PSA设计说明书模版

2/27设计说明书00REV说明DESCRIPTION设计人DESIGN校核人CHK”D审核人APPR.工程经理PM.DATE第一节概述第四节设备第六节电气第八节消防第九节环境保护第十节劳动安全卫生第十一节装置定员第十二节设计执行的主要标准标准设计依据

第一节概述1.1四川盛马化工股份与成都华西工业气体签订的催化干气PSA氢提纯装置合同技术附件。装置概况规模及组成纯氢气的成套装置。装置设计的规模装置公称产氢力量： 生产方式： 三年连续生产装置操作弹性(对产品气)：30~110%装置设计操作寿命： 本单元为6-1-3VPSA流程变压吸附氢提纯装置；生产方案6-1-3VPSA流程变压吸附氢提纯技术，从原料99.0%的氢气，然后送出界区去氢气压缩机。原料气在提纯氢后剩余的PSA装置解吸气送出界区。设计界区界区示意图原料气原料气①6VPSA-H②2产品氢气③真空解吸气名称介质名称介质流量压力MPa〔G〕温输送方式管道规格接口位置备注原料原料气2743.7Nm3/h0.940管道DN80,A1B 管廊上,界区1米产品氢气606.1Nm3/h0.840管道DN40,A1B 管廊上,界区1米品解吸气2137.6m3/h0.0240管道DN250,A1B管廊上,界区1米放空体最大2743.7Nm3/h0.05常温管道DN100,A1B管廊上,界区事故状态1米去火炬400Kg/h0.02常温管道DN40,A1B50Nm3/h0.4常温管道DN40,A1E500Nm3/次0.4常温管道DN25,A1B20t/h0.434管道DN80,A1B600Kg/h0.8管道DN40,A1B1.1280管道DN50,A1B排污污水排污污水去地管净化风1米界区1米界1米界1米界1米仪表用氮气置换用公用工程循环水冷却用脱盐水冷却用汽消防用本装置所承受的变压吸附工艺技术，具有如下优点：☆6-1-3VPSA流程，流程简洁、运行牢靠。☆6-1-3VPSA流程的抽真空过程连续,真空时间长,吸附剂的再生彻底,能耗低。☆5、4塔操作。在切塔后，可将切除塔隔离进展任意检修。因而大大地提高了装置运行的牢靠性。☆阀。保证了装置长期运行的牢靠性。☆氢提纯的吸附剂，吸附剂动态吸附量大、脱除杂质精度高，可更有效地保证产品质量和回收率。☆本装置先进成熟的掌握软件包可自动实现吸附时间的优化和吸附压力自适应调整,保证产品的合格和收率的最高。其次节工艺说明生产流程流程示意图:原料气原料气①6VPSA-H②2产品氢气③4/2727/27真空真空解吸气注：虚线框内为设计界区工艺原理吸附是指：当两种相态不同的物质接触时，其中密度较低物质的分子在密度较高的物质〔一般为密度相对较大的多孔固体被称为吸〔一般为密度相对较小的气体或液体可分为四大类，即：化学吸附、活性吸附、毛细管凝缩和物理吸附。PSA制氢装置中的吸附主要为物理吸附。物理吸附是指依靠吸附剂与吸附质分子间的分子力〔包括范德华力和电磁力〕进展的吸平衡在瞬间即可完成，这种吸附是完全可逆的。变压吸附氢提纯工艺过程之所以得以实现是由于吸附剂在这种物理吸附中所具有的两共性目的。工业PSA-H2质，因而对混合气体中的各组分具有不同的吸附力量和吸附容量。正是吸附剂所具有的这种：吸附杂质组分的力量远强于吸附氢气力量的特性，使我们可来评价的。优良的吸附性能和较大的吸附容量是实现吸附分别的根本条件。〔弱吸附组分在吸附床死空间中剩余量/弱吸附组分在吸附床中的总量〕与〔强吸附组分在吸附床死空间中剩余量/强吸附组分在吸附床中的总量〕3。另外，在工业变压吸附过程中还应考虑吸附与解吸间的冲突。一般而言，吸附越简洁则等强吸附质，就应选择吸附力量相对较弱的吸附剂如硅胶等，以N2、O2、CO等弱吸附质，就应选择吸附力量相对较强的吸附剂如分子筛、CO专用吸附剂等，以使吸附容量更大、分别系数更高。和抗磨性。一般承受三水合铝或三水铝矿的热脱水或热活化法制备，主要用于气体的枯燥。硅胶类吸附剂属于一种合成的无定形二氧化硅，它是胶态二氧化硅球形粒子的刚性连续CO2等组分也有较强的吸附力量。活性炭类吸附剂的特点是：其外表所具有的氧化物基团和无机物杂质使外表性质表现为种弱极性和非极性有机分子的优良吸附剂。格外全都的孔径构造，和极强的吸附选择性。成复合吸附床，才能到达分别所需产品组分的目的。吸附平衡：吸附平衡是指在肯定的温度和压力下，吸附剂与吸附质充分接触，最终吸附质在两相中附剂和吸附质，该动态平衡吸附量是一个定值。在压力高时，由于单位时间内撞击到吸附剂外表的气体分子数多，因而压力越高动态平分子就少，因而温度越高平衡吸附容量也就越小。我们用不同温度下的吸附等温线来描述这一关系，如以下图：吸附容量吸附容量V4A常温D高温A常温D高温BCP1P2杂质分压V2V1吸附剂的这段特性正是变温吸附〔TSA〕工艺所利用的特性。B→A可以看出：在温度肯定时，随着压力的上升吸附容量渐渐增大；A-B段的特性来实现吸附与解吸的。吸附剂在常温高压(即A点)(到B点)使各种杂质得以解吸。在实际应用中一般依据气源的组成、压力及产品要求的不同来选择PSA、TSA或PSA+TSA工艺。变温吸附法的循环周期长、投资较大，但再生彻底，通常用于微量杂质或难加换热设备，被广泛用于大气量多组分气体的分别与纯化。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。面积的要求而敏捷确定。6台吸附塔，13次连续均压回收氢气过程，且抽真空再生过程连续。流程简述:6-1-3VPSA主流程本装置主流程由6台吸附塔和3台缓冲罐，3台真空泵组成。PSA装置真空流程承受6-1-3VPSA工艺流程，即：装置的6个吸附塔中有一个吸附塔始3次均压降压、逆放、抽真空、连续3次均压升压和产品气升压等步骤组成。主流程过程简述如下：吸附过程40℃的原料气经分液罐后自塔底进入正处于吸附状态的吸附塔〔1个吸附塔处于吸附状态〕内。在多种吸附剂的依次选择吸附下，其C1、CON2等杂质被吸附下来，未被吸附的氢气作为产品从塔顶流出，经压力调整H299.0%0.8MPa(G)。(称为吸附前沿)塔的原料气进料阀和产品气出口阀，停顿吸附。吸附床开头转入再生过程。均压降压过程共包括了屡次连续的均压降压过程，因而可保证氢气的充分回收。逆放过程在均压降压过程完毕后，吸附前沿已到达床层出口。这时，逆着吸附方向将吸附塔压力罐。抽真空过程在逆放过程全部完毕后，为使吸附剂得到彻底的再生，用真空泵对吸附塔抽真空，进一均压升压过程在抽真空再生过程完成后，用来自其它吸附塔的较高压力氢气依次对该吸附塔进展升氢气的过程，本流程共包括了连续屡次均压升压过程。产品气升压过程在均压升压过程完成后，为了使吸附塔可以平稳地切换至下一次吸附并保证产品纯度在压力。“吸附-再生”六个吸附塔交替进展以上的吸附、再生操作(有一个吸附塔处于吸附状态)即可实现气体的连续分别与提纯。装置的工作状态表6-1-3VPSA流程步序123456789101112T101AAAE1DE2DE3DDVVE3RE2RE1RFRT101BE1RFRAAE1DE2DE3DDVVE3RE2RT101CE3RE2RE1RFRAAE1DE2DE3DDVVT101DVVE3RE2RE1RFRAAE1DE2DE3DDT101EE3DDVVE3RE2RE1RFRAAE1DE2DT101FT101FE1D E2D E3DDVVE3R E2R E1RFRAA注：A：吸附 E1D～E3D：一至三均降压 D：逆放抽真空E1R～E3R：一至三均升压 升主要操作条件6-1-3VPSA操作条件序号步序MPa〔G〕温度1〔A〕0.9MPa常温2〔ED〕0.9→0.22常温3〔D〕0.22→0.02常温4〔V〕-0.08常温5均压升压〔ER〕-0.08→0.68常温6〔FR〕0.68→0.9常温原料及产品的主要技术规格原料来源PSA装置的设计原料为催化干气，其性能及规格如下：原料规格名称原料H231.24N215.20O21.10CH421.08C222.46C45.53C5以上2.84温度℃H2S100PPm40组成(mol%)组成(mol%)C30.55压力MPa(G)Nm3/h0.92743.7产品氢气规格：H2≥99.0

CO+CO2≤20ppmC1 ≤0.2N2≤0.8出口温度： 40℃出口压力： ≥0.8Mpa(G)产品流量： ~600Nm3/h付产品：解吸气出口温度：40℃出口压力： ≥0.02Mpa(G)物料平衡4.16-1-3VPSA流程物料名称物料名称原料气产品氢解吸气组分Nm3/hmol%Nm3/hmol%Nm3/hmol%H2857.1431.24600.0099.00257.1412.03N2417.0515.204.850.80412.2019.28O230.181.1030.181.41CH4578.3821.081.210.20577.1727.00C2616.2422.46616.2428.83C315.090.5515.090.71C4151.735.53151.737.10C以上577.922.8477.923.65HS2100PPm0.00120PPm合计2743.73100606.06100.002137.67100压力温度0.9MPa.G40压力温度0.9MPa.G40℃0.8MPa.G40℃0.03MPa.G45℃附图附表1 工艺说明书设备一览表管道特性表安全阀计算汇总表〔PFD〕〔PID〕第三节公用工程序使序使用温度压力夏季用量冬季用量用途备号地点℃MPa注正常最高正常最高m3/hm3/hm3/hm3/h123456789101真空泵340.416201416冷却水2真空泵2真空泵0.80.50.60.50.6水用脱盐水3消防蒸汽2801.1连续序使序使用电压设备数〔台〕设备容量kW 轴功率年工作年用电量备104kW/h.h注1011号地点V操作备用操作备用kW时数1234567891 真空泵3802175×2758000连续2 仪表用电22043连续3 照明用电22044 检修电源38040小计3801907522083连续附：电气设计条件真空泵电气设计条件：DCS，用于状态显示。掌握室停顿。用量用量Nm3/h序号使用地点及用途非净化净化备注正常最大正常最大12345671仪表用502吹扫用300首次开车用合 计300504.氮气用量序名用量压力纯度123456781氮气开停工用5000.4置换用2氮气开停工用500>0.9气密用使用地点及用途Nm使用地点及用途Nm3/次号称正常最大Mpa(G)备 注要求设备概况936台为疲乏容器。设备分类表设备类型数量〔台〕材质备注罐塔真空泵3台6台3台Q245RQ345RCS疲乏容器具体规格见设备一览表主要设备介绍非标设备条件见图表：吸附塔的设计说明本装置吸附塔均为疲乏容器，共6台。吸附塔内装吸附剂，每台装填填料 4.56吨，设计寿命15年，按操作压力在4.0×104次/年进展疲乏设计。以上疲乏容器设计、制造执行JB4732-2023《钢制压力容器-设备局部的设计详见设备专业设计文件第五节自控仪表环境特征本装置主要介质包括原料气、氢气、解吸气等，均为易燃易爆介质。掌握水平及仪表选型掌握水平本装置掌握主机承受DCS掌握系统，PSA氢提纯装置与联合装置共用一套DCS系统。PSA用户的维护。装置的变送器均以智能型为主。PSA局部的掌握软件承受成都华西工业气体供给的“切塔掌握和参数优化软件”并由成都华西化工技股份进展组态。掌握回路本装置共有调整回路4套,均为本安调整回路19点,10232点、PSA24～20mA标准信号。标准信号；空泵运行信号；点,36点程控阀开关信号为隔爆型信号；6点真空泵液位开关掌握信号为隔爆型信号；仪表选型本装置仪表选型原则上与整体装置仪表选型尽量全都,并尽量承受智能仪表。表4～20mA。COCO4～20mA。流量仪表流量测量仪表主要承受孔板加差压变送器测量方式，并配温度、压力补偿。压力仪表送器选用智能型。温度仪表100,不锈钢表壳。电磁阀程控阀门驱动电磁阀选用美国ASCO≥I。程控阀规格书。调整阀一般选用气动薄膜调整阀。具体的仪表设计内容见仪表专业设计文件第六节电 气本装置电气局部的设计主要包括真空泵用电、现场装置照明、检修电源箱、和装置防雷接地等内容。具体的电气设计内容见电气专业设计文件。第七节 分析化验分析内容及方法入下：样品名称样品名称分分析析混合分析产解备注化次原品吸验数料氢气 方 法项目次/小时气1/81/81/24气相色谱1/241/241/24气相色谱1/241/81/24气相色谱1/241/81/24气相色谱1/241/241/24气相色谱1/241/241/24气相色谱1/241/241/24气相色谱1/241/241/24气相色谱H2CH4COCO2O2开车初期每2H2CH4COCO2O2开车初期每2小时检测一次N2CC23含量。b全局部析工程的分析方法盛马公司常规分析，无特别要求。第八节 消防设计范围整体消防用水等由甲方整体考虑。装置位置及占地PSA氢提纯装置属于联合装置界区内的一个局部，具体位置见总体院的总图。PSA装置总占地面积为：15m×12m=180m2火灾危急因素分析爆炸极限火灾危急闪点自然点物料名称V%类别℃℃灭火剂种类氢气4~75甲气体570泡沫、干粉C1-C65.0～15.0甲气体干粉防火措施依据装置火灾危急的特点，防火安全设计本着“预防为主，防消结合”的原则，从预防火灾，防止火灾集中和消防三方面实行措施，确保防火安全。平面布置铺砌载重区与装置外道路相通，既可为检修使用，同时可作为消防通道。按标准要求设置。危急物料的安全掌握对危急物料的安全掌握是防火的有效措施之一。本装置设计为密闭系统，使易燃易爆和可燃物料在操作条件下置于密闭的设备和管道中，各个连接处承受牢靠的密封的措施。装置承受DCS掌握系统，对全装置进展集中显示，集中掌握和操作。工艺掌握系统中设有越限报警和联锁保护系统，确保危急物料始终处于安全掌握中。对可能超压的塔、容器等设备设置安全阀和阻火器，并与全厂泄压火炬系统连通，放空油气均进入火炬系统，不就地放空。压力容器或设备的造型和设计严格执行有关国家标准。在简洁聚拢易燃易爆气体的场所，设置可燃气体浓度报警器，并将报警信号送至掌握室。电气防火4欧姆。装置防爆区内照明灯均为防爆灯。报废等经济损失，甚至危及人身安全。装置内的配电电缆主要沿电缆桥架设。建筑物、构筑物防火1.5h。建筑物的泄压通过使用轻型墙板以及设计足够大的开窗面积实现。火灾报警“119”专用号报警。消防设计危急环境电力装置设计标准》等有关标准。199961日实行的《石油化工企业实际防火标准〔1999年版〕7.3.630升/秒。消防水由装置外部环状消防消防水量。9米；在15米的框架平台，沿梯子设置消防竖管或消防箱；对于高大框架和设备群的甲类设备，统一调动消防车，统一指挥灭火。预期效果了火灾发生气率。进展补救。装置的平面设计严格执行有关规定，设有足够的防火间距和消防通道等，并配备消防设施和通讯设备。在一旦发生火情时，协作消防队，可准时掌握和扑灭火灾。由于实行了上述消防同时也具备了一旦发生火情时，能够准时掌握和扑救的手段。附图：设备平面布置总图；可燃气体和有毒气体检测仪布置图见仪表设计。第九节 环境保护装置概况变压吸附〔PSA〕氢提纯装置为整体装置的一个组成单元，装置公称产氢力量：。PSA装置与整体装置共用三废处理系统，PSA局部的三废处理设施由甲方统一考虑、建设。建设地气象条件气温年平均气温17℃年平均最高气温17.7℃年平均最低气温16.3℃极端最高气温39.4℃极端最低气温 -4℃湿度年平均相对湿度81%最大月平均湿度91%月平均最小相对湿度13%NE1.7米/秒21.0米/秒7度场地土类别：Ⅱ级该地区地质条件良好，无不良地质构造，地壳极为稳定。主要环境污染源及其防治措施PSA “三废”排放量较少的装置，依据化工总公司《石油化工企业环境保护设计标准》〔SH3024－95〕的要求处理后，在正常生产过程中根本上属于无污染物排放的装置废气含氢气体均排入密闭的火炬系统废水本装置正常操作中排放的废水主要来源如下：地面冲洗水；初期污染雨水；真空泵工作液；原料气缓冲罐排污；本装置的废水排至厂区生产污水管线，由厂方统一处理。废渣本装置产生的废渣来自失活的催化剂和更换掉的废吸附剂，主要成分为废活性炭、5A分子筛、废氧化铝等均为化学性质稳定的无毒固体。废吸附剂为15,可由原生产厂回收处理或用桶装后深埋处理。噪声3.4.1噪声来源本装置无强噪声来源，所产生的噪声主要来自工艺管线中的流淌气体及真空泵电机。在设计中，通过掌握管线流速等措施使噪声掌握在85分贝以下。1.4.2 噪声防治措施a 机泵尽量选用噪音低的防爆电机。B 掌握管线流速和加小型管道消音器使其噪声掌握在 85分贝以下。在装置四周空间地带进展绿化，美化环境，削减污染。序号名称序号名称来源特征流量处理方式或去向经含油污水管道1含油污水可能被污染的雨水微含油至污水处理场真空泵、原料气缓2污水水冲罐间断〕经地漏去污水总管3废活性炭原料气缓冲罐固体1.0t/3年深埋处理4废氧化铝吸附塔固体1.2t/15年深埋处理5废硅胶吸附塔固体1.2t/15年深埋处理6废活性炭吸附塔固体10.0t/15年深埋处理7废吸附剂吸附塔固体5.0t/15年深埋处理8废分子筛吸附塔固体10.0t/15年深埋处理噪声按机泵85分贝〔A〕选用低噪声电机9 SYJ001-81测定各放空口85分贝〔A〕加消音罩第十节劳动安全卫生装置概况变压吸附〔PSA〕氢提纯装置为整体装置的一个组成单元，装置公称产氢力量：PSA局部的劳动安全设施由工厂统一建设。危害因素分析火灾、爆炸的危急本装置为甲类火灾危急装置，其使用的物料及生产的产品均具有易燃、易爆的性质，因此置劳动安全防护的主要内容。装置的主要危急物料的特性及火灾危急类别见下表：爆炸极限火灾危急闪点自然点物料名称V%类别℃℃灭火剂种类氢气4~75甲气体570泡沫、干粉C1-C65.0～15.0甲气体干粉毒性物质危害肤黏膜有肯定刺激作用。噪声危害本装置的主要噪声源为工艺管道气流噪音等。噪声源

室外

减防噪措施,

降噪后噪声级〔DBA〕80—85音器真空泵室外噪音电机80—85可符合《石油化工企业环境保护设计标准》SH3024-95。危急区域或岗位该单元处理的物料分为易燃、易爆介质。主要生产岗位危急因素分析如下：序号1场所或设备吸附剂等装填危急性粉尘2真空泵爆炸、噪声3PSA噪声、爆炸4装置区着火、爆炸主要防范措施防爆平面布置路及铺砌载重区与装置外道路相通，既可为检修使用，同时可作急救和疏通通道。离按标准要求设置。危急物料的安全掌握对危急物料的安全掌握是防爆的有效措施之一。本装置设计为密闭系统，使易燃易爆和可燃物料在操作条件下置于密闭的设备和管道中，各个连接处承受牢靠的密封措施对可能超压的塔、容器等设备设置安全阀和、阻火器，并与全厂泄压火炬系统连呀火炬系统连通，防室。电器防爆〔GB50058-9，装置区内的大局部地区为爆炸危急2区，在爆炸危急区范围内电器设备按所在场所的防爆等级选用防爆型。防爆区外是正常环境，选用一般电器设备。4欧姆。接地。消防自动掌握置承受DCS对全装置进展集中监管。装置中的重要工艺参数均集中在掌握室DCS中指示、自动调整及趋势记录，并对一些重要的操作参数设置越先报警，以确保装置安全平稳操作。为保证装置安全生产，设置一套ESD，在装置发生特别状况时，可保护关键设备。供电安全报废等，甚至危及人身安全。装置中的配电电缆主要沿电缆桥架铺设。电信有感温探测器，在装置区设置手动报警按钮。建筑物、构筑物防火装置的建筑物、构筑物设计严格执行《石油化工企业设计防火标准》和《建筑设计防火标准1.5小时。通风排解可能积聚在压缩机厂房屋顶上部的氢气，在屋顶设置球形风帽。防护措施均设置操作平台，梯子和护栏。同一区域相邻设备尽可能设置联合梯子平台，以便在几个地方可同时上下，一旦发生危急，可安全撤离。防烫本装置全部在常温下操作，对生产中有热水拌热的管线，外表温度可能超过 C，均承受了保温隔热设计，可保护操作工人的安全。抗震本单元按抗地震烈度7震设防分类标准》。防毒内配备防毒面具和空气呼吸器等防护用品。防噪声损害业企业噪声掌握设计标准》掌握水平。卫生措施本装置卫生等级为3级，办公室与整体装置共用，设厕所和值班室。浴室和职工食堂及医务室等依托厂内设施，以满足职工卫生要求及对在事故中受伤人