東營市勝星化工操作規(guī)程.doc

勝星石化-6000Nm3/h甲醇重整制氫裝置 甲醇制氫裝置 操作規(guī)程建設單位： 東營勝星化工 項目規(guī)模： 6000Nm3/h完成日期： 二零一零年十一月目 錄第一章 工藝介紹31.1 技術指標31.2工藝路線31.3 基本原理31.4 工藝過程41.5 工藝流程中的主要設備81.6 工藝過程參數(shù)檢測及控制9第二章 自動控制系統(tǒng)102.1畫面操作說明112.2 歷史曲線畫面說明12第三章 裝置的啟動和停車133.1 初次開車133.2 裝置的停車153.3 停車后再啟動183.4 操作注意事項20第四章 故障與處理方法214.1 界外供給條件失常214.2 操作失調224.3 PLC故障23第五章 安全篇235.1 概述235.2 氫氣的基本特性235.3 裝置的安全措施235.4 氫氣系統(tǒng)運行安全要點245.5 消防255.6 安全生產基本注意事項26第一章 工藝介紹為減少化工生產中的能耗和降低成本，以替代被稱為“電老虎”的“電解水制氫”的工藝， 本方法采用先進的甲醇水蒸氣重整變壓吸附分離技術制取純氫和富含CO2的混合氣體，根據(jù)用戶的需要經過進一步的后處理，可同時得到氫氣和二氧化碳氣。本工藝過程主要由兩部分組成：第一部分為甲醇重整制混合氣，重整氣組成：氫約75%，二氧化碳約25%，還含有微量的CO、CH4、二甲醚等雜質。第二部分為變壓吸附分離提氫，改變變壓吸附（PSA）操作條件可生產不同純度的氫氣，氫氣純度最高可達99.99%以上。1.1 技術指標 目的產品: 氫氣 規(guī) 模： 6000Nm3/h 純 度： 99.99% 可調范圍： 40100% 氫氣出口壓力： 0.81.0MPa 原 料： 工業(yè)酒精甲醇，無離子水 甲醇消耗： 生產每立方米氫氣消耗甲醇不超過0.560.60Kg1.2 工藝路線 解析氣 甲醇+水重整氣H2+CO2產品氫氣99.99%變壓吸附分離 1.3 基本原理 甲醇與水蒸氣在220300、0.8MPa條件下通過催化劑，在催化劑的作用下，發(fā)生甲醇、水蒸氣重整反應,生成氫和二氧化碳混合氣，其中氫氣含量75%，二氧化碳含量25%，另外，還含有極少量的甲烷、一氧化碳等副產物，是一個多組份、多反應的氣固催化反應體系。反應方程如下： CH3OHCO2H2 (1) H2OCOCO2H2 (2) CH3OHH2OCO23H2 (3) 變壓吸附工藝的原理是利用吸附劑對不同組分的選擇性吸附和對不同組分的吸附量隨壓力和溫度的不同而呈現(xiàn)差異的特性，高壓、低溫利于吸附，低壓、高溫利于解吸。本工藝采取的吸附壓力為0.81.0MPa，吸附溫度為常溫，解吸采用常溫真空解吸的方式。重整氣通過吸附床層，在0.81.0MPa吸附壓力下，吸附容量較大的強吸附組份N2、CH4、CO、CO2等被吸附留在床層，而較小吸附容量的弱吸附組份H2從床層出口端流出，因而得到純度大于99.99%的氫氣。吸附劑吸附飽和采取減壓和抽空使其解吸。1.4 工藝過程1.4.1 準備階段：設備安裝完畢后要分段進行吹掃，吹掉焊渣和粉塵，吹掃時莫將污物吹入罐體內部、閥門及工藝死角處，分段斷開吹掃。吹掃完畢，將管道重新連接好，用壓縮空氣打壓試漏，先進行0.5MPa低壓試漏，再升壓到設計壓力1.1MPa下進行試漏，漏點處理完畢后，在1.1MPa下保壓，24小時內壓降小于0.05MPa為合格。試漏保壓合格后，可進行下面的操作。1.4. 催化劑還原：還原說明：本工段的核心技術是本所自主開發(fā)的催化劑產品。催化劑的性能直接影響甲醇重整反應的效率和選擇性，性能優(yōu)良的催化劑可以使甲醇與水進行較為完全的化學反應，具有較高的轉化率和選擇性，尤其具有抗毒性能和較長的壽命。本催化劑產品是以銅為主并添加了其它助劑成分，以提高催化劑的抗毒性能和穩(wěn)定性。原始態(tài)的催化劑中金屬是以氧化態(tài)形式存在，是沒有催化活性的，當將其還原成高度分散的低價態(tài)才具備催化活性。催化劑的還原過程是及其敏感的過程，需小心謹慎處理，略微疏忽，可能造成反應熱瞬間釋放，催化劑溫度在短時間內急劇升高，使還原過程難以控制，從而使催化劑失活。本催化劑的正常操作溫度范圍在250300C之間，在180C溫度時催化劑就有活性，但要注意操作溫度要比濕工藝氣體的露點高20C以上，以免氣體在催化劑上產生毛細管冷凝，降低活性和強度，短時間內溫度達到370C不致對催化劑產生明顯的影響，要盡可能避免溫度與壓力的猛升猛降。催化劑還原所用的還原氣體為氫氣，整個還原過程耗氫量約為2000Nm3/h，需鋼瓶氫氣400余瓶，氮氣為稀釋氣體，氮氣中氫氣含量為0.5%，還原氣量為4000m3/h，由催化劑還原風機提供動力，系統(tǒng)內自循環(huán)。在整個還原過程中，需要一臺氣象色譜儀連續(xù)跟蹤循環(huán)氮氣中的氫氣含量并嚴格控制氫氣濃度。氫氣為甲類易燃易爆氣體，爆炸限范圍從4.174.2%，因此，催化劑還原前首先要做的工作是置換系統(tǒng)，置換采用抽真空/充普氮方法，將制氫部分和吸附部分與外網(wǎng)相通的閥門關閉，系統(tǒng)內相關閥門打開，打通流程，變壓吸附部分氣動閥，采用手動的方法打開，關閉普通壓力表前閥門，開啟真空泵整個系統(tǒng)抽真空，系統(tǒng)壓力情況觀察吸附塔上真空壓力表，待壓力成為負壓并在一定時間內基本平衡不再下降時，停止真空泵，這段時間大約耗時5分鐘，向系統(tǒng)中充入氮氣至微正壓，氮氣的純度應大于99.5%，流量大于100Nm3/h，充氮時間大約耗時4小時，充氮結束，打開閥門HS103放空至零壓，關閉HS103放空閥，開啟真空泵再次抽真空，如此反復三次后系統(tǒng)內空氣被置換干凈，然后，將系統(tǒng)充壓至0.05MPa，關閉制氫系統(tǒng)與吸附系統(tǒng)之間的閥門，打開還原風機，制氫部分自成一個封閉循環(huán)，取氣分析循環(huán)氮氣中氧含量，氧含量約在0.5%左右為合格，至此，完成了催化劑還原的第一步準備工作。還原前的第二步工作是催化劑脫水，脫除催化劑中吸附的物理水。將上一個工序中自循環(huán)氮氣系統(tǒng)升溫，當導熱油升溫至80C之后，以10C/h的升溫速率繼續(xù)升溫至120C，并恒定在120C進行脫水。提前打開水冷器的冷卻水閥門，催化劑中脫除的物理水和氫氣還原時生成的水，在水冷器中冷凝成液態(tài)水后進入V106收集罐，由V106液位控制閥自動排出，脫除的物理水和還原期間生成的水量合計約為1.2噸。脫水過程大約持續(xù)24小時，視具體情況略有不同，至脫水末期，打開反應器下部排污閥，觀察出水情況，若無白色水霧存在，表明水已脫干凈，可以開始進行催化劑的還原。第三步還原催化劑，以10C/h的升溫速率繼續(xù)升溫至催化劑溫度為160C，保持這個溫度穩(wěn)定，將以相當于含氫濃度0.2%左右的氫通入循環(huán)氮氣中，初期間斷配氫逐步過渡到連續(xù)配氫，并密切觀察整個爐溫變化，在換熱器入口和水洗塔出口分析進出反應器的氫含量，在整個還原過程中應每隔十五分鐘到半小時分析一次，對比反應器進出口濃度變化，會發(fā)現(xiàn)進、出口氫氣濃度存在梯度差，催化劑的還原是從頂部開始逐步向底部推移，從溫度的變化中可以看出還原推移的過程和還原進行的程度，當催化劑床層溫度變化幅度較小并穩(wěn)定，且出口氫氣含量很低甚至無氫時，可略微加大氫氣通入量，但幅度不能過大，一定要保證催化劑床層溫度在200C以下。當觀察催化劑的溫升由頂部開始逐步貫穿整個床層后溫度趨于平穩(wěn)，溫升現(xiàn)象消失，可以確定初期還原過程已經結束，可以將循環(huán)氮氣中的氫含量提高到0.8%，觀察催化劑床層溫度變化和進出氣口氫氣濃度的變化，當循環(huán)氣中氫氣富集，濃度逐漸升高時，停止通氫氣保持住0.8%的濃度，這時，可以將溫度提高至165C，觀察氫氣含量的變化，若無氫耗，可將溫度提高到170C，循環(huán)氣中氫氣含量降低則打開氫氣鋼瓶補充氫氣至濃度0.8%，若仍無氫耗，可繼續(xù)提溫至180C、190C、200C，逐步提高氫氣濃度，當循環(huán)氣體中氫氣含量富集，可以確認還原結束。整個還原過程約持續(xù)4872小時，生成水量約為1.2噸。還原過程結束后，關閉還原風機進出口閥門，通入原料液即可進行正常產氫。還原后的催化劑具有了反應活性，還原后初期的催化劑活性最高，反應溫度也最低，通常在250260附近，運行一段時間后，催化活性會有所下降，表現(xiàn)在產氣量不足，需要提高反應溫度。該催化劑對溫度很敏感，盡量小幅度緩慢地提高催化劑溫度，反應溫度具有不可逆性，一旦提高并長時間運行后，再回到原來的溫度，已沒有了原來的活性。當反應溫度提高到290300左右，催化劑基本失活，需要更換催化劑，原料合格，操作規(guī)范的情況下，催化劑壽命一般在2.53年。系統(tǒng)熱量由熱載體導熱油提供。導熱油經導熱油爐加熱后，在熱油泵的作用下流經四個反應器、氣化過熱器的上部殼程、氣化過熱器下部殼體，返回導熱油爐。為反應器中的催化劑和原料液體提供穩(wěn)定、均衡、高效的熱源。1.4. 制氫工段：甲醇管道泵P105AB將甲醇由甲醇中間罐V102中打入靜態(tài)混合器中，甲醇液體流量5m3/h，與同時以4m3/h流量由無離子水管道泵P104AB打入靜態(tài)混合器的無離子水混合，混合液進入混配罐V103中。兩種液體混合后體積比保持在1：0.8左右，混合液甲醇質量濃度為50%，密度為0.876Kg/L。混配罐V103上安裝有液位計，瞬時液位遠傳引入DOS系統(tǒng)，可在控制室由DOS系統(tǒng)觀察液位情況，當混合液達到液位上線時，手動停止甲醇管道泵P105和無離子水管道泵P104?；炫涔轛103全容積為98m3，其內甲醇、水混合液體能維持一個班八小時的工作用量?；炫涔轛103中的甲醇、水原料液經計量泵輸送到換熱器E101中。本工藝現(xiàn)場配備三臺計量泵，其中一臺輸送甲醇、水混合液體，一臺給水洗塔輸送無離子水，另一臺備用，三臺型號、結構完全相同，開二備一。甲醇、水液體進入換熱器后與由反應器出來的重整氣進行換熱，換熱后溫度由室溫升至150度，并呈現(xiàn)部分氣化的氣液膠著狀態(tài)，之后進入氣化過熱器，被換熱器下部管殼內高溫導熱油加熱氣化，氣化后的甲醇、水蒸氣通過氣化過熱器上部列管被管殼中的高溫導熱油進一步加熱到240300度范圍內，之后均分四路分別進入四個反應器中，進反應器的四路管道中的每一路都安裝了一個渦節(jié)流量計和一個氣動薄膜調節(jié)閥，薄膜調節(jié)閥與渦街流量計聯(lián)動調整流量，四路流量計流量按照四等份互動調節(jié)，目的是為保持進入四個反應器的四路流量均等。進入反應器的甲醇、水蒸氣由上而下通過催化劑床層，在催化劑的作用下發(fā)生甲醇、水蒸氣重整反應，生成產物為二氧化碳和氫氣重整氣。由反應器出來的重整氣進入換熱器中與原料甲醇、水液體進行換熱，完成熱量交換后，重整氣的溫度由240300度降為120度左右，之后進入水冷卻器進行進一步冷卻至室溫，同時，重整氣中夾帶的未反應的甲醇、水蒸氣經冷卻后變成液體，沉積在水冷器罐體中。經冷卻后的重整氣由下而上進入水洗塔，與由上噴淋而下的無離子水逆向流動，在填料表面充分接觸，重整氣中攜帶的未反應的甲醇蒸氣被無離子水洗掉，然后進入氣液分離器、冷干機、緩沖罐后送往變壓吸附系統(tǒng)進行氫氣提純。水冷器中的冷凝液流入水洗塔，水洗塔噴淋的無離子水流量為10m3/h，當水洗塔的液位不斷升高至液位計上限時，排液電磁閥打開，將液體排至無離子水儲罐，當水洗塔中液位低至液位計控制下限時，電磁閥關閉，依此將液位保持在上下限范圍內。冷干機的作用是將重整氣降溫至010C，使重整氣中含有的飽和水和甲醇蒸氣液化，一方面凈化重整氣，降低了變壓吸附部分吸附劑的負荷，另一方面回收原料甲醇、無離子水。甲醇、水重整工藝中用到的動力設備-計量泵為現(xiàn)場控制?，F(xiàn)場啟動和停止。本工段在各功能性和關鍵性設備上均設置現(xiàn)場儀表，部分重要工藝參數(shù)由遠程儀表傳回控制室，按照工藝順序傳回控制室的參數(shù)為：甲醇、水混配罐液位、換熱器出口溫度、氣化過熱器壓力、氣化過熱器出口溫度，反應器流量、進口壓力、進口溫度、上、中、下部溫度、出口溫度、出口壓力、水洗塔液位、收集罐液位、緩沖罐的壓力。這些工藝參數(shù)是保證本工藝順利進行的重要節(jié)點，需要仔細觀察和控制好這些工藝參數(shù)，以利于生產順利進行。表2.4-1 原料液流量物料泵負荷%進料量m3/h密度Kg/L甲醇：水：V純度%消耗量t/h甲醇4.250.793199.852.83無離子水3.34 0.9940.83us/cm21.61.7混合液75907.590.8761：0.8 表2.4-2 原料甲醇液密度與濃度關系表序號123456789濃度m%1030405060708090100密度Kg/L0.9680.9190.8970.8760.8560.8380.8210.8060.793表 2.4-3 運行中氣體組成：物料單位含量與流量合計H2COCO2CH4其它重整氣V%740.5240.51100Nm3/h588062904042.5190720404042.5808579458500產品氣V%99.990.005/0.005/100Nm3/h4999.50.25/ 0.25 / 5000解析氣V%3036.91.351.264.858.31.351.22.72.4100Nm3/h880.51290.539.842.3190720404042.3 8085294535001.4. 吸附工段：本項目中所采用的復合吸附劑具有發(fā)達的內孔、豐富的比表面積，對氫氣之外的雜質組分吸附容量大，與氫氣分離得徹底，吸附飽和后的吸附劑采用真空解析的方式得到再生。本變壓吸附系統(tǒng)采用十塔流程。每個吸附塔在一次循環(huán)均需要經歷吸附（A）、一次降壓（1ED）、二次降壓（2ED）、三次降壓（3ED）、四次降壓（4ED）、逆向放壓（D）、真空解析（V）、一次升壓（1ER）、二次升壓（2ER）、三次升壓（3ER）、四次升壓（4ER）以及最終升壓(FR)等十二個步驟。十個吸附塔在執(zhí)行程序的時間安排上相互錯開，構成一個閉路循環(huán)，以保證原料連續(xù)輸入和產品不斷輸出。整個過程由工控機控制71個氣動閥自動切換實現(xiàn)（見十塔吸附工藝流程圖）。程控閥的功能說明如下:KV1-各塔原料氣進氣閥KV2-各塔產品氣輸出閥KV3-各塔逆向放壓閥KV4-各塔第一均壓閥KV5-各塔終充閥KV6-各塔第二均壓閥KV7-各塔真空解析閥KS233-真空緩沖罐出口閥本裝置主要運行10-3-4/V主程序，當某程序控制閥或控制閥門開關部件出現(xiàn)故障，可手動切換程序成9-3-4或8-3-3運行方式，以滿足不同生產要求。可在下列三種運行方式中選擇一種進行操作，正常情況下以10-3-4/V方式運行為主。表2.4-4運行方式吸附塔運行數(shù)量同步執(zhí)行吸附塔數(shù)量均壓次數(shù)吸附床再生步驟10-3-41034逆放、真空9-3-4934逆放、真空8-3-3833逆放、真空1.4.4.1裝置特性：裝置運行工藝特性見表2.4-4，表中的數(shù)據(jù)是根據(jù)設計條件確定，當運行中原料氣組成、吸附壓力以及產品純度發(fā)生變化時，這些數(shù)據(jù)也會相應變化。表2.4-4運行方式原料泵負荷%重整氣量Nm3/h氫氣氣量Nm3/h解析氣量Nm3/h10-3-4858000500030009-3-4858500500035008-3-390850045005000350040001.4.4.2 10-3-4/V運行方式：現(xiàn)以A塔為例說明，A塔按照10-3-4/V方式運行時在一次循環(huán)周期內各工藝步驟的工藝過程如下：1. 吸附（A）程控閥KV1A和KV2A開啟，重整氣在1.0MPa下進入A塔，重整氣中除氫氣以外的其它組分被吸附劑吸附，未被吸附的H2流出吸附塔。當吸附劑吸附前沿移動到接近吸附劑塔頂末端時，程控閥KV1A和KV2A關閉，停止原料氣進入和產品氣輸出。此時吸附塔中吸附劑前沿仍然留有一段未吸附雜質的吸附劑，目的：防止雜質組分穿透吸附床層流入產品中，降低產品氣的純度。過程壓力：1.0MPa 吸附時間：360S2. 第一次降壓平衡（1ED），簡稱一次降壓吸附塔A吸附步驟停止后，開啟程控閥KV6A和KV6E，使A塔與剛結束三次升壓步驟的E塔出口端相連，實行A塔第一次壓力降和E塔的第四次升壓，均壓過程中吸附塔A的吸附前沿朝出口端方向推進，但仍未到其出口端。A、E塔均壓后，兩塔壓力相等，穩(wěn)定在0.80MPa，均壓完畢，關閉KV6E，回收了A塔死空間中純氫氣。過程壓力：由1.00MPa 下降到0.80MPa 步驟執(zhí)行時間：60S3. 第二次降壓平衡（2ED），簡稱二次降壓吸附塔A第一次降壓平衡步驟停止后，開啟程控閥KV6F，使A塔與已結束二次升壓步驟的F塔出口端相連，實行A塔的第二次壓力降和F塔的第三次升壓，均壓過程中吸附塔A的吸附前沿繼續(xù)朝出口端方向推進，但仍未到其出口端。均壓后，A、F兩塔壓力相等，壓力為0.60MPa，均壓完畢，關閉KV6A、KV6F，再次回收了A塔死空間的氫氣。過程壓力：由0.80MPa 下降到0.60MPa 步驟執(zhí)行時間：60S4. 第三次降壓平衡（3ED），簡稱三次降壓吸附塔A第二次降壓平衡步驟停止后，開啟程控閥KV4A和KV4G，使A塔與剛完成一次升壓步驟的G塔出口端相連，實行A塔的第三次壓力降和G塔的二次升壓，均壓過程中吸附塔A的吸附前沿繼續(xù)朝出口端方向推進，但仍未到其出口端。均壓后，A、G兩塔壓力相等，壓力為0.40MPa，均壓完畢，關閉KV4G，再一次回收了A塔死空間的氫氣。過程壓力：由0.60MPa 下降到0.40MPa 步驟執(zhí)行時間：60S5. 第四次降壓平衡（4ED），簡稱四次降壓吸附塔A第三次降壓平衡步驟停止后，開啟程控閥KV4A和KV4H，使A塔與剛結束真空解析步驟的H塔出口端相連，實行A塔的第四次壓力降和H塔的第一次升壓，均壓過程中吸附塔A的吸附前沿繼續(xù)朝出口端方向推進，但仍未到其出口端。均壓后，A、H兩塔壓力相等，壓力為0.20MPa，均壓完畢，關閉KV4A、KV4H，再一次回收了A塔死空間的氫氣。過程壓力：由0.40MPa 下降到0.2MPa 步驟執(zhí)行時間：60S6. 逆向放壓(D)，簡稱逆放開啟程控閥KV3A使A塔內剩余氣體直接通過消聲阻火器放入大氣。過程壓力：由0.20MPa 下降到0.00MPa 步驟執(zhí)行時間：60S7抽真空解析（V）逆向放壓后，關閉KV3A，再延時開啟KV7A，對A塔進行抽真空解析，使A塔中吸附劑得到徹底解吸。過程壓力：由0.00MPa 下降到-0.09MPa 步驟執(zhí)行時間：120S8. 第一次升壓平衡(1ER) ，簡稱一次升壓關閉程控閥KV7A停止抽空；開啟程控閥KV4A和KV4D，利用D塔三次降壓平衡后的氣體，對A塔進行一次升壓平衡，均壓后兩塔壓力穩(wěn)定在0.20MPa，此時回收了D塔死空間的純氫氣，同時A塔完成一次升壓和D塔的第四次降壓。過程壓力：由-0.09MPa 上升到0.20MPa 步驟執(zhí)行時間：60S9. 第二次升壓平衡(2ER) ，簡稱二次升壓一次升壓結束后，開啟程控閥KV4A和KV4E，利用E塔二次降壓平衡后的氣體，對A塔進行二次升壓平衡，均壓后兩塔壓力穩(wěn)定在0.40MPa，此時回收了E塔死空間的純氫氣，完成對A塔的二次升壓和E塔的第三次降壓。過程壓力：由0.20MPa 上升到0.40MPa 步驟執(zhí)行時間：60S10. 第三次升壓平衡(3ER) ，簡稱三次升壓二次升壓結束后，開啟程控閥KV6A和KV6F，與剛完成一次降壓的F塔進行均壓平衡，對A塔進行三次升壓，均壓后兩塔壓力穩(wěn)定在0.60MPa，此時回收了F塔死空間的氫氣，完成對A塔的三次升壓和F塔的二次降壓。過程壓力：由0.40MPa 上升到0.60MPa 步驟執(zhí)行時間：60S11. 第四次升壓平衡(4ER) ，簡稱四次升壓三次升壓結束后，開啟程控閥KV6A和KV6G，與剛完成吸附過程的G塔進行均壓平衡，對A塔進行四次升壓，均壓后兩塔壓力穩(wěn)定在0.8MPa，此時回收了G塔死空間的氫氣，完成對A塔的四次升壓和G塔的第一次降壓。過程壓力：由0.60MPa 上升到0.80MPa 步驟執(zhí)行時間：60S12. 最終充壓(FR)A塔最終升壓是利用產品氣來進行的。開啟氣動閥KV5A，使儲罐V202中的產品氣通過手動調節(jié)閥與A塔連通，向A塔實行最終充壓，充壓結束后，A塔壓力與產品儲罐壓力及產氣壓力相同為1.00MPa。過程壓力：由0.80MPa 上升到1.00MPa 步驟執(zhí)行時間：60S這一步驟完成后，A塔完成一個完整的吸附、均壓、再生過程，緊接著便進行下一次循環(huán)。過程敘述中的步驟執(zhí)行時間及過程壓力是說明性的，裝置在實際運行中根據(jù)原料氣流量、組成和壓力的變化將隨時對時間和壓力進行調整。其它九個塔的操作步驟與A塔相同，只是在時間上相互錯開。同一時間內各塔依據(jù)吸附時序執(zhí)行著不同步驟。當某一吸附塔出現(xiàn)問題，為保證連續(xù)生產，可將問題塔切除后執(zhí)行九塔程序，即9-3-4/V運行方式，9-3-4/V與10-3-4/V主運行方式，在閥門程序控制基本相同，同期吸附塔數(shù)量、產氣量、工作效率都相同，只是時間的編排略有差別，在此不再詳細列出。1.4.4.3 8-3-3/V運行方式：當兩吸附塔同時出現(xiàn)問題時，為保證連續(xù)生產，可將兩問題塔同時切除后繼續(xù)運行。現(xiàn)以切除吸附塔I、J時，以A塔為例說明8-3-3/V方式運行時在一次循環(huán)周期內各工藝步驟的工藝過程。1. 吸附（A）程控閥KV1A和KV2A開啟，重整氣在1.00MPa下進入A塔，重整氣中除氫氣以外的其它組分被吸附劑吸附，未被吸附的H2流出吸附塔。當吸附劑吸附前沿移動到接近吸附劑塔頂末端時，程控閥KV1A和KV2A關閉，停止原料氣進入和產品氣輸出。此時吸附塔中吸附劑前沿仍然留有一段未吸附雜質的吸附劑，目的：防止雜質組分穿透吸附床層流入產品中，降低產品氣的純度。過程壓力：1.00MPa 吸附時間：360S2. 第一次降壓平衡（1ED），簡稱一次降壓吸附塔A吸附步驟停止后，程控閥KV6A和KV6E開啟，使A塔與剛結束二次升壓步驟的E塔出口端相連，實行A塔第一次壓力降和E塔的三次升壓，均壓過程中吸附塔A的吸附前沿朝出口端方向推進，但仍未到其出口端。A、E塔均壓后，兩塔壓力相等，穩(wěn)定在0.75MPa，均壓完畢，關閉KV6E，回收了A塔死空間中純H2。過程壓力：由1.00MPa 下降到0.75MPa 步驟執(zhí)行時間：60S3. 第二次降壓平衡（2ED），簡稱二次降壓吸附塔A第一次降壓平衡步驟停止后，開啟程控閥KV6F，使A塔與已結束一次升壓步驟的F塔出口端相連，實行A塔的第二次壓力降和F塔的二次升壓，均壓過程中吸附塔A的吸附前沿繼續(xù)朝出口端方向推進，但仍未到其出口端。均壓后，A、F兩塔壓力相等，壓力為0.50MPa，均壓完畢，關閉KV6A、KV6F，再次回收了A塔死空間的H2。過程壓力：由0.75MPa 下降到0.50MPa 步驟執(zhí)行時間：60S4. 第三次降壓平衡（3ED），簡稱三次降壓吸附塔A第二次降壓平衡步驟停止后，開啟程控閥KV4A和KV4G，使A塔與剛結束真空解析步驟的G塔出口端相連，實行A塔的第三次壓力降和G塔的第一次升壓，均壓過程中吸附塔A的吸附前沿繼續(xù)朝出口端方向推進，但仍未到其出口端。均壓后，A、G兩塔壓力相等，壓力為0.25MPa，均壓完畢，關閉KV4A和KV4G，再一次回收了A塔死空間的H2。過程壓力：由0.50MPa下降到0.25MPa步驟執(zhí)行時間：60S5. 逆向放壓(D)，簡稱逆放開啟程控閥KV3A使A塔內剩余氣體直接通過消聲阻火器放入大氣。過程壓力：由0.25MPa 下降到0.00MPa 步驟執(zhí)行時間：60S6抽真空解析（V）逆向放壓后，關閉KV3A，再延時開啟KV7A，對A塔進行抽真空解析，使A塔中吸附劑得到徹底解吸。過程壓力：由0.00MPa下降到-0.09MPa 步驟執(zhí)行時間：120S7. 第一次升壓平衡(1ER) ，簡稱一次升壓關閉程控閥KV7A停止抽空；開啟程控閥KV4A和KV4C，利用C塔二次降壓平衡后的氣體，對A塔進行一次升壓平衡，均壓后兩塔壓力穩(wěn)定在0.25MPa，此時回收了C塔死空間的純H2, 同時A塔完成一次升壓和C塔的三次降壓。過程壓力：由-0.09MPa 上升到0.25MPa 步驟執(zhí)行時間：60S8. 第二次升壓平衡(2ER) ，簡稱二次升壓一次升壓結束后，開啟程控閥KV6A和KV6D，利用D塔一次降壓平衡后的氣體，對A塔進行二次升壓平衡，均壓后兩塔壓力穩(wěn)定在0.50MPa，此時回收了D塔死空間的純H2，同時完成對A塔的二次升壓和D塔的二次降壓。過程壓力：由0.25MPa 上升到0.50MPa 步驟執(zhí)行時間：60S9. 第三次升壓平衡(3ER) ，簡稱三次升壓二次升壓結束后，開啟程控閥KV6A和KV6E，與剛完成產氣的E塔進行均壓平衡，對A塔進行三次升壓，均壓后兩塔壓力穩(wěn)定在0.75MPa，此時回收了E塔死空間的H2，同時完成對A塔的三次升壓和E塔的一次升壓。過程壓力：由0.50MPa 上升到0.75MPa 步驟執(zhí)行時間：60S10. 最終充壓(FR)A塔最終升壓是利用產品氣來進行的。開啟氣動閥KV5A，使儲罐V202中的產品氣通過調節(jié)閥與A塔連通，向A塔實行最終充壓，充壓結束后，A塔壓力與產品儲罐壓力及產氣壓力相同為1.00MPa。過程壓力：由0.75MPa 上升到1.00MPa 步驟執(zhí)行時間：60S這一步驟完成后，A塔完成一個完整的吸附、再生過程，緊接著便進行下一次循環(huán)。過程敘述中的步驟執(zhí)行時間及過程壓力是說明性的，裝置在實際運行中可根據(jù)原料氣流量、組成和壓力的變化隨時對時間和壓力進行調整。其它七個塔的操作步驟與A塔相同，只是在時間上相互錯開。同一時間內各塔依據(jù)吸附時序執(zhí)行著不同步驟。裝置回收率：得到不同純度的產品氫氣，對應著不同的回收率。產品純度越高，產品氫氣的收率越低。所以在操作中不應單純追求產品的純度，需要根據(jù)實際需要出發(fā)，選擇適當?shù)募兌纫垣@得較高的收益。1.5 工藝流程中的主要設備1.5.1 制氫工段1. 反應器反應器是制氫工段中的關鍵設備。反應器采用列管式換熱結構，催化劑裝入列管中，原料氣甲醇與水的混合蒸氣以上進下出的方式通過催化劑床層進行反應，得到主要含氫氣與二氧化碳的重整氣。2. 換熱器原料甲醇與水蒸氣經過反應器后生成的高溫氣體與原料甲醇與水液體在換熱器的管、殼兩側進行換熱，使液體甲醇、水得到部分氣化，既回收了高溫氣體中的熱量，又減輕了冷卻器冷卻熱氣體的負荷，使能量得到合理利用。3. 汽化過熱器經過換熱器后沒有完全氣化的甲醇、水處于氣液共存狀態(tài)，還達不到催化劑需要的反應溫度，需經過汽化過熱器進一步氣化和提高溫度至250C以上，以進行重整反應。4. 水冷器由反應器出來的高溫氣體通過換熱器進行初次降溫后，進入水冷器將溫度進一步降至室溫，為吸附工序做好準備。水冷器冷端介質為循環(huán)冷卻水。循環(huán)水應是軟化水，最好是無離子水，防止冷卻器高溫結垢。5. 水洗塔甲醇可以以任意比例溶于水中，水洗塔的功能就是洗去重整氣中未反應的甲醇蒸氣，并將洗掉的甲醇回收至無離子水罐作為原料重新利用。水洗單元是由水洗塔、水洗泵和液位控制組成 6. 汽液分離器將混合氣中的氣、水進行分離，除去液態(tài)水。7緩沖罐重整氣經過緩沖罐以穩(wěn)定氣流，為變壓吸附工段提供流量穩(wěn)定的氣源。緩沖罐后HS103調節(jié)閥可以通過高空放空來調節(jié)系統(tǒng)壓力。8. 混配罐液態(tài)的甲醇與水按照體積比1：0.8比例充分混合后作為原料，儲于混配罐，混配罐原料液儲量為一個班次八小時用量。9. 無離子水罐為制氫工段提供反應用的無離子水，同時回收水洗液。1.5.2 吸附工段吸附塔(A,B,C,D,E,F,G, H,I,J)吸附塔結構設計為直筒式，氣體部分采用下進上出方式，氣體進出口均設有氣體分布器、過濾器。塔內裝復合吸附劑。1.6 過程參數(shù)檢測及控制1.6.1 流量計量 甲醇液體流量計所在位置：甲醇管道泵P105閥后M103管道上，測量液體甲醇流量，通過調節(jié)閥控制甲醇流量。 無離子水液體流量計所在位置：無離子水管道泵P104閥后PW106管道上，測量無離子水流量，通過調節(jié)閥控制無離子水流量保持與甲醇進料量相匹配，即甲醇：水體積比為1：0.8?；旌蠚饬髁坑嬎谖恢茫褐卣麣饩彌_罐出口與變壓吸附進口之間。重整氣氣量范圍：300010000Nm3/h。 產品氫氣流量所在位置：產品氫氣輸出H211管道。產品氫氣氣量范圍： 15006000Nm3/h流量計不需要進行壓力、介質密度的修正，出廠時已將工作狀況下流量換算成標準狀態(tài)下的流量，直接讀數(shù)即為標準狀況下的流量值。1.6.2壓力調節(jié)為保證整個系統(tǒng)的壓力穩(wěn)定，本系統(tǒng)安裝了一個氣動隔膜調節(jié)閥，閥體部分裝在變壓吸附純氫氣輸出管路上，壓力采樣點設在重整氣緩沖罐上。系統(tǒng)壓力設置完成后，氣動隔膜調節(jié)閥會根據(jù)采集的壓力信號自動調整開度，以維持系統(tǒng)壓力不變。開車調試時已經由技術人員設定好，不要隨意進行改變。1.6.3液位控制洗滌泵連續(xù)不斷地將無離子水經水洗塔上部噴頭噴入水洗塔中，與由下而上逆向流動的重整氣充分接觸，使重整氣中未反應的甲醇蒸氣溶于水中。水位由液位計控制在上下水位線內，當水位逐漸增長至水位上線時，液位控制器給出信號，洗滌塔下部電磁閥打開，將水放至無離子水罐中，直到水位線觸及水位下線時，液位控制器控制電磁閥關閉。DSC操作畫面上有實時液位顯示。1.6.4分析儀器采用氫氣分析儀對產品氫氣進行在線分析，分析儀取樣裝置和鑒定器裝在現(xiàn)場，檢測數(shù)據(jù)遠傳至控制室儀表盤上的顯示器，產品氫氣純度由儀表盤上讀出。 第二章 自動控制系統(tǒng)本裝置的自控由用戶現(xiàn)場DOS集中控制，DOS系統(tǒng)中應能顯示系統(tǒng)溫度和壓力瞬時值、程控閥的時序控制、閥位狀態(tài)顯示、閥位回訊指示、設備運行狀態(tài)顯示、時間設置、數(shù)據(jù)記錄、打印報表等功能。對裝置各調節(jié)系統(tǒng)的作用介紹如下。2.1畫面操作說明在控制系統(tǒng)中共設計初始畫面、制氫工藝、吸附工藝、吸附操作、參數(shù)總貌、歷史曲線、歷史報表共七個畫面，每個畫面均有當前日期與時間指示及畫面切換按鈕，可進行畫面切換。制氫工藝畫面說明：該畫面根據(jù)實際工藝系統(tǒng)設置。畫面中對應檢測點，均有位號及參數(shù)實際值顯示。其中溫度參數(shù)為紅色，壓力參數(shù)為藍色。計量泵、洗滌泵為現(xiàn)場控制。現(xiàn)場能啟動和停止。啟動時畫面指示為綠色，關閉時紅色。吸附工藝畫面說明：該畫面主要顯示變壓吸附過程中程控閥的開閉狀態(tài)及步序。71個程控閥均有閥位指示和回訊指示，在控制室能監(jiān)測到閥的狀態(tài)，PLC給出開啟指示后，閥門是否執(zhí)行，都可在控制屏上有所顯示，閥門閉合為紅色，閥門打開為綠色。在吸附工藝畫面中真空泵在啟動時顯示綠色。關閉時顯示紅色。吸附操作畫面說明：該畫面主要用來操作吸附程控閥及設定步序時間。有手動和自動二種功能，如要手動，將手動/自動按鈕切為手動，此時可手動一對一操作程控閥的開閉；如要自動，將手動/自動按鈕切為自動，此時可通過PLC自動控制程控閥的開閉。閥開狀態(tài)為綠色，閥關狀態(tài)為紅色。無論何種操作方式，首先必須在工控機上設定步序時間。手動/自動選擇開關切換必須在系統(tǒng)停止時（即程控閥不在自動狀態(tài)）進行。程控閥分三種控制方式：本地（操作臺控制）、遠方手動、遠方自動（計算機控制）。三種方式的切換通過操作臺的選擇開關及計算機選擇按鈕完成。本地方式，轉換選擇開關在“本地”，通過啟停按鈕啟停運行工序，在此狀態(tài)手動一對一開啟閥門不起作用，程序只在PLC控制下自動運行。遠方方式，首先將操作臺本地/遠方選擇開關切到遠方，畫面中本地/遠方指示燈變綠。如要手動，將手動/自動按鈕切為手動，此時可一對一操作程控閥的開閉；如要自動，將手動/自動按鈕切為自動，此時可通過啟停按鈕控制程控閥按照預設好的程序自動的開閉。無論何種操作方式，首先必須在工控機上設定步序時間，初次開車時，技術人員已將時間設置完成，嚴格禁止做其它改動。本地/遠方、手動/自動選擇開關切換必須在系統(tǒng)停止時（即程控閥在手動狀態(tài)）進行。參數(shù)總貌畫面畫面顯示工藝參數(shù)具體情況。畫面上部為監(jiān)控參數(shù)窗口，包括序號、位號、描述、實時值、報警狀態(tài)等。畫面下部為實時報警窗口，若有報警信號出現(xiàn)，則顯示有關報警點的具體內容。如：報警日期、報警時間、報警類型、變量名、報警值等。2.2歷史曲線畫面說明：該畫面可顯示各個檢測點的歷史曲線。該畫面分三個區(qū)域：上部為曲線顯示窗口，中部為操作按鈕欄，下部為圖例、變量名稱、數(shù)值等（該窗口可通過中部按鈕欄的顯示、隱藏列表進行顯示或隱藏）。通過操作按鈕欄，可對曲線進行各種操作，如：調整跨度、設置百分比、打印曲線、定義新曲線、設置曲線類型等。各個按鈕的具體功能通過將鼠標移到其上面即可顯示出來。歷史報表畫面A、 該畫面可查詢及打應歷史數(shù)據(jù)。B、 點擊畫面左上角“報表菜單”，彈出“歷史數(shù)據(jù)查詢”“打印歷史報表”“歷史報表頁面設置”“歷史報表打印預覽”子菜單，分別點擊各子菜單，可調出其相應功能。關閉計算機控制系統(tǒng)將鼠標移動到“初始畫面”左上角，顯示一黑色方框點擊該方框，彈出“請輸入退出監(jiān)控系統(tǒng)口令”窗口，輸入口令正確后，系統(tǒng)返回組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)。點擊右上角關閉按鈕，返回WINDOWSXP桌面。點擊“開始”菜單，在彈出的菜單中點“關閉系統(tǒng)”命令，選擇“關閉計算機”，計算機將自動關機。第三章 裝置的啟動和停車裝置開車分初次開車和正常開車。初次開車前應做好一系列準備工作；而正常開車時只需要按規(guī)定的操縱步驟進行啟動。3.1 初次開車3.1.1 管道的試漏、保壓：在裝置安裝完畢后，對整個裝置進行吹掃，將管道中殘留的粉塵、焊渣吹掃干凈，注意：要分段吹掃，不要將廢物吹進設備、罐體中。吹掃完畢進行氣密性試驗，試驗方法：為節(jié)省開支，可先用空壓機將凈化后（除油、除水）的壓縮空氣充入系統(tǒng)，先將壓力預升至0.8MPa，然后用瓶裝空氣或氮氣繼續(xù)升壓至1.1MPa，充壓完畢，將所有進出氣口封住保壓，24小時壓降小于0.5Kg/cm2視為合格。3.1.2催化劑、吸附劑的裝填保壓合格后對反應器裝填催化劑，對吸附塔裝填吸附劑，這項工作在技術人員指導下完成。如果運輸過程中造成催化劑粉化，裝填催化劑時需用610目的篩網(wǎng)仔細過篩，除去粉塵。催化劑的裝填質量直接關系到床層的氣流分布，床層的阻力降及催化劑的使用性能，因此應十分重視裝填工作。為保證裝填質量，要選擇晴朗天氣，并避開油污、灰塵及化學物質污染。為保證人身安全，在裝填過程中操作人員應佩戴過濾罐式防塵面具。吸附劑的裝填要求均勻、緊密，裝填時要量小、多次，邊裝填邊振動罐體，不要造成架空、短路現(xiàn)象，盡量減小死空間，以免影響吸附效率。催化劑、吸附劑裝填完畢，重新試漏、保壓至24小時壓降小于0.5Kg/cm2合格為止。3.1.3 設備、儀表的調校(1) 完成動力設備單機試車。(2) 完成自控儀表調校。(3) 完成安全閥起跳壓力校準。(4) 完成計量泵流量校準。(5) 檢查流量計量系統(tǒng)。(6) 完成儀表氣源的凈化。(7) 完成在線氫氣分析儀的調校。(8）完成壓力調節(jié)閥的調校。(9) 調試控制系統(tǒng)和設定參數(shù)。10）將操作系統(tǒng)切換到手動狀態(tài)，手動開關各氣動閥門，查看畫面顯示與現(xiàn)場閥門是否一一對應，工作狀態(tài)是否正常。3.1.4關閉需要關閉的閥門檢查工藝管路，關閉支路上應當關閉的閥門，如工藝放空口、排污閥、旁通閥、切換閥等。3.1.5 打開需要開啟的閥門檢查工藝管路，打開工藝管路上應當開啟的閥門，如混配罐進出口、無離子水貯罐進出口閥、甲醇計量泵進出口閥門、洗滌泵進出口閥門、真空泵進出口閥門、真空泵冷卻水進出口閥門、壓力表、安全閥、壓力變送器的前置閥等在投入原料之前，必須用普氮氣對整個系統(tǒng)進行置換，使系統(tǒng)氧含量降到0.5%以下。因為本工藝中混合氣、產品氣和解吸氣均含有大量的氫氣，氫氣是易燃易爆氣體，爆炸限為4.1%74.2%，爆炸線范圍寬，過多的氧含量將會引起爆炸。變壓吸附系統(tǒng)采用手動方式置換，將操作畫面切換到吸附工序，手動狀態(tài)，手動點擊對應閥門，對吸附罐及氫氣儲罐進行逐個置換或真空置換。操作中應采取低壓、小量、多次的方式進行，置換過程中，隨時調整重整氣緩沖罐后放空閥和吸附放空閥，以控制系統(tǒng)操作壓力不大于0.8MPa。取樣分析檢測，當系統(tǒng)氧含量低于0.5%時方可投料。3.1.6 投料啟動1.還原催化劑N2置換：置換流程：換熱器AB管程汽化過熱器E-3102反應器R3101ABCD換熱器BA殼程水冷器E3103水洗塔T3101氣液分離器V3104轉換汽分液罐V3105。反應器R3101ABCD、汽化過熱器E-3102、水洗塔T3101底排污閥門排氣，從塔釜取氣樣，O20.5%時，關閉塔釜排污閥。部分管道置換：開啟泵P-3102出口排氣閥，置換原料進料段注意：置換合格后，關閉系統(tǒng)與外界連通的閥門，使系統(tǒng)與外界隔絕還原過程還原流程：羅茨風機出口換熱器AB管程汽化過熱器E-3102反應器R3101ABCD換熱器BA殼程水冷器E3103羅茨風機進口。水洗塔T3101底部切水催化劑還原過程中：90-110時脫水 脫水后升溫速度：15/h 脫水時間為2個小時110-150時邊升溫邊加氫氣（0.5%） 間歇加氫150-200 升溫速度為5/h200-230 升溫速度為10/h 加氫0.5-2%還原結束的標志：進出口氫氣含量相等 水洗塔底排不出水注意：羅茨風機升壓至0.049Mpa低空速還原導熱油進汽化過熱器時須緩慢進入，待汽化過熱器底部升溫到150時，關小進口閥，打開副線。整個裝置的工藝、儀表經過檢查正常及確定置換合格后，首先由技術人員還原催化劑。催化劑的還原過程是一個精細而緩慢的工程，還原時間需要4872小時左右甚至更長時間，還原過程要連續(xù)進行，中間不能停車，還原溫度在160200之間。還原有兩種方式：其一為氮氣攜帶氫氣為還原氣氛進行還原；其二是用甲醇用水稀釋后的液體減量、降負荷進行還原，本工藝采用前者，前者容易控制，還原過程也更平穩(wěn)。整個還原過程要求操作人員有機敏的觀察力和耐心。催化劑還原完畢，逐漸將系統(tǒng)溫度提高到250左右，開始正常產氣。催化劑還原時，處于非正常工作狀態(tài)，產品氣不合格，可手動從重整氣緩沖罐后放空管直接放空。隨著還原過程的進行，產氣量逐漸增大，催化劑對溫度不再敏感，直至達到正常產氣量，還原過程結束。關閉放空閥使系統(tǒng)升壓，壓力達到1.0MPa正常工作壓力，啟動變壓吸附工序，開始正常產氣。2.變壓吸附工序啟動步驟：將操作畫面切換到吸附工序，將手動/自動按鈕切換到自動狀態(tài)，點擊啟動按鈕，變壓吸附程序開始自動運行。運行初期，因系統(tǒng)中殘存氮氣，所產出的氫氣不合格，經過氫氣對系統(tǒng)進行多次置換，氫分析儀表指示氫氣純度逐漸增加，至氫氣純度合格后切換至氫氣儲罐。3.2 裝置的停車停車一般分為三種情況。一種是計劃性正常停車；其二是緊急停車，即裝置出現(xiàn)較大的事故需緊急停車；其