博爾塔拉變壓吸附提氫原理氣體回收變壓吸附提氫

本裝置為五塔PSA制氫裝置，它的關(guān)鍵部分由五個(gè)吸附塔（以下簡(jiǎn)稱A、B、C、D、E塔）和33個(gè)氣動(dòng)閥組成。另外，為提高氫氣回收率和氫氣純度，本系統(tǒng)配備了兩臺(tái)真空泵（一開一備）和一臺(tái)真空緩沖罐；在系統(tǒng)出口管道上裝有一臺(tái)壓力調(diào)節(jié)閥，用以調(diào)節(jié)、穩(wěn)定系統(tǒng)操作壓力。解析氣直接通過消聲阻火器放入大氣或輸入燃料系統(tǒng)作燃料。
故障與處理方法
發(fā)生故障是指外界條件供給失常或吸附系統(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(zhǎng)循環(huán)時(shí)間；
2. 順放氣量
吸附時(shí)間延長(zhǎng)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(chǎng)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。

變壓吸附系統(tǒng)啟動(dòng)投運(yùn)
裝置啟動(dòng)分初次開車和正常開車。初次開車前應(yīng)做好一系列準(zhǔn)備工作；而正常開車時(shí)只要按規(guī)定的操作步驟進(jìn)行啟動(dòng)。
一、初次開車前的準(zhǔn)備工作：
在裝置安裝完畢后，對(duì)整個(gè)裝置應(yīng)進(jìn)行吹除和氣密性試驗(yàn)，合格后對(duì)吸附塔裝填吸附劑。
用戶在使用前應(yīng)對(duì)程控系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格的檢查及調(diào)試，以整個(gè)裝置可隨時(shí)投入運(yùn)行。
在投入原料氣之前，還用干燥、無油的氮?dú)猓ɑ虺檎婵眨?duì)整個(gè)裝置的設(shè)備和管道進(jìn)行置換，使氧含量降到0.5％以下，因?yàn)楸狙b置的原料氣、產(chǎn)品氣和解析氣均含有大量的氫氣，如果不預(yù)先將裝置內(nèi)的氧置換掉，那么在開車時(shí)容易引起爆炸燃燒。
二、投料啟動(dòng)
在經(jīng)過整個(gè)裝置的工藝、儀表檢查及確定置換合格后，裝置已處于隨時(shí)可投料運(yùn)行狀態(tài)。
當(dāng)裝置啟動(dòng)前，先將計(jì)算機(jī)操作畫面置于變壓吸附自動(dòng)-手動(dòng)操作畫面，然后點(diǎn)擊自動(dòng)操作按鈕，觀察變壓吸附系統(tǒng)處于哪一個(gè)工作狀態(tài)；再點(diǎn)擊手動(dòng)操作按鈕，使變壓吸附系統(tǒng)處于備用狀態(tài)。
吸附工序啟動(dòng)步驟如下：
1.啟動(dòng)空壓機(jī)，并將其壓力控制在0.6-0.7MPa；
2.開重整系統(tǒng)流量計(jì)旁通閥，關(guān)小重整氣放空閥，向變壓吸附系統(tǒng)充氣，并通過調(diào)節(jié)重整氣放空閥維持重整系統(tǒng)壓力；
3.開K201、K202閥；
4.點(diǎn)擊計(jì)算機(jī)變壓吸附系統(tǒng)自動(dòng)操作按鈕，開始向吸附塔充氣；
5.開并調(diào)節(jié)吸附系統(tǒng)放空閥K203,維持吸附系統(tǒng)壓力在0.2-0.3MPa，進(jìn)行低壓運(yùn)行，調(diào)整并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行置換；
6.調(diào)節(jié)吸附系統(tǒng)放空閥K203,維持吸附系統(tǒng)壓力在0.6-0.7MPa，進(jìn)行中壓運(yùn)行，調(diào)整并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行置換；
7.調(diào)節(jié)吸附系統(tǒng)放空閥K203，維持吸附系統(tǒng)壓力在0.9-1.0MPa，在正常操作壓力下運(yùn)行，調(diào)整并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行置換；
8.啟動(dòng)在線分析儀，對(duì)產(chǎn)品氣進(jìn)行分析，若合格即可將其切換進(jìn)入氫氣緩沖罐。
9.打開并設(shè)置氣體壓力調(diào)節(jié)閥在1.0MPa，將產(chǎn)品氣送入氫氣緩沖罐并對(duì)其進(jìn)行置換。置換氣由氫氣緩沖罐底部排污閥排出進(jìn)入大氣。
由于此時(shí)排出的氣體已基本是純氫了，操作中應(yīng)采取低壓、小量、多次的方式進(jìn)行，嚴(yán)防出現(xiàn)爆炸燃燒情況。
置換過程中，隨時(shí)調(diào)整重整氣放空閥和吸附系統(tǒng)放空閥，以控制兩套系統(tǒng)操作壓力，保持操作系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
裝置投入正常運(yùn)行后，產(chǎn)品流量計(jì)的工作壓力恒定在吸附工作壓力，故流量計(jì)不需要壓力變化的修正。流量計(jì)出廠時(shí)以將工作流量換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流量，使用時(shí)可直接讀數(shù)。
產(chǎn)品純度：一個(gè)吸附塔具有吸附雜質(zhì)的能力（即在一個(gè)吸附—再生循環(huán)里能提純一定數(shù)量的原料氣）。所以循環(huán)時(shí)間過長(zhǎng)或原料氣流量過大，產(chǎn)品純度會(huì)下降；循環(huán)時(shí)間過短，原料氣流量過小，產(chǎn)品純度很高，會(huì)引起床層未能充分利用，使產(chǎn)品組分的損失。本裝置通過調(diào)整循環(huán)時(shí)間的方法可生產(chǎn)出不同純度的產(chǎn)品，其純度控制范圍通常控制在98—99.99％之間。
裝置的回收率：本裝置不同純度的產(chǎn)品氣，對(duì)應(yīng)著不同的回收率。產(chǎn)品純度越高，產(chǎn)品組分的回收率越低。所以在操作中不應(yīng)單純追求產(chǎn)品的純度，需要根據(jù)實(shí)際需要出發(fā)，選擇適當(dāng)?shù)募兌纫垣@得較高的效益。本裝置采用三次均壓，即多了一次產(chǎn)品氣死體積的回收，其回收率得到較大提高，一般情況下，可達(dá)到85—90％。
以上介紹的裝置啟動(dòng)步驟，適合裝置的次開車和停車時(shí)間較長(zhǎng)后再啟動(dòng)時(shí)使用。如停車時(shí)間較短，啟動(dòng)時(shí)可加快升壓速度。

停車和停車后再啟動(dòng)
停車分為三種情況：
1. 正常停車—有計(jì)劃的停車；
2. 緊急停車—突然停電或裝置出現(xiàn)故障要立即停車；
3. 臨時(shí)停車—因故不超過1小時(shí)的停車。
一、正常停車：
正常停車是有計(jì)劃的停車，停車前通知本裝置前后有關(guān)工序，然后按下述步驟實(shí)施正常停車：
1. 關(guān)閉裝置原料氣閥。
2. 關(guān)閉裝置產(chǎn)品氣出口閥，使系統(tǒng)保持全封閉狀態(tài)。
3. ?？刂破麟娫?，停氫分儀電源，關(guān)取樣閥。
4. 系統(tǒng)保壓（各吸附塔均應(yīng)保持正壓）
二、緊急停車：
1. 迅速關(guān)閉裝置原料氣閥
2. 迅速關(guān)閉裝置產(chǎn)品氣出口閥
3. 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況，可參照正常停車步驟處理。
三、臨時(shí)停車：
1. 點(diǎn)擊控制器停止按鈕，關(guān)閉所有程控閥，使吸附系統(tǒng)工作步驟保持在當(dāng)前狀態(tài)；
2. 根據(jù)需要，關(guān)閉原料氣閥；
3. 根據(jù)需要，關(guān)閉產(chǎn)品氣出口閥。
四、長(zhǎng)期停車
1. 同正常停車1、2操作步驟；
2. 將各吸附塔壓力按手動(dòng)操作逐步放空至壓力為零為止；
3. 在原料氣通入置換氮?dú)猓?br/>4. 按手動(dòng)操作控制按鈕，對(duì)各吸附塔進(jìn)行氮?dú)庵脫Q，直至塔內(nèi)含氫量在區(qū)（小于3％H2）
5. 同正常停車3、4操作步驟。
五、停車后再啟動(dòng)
1. 正常停車或長(zhǎng)期停車后再啟動(dòng)
按第三章方法執(zhí)行。長(zhǎng)期停車，在啟動(dòng)前整個(gè)裝置是否需要氮?dú)庵脫Q應(yīng)視具體情況而定。
2. 緊急停車后啟動(dòng)
緊急停車后，各塔基本上都保持在正常工作狀態(tài)，因停車后控制器具有記憶功能，控制器應(yīng)處于停車時(shí)的程序步驟。打開控制器的電源，直接點(diǎn)擊啟動(dòng)按鈕裝置即可啟動(dòng)。
3. 臨時(shí)停車后啟動(dòng)，只要各吸附塔壓力狀態(tài)與控制器處于的程序步驟是一致的，直接點(diǎn)擊啟動(dòng)按鈕裝置即可啟動(dòng)。
4. 如果在停車時(shí)關(guān)閉了原料氣閥和產(chǎn)品氣出口閥，應(yīng)在開車前打開。

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(jiǎn)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
生產(chǎn)基本注意事項(xiàng)
1. 操作人員按操作手冊(cè)規(guī)定操作，凡新來人員經(jīng)過教育和操作法學(xué)習(xí)。未經(jīng)技術(shù)和操作法考試合格者，不準(zhǔn)進(jìn)行立操作。
2. 操作人員在上班時(shí)著裝整齊，不準(zhǔn)攜帶易燃易爆物品進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)，嚴(yán)格遵守勞動(dòng)紀(jì)律，嚴(yán)格進(jìn)行交接班，嚴(yán)格進(jìn)行巡回檢查，嚴(yán)格控制工藝指標(biāo)，嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程，嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)規(guī)定。
3. 本裝置界區(qū)內(nèi)應(yīng)隨時(shí)保持清潔，不應(yīng)堆有易燃易爆物質(zhì)，尤其在交通要道上不得堆放物品，交通要道暢通。
4.本裝置界區(qū)內(nèi)應(yīng)置有消防器材，操作人員應(yīng)知道消防器材的放置地點(diǎn)和使用方法，平時(shí)嚴(yán)禁亂動(dòng)；消防器材每年定期檢查。
5.設(shè)備在未卸去壓力時(shí)，禁止修理工作有焊接、擰緊螺絲，并禁止使用鐵器敲擊設(shè)備。
6. 設(shè)備使用的壓力表檢驗(yàn)合格并打上鉛封。如壓力表指針不回零或誤差大于其級(jí)數(shù)時(shí)，不得繼續(xù)使用。每年校驗(yàn)壓力表一次，并打上鉛封。
7. 嚴(yán)禁在本裝置區(qū)內(nèi)吸煙和動(dòng)火。凡有爆炸及燃燒氣體的容器和管道檢修需動(dòng)火前，應(yīng)報(bào)請(qǐng)廠相關(guān)部門同意，先用氮?dú)庵脫Q、吹掃后，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)分析合格，并采取了措施，領(lǐng)取動(dòng)火證后方可動(dòng)火。
沒有批準(zhǔn)動(dòng)火證，不與生產(chǎn)系統(tǒng)隔離，不進(jìn)行清洗置換合格，不把易燃易爆物，不按時(shí)做動(dòng)火分析，沒有消防措施及無人監(jiān)護(hù)，嚴(yán)格禁止動(dòng)火。
8. 確保設(shè)備、管道、閥門的氣密性，檢修后還應(yīng)試漏、置換，合格后方能開車。使用過程中應(yīng)杜絕氣體泄漏現(xiàn)象。
9. 儀表系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)由儀表人員進(jìn)行修理。儀表人員應(yīng)與工藝操作人員密切配合，在停車檢修后再啟動(dòng)時(shí)，注意吸附塔內(nèi)的壓力，以防發(fā)生高壓逆放現(xiàn)象。