变压吸附(PSA)法制氧操作规程.doc

变压吸附 PSA 法 从空气中提取富氧装置 操操 作作 规规 程程 XXXXXX 化工有限公司 2009 年 9 月 目目 录录 1 1 概概 述述 1 1 1 前言 1 1 2 装置概况 1 2 2 工艺说明工艺说明 5 2 1 工艺流程简述 5 2 2 工艺步序 8 2 3 工艺步序时间参数设置 12 2 4 工艺步序吸附塔压力设置 13 2 5 控制功能说明 14 3 3 装置的操作装置的操作 19 3 1 首次开车准备 19 3 2 系统开车 23 3 3 提浓段和精制段装置运行调节 24 3 4 提浓段和精制段装置停车 27 3 5 提浓段和精制段停车后的再启动 28 3 6 提浓段和精制段故障处理方法 29 3 7 变压吸附提氧装置操作注意事项 30 3 8 电磁阀故障处理以及切塔要点 31 4 4 安全技术安全技术 32 4 1 概述 32 4 2 氧气的基本特性 32 4 3 装置的安全设施 32 4 4 氧气系统运行安全要点 33 4 5 消防 33 4 6 安全生产基本注意事项 33 5 5 安全规程安全规程 34 5 1 一般安全事项 34 5 2 进入容器的八个必须 35 5 3 防止违章动火的六大禁令 37 1 1 1 概概 述述 1 1 1 1 前言前言 本装置是采用变压吸附 Pressure Swing Adsorption 简称 PSA 法 从空气中提 取氧气和氮气 本装置采用两段 PSA 制氧制氮工艺 在第一段提浓段中对空气进行提浓 从塔底回 收浓度大于 99 9 的氮气产品 并从塔顶回收浓度大于 95 的氮气产品 在其后的第二段 精制段中 对中间气进一步脱除氮气 使塔顶氧气浓度大于 90 在第三段纯氧段中吸 附氧气 废气从塔顶排出 并从塔底获得浓度大于 99 V 的 O2产品 本装置采用气相吸附工艺 因此原料气不应含有任何液体和固体 在启动和运转这套装置前 要求操作人员透彻地阅读这份操作说明书 因为不适当 的操作会导致运行性能低劣和吸附剂损坏 本说明书中所涉及压力均为表压 组成浓度均为体积百分数 以下不再专门标注 1 2 1 2 装置概况装置概况 1 2 1 原料气规格原料气规格 1 2 1 1 原料气典型组成 组成O2N2ArCO2惰性气体 V 2079 01840 92760 030 024100 1 2 1 2 原料气压力 0 20MPa G 1 2 1 3 原料气温度 40 1 2 2 设计规模 设计规模 1 2 2 1 公称产氧能力 折合 100 O2 2 500 Nm3 h 1 2 2 2 装置操作弹性 70 105 1 2 2 3 操作时数 8 000 小时 年 2 1 2 3 产品规格产品规格 1 2 3 1 产品氧气 产品氧气含量 99 V 产品氧气压力 0 01Mpa 99 O2 0 17Mpa 90 O2 产品氧气温度 40 产品氧气规模 2 500Nm3 h 折合纯氧 年开车时间 8 000 小时 1 2 3 2 产品氮气 产品氮气含量 99 9 V 产品氮气压力 0 003MPa 产品氮气温度 40 产品氮气规模 6 500Nm3 h V 1 2 3 3 产品氮气 产品氮气含量 95 V 产品氮气压力 0 05MPa 产品氮气温度 40 产品氮气规模 400Nm3 h V 1 2 4 技术性能指标技术性能指标 1 2 4 1 电耗 1050KW 1 2 4 2 循环水 120t h 3 1 2 5 工艺流程 工艺流程 工艺流程示意图 1 2 6 装置组成 装置组成 本装置提浓段包括 3 台换热器 E0101A B E0102 12 台吸附塔 T0101A L 2 台空气鼓风机 C0101A B 2 台氮气置换风机 C0102A B 1 台氮气产品缓冲罐 V0101 精制段包括 7 台吸附塔 T0201A G 4 台混合气缓冲罐 V0201 V0202A C 2 台换热器 E0201 E0202 纯氧段包括 3 台吸附塔 T0301A C 3 台缓冲罐 V301 V302 V303 1 台氧气 置换风机 C0301 本装置公用部分包括一套液压系统 一套 DCS 计算机集散控制系统 共有程序控 制阀 274 台 序号名称型号及规格单位数量材料 单重 吨 总重 吨 1 第一段吸 附塔 2000 12 Vg 8 05m3 台 12 碳钢 5 19562 34 2 第二段吸 附塔 1600 10 Vg 3 98m3 台 7 碳钢 3 66025 62 3 第三段吸 附塔 1600 10 Vg 6 19m3 台 3 碳钢 3 2109 63 4 4 产品氮气 缓冲罐 3000 12 Vg 8 05m3 台 1 碳钢 19 22119 221 5 混合气缓 冲罐 2000 10 Vg 15m3 台 1 碳钢 3 4203 420 6 混合气缓 冲罐 2400 10 Vg 40m3 台 2 碳钢 6 81813 636 7 混合气缓 冲罐 2400 10 Vg 40m3 台 1 碳钢 6 9146 914 8 混合气缓 冲罐 2000 10 Vg 15m3 台 1 碳钢 3 3153 315 9 氧气缓冲 罐 2600 12 Vg 50m3 台 1 碳钢 10 51010 510 9 氧气置换 缓冲罐 2400 12 Vg 30m3 台 1 碳钢 6 3006 300 合计台 30160 906 1 2 7 主要设备技术特性主要设备技术特性 序号设备名称规格型号单位数量 1空气冷却器换热面积 F 92m2台2 2解析气换热器换热面积 F 31 8m2台2 3氮气换热器换热面积 F 31 8m2台1 4空气鼓风机台2 5氮气鼓风机RRF 300R Q 130Nm3 min台2 6氧气鼓风机台1 7油泵NP100 Q 100L min台8 5 2 2 工艺说明工艺说明 2 12 1 工艺流程简述工艺流程简述 本装置共有三段 其中第一段称为提浓段 采用 12 2 4 RP 流程 第二段称为精制段 采用 7 2 1 P 流程 第三段成为纯氧段 采用 3 1 RP 流程 制氧系统工艺流程图见施工图 TL0904 3 02 01 TL0904 3 02 02 TL0904 3 02 03 空气经离心鼓风机加压至 0 20MPa 先经后冷却器冷却至 40 进入处于吸附步骤的提浓段吸附塔 空气中的 H2O CO2 N2 Ar 等杂质部分被吸附 出塔中间气送入精制段进行进一步处理 当被吸 附杂质的浓度前沿接近床层出口时 关闭提浓段吸附塔入口阀和出口阀 使其停止吸附 通过四次均压步骤回收床层死空间的氧气 再顺着吸附方向使用产品气进行连续置换 使塔内氮气浓度达到产品要求 置换结束 逆放降压回收氮气产品 并对吸附剂进行初 步再生 逆放结束 使用精制段底部过来的气体对吸附剂床层进行吹扫 使吸附剂床层 进一步再生 并回收吹扫气中的氧气 在吹扫气中的氧气达到吸附剂床层底部之前 停 止吹扫 依次使用 V0202C V0202B V0202A 对吸附塔进行二段升升压 二段升结束后 利用提浓段的均压气和中间气对床层逐步升压至接近吸附压力 吸附床便开始进入下一 个吸附循环过程 部分置换气作为 95 的氮气产品回收 吹扫气排入大气 提浓段来的中间气和纯氧段混合气缓冲罐的由下而上通过精制段吸附床层 出塔氧 气送入纯氧段进一步精制 当被吸附杂质的浓度前沿接近床层出口时 关闭吸附塔入口 阀和出口阀 使其停止吸附 通过一次均压步骤回收床层死空间的氧气 并在吸附剂床 层的上端进行顺放将气体放入 V0201C 以回收氧 然后逆着吸附方向降压 依次将气体放 入 V0202A V0202B V0202C 对吸附剂床层进行初步再生 逆放结束使用 V0201 中回收 的气体对吸附剂床层进行吹扫 进一步再生吸附剂床层 然后利用精制系统的均压气和 产品气将吸附剂床层的压力提高到吸附压力 吸附床便开始进入下一个吸附循环过程 精制段出来的由下而上通过精制段吸附床层 出塔混合气送入精制段 V202C 用作第 一段的二段升气体 当床层吸附的氧气饱和时 关闭吸附塔的出口阀和入口阀 使其停 止吸附 然后使用风机将 V0302 纯氧缓冲罐中的纯氧加压对吸附塔进行置换 置换气体 6 放入 V0301 用作精制段的原料气 通过置换 将塔内死空间内的 N2 Ar 等杂质置换出去 使氧气浓度达到 99 9 然后打开底部阀门 逆放回收产品氧 产品回收结束后吸附塔就 进入下一个循环 就 PSA 工艺而言 单台吸附塔都是吸附 再生 吸附间歇循环方式工作 具体到本 装置 提浓段每个吸附塔在一次循环中需经历 吸附 A 一均降 E1D 二均降 E2D 三均降 E3D 四均降 E4D 置换 RP 逆放 BD 吹扫 P 二段升 一 2ER1 二段升二 2ER2 二段升三 2ER3 四均升 E4R 三均升 E3R 二 均升 E2R 一均升 E1R 终升 FR 一十六个步骤 精制段每个吸附塔在一次循环 中需经历 吸附 A 一均降 E1D 顺放 PP 逆放 BD 吹扫 P 均升 R 一均升 E1R 终升 FR 共八个步骤 为连续处理工艺原料气 采用多个吸附床 循环地变动所组合吸附床工艺状态 通 过合理步序安排 保证任一时刻均有相同数量吸附塔处于吸附状态就实现了连续分离气 体混合物的目的 整个过程通过 DCS 控制系统自动控制共 274 台程控阀开关来实现 根 据程控阀功能不将程控阀分类编号如下 提浓段 KV101A L 原料气程控阀 KV102A L 中间气及中间气终升程控阀 KV103A L 一均 二均顶部程控阀 KV104A L 三均 四均顶部程控阀 KV105A L 置换顶部程控阀 KV106A L 吹扫顶部程控阀 KV107A L 二段升三程控阀 KV108A L 二段升一 二段升二程控阀 KV109A L 逆放顶部程控阀 KV110A L 一均 二均底部程控阀 KV111A L 三均 四均底部程控阀 KV112A L 置换底部程控阀 KV113A L 逆放程控阀 7 KV114A L 吹扫底部程控阀 KV115A L 逆放底部程控阀 公用程控阀 KV116 鼓风机超压放空阀 KV117A B 吹扫回收程控阀 KV118A B 吹扫放空阀 KV119A B 置换回收氮气程控阀 KV120A B 置换回收氮气程控阀 精制段 KV201A G 中间气进料程控阀 KV202A G 氧气程控阀 KV203A G 均压 终升程控阀 KV204A G 顺放程控阀 KV205A G 吹扫程控阀 KV206A G 逆放一 逆放二程控阀 KV207A G 逆放三程控阀 KV208A G 吹扫底部程控阀 公用程控阀 KV209A B 终升程控阀 KV210A B 顺放程控阀 KV211A B 吹扫程控阀 KV212A B 逆放一程控阀 KV213A B 二生三程控阀 KV214A B 逆放二程控阀 KV215A B 二升二控阀 纯氧段 8 KV301A C 氧气进料程控阀 KV302A C 混合气程控阀 KV303A C 置换气顶部程控阀 KV304A C 置换气底部程控阀 KV305A C 纯氧程控阀 2 22 2 工艺步序工艺步序 由于所有吸附塔经历工艺过程完全一致 只是在同一时刻所处工艺状态不同而已 下面分别以提浓段 精制段 纯氧段 A 塔为例说明工艺步序及程控阀动作如下 2 2 1 提浓段提浓段 1 吸附 空气经离心风机加压后由换热器降温 从 A 塔下端程控阀 KV101A 入塔 在吸附工 作压力下自下而上地流经吸附床时 气流中氮气被吸附剂选择性地吸附 吸附氮气后气 体经 KV102A 从塔顶排出 其中的一部份气体用作最终升压气 而大部分气体输往精制 段 当氮气的吸附前沿将要到达吸附床出口时 即停止进料和输出中间气 此时吸附前 沿到出口端之间尚留一段 未吸饱和的吸附剂 预留段 2 一均降 A 塔吸附停止后 通过程控阀 KV103A KV103D 及 KV110A KV110D 立即与 D 塔 进行压力均衡 即 A 塔与 D 塔出口连通 此时 A 塔的吸附前沿继续向前推进 当 A D 两塔压力基本平衡后 A 塔的吸附前沿仍未到达出口端 这一过程的作用是回收 A 塔死 空间内的部分氧气 其组成与输出的中间气基本相同 3 二均降 一均降结束后 A 塔内还有较高压力 通过程控阀 KV103A KV103E 及 KV110A KV110E 与 E 塔进行压力均衡 即 A 塔与 E 塔出口连通 此时 A 塔的吸附前 沿继续向前推进 当 A E 两塔压力基本平衡后 A 塔的吸附前沿仍未到达出口端 此时 需继续均压 4 三均降 二均降结束后 A 塔内还有较高压力 通过程控阀 KV104A KV104F 及 9 KV111A KV111F 与 F 塔进行压力均衡 即 A 塔与 F 塔出口连通 此时 A 塔的吸附前沿 继续向前推进 当 A F 两塔压力基本平衡后 A 塔的吸附前沿仍未到达出口端 此时 需继续均压 5 四均降 三均降结束后 通过程控阀 KV104A KV104G 及 KV111A KV112G 与 G 塔进行压 力均衡 即 A 塔与 G 塔出口连通 此时 A 塔的吸附前沿继续向前推进 当 A G 两塔压 力基本平衡后 A 塔的吸附前沿基本到达出口端 此时 A 塔有效气体基本回收完毕 6 置换 四均降结束后 打开 KV112A 使用产品氮气对吸附剂床层进行置换 使床层内氮气 浓度达到产品要求 置换后的气体经 KV105A 由 KV119 KV120 放空或者回收作为 95 的 氮气产品 置换气压力为 0 06MPa 7 逆放 置换结束后 关闭 KV109A 和 KV115A 打开 KV113A 回收产品氮气 8 吹扫 逆放结束后 打开 KV106A 用精制段的吹扫气进行吹扫 气体通过床层后 经 KV114A 最后由公共阀 KV117A B 回收 或者经 KV118A B 放空 9 二段升三 吹扫结束后 打开 KV107A 用混合气缓冲罐的 V202C 的气体对吸附塔进行升压 以回收有效气体 10 二段升二 二段升一结束后 继续开 KV108A 用混合器缓冲罐 V202B 的气体对吸附塔进行 升压 以回收有效气体 11 二段升一 二段升二结束后 开 KV108A 用混合器缓冲罐 V202A 的气体对吸附塔进行升压 以回收有效气体 12 四均升 二段升一结束后 通过程控阀 KV104A KV104G 及 KV111A KV111G 与 G 塔进 行压力均衡 即 A 塔与 G 塔连通 A 塔进行四均升 G 塔进行四均降 10 13 三均升 四均升结束后通过程控阀 KV104A KV104H 及 KV111A KV111H 与 H 塔进行压力 均衡 即 A 塔与 H 塔出口连通 A 塔进行三均升 H 塔进行三均降 14 二均升 三均升结束后通过程控阀 KV103A KV103I 及 KV110A KV110I 与 I 塔进行压力均 衡 即 A 塔与 I 塔出口连通 A 塔进行二均升 I 塔进行二均降 15 一均升 二均升结束后通过程控阀 KV103A KV103J 及 KV110A KV110J 与 J 塔进行压力均 衡 即 A 塔与 J 塔出口连通 A 塔进行一均升 J 塔进行一均降 对 A 塔的一系列均升过 程 不但回收了各塔死空间内的氧气和提高了 A 塔的压力 而且还将 A 塔残存的少量杂 质 推向吸附塔的进口端 起着吸附剂的 更新 作用 16 再加压 即为最终充压 利用 K L 吸附塔吸附过程的中间气 把 A 塔压力提高到操作压力 中间气经阀 KV102A 由 A 塔出口端充入 A 塔 最终使 A 塔压力基本接近吸附压力 这一 过程同样也有把 A 床内少量杂质组分再一次推向入口端的作用 通过八次充压 吸附床 为下一循环的所有准备工作即告完毕 紧接着进行下一循环过程 其余十一塔的操作步骤与 A 塔完全相同 只是在时间上按一定程序相互错开 2 2 2 精制段精制段 1 吸附 来自提浓段的中间气 经程控阀 KV201A 从 A 塔下端入塔 在吸附工作压力下自 下而上地流经吸附床时 气流中氮气被吸附剂选择性地吸附 吸附氮气后气体经 KV202A 从塔顶排出 其中的一部份气体用作最终充压气 而大部分气体进入纯氧段 当氮气的 吸附前沿将要到达吸附床出口时 即停止进料和输出产品气 此时吸附前沿到出口端之 间尚留一段 未吸饱和的吸附剂 预留段 2 一均降 A 塔吸附停止后 通过程控阀 KV203A KV203D 立即与 D 塔进行压力均衡 即 A 塔与 D 塔出口连通 此时 A 塔的吸附前沿继续向前推进 当 A D 两塔压力基本平衡后 11 A 塔的吸附前沿仍未到达出口端 这一过程的作用是回收 A 塔死空间内的部分氧气 3 顺放 一均降结束后 打开程控阀 KV204 经 KV210A B 将吸附塔有效气体从吸附塔顶部 放到混合气缓冲罐 V0201 作吹扫气用 4 逆放一 顺放结束后 打开程控阀 KV206A 对吸附塔从底部降压解析 解析气经 KV212A B 进入混合气缓冲罐 V202A 然后经 KV213A B 用作提浓段二生三步骤的升压气 5 逆放二 逆放一结束后 继续打开程控阀 KV206A 对吸附塔从底部降压解析 解析气经 KV214A B 进入混合气缓冲罐 V202B 然后经 KV215A B 用作提浓段二生二步骤的升压 气 6 逆放三 逆放二结束后 打开程控阀 KV207A 继续对吸附塔从底部降压解析 解析气经进入 混合气缓冲罐 V202C 然后用作提浓段二生一步骤的升压气 经顺放和三次逆放后 吸 附剂得到了初步再生 7 吹扫 逆放三结束后 打开 KV211A B 混合气缓冲罐 V201 的气体经 KV211A B KV205A 对吸附塔进行吹扫 以进一步再生吸附剂 吹扫后的气体经 KV208A 用作第一段的吹扫气 8 一均升 吹扫结束后 打开 KV103A 与 KV103E 使 A 塔与 E 塔进行压力均衡 即 A 塔与 E 塔出口连通 以回收 E 塔死空间的气体和压力 此时 A 塔进行一均升 E 塔进行一均降 9 再加压 均升结束后 利用 F G 吸附塔吸附过程的产品气 把 A 塔压力提高到操作压力 产 品气经阀 KV209A B KV203A 由 A 塔进出口端充入 A 塔 最终使 A 塔压力基本接近吸 附压力 通过两次充压 吸附床为下一循环的所有准备工作即告完毕 紧接着进行下一 循环过程 12 其余六塔的操作步骤与 A 塔完全相同 只是在时间上按一定程序相互错开 2 2 3 纯氧段纯氧段 1 吸附 来自精制段的氧气 经程控阀 KV301A 从 A 塔下端入塔 在吸附工作压力下自下 而上地流经吸附床时 气流中氧气被吸附剂选择性地吸附 吸附氧气后气体经 KV302A 从塔顶排出 排出的气体放空或者进入 V202C 当床层吸附的氧气饱和时 停止进料和 排出混合气 2 置换 A 塔吸附停止后 使用 V302 经过 C0301 加压的纯氧产品经过 KV304A KV303A 对 A 塔死空间内的 N2 Ar 进行置换 使塔内气体纯度达到产品要求 3 逆放 置换结束后 打开 KV305A 将塔内的产品纯氧放入产品缓冲罐 V302 塔内吸附剂降 压再生 产品回收结束后 塔进气升压进入下一个循环 2 32 3 工艺步序时间参数设置工艺步序时间参数设置 2 3 1 提浓段基本时间设置提浓段基本时间设置 提浓段控制程序均通过 T1 T2 两个时间参数设置来控制一个运行周期时间 每个参 数控制步序时序时间如下 循环时间 12 T1 T2 A 2 T1 T2 E1D E1R E3D E3R 2ER1 2ER3 T1 E2D E2R E4D E4R 2ER2 FR T2 FR 2 T1 T2 BD T1 T2 P T1 T2 13 2 3 2 精制段基本时间设置精制段基本时间设置 精制段控制程序均通过 T1 T2 两个时间参数设置来控制一个运行周期时间 每个参 数控制步序时序时间如下 循环时间 7 T1 T2 A 2 T1 T2 E1D E2R BD1 BD3 T1 PP BD2 FR T2 P TI 2T2 2 3 3 纯氧段基本时间设置纯氧段基本时间设置 纯氧段控制程序均通过 T1 时间参数设置来控制一个运行周期时间 每个参数控制步 序时序时间如下 循环时间 3T1 A T1 RP T1 BD T1 2 42 4 工艺步序吸附塔压力设置工艺步序吸附塔压力设置 2 4 1 提浓段工艺步序吸附塔压力设置提浓段工艺步序吸附塔压力设置 14 步序压力 Mpa G A0 20 E1D0 20 0 16 E2D0 16 0 12 E3D0 12 0 09 E4D0 09 0 06 RP0 06 BD0 06 0 01 P0 01 2ER10 01 0 025 2ER20 025 0 038 2ER30 038 0 05 E4R0 05 0 06 E3R0 06 0 09 E2R0 09 0 12 E1R0 12 0 16 FR0 16 0 20 2 4 2 精制段工艺步序吸附塔压力设置精制段工艺步序吸附塔压力设置 步序压力 Mpa G A0 185 E1D0 185 0 093 PP0 093 0 08 BD10 08 0 05 BD20 05 0 03 BD30 03 0 01 P0 01 E1R0 01 0 093 FR0 093 0 19 2 4 3 纯氧段工艺步序吸附塔压力设置纯氧段工艺步序吸附塔压力设置 步序压力 Mpa G A0 17 RP0 2 BD0 01 15 2 52 5 控制功能说明控制功能说明 依据变压吸附制氧单元的控制要求 本单元控制系统采用 DCS 控制系统 构成控制 与管理功能 本单元的基本控制与管理功能包括 程控阀开关控制 模拟量检测与调节 安全联 锁 故障报警与记录 历史数据记录 流量累计等功能 2 5 1 程控阀开关控制功能程控阀开关控制功能 本单元吸附与分离过程依赖于程控阀门的开关来实现切换 因而程控阀门的开关控 制是本单元最重要的控制部分 程控阀开关控制过程示意图见下图 2 5 2 程控阀开关控制过程说明 程控阀开关控制过程说明 DCS 系统根据工艺要求制订出程序 然后按一定的时间顺序将 DC24V 开关信号送至 液压系统的电磁换向阀 电磁换向阀将该开关电信号转换成驱动液压油的高 低压信号 送至程控阀的驱动油缸 驱动程控阀门按程序开 关 同时 程控阀门将其开 关状态通过霍尔传感器反馈给 DCS 系统 用于状态显示和 监控 并通过与输出信号的对比实现阀门故障的判断与报警 液压系统的作用是为程控阀门提供开 关的动力和控制手段 同时其自身运行的参 数如 压力 液位 运行状态等也反馈回 DCS 系统 由 DCS 系统进行显示 监控 报警 和联锁控制 2 5 3液压系统说明 液压系统说明 本单元的液压系统主要由集成液压泵站 蓄能器站和电磁换向阀构成 集成液压泵站其控制点包括 运行监控 DCS 系统程序控制工艺单元程控阀液压系统 工艺参数 运行参数 阀位检测 程序控制驱动 16 液位控制 在泵站上装有一台带报警 联锁液位变送器 用于监控泵站的油箱液位 当油箱液位低于报警值时 DCS 将报警提醒值班人员加油并检查油压系统有无泄露点 油温控制 泵站上装有一台温度计 当液压油温度超过 50 时 值班人员应打开冷 却水阀 压力控制 液压系统设计有现场压力表和智能压力变送器各一台 可将液压系统工 作压力传送至 DCS 控制系统 当系统压力低于设定值 5 0MPa 时 DCS 系统将自动启动 备用泵并报警 2 5 4 模拟量检测与调节功能模拟量检测与调节功能 本单元模拟量调节均由 DCS 完成 工艺系统共包括 52 个模拟量检测点和 8 个模拟量 调节点 各检测及调节信号的功能与控制方式简述如下 2 5 4 1 压力指示记录报警 PIRA101A L 分别安装于吸附塔 T101A L 出口总管上 用于指示记录吸附塔压力 共 12 个 PIRA102 安装于氮气缓冲罐入口管上 用于指示记录氮气缓冲罐压力 共 1 个 PIRA201A G 分别安装于吸附塔 T201A G 出口总管上 用于指示记录吸附塔压力 共 7 个 PIRA202 安装于缓冲罐 V201 入口管上 用于指示记录缓冲罐压力 共 1 个 PIRA203 安装于缓冲罐 V202A 出口管上 用于指示记录缓冲罐压力 共 1 个 PIRA204 安装于缓冲罐 V202B 出口管上 用于指示记录缓冲罐压力 共 1 个 PIRA205 安装于缓冲罐 V202C 出口管上 用于指示记录缓冲罐压力 共 1 个 PIRA301A C 分别安装于吸附塔 T301A C 出口总管上 用于指示记录吸附塔压力 共 3 个 PIRA302 安装于缓冲罐 V301 出口管上 用于指示记录缓冲罐压力 共 1 个 PIRA303 安装于缓冲罐 V302 出口管上 用于指示记录缓冲罐压力 共 1 个 PIRA304 安装于缓冲罐 V3023 出口管上 用于指示记录缓冲罐压力 共 1 个 2 5 4 2 温度指示记录报警 TIRA101 安装于 PA0106 上 用于指示记录进入吸附塔的空气温度 共 1 个 TIRA102A D G J 安装于 T0101A D G J 上 用于指示记录吸附塔的床层上部温度 17 共 4 个 TIRA103A D G J 安装于 T0101A D G J 上 用于指示记录吸附塔的床层中部温度 共 4 个 TIRA104A D G J 安装于 T0101A D G J 上 用于指示记录吸附塔的床层下部温度 共 4 个 2 5 4 3 浓度指示记录 AIRA101 安装于中间气总管上 用于在线指示记录中间气的氧纯度 并为操作参数 的设定提供依据 AIRA102 安装于产品氮气缓冲罐出口管上 用于在线指示记录产品氮气的纯度 并 为操作参数的设定提供依据 DCS 将报警提醒操作人员进行处理 AIRA201 安装于氧气总管上 用于在线指示记录氧气的氧纯度 并为操作参数的设 定提供依据 AIRA301 安装于混合气总管上 用于在线指示记录混合气中的氧纯度 并为操作参 数的设定提供依据 AIRA302 安装于纯氧产品总管上 用于在线指示记录纯氧产品中的氧纯度 并为操 作参数的设定提供依据 2 5 4 4 流量计 FIQR101 中间气流量计 FIQR101 安装在中间气管道上 记录中间气的气量 并积 算其累积值 FIQR102 产品氮气气流量计 FIQR102 安装在氮气产品缓冲罐 V0101 出口管道上 记录产品氮气的气量 并积算其累积值 FIQR201 氧气流量计 FIQR201 安装在氧气管道上 记录氧气的气量 并积算其累 积值 FIQR301 纯氧产品气流量计 FIQR201 安装在纯氧产品缓冲罐 V302 出口管道上 记 录纯氧产品气的气量 并积算其累积值 2 5 4 5 吸附压力调节回路 压力变送器 PIRA101B D F J L 和 PV101 构成调节回路 用于调节吸附塔的置换防空 气量 18 压力变送器 PIRA101A C E H I 和 PV102 构成调节回路 用于调节吸附塔的置换防空 气量 压力变送器 PIRA202 和 PV201 构成调节回路 用于调节精制段进入纯氧段的气量 压力变送器 PIRA301A 和 PV301A PIRA301B 和 PV301B PIRA301C 和 PV301C 分别一一对应构成调节回路 用于调节纯氧段升压速度 压力变送器 PIRA301A B C 和 PV302 构成调节回路 用于调节吸附塔的混合气气量 压力变送器 PIRA301A B C 和 PV303 构成调节回路 用于调节吸附塔的置换气量 2 5 5 报警 联锁功能说明报警 联锁功能说明 报警一览表 报警仪表报警内容报警值处理方案 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 液压系统压 力变送器 液压系统压 力低于 高限 6 5MPa 低限 5 0MPa 自动启用备用泵 请检修人员检 查 如启用备用泵后压力仍低于 5 0MPa 则停车 液压系统油 箱液位计 液压系统油 箱液位低 低限 600mm 低低限400mm 请检修人员检查系统是否漏油 如液位低于低低限则应停车 AIRA202氧气纯度低 报警 低限 90 0 减小 PSA 操作系数 19 3 3 装置的操作装置的操作 3 13 1 首次开车准备首次开车准备 工程建设竣工后即进入首次开车 在首次开车前必须先进行管路系统和工艺设备的 开车准备 然后进行动力设备的单体试车 待单机试车合格后才能进行系统联动试车 在投产后 如进行了管路或设备改动及大修 则再次开车时也应参照首次开车的要求 进行开车前的准备 3 1 1 管路系统的准备工作管路系统的准备工作 管路系统的开车准备主要是指管路系统中的工艺管道 管件及阀门等的检验 管道 系统的吹扫与清洗脱脂 管道系统的气密检验等 由于本装置为氧气系统并且有真空管 线 因而管路系统的检验需特别仔细认真 1 工艺管道 管件及阀门的检验 a 在工艺管道安装前应逐根核对所用管道的材质 规格 型号是否与设计相符 b 在工艺管道安装前应逐根严格检查管道是否有裂纹 孔 褶皱 重皮 夹渣 凹陷等 外观缺陷 c 在法兰 弯头 三通 异径管等管件安装前应逐个检查其材质 规格 型号是否符合 国家有关规定和设计要求 d 安装前应检查管件的法兰密封面是否平整光洁 严禁有毛刺或径向凹槽 法兰螺纹应 完整 无损伤 e 在法兰连接时 法兰间应保持平行 其偏差不大于法兰外径的 1 5 且小于 2mm 禁 止用强紧螺栓的方法消除歪斜 f 石棉橡胶等非金属密封垫应质地柔韧 无老化变质 分层现象及折痕 皱纹等缺陷 金属密封垫的尺寸 精度应符合规范 无裂纹 毛刺 凹槽 径向划痕等缺陷 g 在安装前应检查各种工艺阀门的规格 型号 压力等级 材质是否符合设计要求 h 在安装前所有阀门均应作强度和严密性试验 试验应用洁净水进行 i 阀门的强度试验压力为公称压力的 1 5 倍 试验时间不少于五分钟 以壳体和填料无渗 20 漏为合格 j 阀门的严密性试验在公称压力下按国家有关规定进行 试验完成后应排净积水并用干 燥空气吹扫干净 关闭阀门 密封出入口 密封面应涂防锈油脂 需脱脂的阀门除外 k 安全阀在安装前 首先应检查其规格 型号 压力等级 材质是否符合设计要求 并 按设计规定进行调试与整定 l 安全阀的开启压力为工作压力的 1 05 1 15 倍 回座压力应为工作压力的 0 9 1 0 倍 调试时压力应稳定 每个安全阀的启闭试验不应少于三次 调试完成后应进行铅封 并填写调试记录 m 在装置管道系统焊接工作完成后 还应进行焊缝探伤 探伤比例 10 n 氧气管道系统在焊接完毕后需用四氯化碳进行脱脂处理 脱脂合格后的管道要用干净 塑料膜将两端封闭 以免造成二次污染 2 管道系统的强度检验 a 管道系统的强度检验应在管道系统 支吊架施工完成后进行 b 管道系统强度试验前应将不能参与试验的设备 仪表等隔离 安全阀应拆除 或隔离 加装临时盲板的位置应有明显标记 c 管道系统强度试验用洁净水进行 试验压力见下表 管道级别设计压力试验压力备注 中低压钢管P1 5P不大于阀门的单体试验压力 d 试验中 压力应缓慢上升 在达到试验压力后 应稳压 10 15 分钟 以目测系统无 变形 渗漏为合格 e 试验中如遇问题 不得带压处理 应在卸压消除缺陷后重新试验 f 试验完成后应及时拆除盲板 排除所有积水 注意 由于吸附剂禁水 所以系统中的水必须彻底吹除干净注意 由于吸附剂禁水 所以系统中的水必须彻底吹除干净 g 如无水压实验条件 也可采用干燥气体作气压强度实验 实验气体为氮气或空气 最高实验压力为 0 23MPa 升压过程中 每升高 0 1MPa 应保压 5 分钟 3 管道系统的吹扫 a 在装置全部安装完成后 应进行系统吹扫 一般工艺管道的吹扫气可用压缩空气或 压缩氮气 蒸汽管线和水管线也可用蒸汽吹扫 仪表管线应用仪表空气吹扫 吹扫 21 气压力一般应不低于 0 5MPa 不锈钢液压管线的吹扫压力应不低于 1 0MPa b 吹扫的顺序一般是先主管 后支管 分段进行 遇到孔板 滤网 止回阀 节流阀 调节阀等装置 必须拆除 c 各吸附塔应和管路系统一同吹扫 为保证吹扫时不损伤程控阀密封面 预处理部分 和 VPSA 部分应采用爆破式吹扫 即在各总管端头加石棉垫 并将要吹扫的塔和管 线的程控阀打开 然后向塔内充压缩气直到压缩气体将石棉板冲破为止 一般为 0 2 0 3MPa G d 吹扫过程中 应用锤子 不锈钢管道用木锤 不断敲击管道 e 在吹扫排气口设一白布或白色的靶板 当吹出的气体连续 3 分钟无尘土 铁锈 焊 渣 水或其他脏物时 认为吹扫合格 4 管道系统的气密性检验 a 在完成管道系统的气压试验和吹扫后还应对管路进行气密性检验 b 系统各设备 管道 仪表均应按设计安装好才可进行整个装置的气密性试验 气密性 试验压力为 0 23MPa G 试验气体应为干燥气体 c 升至实验压力后 要求用肥皂水检查所有管件连接处和管道焊缝 如有泄露点 应作 好明显标志 待系统卸压后再逐一进行处理 处理完毕后还需重新升压检查 严禁带压 处理 3 1 2 机泵单体试车机泵单体试车 1 鼓风机的单体试车 具体操作按制造商的使用说明书 2 启动液压系统 带动所有程控阀门进行无负荷运行试车 要求程控阀门至少连续运 行 72 小时无故障 该操作必须在吸附塔管线吹除完毕后才能进行 对自控 仪表 进行严格的检查 调试及空运行 以保证整个控制系统可随时投入运行 3 1 3 吸附剂装填吸附剂装填 系统强度检验 吹扫 气密检验和单机试车完成后 即可进行吸附剂的装填工作 步骤 如下 1 首先确认整个系统均处于干燥状态 2 用干燥空气置换所有需要装填的吸附塔 确定无爆炸 有毒或窒息性气体 3 吸附剂装填前应先检查吸附塔上下分布器 要求确认 分布器四周满焊 无缝隙 22 分布器的不锈钢丝网规格无误 安装正确 牢固 无破损 4 选择天气晴朗时进行装填 装填时间最好在一天中的上午九点至下午四点间进行 因为此时空气中的相对湿度较低 5 每装填一层吸附剂 就应下塔铺两层不锈钢丝网 6 完成吸附剂装添工作后应进行吸附剂的吹扫 这时应关闭所有程控阀门 从塔底进 气将塔内压力升至 0 1MPa 左右或直接采用离心鼓风机鼓风 然后从排污口或塔底法 兰处吹出 但注意 此时必须是用干燥空气或氮气进行吹扫 采用鼓风机鼓风时压 力低 要求多吹少几次 3 1 4 系统置换系统置换 由于本装置是以空气为原料因而不需置换 3 1 5 仪器仪表及自控系统开车前的准备工作仪器仪表及自控系统开车前的准备工作 对现场压力表和温度计按要求进行调校 在其量程范围内 测量精度不得低于 1 5 级 对压力变送器按要求进行调校 在其量程范围内 测量精度不得低于 1 5 级 通 入 4 20mA 电流 检查零位和满度是否正确 对于 30 个压力变送器除了进行正压校正 在其量程范围内 测量精度不得低于 1 5 级 对安全阀进行调校 检查其启跳压力和回座压力是否按要求执行动作 用标准气对 O2在线分析仪按要求进行调校并合格 按流量计的使用说明书进行调校和标定 并确定流量计有关系数 以上所有仪 器仪表的调校和标定还应经当地主管技术监督机构的认可 检查微机油压控制系统 微机控制器的主控讯号经过电磁阀 换向站实现电 液转换后 驱动现场各程控 阀动作 微机报警系统由程控阀阀位检测系统及成分分析系统共同构成 系统按要求安装完毕后 应严格按程序检查电磁阀接线是否有误 逐一核对微机 控制器对程控阀的编号与现场对程控阀的编号是否按设计要求一一对应 然后 启动油 压系统 动态检查程控阀的开关是否符合设计要求 程控阀阀位位置传感器是否正常 仔细反复核对输入微机控制器的程控阀开关是否符合程控阀开关时序图的要求 微机控制器 程控阀 油压系统等联动后检查 对主要程控阀开关时序图和备用程控 23 阀开关时序图都必需仔细反复核对 在定时状态下任意设置循环时间 开启电源 程序即从初始状态开始执行 仔细 反复核对精制段和提浓段吸附塔的每一步骤时间是否符合设计要求 阅读控制系统使用 说明书 仔细检查控制系统各功能是否正常 仔细检查 DCS 系统的模拟量和开关量是否有足够的备品 检查仪表电源和电磁 阀驱动电源是否有足够的备品 仔细检查提浓段 精制段和纯氧段装置油压系统的压力是否接入控制系统 报警 功能是否符合设计要求 仔细检查提浓段 精制段和纯氧段装置各个压力 分析等报警功能是否符合设计 要求 3 1 6 确认水 电 气等公用工程管线已接通并处于待开车状态 确认水 电 气等公用工程管线已接通并处于待开车状态 3 1 7 通知调度和前后工段何时开车 以便作好相应的准备工作 通知调度和前后工段何时开车 以便作好相应的准备工作 3 1 8 拆除进出界区和界区内的所有工艺气管线盲板 并作记录 拆除进出界区和界区内的所有工艺气管线盲板 并作记录 3 23 2 系统开车系统开车 3 2 1 提浓段 精制段 纯氧段工艺阀门的设定提浓段 精制段 纯氧段工艺阀门的设定 全开空气冷却器 E0101A B 水侧及气侧手动阀 确认冷却器供水正常 全开鼓风机安全阀 S0101A B 阀前手动前阀 全开中间气手动阀 V201 及产品气放空阀 V219 全开调节阀 PV201 前阀 V202A 全开混合气缓冲罐 V0201 及 V0202A B C 出口手动阀 混合气缓冲罐 V0201 及 V0202A B C 进口手动阀开度约 20 50 终升手动阀 V203 A B 开度约 10 20 全关提浓段 精制段所有排污阀 放空阀和其它工艺阀门 精制段氧气浓度达到 90 后 全开调节阀 PV302 前阀 V301A 全开缓冲罐 V0301 V0303 出口手动阀 混合气缓冲罐 V0301 V0302 V0303 进口手动阀开度约 20 50 打开 V301A B 关闭 V219 全开 V201B 视情况关闭 V310 V311 打开 V303 V309 24 全关纯氧段所有排污阀 3 2 2 提浓段 精制段 纯氧段仪器仪表系统阀门设定提浓段 精制段 纯氧段仪器仪表系统阀门设定 全开提浓段和精制段所有现场压力表及压力变送器取样阀 全开在线 O2分析仪气源取样阀 精制段氧气浓度达到 90 后 全开纯氧段所有现场压力表及压力变送器取样阀 全开纯氧段在线 O2分析仪气源取样阀 3 2 3 启动油压系统启动油压系统 按油压系统操作使用说明书启动 让所有程控阀关闭 3 2 4 再次反复核对提浓段 精制段 纯氧段输入微机控制器的主程序和备用程序程控阀再次反复核对提浓段 精制段 纯氧段输入微机控制器的主程序和备用程序程控阀 开关是否符合工艺设计要求 微机控制器 程控阀 油压系统等联动后检查 开关是否符合工艺设计要求 微机控制器 程控阀 油压系统等联动后检查 3 2 5 将提浓段 精制段 纯氧段流量计 压力变送器 在线将提浓段 精制段 纯氧段流量计 压力变送器 在线 O2分析仪 等仪器仪表分别分析仪 等仪器仪表分别 投入运行 投入运行 3 2 6 当系统准备工作一切就绪后 系统投料运行 具体操作如下当系统准备工作一切就绪后 系统投料运行 具体操作如下 系统采用常压开车 按正常运行时间的 2 3 倍设定程序系统各步骤时间 调节阀 PV201 投入自动 压力设定 0 19MPa 启动微机控制系统 程序自动运行 按鼓风机厂家使用说明书正常启动空气鼓风机和氮气鼓风机 当精制段吸附压力升高到 0 19Mpa 左右 取样分析氧气中 O2含量 氧气气中 O2 浓度 90 时 打开 V203 慢慢向纯氧段送气 操作时 根据系统处理气量 随时调节系统程序各步骤运行时间 并将原料气流 量增至满负荷 观察氧气气中 O2含量的变化 氧气气中 O2含量控制在 90 范围内 稳 定后则每切换一次程序 O2浓度就先升高再降低 如果观察到这种有规律的变化时 则提 浓段 精制段系统已基本稳定 可以运行纯氧段 纯氧段随着置换次数的增加 产品氧气的浓度逐渐升高 观察到 AIRA 的纯度大于 99 9 稳定后开启 V309 往下一工段送气 至此 整个系统完全投入运行 3 33 3 提浓段 精制段 纯氧段装置运行调节提浓段 精制段 纯氧段装置运行调节 3 3 1 装置正常运行时主要操作参数装置正常运行时主要操作参数见下表 提氧装置主要操作参数一览表 25 空气压力 提浓段吸附塔进口 0 20MPa 空气温度 提浓段吸附塔进口 40 精制段装置出口 O2含量 90 纯氧段装置出口 O2含量 99 0 油压泵站操作压力5 5 6 0MPa 罗茨风机运行电流 氮气置换风机电流 氧气置换风机电流 油泵运行电流20 30A 油 温 55 3 3 2 循环时间的调节循环时间的调节 循环时间 原料气流量和产品气 O2浓度三者之间有直接关系 当要求产品 O2浓度一 定 例如 90 时 原料气流量变化对循环时间最敏感 原料气流量增大 则要求循环 时间缩短 反之亦然 通过调整循环时间的办法即能改变产品气 O2含量 循环时间缩短 产品气 O2含量越 高 但同时其回收率下降 反之亦然 3 3 3 运行检查项目和调整运行检查项目和调整 为了取得良好的运行性能 在运行期间要检查和调整下列项目 吸附步骤 吸附步骤注意控制系统压力及流量稳定 均压步骤 由于存在阻力原因 两个塔之间均压后的压力不会完全一样 要求平衡后的压差在 0 01 MPa 以内 设定的均压时间只需满足实际的均压达到平衡所需要的时间就行了 由 于存在吸附剂对混合气各组份吸附的原因 因此 均压达到平衡后的压力比上述步骤的 理论压力低 均压时 混合气中氮气浓度越高 实际均压平衡后的压力就越低 置换步骤 置换步骤的目的是提高床层内的氮气浓度 使其达到产品要求 在整个置换期间调 节塔出口调节阀的开度 使气流平稳 塔内压力不发生变化 并根据置换后的气体浓度 调节置换时间 26 逆放步骤 逆放过程实际上是很迅速的 逆放速度过快 不仅使系统产生噪声 而且会造成对 吸附剂的磨损 本装置通过调整逆放手动阀的开度 使逆放压力在较匀速的条件下在规 定的时间内缓慢放至低压 要求逆放终时压力愈低愈好 逆放终时压力愈低 对吸附剂 的解吸有利 吸附剂再生效果好 吹扫步骤 吹扫过程使用的是精制段过来的吹扫气进行吹扫 一般情况下吹扫越彻底 吸附剂 再生的效果越好 但在生产过程中提浓段应该根据中间气浓度 而精制段根据产品氧浓 度调整吹扫时间 二段升步骤 二段升过程是利用精制段的混合气缓冲罐 V202A B C 的气体对吸附塔进行升压 以 回收有效气体组分和压力 最终升压步骤 最终升压的压力应该在切换到吸附步骤时基本上达到吸附压力 如果升压不够 在 该塔转为吸附步骤初期将有一短时间需要升压而使出口流量极小 并引起吸附压力的波 动 充压太快会造成出口气流量波动大 也使吸附压力波动 这对于精制段影响极大 故通过手动阀 V203A B 调整最终升压充压速度 保持系统压力稳定 对于纯氧段则通过 PV30