净化装置操作说明

PAGE武钢三硅钢6000Nm3/h氮气净化装置操作维护使用手册**市大通膜别离设备**前言1、本操作手册详细地介绍了氮气净化装置的构成及其工作原理，详细描述了氮气净化装置的操作要领。请参考本操作手册进展运转操作及维修。2、本操作手册主要偏重于净化设备流程的描述和设备的操作，简述了自动控制系统的构成和工作原理，描述了个功能元件的位置、型号、功能和工作步序，有关压力容器〔包含枯燥塔、脱氧塔和过滤器〕的构造以及催化剂和分子筛的特性，请参阅相关的图纸资料。3、本操作手册所描述的具体操作画面，假设与现场实际设备有差异，以现场画面指导操作为准。目录1、概述1-1净化装置的简要描述1-2氮气净化装置主要指标：2主要设备规格及作用3一般考前须知4设备的启动和运转4-1设备的吹扫4-2设备的启动4-3氢气添加量的设定4-4枯燥脱水系统5吸附枯燥塔切换再生系统工作过程描述6、系统报警及特性说明6-1系统报警功能6-2系统特性7、设备的维护7-1日常检查7-2定期检查附录一、设备工艺流程图附录二、设备平面布置图1、概述1-1净化装置的简要描述本净化装置的作用就是将原料氮气中所含的微量氧通过化学反响的方式用允许的过量氢气在脱氧塔中消除，同时利用后级的枯燥塔和出口过滤器，使得产品氮气的含氧量、露点、纯度等指标都能满足工艺的要求〔系统流程图见附录一〕。每套设备主要由一个脱氧塔、两台枯燥塔、进出口过滤器、现场操作柜、加氢柜和仪表柜构成〔见附录二〕。按气体的流动大致可以分为原料氮气气路、产品氮气气路、再生氮气气路、放空气路以及加氢气路〔见附录三〕。1-1-1原料氮气气路系统原料氮气通过入口过滤器〔V0101、V0102、GL0101〕进入净化设备管路。在这里，原料氮气中1.5μm以上的尘埃杂质被除去98%以上〔5μm以上的尘埃杂质被除去100%〕，这是为了防止这些尘埃进入脱氧塔，由于尘埃污染造成脱氧塔内填充的催化剂的性能降低。除去尘埃的原料氮气，在过滤器出口进展压力检测〔PE0101〕和微量含氧量检测〔AE0101〕，并通过氮气流量计〔FE0101〕进入混合器〔M0101〕。在混合器〔M0101〕内，原料氮气与系统参加的氢气进展混合，送入脱氧塔〔R0101〕,在催化剂的作用下，氮气中的微量氧与系统参加的氢气在脱氧塔内发生下述化学反响：2H2+O2——→2H2O+热氧和氢反响生成水，在脱氧塔内，残留氧含量在5ppm以下，含残氢量在1000ppm以下。由于氢氧反响产生热，另外脱氧塔内催化剂的特性要求其反响应在一定的温度范围之内，故由脱氧塔产出的气体需经冷却器降温，经过冷却器后的气体，其露点到达常温，再进入枯燥塔除去水份，到达产品氮气对露点的要求。除去微量氧的氮气经冷却器后进入枯燥塔进展枯燥处理，处理后的氮气其露点可到达-60℃枯燥系统由两台内装枯燥剂〔分子筛〕的吸附枯燥塔〔R0201和R0202〕构成。其中一台用于氮气枯燥，另一台用于枯燥剂再生，保证生产的连续性。当原料氮气的含氧量在500ppm时，两台枯燥塔48小时切换一次。两台枯燥塔的切换是通过双稳态气动三通球阀〔FV0401〕完成的。1-1-2加氢气路系统外管网提供的原料氢气其压力为1.4MPa，而原料氮气系统的压力为≤0.6MPa，不能直接用于氮气净化装置〔由于加氢调节阀的特性和氮气系统压力共同决定的〕，所以必须对氢气进展系统减压，以保证系统加氢的稳定性。氢气减压系统示意图如下：加氢系统投入使用前，为了确保系统的平安可靠，保证系统正常运行，必须使得原料氢气出口压力在0.6MPa～0.8MPa之间。通过调整FV01可以到达此目的，FV01为美国Fisher公司的自励式减压阀，型号为95H。如果氢气减压系统出口压力大于1.0MPa或小于0.5MPa，系统会自动报警。减压后的原料氢气经过氢气管路入口阀V0201进入加氢气路，由管道过滤器〔GL0201〕过滤后，供应氢气质量流量调节阀〔FIQ0201〕，根据原料氮气流量、原料氮气含氧量等参数，为氮气净化系统参加适量的氢气，经过氢气流量现场指示仪表〔FI0201〕参加氮氢混合器〔M0101〕，实现微量氧与氢气充分混合，到达在脱氧塔内充分除氧的目的。1-1-3产品氮气气路经过脱氧处理并冷却后的含有一定水份的氮气由双稳态三通球阀〔FV0401〕控制，进入正在工作的枯燥塔〔R0201或R0202〕，进入枯燥塔的方向为下进上出，再经由单向阀V0404A或V0404B、手动球阀V0601进入出口过滤器GL0103将产品氮气送入产品气管道。在出口过滤器GL0103的出口处，对产品氮气的质量进展检测。内容包括产品氮气含氧量〔AE0601〕、产品氮气露点〔DP0601〕和产品氮气压力〔PE0601〕，其中任何一项指标不合格，系统都将产生报警，提醒操作人员采取相应措施。如果产品氮气不合格，可以手动关闭球阀V0604，翻开球阀V0803，对不合格产品氮气放空。不合格产品氮气放空是通过手动完成的。1-1-4再生氮气气路本氮气净化设备对氮气的枯燥过程是通过枯燥塔内的分子筛对氮气中水份进展吸附完成的，当分子筛吸附饱和之后，就失去了枯燥的作用，必须对其进展加热脱水再生，并利用再生气将水份带出系统，以便再次投入使用。本装置设置两台吸附枯燥塔〔R0201和R0202〕，其工作形式为一台工作，另一台再生。再生气取自出口过滤器的出口，所以本系统是利用产品气来再生的，这样在再生的枯燥塔投入使用时，其内部存留的气体也为合格的产品氮气，防止了对系统的污染。再生氮气通过球阀V0603进入再生氮气管路，通过节流阀V0702调整再生氮气流量，其再生流量值一般在400Nm3/h～600Nm3/h之间，涡街流量计FTQ0701测量并远传至自控系统。通过气动蝶阀FV0703、单向阀V0403A(A塔再生)或V0403B(B塔再生〕进入将要再生的吸附枯燥塔，再生气进入枯燥塔的方向为上进下出，再通过双稳态气动直通阀FV0402A(A塔再生)或FV0402B(B塔再生)，进入渐开调节阀FV0803放空。气动蝶阀FV0703为电闭特性，以保证在系统失电的情况下，保证再生气路的畅通。渐开调节阀FV0803为快关慢开、电闭特性。当开场放空过程时，使得再生气缓慢流出再生枯燥塔，防止分子筛因遭受强烈气流冲击受到震动，影响使用寿命。1-2氮气净化装置主要指标：1-2-1原料氮气指标原料氮气流量： 6300Nm3/h浓度〔v/v〕：99.95%含氧量：100～500ppm压力：0.4～0.6MPa〔G〕含水量〔DP〕：≤-20℃温度：≤40℃粉尘：微量1-2-2产品氮气指标氮气流量 ：6000Nm3/h〔操作弹性：50～105%〕浓度〔v/v〕 ：≥99.999%氧气含量 ：≤5ppm露点〔DP〕 ：≤-60℃压力 ：≥0.35mpa〔G〕温度 ：≤40℃粉尘 ：小于3µm：2% 大于5µm：0%1-2-3电气仪表配电容量1〕加热器380VAC50Hz180KW2〕电气仪表380VAC50Hz10KW1-2-4电气仪表空气1〕流量：最大10Nm3/h2〕压力：5～7kgf/cm23)温度：常温4〕露点：-20℃2主要设备规格及作用注：不含脱氧塔、枯燥塔、过滤器等机械设备序号工作位号设备名称设备型号设备作用备注1FV0401双稳态三通球阀Q64DN200通过切换控制枯燥塔的工作与再生**明珠2FV0402A双稳态直通球阀Q641FDN200开启时，对吸附枯燥塔A再生放空**明珠3FV0402B双稳态直通球阀Q641FDN200开启时，对吸附枯燥塔A再生放空**明珠4V0403A旋启式止回阀H44FDN80枯燥塔A再生时再生氮气入口阀**明珠5V0403B旋启式止回阀H44FDN80枯燥塔B再生时再生氮气入口阀**明珠6V0404A旋启式止回阀H44FDN200枯燥塔A工作时产品氮气出口阀**明珠7V0404B旋启式止回阀H44FDN200枯燥塔B工作时产品氮气出口阀**明珠8AE0101微量氧分析仪MODEL9110～500ppm原料氮气含氧量分析仪，位于入口过滤器的出口处SYSTECH9AE0601微量氧分析仪MODEL9110～10ppm产品氮气含氧量分析仪，位于出口过滤器的出口处SYSTECH10DP0601露点仪-100～0产品氮气露点分析仪，位于出口过滤器的出口处英国SHEW11PE0601压力变送器EJA430A0～1.0MPa产品氮气出口压力测量，位于出口过滤器的出口处横河川仪12PE0101压力变送器EJA430A0～1.0MPa原料氮气入口压力测量，位于入口过滤器的出口处横河川仪13PE0201压力变送器EJA430A0～2.0MPa原料氢气入口压力测量，位于氢气减压系统出口横河川仪14FIQ0201质量流量调节阀CMVQ0～200L系统加氢质量流量调节阀，最大加氢量12Nm3/h日本山武15FE0101涡街流量计DN200设备入口原料氮气流量的测量**五环3一般考前须知3-1启动和停用设备时，阀的开闭应缓慢进展。3-2送入氢气时，必须先用氮气置换氢气管路，防止发生危险。3-3设备停用时，必须关闭氢气管路入口阀门V0201。3-4各设备的操作，请熟悉各设备相关操作说明书等资料以后再进展操作。4设备的启动和运转4-1设备的吹扫氮气净化设备在第一次使用或长时间停顿不用时，在启动设备之前应对各气路进展吹扫，吹扫流程如下：注：吹扫程序由本机手动操作和远程手动操作联合完成。远程手动操作是在现场操作柜的触摸屏上完成的。1〕检查设备各手动阀门的状态：原料氮气入口阀门V01、产品氮气出口阀门V0604、不合格产品氮气放空阀门V0803、入口过滤器GL0101阀门V0101和V0102、出口过滤器GL0103阀门V0601和V0602、再生氮气节流阀V0702、、氢气管路阀门V01、V0202、V022003、V0204、V0206、V0207处于关闭状态。入口过滤器GL0101旁通阀门V0103、出口过滤器GL0103旁通阀门V0603、再生旁通阀V0701、再生氮气放空出口阀门V0802、氢气管路旁通阀门V0205和V0208处于翻开状态。2〕远程手动操作：在现场操作柜触摸屏的主画面上，选择系统进入设备吹扫程序，此时各电控阀门按顺序执行如下动作：电动蝶阀FV0703、再生放空缓开阀FV0801、双稳态直通球阀FV0402A和FV0402B将自动处于关闭状态。双稳态三通球阀FV0401自动位于与吸附枯燥塔A〔R0201〕同向，即R0201处于工作位置。注：如果在触摸屏上选择吹扫程序时，设备正处于枯燥塔再生中的加热或吹冷步序，则系统发生连锁保护，吹扫指令将被终止。3〕缓慢翻开原料氮气入口阀门V01，使设备缓慢冲压。直至入口现场指示压力表P0101和产品氮气出口现场指示压力表P0601的指示压力与外管网原料氮气的压力一致为止。此时在控制室仪表柜触摸屏和现场操作柜触摸屏上显示的产品氮气压力，应该与此压力值一样。将原料氮气入口阀门V01手动打到全开状态。4〕缓慢翻开产品氮气放空阀V0803，检查原料氮气流量〔在控制室仪表柜触摸屏和现场操作柜触摸屏上均有显示〕，使流量值到达2000Nm3/h左右，保持5分钟〔或视实际情况适当变动〕，此时应密切注意原料氮气压力的变化，不能直接影响外管网的压力。5〕在现场柜触摸屏上选择下一步，进展再生放空管路吹扫。FV0402B翻开、FV0801缓慢翻开，系统自动吹扫3分钟，关闭FV0402B和FV0801。6〕在现场柜触摸屏上选择下一步，则双稳态三通球阀FV0401切换至枯燥塔B〔R0202〕，即R0202处于工作状态，保持5分钟。7〕在现场柜触摸屏上选择下一步，进展再生放空管路吹扫。FV0402A翻开、FV0801缓慢翻开，系统自动吹扫3分钟，关闭FV0402A和FV0801。8〕依次翻开手动球阀V0101、V0102、V0601、V0602，关闭V0103和V0603，将GL0101和GL0103投入系统，保持几分钟。9〕关闭产品氮气放空阀V0803，翻开氢气管路吹扫阀门V0202，保持3分钟，关闭V0202。10〕在现场柜触摸屏上选择下一步，系统将提示设备已完成吹扫过程，点击"完成〞，设备回复到初始状态。关闭原料氮气入口阀门V01,并保持12小时以上，观察整体设备的气密性。至此，设备完成了整个吹扫过程，每个步序在现场操作柜的触摸屏上均有提示。4-2设备的启动如果设备长时间闲置，应用氮气加以保护。设备准备启动时，首先要进展氢气管路的气体置换。4-2-1氢气管路的置换流程1〕关闭V0201、V0203、V0204、V0206、V02072〕翻开V0205、V0208、V0202，保持1分钟。3〕关闭V0202、V0208，翻开V0201、V0206氢气管路的置换完毕。4-2-2设备的投运启动1〕检查各阀门的状态：原料氮气入口阀门V01与产品氮气出口阀门V0604、氢气管路V0201与V0202应在关闭的位置翻开的阀门：V0101、V0102、V0205、V0207、V0601、V0602、V0702、V0802关闭的阀门：V0103、V0203、V0204、V0206、V0603、V0701、V07022〕在现场操作柜触摸屏的"主画面〞上选择"系统启动〞，在"系统启动〞画面上选择"A塔工作〞或者"B塔工作〞并"确认〞，系统会自动地调整各电动阀的位置和状态。例如，选择"A塔工作〞则FV0401切向A塔工作，B塔再生的状态，FV0402A关闭，FV0402B翻开，FV0703和FV0801翻开，枯燥塔B处于再生加热状态。如果确认B塔无需加热，可以把"自动/手动〞开关打到"手动〞位置，利用"步进〞按钮将B塔切换到再生的等待状态。如果在上述操作中，选择了B塔工作，则FV0401切向B塔工作，A塔再生的状态，FV0402B关闭，FV0402A翻开，其他工作状态与选择A塔工作一样。注意：即使再生塔处于加热状态，由于没有再生气流量，加热系统也不会开场加热，它会等到有再生气流量后，并延时2分钟后再开场加热。这也是系统连锁保护的一个重要环节。3〕缓慢翻开原料氮气进口阀门V01，为系统冲压，直至系统压力与外管网压力平衡，将V01打到最大开度。4〕缓慢翻开V0803，使系统流量到达2000Nm3/h左右即可。5〕缓慢翻开氢气管路进口阀V0201，调整节流阀V0206，观察现场加氢流量计，使得最大加氢流量在15Nm3/h左右即可，此后该节流阀的位置一般无需在此调整。此时请确认氢气系统减压后的压力值，如果不符合系统的要求，请及时予以调整。在仪表柜触摸屏的"加氢〞画面，将加氢方式选择为"比率加氢〞模式，并手动设定系统含氧量，"确认〞后，关闭V0205翻开V0204，缓慢翻开V0203，直至到达最大开度，，观察加氢流量值，并与所需氢气流量加以比拟。调整V0803，观察加氢流量是否虽氮气流量的变化而发生变化。6〕调整再生节流阀V0702，使再生流量控制在500Nm3/h左右，2分钟后，观察系统是否开场加热。7〕如果一切正常，选择"完成〞，系统将自动进入正常显示流程。8〕待系统的产品含氧量和露点都符合工艺要求后，关闭V0803，翻开V0604，产出产品氮气。4-3氢气添加量的设定4-3-1氢气添加量的理论数据系统向原料氮气中添加氢气，以除去氮气中所含的微量氧，无论采用哪种加氢方式，其添加氢气的理论数值可以根据下面公式获得：Q=F×〔2A×10-6+a×10-2〕Q—添加氢气量的理论值〔Nm3/h〕F—原料氮气流量〔Nm3/h〕A—原料氮气含氧量〔ppm〕a—过量氢气添加浓度〔%〕〔通常为0.15〕4-3-2加氢方式的选择根据加氢流量的理论计算，为加氢系统提供了正确操作提供了理论依据。加氢系统分为比率加氢和自动加氢两种方式，可以在仪表柜触摸屏上选择并相互无扰动切换。两种加氢方式的特性如下：4-3-2-1比率加氢方式比率加氢为开环控制方式，它以参加的氢气流量为调节对象；由于氧分析仪器固有的惰性，在比率控制方式时，氧分析仪并不接入控制回路，而是人为地在HMI上设定系统原料氮气的含氧量，加氢流量根据含氧量设定值，随原料氮气的流量改变而发生变化。比率加氢方式主要应用在稳定的生产过程中或分析仪表出现故障的情况下。当系统含氧量超出规定范围时，发出声光报警，提示操作人员及时调整系统含氧量。比率加氢原料氮气的含氧量的高限报警是根据含氧量设定值和氧分仪测量值进展比拟，当计算出系统的过量氢量缺乏200ppm时，发生报警，提示操作人员注意。比率加氢原料氮气的含氧量的低限报警是根据含氧量设定值和氧分仪测量值进展比拟，当计算出系统的过量氢量高于1800ppm时，发生报警，提示操作人员注意。4-3-2-2自动加氢方式自动加氢为闭环控制方式，它以参加的氢气流量为调节对象；随原料氮气的流量变化，利用质量流量控制器，控制加氢流量。在这种控制方式下，整个加氢过程是自动完成的。无论是比率加氢方式还是自动加氢方式，当系统含氧量超出设定高限报警值时，系统都会产生声光报警，该报警只有得到操作人员确认时，才会消除。系统具备报警保持功能。4-4枯燥脱水系统由于枯燥系统是由两台一样的枯燥塔构成的，工作方式为一用一备，并附以相应的切换、加热再生、放空、保压等待等系统，所以枯燥系统的控制主要有如下内容：·两台枯燥塔的切换：通过控制一台三通双稳态气动球阀的换向实现。·再生塔的加热再生过程：在加热过程中，没有采用传统的可控硅调节模式；而是采用了逐级连续加热方式，保证总有三组加热器在工作。而且相对每一次加热再生过程，三组主加热器是轮流使用的，保证了加热器的使用寿命尽可能的长，这是优于可控硅控制加热的方面之一〔可控硅控制加热方式是九组加热器同时都在连续工作〕；另外，由于可控硅的漂移特性，也使得控制加热的目标值不易准确，而采用逐级连续加热方式，它是在目标值附近使用小功率加热，〔1/3的加热功率〕，将使控制的目标值很准确。再生塔控制点的选择：再生塔进展加热时，再生气体为上进下出，合理地选择控制点，对加热过程的进展是相当重要的。再生塔温度测量点的选择如下列图所示：加热温度控制点：主要对再生加热的温度进展控制，防止加热温度过高，损害分子筛。该点是再生加热的目标值。加热温度连锁点：该点作为再生加热的连锁值，主要用于对加热电缆进展保护。出口温度监视点：用于对再生气的出口温度进展监视。当该点温度高于100℃当该监视值高于100℃时，系统自动将再生加热的目标值设定为1505吸附枯燥塔切换再生系统工作过程描述设备中配置了两台吸附枯燥塔，我们分别称为A塔和B塔，其工作方式为一工作一再生，两塔一用一备，保证了系统工作的连续性。枯燥塔工作流程如下所示：各电动阀门按照上述工作流程顺序工作，如下表所示：各阀门动作步序：6、系统报警及特性说明6-1系统报警功能〔1〕原料氮气含氧量高报警：当系统原料氮气含氧量超过报警设定值时，产生声光报警。该设定值是通过人机界面在触摸屏上完成的。〔2〕原料氮气含氧量设定高报警：该报警是在比率加氢的情况下自动出现的。当含