內(nèi)蒙古變壓吸附提氫流程

本裝置是采用變壓吸附（PSA）法從富氫氣體中回收或提取氫氣。改變操作條件可生產(chǎn)不同純度的氫氣，氫氣純度可達(dá)99.999％以上。
工作原理和過程實(shí)施
本裝置采用變壓吸附（PSA）分離氣體的工藝，從甲醇重整氣（包括各種含氫氣體）中提取氫氣。其原理是利用所采取的吸附劑對(duì)不同吸附質(zhì)的選擇吸附和吸附劑對(duì)吸附質(zhì)的吸附容量隨壓力變化而有差異的特性，在吸附劑選擇吸附條件下，將原料氣在壓力下通過吸附床層，高壓吸附除去原料中雜質(zhì)組分，低壓下脫附這些雜質(zhì)而使吸附劑獲得再生。小分子的氫氣不被吸附而通過吸附床層,達(dá)到氫和雜質(zhì)組分的分離, 得到產(chǎn)品氫氣。
整個(gè)操作過程是在環(huán)境溫度下進(jìn)行。

故障與處理方法
發(fā)生故障是指外界條件供給失?；蛭较到y(tǒng)本身在運(yùn)行過程中操作失調(diào)某一部分失靈，引起產(chǎn)品純度下降。
在故障原因未查明前裝置不需停車，可繼續(xù)觀察，待故障查明后決定視情況而定。常見故障如下：
一、界外條件供給失常
1. 原料氣帶水
原料氣中的機(jī)械水進(jìn)入吸附塔會(huì)導(dǎo)致吸附劑逐漸失效。此時(shí)應(yīng)停車，檢查帶水原因及程度，做出相應(yīng)處理。
2. 停電
停電時(shí)，程控器無輸出，裝置處于停車狀態(tài)，可按第四章緊急停車處理。
3. 儀表空氣壓力下降
本裝置要求儀表空氣壓力不低于0.5MPa，否則氣動(dòng)閥將無常操作。導(dǎo)致各吸附塔工作狀態(tài)混亂，產(chǎn)品質(zhì)量下降，此時(shí)應(yīng)停車處理。
二、操作失調(diào)
吸附系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過程是否正常，關(guān)鍵是各吸附塔的再生狀況是否良好。系統(tǒng)操作失調(diào)會(huì)立即或逐步使塔的再生惡化。由于吸附過程是周期循環(huán)過程，因此只要其中一個(gè)吸附塔再生惡化，會(huì)很快波及和污染到其它吸附塔，終導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降。
1. 原料處理量與循環(huán)時(shí)間
吸附塔內(nèi)的吸附劑對(duì)雜質(zhì)的吸附能力是定量的，一旦處理量改變，應(yīng)該對(duì)其吸附時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。
原料處理量大，塔內(nèi)氣速則快，氣體容易穿透床層，應(yīng)縮短循環(huán)時(shí)間；
原料處理量小，塔內(nèi)氣速則慢，氣體不容易穿透床層，應(yīng)延長循環(huán)時(shí)間；
2. 順放氣量
吸附時(shí)間延長或縮短，而均壓閥K102未能及時(shí)調(diào)整，當(dāng)均壓氣量過多時(shí)，正在均壓得那個(gè)吸附塔的吸附提前突破，不僅污染了正升壓的那個(gè)吸附塔，也使均壓吸附塔本身出口部分吸附劑提前被污染，在實(shí)施二次、三次均壓時(shí)，被升壓的那個(gè)吸附塔污染更嚴(yán)重；均壓氣量過少，吸附塔的氫利用率降低，逆放初壓力偏高，，也會(huì)降低氫氣的回收率。
三、吸附系統(tǒng)故障
吸附系統(tǒng)故障是指在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中某一部分失靈，引起產(chǎn)品純度下降；工作程序混亂，嚴(yán)重的使裝置無法運(yùn)行。
可能發(fā)生的故障有以下幾種：
1. 故障現(xiàn)象：現(xiàn)場各塔的壓力指示與程控器顯示的工作狀態(tài)不一致，例如：該均壓的不均壓；均壓后兩個(gè)塔壓力同時(shí)上升；該逆放的不放空；均壓后的氣體全部放空；均壓塔的壓力不降等。
故障原因：程控閥該開的未開，該關(guān)的未關(guān)。
⑴、程控閥本身卡死
⑵、無輸出信號(hào)，使程控閥不動(dòng)作
故障處理方法：
⑴、如屬于程控閥自身問題，為不影響生產(chǎn)，可先將其更換，拆下后將其進(jìn)行修理；
⑵、如程控閥不動(dòng)作，可從控制管路開始查，其順序?yàn)椋汗苈罚ò庠矗?nbsp;  電磁閥   線路    程控機(jī)有無輸出，并做相應(yīng)處理。
2. 程控機(jī)故障
其故障表現(xiàn)在無信號(hào)輸出、程序不切換、停留于某一狀態(tài)或程序執(zhí)行紊亂。
出現(xiàn)此種情況時(shí)及時(shí)通知供應(yīng)商進(jìn)行維修。
四、產(chǎn)品純度的調(diào)整方法：
產(chǎn)品純度下降表明吸附塔在吸附步驟中雜質(zhì)祖墳以達(dá)到吸附塔的出口端，其原因主要是操作調(diào)節(jié)不當(dāng)，或是自控系統(tǒng)發(fā)生故障。一旦找出原因，經(jīng)處理后應(yīng)盡快恢復(fù)至正常操作狀態(tài)。調(diào)整的有效方法一是低負(fù)荷（小的處理量）運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間；二是縮短循環(huán)時(shí)間。如果二者結(jié)合起來更好，產(chǎn)品純度恢復(fù)更快。但注意縮短循環(huán)時(shí)間要均壓和終充所需的時(shí)間。

吸附劑的再生是通過三個(gè)基本步驟來完成的:
1.吸附塔壓力降至低壓
先是順著吸附的方向進(jìn)行降壓（以下簡稱均壓），此時(shí)有一部分吸附劑仍處于吸附狀態(tài)；
２.逆向放壓
逆向放壓時(shí)，被吸附的雜質(zhì)部分從吸附劑中解吸，并被排出吸附塔；
３.升壓
吸附塔升壓至吸附壓力，以準(zhǔn)備再次對(duì)原料氣進(jìn)行分離。
本裝置采用五塔三次均壓變壓吸附過程，即每個(gè)吸附塔在一次循環(huán)中均需要經(jīng)歷吸附（Ａ）、一次均壓（1ED）、二次均壓（2ED）、三次均壓（3ED）、逆向放壓（D）、真空解吸（V）、一次升壓（3ER）、二次升壓（2ER）、三次升壓（1ER）以及終升壓（FR）等十個(gè)步驟。五個(gè)吸附塔在執(zhí)行程序的時(shí)間安排上相互錯(cuò)開，構(gòu)成一個(gè)閉路循環(huán)，以原料連續(xù)輸入和產(chǎn)品不斷輸出
整個(gè)過程主要由33個(gè)氣動(dòng)程控閥來實(shí)現(xiàn)（見五塔吸附工藝流程圖）
程控閥的功能說明如下：
KV1——各塔進(jìn)料閥
KV2——各塔產(chǎn)品輸出閥
KV3——各塔逆向放壓閥
KV4——各塔均壓閥
KV5——各塔終充閥
KV6——各塔升壓閥
K201——終升壓調(diào)節(jié)閥
K202——均壓調(diào)節(jié)閥

工藝流程介紹（見帶控制點(diǎn)工藝流程圖）
從甲醇重整系統(tǒng)來的重整氣先通過KV1A氣動(dòng)程控閥進(jìn)入吸附塔A進(jìn)行吸附分離，分離后的產(chǎn)品氫氣通過KV2A氣動(dòng)程控閥經(jīng)計(jì)量后進(jìn)入氫氣緩沖罐；吸附塔吸附完畢后，KV1A、KV2A氣動(dòng)程控閥關(guān)閉，KV4A氣動(dòng)程控閥打開，分別向吸附塔C、D、E一、二、三次均壓，以回收塔內(nèi)的殘余H2。均壓結(jié)束后，KV4A氣動(dòng)程控閥關(guān)閉，并打開KV3A和KS131氣動(dòng)程控閥逆向放壓進(jìn)行A塔吸附劑的再生，至塔內(nèi)壓力接近于常壓，解吸氣經(jīng)阻火器排入大氣；然后關(guān)閉KS131氣動(dòng)程控閥，打開KS132、KS133氣動(dòng)程控閥進(jìn)行真空解吸至規(guī)定時(shí)間結(jié)束。真空解吸結(jié)束后，關(guān)閉KV3A氣動(dòng)程控閥，并打開KV6A氣動(dòng)程控閥，分別在規(guī)定時(shí)間內(nèi)由B、C、D三塔對(duì)A塔進(jìn)行一、二、三次升壓；然后關(guān)閉KV6A氣動(dòng)程控閥，并打開KV5A氣動(dòng)程控閥對(duì)A塔進(jìn)行終充壓。終充壓結(jié)束后A塔進(jìn)入下一輪吸附分離過程。
其它四塔吸附過程與此相同。
五個(gè)塔的吸附順序依A、B、C、D、E分別進(jìn)行。五塔依次吸附一次則一輪循環(huán)結(jié)束。每一輪循環(huán)共有20個(gè)步序，每一步序的時(shí)間可通過計(jì)算機(jī)輸入并修改。吸附時(shí)間的修改，由技術(shù)人員根據(jù)工藝對(duì)產(chǎn)品氫氣的純度的要求進(jìn)行修改，其他任何人不得擅自修改操作參數(shù)。
在運(yùn)行過程中，由于種種原因可能導(dǎo)致產(chǎn)品氫氣不合格。經(jīng)再線氫氣分析儀檢測發(fā)現(xiàn)后，須通過操縱進(jìn)氫氣緩沖罐前的放空閥K203進(jìn)行限流放空，直至合格為止，然后繼續(xù)進(jìn)氫氣緩沖罐。
裝置的措施
本裝置盡可能應(yīng)安放于室外，如考慮在室內(nèi)，要通風(fēng)良好，采取一定的措施；排放氣匯集放空總管，經(jīng)阻火器于戶外高處排空。程控系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上已考慮到一旦遇到突然停電，裝置能自動(dòng)處于狀態(tài)；裝置設(shè)計(jì)中工藝管道、閥門和管件的選用都滿足含氫介質(zhì)輸送的要求且符合相關(guān)規(guī)定。