型无极性吸附剂，对原料气中 CO2 有良好的亲和力。本装置所用活性炭规格 为 1.5 条状，装填于吸附塔中部主要用于脱除 CO2。 4）NA-CO 专用吸附剂 本装置所用 CO 专用吸附剂是一活性炭为载体的金属络合吸附剂，对 CO 有特较强的络合 吸附作用，装填于吸附塔中上部，用于控制产品气中的 CO 含量 5)HX5A-98H 吸附剂 本装置所用的分子筛为一种具有立方体骨架结构的硅铝酸盐，型号为 5A，规格为 2-3 球状，无毒，无腐蚀性。5A 分子筛不仅有着较大的比表面积，而且有着非常均匀的空隙分布， 其有效孔径为 0.5nm。5A 分子筛是一种吸附量较高且吸附选择性极佳的优良吸附剂，装填于 吸附塔的上部，用于脱除 CH4、N2、CO，保证最终的产品纯度。 6)惰性瓷球 本装置所用惰性瓷球是一种无任何吸附作用的氧化铝球，装填于吸附塔顶部，用于保护 吸附剂。 装置吸附剂用量一览表 序号名 称规 格用 量作 用 1AS 吸附及3-5 球状 白色6 吨吸附水 2HXSI-01 吸附剂3-5 球状 白色6 吨吸附烃类 3HXBC-15B 吸附剂1.5 柱状 黑色12 吨吸附 CO2 等 4HXNA-CO 吸附及2-3 柱状 黑色12 吨吸附 CO 5HX5A-98 分子筛2-3 球状 灰白色300 吨吸附 10 CO、N2 瓷 球15 球状9 吨保护吸附剂 1.2.2 吸附剂的处理吸附剂的处理 几乎所有的吸附剂都是吸水的，特别是 5A 分子筛具有极强的亲水性，因而在吸附剂的 保管和运输过程中应特别注意防潮和包装的完整性。5A 分子筛如果受潮，则必须作活化处理。 对于废弃的吸附剂，一般采用深埋或回收处理。但应注意：在卸取吸附剂时，必须先用 氮气进行置换以确保塔内无有毒或爆炸性气体。在正常使用情况下，PSA 工段的吸附剂一般 是和装置同寿命的。 1.2.3 吸附力吸附力 在物理吸附中，各种吸附剂对气体分子之所以有吸附能力是由于处于气、固相分界面上 的气体分子的特殊形态。一般来说，只处于气相中的气体分子所受的来自各方向的分子吸引 力是相同的，气体分子处于自由运动状态；而当气体分子运动到气、固相分界面时(即撞击到 吸附剂表面时)，气体分子将同时受到固相、和气相中分子的引力，其中来自固相分子的引力 更大，当气体分子的分子动能不足以克服这种分子引力时，气体分子就会被吸附在固体吸附 剂的表面。被吸附在固体吸附剂表面的气体分子又被称为吸附相，其分子密度远大于气相， 一般可接近于液态的密度。 固体吸附剂表面分子对吸附相中气体分子的吸引力可由以下的公式来描述： 分子引力 F=C1/rm-C2/rn (mn) 其中：C1 表示引力常数，与分子的大小、结构有关 C2 表示电磁力常数，主要与分子的极性和瞬时偶极矩有关 r 表示分子间距离 因而对于不同的气体组分，由于其分子的大小、结构、极性等性质各不相同，吸附剂对 其吸附的能力和吸附容量也就各不相同。PSA 制氢装置所利用的就是吸附剂的这一特性。由 11 于吸附剂对混合气体中的氢组分吸附能力很弱，而对其它组分吸附能力较强，因而通过装有 不同吸附剂的混合吸附床层，就可将各种杂质吸附下来，得到提纯的氢气。 下图为不同组分在分子筛上的吸附强弱顺序示意图 组分 吸附能力 氦气 弱弱 氢气 氧气 氩气 氮气 一氧化碳 甲烷 二氧化碳 乙烷 乙烯 丙烷 异丁烷 丙烯 戊烷 丁烯 硫化氢 硫醇 戊烯 苯 甲苯 乙基苯 苯乙烯 水 强强 12 1.3 吸附平衡吸附平衡 吸附平衡是指在一定的温度和压力下，吸附剂与吸附质充分接触，最后吸附质在两相中 的分布达到平衡的过程。 在实际的吸附过程中，吸附质分子会不断地碰撞吸附剂表面并被吸附剂表面的分子引力 束缚在吸附相中；同时吸附相中的吸附质分子又会不断地从吸附剂分子或其它吸附质分子得 到能量，从而克服分子引力离开吸附相；当一定时间内进入吸附相的分子数和离开吸附相的 分子数相等时，吸附过程就达到了平衡。对于物理吸附而言，动态吸附平衡很快就能完成， 并且在一定的温度和压力下，对于相同的吸附剂和吸附质，平衡吸附量是一个定值。 由于压力越高单位时间内撞击到吸附剂表面的气体分子数越多，因而压力越高平衡吸附 容量也就越大；由于温度越高气体分子的动能越大，能被吸附剂表面分子引力束缚的分子就 越少，因而温度越高平衡吸附容量也就越小。 我们用不同温度下的吸附等温线来描述这一关系，如下图： 从上图的 BA 和 CD 可以看出：在温度一定时，随着压力的升高吸附容量逐渐增大； 从上图的 BC 和 AD 可以看出：在压力一定时，随着温度的升高吸附容量逐渐减小。 本制氢装置的工作原理利用的是上图中吸附剂在 A-B 段的特性来实现气体的吸附与解吸 的。吸附剂在常温高压(即 A 点)下大量吸附原料气中除氢以外的杂质组分，然后降低压力 (到 B 点)使各种杂质得以解吸。 1.4 工业吸附分离流程及其相关参数工业吸附分离流程及其相关参数 1.4.1 工业吸附分离流程的确定 在实际工业应用中，吸附分离一般分为变压吸附和变温吸附两大类。从吸附剂的吸附等 吸附容量 压力 V3 V2 V1 P2P1 B V4 A 高温 常温 D C 13 温线可以看出，吸附剂在高压下对杂质的吸附容量大，低压下吸附容量小。同时从吸附剂 的吸附等压线我们也可以看到，在同一压力下吸附剂在低温下吸附容量大，高温下吸附容 量小。利用吸附剂的前一性质进行的吸附分离称为变压吸附(PSA)，利用吸附剂的后一性质 进行的吸附分离就称为变温吸附(TSA)。 在实际工业应用中一般依据气源的组成、压力及产品要求的不同来选择 TSA、PSA 或 TSA+PSA 工艺。 变温吸附工艺由于需要升温，因而循环周期长、投资较大，但再生彻底，通常用于微量 杂质或难解吸杂质的净化；变压吸附工艺的循环周期短，吸附剂利用率高，吸附剂用量相对 较少，不需要外加换热设备，被广泛用于大气量多组分气体的分离与纯化。 本装置的流程为本装置的流程为 PSAPSA 流程。流程。 在工业变压吸附(PSA)工艺中，吸附剂通常都是在常温和较高压力下，将混合气体中的 易吸附组分吸附，不易吸附的组分从床层的一端流出，然后降低吸附剂床层的压力，使被吸 附的组分脱附出来，从床层的另一端排出，从而实现了气体的分离与净化，同时也使吸附剂 得到了再生。 但在通常的 PSA 工艺中，吸附床层压力即使降至常压，被吸附的杂质也不能完全解吸， 这时可采用两种方法使吸附剂完全再生：一种是用产品气对床层进行“冲洗”以降低被吸附 杂质的分压,将较难解吸的杂质置换出来，其优点是常压下即可完成，但缺点是会多损失部 分产品气；另一种是利用抽真空的办法进行再生，使较难解吸的杂质在负压下强行解吸下来， 这就是通常所说的真空变压吸附(Vacuum Pressure Swing Adsorption,缩写为 VPSA 或 VSA)。 VPSA 工艺的优点是再生效果好，产品收率高，但缺点是需要增加真空泵,装置能耗相对较高。 在实际应用过程中，究竟采用以上何种工艺，主要视原料气的组成条件、流量、产品纯度及 收率要求以及工厂的资金和场地等情况而决定。 本装置采用抽真空方式对吸附剂进行再生。本装置采用抽真空方式对吸附剂进行再生。 1.4.2 工艺条件与装置处理能力的关系 原料气组成原料气组成: : 吸附塔的处理能力与原料气组成的关系很大。原料气中氢含量越高时，吸附塔的处理能 力越大；原料气杂质含量越高，特别是净化要求高的有害杂质含量越高时，吸附塔的处理能 力越小。 原料气温度原料气温度: : 原料气温度越高，吸附剂的吸附量越小，吸附塔的处理能力越低。 14 吸附压力吸附压力: : 原料气的压力越高，吸附剂的吸附量越大，吸附塔的处理能力越高。 解吸压力解吸压力: : 解吸压力越低，吸附剂再生越彻底，吸附剂的动态吸附量越大，吸附塔的处理能力越高。 产品纯度产品纯度: : 产品纯度越高，吸附剂的有效利用率就越低，吸附塔的处理能力越低。 1.4.3 氢气回收率影响因素 由于 PSA 装置的氢气损失来源于吸附剂的再生阶段，因而吸附塔的处理能力越高，则再 生的周期就可以越长，单位时间内的再生次数就越少，氢气损失就越少，氢回收率就越高。 不同工艺流程下的氢气回收率：不同工艺流程下的氢气回收率： 在不同的工艺流程下,所能实现的均压次数不同,吸附剂再生时的压力降也就不同,而吸附 剂再生时损失的氢气量随再生压力降的增大而增大.一般来讲,PSA 流程的均压次数越多,再生 压力降越小,氢气回收率越高.但从另一方面考虑,均压次数太多,容易将部分杂质带入下一吸 附塔并在吸附塔顶部形成二次吸附,从而使该塔在转入吸附时因顶部被吸附的杂质随氢气带出 而影响产品氢纯度。 对于冲洗流程和真空流程来讲,冲洗流程需消耗一定量氢气用于吸附剂再生,而真空流程 则是通过抽真空降低被吸附组分的分压使吸附剂得到再生,故采用冲洗流程时,氢气回收率较 低,而真空流程氢气回收率高但能耗较高。 产品氢纯度与氢回收率的关系：产品氢纯度与氢回收率的关系： 在原料气处理量不变的情况下,产品氢纯度越高,穿透进入产品氢中的杂质量越少,吸附剂 利用率越低,每次再生时从吸附剂死空间中排出的氢气量越大,氢气回收率越低. 吸附压力对氢气回收率的影响：吸附压力对氢气回收率的影响： 吸附压力越高，吸附剂对各种杂质的动态吸附量越大.在原料气处理量和产品氢纯度不变 的情况下,吸附循环周期越长,单位时间内解吸次数越少,氢气回收率越高. 均压次数对氢气回收率的影响：均压次数对氢气回收率的影响： 在吸附压力不变的情况下,均压次数越多,均压过程的压力降越大,顺放初压力越低，再生 过程损失的氢气量越小，氢气回收率越高。但均压次数越多，被吸附的杂质也就越容易穿透 进入下一吸附塔并在吸附剂床层顶部被吸附,致使该塔在转入下一次吸附时杂质很容易被氢气 带出,影响产品氢纯度. 15 解吸真空度对氢气回收率的影响：解吸真空度对氢气回收率的影响： 由于被吸附的大量杂质是通过抽真空而解吸,故真空度越高，吸附剂动态吸附量越大，生 越彻底,在原料处理量不变的情况下,吸附时间越长因而氢气回收率越高。但是，真空度越高， 真空能耗越高装置运行费用增大。 吸附时间吸附时间( (或吸附循环周期或吸附循环周期) )对氢气回收率的影响对氢气回收率的影响: : 在原料气流量和其他工艺参数不变的条件下，延长吸附时间就意味着单位时间内的再生 次数减少，再生过程损失的氢气也就越少，氢气回收率越高.但是,在同样条件下,吸附时间越 长，进入吸附剂床层的杂质量越大,因吸附剂动态吸附量不变,故穿透进入产品氢的杂质量将 增大，这势必会使产品氢纯度下降。由此可见，吸附时间的改变将同时影响产品氢的纯度和 收率。在 PSA 制氢装置的实际操作过程中，为了提高 PSA 装置运行的经济性,我们应在保证产 品氢中杂质含量不超标的前提下，尽可能的延长吸附时间以提高氢气回收率。 1.4.4 产品氢纯度的影响因素 原料气流量对纯度的影响：原料气流量对纯度的影响： 在气体工艺条件及工艺参数不变的条件下,原料气流量的变化对纯度的影响很大,原料气 流量越大,每一循环周期内进入吸附塔的杂质量越大,杂质也就越容易穿透,产品氢纯度越低. 相反,原料气流量减小,则有利于提高产品氢纯度. 解吸再生条件对产品氢纯度的影响：解吸再生条件对产品氢纯度的影响： 如前所述,在常压冲洗再生的情况下，一方面因要消耗部分产品气用于吸附剂再生，氢气 回收率较低；另一方面,因吸附剂再生不彻底,吸附剂动态吸附量较小， 因而若原料气流量不 变，则产品氢纯度下降。与之相比,采用真空解吸再生时， 吸附剂动态吸附量大，吸附剂再 生彻底，不仅有利于提高氢气回收率,也提高了产品氢纯度， 均压次数对产品氢纯度的影响均压次数对产品氢纯度的影响: : 原料气处理量和吸附循环周期不变,均压次数越多,均压过程的压力降越大,被吸附的杂质 也就越容易穿透进入下一吸附塔并在吸附剂床层顶部被吸附,致使该塔在转入下一次吸附时杂 质很容易被氢气带出,影响产品氢纯度。 综上所述，为了提高氢气回收率进而提高装置的经济效益为了提高氢气回收率进而提高装置的经济效益. .在原料气组成、流量以及温度在原料气组成、流量以及温度 一定的情况下应尽量提高吸附压力、降低解吸压力、延长吸附时间、降低产品纯度（在允许一定的情况下应尽量提高吸附压力、降低解吸压力、延长吸附时间、降低产品纯度（在允许 范围内）范围内） ；在原料气流量发生变化时，应适当调整吸附时间以保证产品氢纯度；在原料气流量发生变化时，应适当调整吸附时间以保证产品氢纯度. . 16 1.5 工业吸附分离流程的主要工序工业吸附分离流程的主要工序 吸附工序-在常温、高压下吸附杂质，出产品。 减压工序-通过一次或多次的均压降压过程，将床层死空间氢气回收。 顺放工序-通过顺向减压过程获得吸附剂再生气源。 逆放工序-逆着吸附方向减压使吸附剂获得部分再生 冲洗（或抽真空）工序用产品氢冲洗（或通过抽真空）降低杂质分压，使吸附剂完成 最终的再生。(本装置采用抽真空再生) 升压工序-通过一次或多次的均压升压和产品气升压过程使吸附塔压力升至吸附压力， 为下一次吸附作好准备 本装置主流程的工序包括:吸附、一八均降、逆放、抽真空、八一均升、产品氢终升 共二十个工艺步序。 第二节第二节 工艺流程说明工艺流程说明 2.1 流程简述流程简述 本装置由 12 台吸附塔和 3 台缓冲罐组成。 本装置采用 12-2-8 VPSA 工艺流程，即：装置的十二个吸附塔中有二个吸附塔始终处于 同时进料吸附的状态。其吸附和再生工艺过程由吸附、连续八次均压降压、逆放、抽真空、 连续八次均压升压和产品最终升压等步骤组成。 具体过程简述如下： a. 吸附过程 压力为 4.0MPa(G)左右，温度 40的变换气自装置外来，自塔底进入正处于吸附状态的 吸附塔（同时有 2 个吸附塔处于吸附状态）内。在多种吸附剂的依次选择吸附下，其中的 H2O、CO2、N2、CH4 和 CO 等杂质被吸附下来，未被吸附的氢气作为产品从塔顶流出，经压力 调节系统稳压后送出界区去后工段。其中 H2 纯度大于 99.5%，压力大于 3.9MPa。 当被吸附杂质的传质区前沿(称为吸附前沿)到达床层出口预留段某一位置时，关掉该吸 附塔的原料气进料阀和产品气出口阀，停止吸附。吸附床开始转入再生过程。 b. 均压降压过程 这是在吸附过程结束后，顺着吸附方向将塔内的较高压力的氢气放入其它已完成再生的 较低压力吸附塔的过程，该过程不仅是降压过程，更是回收床层死空间氢气的过程，本流程 共包括了八次连续的均压降压过程，因而可保证氢气的充分回收。 17 c. 逆放过程 在顺放过程结束后，吸附前沿已达到床层出口。这时，逆着吸附方向将吸附塔压力降至 接近常压，此时被吸附的杂质开始从吸附剂中大量解吸出来，逆放解吸气经过自适应调节系 统调节后平缓地放进逆放解吸气缓冲罐，然后再经稳压调节阀调节后送解吸气混合罐。 d.抽真空过程 逆放结束后，通过抽真空进一步降低杂质组分的分压，使吸附剂得以彻底再生。真空解 吸气进入解吸气混合罐，在解吸气混合罐中与逆放解吸气混合后再送出界区。 e. 均压升压过程 在真空再生过程完成后，用来自其它吸附塔的较高压力氢气依次对该吸附塔进行升压， 这一过程与均压降压过程相对应，不仅是升压过程，而且更是回收其它塔的床层死空间氢气 的过程，本流程共包括了连续八次均压升压过程