漢中變壓吸附提氫原理氣體回收變壓吸附提氫

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。
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(guò)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(kāi)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(kāi)車前打開(kāi)。

吸附劑的再生是通過(guò)三個(gè)基本步驟來(lái)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(guò)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(kāi)，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(guò)程主要由33個(gè)氣動(dòng)程控閥來(lái)實(shí)現(xiàn)（見(jiàn)五塔吸附工藝流程圖）
程控閥的功能說(shuō)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

工藝流程中的主要設(shè)備：
1.吸附塔（A、B、C、D、E）
五個(gè)吸附塔是裝置中的關(guān)鍵設(shè)備。本吸附塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為直筒式，氣體部分采用下進(jìn)上出方式，氣體進(jìn)出口均設(shè)有氣體分布裝置，以利于進(jìn)體的分布并阻止吸附劑的外漏。
2.真空泵
本裝置配有真空泵兩臺(tái)（一開(kāi)一備），用于吸附塔的真空解析。真空泵的使用可大大提高產(chǎn)品氣的純度，并可提高產(chǎn)品回收率，降低運(yùn)行成本。
3.真空緩沖罐
真空緩沖罐是為真空泵而配置的。吸附工藝過(guò)程中，按程序設(shè)置，真空泵多數(shù)時(shí)間是在抽真空緩沖罐，與KS132和KS133程控閥相配合，利用真空緩沖罐容積大的特點(diǎn)，短時(shí)間內(nèi)可將吸附塔的壓力抽空至較低狀態(tài)，滿足工藝生產(chǎn)要求。
4.壓力調(diào)節(jié)閥
為全系統(tǒng)的穩(wěn)定操作，在變壓吸附裝置出口安裝有系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)閥，其壓力采樣點(diǎn)在重整制氫系統(tǒng)的重整氣緩沖罐上。調(diào)整壓力調(diào)節(jié)閥的設(shè)置，可改變系統(tǒng)的操作壓力。
一般情況下，系統(tǒng)操作壓力設(shè)置完成后，不要隨意進(jìn)行改變。

現(xiàn)以A塔為例對(duì)工作進(jìn)行說(shuō)明：
1.吸附（A）
原料氣通過(guò)氣動(dòng)程控閥KV1A進(jìn)入A塔，A塔在工作壓力下吸附流入原料氣中的雜質(zhì)組分，未被吸附的產(chǎn)品組分H2，通過(guò)KV2A流出，其中大部分作為產(chǎn)品從本系統(tǒng)中輸出，少部分通過(guò)調(diào)節(jié)閥K201和氣動(dòng)程控閥KV5B對(duì)B塔進(jìn)行終升壓。吸附過(guò)程直至輸出產(chǎn)品雜質(zhì)濃度超過(guò)規(guī)定值是結(jié)束。
2.降壓平衡（1ED），簡(jiǎn)稱一次均壓
操縱氣動(dòng)程控閥KV1A和氣動(dòng)程控閥KV2A，切斷進(jìn)、出A塔原料氣，同時(shí)操縱氣動(dòng)程控閥KV4A和氣動(dòng)程控閥KV6C，使A塔與剛結(jié)束一次升壓步驟的C塔出口端相連，實(shí)行次壓力平衡，均壓后A、C塔壓力基本相等，回收了A塔死空間的H2。
3. 降壓平衡（2ED），簡(jiǎn)稱二次均壓
操縱氣動(dòng)程控閥KV4A和氣動(dòng)程控閥KV6D，使A塔與已結(jié)束一次升壓步驟的D塔出口端相連，實(shí)行第二次壓力平衡，直至A、D兩塔壓力基本相等，又一次回收了A塔死空間的H2。
4. 降壓平衡（3ED），簡(jiǎn)稱三次均壓
操縱氣動(dòng)程控閥KV4A和氣動(dòng)程控閥KV6E，使A塔與剛結(jié)束真空解吸的E塔出口端相連，實(shí)行第三次壓力平衡，直至A、E兩塔壓力基本相等，又一次回收了A塔死空間的H2。
5.逆向放壓（D），簡(jiǎn)稱逆放
操縱氣動(dòng)程控閥KV3A和氣動(dòng)程控閥KS131，使A塔內(nèi)剩余的氣體從塔的端排出放空，A塔進(jìn)行解吸（脫附）。
6. 真空解吸（V）
A塔逆放后，常壓下殘存于分子篩內(nèi)的雜質(zhì)組分不易排出。此時(shí)通過(guò)操縱氣動(dòng)程控閥KV3A（開(kāi)）和氣動(dòng)程控閥KS131（關(guān)）、氣動(dòng)程控閥KS132（開(kāi)）、氣動(dòng)程控閥KS133（開(kāi)），使A塔內(nèi)殘存的氣體由真空泵從塔的端抽出放空，對(duì)A塔進(jìn)行真空解吸。
7. 一次升壓（3ER）
真空解吸結(jié)束后，操縱氣動(dòng)程控閥KV3A使A塔處于關(guān)閉狀態(tài)；再通過(guò)操縱氣動(dòng)程控閥KV6A和氣動(dòng)程控閥KV4B利用B塔降壓平衡后的氣體，對(duì)A塔進(jìn)行壓力平衡，直至兩塔壓力相等此時(shí)回收了B塔死空間的H2，同時(shí)完成對(duì)A塔的一次升壓。
8. 二次升壓（2ER）
一次升壓結(jié)束后，操縱氣動(dòng)程控閥KV6A和氣動(dòng)程控閥KV4C，利用C塔降壓平衡后的氣體，對(duì)A塔進(jìn)行壓力平衡，直至兩塔壓力相等，此時(shí)既回收了C塔死空間的H2，同時(shí)完成對(duì)A塔的二次升壓。
9. 三次升壓（1ER）
二次升壓結(jié)束后，操縱氣動(dòng)程控閥KV6A和氣動(dòng)程控閥KV4D，利用D塔降壓平衡后的氣體，對(duì)A塔進(jìn)行壓力平衡，直至兩塔壓力相等，此時(shí)既回收了D塔死空間的H2，同時(shí)又完成對(duì)A塔的三次升壓。
10. 終升壓（FR）
A塔的終升壓是利用產(chǎn)品氣來(lái)進(jìn)行的。操縱氣動(dòng)程控閥KV5A，使其與調(diào)節(jié)閥K201連通，E塔通過(guò)氣動(dòng)程控閥KV2E輸出產(chǎn)品氣，同時(shí)向A塔實(shí)行終充壓，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)終升壓使Ａ塔壓力基本接近吸附壓力。通過(guò)這一步驟后，再生過(guò)程全部結(jié)束，緊接著便進(jìn)行下一次循環(huán)。
其它四個(gè)塔的操作步驟與Ａ塔相同，只不過(guò)在時(shí)間上是相互錯(cuò)開(kāi)的。
同一時(shí)間內(nèi)各塔依據(jù)吸附時(shí)序執(zhí)行著不同步驟。
調(diào)節(jié)閥K102用于吸附塔均壓流量的調(diào)節(jié)，使塔內(nèi)壓力在切換時(shí)達(dá)到規(guī)定值；調(diào)節(jié)閥K101用于終升壓的流量調(diào)節(jié)，使其在切換時(shí)，升壓壓力接近吸附壓力。
兩調(diào)節(jié)閥配合氣動(dòng)程序控制閥和真空泵，按規(guī)定的程序操作，使變壓吸附工藝過(guò)程能不斷凈化原料氣，輸出合格產(chǎn)品氣。
本裝置還可通過(guò)程序設(shè)置實(shí)現(xiàn)四塔二次均壓吸附過(guò)程，即：當(dāng)五塔其中某一塔出現(xiàn)故障時(shí)，將其隔離；使用其它四塔繼續(xù)正常生產(chǎn)。在此不詳細(xì)敘述。
氫氣的基本特性
分子式為H2，分子量2.0158，系無(wú)色、無(wú)味的可燃?xì)怏w，氣體密度0.0899Kg/M3，熔點(diǎn)-259.18℃，沸點(diǎn)-252.8℃（760mmHg柱），自燃點(diǎn)400℃，爆炸限：4.1-74.2％，微溶于水、醇、及各種液體，常溫穩(wěn)定，在高溫下有催化劑時(shí)很活潑，易燃、易爆，能與很多金屬和非金屬化和。氫氣不能供給呼吸，故在高濃度下能使人窒息。