变压吸附(PSA)法制氢操作规程

1、变压吸附过程改变气体产生氢气制作手册(工艺科)XXXX化学有限公司2009年9月第一章前言第二章过程描述第一节设备概述第二部分是系统的工作原理和流程实现第三节2系统工作流程第4节工艺流程第三章变压吸附装置的启动和停止第一节系统更换第二节系统仪表和自动控制系统开车前的准备第三节系统调试第四节系统运行调整第五节系统停车第6节系统关闭后重启第四章安全技术第一节概述第二节装置中有害物质对人体的危害及预防措施第三节安装安全设施第四节氢气系统运行安全要点第五节消防第六节安全生产的基本注意事项第五章安全条例前面陈述的第一章该装置采用两段变压吸附工艺分离原料气，获得合格的二氧化碳和产品氢气。在一段中，原料气中

2、的二氧化碳被分离和浓缩(98.5%)，然后被输送到下一段。脱除部分二氧化碳后，中间气体通过第二段完全脱除CO2和其他杂质气体，产品氢气中H2含量99.9%。该装置的设计参数如下：原料气的组成(v):H2 N2二氧化碳和甲烷4143% 0.52% 5560% 0.52% 1.0%处理能力：4500Nm3/h中间气体二氧化碳含量：10%(体积)产品氢中H2含量：99.9%产品气中CO2浓度：98.5%吸附压力：一0.72 0.977兆帕(克)第二段为0.7 0.957兆帕(克)吸附温度：40该装置为吹扫解吸变压吸附脱碳工艺。就工艺特性而言，氢气中的杂质含量越低，氢气等气体的回收率越低。因此，氢的纯

3、度不应在操作中单独追求，而应根据实际需要控制合适的纯度，以获得更高的经济效益。在启动和操作设备之前，操作人员必须仔细阅读本操作手册，因为操作不当会导致操作性能不佳和吸附剂损坏。本手册中涉及的压力是表压，成分浓度是体积百分比。以下内容没有特别标记。第二章过程描述第一节设备概述该装置由两个系统组成，即一个部分和两个部分。第一阶段12个吸附塔和1个塔同时吸收8次均压吹扫，第二阶段4个吸附塔和1个塔同时吸收1次均压吹扫和2次吹扫。示意图如图1-1所示。反向放气和吹扫气体远期通货紧缩原始气体一部分设备产品氢两级装置产品二氧化碳工厂紧急通风工厂紧急通风图1-1工艺框图从压缩机出口温度40开始，二氧化碳含量

4、约为55%，压力为0.75-1.0兆帕的原料气首先进入气水分离器(V0101)，除去原料气中的游离水，然后进入一段。高浓度二氧化碳(98.5%)被分离并输送到下部，同时中间气体中二氧化碳的浓度降低。一级系统包括气水分离器(V0101)、吸附塔(t01011a-l)、二氧化碳缓冲罐(V0102)等设备。第一阶段的中间气体进入第二阶段，第二阶段系统完全去除中间气体中的CO2等杂质气体，使第二阶段系统的产品氢气纯度大于等于99.9%，第二阶段包括吸附塔(t0201a-d)、产品氢气缓冲罐(V0201)、吹扫气体缓冲罐(V0202 V0205)等设备。第二部分是系统的工作原理和实现过程变压吸附的基本原

5、理是利用吸附剂在不同的分压下对吸附质有不同的吸附能力，并在一定的压力下选择性地吸附分离出的气体混合物中的各种组分，通过压力吸附去除原料气中的杂质组分，并在减压下解吸这些杂质以再生吸附剂。因此，采用多个吸附床，循环改变压力，可以达到连续分离气体混合物的目的变压吸附法脱除变换气中的二氧化碳，即根据上述原理，选用的吸附剂在一定的吸附操作压力下选择性吸附变换气中的气态水、有机硫、无机硫和二氧化碳。就该装置而言，变换气体首先以吸附状态进入第一级系统的吸附床进行吸附。当吸附床达到饱和时，床的死空间中的氢气和氮气通过8倍的平均压降被完全回收，而床的死空间中的二氧化碳浓度增加。整个操作过程在进入塔的原料气温度

6、下进行。整个过程由12个吸附塔完成，工作步骤如下(以a塔为例):每个吸附塔需要经过吸附(a)、均匀滴(E1D)、均匀滴(E2D)、均匀滴(E3D)、均匀滴(E4D)、均匀滴(E5D)、均匀滴(E6D)、均匀滴(E7D)、均匀滴(E8D)、均匀滴(PP)、反滴(BD)、吹扫(p)、两级上升(2ER)、均匀上升(E8R)、隔离(I)、均匀上升(E7R)、二十三个步骤，包括六个平均升(E6R)、五个平均升(E5R)、四个平均升(E4R)、三个平均升1)。吸附(a)来自气水分离器的变换气从塔a的下端通过程控阀KV101A进入塔内。当其在吸附工作压力下自下而上流经吸附床时，气流中的二氧化碳被吸附剂选择性

7、吸附，吸附的二氧化碳气体通过KV102A从塔顶排出并输送至两级系统。当二氧化碳的吸附前沿接近吸附床的出口时，中间气体的进料和输出停止。此时，在吸附前沿和出口之间仍有一个“不饱和吸附剂”保留区。2)。均匀下落(E1D)塔a停止吸附后，通过程控阀KV103A和KV103C与塔c进行均压，即塔a与塔c出口连通，此时塔a的吸附前沿继续前移。当塔a和c的压力基本平衡时，塔a的吸附前沿仍未到达出口端。该工艺的作用是回收塔a死空间中的部分氢气，其组成与输出的中间气体基本相同。3)。双向跌落(E2D)均匀下降完成后，塔a仍有较高的压力，通过程序控制阀KV103A和KV103D与塔d压力相等，即塔a与塔d出口连

8、通。此时，塔a的吸附前沿继续向前移动。当塔a和d的压力基本平衡时，塔a的吸附前沿仍未到达出口端。此时，压力均衡需要继续。4)。三次平均下降(E3D)第二次平均下降后，塔a内压力仍然较高，通过程序控制阀KV104A和KV104E与塔e压力相等，即塔a与塔e出口相连。此时，塔a的吸附前沿继续向前移动。当塔a和e的压力基本平衡时，塔a的吸附前沿仍未到达出口端。此时，压力均衡需要继续。5)。四次平均下降(E4D)三次下降后，a塔仍有较高的压力，通过程控阀KV104A和KV104F与f塔压力相等，即a塔与f塔出口连通，此时a塔的吸附前沿继续前移。当塔a和f的压力基本平衡时，塔a的吸附前沿仍未到达出口端。

9、此时，压力均衡需要继续。6)。五次平均下降(E5D)四步下降后，塔a仍有高压，通过程控阀KV105A和KV105G与塔g压力相等，即塔a与塔g出口连通。此时，塔a的吸附前沿继续前移。当塔a和g的压力基本平衡时，塔a的吸附前沿仍未到达出口端。此时，压力均衡需要继续。7)。六次平均下降(E6D)五点平均压降结束后，塔a仍有高压，通过程序控制使压力与塔h相等七点平均下降完成后，塔a内有一定压力，通过程控阀KV106A、KV106J、KV109A、KV109J与塔j压力相等，即塔a与塔j的上下两端相连，此时，塔a的吸附前沿继续前移。当塔a和j的压力基本平衡时，塔a的吸附前沿刚好到达出口端。此时，压力均

10、衡停止。在该过程结束时，塔a中的死空间气体被完全回收，并且其吸附剂被基本利用。10)。按顺序释放聚丙烯压力均衡完成后，进行顺序释放，根据情况打开程序控制阀KV106A和KV109A，打开程序控制阀KV111和KV112，当顺序释放气体中的二氧化碳浓度接近98.5%时，关闭打开的程序控制阀。该工艺的目的是净化床中二氧化碳的浓度，以满足下一部分的生产要求。11)。反向BD经过一系列步骤后，塔a中最后剩余的气体是高浓度二氧化碳产物气体。根据情况打开程控阀KV110A和KV113。使用调节阀PIC101在规定时间内以恒定速度将气体回收至二氧化碳缓冲罐。在反向释放过程中，随着压力逐渐降低，吸附的二氧化碳

11、被解吸，因此该过程要求吸附床的最终压力越低越好。12)。吹扫(p)反向排放完成后，来自二次系统吹扫气体缓冲罐V0205的吹扫气体通过程控阀KV108A从吸附塔顶部进入吸附塔A。当吹扫气体通过床时，由于浓度差，它被吸附的二氧化碳解吸，从而再生吸附剂。如果从塔底排出的气体中二氧化碳的浓度达到要求的水平，将通过程控阀KV110A回收到二氧化碳缓冲罐中，剩余的将留在吸附塔A中。吹扫后，吸附剂更好地再生，然后进行床层压升过程。13)第二阶段崛起(E2R)吹扫完成后，来自二次系统吹扫气体缓冲罐V0204的混合气体通过程控阀KV107A从吸附塔顶部进入吸附塔A。该工艺主要是回收二段吹扫气中的氢气，并提升塔a

12、的压力。14)。八升(E8R)第二阶段提升后，通过程序控制阀KV106A、KV106D、KV109A、KV109D对d塔进行均压，即a塔和d塔的进出口全部连通。l塔对a塔进行八点平均提升，对l塔进行八点平均下降15)。隔离(I)8级增压后，关闭a塔所有程控阀门，使a塔与系统完全隔离。16)。七升(E7R)隔离后，通过程序控制阀KV106A、KV106E、KV109A、KV109E在a塔和e塔之间进行均压，即a塔和e塔的进出口均连接。E塔提升A塔七次，E塔降低七次。17)。六升(E6R)在七个相等的提升完成后，通过程序控制阀KV105A和KV105F对塔F进行压力均衡，即塔A与塔F的出口连通。塔

13、F对塔A进行六次平均提升，对塔F进行六次平均下降18)。五升(E5R)六步提升后，通过程序控制阀KV105A和KV10G对塔G进行均压，即塔A与塔G出口连通，塔G对塔A进行五向提升，对塔G进行五向下降19)。四升(E4R)五次等升完成后，通过程序控制阀KV104A和KV104H与H塔进行均压，即A塔与H塔出口连通，H塔对A塔进行四步提升，对H塔进行四步下降20)。三个平均高度(E3R)当四个相等的提升完成后，通过程序控制阀KV104A和KV104I对一号塔进行压力均衡，即一号塔与一号塔出口连通，一号塔提升三次，一号塔降低三次。21)。两个平均海拔(E2R)三次晋升都结束后。也就是说，最后的压力

14、是带电的。利用L吸附塔吸附过程中的中间气体将A塔的压力升至操作压力。中间气体从a塔出口端通过阀门KV102A充入a塔，最终a塔压力基本接近吸附压力。该过程还具有将床A中的少量杂质成分再次推到入口端的功能。经过8次充压和最终提升，下一循环吸附床的所有准备工作完成，然后进行下一循环过程。其余7个塔的操作步骤与A塔完全相同，只是按照一定的程序在时间上错开。第三节2系统工作流程两级系统去除中间气体中的二氧化碳和其他气体杂质，即选择的吸附剂用于在一定的吸附操作压力下选择性吸附中间气体中的二氧化碳和其他气体，以净化气体。当吸附床的压力降低时，被吸附的组分可以被解吸，从而吸附床以一定的顺序改变压力以形成连续

15、分离气体混合物(PSA)装置。整个操作过程在进入塔的原料气温度下进行。一级和二级系统中吸附剂的再生(1)吸附塔压力降至低压：首先，沿着吸附方向(均压和平行排放)将其降低到一定的中间压力，以回收床层的死空间(指除吸附塔中的吸附剂之外的所有空间)中的产物气体，然后将其降低到与吸附方向相反的低压(反向排放)。此时，被吸附的杂质组分从吸附剂上解吸，并从吸附塔中排出。(2)通过吹扫进一步解吸吸附剂吸附的二氧化碳；二。净化系统吸附塔的工作步骤如下(以塔A为例):每个吸附塔需要在一个循环中经历8个步骤：吸附(A)、一个均匀下降(E1D)、顺时针(PP)、逆时针(BD)、吹扫二(P2)、吹扫一(P1)、一个均匀上升(E1R)和最终上升(FR)。1)。吸附(a)来自第一级的中间气体从塔a的下端通过程控阀KV201A进入塔内。当它在吸附工作压力下从底部到顶部流过吸附床时，气流中的二氧化碳被吸附剂选择性地吸附。吸附的二氧化碳气体通过KV202A从塔顶排出。部分气体用作通过KV208的最终充气气体，而大部分气体被输送到下部。当二氧化碳的吸附前沿接近吸附床的出口时，氢气的供给和输出停止。此时，在吸附前沿和出口之间仍有一个“不饱和吸附剂”保留区。2)。均匀下落(E1D)在塔a的吸附停止后，塔a和塔c的压力立即通过程序控制阀KV2