化工公司焦?fàn)t煤氣制LNG項(xiàng)目PSA提氫操作手冊

焦?fàn)t煤氣制LNG項(xiàng)目

PSA提氫工段操作規(guī)程

（初稿）

編寫:

審核:

審批:

XXXX化工科技有限公司

2016年12月

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目錄

一、崗位的職責(zé)、任務(wù)及范圍

1＞崗位任務(wù)

2、崗位管轄范圍

3、職責(zé)范圍

二、崗位工藝流程簡述

1、工藝原理

2、工藝流程敘述

三、主要工藝控制參數(shù)

1、生產(chǎn)能力和消耗定額

2、工藝參數(shù)

四、開車步驟

1、原始開車準(zhǔn)備

2、原始開車

3、正常開車步驟

4、開車后調(diào)整

五、正常作業(yè)指導(dǎo)

1、產(chǎn)品純度調(diào)整

2、裝置參數(shù)的調(diào)節(jié)

3、裝置操作注意事項(xiàng)

六、停車作業(yè)指導(dǎo)

2

1、短期停車

2、緊急停車

3、長期停車

4、事故處理

七、安全生產(chǎn)及環(huán)境保護(hù)

1、安全生產(chǎn)

2、生產(chǎn)的環(huán)境保護(hù)

八、附件

1、聯(lián)鎖邏輯圖

2、調(diào)節(jié)、報警和聯(lián)鎖裝置一覽表

3、安全閥及防爆板

4、分析指標(biāo)一覽表

5、特殊按鈕說明

6、靜設(shè)備一覽表

7、動設(shè)備一覽表

8、物料平衡表

9、熱量平衡表

一、崗位的職責(zé)、任務(wù)及范圍

1、崗位任務(wù)

3

利用吸附劑對不同的吸附質(zhì)的選擇吸附特性和吸附能力隨壓力變化

而呈現(xiàn)差異的特性，實(shí)現(xiàn)氣體混合物的分離和吸附劑的再生。在吸附

器加壓時將深冷后的富氫氣中的氫提取出來，減壓再生時一氧化碳等

惰性氣體解析作預(yù)處理系統(tǒng)的再生氣源。同時將深冷后富氫氣中提取

出的氫送往用戶。

2、崗位管轄范圍

本裝置由12臺變壓吸附塔、2臺順放氣緩沖罐、1臺解吸氣混合罐、

1臺氫氣緩沖罐組成。

3、職責(zé)范圍

3.1、提氫崗位微機(jī)操作工

(1)負(fù)責(zé)本崗位與上下相接工序的正常生產(chǎn)協(xié)調(diào)和聯(lián)系工作，保證

生產(chǎn)連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行。

(2)負(fù)責(zé)預(yù)處理及兩套提氫的微機(jī)操作，為下工序提供合格的氫氣,

同時保證脫硫脫氧穩(wěn)定，為下工序提供合格的原料氣。

(3)堅守崗位，遵守紀(jì)律，認(rèn)真操作，不串崗、睡崗，不做與工作

無關(guān)的事。認(rèn)真執(zhí)行《交接班制度》、《巡回檢查制度》及公司制定

的各項(xiàng)規(guī)章制度，保證在規(guī)定時間內(nèi)完成交接班工作。

(4)負(fù)責(zé)執(zhí)行本崗位所屬設(shè)備的技術(shù)操作和安全規(guī)程，將各工藝指

標(biāo)控制在規(guī)定范圍之內(nèi)，確保系統(tǒng)正常運(yùn)行。

(5)熟知本崗位的設(shè)備、流程及工藝指標(biāo)，熟練掌握自動控制的原

埋和操作。

(6)能正確判斷各系統(tǒng)電磁閥發(fā)生故障時的異常現(xiàn)象；能及時切除

故障塔，通知儀表處理，處理完畢后，恢復(fù)運(yùn)行。

(7)做好班中的巡回檢查，負(fù)責(zé)本崗位的交接班記錄表、本的記錄

和交接工作。

4

（8）對本崗位培訓(xùn)、實(shí)習(xí)人員有進(jìn)行安全教育和技術(shù)指導(dǎo)的責(zé)任。

（9）負(fù)責(zé)本崗位異常情況的及時處理并匯報調(diào)度和車間值班領(lǐng)導(dǎo)。

（10）交班時，要調(diào)穩(wěn)指標(biāo)，積極為下班創(chuàng)造良好的安全生產(chǎn)條件。

3.2、提氫崗位主操

（1）嚴(yán)格執(zhí)行中控操作人員各項(xiàng)指令，對崗位的不正常現(xiàn)象及時反

饋給中控操作人員。

（2）負(fù)責(zé)正常操作以及開停車過程操作；同時負(fù)責(zé)對不正常現(xiàn)象的

處理；負(fù)責(zé)崗位的現(xiàn)場衛(wèi)生和設(shè)備衛(wèi)生、各設(shè)備的倒淋排放、程控閥

門的潤滑維護(hù)。

（3）負(fù)責(zé)預(yù)處理、焦?fàn)t氣提氫、馳放氣提氫、脫氧脫硫現(xiàn)場各電磁

閥及各設(shè)備的維護(hù)及保養(yǎng)。

（4）堅守崗位，遵守紀(jì)律，認(rèn)真操作，不串崗、睡崗，不做與工作

無關(guān)的事。認(rèn)真執(zhí)行《交接班制度》、《巡回檢查制度》及公司制定

的各項(xiàng)規(guī)章制度，保證在規(guī)定時間內(nèi)完成交接班工作。

（5）負(fù)責(zé)本崗位的交接班及記錄表、本的記錄和交接工作。

（6）對本崗位培訓(xùn)、實(shí)習(xí)人員有進(jìn)行安全教育和技術(shù)指導(dǎo)的責(zé)任。

（7）負(fù)責(zé)本崗位異常情況及時處理并匯報中控人員、調(diào)度和車間值

班領(lǐng)導(dǎo)。

（8）經(jīng)常觀察崗位各閥門的開啟度，發(fā)現(xiàn)異常及時處理。

3.3、提氫崗位副操

（1）負(fù)責(zé)本崗位所有設(shè)備、工具的正常操作、使用工作；協(xié)助主操

及時巡檢。

（2）主操不在崗位時，負(fù)責(zé)主操的一切工作。

（3）負(fù)責(zé)本崗位外來施工人員的監(jiān)護(hù)工作，確保施工安全。

（4）對于非本單位人員陪同的外來人員有權(quán)拒絕其進(jìn)入本崗位，并

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及時匯報相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)。

（5）負(fù)責(zé)本崗位的整體衛(wèi)生，為安全文明生產(chǎn)創(chuàng)造良好的環(huán)境。

二、崗位工藝流程簡述

2.1工藝原理

吸附是指：當(dāng)兩種相態(tài)不同的物質(zhì)接觸時，其中密度較低物質(zhì)的

分子在密度較高的物質(zhì)表面被富集的現(xiàn)象和過程。

具有吸附作用的物質(zhì)（一般為密度相對較大的多孔固體）被稱為

吸附劑，被吸附的物質(zhì)（一般為密度相對較小的氣體或液體）稱為吸

附質(zhì)。

吸附按其性質(zhì)的不同可分為四大類，即：化學(xué)吸著、活性吸附、

毛細(xì)管凝縮、物理吸附。

化學(xué)吸附是指吸附劑與吸附質(zhì)間發(fā)生有化學(xué)反應(yīng)，并在吸附劑表

面生成化合物的吸附過程。其吸附過程一般進(jìn)行的很慢，且解吸過程

非常困難。

活性吸附是指吸附劑與吸附質(zhì)間生成有表面絡(luò)合物的吸附過程。

其解吸過程一般也較困難。

毛細(xì)管凝縮是指固體吸附劑在吸附蒸氣時，在吸附劑孔隙內(nèi)發(fā)生

的凝結(jié)現(xiàn)象。一般需加熱才能完全再生。

物理吸附是指依靠吸附劑與吸附質(zhì)分子間的分子力（即范德華

力）進(jìn)行的吸附。其特點(diǎn)是：吸附過程中沒有化學(xué)反應(yīng)，吸附過程進(jìn)

行的極快，參與吸附的各相物質(zhì)間的平衡在瞬間即可完成，并且這種

吸附是完全可逆的。PSA制氫裝置中的吸附主要為物理吸附。

2.2吸附劑及吸附力

工業(yè)PSA制氫（提氫）裝置所用的吸附劑都是具有較大比表面積

的固體顆粒，主要有：活性氧化鋁類、活性炭類、硅膠類和分子篩類。

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不同的吸附劑由于有不同的孔隙大小分布、不同的比表面積和不同的

表面性質(zhì)，因而對混合氣體中的各組分具有不同的吸附能力和吸附容

量。

2.2.1本裝置所用吸附劑如下：

裝置吸附劑用量一覽表

序號編號單位SPM-106

1外形尺寸mm01.6?2.5

2外形規(guī)格球狀白色

3堆比重t/m30.74-0.76

4磨耗率%2

5靜態(tài)水吸附%25

6靜態(tài)正己烷吸附%

7靜態(tài)CCL4吸附%

8抗壓強(qiáng)度N/P45

9正太粒度分布%97

10包裝水含量%《1.5

11吸附質(zhì)CO、CHcN2

正常工況下

12年20

預(yù)期使月壽命

13裝填量m3300

2.2.2吸附劑的處理

幾乎所有的吸附劑都是吸水的，特別是分子篩類具有極強(qiáng)的親水性，

因而在吸附劑的保管和運(yùn)輸過程中應(yīng)特別注意防潮和包裝的完整性。

分子篩如果受潮，則必須作活化處理。

對于廢棄的吸附劑，一般采用深埋或回收處理。但應(yīng)注意：在卸

取吸附劑時，必須先用氮?dú)膺M(jìn)行置換以確保塔內(nèi)無有毒或爆炸性氣

體。在正常使用情況下，PSA工段的吸附劑一般是和裝置同壽命的。

2.2.3吸附力

在物理吸附中，各種吸附劑對氣體分子之所以有吸附能力是由于處于

氣、固相分界面上的氣體分子的特殊形態(tài),一般來說，只處于氣相中

7

的氣體分子所受的來自各方向的分子吸引力是相同的，氣體分子處于

自由運(yùn)動狀態(tài)；而當(dāng)氣體分子運(yùn)動到氣、固相分界面時.(即撞擊到吸

附劑表面時)，氣體分子將同時受到固相、和氣相中分子的引力，其

中來自固相分子的引力更大，當(dāng)氣體分子的分子動能不足以克服這種

分子引力時，氣體分子就會被吸附在固體吸附劑的表面。被吸附在固

體吸附劑表面的氣體分子又被稱為吸附相，其分子密度遠(yuǎn)大于氣相，

一般可接近于液態(tài)的密度。

固體吸附劑表面分子對吸附相中氣體分子的吸引力可由以下的

公式來描述：

分子引力F=Cl/rm-C2/rn(m>n)

其中：Cl表示引力常數(shù)，與分子的大小、結(jié)構(gòu)有關(guān)

C2表示電磁力常數(shù)，主要與分子的極性和瞬時偶極矩有關(guān)

r表示分子間距離

因而對于不同的氣體組分，由于其分子的大小、結(jié)構(gòu)、極性等性

質(zhì)各不相同，吸附劑對其吸附的能力和吸附容量也就各不相同。PSA

制氫裝置所利用的就是吸附劑的這一特性。由于吸附劑對混合氣體中

的氫組分吸附能力很弱，而對其它組分吸附能力較強(qiáng)，因而通過裝有

不同吸附劑的混合吸附床層，就可將各種雜質(zhì)吸附下來，得到提純的

氫氣。

下圖為不同組分在分子篩上的吸附強(qiáng)弱順序示意圖

組分吸附能力

氮?dú)狻钊?/p>

8

氫氣☆

氧氣☆☆

氧氣☆☆

氮?dú)狻睢睢?/p>

一氧化碳☆☆☆

甲烷翁翁介^

二氧化碳☆☆☆☆☆☆

乙烷☆☆☆☆☆☆

乙烯☆☆☆☆☆☆☆

丙烷☆☆☆☆☆☆☆

異丁烷☆☆☆☆☆☆☆☆

丙烯☆☆☆☆☆☆☆☆

戊烷☆☆☆☆☆☆☆☆

丁烯☆☆☆☆☆☆☆☆☆

硫化氫☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆

硫醇☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆

戊烯

2.2.3吸附平衡

吸附平衡是指在一定的溫度和壓力下，吸附劑與吸附質(zhì)充分接

觸，最后吸附質(zhì)在兩相中的分布達(dá)到平衡的過程。

在實(shí)際的吸附過程中，吸附質(zhì)分子會不斷地碰撞吸附劑表面并被

吸附劑表面的分子引力束縛在吸附相中；同時吸附相中的吸附質(zhì)分子

又會不斷地從吸附劑分子或其它吸附質(zhì)分子得到能量，從而克服分子

引力離開吸附相；當(dāng)一定時間內(nèi)進(jìn)入吸附相的分子數(shù)和離開吸附相的

分子數(shù)相等時，吸附過程就達(dá)到了平衡。對于物理吸附而言，動態(tài)吸

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附平衡很快就能完成，并且在一定的溫度和壓力下，對于相同的吸附

劑和吸附質(zhì)，平衡吸附量是一個定值。

由于壓力越高單位時間內(nèi)撞擊到吸附劑表面的氣體分子數(shù)越多，

因而壓力越高平衡吸附容量也就越大；由于溫度越高氣體分子的動能

越大，能被吸附劑表面分子引力束縛的分子就越少，因而溫度越高平

衡吸附容量也就越小。

我們用不同溫度下的吸附等溫線來描述這一關(guān)系，如下圖：

2.2.4工業(yè)吸附分離流程及其相關(guān)參數(shù)

工業(yè)吸附分離流程的確定

在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中，吸附分離一般分為變壓吸附和變溫吸附兩大

類。從吸附劑的吸附等溫線可以看出，吸附劑在高壓下對雜質(zhì)的吸

附容量大，低壓下吸附容量小。同時從吸附劑的吸附等壓線我們也

可以看到，在同一壓力下吸附劑在低溫下吸附容量大，高溫下吸附

容量小。利用吸附劑的前一性質(zhì)進(jìn)行的吸附分離稱為變壓吸附

(PSA),利用吸附劑的后一性質(zhì)進(jìn)行的吸附分離就稱為變溫吸附

(TSA)o

在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中一般依據(jù)氣源的組成、壓力及產(chǎn)品要求的不同

來選擇TSA、P來或TSA+PSA工藝。

變溫吸附工藝由于需要升溫，因而循環(huán)周期長、投資較大，但再

生徹底，通常用于微量雜質(zhì)或難解吸雜質(zhì)的凈化；變壓吸附工藝的

循環(huán)周期短，吸附劑利用率高，吸附劑用量相對較少，不需要外加

換熱設(shè)備，被廣泛用于大氣量多組分氣體的分離與純化。

2.3本裝置的流程為PSA流程。

在工業(yè)變壓吸附(PSA)工藝中，吸附劑通常都是在常溫和較高壓

力下，將混合氣體中的易吸附組分吸附，不易吸附的組分從床層的

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一端流出，然后降低吸附劑床層的壓力，使被吸附的組分脫附出來,

從床層的另一端排出，從而實(shí)現(xiàn)了氣體的分離與凈化，同時也使吸

附劑得到了再生。

但在通常的PSA工藝中，吸附床層壓力即使降至常壓，被吸附的

雜質(zhì)也不能完全解吸，這時可采用兩種方法使吸附劑完全再生：一

種是用產(chǎn)品氣對床層進(jìn)行“沖洗”以降低被吸附雜質(zhì)的分壓,將較難

解吸的雜質(zhì)置換出來，其優(yōu)點(diǎn)是常壓下即可完成，但缺點(diǎn)是會多損

失部分產(chǎn)品氣；另一種是利用抽真空的辦法進(jìn)行再生，使較難解吸

的雜質(zhì)在負(fù)壓下強(qiáng)行解吸下來，這就是通常所說的真空變壓吸附

(VacuumPressureSwingAdsorption,縮寫為VPSA或VSA)oVPSA

工藝的優(yōu)點(diǎn)是再生效果好，產(chǎn)品收率高，但缺點(diǎn)是需要增加真空泵,

裝置能耗相對較高。在實(shí)際應(yīng)用過程中，究竟采用以上何種工藝，

主要視原料氣的組成條件、流量、產(chǎn)品純度及收率要求以及工廠的

資金和場地等情況而決定。

本裝置采用沖洗方式對吸附劑進(jìn)行再生。

2.3.1工藝條件與裝置處理能力的關(guān)系

原料氣組成：

吸附塔的處理能力與原料氣組成的關(guān)系很大。原料氣中氫含量越

高時，吸附塔的處理能力越大；原料氣雜質(zhì)含量越高，特別是凈化要

求高的有害雜質(zhì)含量越高時，吸附塔的處理能力越小。

原料氣溫度：

原料氣溫度越高,吸附劑的吸附量越小，吸附塔的處理能力越低。

吸附壓力：

原料氣的壓力越高，吸附劑的吸附量越大，吸附塔的處理能力越

局O

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解吸壓力：

解吸壓力越低，吸附劑再生越徹底，吸附劑的動態(tài)吸附量越大,

吸附塔的處理能力越高。

產(chǎn)品純度：

產(chǎn)品純度越高，吸附劑的有效利用率就越低，吸附塔的處理能力

越低。

2.3.2氫氣回收率影響因素

由于PSA裝置的氫氣損失來源于吸附劑的再生階段，因而吸附塔

的處理能力越高，則再生的周期就可以越長，單位時間內(nèi)的再生次數(shù)

就越少，氫氣損失就越少，氫回收率就越高。

不同工藝流程下的氫氣回收率：

在不同的工藝流程下，所能實(shí)現(xiàn)的均壓次數(shù)不同，吸附劑再生時

的壓力降也就不同,而吸附劑再生時損失的氫氣量隨再生壓力降的增

大而增大.一般來講,PSA流程的均壓次數(shù)越多，再生壓力降越小,氫氣

回收率越高.但從另一方面考慮，均壓次數(shù)太多，容易將部分雜質(zhì)帶入

下一吸附塔并在吸附塔頂部形成二次吸附，從而使該塔在轉(zhuǎn)入吸附時

因頂部被吸附的雜質(zhì)隨氫氣帶出而影響產(chǎn)品氫純度。

對于沖洗流程和真空流程來講，沖洗流程需消耗一定量氫氣用于

吸附劑再生,而真空流程則是通過抽真空降低被吸附組分的分壓使吸

附劑得到再生,故采用沖洗流程時,氫氣回收率較低,而真空流程氫氣

回收率高但能耗較高。

產(chǎn)品氫純度與氫回收率的關(guān)系：

在原料氣處理量不變的情況下，產(chǎn)品氫純度越高，穿透進(jìn)入產(chǎn)品

氫中的雜質(zhì)量越少,吸附劑利用率越低，每次再生時從吸附劑死空間

中排出的氫氣量越大,氫氣回收率越低.

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吸附壓力對氫氣回收率的影響：

吸附壓力越高，吸附劑對各種雜質(zhì)的動態(tài)吸附量越大.在原料氣

處理量和產(chǎn)品氫純度不變的情況下，吸附循環(huán)周期越長，單位時間內(nèi)

解吸次數(shù)越少，氫氣回收率越高.

均壓次數(shù)對氫氣回收率的影響：

在吸附壓力不變的情況下，均壓次數(shù)越多，均壓過程的壓力降越

大，順放初壓力越低，再生過程損失的氫氣量越小，氫氣回收率越高。

但均壓次數(shù)越多，被吸附的雜質(zhì)也就越容易穿透進(jìn)入下一吸附塔并在

吸附劑床層頂部被吸附，致使該塔在轉(zhuǎn)入下一次吸附時雜質(zhì)很容易被

氫氣帶出，影響產(chǎn)品氫純度.

吸附時間（或吸附循環(huán)周期）對氫氣回收率的影響：

在原料氣流量和其他工藝參數(shù)不變的條件下，延長吸附時間就意

味著單位時間內(nèi)的再生次數(shù)減少，再生過程損失的氫氣也就越少，氫

氣回收率越高.但是,在同樣條件下，吸附時間越長，進(jìn)入吸附劑床層

的雜質(zhì)量越大，因吸附劑動態(tài)吸附量不變,故穿透進(jìn)入產(chǎn)品氫的雜質(zhì)

量將增大，這勢必會使產(chǎn)品氫純度下降。由此可見，吸附時間的改變

將同時影響產(chǎn)品氫的純度和收率。在PSA回收氫氣裝置的實(shí)際操作過

程中，為了提高PSA裝置運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性,我們應(yīng)在保證產(chǎn)品氫中雜質(zhì)

含量不超標(biāo)的前提下，盡可能的延長吸附時間以提高氫氣回收率。

2.3.3產(chǎn)品氫純度的影響因素

原料氣流量對純度的影響：

在氣體工藝條件及工藝參數(shù)不變的條件下，原料氣流量的變化對

純度的影響很大，原料氣流量越大，每一循環(huán)周期內(nèi)進(jìn)入吸附塔的雜

質(zhì)量越大，雜質(zhì)也就越容易穿透,產(chǎn)品氫純度越低.相反，原料氣流量

減小,則有利于提高產(chǎn)品氫純度.

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解吸再生條件對產(chǎn)品氫純度的影響：

如前所述,在常壓沖洗再生的情況下，一方面因要消耗部分產(chǎn)品

氣用于吸附劑再生，氫氣回收率較低；另一方面，因吸附劑再生不徹

底，吸附劑動態(tài)吸附量較小，因而若原料氣流量不變，則產(chǎn)品氫純度

下降。與之相比，采用真空解吸再生時，吸附劑動態(tài)吸附量大，吸附

劑再生徹底，不僅有利于提高氫氣回收率,也提高了產(chǎn)品氫純度，

均壓次數(shù)對產(chǎn)品氫純度的影響：

原料氣處理量和吸附循環(huán)周期不變，均壓次數(shù)越多，均壓過程的

壓力降越大,被吸附的雜質(zhì)也就越容易穿透進(jìn)入下一吸附塔并在吸附

劑床層頂部被吸附,致使該塔在轉(zhuǎn)入下一次吸附時雜質(zhì)很容易被氫氣

帶此影響產(chǎn)品氫純度。

綜上所述，為了提高氫氣回收率進(jìn)而提高裝置的經(jīng)濟(jì)效益.在原

料氣組成、流量以及溫度一定的情況下應(yīng)盡量提高吸附壓力、降低解

吸壓力、延長吸附時間、降低產(chǎn)品純度（在允許范圍內(nèi)）；在原料氣

流量發(fā)生變化時，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整吸附時間以保證產(chǎn)品氫純度.

2.3.4工業(yè)吸附分離流程的主要工序

吸附工序一在常溫、高壓下吸附雜質(zhì)，出產(chǎn)品。

減壓工序一通過一次或多次的均壓降壓過程，將床層死空間氫氣

回收。

順放工序一通過順向減壓過程獲得吸附劑再生氣源。

逆放工序一逆著吸附方向減壓使吸附劑獲得部分再生

沖洗（或抽真空）工序一用產(chǎn)品氫沖洗（或通過抽真空）降低雜

質(zhì)分壓，使吸附劑完成最終的再生。（本裝置采用沖洗

再生）

升壓工序一通過一次或多次的均壓升壓和產(chǎn)品氣升壓過程使吸

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附塔壓力升至吸附壓力，為下一次吸附作好準(zhǔn)備

本裝置主流程的工序包括：吸附、一?五均降、順放、逆放、沖

洗、五^-一均升、產(chǎn)品氫終升。

2.4工藝流程敘述

2.4.1流程簡述

本裝置由12臺變壓吸附塔、2臺順放氣緩沖罐、1臺氫氣緩沖罐、

1臺解吸氣混合罐組成。

工段采用12-2-5/PPSA沖洗工藝流程，即：裝置的12臺吸附塔

中有2臺始終處于進(jìn)料吸附的狀態(tài)。其吸附和再生工藝過程由吸附、

連續(xù)5次均壓降壓、順放、逆放、沖洗、連續(xù)5次均壓升壓和產(chǎn)品最

終升壓等步驟組成。

具體過程簡述如下：

a.吸附

富氫氣自塔底直接進(jìn)入正處于吸附狀態(tài)的吸附塔內(nèi)。在吸附劑的

依次選擇吸附下，其中的距、CO、CH,、CO2等雜質(zhì)被吸附下來，未被

吸附的氨氣作為產(chǎn)品從塔頂流出，經(jīng)壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)壓后送出界區(qū)供

用戶使用。

當(dāng)被吸附雜質(zhì)的傳質(zhì)區(qū)前沿（稱為吸附前沿）到達(dá)床層出口預(yù)留

段某一位置時，關(guān)掉該吸附塔的原料氣進(jìn)料閥和產(chǎn)品氣出口閥，停止

吸附。吸附床開始轉(zhuǎn)入再生過程。

b.均壓降壓

這是在吸附過程結(jié)束后，順著吸附方向?qū)⑺?nèi)的較高壓力的氫氣

放入其它已完成再生的較低壓力吸附塔的過程，該過程不僅是降壓過

程，更是回收床層死空間氫氣的過程，本流程共包括了5次連續(xù)的均

壓降壓過程，因而可保證氫氣的充分回收。

15

C.順放

均壓降壓過程結(jié)束后，依舊順著吸附的方向?qū)⑹Ｓ嗟纳愿邏毫Φ?/p>

氫氣放入順放氣緩沖罐，儲存起來，作為沖洗時的氣源使用。

C.逆放

在順放過程結(jié)束后，吸附前沿已達(dá)到床層出口。這時，逆著吸附

方向?qū)⑽剿毫抵两咏?，此時被吸附的雜質(zhì)開始從吸附劑中

大量解吸出來，逆放解吸氣經(jīng)過調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)后平緩地放進(jìn)解吸氣混

合罐。

d.沖洗

逆放結(jié)束后，利用順放氣罐儲存的產(chǎn)品氣，逆著吸附的方向自上

而下的對吸附塔內(nèi)床層進(jìn)行沖洗，使吸附劑得以徹底再生。

e.均壓升壓

在沖洗再生過程完成后，用來自其它吸附塔的較高壓力氫氣依次

對該吸附塔進(jìn)行升壓，這一過程與均壓降壓過程相對應(yīng)，不僅是升壓

過程，而且更是回收其它塔的床層死空間氫氣的過程，本流程共包括

了連續(xù)5次均壓升壓過程

f.產(chǎn)品氣升壓過程

在5次均壓升壓過程完成后，為了使吸附塔可以平穩(wěn)地切換至下

一次吸附并保證產(chǎn)品純度在這一過程中不發(fā)生波動，需要通過升壓調(diào)

節(jié)閥緩慢而平穩(wěn)地用產(chǎn)品氫氣將吸附塔壓力升至吸附壓力。

經(jīng)這一過程后吸附塔便完成了一個完整的“吸附-再生”循環(huán)，

又為下一次吸附做好了準(zhǔn)備。。

12臺吸附塔交替進(jìn)行以上的吸附、再生操作（始終有2臺吸附塔

處于吸附狀態(tài)）即可實(shí)現(xiàn)氣體的連續(xù)分離與提純。

工藝流程特點(diǎn):

16

與傳統(tǒng)PSA流程相比，本裝置流程具有如下特點(diǎn)：

1）均壓次數(shù)多，氫氣回收充分，氫氣損失小.

2）特殊的吸附劑裝填使本裝置能同時脫除原料氣中除氫以外的全

部雜質(zhì)。

3）采用錯步?jīng)_洗的PSA流程，吸附循環(huán)周期短、吸附劑利用率高，

沖洗過程連續(xù)、沖洗時間長，吸附劑再生更徹底。

4）本裝置的切塔程序?qū)崿F(xiàn)了對故障塔的不停車檢修（主要指電磁

閥、閥檢）.

2.4.2工藝步序說明

本裝置共由12臺吸附塔組成，其中各有2臺始終處于吸附狀態(tài),

其余各臺處于再生的不同階段。吸附塔的整個吸附與再生過程都是通

過113臺程控閥門按一定的工藝步序和順序進(jìn)行開關(guān)來實(shí)現(xiàn)的。為便

于識別這些程控閥門和表述整個工藝過程，我們首先按一定的規(guī)律對

程控閥進(jìn)行編號：

17

1701

吸附塔號：A?J

閥門功能、作用

01-原料氣進(jìn)口閥

02-產(chǎn)品氣出口閥

03-一均、產(chǎn)品氣升壓閥

04-二均、三均閥

05-四均、五均閥

06-順放閥

07-沖洗氣入口閥

08-逆放閥

09-沖洗氣出口閥

表示PSA工段

表示程序控制閥

步序描述：

一、主流程步序描述

PSA工段

PSA吸附塔T1701A（簡稱A塔）為例描述主流程的整個工藝步序過

程，T1701B?L的工藝過程與T1701A完全相同。

☆步序1：吸附（A）

來自界區(qū)的富氫氣經(jīng)程控閥XV1701a進(jìn)入PSA吸附塔T1701A,其

中除H2以外的雜質(zhì)組份被吸附塔中裝填的吸附劑依次吸附,得到純度

大于99.95%的產(chǎn)品氫氣經(jīng)程控閥XV1702a排出。大部分氫氣經(jīng)壓力

調(diào)節(jié)閥PV1701穩(wěn)壓后送到產(chǎn)品氫氣緩沖罐。隨著吸附的進(jìn)行，當(dāng)雜

質(zhì)的前沿（即：吸附前沿）上升至接近吸附床一定高度時，關(guān)閉

XV1701a.XV1702a,停止吸附。這時，吸附前沿與吸附床出口間還留

18

有一段未吸附飽和的吸附劑，稱為預(yù)留段。

☆步序2：一均降壓(E1D)

在吸附過程完成后，打開程控閥XVI703a和XV1703d,通過管線

P17007將A塔內(nèi)較高壓力的氫氣放入剛完成了二均升的D塔，直到A、

D兩塔的壓力基本相等為止。這一過程不僅是降壓過程，而且也回收

了A塔床層死空間內(nèi)的氫氣。在這一過程中A塔的吸附前沿將向前推

移，但未達(dá)到出口。

☆步序3：二均降壓(E2D)

在一均降過程完成后，關(guān)閉程控閥XV1703a,打開程控閥XV17O4a

和XV1704e,通過管線P17009a/b將A塔內(nèi)較高壓力的氫氣放入剛完

成三均升的E塔，用于E塔的二均升。這一過程繼續(xù)回收A塔床層死

空間內(nèi)的氫氣，同時A塔的吸附前沿繼續(xù)向前推移，但仍未達(dá)到出口。

☆步序4：三均降壓(E3D)

在二均降過程完成后，關(guān)閉XV17O4e,繼續(xù)保持打開程控閥

XV1704a,同時打開程控閥XV1704f,通過管線P17009a/b將A塔內(nèi)較

高壓力的氫氣放入剛完成了四均升的F塔，用于F塔的三均升,直到

A、F兩塔的壓力基本相等為止。這一過程同樣是繼續(xù)回收A塔床層

死空間內(nèi)的氫氣，同時A塔的吸附前沿也將繼續(xù)向前推移，但仍未達(dá)

到出口。

☆步序5：四均降壓(E4D)

在三均降過程完成后，關(guān)閉XV1704a.XV1704f,打開程控閥

XVI705a和XVI705g,通過管線P17011將A塔內(nèi)較高壓力的氫氣放入

剛完成了五均升的G塔，用于G塔的四均升,直到A、G兩塔的壓力基

本相等為止。這一過程同樣是繼續(xù)回收A塔床層死空間內(nèi)的氫氣，同

時A塔的吸附前沿也將繼續(xù)向前推移，但仍未達(dá)到出口。

19

☆步序6：五均降壓(E5D)

在四均降過程完成后，關(guān)閉XV1705g,繼續(xù)保持打開程控閥

XV1705a,,通過管線P17011將A塔內(nèi)較高壓力的氫氣放入剛完成了

沖洗的H塔，用于H塔的五均升,直到AJI兩塔的壓力基本相等為止。

這一過程同樣是繼續(xù)回收A塔床層死空間內(nèi)的氫氣，同時A塔的吸附

前沿也將繼續(xù)向前推移，但仍未達(dá)到出口。

☆步序7：順放(PP)

在五均降過程完成后，關(guān)閉XV1705a>XV1705H,打開程控閥

XV1706a.XV1711A,通過管線Pl7014a將A塔內(nèi)相對較高壓力的氫氣

放入順放氣緩沖罐V1701A,用于作為沖洗時的氣源儲備,直到A塔、

順放氣罐的壓力基本相等為止。同時A塔的吸附前沿也將繼續(xù)向前推

移并基本達(dá)到床層出口。

☆步序8：逆放(D)

在順放過程完成后，A塔的吸附前沿已基本達(dá)到床層出口。這時

關(guān)閉XV1706a、XV1711A,打開XV1708a,逆著吸附方向?qū)塔壓力降

至接近于常壓，此時被吸附的雜質(zhì)開始從吸附劑中解吸出來。逆放解

吸氣經(jīng)調(diào)節(jié)閥PV1704放入解吸氣混合罐V1702o

☆步序9：沖洗再生(P)

逆放結(jié)束后，關(guān)閉XV1708a,打開程控閥門XV1707a、XV1709A,

順放過程中儲備在順放氣罐V1701A內(nèi)的產(chǎn)品氫氣通過順放調(diào)節(jié)閥

PV3103A對A塔進(jìn)行沖洗，這時被吸附的雜質(zhì)隨著其分壓的降低而大

量解吸出來，并逆著吸附方向流入解析氣混合罐V1702。沖洗過程結(jié)

束，吸附劑再生完成，A塔將轉(zhuǎn)入其后的升壓階段。

☆步序10：五均升壓(E5R)

沖洗完成后，關(guān)閉XV1707a、XV1709A,打開程控閥XV1705a,同

20

時打開XV1705f,通過管線P17011a、Pl7011b將F塔內(nèi)較高壓力的

氫氣放入A塔，用于A塔的五均升，直到A、F兩塔的壓力基本相等為

止。

☆步序H：四均升壓(E4R)

五均升完成后，關(guān)閉XV1705K繼續(xù)保持程控閥XVI705a打開，

同時打開XV1705g,通過管線P17011a、Pl7011c將G塔內(nèi)較高壓力

的氫氣放入A塔，用于A塔的四均升,直到A、G兩塔的壓力基本相等

為止。

☆步序12：三均升壓(E3R)

在四均升壓過程完成后，關(guān)閉XV1705a.XV1705g,打開程控閥

XV1704a和XV1704h,通過管線P17009a>P17009c將H塔內(nèi)較高壓力

的氫氣放入A塔，用于A塔的三均升,直到A、H兩塔的壓力基本相等

為止。

☆步序13：二均升壓(E2R)

在三均升壓過程完成后，關(guān)閉XV1704h,繼續(xù)保持打開程控閥

XV1704a,同時打開XV1704i,通過管線P17009a、P17009c將I塔內(nèi)

較高壓力的氫氣放入A塔，用于A塔的二均升，直到A、I兩塔的壓力

基本相等為止。

☆步序14：一均升壓(E1R)

在二均升壓過程完成后，關(guān)閉XV1704a.XV1704i,打開程控閥

XV1703a和XV1703J,通過管線P17007a、P17007d將J塔內(nèi)較高壓力

的氫氣放入A塔，用于A塔的一均升,直到A、J兩塔的壓力基本相等

為止。

☆步序15：產(chǎn)品氣升壓過程(FR)

通過五次均壓升壓過程后，吸附塔壓力仍然未達(dá)到吸附壓力c這

21

時繼續(xù)保持打開程控閥XV1703a.XV1710,通過調(diào)節(jié)閥HV1701用產(chǎn)

品氫氣對A塔進(jìn)行緩慢升壓，直至A塔壓力升至吸附壓力為止。

經(jīng)過上述一系列這降壓及升壓過程后，吸附塔便完成了整個再生

過程，為下一次吸附做好了準(zhǔn)備并由此進(jìn)入下一吸附循環(huán)。

吸附塔T1701B-L的工藝步序與T1701A都是完全相同的，只是

在各步序的運(yùn)行時間上依次錯開0.5個吸附時間，這樣就實(shí)現(xiàn)了始終

有2塔處于吸附狀態(tài)，10塔分別處于不同的再生狀態(tài)，保證了原料

氣的連續(xù)分離與提純。

二、切塔后的步序

PSA氫提純裝置主流程由12臺吸附塔組成。為提高裝置運(yùn)行

的連續(xù)性和可靠性，本裝置還編制了一套切塔與恢復(fù)程序。即：

當(dāng)某一臺吸附塔出現(xiàn)故障時，可將其脫出工作線。可以自動切換

為11塔、10塔、9塔、8塔等運(yùn)行。但這時，裝置處理氣量和產(chǎn)

氫量等指標(biāo)會發(fā)生變化。

2.4.5控制功能說明

由于PSA裝置的主要控制量是開關(guān)量，主要的功能要求是邏輯

順控，因此采用DCS控制系統(tǒng)更為合適，而且隨著DCS控制系統(tǒng)技

術(shù)的發(fā)展，DCS已經(jīng)具備了完善的復(fù)雜PID調(diào)節(jié)功能，和可靠的雙

冗余、熱插拔能力，因此本系統(tǒng)確定采用DCS控制系統(tǒng)。

可實(shí)現(xiàn)完善直觀的工藝流程監(jiān)控與動態(tài)顯示，PH）回路調(diào)節(jié)、故

障自診斷，歷史趨勢，事故狀態(tài)等。

WINDOWS監(jiān)控界面具有界面友好、操作簡便、且性能可靠的特

點(diǎn)。

本裝置的基本控制與管理功能包括：程控閥開關(guān)控制、模擬量檢

測與調(diào)節(jié)、質(zhì)量聯(lián)鎖、故障報警與記錄、歷史數(shù)據(jù)記錄、流量累計等

22

功能。

分別介紹如下：

2.4.6程控閥開關(guān)控制功能

本裝置的吸附與分離過程都是依賴于程控閥門的開關(guān)來實(shí)現(xiàn)切

換的，因而程控閥門的開關(guān)控制是本裝置最重要的控制部分。

本裝置的程控閥開關(guān)控制過程示意圖如下：

程控閥開關(guān)控制過程說明：

DCS系統(tǒng)根據(jù)工藝要求（見工藝閥態(tài)表）制訂出程序，然后按一定

的時間順序?qū)C24V開關(guān)信號送至電磁閥，電磁閥將該開關(guān)電信號轉(zhuǎn)

換成驅(qū)動氣壓的輸入、輸出信號，送至程控閥的驅(qū)動氣缸，驅(qū)動程控

閥門按程序開、關(guān)。

同時，程控閥門將其開、關(guān)狀態(tài)通過閥位傳感器反饋給DCS系統(tǒng),

用于狀態(tài)顯示和監(jiān)控，并通過與輸出信號的對比實(shí)現(xiàn)閥門故障的判斷

與報警。

2.4.7模擬量檢測與調(diào)節(jié)功能

本裝置模擬量調(diào)節(jié)均由DCS完成。各檢測及調(diào)節(jié)信號的功能與控

制方式簡述如下：

原料氣壓力指示、記錄、報警、調(diào)節(jié)PTA1701

本檢測點(diǎn)位于PSA工段吸附塔原料氣入口管道，用以檢測原料氣

壓力，壓力過高時報警。

23

吸附塔壓力指示、記錄PIA1702A~L

安裝于吸附塔頂部出口管線上，用以指示記錄吸附塔的壓力，并

具有報警功能。

PICA1703,氫氣緩沖罐壓力指示、調(diào)節(jié)、報警

本調(diào)節(jié)回路由安裝于各PSA氫氣緩沖罐入口管上，并與PV170K

PV1702連鎖，自動控制產(chǎn)品氫氣壓力。

PI1704,產(chǎn)品氫氣壓力指示

安裝于氫氣緩沖罐出口到界區(qū)管線上，指示氫氣壓力。

PI1705A/B,順放氣緩沖罐壓力指示

安裝于順放氣緩沖罐VI701AB出口管線上，用于順放氣緩沖罐壓

力指示、記錄。

PTC1706,解吸氣壓力指示、調(diào)節(jié)

本調(diào)節(jié)回路安裝于解析氣混合罐V1702出口管線上，并與PV1705

連鎖，自動控制解析氣出口壓力。

PI1707,到燃?xì)夤芫W(wǎng)富氫氣壓力指示、記錄

安裝于富氫氣到燃?xì)夤芫W(wǎng)管線上，自動指示、記錄富氫氣出口壓

力。

TIA1701富氫氣溫度指示、報警

安裝于富氫氣進(jìn)吸附塔入口管線上，用于富氫氣溫度指示、

記錄、報警。

F1RQ1702,產(chǎn)品氣流量指示、記錄、累計

安裝于產(chǎn)品氫氣出口管線P17005上，指示記錄累計產(chǎn)品氣流量。

AIA1701,產(chǎn)品氫氣在線監(jiān)測報警

監(jiān)測指示產(chǎn)品氫氣純度，并設(shè)定底限小于99.95%報警。

AIA1702,產(chǎn)品氫氣在線監(jiān)測報警

24

監(jiān)測產(chǎn)品氫氣中CO含量，并設(shè)定高限15Ppm自動報警。

2.5工藝參數(shù)的設(shè)定

變壓吸附的工藝參數(shù)主要包括吸附時間、壓力和處理量。其

設(shè)定的原則與方法如下：

2.5.1吸附時間參數(shù)的設(shè)定

吸附時間參數(shù)是變壓吸附的最主要參數(shù)，其設(shè)定值將直接決

定裝置產(chǎn)品氫的純度和氫氣回收率。

因而，PSA部分的吸附時間參數(shù)應(yīng)盡量準(zhǔn)確，以保證產(chǎn)品純

度合格，且氫氣回收率最高。

吸附時間的設(shè)定總原則：產(chǎn)品純度過高則延長吸附時間，產(chǎn)品純

度過低則縮短吸附時間，在產(chǎn)品氫氣純度穩(wěn)定且系統(tǒng)壓力接近設(shè)計壓

力并穩(wěn)定的情況下，可按下表對吸附時間進(jìn)行設(shè)置。

吸附時間參數(shù)設(shè)定表:

時間序號含義預(yù)設(shè)值設(shè)定原則

口、T3一均、三均、五均時間30秒保證兩塔的壓力能均至相等

T2、T4二均、四均、逆放時間30秒保證兩塔的壓力能均至相等

注：單塔總吸附時間=T1+T2+T3+T4

單塔沖洗時間=T1+T2+T3+T4

以上的預(yù)設(shè)值為滿負(fù)荷預(yù)設(shè)值，且與最終開車后的整定值可能有

差異。

由于吸附塔的大小和裝填的吸附劑量是固定的，因而在原料氣組

成和吸附壓力一定的情況下，吸附塔每一次所能吸附的雜質(zhì)總量就是

一定的。所以隨著吸附過程的進(jìn)行，雜質(zhì)就會慢慢穿透吸附床，起初

是痕量，漸漸就會超過允許值，這時就必須切換至其它塔吸附。因而,

當(dāng)原料氣的流量發(fā)生變化時，雜質(zhì)的穿透時間也就會隨之變化，吸附

時間參數(shù)就應(yīng)隨之進(jìn)行調(diào)整。

25

在保證產(chǎn)品純度的前提下，為盡可能提高氫氣回收率：流量越大

則吸附時間就應(yīng)越短，流量越小則吸附時間就應(yīng)越長。這樣才能保證

在各種操作負(fù)荷下均能充分地利用吸附劑的吸附能力，獲得最高的氫

氣回收率。

2.5.2壓力參數(shù)的設(shè)定

由于變壓吸附氣體分離工藝的核心就是利用壓力的變化來實(shí)現(xiàn)

吸附劑對混合氣體中的雜質(zhì)組分的吸附與分離，因而壓力也是PSA的

關(guān)鍵參數(shù)。

吸附各階段的壓力

吸附塔T1701A?L在吸附、再生各階段的壓力當(dāng)工藝流程和吸附

壓力一定時，各階段的理想壓力曲線也就自動確定了。所有的調(diào)節(jié)均

由計算機(jī)自動完成，無須操作人員操作。

逆放壓力

本裝置逆放壓力通過壓力調(diào)節(jié)閥PV1704進(jìn)行調(diào)節(jié)，設(shè)定值由計

算機(jī)根據(jù)逆放初和逆放終各對應(yīng)吸附塔的壓力(PIA1702A?L)以及

逆放時間的長短自動計算產(chǎn)生，無需操作人員調(diào)節(jié)。

終升壓力調(diào)節(jié)

本裝置終升壓力通過壓力調(diào)節(jié)閥HV1701進(jìn)行調(diào)節(jié)，其設(shè)定值由

計算機(jī)根據(jù)一均升壓力和終升壓力各對應(yīng)吸附塔的壓力(PIAl701A?

L)以及充壓時間的長短自動計算產(chǎn)生，無需操作人員調(diào)節(jié)。

沖洗壓力調(diào)節(jié)

沖洗壓力通過調(diào)節(jié)閥PV1703A/B進(jìn)行調(diào)節(jié)，其由計算機(jī)設(shè)定值控

制，無需操作人員調(diào)節(jié)。

2.5.3流量的設(shè)定

本裝置處理量由來自界區(qū)外的原料氣總量決定，實(shí)際值由用

26

戶要求的氫氣產(chǎn)量決定。

三、工藝控制參數(shù)

3.1原料氣規(guī)格

PSA提氫工段是為在特定壓力下從特定的組分中提取氫氣而設(shè)計

的。本裝置的設(shè)計允許原料氣組分和壓力在較寬的范圍內(nèi)變化，但在

不同的原料氣條件下吸附參數(shù)應(yīng)作相應(yīng)的一調(diào)整以保證產(chǎn)品的質(zhì)量，同

時產(chǎn)品氫收率也將隨原料而變化。

另外，只有在設(shè)計條件下操作時，裝置才能按設(shè)計的物料平衡將

原料氣分成產(chǎn)品氫和解吸氣。當(dāng)原料氣條件變化時，物料平衡也將發(fā)

生相應(yīng)的變化。在原料氣條件不變的情況下，所有的調(diào)節(jié)均可由計算

機(jī)自動完成。

本裝置設(shè)計的原料氣為：富氫氣。其詳細(xì)規(guī)格如下:

組成H2CH.,CON2

含量(mol%)83.780.5510.255.42

3.2產(chǎn)品規(guī)格

本裝置的主要產(chǎn)品為氫氣，其詳細(xì)規(guī)格要求

產(chǎn)品氫氣

溫度℃37

流量Nm3/h223000

壓力MPag3.0

H2299.95%

27

co+co2W20ppm

解吸氣條件

1溫度W40℃

2壓力MPa(G)20.08

四、原始開車

4.1首次開車準(zhǔn)備

工程建設(shè)竣工后即進(jìn)入首次開車。在首次開車前必須先進(jìn)行管路

系統(tǒng)和工藝設(shè)備的開車準(zhǔn)備，待一切準(zhǔn)備就緒后才能進(jìn)行聯(lián)動試車。

在投產(chǎn)后，如進(jìn)行了管路或設(shè)備改動及大修，則再次開車時也應(yīng)

參照首次開車的要求進(jìn)行開車前的準(zhǔn)備。

4.1.1管路系統(tǒng)的準(zhǔn)備工作

管路系統(tǒng)的開車準(zhǔn)備主要是指管路系統(tǒng)中的工藝管道、管件及閥

門等的檢驗(yàn)，管道系統(tǒng)的吹掃與清洗，管道系統(tǒng)的氣密檢驗(yàn)等。由干

本裝置為氫氣系統(tǒng)，因而管路系統(tǒng)的檢驗(yàn)需特別仔細(xì)認(rèn)真。

1）工藝管道、管件及閥門的檢驗(yàn)

a.在工藝管道安裝前應(yīng)逐根核對所用管道的材質(zhì)、規(guī)格、型號是否

與設(shè)計相符。

b.在工藝管道安裝前應(yīng)逐根嚴(yán)格檢查管道是否有裂紋、孔、褶皺、

重皮、加渣、凹陷等外觀缺陷。

c.在法蘭、彎頭、三通、異徑管等管件安裝前應(yīng)逐個檢查其材質(zhì)、

規(guī)格、型號是否符合國家有關(guān)規(guī)定和設(shè)計要求。

d.安裝前應(yīng)檢查管件的法蘭密封面是否平整光潔，嚴(yán)禁有毛刺或徑

向凹槽。法蘭螺紋應(yīng)完整、無損傷。凹凸面法蘭應(yīng)能自然吻合，

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凸面高度不得低于凹面深度。

e.在法蘭連接時，法蘭間應(yīng)保持平行，其偏差不大于法蘭外徑的

1.5%o,且小于2nim,禁止用強(qiáng)緊螺栓的方法消除歪斜。

f.石棉橡膠等非金屬密封墊應(yīng)質(zhì)地柔韌，無老化變質(zhì)、分層現(xiàn)象及

折痕、皺紋等缺陷；金屬密封墊的尺寸、精度應(yīng)符合規(guī)范，無裂

紋、毛刺、凹槽、徑向劃痕等缺陷。

g.在安裝前應(yīng)檢查各種工藝閥門的規(guī)格、型號、壓力等級、材質(zhì)是

否符合設(shè)計要求。

h.在安裝前所有閥門均應(yīng)作強(qiáng)度和嚴(yán)密性試驗(yàn)。試驗(yàn)應(yīng)用潔凈水進(jìn)

行。

i.閥門的強(qiáng)度試驗(yàn)壓力為公稱壓力的1.5倍，試驗(yàn)時間不少于五分

鐘，以殼體和填料無滲漏為合格。

j.閥門的嚴(yán)密性試驗(yàn)在公稱壓力下按國家有關(guān)規(guī)定進(jìn)行，試驗(yàn)完成

后應(yīng)排凈積水，關(guān)閉閥門，密封出入口，密封面應(yīng)圖防銹油脂（需

脫脂的閥門除外）。

k.安全閥在安裝前，首先應(yīng)檢查其規(guī)格、型號、壓力等級、材質(zhì)是

否符合設(shè)計要求，并按設(shè)計規(guī)定進(jìn)行調(diào)試與整定。

1.安全閥的開啟壓力為工作壓力的1.05?1.15倍，回座壓力應(yīng)為

工作壓力的0.9?1.0倍，調(diào)試時壓力應(yīng)穩(wěn)定，每個安全閥的啟

閉試驗(yàn)不應(yīng)少于三次，調(diào)試完成后應(yīng)進(jìn)行鉛封，并填寫調(diào)試記錄。

注：安全閥出廠前已進(jìn)行過調(diào)試，若用戶另有要求，可自行交由

當(dāng)?shù)乇O(jiān)督局進(jìn)行。

m.在裝置管道系統(tǒng)焊接工作完成后，還應(yīng)進(jìn)行焊縫探傷，按施工

規(guī)范進(jìn)行；于現(xiàn)場焊接的管線，其中與吸附塔進(jìn)出口連接的管線

應(yīng)作100%探傷，其余管線作15%探傷。

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2）管道系統(tǒng)的強(qiáng)度檢驗(yàn)

a.管道系統(tǒng)的強(qiáng)度檢驗(yàn)應(yīng)在管道系統(tǒng)、支吊架施工完成后進(jìn)行。

b.管道系統(tǒng)強(qiáng)度試驗(yàn)前應(yīng)將不能參與試驗(yàn)的設(shè)備、儀表等隔離，安

全閥應(yīng)拆除或隔離，加裝臨時盲板的位置應(yīng)有明顯標(biāo)記。

c.管道系統(tǒng)強(qiáng)度試驗(yàn)用潔凈水進(jìn)行，試驗(yàn)壓力參見管道特性表。

d.試驗(yàn)中，壓力應(yīng)緩慢上升，在達(dá)到試驗(yàn)壓力后，應(yīng)穩(wěn)壓10?15

分鐘，以目測系統(tǒng)無變形、滲漏為合格。

e.試驗(yàn)中如遇問題，不得帶壓處理，應(yīng)在卸壓消除缺陷后重新試驗(yàn)

f.試驗(yàn)完成后應(yīng)及時拆除盲板，排除所有積水。

（注意：由于吸附劑禁水，所以系統(tǒng)中的水必須徹底吹除干凈）

g.如無水壓實(shí)驗(yàn)條件或施工周期很短，也可直接采用氣壓作強(qiáng)度實(shí)

驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)氣體為氮?dú)饣蚩諝猓罡邔?shí)驗(yàn)壓力為2.7MPa,升壓過程

中,從0.IMPa開始每升0.2MPa應(yīng)保壓3分鐘。

注:管路系統(tǒng)強(qiáng)度試驗(yàn)時,與之相連的所有設(shè)備應(yīng)加盲板隔離.

3）管道系統(tǒng)的吹掃

由在裝置全部安裝完成后，應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)吹掃，一般工藝管道的吹掃

氣可用壓縮空氣或壓縮氮?dú)?，蒸汽管線和水管線也可用蒸汽吹

掃，儀表管線應(yīng)用儀表空氣吹掃。吹掃氣壓力一般應(yīng)不低于

0.3MPao

b.吹掃的順序一般是先主管、后支管，分段進(jìn)行。遇到孔板、濾網(wǎng)、

止回閥、節(jié)流閥、調(diào)節(jié)閥等裝置，必須拆除。

c.各吸附塔應(yīng)和管路系統(tǒng)一同吹掃，為保證吹掃時不損傷程控閥密

封面，PSA部分應(yīng)采用爆破式吹掃，即在各總管端頭加石棉墊，

并將要吹掃塔的程控閥打開，然后向塔內(nèi)充壓縮氣直到壓縮氣體

將石棉板沖破為止。應(yīng)特別注意：吹掃前和吹掃過程中不允許開

30

關(guān)程控閥，以免損傷密封面。

d.吹掃過程中，應(yīng)用木錘不斷敲擊管道。

e.在吹掃排氣口設(shè)一白布或白色的靶板，當(dāng)吹出的氣體連續(xù)5分鐘

無塵土、鐵銹、焊渣、水或其他臟物時，認(rèn)為吹掃合格。

4）管道系統(tǒng)的氣密性檢驗(yàn)

a.在完成管道系統(tǒng)的強(qiáng)度試驗(yàn)和吹掃后還應(yīng)進(jìn)行氣密性檢驗(yàn)。

b.系統(tǒng)各設(shè)備、管道、儀表均應(yīng)按設(shè)計安裝好才可進(jìn)行整個裝置的氣

密性試驗(yàn)，吸附塔及所有原料氣、產(chǎn)品氫管線氣密性試驗(yàn)壓力為

2.55Mpa,解吸氣系統(tǒng)氣密性試驗(yàn)壓力為0.2MPa。

c.升至實(shí)驗(yàn)壓力后，要求用肥皂水檢查所有管件連接處和管道焊縫，

如有泄漏點(diǎn)，則應(yīng)卸壓處理后再繼續(xù)檢查

d.系統(tǒng)保壓要求：1小時內(nèi)壓力下降量不超過系統(tǒng)壓力的0.5%o

4.1.2吸附劑裝填

在系統(tǒng)強(qiáng)度檢驗(yàn)、吹掃、氣密檢驗(yàn)完成后，即可進(jìn)行吸附劑的裝

填工作。其步驟如下：

1）首先確認(rèn)整個系統(tǒng)均處于干燥狀態(tài)。

2）用干燥空氣置換所有需要裝填的吸附塔，確定無爆炸、有毒或窒

息性氣體。

3）吸附劑裝填前應(yīng)先下塔檢查吸附塔下分布器，要求確認(rèn)：分布器

四周滿焊，無縫隙；分布器的不銹鋼絲網(wǎng)規(guī)格無誤，安裝正確、

牢固。

4）選擇天氣晴朗時進(jìn)行裝填，裝填時間最好在一天中的上午九點(diǎn)至

下午四點(diǎn)間進(jìn)行，因?yàn)榇藭r空氣中的相對濕度較低。

5）每裝填一層吸附劑，就應(yīng)下塔將吸附劑抹平并鋪一層不銹鋼絲

網(wǎng)，裝填時成都賽普瑞興科技有限公司的技術(shù)人員必須在場指

31

導(dǎo)。

6）具體裝填方案待裝置安裝完畢，吸附劑發(fā)到現(xiàn)場后另行提供。

7）裝填完成后，確認(rèn)上分布器絲網(wǎng)規(guī)格無誤、安裝牢固后封塔。完

成吸附劑裝填工作后應(yīng)進(jìn)行二次氣密試驗(yàn)和吸附劑的吹掃。吹掃

氣應(yīng)從塔底排出。

但注意：此時必須是用深度干燥空氣或干燥氮?dú)膺M(jìn)行氣密和吹

掃，且吹掃只能從塔底排出。

裝填注意事項(xiàng)：

☆每臺設(shè)備裝填前均應(yīng)設(shè)二名專職記錄員汜錄裝填量，以確保裝填無

誤。

☆為下塔方便，應(yīng)準(zhǔn)備軟梯。

☆為了防止進(jìn)入容器內(nèi)工作的人員墜落和穩(wěn)妥地保護(hù)他，工作人員必

須系上合適的安全帶，安全帶連接繩子，繩子必須由容器外的至

少兩個人把握。

☆進(jìn)入容器的人員應(yīng)帶上長鼻管、防爆燈等設(shè)備，以保證呼吸和照明。

☆進(jìn)入容器時，容器外必須設(shè)專人始終進(jìn)行監(jiān)護(hù)，以保證進(jìn)入人員的

安全。

4.1.3系統(tǒng)置換

在裝置正式投料前還應(yīng)用干燥、潔凈的氮?dú)鈱φ麄€裝置進(jìn)行徹底

置換使整個系統(tǒng)的含氧量低于0.5%（體積）。置換方法可按正常運(yùn)行

步驟進(jìn)行，即以氮?dú)庾鰹樵蠚馔ㄈ耄瑔酉到y(tǒng)程控閥后直到產(chǎn)品氣

出口和解吸氣出口氧含量均小于0.5%為止（至少三次取樣分析均合格

才能視為合格）。如氮?dú)饬坎蛔?，則可分階段逐塔逐管通入氮?dú)膺M(jìn)行

置換。

32

4.2首次開車

在所有設(shè)備、儀表、微機(jī)都已準(zhǔn)備完畢并經(jīng)過了嚴(yán)格檢查，系統(tǒng)

也已完成置換后，即可進(jìn)入裝置的首次投料、開車過程。

其步驟如下：

1）確認(rèn)系統(tǒng)已氮?dú)庵脫Q合格。

2）確認(rèn)原料氣組成已合格，不帶油（液態(tài)）。

3）拆除進(jìn)出界區(qū)的所有工藝氣管線盲板，并作記錄。

4）控制系統(tǒng)及所有儀表通電，并投入操作狀態(tài)。

5）在DCS操作畫面上，設(shè)定好所有調(diào)節(jié)系統(tǒng)的操作參數(shù)。（具體見

第二章）

6）引入儀表風(fēng)等公用工程。

7）關(guān)閉所有調(diào)節(jié)閥、安全閥的旁路閥，全開根部閥。

8）開啟PSA工段管線上的手動閥門，保持12臺PSA吸附塔的貫通。

9）緩慢打開原料氣入口閥，逐漸向PSA工段投料，投料速度不宜過

快，應(yīng)保持在每分鐘吸附塔壓力上升0.IMPa左右。

10）當(dāng)吸附塔壓力升至3.05MP4后，緩慢打產(chǎn)品氣放空管線上調(diào)節(jié)閥

PV1702,讓不合格半成品氣直接放空。

11）氫氣純度合格后，關(guān)閉產(chǎn)品氣放空管線上的調(diào)節(jié)閥，并將PV1702

投自動，向下游裝置送氫氣。

4.3正常開車步驟

由于正常停車后氫提純裝置處于正壓封閉狀態(tài)，因而再次開車時

無須再置換開車過程將比首次開車簡單。具體步驟如下：

1）控制系統(tǒng)及所有儀表通電，并投入運(yùn)行。

2）引入蒸汽等公用工程（若停車時同時停止）。

3）啟動PSA系統(tǒng)“開車”按鈕。

33

4）逐漸向系統(tǒng)緩慢投料，參見“1.2首次開車”的7、8、9、10、

11步驟。

5）氫氣純度達(dá)到99.95%后，關(guān)閉產(chǎn)品氣放空閥，緩慢打開產(chǎn)品氣

管線上的手動截止閥，并將PV3101投自動后將產(chǎn)品氣送出界區(qū)。

4.4開車階段的調(diào)整

由于開車階段系統(tǒng)的正常壓力系統(tǒng)尚未建立起來，因而在開車的

初期應(yīng)用30?50%的負(fù)荷緩慢加量。并選擇較小的“操作系數(shù)”,較

短的吸附時間。使產(chǎn)品純度迅速合格。

五、正常操作

變壓吸附氫提純裝置在正常運(yùn)行過程中的操作是非常少的，幾乎

所有的調(diào)節(jié)均由計算機(jī)自動完成，操作人員只需注意產(chǎn)品純度是否在

最佳范圍，和裝置是否有報警即可。

5.1產(chǎn)品純度的調(diào)整

變壓吸附工藝具有產(chǎn)品純度范圍寬、且易于調(diào)整的特點(diǎn)。由于產(chǎn)

品純度與產(chǎn)品回收率是成反比關(guān)系的，即：在原料氣條件不變和吸附、

解吸壓力一定的情況下，產(chǎn)品純度越高、氫氣回收率越低；產(chǎn)品純度

越低、氫氣回收率越高。

因而，要保證裝置運(yùn)行于最佳狀態(tài)，就必須將產(chǎn)品純度控制在即

能滿足生產(chǎn)需要，又盡可能低的范圍內(nèi)。

調(diào)整產(chǎn)品氫純度的方法就是：修改吸附時間。

延長吸附時間、則降低產(chǎn)品純度

縮短吸附時間、則提高產(chǎn)品純度

具體的修改辦法見第二章第二節(jié)的2.4

5.2裝置參數(shù)的調(diào)節(jié)

5.2.1調(diào)整吸附時間

34

當(dāng)裝置的處理量改變之后（或原料氣組成改變后），將有可能影響

產(chǎn)品的純度，這時可調(diào)整吸附時間，使產(chǎn)品純度重新運(yùn)行于最佳范圍。

5.2.2產(chǎn)品氣升壓控制

產(chǎn)品氣升壓的速度的控制是通過產(chǎn)品氣升壓調(diào)節(jié)閥11V1701自動

調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)的，無需操作工進(jìn)行修改。

5.2.3逆放壓力的調(diào)節(jié)與控制

本裝置逆放壓力的調(diào)節(jié)與控制是通過調(diào)節(jié)閥PV1704來實(shí)現(xiàn)的，

調(diào)節(jié)的目的是在保證逆放終壓達(dá)到設(shè)定值要求的同時使逆放過程盡

量緩慢（減小逆放對解吸氣混合罐壓力造成的波動）。

5.2.4吸附塔的切除與恢復(fù)

由于PSA工段是由12臺吸附塔組成。因而為提高裝置的可靠性,

本裝置編制了一套切塔與恢復(fù)程序。即：當(dāng)某一臺或多臺吸附塔出現(xiàn)

故障時，可將其脫出工作線，讓剩余的吸附塔繼續(xù)生產(chǎn)。

1）切塔步驟

a.故障塔判斷；

當(dāng)出現(xiàn)下列三種情況（產(chǎn)品氫純度大幅下降、某吸附塔的壓力

異常、程控閥檢出錯）之二時，就認(rèn)為此塔故障，應(yīng)予以切除。此

時DCS將提示操作人員。（吸附塔變成紅色）

b.切塔操作；

經(jīng)操作人員確認(rèn)故障屬實(shí)后，直接在DCS上選中故障塔的切除

鍵，然后將其置“ON”o則程序?qū)⒆詣雨P(guān)斷該塔的所有程控閥，將

故障塔切出工作線。

c.控制機(jī)自動將程序切入與切塔前相對應(yīng)的點(diǎn)，保證切除時各吸

附塔壓力無大的波動。

e.切塔后,在裝置正常運(yùn)行情況下,請檢修人員檢修故障塔

35

f.如果在已切除一臺吸附塔后又有吸附塔故障出現(xiàn)，則重復(fù)以上

的操作即可繼續(xù)切塔運(yùn)行。

注意：①本裝置只允許依次切除，不允許同時切除兩個塔

PSA裝置的絕大多數(shù)故障均出現(xiàn)在儀表和控制系統(tǒng)上，因而通

常切塔后的檢修無需拆工藝管線和設(shè)備，

但被切除塔在檢修時，如需要拆開連接的工藝管道或設(shè)備，則

必須先停車,再將塔內(nèi)氣體排入放空總管并進(jìn)行置換。

3）切除塔恢復(fù)

當(dāng)被切除塔故障排除后，需要將其重新投入正常運(yùn)行，但如果投

入的時機(jī)、狀態(tài)不對，將引起較大的壓力波動和產(chǎn)品純度變化，甚至

可能出現(xiàn)故障和安全事故。為此，本裝置設(shè)計的自動恢復(fù)軟件能夠自

動找出最佳狀態(tài)恢復(fù)，使系統(tǒng)波動最小。

恢復(fù)過程如下：

a.操作人員發(fā)出塔恢復(fù)指令；

在控制機(jī)上直接點(diǎn)動要恢復(fù)塔的切除鍵，將其置“恢復(fù)”然

后確認(rèn)。

b.計算機(jī)自動等待合適的時間將故障塔恢復(fù)至運(yùn)行程序；

程序根據(jù)各塔的壓力狀態(tài)，自動確定恢復(fù)后應(yīng)進(jìn)入的最佳運(yùn)

行步序，然后自動等待到該步序的最佳切入時機(jī)，切入新程序。

注意:新恢復(fù)的塔總是從解吸階段切入的,（即;均壓降壓?逆放

段）這樣

可保證恢復(fù)后的產(chǎn)品純度不變C_______________________________

36

5.3操作注意事項(xiàng)

1）嚴(yán)禁將水帶入氫氣純化系統(tǒng)，否則將損壞吸附劑。

2）在生產(chǎn)過程中，如須檢修與工藝氣接觸的任何設(shè)備均應(yīng)先進(jìn)行置

換。

3）在作切塔、放空等會影響后工段的處理前，應(yīng)確定故障的真實(shí)性,

并通知后工段。

4）逆放、均壓、產(chǎn)品氣升壓的速度均不宜太快，應(yīng)堅持這樣的原則:

在保證能達(dá)到壓力要求的條件下應(yīng)盡量緩慢進(jìn)行。否則可能影響

再生效果和吸附劑使用壽命。

5）在吸附時間一定時，逆放和終升的時間應(yīng)盡量長且應(yīng)緩慢均勻進(jìn)

行。

6）切塔同時只能切一臺，切塔時注意調(diào)整原料氣量，保證產(chǎn)品質(zhì)量

合格。

7）控制解吸氣壓力，避免解吸氣壓力過高，否則可能影響產(chǎn)品質(zhì)量

及收率。

8）當(dāng)電磁閥、閥檢等需在線檢修時，先切塔再檢修。

9）緊急情況停車時要及時通知前后工段。

10）長期停車必須要進(jìn)行氮?dú)庵脫Q，并保持微正壓。

六、停車作業(yè)指導(dǎo)

裝置停車一般可分為三種情況即：正常計劃停車、緊急停車和臨

時停車。

6.1正常停車

在接到生產(chǎn)調(diào)度的停車通知后即可進(jìn)行正常停車操作。

正常停車步驟：

1）首先通知前后工段做相應(yīng)的調(diào)整；

37

2）在DCS上將運(yùn)行按鈕調(diào)至“停車”狀態(tài)，PSA工段程控閥、調(diào)節(jié)

閥全部關(guān)閉；

3）關(guān)閉進(jìn)出氫氣純化系統(tǒng)的所有工藝閥門，使系統(tǒng)與界區(qū)外隔斷

（如計劃停車時間較長，應(yīng)考慮加盲板）；

4）在DCS操作畫面上點(diǎn)動均壓閥，使各塔壓力基本相等并且都處于

較高的正壓；

5）停止供儀表空氣。

至此，就完成了整個正常停車過程。停車后，氫提純系統(tǒng)處于正壓

狀態(tài)，且與界區(qū)隔斷。因而，系統(tǒng)可較長時間地處于安全停車狀態(tài)。

但由于停車后系統(tǒng)內(nèi)仍然是易燃、易爆氣體，所以整個界區(qū)仍然是防

爆界區(qū)，嚴(yán)禁動火。

在正常停車后，裝置各吸附塔的壓力相同，若停車時間很長（如廠

里大修等情況），則點(diǎn)擊DCS的“復(fù)位”按鈕將程序復(fù)位，程序即回

到從A塔的第一次吸附開始，所有再次開車時應(yīng)按正常開車步驟操

作。

6.2緊急停車

當(dāng)本裝置出現(xiàn)事故或前后裝置出現(xiàn)事故時.，需緊急停車其停車步

驟如下：

1）在DCS上點(diǎn)擊“停車”按鈕，關(guān)閉所有程控閥門。同時，程序?qū)?/p>

自動記住停車時的狀態(tài)。

這時系統(tǒng)即已史于緊急停車狀態(tài)。

6.3臨時停車

如因工作需要做短時間的停車（不超過1小時），則可進(jìn)行臨時停

車，其步驟與緊急停車相同。

緊急停車或臨時停車后的重新投運(yùn)

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由于程序仍記錄著停車時的狀態(tài)且各吸附塔的壓力也與停車時

一樣，所以這時可從停車時的狀態(tài)直接投運(yùn)，讓系統(tǒng)無擾動地恢復(fù)到

正常工作狀態(tài)。對產(chǎn)品純度影響很小。步驟如下：

1）確認(rèn)各吸附塔的壓力與DCS上顯示的暫停狀態(tài)相符；

2）看吸附塔壓力歷史記錄，確認(rèn)壓力未發(fā)生大的變化；

3）在DCS上點(diǎn)擊“開車”按鈕，系統(tǒng)即轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行；

注意：采用這種方法恢復(fù)運(yùn)行前，必須確認(rèn)各吸附塔的壓力與停車鎖

存的狀態(tài)是一致的。否則，一旦啟動將可能使高壓塔的氣體

串入低壓的解吸氣系統(tǒng)造成事故！

如果吸附塔壓力與顯示的狀態(tài)不符，則必須先點(diǎn)動閥門將吸附

塔壓力逐漸放掉，或用原料氣補(bǔ)壓到要求壓力，然后重新啟動系統(tǒng)。

6.4事故處理

6.4.1查找指南

序號現(xiàn)象與問題可能的原因進(jìn)一步查找、處理

L停電請電、儀人員檢查

1裝置自動停車通知儀表人員檢查儀表風(fēng)管線是否漏氣，

1.儀表空氣壓力低低

檢查儀表風(fēng)供應(yīng)是否正常

2產(chǎn)品純度超標(biāo)LPSA部分吸附時間長手動縮短吸附時間

2,吸附各階段壓力不正常繼續(xù)查找轉(zhuǎn)：3

1,程控閥動作不正常檢杏電磁閥是否通電或卡死

3

吸附壓力不正?！灿虚y門故障報警）檢查閥門驅(qū)動裝置是否卡住

（看壓力曲線）2.程控閥內(nèi)漏檢修程控閥，必要時更換密封材料

3,產(chǎn)品氣升壓不正常調(diào)整調(diào)節(jié)閥PV1701

4.解吸壓力過高檢查調(diào)節(jié)閥PV1704

解吸氣壓力1.逆放速度太快檢查并調(diào)整PV1704的PID參數(shù)

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4波動大2.逆放壓力太高檢查程控閥有無內(nèi)漏、均壓時間是否太

3.PV1704動作不正常短，讓每次均壓能均平，逆放壓力盡量低

補(bǔ)充說明：以上為PSA部分主要故障及處理辦法，

6.4.2故障處理

本裝置中的運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備主要