化工公司焦爐煤氣制LNG項目PSA提氫操作手冊

焦爐煤氣制LNG項目

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、任務及范圍

1＞崗位任務

2、崗位管轄范圍

3、職責范圍

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

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

六、停車作業(yè)指導

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

1、安全生產(chǎn)

2、生產(chǎn)的環(huán)境保護

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、分析指標一覽表

5、特殊按鈕說明

6、靜設備一覽表

7、動設備一覽表

8、物料平衡表

9、熱量平衡表

一、崗位的職責、任務及范圍

1、崗位任務

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、職責范圍

3.1、提氫崗位微機操作工

(1)負責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)定運行。

(2)負責預處理及兩套提氫的微機操作，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，遵守紀律，認真操作，不串崗、睡崗，不做與工作

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

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

(4)負責執(zhí)行本崗位所屬設備的技術(shù)操作和安全規(guī)程，將各工藝指

標控制在規(guī)定范圍之內(nèi)，確保系統(tǒng)正常運行。

(5)熟知本崗位的設備、流程及工藝指標，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，恢復運行。

(7)做好班中的巡回檢查，負責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、實習人員有進行安全教育和技術(shù)指導的責任。

（9）負責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。

（10）交班時，要調(diào)穩(wěn)指標，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）嚴格執(zhí)行中控操作人員各項指令，對崗位的不正?，F(xiàn)象及時反

饋給中控操作人員。

（2）負責正常操作以及開停車過程操作；同時負責對不正?，F(xiàn)象的

處理；負責崗位的現(xiàn)場衛(wèi)生和設備衛(wèi)生、各設備的倒淋排放、程控閥

門的潤滑維護。

（3）負責預處理、焦爐氣提氫、馳放氣提氫、脫氧脫硫現(xiàn)場各電磁

閥及各設備的維護及保養(yǎng)。

（4）堅守崗位，遵守紀律，認真操作，不串崗、睡崗，不做與工作

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

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

（5）負責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、實習人員有進行安全教育和技術(shù)指導的責任。

（7）負責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。

（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）負責本崗位所有設備、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，負責主操的一切工作。

（3）負責本崗位外來施工人員的監(jiān)護工作，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)拒絕其進入本崗位，并

5

及時匯報相關(guān)領(lǐng)導。

（5）負責本崗位的整體衛(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：化學吸著、活性吸附、

毛細管凝縮、物理吸附。

化學吸附是指吸附劑與吸附質(zhì)間發(fā)生有化學反應，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)間生成有表面絡合物的吸附過程。

其解吸過程一般也較困難。

毛細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）進行的吸附。其特點是：吸附過程中沒有化學反應，吸附過程進

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。

6

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的親水性，

因而在吸附劑的保管和運輸過程中應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。但應注意：在卸

取吸附劑時，必須先用氮氣進行置換以確保塔內(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

自由運動狀態(tài)；而當氣體分子運動到氣、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，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弱順序示意圖

組分吸附能力

氮氣☆弱

8

氫氣☆

氧氣☆☆

氧氣☆☆

氮氣☆☆☆

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)在兩相中的分布達到平衡的過程。

在實際的吸附過程中，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；當一定時間內(nèi)進入吸附相的分子數(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

在實際工業(yè)應用中，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)進行的吸附分離就稱為變溫吸附

(TSA)o

在實際工業(yè)應用中一般依據(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)點是常壓下即可完成，但缺點是會多損

失部分產(chǎn)品氣；另一種是利用抽真空的辦法進行再生，使較難解吸

的雜質(zhì)在負壓下強行解吸下來，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)點是再生效果好，產(chǎn)品收率高，但缺點是需要增加真空泵,

裝置能耗相對較高。在實際應用過程中，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

11

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回收氫氣裝置的實際操作過

程中，為了提高PSA裝置運行的經(jīng)濟性,我們應在保證產(chǎn)品氫中雜質(zhì)

含量不超標的前提下，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而提高裝置的經(jīng)濟效益.在原

料氣組成、流量以及溫度一定的情況下應盡量提高吸附壓力、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，應適當調(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。

當被吸附雜質(zhì)的傳質(zhì)區(qū)前沿（稱為吸附前沿）到達床層出口預留

段某一位置時，關(guān)掉該吸附塔的原料氣進料閥和產(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。

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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

對該吸附塔進行升壓，這一過程與均壓降壓過程相對應，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備。。

12臺吸附塔交替進行以上的吸附、再生操作（始終有2臺吸附塔

處于吸附狀態(tài)）即可實現(xiàn)氣體的連續(xù)分離與提純。

工藝流程特點:

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與傳統(tǒng)PSA流程相比，本裝置流程具有如下特點：

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行開關(guān)來實現(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

程控閥進行編號：

17

1701

吸附塔號：A?J

閥門功能、作用

01-原料氣進口閥

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。隨著吸附的進行，當雜

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

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備并由此進入下一吸附循環(huán)。

吸附塔T1701B-L的工藝步序與T1701A都是完全相同的，只是

在各步序的運行時間上依次錯開0.5個吸附時間，這樣就實現(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。為提高裝置運行

的連續(xù)性和可靠性，本裝置還編制了一套切塔與恢復程序。即：

當某一臺吸附塔出現(xiàn)故障時，可將其脫出工作線?？梢宰詣忧袚Q

為11塔、10塔、9塔、8塔等運行。但這時，裝置處理氣量和產(chǎn)

氫量等指標會發(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。

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,到燃氣管網(wǎng)富氫氣壓力指示、記錄

安裝于富氫氣到燃氣管網(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，并設定高限15Ppm自動報警。

2.5工藝參數(shù)的設定

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

設定的原則與方法如下：

2.5.1吸附時間參數(shù)的設定

吸附時間參數(shù)是變壓吸附的最主要參數(shù)，其設定值將直接決

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)應盡量準確，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)壓力接近設計壓

力并穩(wěn)定的情況下，可按下表對吸附時間進行設置。

吸附時間參數(shù)設定表:

時間序號含義預設值設定原則

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

以上的預設值為滿負荷預設值，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)就應隨之進行調(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

則吸附時間就應越短，流量越小則吸附時間就應越長。這樣才能保證

在各種操作負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進行調(diào)節(jié)，設定值由計

算機根據(jù)逆放初和逆放終各對應吸附塔的壓力(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進行調(diào)節(jié)，其設定值由

計算機根據(jù)一均升壓力和終升壓力各對應吸附塔的壓力(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進行調(diào)節(jié)，其由計算機設定值控

制，無需操作人員調(diào)節(jié)。

2.5.3流量的設定

本裝置處理量由來自界區(qū)外的原料氣總量決定，實際值由用

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計

的。本裝置的設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)應作相應的一調(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，只有在設計條件下操作時，裝置才能按設計的物料平衡將

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

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

機自動完成。

本裝置設計的原料氣為：富氫氣。其詳細規(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首次開車準備

工程建設竣工后即進入首次開車。在首次開車前必須先進行管路

系統(tǒng)和工藝設備的開車準備，待一切準備就緒后才能進行聯(lián)動試車。

在投產(chǎn)后，如進行了管路或設備改動及大修，則再次開車時也應

參照首次開車的要求進行開車前的準備。

4.1.1管路系統(tǒng)的準備工作

管路系統(tǒng)的開車準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，管道系統(tǒng)的吹掃與清洗，管道系統(tǒng)的氣密檢驗等。由干

本裝置為氫氣系統(tǒng)，因而管路系統(tǒng)的檢驗需特別仔細認真。

1）工藝管道、管件及閥門的檢驗

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

與設計相符。

b.在工藝管道安裝前應逐根嚴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)定和設計要求。

d.安裝前應檢查管件的法蘭密封面是否平整光潔，嚴禁有毛刺或徑

向凹槽。法蘭螺紋應完整、無損傷。凹凸面法蘭應能自然吻合，

28

凸面高度不得低于凹面深度。

e.在法蘭連接時，法蘭間應保持平行，其偏差不大于法蘭外徑的

1.5%o,且小于2nim,禁止用強緊螺栓的方法消除歪斜。

f.石棉橡膠等非金屬密封墊應質(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

否符合設計要求。

h.在安裝前所有閥門均應作強度和嚴密性試驗。試驗應用潔凈水進

行。

i.閥門的強度試驗壓力為公稱壓力的1.5倍，試驗時間不少于五分

鐘，以殼體和填料無滲漏為合格。

j.閥門的嚴密性試驗在公稱壓力下按國家有關(guān)規(guī)定進行，試驗完成

后應排凈積水，關(guān)閉閥門，密封出入口，密封面應圖防銹油脂（需

脫脂的閥門除外）。

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

否符合設計要求，并按設計規(guī)定進行調(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，回座壓力應為

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

閉試驗不應少于三次，調(diào)試完成后應進行鉛封，并填寫調(diào)試記錄。

注：安全閥出廠前已進行過調(diào)試，若用戶另有要求，可自行交由

當?shù)乇O(jiān)督局進行。

m.在裝置管道系統(tǒng)焊接工作完成后，還應進行焊縫探傷，按施工

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

應作100%探傷，其余管線作15%探傷。

29

2）管道系統(tǒng)的強度檢驗

a.管道系統(tǒng)的強度檢驗應在管道系統(tǒng)、支吊架施工完成后進行。

b.管道系統(tǒng)強度試驗前應將不能參與試驗的設備、儀表等隔離，安

全閥應拆除或隔離，加裝臨時盲板的位置應有明顯標記。

c.管道系統(tǒng)強度試驗用潔凈水進行，試驗壓力參見管道特性表。

d.試驗中，壓力應緩慢上升，在達到試驗壓力后，應穩(wěn)壓10?15

分鐘，以目測系統(tǒng)無變形、滲漏為合格。

e.試驗中如遇問題，不得帶壓處理，應在卸壓消除缺陷后重新試驗

f.試驗完成后應及時拆除盲板，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.如無水壓實驗條件或施工周期很短，也可直接采用氣壓作強度實

驗，實驗氣體為氮氣或空氣，最高實驗壓力為2.7MPa,升壓過程

中,從0.IMPa開始每升0.2MPa應保壓3分鐘。

注:管路系統(tǒng)強度試驗時,與之相連的所有設備應加盲板隔離.

3）管道系統(tǒng)的吹掃

由在裝置全部安裝完成后，應進行系統(tǒng)吹掃，一般工藝管道的吹掃

氣可用壓縮空氣或壓縮氮氣，蒸汽管線和水管線也可用蒸汽吹

掃，儀表管線應用儀表空氣吹掃。吹掃氣壓力一般應不低于

0.3MPao

b.吹掃的順序一般是先主管、后支管，分段進行。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，應用木錘不斷敲擊管道。

e.在吹掃排氣口設一白布或白色的靶板，當吹出的氣體連續(xù)5分鐘

無塵土、鐵銹、焊渣、水或其他臟物時，認為吹掃合格。

4）管道系統(tǒng)的氣密性檢驗

a.在完成管道系統(tǒng)的強度試驗和吹掃后還應進行氣密性檢驗。

b.系統(tǒng)各設備、管道、儀表均應按設計安裝好才可進行整個裝置的氣

密性試驗，吸附塔及所有原料氣、產(chǎn)品氫管線氣密性試驗壓力為

2.55Mpa,解吸氣系統(tǒng)氣密性試驗壓力為0.2MPa。

c.升至實驗壓力后，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，則應卸壓處理后再繼續(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)強度檢驗、吹掃、氣密檢驗完成后，即可進行吸附劑的裝

填工作。其步驟如下：

1）首先確認整個系統(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）吸附劑裝填前應先下塔檢查吸附塔下分布器，要求確認：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）選擇天氣晴朗時進行裝填，裝填時間最好在一天中的上午九點至

下午四點間進行，因為此時空氣中的相對濕度較低。

5）每裝填一層吸附劑，就應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

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導。

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進行二次氣密試驗和吸附劑的吹掃。吹掃

氣應從塔底排出。

但注意：此時必須是用深度干燥空氣或干燥氮氣進行氣密和吹

掃，且吹掃只能從塔底排出。

裝填注意事項：

☆每臺設備裝填前均應設二名專職記錄員汜錄裝填量，以確保裝填無

誤。

☆為下塔方便，應準備軟梯。

☆為了防止進入容器內(nèi)工作的人員墜落和穩(wěn)妥地保護他，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。

☆進入容器的人員應帶上長鼻管、防爆燈等設備，以保證呼吸和照明。

☆進入容器時，容器外必須設專人始終進行監(jiān)護，以保證進入人員的

安全。

4.1.3系統(tǒng)置換

在裝置正式投料前還應用干燥、潔凈的氮氣對整個裝置進行徹底

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行

步驟進行，即以氮氣做為原料氣通入，啟動系統(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）。如氮氣量不足，則可分階段逐塔逐管通入氮氣進行

置換。

32

4.2首次開車

在所有設備、儀表、微機都已準備完畢并經(jīng)過了嚴格檢查，系統(tǒng)

也已完成置換后，即可進入裝置的首次投料、開車過程。

其步驟如下：

1）確認系統(tǒng)已氮氣置換合格。

2）確認原料氣組成已合格，不帶油（液態(tài)）。

3）拆除進出界區(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，應保持在每分鐘吸附塔壓力上升0.IMPa左右。

10）當吸附塔壓力升至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。

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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

初期應用30?50%的負荷緩慢加量。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。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)來實現(xiàn)的，無需操作工進行修改。

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來實現(xiàn)的，

調(diào)節(jié)的目的是在保證逆放終壓達到設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

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程序。即：當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，就認為此塔故障，應予以切除。此

時DCS將提示操作人員。（吸附塔變成紅色）

b.切塔操作；

經(jīng)操作人員確認故障屬實后，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.控制機自動將程序切入與切塔前相對應的點，保證切除時各吸

附塔壓力無大的波動。

e.切塔后,在裝置正常運行情況下,請檢修人員檢修故障塔

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f.如果在已切除一臺吸附塔后又有吸附塔故障出現(xiàn)，則重復以上

的操作即可繼續(xù)切塔運行。

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備，

但被切除塔在檢修時，如需要拆開連接的工藝管道或設備，則

必須先停車,再將塔內(nèi)氣體排入放空總管并進行置換。

3）切除塔恢復

當被切除塔故障排除后，需要將其重新投入正常運行，但如果投

入的時機、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，本裝置設計的自動恢復軟件能夠自

動找出最佳狀態(tài)恢復，使系統(tǒng)波動最小。

恢復過程如下：

a.操作人員發(fā)出塔恢復指令；

在控制機上直接點動要恢復塔的切除鍵，將其置“恢復”然

后確認。

b.計算機自動等待合適的時間將故障塔恢復至運行程序；

程序根據(jù)各塔的壓力狀態(tài)，自動確定恢復后應進入的最佳運

行步序，然后自動等待到該步序的最佳切入時機，切入新程序。

注意:新恢復的塔總是從解吸階段切入的,（即;均壓降壓?逆放

段）這樣

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

36

5.3操作注意事項

1）嚴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備均應先進行置

換。

3）在作切塔、放空等會影響后工段的處理前，應確定故障的真實性,

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，應堅持這樣的原則:

在保證能達到壓力要求的條件下應盡量緩慢進行。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盡量長且應緩慢均勻進

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）長期停車必須要進行氮氣置換，并保持微正壓。

六、停車作業(yè)指導

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的調(diào)整；

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2）在DCS上將運行按鈕調(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，應考慮加盲板）；

4）在DCS操作畫面上點動均壓閥，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），則點擊DCS的“復位”按鈕將程序復位，程序即回

到從A塔的第一次吸附開始，所有再次開車時應按正常開車步驟操

作。

6.2緊急停車

當本裝置出現(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

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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，讓系統(tǒng)無擾動地恢復到

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，確認壓力未發(fā)生大的變化；

3）在DCS上點擊“開車”按鈕，系統(tǒng)即轉(zhuǎn)入正常運行；

注意：采用這種方法恢復運行前，必須確認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，則必須先點動閥門將吸附

塔壓力逐漸放掉，或用原料氣補壓到要求壓力，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管線是否漏氣，

1.儀表空氣壓力低低

檢查儀表風供應是否正常

2產(chǎn)品純度超標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

本裝置中的運轉(zhuǎn)設備主要