东营市胜星化工操作规程.doc

胜星石化-6000Nm3/h甲醇重整制氢装置 甲醇制氢装置 操作规程建设单位： 东营胜星化工 项目规模： 6000Nm3/h完成日期： 二零一零年十一月目 录第一章 工艺介绍31.1 技术指标31.2工艺路线31.3 基本原理31.4 工艺过程41.5 工艺流程中的主要设备81.6 工艺过程参数检测及控制9第二章 自动控制系统102.1画面操作说明112.2 历史曲线画面说明12第三章 装置的启动和停车133.1 初次开车133.2 装置的停车153.3 停车后再启动183.4 操作注意事项20第四章 故障与处理方法214.1 界外供给条件失常214.2 操作失调224.3 PLC故障23第五章 安全篇235.1 概述235.2 氢气的基本特性235.3 装置的安全措施235.4 氢气系统运行安全要点245.5 消防255.6 安全生产基本注意事项26第一章 工艺介绍为减少化工生产中的能耗和降低成本，以替代被称为“电老虎”的“电解水制氢”的工艺， 本方法采用先进的甲醇水蒸气重整变压吸附分离技术制取纯氢和富含CO2的混合气体，根据用户的需要经过进一步的后处理，可同时得到氢气和二氧化碳气。本工艺过程主要由两部分组成：第一部分为甲醇重整制混合气，重整气组成：氢约75%，二氧化碳约25%，还含有微量的CO、CH4、二甲醚等杂质。第二部分为变压吸附分离提氢，改变变压吸附（PSA）操作条件可生产不同纯度的氢气，氢气纯度最高可达99.99%以上。1.1 技术指标 目的产品: 氢气 规 模： 6000Nm3/h 纯 度： 99.99% 可调范围： 40100% 氢气出口压力： 0.81.0MPa 原 料： 工业酒精甲醇，无离子水 甲醇消耗： 生产每立方米氢气消耗甲醇不超过0.560.60Kg1.2 工艺路线 解析气 甲醇+水重整气H2+CO2产品氢气99.99%变压吸附分离 1.3 基本原理 甲醇与水蒸气在220300、0.8MPa条件下通过催化剂，在催化剂的作用下，发生甲醇、水蒸气重整反应,生成氢和二氧化碳混合气，其中氢气含量75%，二氧化碳含量25%，另外，还含有极少量的甲烷、一氧化碳等副产物，是一个多组份、多反应的气固催化反应体系。反应方程如下： CH3OHCO2H2 (1) H2OCOCO2H2 (2) CH3OHH2OCO23H2 (3) 变压吸附工艺的原理是利用吸附剂对不同组分的选择性吸附和对不同组分的吸附量随压力和温度的不同而呈现差异的特性，高压、低温利于吸附，低压、高温利于解吸。本工艺采取的吸附压力为0.81.0MPa，吸附温度为常温，解吸采用常温真空解吸的方式。重整气通过吸附床层，在0.81.0MPa吸附压力下，吸附容量较大的强吸附组份N2、CH4、CO、CO2等被吸附留在床层，而较小吸附容量的弱吸附组份H2从床层出口端流出，因而得到纯度大于99.99%的氢气。吸附剂吸附饱和采取减压和抽空使其解吸。1.4 工艺过程1.4.1 准备阶段：设备安装完毕后要分段进行吹扫，吹掉焊渣和粉尘，吹扫时莫将污物吹入罐体内部、阀门及工艺死角处，分段断开吹扫。吹扫完毕，将管道重新连接好，用压缩空气打压试漏，先进行0.5MPa低压试漏，再升压到设计压力1.1MPa下进行试漏，漏点处理完毕后，在1.1MPa下保压，24小时内压降小于0.05MPa为合格。试漏保压合格后，可进行下面的操作。1.4. 催化剂还原：还原说明：本工段的核心技术是本所自主开发的催化剂产品。催化剂的性能直接影响甲醇重整反应的效率和选择性，性能优良的催化剂可以使甲醇与水进行较为完全的化学反应，具有较高的转化率和选择性，尤其具有抗毒性能和较长的寿命。本催化剂产品是以铜为主并添加了其它助剂成分，以提高催化剂的抗毒性能和稳定性。原始态的催化剂中金属是以氧化态形式存在，是没有催化活性的，当将其还原成高度分散的低价态才具备催化活性。催化剂的还原过程是及其敏感的过程，需小心谨慎处理，略微疏忽，可能造成反应热瞬间释放，催化剂温度在短时间内急剧升高，使还原过程难以控制，从而使催化剂失活。本催化剂的正常操作温度范围在250300C之间，在180C温度时催化剂就有活性，但要注意操作温度要比湿工艺气体的露点高20C以上，以免气体在催化剂上产生毛细管冷凝，降低活性和强度，短时间内温度达到370C不致对催化剂产生明显的影响，要尽可能避免温度与压力的猛升猛降。催化剂还原所用的还原气体为氢气，整个还原过程耗氢量约为2000Nm3/h，需钢瓶氢气400余瓶，氮气为稀释气体，氮气中氢气含量为0.5%，还原气量为4000m3/h，由催化剂还原风机提供动力，系统内自循环。在整个还原过程中，需要一台气象色谱仪连续跟踪循环氮气中的氢气含量并严格控制氢气浓度。氢气为甲类易燃易爆气体，爆炸限范围从4.174.2%，因此，催化剂还原前首先要做的工作是置换系统，置换采用抽真空/充普氮方法，将制氢部分和吸附部分与外网相通的阀门关闭，系统内相关阀门打开，打通流程，变压吸附部分气动阀，采用手动的方法打开，关闭普通压力表前阀门，开启真空泵整个系统抽真空，系统压力情况观察吸附塔上真空压力表，待压力成为负压并在一定时间内基本平衡不再下降时，停止真空泵，这段时间大约耗时5分钟，向系统中充入氮气至微正压，氮气的纯度应大于99.5%，流量大于100Nm3/h，充氮时间大约耗时4小时，充氮结束，打开阀门HS103放空至零压，关闭HS103放空阀，开启真空泵再次抽真空，如此反复三次后系统内空气被置换干净，然后，将系统充压至0.05MPa，关闭制氢系统与吸附系统之间的阀门，打开还原风机，制氢部分自成一个封闭循环，取气分析循环氮气中氧含量，氧含量约在0.5%左右为合格，至此，完成了催化剂还原的第一步准备工作。还原前的第二步工作是催化剂脱水，脱除催化剂中吸附的物理水。将上一个工序中自循环氮气系统升温，当导热油升温至80C之后，以10C/h的升温速率继续升温至120C，并恒定在120C进行脱水。提前打开水冷器的冷却水阀门，催化剂中脱除的物理水和氢气还原时生成的水，在水冷器中冷凝成液态水后进入V106收集罐，由V106液位控制阀自动排出，脱除的物理水和还原期间生成的水量合计约为1.2吨。脱水过程大约持续24小时，视具体情况略有不同，至脱水末期，打开反应器下部排污阀，观察出水情况，若无白色水雾存在，表明水已脱干净，可以开始进行催化剂的还原。第三步还原催化剂，以10C/h的升温速率继续升温至催化剂温度为160C，保持这个温度稳定，将以相当于含氢浓度0.2%左右的氢通入循环氮气中，初期间断配氢逐步过渡到连续配氢，并密切观察整个炉温变化，在换热器入口和水洗塔出口分析进出反应器的氢含量，在整个还原过程中应每隔十五分钟到半小时分析一次，对比反应器进出口浓度变化，会发现进、出口氢气浓度存在梯度差，催化剂的还原是从顶部开始逐步向底部推移，从温度的变化中可以看出还原推移的过程和还原进行的程度，当催化剂床层温度变化幅度较小并稳定，且出口氢气含量很低甚至无氢时，可略微加大氢气通入量，但幅度不能过大，一定要保证催化剂床层温度在200C以下。当观察催化剂的温升由顶部开始逐步贯穿整个床层后温度趋于平稳，温升现象消失，可以确定初期还原过程已经结束，可以将循环氮气中的氢含量提高到0.8%，观察催化剂床层温度变化和进出气口氢气浓度的变化，当循环气中氢气富集，浓度逐渐升高时，停止通氢气保持住0.8%的浓度，这时，可以将温度提高至165C，观察氢气含量的变化，若无氢耗，可将温度提高到170C，循环气中氢气含量降低则打开氢气钢瓶补充氢气至浓度0.8%，若仍无氢耗，可继续提温至180C、190C、200C，逐步提高氢气浓度，当循环气体中氢气含量富集，可以确认还原结束。整个还原过程约持续4872小时，生成水量约为1.2吨。还原过程结束后，关闭还原风机进出口阀门，通入原料液即可进行正常产氢。还原后的催化剂具有了反应活性，还原后初期的催化剂活性最高，反应温度也最低，通常在250260附近，运行一段时间后，催化活性会有所下降，表现在产气量不足，需要提高反应温度。该催化剂对温度很敏感，尽量小幅度缓慢地提高催化剂温度，反应温度具有不可逆性，一旦提高并长时间运行后，再回到原来的温度，已没有了原来的活性。当反应温度提高到290300左右，催化剂基本失活，需要更换催化剂，原料合格，操作规范的情况下，催化剂寿命一般在2.53年。系统热量由热载体导热油提供。导热油经导热油炉加热后，在热油泵的作用下流经四个反应器、气化过热器的上部壳程、气化过热器下部壳体，返回导热油炉。为反应器中的催化剂和原料液体提供稳定、均衡、高效的热源。1.4. 制氢工段：甲醇管道泵P105AB将甲醇由甲醇中间罐V102中打入静态混合器中，甲醇液体流量5m3/h，与同时以4m3/h流量由无离子水管道泵P104AB打入静态混合器的无离子水混合，混合液进入混配罐V103中。两种液体混合后体积比保持在1：0.8左右，混合液甲醇质量浓度为50%，密度为0.876Kg/L。混配罐V103上安装有液位计，瞬时液位远传引入DOS系统，可在控制室由DOS系统观察液位情况，当混合液达到液位上线时，手动停止甲醇管道泵P105和无离子水管道泵P104。混配罐V103全容积为98m3，其内甲醇、水混合液体能维持一个班八小时的工作用量。混配罐V103中的甲醇、水原料液经计量泵输送到换热器E101中。本工艺现场配备三台计量泵，其中一台输送甲醇、水混合液体，一台给水洗塔输送无离子水，另一台备用，三台型号、结构完全相同，开二备一。甲醇、水液体进入换热器后与由反应器出来的重整气进行换热，换热后温度由室温升至150度，并呈现部分气化的气液胶着状态，之后进入气化过热器，被换热器下部管壳内高温导热油加热气化，气化后的甲醇、水蒸气通过气化过热器上部列管被管壳中的高温导热油进一步加热到240300度范围内，之后均分四路分别进入四个反应器中，进反应器的四路管道中的每一路都安装了一个涡节流量计和一个气动薄膜调节阀，薄膜调节阀与涡街流量计联动调整流量，四路流量计流量按照四等份互动调节，目的是为保持进入四个反应器的四路流量均等。进入反应器的甲醇、水蒸气由上而下通过催化剂床层，在催化剂的作用下发生甲醇、水蒸气重整反应，生成产物为二氧化碳和氢气重整气。由反应器出来的重整气进入换热器中与原料甲醇、水液体进行换热，完成热量交换后，重整气的温度由240300度降为120度左右，之后进入水冷却器进行进一步冷却至室温，同时，重整气中夹带的未反应的甲醇、水蒸气经冷却后变成液体，沉积在水冷器罐体中。经冷却后的重整气由下而上进入水洗塔，与由上喷淋而下的无离子水逆向流动，在填料表面充分接触，重整气中携带的未反应的甲醇蒸气被无离子水洗掉，然后进入气液分离器、冷干机、缓冲罐后送往变压吸附系统进行氢气提纯。水冷器中的冷凝液流入水洗塔，水洗塔喷淋的无离子水流量为10m3/h，当水洗塔的液位不断升高至液位计上限时，排液电磁阀打开，将液体排至无离子水储罐，当水洗塔中液位低至液位计控制下限时，电磁阀关闭，依此将液位保持在上下限范围内。冷干机的作用是将重整气降温至010C，使重整气中含有的饱和水和甲醇蒸气液化，一方面净化重整气，降低了变压吸附部分吸附剂的负荷，另一方面回收原料甲醇、无离子水。甲醇、水重整工艺中用到的动力设备-计量泵为现场控制。现场启动和停止。本工段在各功能性和关键性设备上均设置现场仪表，部分重要工艺参数由远程仪表传回控制室，按照工艺顺序传回控制室的参数为：甲醇、水混配罐液位、换热器出口温度、气化过热器压力、气化过热器出口温度，反应器流量、进口压力、进口温度、上、中、下部温度、出口温度、出口压力、水洗塔液位、收集罐液位、缓冲罐的压力。这些工艺参数是保证本工艺顺利进行的重要节点，需要仔细观察和控制好这些工艺参数，以利于生产顺利进行。表2.4-1 原料液流量物料泵负荷%进料量m3/h密度Kg/L甲醇：水：V纯度%消耗量t/h甲醇4.250.793199.852.83无离子水3.34 0.9940.83us/cm21.61.7混合液75907.590.8761：0.8 表2.4-2 原料甲醇液密度与浓度关系表序号123456789浓度m%1030405060708090100密度Kg/L0.9680.9190.8970.8760.8560.8380.8210.8060.793表 2.4-3 运行中气体组成：物料单位含量与流量合计H2COCO2CH4其它重整气V%740.5240.51100Nm3/h588062904042.5190720404042.5808579458500产品气V%99.990.005/0.005/100Nm3/h4999.50.25/ 0.25 / 5000解析气V%3036.91.351.264.858.31.351.22.72.4100Nm3/h880.51290.539.842.3190720404042.3 8085294535001.4. 吸附工段：本项目中所采用的复合吸附剂具有发达的内孔、丰富的比表面积，对氢气之外的杂质组分吸附容量大，与氢气分离得彻底，吸附饱和后的吸附剂采用真空解析的方式得到再生。本变压吸附系统采用十塔流程。每个吸附塔在一次循环均需要经历吸附（A）、一次降压（1ED）、二次降压（2ED）、三次降压（3ED）、四次降压（4ED）、逆向放压（D）、真空解析（V）、一次升压（1ER）、二次升压（2ER）、三次升压（3ER）、四次升压（4ER）以及最终升压(FR)等十二个步骤。十个吸附塔在执行程序的时间安排上相互错开，构成一个闭路循环，以保证原料连续输入和产品不断输出。整个过程由工控机控制71个气动阀自动切换实现（见十塔吸附工艺流程图）。程控阀的功能说明如下:KV1-各塔原料气进气阀KV2-各塔产品气输出阀KV3-各塔逆向放压阀KV4-各塔第一均压阀KV5-各塔终充阀KV6-各塔第二均压阀KV7-各塔真空解析阀KS233-真空缓冲罐出口阀本装置主要运行10-3-4/V主程序，当某程序控制阀或控制阀门开关部件出现故障，可手动切换程序成9-3-4或8-3-3运行方式，以满足不同生产要求。可在下列三种运行方式中选择一种进行操作，正常情况下以10-3-4/V方式运行为主。表2.4-4运行方式吸附塔运行数量同步执行吸附塔数量均压次数吸附床再生步骤10-3-41034逆放、真空9-3-4934逆放、真空8-3-3833逆放、真空1.4.4.1装置特性：装置运行工艺特性见表2.4-4，表中的数据是根据设计条件确定，当运行中原料气组成、吸附压力以及产品纯度发生变化时，这些数据也会相应变化。表2.4-4运行方式原料泵负荷%重整气量Nm3/h氢气气量Nm3/h解析气量Nm3/h10-3-4858000500030009-3-4858500500035008-3-390850045005000350040001.4.4.2 10-3-4/V运行方式：现以A塔为例说明，A塔按照10-3-4/V方式运行时在一次循环周期内各工艺步骤的工艺过程如下：1. 吸附（A）程控阀KV1A和KV2A开启，重整气在1.0MPa下进入A塔，重整气中除氢气以外的其它组分被吸附剂吸附，未被吸附的H2流出吸附塔。当吸附剂吸附前沿移动到接近吸附剂塔顶末端时，程控阀KV1A和KV2A关闭，停止原料气进入和产品气输出。此时吸附塔中吸附剂前沿仍然留有一段未吸附杂质的吸附剂，目的：防止杂质组分穿透吸附床层流入产品中，降低产品气的纯度。过程压力：1.0MPa 吸附时间：360S2. 第一次降压平衡（1ED），简称一次降压吸附塔A吸附步骤停止后，开启程控阀KV6A和KV6E，使A塔与刚结束三次升压步骤的E塔出口端相连，实行A塔第一次压力降和E塔的第四次升压，均压过程中吸附塔A的吸附前沿朝出口端方向推进，但仍未到其出口端。A、E塔均压后，两塔压力相等，稳定在0.80MPa，均压完毕，关闭KV6E，回收了A塔死空间中纯氢气。过程压力：由1.00MPa 下降到0.80MPa 步骤执行时间：60S3. 第二次降压平衡（2ED），简称二次降压吸附塔A第一次降压平衡步骤停止后，开启程控阀KV6F，使A塔与已结束二次升压步骤的F塔出口端相连，实行A塔的第二次压力降和F塔的第三次升压，均压过程中吸附塔A的吸附前沿继续朝出口端方向推进，但仍未到其出口端。均压后，A、F两塔压力相等，压力为0.60MPa，均压完毕，关闭KV6A、KV6F，再次回收了A塔死空间的氢气。过程压力：由0.80MPa 下降到0.60MPa 步骤执行时间：60S4. 第三次降压平衡（3ED），简称三次降压吸附塔A第二次降压平衡步骤停止后，开启程控阀KV4A和KV4G，使A塔与刚完成一次升压步骤的G塔出口端相连，实行A塔的第三次压力降和G塔的二次升压，均压过程中吸附塔A的吸附前沿继续朝出口端方向推进，但仍未到其出口端。均压后，A、G两塔压力相等，压力为0.40MPa，均压完毕，关闭KV4G，再一次回收了A塔死空间的氢气。过程压力：由0.60MPa 下降到0.40MPa 步骤执行时间：60S5. 第四次降压平衡（4ED），简称四次降压吸附塔A第三次降压平衡步骤停止后，开启程控阀KV4A和KV4H，使A塔与刚结束真空解析步骤的H塔出口端相连，实行A塔的第四次压力降和H塔的第一次升压，均压过程中吸附塔A的吸附前沿继续朝出口端方向推进，但仍未到其出口端。均压后，A、H两塔压力相等，压力为0.20MPa，均压完毕，关闭KV4A、KV4H，再一次回收了A塔死空间的氢气。过程压力：由0.40MPa 下降到0.2MPa 步骤执行时间：60S6. 逆向放压(D)，简称逆放开启程控阀KV3A使A塔内剩余气体直接通过消声阻火器放入大气。过程压力：由0.20MPa 下降到0.00MPa 步骤执行时间：60S7抽真空解析（V）逆向放压后，关闭KV3A，再延时开启KV7A，对A塔进行抽真空解析，使A塔中吸附剂得到彻底解吸。过程压力：由0.00MPa 下降到-0.09MPa 步骤执行时间：120S8. 第一次升压平衡(1ER) ，简称一次升压关闭程控阀KV7A停止抽空；开启程控阀KV4A和KV4D，利用D塔三次降压平衡后的气体，对A塔进行一次升压平衡，均压后两塔压力稳定在0.20MPa，此时回收了D塔死空间的纯氢气，同时A塔完成一次升压和D塔的第四次降压。过程压力：由-0.09MPa 上升到0.20MPa 步骤执行时间：60S9. 第二次升压平衡(2ER) ，简称二次升压一次升压结束后，开启程控阀KV4A和KV4E，利用E塔二次降压平衡后的气体，对A塔进行二次升压平衡，均压后两塔压力稳定在0.40MPa，此时回收了E塔死空间的纯氢气，完成对A塔的二次升压和E塔的第三次降压。过程压力：由0.20MPa 上升到0.40MPa 步骤执行时间：60S10. 第三次升压平衡(3ER) ，简称三次升压二次升压结束后，开启程控阀KV6A和KV6F，与刚完成一次降压的F塔进行均压平衡，对A塔进行三次升压，均压后两塔压力稳定在0.60MPa，此时回收了F塔死空间的氢气，完成对A塔的三次升压和F塔的二次降压。过程压力：由0.40MPa 上升到0.60MPa 步骤执行时间：60S11. 第四次升压平衡(4ER) ，简称四次升压三次升压结束后，开启程控阀KV6A和KV6G，与刚完成吸附过程的G塔进行均压平衡，对A塔进行四次升压，均压后两塔压力稳定在0.8MPa，此时回收了G塔死空间的氢气，完成对A塔的四次升压和G塔的第一次降压。过程压力：由0.60MPa 上升到0.80MPa 步骤执行时间：60S12. 最终充压(FR)A塔最终升压是利用产品气来进行的。开启气动阀KV5A，使储罐V202中的产品气通过手动调节阀与A塔连通，向A塔实行最终充压，充压结束后，A塔压力与产品储罐压力及产气压力相同为1.00MPa。过程压力：由0.80MPa 上升到1.00MPa 步骤执行时间：60S这一步骤完成后，A塔完成一个完整的吸附、均压、再生过程，紧接着便进行下一次循环。过程叙述中的步骤执行时间及过程压力是说明性的，装置在实际运行中根据原料气流量、组成和压力的变化将随时对时间和压力进行调整。其它九个塔的操作步骤与A塔相同，只是在时间上相互错开。同一时间内各塔依据吸附时序执行着不同步骤。当某一吸附塔出现问题，为保证连续生产，可将问题塔切除后执行九塔程序，即9-3-4/V运行方式，9-3-4/V与10-3-4/V主运行方式，在阀门程序控制基本相同，同期吸附塔数量、产气量、工作效率都相同，只是时间的编排略有差别，在此不再详细列出。1.4.4.3 8-3-3/V运行方式：当两吸附塔同时出现问题时，为保证连续生产，可将两问题塔同时切除后继续运行。现以切除吸附塔I、J时，以A塔为例说明8-3-3/V方式运行时在一次循环周期内各工艺步骤的工艺过程。1. 吸附（A）程控阀KV1A和KV2A开启，重整气在1.00MPa下进入A塔，重整气中除氢气以外的其它组分被吸附剂吸附，未被吸附的H2流出吸附塔。当吸附剂吸附前沿移动到接近吸附剂塔顶末端时，程控阀KV1A和KV2A关闭，停止原料气进入和产品气输出。此时吸附塔中吸附剂前沿仍然留有一段未吸附杂质的吸附剂，目的：防止杂质组分穿透吸附床层流入产品中，降低产品气的纯度。过程压力：1.00MPa 吸附时间：360S2. 第一次降压平衡（1ED），简称一次降压吸附塔A吸附步骤停止后，程控阀KV6A和KV6E开启，使A塔与刚结束二次升压步骤的E塔出口端相连，实行A塔第一次压力降和E塔的三次升压，均压过程中吸附塔A的吸附前沿朝出口端方向推进，但仍未到其出口端。A、E塔均压后，两塔压力相等，稳定在0.75MPa，均压完毕，关闭KV6E，回收了A塔死空间中纯H2。过程压力：由1.00MPa 下降到0.75MPa 步骤执行时间：60S3. 第二次降压平衡（2ED），简称二次降压吸附塔A第一次降压平衡步骤停止后，开启程控阀KV6F，使A塔与已结束一次升压步骤的F塔出口端相连，实行A塔的第二次压力降和F塔的二次升压，均压过程中吸附塔A的吸附前沿继续朝出口端方向推进，但仍未到其出口端。均压后，A、F两塔压力相等，压力为0.50MPa，均压完毕，关闭KV6A、KV6F，再次回收了A塔死空间的H2。过程压力：由0.75MPa 下降到0.50MPa 步骤执行时间：60S4. 第三次降压平衡（3ED），简称三次降压吸附塔A第二次降压平衡步骤停止后，开启程控阀KV4A和KV4G，使A塔与刚结束真空解析步骤的G塔出口端相连，实行A塔的第三次压力降和G塔的第一次升压，均压过程中吸附塔A的吸附前沿继续朝出口端方向推进，但仍未到其出口端。均压后，A、G两塔压力相等，压力为0.25MPa，均压完毕，关闭KV4A和KV4G，再一次回收了A塔死空间的H2。过程压力：由0.50MPa下降到0.25MPa步骤执行时间：60S5. 逆向放压(D)，简称逆放开启程控阀KV3A使A塔内剩余气体直接通过消声阻火器放入大气。过程压力：由0.25MPa 下降到0.00MPa 步骤执行时间：60S6抽真空解析（V）逆向放压后，关闭KV3A，再延时开启KV7A，对A塔进行抽真空解析，使A塔中吸附剂得到彻底解吸。过程压力：由0.00MPa下降到-0.09MPa 步骤执行时间：120S7. 第一次升压平衡(1ER) ，简称一次升压关闭程控阀KV7A停止抽空；开启程控阀KV4A和KV4C，利用C塔二次降压平衡后的气体，对A塔进行一次升压平衡，均压后两塔压力稳定在0.25MPa，此时回收了C塔死空间的纯H2, 同时A塔完成一次升压和C塔的三次降压。过程压力：由-0.09MPa 上升到0.25MPa 步骤执行时间：60S8. 第二次升压平衡(2ER) ，简称二次升压一次升压结束后，开启程控阀KV6A和KV6D，利用D塔一次降压平衡后的气体，对A塔进行二次升压平衡，均压后两塔压力稳定在0.50MPa，此时回收了D塔死空间的纯H2，同时完成对A塔的二次升压和D塔的二次降压。过程压力：由0.25MPa 上升到0.50MPa 步骤执行时间：60S9. 第三次升压平衡(3ER) ，简称三次升压二次升压结束后，开启程控阀KV6A和KV6E，与刚完成产气的E塔进行均压平衡，对A塔进行三次升压，均压后两塔压力稳定在0.75MPa，此时回收了E塔死空间的H2，同时完成对A塔的三次升压和E塔的一次升压。过程压力：由0.50MPa 上升到0.75MPa 步骤执行时间：60S10. 最终充压(FR)A塔最终升压是利用产品气来进行的。开启气动阀KV5A，使储罐V202中的产品气通过调节阀与A塔连通，向A塔实行最终充压，充压结束后，A塔压力与产品储罐压力及产气压力相同为1.00MPa。过程压力：由0.75MPa 上升到1.00MPa 步骤执行时间：60S这一步骤完成后，A塔完成一个完整的吸附、再生过程，紧接着便进行下一次循环。过程叙述中的步骤执行时间及过程压力是说明性的，装置在实际运行中可根据原料气流量、组成和压力的变化随时对时间和压力进行调整。其它七个塔的操作步骤与A塔相同，只是在时间上相互错开。同一时间内各塔依据吸附时序执行着不同步骤。装置回收率：得到不同纯度的产品氢气，对应着不同的回收率。产品纯度越高，产品氢气的收率越低。所以在操作中不应单纯追求产品的纯度，需要根据实际需要出发，选择适当的纯度以获得较高的收益。1.5 工艺流程中的主要设备1.5.1 制氢工段1. 反应器反应器是制氢工段中的关键设备。反应器采用列管式换热结构，催化剂装入列管中，原料气甲醇与水的混合蒸气以上进下出的方式通过催化剂床层进行反应，得到主要含氢气与二氧化碳的重整气。2. 换热器原料甲醇与水蒸气经过反应器后生成的高温气体与原料甲醇与水液体在换热器的管、壳两侧进行换热，使液体甲醇、水得到部分气化，既回收了高温气体中的热量，又减轻了冷却器冷却热气体的负荷，使能量得到合理利用。3. 汽化过热器经过换热器后没有完全气化的甲醇、水处于气液共存状态，还达不到催化剂需要的反应温度，需经过汽化过热器进一步气化和提高温度至250C以上，以进行重整反应。4. 水冷器由反应器出来的高温气体通过换热器进行初次降温后，进入水冷器将温度进一步降至室温，为吸附工序做好准备。水冷器冷端介质为循环冷却水。循环水应是软化水，最好是无离子水，防止冷却器高温结垢。5. 水洗塔甲醇可以以任意比例溶于水中，水洗塔的功能就是洗去重整气中未反应的甲醇蒸气，并将洗掉的甲醇回收至无离子水罐作为原料重新利用。水洗单元是由水洗塔、水洗泵和液位控制组成 6. 汽液分离器将混合气中的气、水进行分离，除去液态水。7缓冲罐重整气经过缓冲罐以稳定气流，为变压吸附工段提供流量稳定的气源。缓冲罐后HS103调节阀可以通过高空放空来调节系统压力。8. 混配罐液态的甲醇与水按照体积比1：0.8比例充分混合后作为原料，储于混配罐，混配罐原料液储量为一个班次八小时用量。9. 无离子水罐为制氢工段提供反应用的无离子水，同时回收水洗液。1.5.2 吸附工段吸附塔(A,B,C,D,E,F,G, H,I,J)吸附塔结构设计为直筒式，气体部分采用下进上出方式，气体进出口均设有气体分布器、过滤器。塔内装复合吸附剂。1.6 过程参数检测及控制1.6.1 流量计量 甲醇液体流量计所在位置：甲醇管道泵P105阀后M103管道上，测量液体甲醇流量，通过调节阀控制甲醇流量。 无离子水液体流量计所在位置：无离子水管道泵P104阀后PW106管道上，测量无离子水流量，通过调节阀控制无离子水流量保持与甲醇进料量相匹配，即甲醇：水体积比为1：0.8。混合气流量计所在位置：重整气缓冲罐出口与变压吸附进口之间。重整气气量范围：300010000Nm3/h。 产品氢气流量所在位置：产品氢气输出H211管道。产品氢气气量范围： 15006000Nm3/h流量计不需要进行压力、介质密度的修正，出厂时已将工作状况下流量换算成标准状态下的流量，直接读数即为标准状况下的流量值。1.6.2压力调节为保证整个系统的压力稳定，本系统安装了一个气动隔膜调节阀，阀体部分装在变压吸附纯氢气输出管路上，压力采样点设在重整气缓冲罐上。系统压力设置完成后，气动隔膜调节阀会根据采集的压力信号自动调整开度，以维持系统压力不变。开车调试时已经由技术人员设定好，不要随意进行改变。1.6.3液位控制洗涤泵连续不断地将无离子水经水洗塔上部喷头喷入水洗塔中，与由下而上逆向流动的重整气充分接触，使重整气中未反应的甲醇蒸气溶于水中。水位由液位计控制在上下水位线内，当水位逐渐增长至水位上线时，液位控制器给出信号，洗涤塔下部电磁阀打开，将水放至无离子水罐中，直到水位线触及水位下线时，液位控制器控制电磁阀关闭。DSC操作画面上有实时液位显示。1.6.4分析仪器采用氢气分析仪对产品氢气进行在线分析，分析仪取样装置和鉴定器装在现场，检测数据远传至控制室仪表盘上的显示器，产品氢气纯度由仪表盘上读出。 第二章 自动控制系统本装置的自控由用户现场DOS集中控制，DOS系统中应能显示系统温度和压力瞬时值、程控阀的时序控制、阀位状态显示、阀位回讯指示、设备运行状态显示、时间设置、数据记录、打印报表等功能。对装置各调节系统的作用介绍如下。2.1画面操作说明在控制系统中共设计初始画面、制氢工艺、吸附工艺、吸附操作、参数总貌、历史曲线、历史报表共七个画面，每个画面均有当前日期与时间指示及画面切换按钮，可进行画面切换。制氢工艺画面说明：该画面根据实际工艺系统设置。画面中对应检测点，均有位号及参数实际值显示。其中温度参数为红色，压力参数为蓝色。计量泵、洗涤泵为现场控制。现场能启动和停止。启动时画面指示为绿色，关闭时红色。吸附工艺画面说明：该画面主要显示变压吸附过程中程控阀的开闭状态及步序。71个程控阀均有阀位指示和回讯指示，在控制室能监测到阀的状态，PLC给出开启指示后，阀门是否执行，都可在控制屏上有所显示，阀门闭合为红色，阀门打开为绿色。在吸附工艺画面中真空泵在启动时显示绿色。关闭时显示红色。吸附操作画面说明：该画面主要用来操作吸附程控阀及设定步序时间。有手动和自动二种功能，如要手动，将手动/自动按钮切为手动，此时可手动一对一操作程控阀的开闭；如要自动，将手动/自动按钮切为自动，此时可通过PLC自动控制程控阀的开闭。阀开状态为绿色，阀关状态为红色。无论何种操作方式，首先必须在工控机上设定步序时间。手动/自动选择开关切换必须在系统停止时（即程控阀不在自动状态）进行。程控阀分三种控制方式：本地（操作台控制）、远方手动、远方自动（计算机控制）。三种方式的切换通过操作台的选择开关及计算机选择按钮完成。本地方式，转换选择开关在“本地”，通过启停按钮启停运行工序，在此状态手动一对一开启阀门不起作用，程序只在PLC控制下自动运行。远方方式，首先将操作台本地/远方选择开关切到远方，画面中本地/远方指示灯变绿。如要手动，将手动/自动按钮切为手动，此时可一对一操作程控阀的开闭；如要自动，将手动/自动按钮切为自动，此时可通过启停按钮控制程控阀按照预设好的程序自动的开闭。无论何种操作方式，首先必须在工控机上设定步序时间，初次开车时，技术人员已将时间设置完成，严格禁止做其它改动。本地/远方、手动/自动选择开关切换必须在系统停止时（即程控阀在手动状态）进行。参数总貌画面画面显示工艺参数具体情况。画面上部为监控参数窗口，包括序号、位号、描述、实时值、报警状态等。画面下部为实时报警窗口，若有报警信号出现，则显示有关报警点的具体内容。如：报警日期、报警时间、报警类型、变量名、报警值等。2.2历史曲线画面说明：该画面可显示各个检测点的历史曲线。该画面分三个区域：上部为曲线显示窗口，中部为操作按钮栏，下部为图例、变量名称、数值等（该窗口可通过中部按钮栏的显示、隐藏列表进行显示或隐藏）。通过操作按钮栏，可对曲线进行各种操作，如：调整跨度、设置百分比、打印曲线、定义新曲线、设置曲线类型等。各个按钮的具体功能通过将鼠标移到其上面即可显示出来。历史报表画面A、 该画面可查询及打应历史数据。B、 点击画面左上角“报表菜单”，弹出“历史数据查询”“打印历史报表”“历史报表页面设置”“历史报表打印预览”子菜单，分别点击各子菜单，可调出其相应功能。关闭计算机控制系统将鼠标移动到“初始画面”左上角，显示一黑色方框点击该方框，弹出“请输入退出监控系统口令”窗口，输入口令正确后，系统返回组态王开发系统。点击右上角关闭按钮，返回WINDOWSXP桌面。点击“开始”菜单，在弹出的菜单中点“关闭系统”命令，选择“关闭计算机”，计算机将自动关机。第三章 装置的启动和停车装置开车分初次开车和正常开车。初次开车前应做好一系列准备工作；而正常开车时只需要按规定的操纵步骤进行启动。3.1 初次开车3.1.1 管道的试漏、保压：在装置安装完毕后，对整个装置进行吹扫，将管道中残留的粉尘、焊渣吹扫干净，注意：要分段吹扫，不要将废物吹进设备、罐体中。吹扫完毕进行气密性试验，试验方法：为节省开支，可先用空压机将净化后（除油、除水）的压缩空气充入系统，先将压力预升至0.8MPa，然后用瓶装空气或氮气继续升压至1.1MPa，充压完毕，将所有进出气口封住保压，24小时压降小于0.5Kg/cm2视为合格。3.1.2催化剂、吸附剂的装填保压合格后对反应器装填催化剂，对吸附塔装填吸附剂，这项工作在技术人员指导下完成。如果运输过程中造成催化剂粉化，装填催化剂时需用610目的筛网仔细过筛，除去粉尘。催化剂的装填质量直接关系到床层的气流分布，床层的阻力降及催化剂的使用性能，因此应十分重视装填工作。为保证装填质量，要选择晴朗天气，并避开油污、灰尘及化学物质污染。为保证人身安全，在装填过程中操作人员应佩戴过滤罐式防尘面具。吸附剂的装填要求均匀、紧密，装填时要量小、多次，边装填边振动罐体，不要造成架空、短路现象，尽量减小死空间，以免影响吸附效率。催化剂、吸附剂装填完毕，重新试漏、保压至24小时压降小于0.5Kg/cm2合格为止。3.1.3 设备、仪表的调校(1) 完成动力设备单机试车。(2) 完成自控仪表调校。(3) 完成安全阀起跳压力校准。(4) 完成计量泵流量校准。(5) 检查流量计量系统。(6) 完成仪表气源的净化。(7) 完成在线氢气分析仪的调校。(8）完成压力调节阀的调校。(9) 调试控制系统和设定参数。10）将操作系统切换到手动状态，手动开关各气动阀门，查看画面显示与现场阀门是否一一对应，工作状态是否正常。3.1.4关闭需要关闭的阀门检查工艺管路，关闭支路上应当关闭的阀门，如工艺放空口、排污阀、旁通阀、切换阀等。3.1.5 打开需要开启的阀门检查工艺管路，打开工艺管路上应当开启的阀门，如混配罐进出口、无离子水贮罐进出口阀、甲醇计量泵进出口阀门、洗涤泵进出口阀门、真空泵进出口阀门、真空泵冷却水进出口阀门、压力表、安全阀、压力变送器的前置阀等在投入原料之前，必须用普氮气对整个系统进行置换，使系统氧含量降到0.5%以下。因为本工艺中混合气、产品气和解吸气均含有大量的氢气，氢气是易燃易爆气体，爆炸限为4.1%74.2%，爆炸线范围宽，过多的氧含量将会引起爆炸。变压吸附系统采用手动方式置换，将操作画面切换到吸附工序，手动状态，手动点击对应阀门，对吸附罐及氢气储罐进行逐个置换或真空置换。操作中应采取低压、小量、多次的方式进行，置换过程中，随时调整重整气缓冲罐后放空阀和吸附放空阀，以控制系统操作压力不大于0.8MPa。取样分析检测，当系统氧含量低于0.5%时方可投料。3.1.6 投料启动1.还原催化剂N2置换：置换流程：换热器AB管程汽化过热器E-3102反应器R3101ABCD换热器BA壳程水冷器E3103水洗塔T3101气液分离器V3104转换汽分液罐V3105。反应器R3101ABCD、汽化过热器E-3102、水洗塔T3101底排污阀门排气，从塔釜取气样，O20.5%时，关闭塔釜排污阀。部分管道置换：开启泵P-3102出口排气阀，置换原料进料段注意：置换合格后，关闭系统与外界连通的阀门，使系统与外界隔绝还原过程还原流程：罗茨风机出口换热器AB管程汽化过热器E-3102反应器R3101ABCD换热器BA壳程水冷器E3103罗茨风机进口。水洗塔T3101底部切水催化剂还原过程中：90-110时脱水 脱水后升温速度：15/h 脱水时间为2个小时110-150时边升温边加氢气（0.5%） 间歇加氢150-200 升温速度为5/h200-230 升温速度为10/h 加氢0.5-2%还原结束的标志：进出口氢气含量相等 水洗塔底排不出水注意：罗茨风机升压至0.049Mpa低空速还原导热油进汽化过热器时须缓慢进入，待汽化过热器底部升温到150时，关小进口阀，打开副线。整个装置的工艺、仪表经过检查正常及确定置换合格后，首先由技术人员还原催化剂。催化剂的还原过程是一个精细而缓慢的工程，还原时间需要4872小时左右甚至更长时间，还原过程要连续进行，中间不能停车，还原温度在160200之间。还原有两种方式：其一为氮气携带氢气为还原气氛进行还原；其二是用甲醇用水稀释后的液体减量、降负荷进行还原，本工艺采用前者，前者容易控制，还原过程也更平稳。整个还原过程要求操作人员有机敏的观察力和耐心。催化剂还原完毕，逐渐将系统温度提高到250左右，开始正常产气。催化剂还原时，处于非正常工作状态，产品气不合格，可手动从重整气缓冲罐后放空管直接放空。随着还原过程的进行，产气量逐渐增大，催化剂对温度不再敏感，直至达到正常产气量，还原过程结束。关闭放空阀使系统升压，压力达到1.0MPa正常工作压力，启动变压吸附工序，开始正常产气。2.变压吸附工序启动步骤：将操作画面切换到吸附工序，将手动/自动按钮切换到自动状态，点击启动按钮，变压吸附程序开始自动运行。运行初期，因系统中残存氮气，所产出的氢气不合格，经过氢气对系统进行多次置换，氢分析仪表指示氢气纯度逐渐增加，至氢气纯度合格后切换至氢气储罐。3.2 装置的停车停车一般分为三种情况。一种是计划性正常停车；其二是紧急停车，即装置出现较大的事故需紧急停车；其