制氢技术方案资料

1、焦炉煤气变压吸附制氢装置技术方案 页 共 30 页第六节 电气和控制系统概述电气系统主要是安全可靠的满足装置煤气压缩机，控制系统，照明等用电器，用电的要求。根据变压吸附的工艺特点，本装置的控制系统设计和软件设计将在满足工艺要求的前提下， 既考虑技术的先进性、操作的简便性和直观性，又特别注意运行的可靠性和稳定性，并兼顾价格因素。全套控制软件包将充分体现变压吸附的技术特点，不仅能实现系统的实时控制、优化操作，而且能完全保证装置的长期、稳定、安全运行。电气系统煤气压缩机高压电气控制柜1套煤气压缩机低压电气控制柜1套基本控制功能顺序控制本装置的全部程控开关阀和控制调节阀，按照工艺给定的条件进行顺序控制

2、和模拟调节，使装置正常工作。这要求顺序控制和模拟控制能有机的结合起来，进行复杂控制。并且对于多种切塔和恢复的控制，能实现多种不同的控制程序。所有的程控开关阀均带阀位检测、显示和报警功能。程控调节该功能用于保证各关键压力变换能和理想曲线基本完全吻合。从而保证了变压吸附工况的稳定和优化。参数优化控制依据原料气量的变化和产品纯度的变化自动地计算出最佳吸附循环时间，优化装置的运行状况，使装置在保证产品质量的前提下，还可以自动地获得最高的产品回收率、获得最佳的经济运行效益。联锁控制包括工艺参数联动调节，工艺参数安全联锁，产品质量联锁控制等。动力设备监控包括压缩机的流程显示、关键参数的监控、动力设备故障的

3、报警和动作联锁。管理功能可以进行完善直观的工艺流程监控与动态显示，如故障自诊断，历史趋势，事故状态和各种操作记录及打印报表。可以和工厂管理网络或INTERTNET联网，可将装置运行参数和数据上传至管理计算机用于工厂管理、调度和数字统计；也可以通过INTERTNET为用户提供远程技术支持。显示与操作画面：总貌图工艺流程详图（多幅）报警画面调节回路棒图参数设定参数优化阀门状态阀门操作动力设备监控历史趋势（压力、流量、温度、液位、纯度等）实时趋势（压力、流量、温度、液位、纯度等）打印：班报表日报表月报表随机打印故障记录打印故障诊断功能本控制系统可根据压力、阀位检测、产品纯度、温度、流量等参数自动对工

4、艺或设备故障进行自动诊断、报警和联锁处理。同时对控制系统自身的主要故障：如CPU故障、通讯故障也可进行自自诊断，并提出故障警告和安全处理。控制设备选型本装置控制系统由甲方统一考虑。现场仪表选型（ 暂定 ）本装置仪表选型原则上应尽量与整个制氢装置相一致并符合用户的使用习惯，以便于用户维护和减少库存量。1）现场检测仪表均选用能够与DCS进行数字通讯的智能型变送器（如压力/差压变送器、流量计） 。2）执行机构主要采用气动调节阀加电/ 气阀门定位器（或电/ 气转换器）的配置方式。3）流量测量仪表主要采用孔板加差压变送器测量方式，并配温度、压力补偿。4）本装置产品控制设在线H2、 O2、 H2O、 CH

5、4分析仪。5）本装置可燃气体检测报警装置根据用户要求统一考虑。6）对生产过程中的关键参数进行监控，以保证产品质量和提高产品收率。7）控制仪表、电气设备一览表（选型供参考，可根据用户习惯进行修改）生产装置安全措施和安全保护系统为了满足工艺装置安全地长周期正常运行，确保正常生产及事故状态下工艺设备和操作人员的安全，根据有关标准规范的规定，将考虑如下几方面的安全防护措施：1）、所有置于室外危险场所的仪表均采用本安结构，因故不能构成本安回路时选用隔爆型仪表。、控制室及现场仪表供电除设置一般电源（GPS）外，还设置仪表专用的不间断供电系统（UPS） ，不间断供电时间一般为30 分钟，以便电网掉电时能够使

6、装置处于安全保护状态。、根据装置的特点，设置一定数量的可燃气体检测报警仪表。6.5 控制软件及特点自适应随动调节软件装置在运行过程中，各塔除在吸附状态外，都处在某种降压和升压过程中。在这个过程中要求气流均衡、稳定。因此对这类过程的控制是关系装置运行质量包括吸附剂寿命长短的一个关键，本装置方案中以压力为控制量，通过控制吸附压力均匀上升和下降，达到稳定控制气体量的目的。按照上述要求开发的变压吸附自适应控制软件，可根据变化中的工艺条件进行预估,随工艺状况的改变, 自动生成控制操作曲线，按此曲线自动控制变压吸附装置的均压、逆放、抽空、充压过程，可最大限度地接近于理想过程。故障塔切除与恢复控制软件故障塔

7、切除在变压吸附装置运行过程中，如因阀门、控制线路、电磁阀、杂质超标等问题，使某塔不能正常工作时，就需要切掉一个塔，让其余的塔正常运行，保证生产不间断，这是提高变压吸附装置可靠性的一个关键，也是变压吸附控制技术的一个核心。本系统PSA工序可作从五塔到四塔的任意自动切换运行。切塔过程如下：故障塔判断（ 根据压力、阀检、杂质超标） ；程序产生切塔报警并自动（或经操作工确认后手动）切除故障塔，关断该塔所有程控阀；程序将自动从压力扰动最小的点开始运行切塔后的新程序；切除塔恢复当被切除塔修复之后，需要将其投入正常运行，但投入的时机不对，将引起较大的波动，甚至出现故障，软件能够自动找到最佳状态恢复，使系统无

8、扰动恢复。恢复过程如下：在吸附塔故障处理完成后，操作人员发出塔恢复指令；程序根据该塔的压力状态，自动确定在恢复后应进入的最佳步序；程序自动等到最佳的时间点将该塔无扰动地恢复进最佳步序，投入运行；.3 优化控制本装置的控制软件包中的专家自诊断系统可根据装置进料量的大小、原料气组成与产品气纯度分析的变化，适时地自动调整系统运行参数，优化PSA的运行状况，而无须操作工调整。该功能可保证装置在处理量变化时、原料气组成、压力和温度变化时，均能自动保证产品的质量并获得最高的氢回收率。从而大大提高了装置在运行过程中的经济性。第七节 程控阀7.1 本装置程控阀的技术性能及规格：A 、气动平板阀型号 :JF15

9、0/ -12N JF300/ -12N压力等级:150 磅 300 磅防爆等级: EXm CT5阀门型式:平板连接方式:法兰连接操作方式:程序控制驱动方式:气动驱动驱动电压: DC24V TOC o 1-5 h z 全行程时间: 1 秒制造商 :成都雅普环保工程技术有限公司B、程控四通阀（净化系统用）型号 :ST300/ -12N压力等级:300 磅防爆等级:EXm CT5阀门型式:四通阀连接方式:法兰连接操作方式:程序控制驱动方式:气动驱动。驱动电压:DC24V全行程时间: 2 秒制造商 :成都雅普环保工程技术有限公司程控操作机构由于本装置较小，各程控阀门（包括四通球阀）均采用气动驱动。第八

10、节装置占地面积与平面布置8.1 遵守的主要标准、规范、 石油化工企业工艺装置设备平面布置设计通则SHJ11-89、 石油化工企业建筑设计规范SHJ17-90、 石油化工企业设计防火规范（1999 年局部修订GB50160-92）.2 平面布置的原则和特点、贯彻中国石油化工总公司工厂设计若干规定精神。、吸附塔等非标设备集中布置，按预处理、变压吸附、氢气净化等不同工序分开独立布置。、程控阀门应保证均可在检修通道上检修。、充分考虑设备的检修和催化剂、吸附剂的装卸场地。、充分考虑装置设备的维修、消防、生产操作等所需通道。、压缩机厂房与原装置煤气压缩机集中布置，其结构采用钢筋混泥土结构。、管桥及框架等构

11、筑物采用钢结构。.3 管道器材选用原则、执行石油化工企业管道设计器材选用通则SH3059-94。、对临氢介质的管道及其配件的材质按最新版“Nelson 曲线”进行选材。、阀门原则上选用ANSI和 API 标准。、垫片采用金属缠绕垫。.4 装置占地面积本装置 1 压缩机厂房，一台压缩机）占地：12x12=144 m 2控制室，电器室，分析室，等公用辅助间占地：与原装置公用非标设备为露天布置，占地面积分三部分，其中：预处理占地：10.0 x7.5=60 m 2；变压吸附占地：16.0 x7.5=120 m 2；氢气净化占地：7.0 x7.0=49.0 m 2；第九节定 员本装置为连续运转装置，需三

12、班连续操作，采用四班轮换制，年工作时间为8000小时，装置配备的人员如下，也可由厂方自行确定。表 1-2 焦炉煤气制氢装置劳动定员表序 号名称每班定员管理 人员操作 班次轮修 人员合计备注操作工辅助工1PSA-H2装置 操作工34214包括操作班长2制氢站站长113维检修人员白3仪表 . 电气、设备各 1人4管理人员白25技术人员白26分析人员1127辅助人员厂方统一考虑总计24所有定员均可与原装置通用，即可不另外增加定员。第十节 技术保证10.1 技术保证技术指标 产氢量：400Nm3/h装置操作弹性（ 对产品气 ） ：50 150 产品氢纯度：H 产品氢纯度：H 2 含量 99.9995%

13、O2 2ppmCH4 1ppm 氢气回收率： 产品氢气压力： 产品氢温度： 解吸气排气压力： 氢气回收率： 产品氢气压力： 产品氢温度： 解吸气排气压力： 1.6MPa.G 40 0.04MPa10.2 装置可靠性指标程控阀平均无故障时间24000小时10.3 装置寿命指标 TOC o 1-5 h z 吸附塔等静止设备设计寿命20 年程控阀寿命20 年 （ 密封件寿命大于3 年 ）吸附剂寿命20 年预处理用活性炭寿命大于2 年钯触媒寿命大于5 年5771001803090012095 5790368228596330825771001803090012386 57613739973576069

14、65771001803090013594 5780775799025155125771001803090012387 5771649826018180515771001803090012138 5721311921589183265771001803090012359 5790368223610760535771001803090012356 5761352861437917425771001803090012355 57508786970469327917088100343355274 10122994432583337917088100343355275 10186673293883200817088100343356107 10158115250150052217088100343356108 10100018005987173217088100343354295 10107419414268701717088100343356184 10187866086962880217088100343356185 10177