甲醇弛放气变压吸附

天脊潞安化工公司净化车间 PSA 提氢岗位操作规程 1 1 1 岗位任务 岗位任务 本装置是以甲醇合成弛放气为原料 采用长沙华西化工有限公司的 8 2 6 变压吸附工艺流程氢提纯技术 从驰放气中提纯分离纯度大于 98 的 H2 然后 送出去合成气压缩机入口 驰放气经提氢后 产生三部分气体 分别是 排放气 富氮气 顺放 2 产生的气 富碳气 其中 排放气 富氮气去放空总管 富碳气返回气柜 2 2 岗位管辖范围 岗位管辖范围 本装置由 1 台气液分离罐 8 台吸附塔 2 台顺放气缓冲罐 2 台均压罐 1 台产品氢气缓冲罐 1 台解析气混合罐组成 3 3 工艺原理 工艺原理 吸附剂在一定温度下或一定的温度变化范围内具有对不同的气体组分吸附 容量不同的特性 同时由于吸附剂的吸附容量具有随气体压力的升高而增大 随气体压力的降低而减少 随气体温度的升高而降低 随气体温度降低而增大 的特性 利用前一特性 在较高压力下吸附剂床层对气体混合物进行吸附 容 易吸附的组分被吸附剂吸附 不易吸附的组分从床层的一端流出 当吸附达到 一定程度时 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 该工 艺被称为变压吸附工艺 Pressure Swing Absorption 缩写为 PSA 变压吸附工艺的优点是压力变化快 循环周期短 因而吸附剂的利用率高 适合大气量多组分气体的分离 但通常在 PSA 工艺中吸附剂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 将较难解吸的杂质冲洗下来 其优点是在常压下即可完成 不再增 加任何设备 但缺点是会损失产品气体 降低产品气的收率 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 Absorption 缩写为 VPSA 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 增加 运行能耗 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 流量以及工厂的资金和场地等情况而决定 对于从甲醇弛放气中回收 H2的变压吸附装置 由于原料气压力高 杂质主 要为易解吸的烃类及氮 故宜采用降压 冲洗相结合的方式进行吸附剂的再生 天脊潞安化工公司净化车间 PSA 提氢岗位操作规程 2 所以本方案选择一段 PSA 工艺流程 同时进料的吸附塔数主要取决于装置的处理量 吸附压力 原料组成 投 资和占地等因素 综合考虑处理量 吸附压力 原料组成 投资和占地因素 本装置确定采用 2 塔同时进料流程 在变压吸附中进行均压过程的目的实际上是回收吸附床死空间内的产品气 因为在吸附过程结束时 床层内有大量的高压产品气 如果不均压回收过程将 导致产品收率很低 而均压次数的多少主要取决于原料气的压力 原料气的组 成和是否采用抽真空再生等因素 一般而言 原料气压力越高则均压次数应越多 原料气中的杂质越容易吸 附 均压次数可以越多 采用抽真空流程则均压次数可以相对较多 本装置在充分考虑了原料气压力 组成 再生方式和产品要求等因素后 确定采用 6 次均压 以保证氢气充分回收 4 4 工艺流程简述 工艺流程简述 PSA 工艺流程简图见图 4 1 吸附过程 原料气进入界区经压力调节 PICR 63101 并减压后 进入气液分离罐 F63101 去掉原料气中的水分 经流量计 FIRQ 63101 计量后 通过程控 阀 XV63101A H 中的两个 自塔底进入 PSA 吸附塔 T63101A H 中正处于吸附状 态的两个吸附塔 其中除 H2以外的其他杂质组份被装填的多种吸附剂依次吸附 得到纯度大于 98 的氢气从塔顶排出 经产品气出口程控阀 XV63102A H 和吸 附压力调节阀 PV63102 后出界区送至后工序 4 2 均压降压过程 这是在吸附过程完成后 顺着吸附方向将塔内较高压力气体依次放入其它 已完成再生的较低压力塔的过程 这一过程不仅是降压过程 而且也回收了吸 附床层死空间内的氢气 本装置主流程共包括 6 次连续均压降压过程 分别称 为 一均降 E1D 二均降 E2D 到六均降 E6D 一均降通过程控阀 甲醇驰放气 产品氢气 8 2 6PSA 富碳气 低压顺放气 天脊潞安化工公司净化车间 PSA 提氢岗位操作规程 3 XV63103A H 和管线 H63103 进行 二均降 三均降通过程控阀 XV63106A H 和 管线 H63106 进行 四均降 五均降 六均降通过程控阀 XV63104A H 和管线 H63104 进行 4 3 顺放过程 这是吸附塔在均压结束后 顺着吸附方向减压 减压出来的氢气进入顺放 气罐 F63103A 储存起来 用来做吸附塔逆放结束时的冲洗用气 顺放通过程控 阀 XV63106A H XV63111 和管线 H63106 这是顺放 1 在顺放 1 结束后 就 是排放 排放通过程控阀 XV63106A H XV63113 和管线 H63106 H63110 经 压力调节后直接排入放空总管去火炬 排放结束进入顺放 2 步序 通过程控阀 XV63106A H XV63114 和管线 H63106 H63109 FG63105 经压力调节后也直 接进入放空总管去火炬 4 4 逆放过程 在顺放 2 结束后 进入逆放步序 这是吸附塔在完成顺放过程后 逆着吸 附方向将塔内压力降至 0 02MPa G 的过程 此时被吸附的杂质开始从吸附剂中 解吸出来 逆放解吸气经程控阀门 XV63108A H FG63102 管线和远程操作逆放 调节阀 HV63102 后排入解吸气混合罐 F63105 最后形成富碳气去界外 4 5 冲洗过程 逆放结束后 为了下一次的吸附做准备 需要对吸附塔进行再生 在这一 过程中 逆着吸附方向用顺放气罐 F63103A 中的氢气冲洗吸附床层 使吸附剂 中的杂质得以完全解吸 冲洗气通过压力控制调节阀 PV63103 管线 H63105 和 程控阀门 XV63105A H 进入处于再生冲洗状态的吸附塔 冲洗出的解吸气经管 线 FG63101A H 程控阀 XV63109A H 管线 FG63103 排入富碳气排放管线 4 6 均压升压过程 该过程与均压降压过程相对应 在这一过程中 分别利用其它吸附塔的均 压降压气体依次从吸附塔顶部对吸附塔进行升压 本装置主流程共包括 6 次连 续均压升压过程 依次称为 6 均升 E6R 5 均升 E5R 到 1 均升 E1R 同样 一均升通过程控阀 XV63103A H 和管线 H63103 进行 二均升 三均升通 过程控阀 XV63106A H 和管线 H63106 进行 四均升 五均升 六均升通过程控 阀 XV63104A H 和管线 H63104 进行 4 7 产品气升压过程 经过 6 次均压升压过程后 吸附塔压力已升至接近于吸附压力 这时 用 少量的产品气通过程控阀 XV63103A H 和调节阀 HV63101 自塔顶将吸附塔压力 缓慢地升至吸附压力 经这一过程后 吸附塔便完成了整个再生过程 为下一 次吸附做好了准备 天脊潞安化工公司净化车间 PSA 提氢岗位操作规程 4 4 8 工艺流程特点 与传统 PSA 流程相比 本装置流程具有如下特点 1 均压次数多 氢气回收充分 氢气损失小 2 冲洗时间长 冲洗效果好 3 本流程的冲洗过程改传统的 塔对塔一次冲洗过程 为氢气经缓冲混合后 再用于冲洗过程 避免了传统流程冲洗过程中的二次污染问题 使吸附床 的再生效果更好 5 5 变压吸附工艺步骤 变压吸附工艺步骤 5 1 变压吸附工艺步骤 来自甲醇合成工段的弛放气 首先经压力调节阀 将压力减压到 3 6MPa 表压 后 一部分气体 20000Nm3 h 进入吸附塔中正处于吸附工况 的吸附塔 2 台 在多种吸附剂选择吸附的条件下一次性除去氢以外的绝大部 分杂质 获得纯度大于 98 的产品氢气 从塔顶排出经产品气缓冲罐稳压计量 后去合成气压缩机入口 以 A 塔吸附过程简述其吸附步序 步序 1 吸附 A 从气液分离罐出来的驰放气经程控阀 XV63101A 进入 PSA 吸附塔 T63101A 其中除 H2以外的杂质组份被吸附塔中装填的多种吸附剂依次吸附 得到纯度大 于 98 的产品氢气经程控阀 XV63102A 排出 大部分氢气经压力调节阀 PV63102 稳压后送去界外后处理工段 少部分氢气通过调节阀 HV63101 后用于 B 塔的产 品气升压 随着吸附的进行 当杂质的前锋 即 吸附前沿 上升至接近于吸附 床出口时 关闭 XV63101A XV63102A 停止吸附 这时 吸附前沿与吸附床出口 间还留有一段未吸附饱和的吸附剂 称为预留段 过程压力 3 5MPa G 步序 2 一均降压 E1D 在吸附过程完成后 打开程控阀 XV63103A 和 XV63103D 将 A 塔内较高压 力的氢气放入刚完成了二均升的 D 塔 直到 A D 两塔的压力基本相等为止 这 一过程不仅是降压过程 而且也回收了 A 塔床层死空间内的氢气 在这一过程 中 A 塔的吸附前沿将继续向前推移 但仍未达到出口 同时 D 塔完成了 1 均升 过程 部序结束时程控阀 XV63103A 关闭 XV63103D 保持开度 D 塔开始终升 A 塔一均降结束 过程压力 A 塔压力由 3 5MPa 降至 3 0775MPa 步序 3 二均降压 E2D 天脊潞安化工公司净化车间 PSA 提氢岗位操作规程 5 在一均降过程完成后 打开程控阀 XV63106A 和 XV63106E 将 A 塔内较高 压力的氢气放入刚完成了三均升的 E 塔 直到 A E 两塔的压力基本相等为止 这一过程继续回收 A 塔床层死空间内的氢气 同时 A 塔的吸附前沿也将继续向 前推移 但仍未达到出口 同时 E 塔完成了 2 均升过程 部序结束时程控阀 XV63106A 保持开度 用于下一部操作 XV63106E 关闭 A 塔二均降压结束 过程压力 A 塔压力由 3 0775MPa 降至 2 655MPa 步序 4 三均降压 E3D 在二均降过程完成后 打开程控阀 XV63112 将 A 塔内较高压力的氢气放 入均压罐 F63102A 直到 A 塔与均压罐 F63102A 的压力基本相等为止 这一过 程继续回收 A 塔床层死空间内的氢气 同时 A 塔的吸附前沿也将继续向前推移 但仍未达到出口 同时均压罐 F63102A 完成了 3 均升过程 部序结束时关闭程 控阀 XV63106A 和 XV63112 A 塔三均降压结束 过程压力 A 塔压力由 2 655MPa 降至 2 1325MPa 步序 5 四均降压 E4D 在三均降过程完成后 打开程控阀 XV63104A 和 XV63104F 将 A 塔内较高 压力的氢气放入刚完成了五均升的 F 塔 直到 A F 两塔的压力基本相等为止 这一过程继续回收 A 塔床层死空间内的氢气 同时 A 塔的吸附前沿也将继续向 前推移 但仍未达到出口 同时 F 塔完成了 4 均升过程 部序结束时程控阀 XV63104A 保持开度 用于下一部操作 XV63104F 关闭 A 塔四均降压结束 过程压力 A 塔压力由 2 1325MPa 降至 1 61MPa 步序 6 五均降压 E5D 在四均降过程完成后 打开程控阀 XV63104A 和 XV63110 将 A 塔内较高压 力的氢气放入均压罐 F63102B 直到 A 塔与均压罐 F63102B 的压力基本相等为 止 这一过程继续回收 A 塔床层死空间内的氢气 同时 A 塔的吸附前沿也将继 续向前推移 但仍未达到出口 部序结束时程控阀 XV63104A 保持开度 用于下 一部操作 XV63110 关闭 A 塔五均降压结束 过程压力 A 塔压力由 1 61MPa 降至 1 0875MPa 步序 7 六均降压 E6D 在五均降过程完成后 打开程控阀 XV63104G 将 A 塔内较高压力的氢气放 入刚完成了冲洗 G 塔 直到 A G 两塔的压力基本相等为止 这一过程继续回收 A 塔床层死空间内的氢气 A 塔的吸附前沿也将继续向前推移 但仍未达到出口 同时 G 塔完成了 6 均升过程 部序结束时程控阀 XV63104A 和 XV63104G 关闭 A 塔六均降压结束 过程压力 A 塔压力由 1 0875MPa 降至 0 505MPa 天脊潞安化工公司净化车间 PSA 提氢岗位操作规程 6 部序 8 隔离 I 过程压力 0 505MPa 步序 9 顺放 1 PP1 在六均降过程完成后 打开程控阀 XV63106A XV63111 经管线 H63106 顺着 吸附方向继续进行减压 减压出来的氢气放入顺放缓冲罐 F63103A 内储存起来 用作吸附塔冲洗时的气源 吸附前沿继续向前推移 并达到出口 部序结束时 程控阀 XV63106A 保持开度 用于下一部操作 XV63111 关闭 A 塔顺放 1 结束 过程压力 A 塔压力由 0 505MPa 降至 0 3MPa 步序 10 排放 CD 在 PP1 过程完成后 打开程控阀 XV63113 经管线 H63106 H63110 顺着吸附 方向继续进行减压 吸附剂中最容易解吸的 Ar N2 CH4等组分开始解吸出来 解吸出来的 Ar N2 CH4等称为低压顺放气 该气体通过压力调节阀调节后进入 放空总管 部序结束时程控阀 XV63106A 保持开度 用于下一部操作 XV63113 关闭 A 塔排放结束 过程压力 A 塔压力由 0 3MPa 降至 0 2MPa 步序 11 顺放 2 PP2 在 CD 排放过程完成后 打开程控阀 XV63114 顺放 2 气经管线 H63106 H63109 进入缓冲罐 F63103B 然后经压力调节阀 PICR63106 去放空管 线 步序结束时关闭程控阀 XV63106A 和 XV63114 A 塔顺放 2 结束 过程压力 A 塔压力由 0 2MPa 降至 P 步序 12 逆放 D 在完成顺放减压过程后 A 塔的吸附前沿已基本达到床层出口 这时关闭 吸附塔顶上所有阀门 打开底部阀门 XV63108A 逆着吸附方向将 A 塔压力降至 接近于常压 此时被吸附的杂质开始从吸附剂中解吸出来 解吸气经稳压调节 阀 HV63102 稳压后 经解吸气混合罐 F63105 缓冲调压后与冲洗解吸气混合送出 界区去焦炉气气柜 部序结束时关闭程控阀 XV63108A A 塔逆放结束 过程压力 A 塔压力由 P 降至 0 02MPa 步序 13 冲洗 PP 逆放结束后 同时打开程控阀门 XV63109A XV63105A 用顺放气罐 F63103A 中的低压氢气经调节阀 PV63103 稳压后 对 A 塔从上至下进行冲洗再 生 这时被吸附的杂质大量解吸出来 并经解吸气管线 FG63103 与逆放气混合 后去焦炉气气柜 部序结束时关闭程控阀 XV63105A 和 XV63109A A 塔冲洗结束 天脊潞安化工公司净化车间 PSA 提氢岗位操作规程 7 过程压力 A 塔压力 0 02MPa 步序 14 六均升压 E6R 冲洗完成后 床层吸附剂已得到完全再生 在转入下一次吸附工作状态时 必须使床层的压力达到吸附压力 因此还必须对吸附塔进行升压 此时关闭底 部程控阀 打开顶部程控阀 XV63104A 和 C 塔的 XV63104C 将 C 塔内较高压力 的氢气放入刚完成了冲洗再生的 A 塔 直到 A C 两塔的压力基本相等为止 这 一过程不仅是进一步的升压过程 而且也回收了 C 塔床层死空间内的氢气 部 序结束时程控阀 XV63104A 保持开度 用于下一部操作 XV63104C 关闭 A 塔六 均升结束 过程压力 A 塔压力由 0 02MPa 升至 0 505MPa 步序 15 五均升压 E5R 在六均过程完成后 打开吸附塔顶部程控阀 XV63110 与均压罐 F63102B 进 行均压 将 F63102B 内较高压力的氢气放入完成了六均升的 A 塔 直到 A 与 F63102B 的压力基本相等为止 这一过程使 A 塔得到继续升压 部序结束时程 控阀 XV63104A 保持开度 用于下一部操作 XV63110 关闭 A 塔五均升结束 过程压力 A 塔压力由 0 505MPa 升至 0 9875MPa 步序 16 四均升压 E4R 在五均升完成后 打开 D 塔顶部程控阀 XV63104D 将 D 塔内较高压力的氢 气放入完成了五均升的 A 塔 直到 A D 两塔的压力基本相等为止 这一过程回 收了 D 塔床层死空间内的氢气 并使 A 塔得到继续升压 部序结束时关闭程控 阀 XV63104A 和 XV63104D A 塔四均升结束 过程压力 A 塔压力由 0 9875MPa 升至 1 61MPa 步序 17 三均升压 E3R 在四均过程完成后 打开吸附塔顶部程控阀 XV63106A 和 XV63112 与均压罐 F63102A 进行均压 将 F63102A 内较高压力的氢气放入完成了四均升的 A 塔 直到 A 塔与 F63102A 的压力基本相等为止 这一过程使 A 塔得到继续升压 部 序结束时程控阀 XV63106A 保持开度 用于下一部操作 XV63112 关闭 A 塔三 均升结束 过程压力 A 塔压力由 1 61MPa 升至 2 1325MPa 步序 18 二均升压 E2R 在三均升完成后 打开 E 塔顶部程控阀 XV63106E 将 E 塔内较高压力的氢 气放入完成了三均升的 A 塔 直到 A E 两塔的压力基本相等为止 这一过程回 收了 E 塔床层死空间内的氢气 并使 A 塔得到继续升压 部序结束时关闭程控 阀 XV63106A 和 XV63106E A 塔二均升结束 天脊潞安化工公司净化车间 PSA 提氢岗位操作规程 8 过程压力 A 塔压力由 2 1325MPa 升至 2 655MPa 部序 19 A 塔隔离 二均升结束后 A 塔隔离关闭所有阀门 过程压力 2 655MPa 步序 20 一均升压 E1R 在 A 塔隔离部序完成后 打开 A 塔顶部程控阀 XV63103A 和 F 塔的 XV103F 将刚完成了吸附过程的 F 塔内较高压力的氢气放入刚完成了隔离的 A 塔 直到 A F 两塔的压力基本相等为止 这一过程回收了 F 塔床层死空间内的 氢气 并使 A 塔得到继续升压 部序结束时程控阀 XV63103A 保持开度 用于下 一部操作 XV63103F 关闭 A 塔一均升结束 过程压力 A 塔压力由 2 655MPa 升至 3 0775MPa 步序 21 产品气升压过程 FR 通过六次均压升压过程后 吸附塔压力已升至接近于吸附压力 但仍未达 到吸附压力 这时打开程控阀 XV63107 通过手操调节阀 HV63101 控制流量 用产品氢气将 A 塔升至吸附压力 经这一过程后 吸附塔便完成了整个再生过 程 为下一次吸附做好了准备 部序结束时关闭程控阀 XV63103A 和 XV63107 过程压力 A 塔压力由 3 0775MPa 升至 3 48MPa 从工艺步序表可以看到 PSA 氢提纯部分的 8 台吸附塔的工艺步序是完全 相同的 只是在各步序的运行时间上依次错开 1 个吸附时间 这样就实现了始 终有 2 塔处于吸附状态 其余 6 塔分别处于不同的再生状态 保证了原料气的 连续分离与提纯 对于操作而言 特别要记住的是每一个程控阀门的功能 和吸附塔的工作 顺序 只有这样才能在装置故障时迅速判断出故障的位置 5 2 切塔后的参数与工艺步序 由于 PSA 氢提纯装置是由 8 台吸附塔组成 因而为提高装置的可靠性 本 装置还编制了一套 自动 手动 切塔与恢复程序 即 当某一台吸附塔出现故 障时 可将其脱出工作线 让剩余的 7 个吸附塔转入 7 2 5 方式工作 但这时 装置处理气量和产氢量会发生变化 装置的工艺步序表 参见附件 8 2 6 阀 态表 主程序 和 7 2 5 阀态表 切塔程序 运行方式可参考上面正常工 序的各种运行状态 5 3 工艺参数的设定 变压吸附的工艺参数主要包括吸附时间 压力 温度和处理量 其设定的 原则与方法如下 5 3 1 吸附时间参数的设定 天脊潞安化工公司净化车间 PSA 提氢岗位操作规程 9 吸附时间参数是变压吸附的最主要参数 其设定值将直接决定装置产品氢 的纯度和氢气回收率 因而 PSA 部分的吸附时间参数应尽量准确 以保证产品纯度合格 且氢 气回收率最高 由于吸附塔的大小和装填的吸附剂量是固定的 因而在原料气组成和吸附 压力一定的情况下 吸附塔每一次所能吸附的杂质总量就是一定的 所以随着 吸附过程的进行 杂质就会慢慢穿透吸附床 渐渐就会超过允许值 这时就必 须切换至其它塔吸附 因而 当原料气的流量发生变化时 杂质的穿透时间也 就会随之变化 吸附时间参数就应随之进行调整 流量越大则吸附时间就应越短 流量越小则吸附时间就应越长 这样才能 保证在各种操作负荷下均能充分地利用吸附剂的吸附能力 在保证产品纯度的 情况下获得最高的氢气回收率 5 3 2 压力参数的设定 由于变压吸附气体分离工艺的核心就是利用压力的变化来实现吸附剂对混 合气体中的杂质组分的吸附与分离 因而压力也是 PSA 部分的关键参数 5 3 2 1原料气压力 原料气压力是由界区外条件决定的 无法改变 本装置允许的原料气压力 范围为 3 6 2 6MPa G 5 3 2 2PSA 部分的吸附压力 PSA 部分吸附压力的设定是通过改变吸附压力调节回路 PIC63102 的设定值 来实现的 其设定值一般为 3 45MPa G 5 3 2 3吸附塔各阶段的压力 吸附塔 T63101A H 在吸附 再生各阶段的压力是由工艺流程 吸附压力 PIC63102 产品升压调节 HV63101 逆放调节 HV63102 和冲洗调节 PV63103 各 回路的控制好坏共同决定的 正常情况下 所有的调节均由计算机自动完成 无须操作人员操作 5 3 2 4吸附塔压力的报警 吸附塔 T63101A H 在吸附 再生各阶段的压力是不同的 但装置的控制软 件可以根据实际压力检测值与标准压力曲线的比较来进行报警 一旦吸附塔的 压力超出了该步序的正常压力范围 计算机就会产生吸附塔压力报警信号 提 醒操作工进行检查 正常情况下 所有的调节均由计算机自动完成 无须操作人员操作 天脊潞安化工公司净化车间 PSA 提氢岗位操作规程 10 PSA 部分压力操作条件 满负荷时 序号步序操作压力 MPa G 温度 1吸附 A 3 5常温 2一均降压 E1D 3 5MPa 3 0775MPa常温 3二均降压 E2D 3 0775MPa 2 655MPa常温 4三均降压 E3D 2 655MPa 2 1325MPa常温 5四均降压 E4D 2 1325MPa 1 61MPa常温 6五均降压 E5D 1 61MPa 1 0875MPa常温 7六均降压 E6D 1 0875MPa 0 505MPa常温 8顺放 1 PP1 0 505MPa 0 3MPa常温 9排放 CD 0 3MPa 0 2MPa常温 10顺放 2 PP2 0 2MPa P常温 11逆放 D P 0 02MPa常温 12冲洗 P 0 02MPa常温 13六均升压 E6R 0 02MPa 0 505MPa常温 14五均升压 E5R 0 505MPa 0 9875MPa常温 15四均升压 E4R 0 985MPa 1 61MPa常温 16三均升压 E3R 1 61MP 2 1325MPa常温 17二均升压 E2R 2 1325MP 2 655MPa常温 18一均升压 E1R 2 655MP 3 0775MPa常温 19产品气升压 FR 3 0775MPa 3 48MPa常温 5 3 3 产品气出口压力 产品气出口压力的设定是通过改变氢气出口压力调节回路 PIC63102 的设定 值来实现的 其设定值为 3 45MPa G 5 3 4 流量的设定 只有原料气流量需要调节 在设计原料气条件下 其设定值为 20000Nm3 h 如果原料气条件有所变化 应相应修改进料设定值 一般 当杂 质含量增加时 减少进料量 当杂质含量减少时 可以增加进料量 5 4 报警 联锁功能说明 天脊潞安化工公司净化车间 PSA 提氢岗位操作规程 11 5 4 1 报警一览表 报警标记报警仪表报警内容报警值处理方案 VALVE BAD阀门传感器程控阀门开 关错误 请检修人员检查 如影响到吸附压 力或产品纯度 则切塔或停车 AIR P LOW仪表空气压力变 送器 仪表空气压 力低于 低限 0 45MPa 低低限 0 4MPa 通知供气单位检查 否则联锁停车 LIA63101 HIGH 分液罐液位变送 器 液位高报警高限 40 操作人员现场手动排液 必要时减 小进气量或缩短吸附时间 AIA101 LOW LL AT101产品氢纯度 低报警 低低报警 低限 97 5 低低 95 检查吸附时间 再生时间是否合适 5 4 2 联锁逻辑框图 6 6 设计参数与工艺指标 设计参数与工艺指标 6 1 工艺设计参数 6 1 1 原料气 本 PSA 制氢装置的原料气来自甲醇合成弛放气 其规格如下 压力 5 6Mpa A 温度 40 流量 20000Nm3 h 低于 0 4MPa 产品氢 AIA101 H2 联锁自动缩短吸附时间 仪表空气 压力低低 联锁自动停车 产品氢 AIA201 H2O 2ppm 98 天脊潞安化工公司净化车间 PSA 提氢岗位操作规程 12 组分H2CH4COCO2N2CH3OHH2O合计 V 62 898 084 598 0615 670 680 03100 0 Nm3 h12578161691816123134136620000 6 1 2 产品气 6 1 2 1 产品氢气 组分H2CH4COCO2N2CH3OHH2O合计 V 98 00 30 180 021 5100 0 Nm3 h11320 234 6520 792 31173 2711551 2 产品氢气中 H2含量 98 氢气温度 45 氢气回收率 保证值 88 期望值 90 产品氢气压力 3 5Mpa A 6 1 2 2 富碳气 组分H2CH4COCO2N2CH3OHH2O合计 V 16 0615 158 0232 5525 212 890 13100 0 Nm3 h754 68711 61376 831529 211184 2913664698 62 流量 4600Nm3 h 温度 40 压力 1000mmH2O G 6 1 2 3 富氮气 组成 V 组分H2CH4COCO2N2CH3OHH2O合计 V 13 4223 1913 882 1547 36100 0 Nm3 h503 12869 74520 3880 481776 443750 16 天脊潞安化工公司净化车间 PSA 提氢岗位操作规程 13 温度 40 压力 0 2Mpa A 6 2 设备设计参数 序 号 名 称位 号操作条件操作介质 数量 台 1气液分离罐F63101 温度 常温 设计压力 4 2MPa 操作压力 3 6MPa A 合成 驰放气 1 2顺放气 1 缓冲罐F63103A 温度 常温 设计压力 0 65MPa 操作压力 0 3MPa 氢气1 3顺放气 2 缓冲罐F63103B 温度 常温 设计压力 0 3MPa 操作压力 0 2MPa 氢气1 4均 压 罐 AF63102A 温度 常温 设计压力 2 6MPa 操作压力 2 4MPa 氢气1 5均 压 罐 BF63102B 温度 常温 设计压力 1 58MPa 操作压力 1 47MPa 氢气1 6产品气缓冲罐F63104 温度 常温 设计压力 4 1MPa 操作压力 3 5MPa 氢气1 7吸附塔T63101A H 温度 常温 设计压力 4 0MPa 操作压力 0 02 3 6MPa 氢气8 8解析气混合罐F63105 温度 常温 设计压力 0 6MPa 碳氢混合 气体 天脊潞安化工公司净化车间 PSA 提氢岗位操作规程 14 操作压力 0 02MPa 9液压泵P102A B 温度 常温 操作压力 4 5 5 0MPa 液压油2 6 3 主要工艺指标 序号仪表位号用 途设计值备注 1PI 63101驰放气进气液分离器压力3 6 MPa 2PI 63102产品氢气压力3 5 MPa 3PI 63103冲洗气压力0 02MPa 4PI 63104去界外富碳气压力0 02MPa 5PI 63105排放气压力0 2 MPa 6PI 63106富氮气压力0 2 MPa 7PI 63107驰放气进工号压力5 6 MPa 8PI 63108a h吸附塔压力0 02 3 5MPa 9PI 63109液压泵出口压力4 0 5 0 MPa 10TI 63101驰放气进吸附塔温度40 11TI 63102产品气出口温度40 12TI 63103液压油出口温度35 13FI 63101驰放气进工号流量20000 Nm3 h 14FI 63102氢气出工号流量12000 Nm3 h 15LI 63101气液分离器液位15 40 16AT 63101出口氢纯度分析 98 17AT 63102界区内 H2浓度报警 6 4 分析项目 分析项目 分析样品 分析次数 原料气 富氢产品 气 分析方 法 备注 H21 8 1 8 N21 8 1 8 CO1 8 1 8 CO2 次 小时 1 8 1 8 说明 天脊潞安化工公司净化车间 PSA 提氢岗位操作规程 15 1 除上述分析项目 还有一台自动在线氢分析仪用于监控吸附塔出口 气体中氢浓度 6 5 主要消耗 6 5 1 循环 水用量 供液压泵站 给水 温度 32 压力 0 45MPa G 回水 温度 42 压力 0 35MPa G 用量 5t h 连续 6 5 2 电用量 设备数量 台设备容量 kW备注 序 号 使 用 地 点 电压 V 操作备用操作备用 轴功率 Kw 年工作 时 数 1仪表用电220638000连续 2照明用电220335000晚上 3液压泵站380111111 小计22096 38023111 6 6 吸附剂 6 5 1 附吸附剂性能 序号1234 名称活性氧化铝硅胶活性炭5A 分子筛 型号GLHX 01HXSI 01HXBC 15B 专用HX5A 98H 专用 规格 mm 3 5 1 3 1 5 2 2 3 颜色白色白色黑色白色 形状球状球状柱状球状 产地 孔容积 cm3 g 0 40 0 5 堆密度 g ml 0 72 0 80 640 75 吸水率 45 吸水率 RH 40 20 含水量 2 5 1 5 抗压强度 N 颗 100 60 比表面积 g 200 天脊潞安化工公司净化车间 PSA 提氢岗位操作规程 16 磨耗率 4 1 5 粒度合格率 94 97 形颗粒合格率 85 150 下失重 6 抗磨强度 91 灰份 11 正己烷吸附量 13 5 静态水吸附量 24 CO2吸附量 ml g 30 70 N2吸附量 ml g 12 装填量 装填量 t t 5 58 888885050 检验标准JB T8058 1996GB7823 87GB7701 1 7 97GB13550 92 6 5 2 装填量 序号名 称规 格用途用量 吨 1GLHX 01 吸附剂 3 5 球状 白色吸附 H2O5 2HXBC 15B 专用吸附剂 1 5 柱状 黑色吸附 CO2 CO CH4 88 3HXSI 01 吸附剂 1 3 球状 白色吸附 CO28 45A 分子筛 2 3 球状 白色吸附 CO CH4 N250 合 计151 7 7 阀门一览表 阀门一览表 7 1 液动程控阀 阀门位号名 称数 量规 格 程 控阀 XV63101 A H吸附塔进气阀8DN100 PN6 3 40 XV63102 A H产品气出气阀8DN100 PN6 3 XV63103 A H一均 终升阀8DN80 PN6 3 XV63104 A H四均 五均 六均阀8DN80 PN6 3 XV63105 A H冲洗阀8DN80 PN6 3 XV63106 A H二 三均 顺放 排放阀8DN80 PN6 3 天脊潞安化工公司净化车间 PSA 提氢岗位操作规程 17 XV63107终升公共阀1DN80 PN6 3 XV63108 A H逆放气出口阀8DN100 PN6 3 XV63109 A H冲洗再生阀8DN200 PN6 3 XV63110五均压公共阀1DN80 PN6 3 XV63111顺放 1 公共阀1DN100 PN6 3 XV63112三均压公共阀1DN100 PN6 3 XV63113排放公共阀1DN100 PN6 3 XV63114顺放 2 公共阀1DN100 PN6 3 XV63115压力调节阀1DN80 PN6 3 7 2 调节阀 阀门位号名 称数 量规 格 PV63101吸附塔压力调节阀1 PV63102产品气出口调节阀1 PV63103冲洗气调节阀1 HV63101产品气升压调节阀1 HV63102逆放速度调节阀1 7 3 安全阀 序 号 位号 安全阀位置 设备或管 道号 介质 状 态 整定压 力 MPa G 型号规格数量备注 1SV63101AVG63102驰放气气4 2 A42Y 64 DN100 1 2SV63101BVG63102驰放气气4 2 A42Y 64 DN100 1 3SV63102VG63103产品 H2气4 1A42Y 64 DN80 1 4 SV63103 VG63104H2 气 1 58A42Y 64 DN501 5 SV63104 VG63106H2 气2 6A42Y 64 DN50 1 6 SV63105VG63107顺放气 气 0 65 A42F 25 DN50 1 7 SV63106VG63108顺放气 2 气 天脊潞安化工公司净化车间 PSA 提氢岗位操作规程 18 8 SV63107VG63109解析气 气 0 5 A42F 25 DN80 1 8 8 开停车作业指导 开停车作业指导 8 1 开车作业指导 8 1 1 开车前应具备的条件 8 1 1 装置所有设备 管道 阀门 仪表 电气均安装完毕经确认符合质量要 求 现场平整 清理干净 道路畅通 符合安全基本要求 8 1 2 系统管线吹扫完成 设备内清理 除锈符合要求 系统试压合格 8 1 3 吸附器各种吸附剂按要求装填完成 8 1 4 仪表调节阀 DCS 调试完 并可投运 8 1 5 液压泵站进油完成 程控阀经调试合格 见详细说明 8 1 6 所有公用物料 循环冷却水 生活水 仪表空气 装置空气 低压氮气 蒸汽送至本工号 8 1 7 下列盲板倒至通位 8 1 7 1 来自合成的驰放气管线 PG63101 150 上盲板 8 1 7 2 产品氢气去合成气压缩机入口管线 H63111 150 上盲板 8 1 7 3 排放气去放空总管管线 H63110 100 上盲板 8 1 7 4 富氮气 顺放 2 气 去放空总管管线 FG63105 200 上盲板 8 1 7 5 富碳气去煤气气柜管线 FG63104 250 上盲板 8 1 7 6 所有安全阀前后切断阀打开 保持投运 安全阀旁路阀关闭 8 2 空气气密 8 2 1 前系统运行正常 焦炉气压缩机配临时管线至入口 煤气压缩机开启打 空气 8 2 2 所有测压表中控 现场均投运 8 2 3 打开界区入口阀 手动打开 KC63101A H 所有塔进行充压 分别在 0 5 MPa 1 0MPa 1 5MPa 压力下对所有法兰人孔 阀门填料等静密封点进行查漏 使用洗衣粉水 如发现漏点由检修人员进行消除 直至气密合格无漏点 并在 工作压力下保压 24 小时以上 总控观察压力曲线 降压率不大于 5 气密时要 密切监视 F63102A B F63103A F63105 压力 防止因程控阀内漏而超压 8 3 系统氮气吹灰 为将吸附床中的吸附剂粉尘除去 应用气体对吸附剂进行吹除 吹除的气 体可以是氮气或干燥仪表空气 但吹除气中不能含有强吸附质 特别不能含水 和油 更不能用蒸汽等作吹除介质 吹除时 一个塔一个塔进行 8 3 1 拆 T63101A H 顶部法兰 出口管线 H63101A H 安临时堵板 天脊潞安化工公司净化车间 PSA 提氢岗位操作规程 19 8 3 2 打开 PICR 63101 或旁路 气液分离器 F63101 充压至 0 2MPa 中控迅 速打开 XV63101A H 从吸附塔顶部放空 可将床层中绝大部分粉尘吹除 吹除完毕后 拆除顶部花板 再一次补充吸附剂直至紧实为止 然后重新 装好 特别注意 在任何时候 绝对禁止用含气态水或液态水的任何气体从产品 装置吸附塔的底部进入吸附剂床层 也绝对禁止用含气态水或液态水的任何气 体从提氢系统吸附塔的顶部进入吸附剂床层 否则吸附剂将失效 8 4 系统置换 弛放气和产品气均含有大量氢气 对氧含量有严格要求 所以装置在化工 投料前必须用纯度大于 99 5 V 的氮气置换合格 否则开车初期可能形成爆 炸混合物而引起爆炸事故 具体步骤如下 8 4 1 确认 N63101 50 上盲板在通位 8 4 2 T63101A B C D E F G H 置换 8 4 2 1 中控依次打开 XV63101A H XV63102A H XV63107 HV63101 及其前 后切断阀 PICR63102 及其前后切断阀 吸附塔和产品气缓冲罐 F63104 及 相连管线充氮气到 0 5MPa 产品气去界外大阀关闭 8 4 2 2 间断打开产品气缓冲罐安全阀旁路进行置换 直到从吸附塔和产品气 缓冲罐底部导淋连续三次取样分析 O2均小于 0 5 后 各吸附塔置换合格 8 4 2 3 中控依次打开 XV63104A H 打开 XV63110 均压罐 B F63102B 充氮 气到 0 5MPa 间断打开均压罐 B 安全阀旁路阀进行置换 从均压罐 B 底部导淋 连续三次取样分析 O2均小于 0 5 后 均压罐 B 置换合格 8 4 2 4 确认排放气去放空总管切断阀关 中控依次打开 XV63106A H 打开 XV63111 XV112 XV113 XV114 PV63103 及其前后切断阀 PV63105 及其前后 切断阀 PV63106 及其前后切断阀 确认 去转化燃料气管线 FG63105 200 上 出界区切断阀在开位 转化界区切断阀在关位 打开氮气管线上阀门向装置冲 氮气到 0 2MPa 要严密监视压力 严禁超压 打开排放气去放空总管切断阀 进行排放 如此反复间断置换 直到从 F63102A 底部导淋 F63103A B 底部导 淋以及管线 H63105 上导淋连续三次取样分析 O2均小于 0 5 后 置换合格 然 后将燃料气管线 FG63105 80 上出界区切断阀关闭 8 4 2 5 中控依次打开 XV63108A H 打开 HICR63102 及其前后切断阀 PV63102 及其前后切断阀 确认去气柜管线 FG63104 250 上出界区切断阀在开 位 气柜上切断阀在关位 充氮气到 0 3MPa 打开 F63105 进气管线上安全阀旁 路进行放空 如此反复间断置换 直到从 F63105 底部导淋以及管线 F63103 200 上导淋连续三次取样分析 O2均小于 0 5 后 置换合格 然后将去气柜管线 天脊潞安化工公司净化车间 PSA 提氢岗位操作规程 20 FG63104 250 上出界区切断阀关闭 8 5 气密查漏 8 5 1 前系统运行正常 煤气送至界区阀前 8 5 2 系统用 N2置换合格 O2 0 5 8 5 3 所有测压表中控 现场均投运 8 5 4 打开界区入口阀所有塔进行充压 分别在 2 0MPa 2 5MPa 3 0MPa 3 6 MPa 压力下对所有法兰人孔 阀门填料等静密封点进行查漏 使 用洗衣粉水 如发现漏点由检修人员进行消除 直至气密合格无漏点 并在工作 压力下保压 24 小时以上 总控观察压力曲线 降压率不大于 5 气密时要严 密监视低压设备压力 严禁超压 8 5 5 程控阀内漏检查 在 3 6 MPa 压力下 打开集气管导淋阀 检查是否有 气 如感觉明显有气 说明有内漏 须进行检查或更换密封垫 8 5 6 程控阀内漏检查合格后 将所有吸附器压力降到 0 2MPa G 准备开车 8 6 原始开车 本装置吹扫 气密 吸附剂装填工作都已按照要求完成 所有仪表都已调 试合格 具备投用条件 现场卫生干净 道路畅通 照明良好 具备开车条件 8 6 1 通知调度和前后工段何时开始试车 以便作好相应的准备工作 8 6 2 拆除需进出界区的工艺管线盲板和界区内的工艺气管线盲板 并作记录 8 6 3 确认水 电 仪表空气 氮气 蒸汽等公用工程的管线已接通 处于待 开车状态 将控制系统及所有仪表通电 并投入操作状态 条件确认 开所有安全阀的前后切断阀 关旁路阀 开所有调节阀的前后切断阀 开所有仪表根部阀 确认投用 关闭产品气出界区切断阀 在 DCS 操作画面上 设定好所有调节系统的操作参数 PIC63101 设定 3 5MPa 打手动 将该调节阀手动开 5 PIC63102 设定 3 48MPa 投自动 PIC63103 设定 0 02MPa 投自动 PIC63104 设定 0 02MPa 投自动 天脊潞安化工公司净化车间 PSA 提氢岗位操作规程 21 PIC63105 设定 0 2MPa 投自动 PIC63106 设定 0 1MPa 投自动 8 6 4 在 DCS 操作画面上 将按钮 8 2 6PSA 7 2 5 6 2 4PSA 设为 8 2 6PSA 然后点动运行按钮 使系统开始空运行 8 6 5 缓慢打开原料气进口截止阀 通过原料气流量调节阀 FIC12 合成洗醇 塔 E1201 出口 逐渐向系统内投料 投料速度不宜过快 应保持在每分钟吸附 塔压力上升 0 1MPa 左右 打开去火炬 VG63112 150 上的截止阀 初期不合格的 产品气进入火炬系统 当 PIC63101 压力到 3 5MPa 时 将该表设定到 3 5MPa 投 自动 当产品气的氢气浓度达到规定的指标时 打开产品气出口总管 H63111 150 上切断阀 关闭去火炬 VG63112 150 上的截止阀 使合格的产品气返回甲 醇合成系统 8 6 6 系统转入正常运行后 确认无报警信号后 可将自动联锁功能投入运行 至此 整个装置即转入正常运行状态 8 7 正常停车后的开车 由于正常停车后氢提纯装置处于正压封闭状态 因而再次开车时无须再置 换 开车过程将比首次开车简单 具体步骤同首次开车 注 由于开车阶段系统的正常压力系统尚未建立起来 因而在开车的初期应 用 30 50 的负荷缓慢加量 8 8 紧急停车或临时停车后的开车 由于程序仍记录着停车时的状态且各吸附塔的压力也与停车时一样 所以 这时可从停车时的状态投运 让系统无扰动地恢复到正常工作状态 对产品纯 度影响很小 步骤如下 8 8 1 确认各吸附塔的压力与 PLC 上显示的暂停状态相符 8 8 1 打开产