銀川變壓吸附提氫氣體回收變壓吸附提氫

本裝置采用氣相吸附工藝，因此，原料氣不含有任何液體或固體。在啟動和運轉(zhuǎn)這套裝置之前，要求操作人員透徹地閱讀本操作運行說明書，因為不適當?shù)牟僮鲿?dǎo)致運行性能低劣和吸附劑的損壞。
本說明書中涉及到的壓力均為表壓，組分濃度均為摩爾百分數(shù)，流量除標注外均為標準狀態(tài)下的流量。
現(xiàn)以A塔為例對工作進行說明：
1.吸附（A）
原料氣通過氣動程控閥KV1A進入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，少部分通過調(diào)節(jié)閥K201和氣動程控閥KV5B對B塔進行終升壓。吸附過程直至輸出產(chǎn)品雜質(zhì)濃度超過規(guī)定值是結(jié)束。
2.降壓平衡（1ED），簡稱一次均壓
操縱氣動程控閥KV1A和氣動程控閥KV2A，切斷進、出A塔原料氣，同時操縱氣動程控閥KV4A和氣動程控閥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），簡稱二次均壓
操縱氣動程控閥KV4A和氣動程控閥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），簡稱三次均壓
操縱氣動程控閥KV4A和氣動程控閥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），簡稱逆放
操縱氣動程控閥KV3A和氣動程控閥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。此時通過操縱氣動程控閥KV3A（開）和氣動程控閥KS131（關(guān)）、氣動程控閥KS132（開）、氣動程控閥KS133（開），使A塔內(nèi)殘存的氣體由真空泵從塔的端抽出放空，對A塔進行真空解吸。
7. 一次升壓（3ER）
真空解吸結(jié)束后，操縱氣動程控閥KV3A使A塔處于關(guān)閉狀態(tài)；再通過操縱氣動程控閥KV6A和氣動程控閥KV4B利用B塔降壓平衡后的氣體，對A塔進行壓力平衡，直至兩塔壓力相等此時回收了B塔死空間的H2，同時完成對A塔的一次升壓。
8. 二次升壓（2ER）
一次升壓結(jié)束后，操縱氣動程控閥KV6A和氣動程控閥KV4C，利用C塔降壓平衡后的氣體，對A塔進行壓力平衡，直至兩塔壓力相等，此時既回收了C塔死空間的H2，同時完成對A塔的二次升壓。
9. 三次升壓（1ER）
二次升壓結(jié)束后，操縱氣動程控閥KV6A和氣動程控閥KV4D，利用D塔降壓平衡后的氣體，對A塔進行壓力平衡，直至兩塔壓力相等，此時既回收了D塔死空間的H2，同時又完成對A塔的三次升壓。
10. 終升壓（FR）
A塔的終升壓是利用產(chǎn)品氣來進行的。操縱氣動程控閥KV5A，使其與調(diào)節(jié)閥K201連通，E塔通過氣動程控閥KV2E輸出產(chǎn)品氣，同時向A塔實行終充壓，在規(guī)定時間內(nèi)終升壓使Ａ塔壓力基本接近吸附壓力。通過這一步驟后，再生過程全部結(jié)束，緊接著便進行下一次循環(huán)。
其它四個塔的操作步驟與Ａ塔相同，只不過在時間上是相互錯開的。
同一時間內(nèi)各塔依據(jù)吸附時序執(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)壓力在切換時達到規(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，升壓壓力接近吸附壓力。
兩調(diào)節(jié)閥配合氣動程序控制閥和真空泵，按規(guī)定的程序操作，使變壓吸附工藝過程能不斷凈化原料氣，輸出合格產(chǎn)品氣。
本裝置還可通過程序設(shè)置實現(xiàn)四塔二次均壓吸附過程，即：當五塔其中某一塔出現(xiàn)故障時，將其隔離；使用其它四塔繼續(xù)正常生產(chǎn)。在此不詳細敘述。

變壓吸附系統(tǒng)啟動投運
裝置啟動分初次開車和正常開車。初次開車前應(yīng)做好一系列準備工作；而正常開車時只要按規(guī)定的操作步驟進行啟動。
一、初次開車前的準備工作：
在裝置安裝完畢后，對整個裝置應(yīng)進行吹除和氣密性試驗，合格后對吸附塔裝填吸附劑。
用戶在使用前應(yīng)對程控系統(tǒng)進行嚴格的檢查及調(diào)試，以整個裝置可隨時投入運行。
在投入原料氣之前，還用干燥、無油的氮氣（或抽真空）對整個裝置的設(shè)備和管道進行置換，使氧含量降到0.5％以下，因為本裝置的原料氣、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，那么在開車時容易引起爆炸燃燒。
二、投料啟動
在經(jīng)過整個裝置的工藝、儀表檢查及確定置換合格后，裝置已處于隨時可投料運行狀態(tài)。
當裝置啟動前，先將計算機操作畫面置于變壓吸附自動-手動操作畫面，然后點擊自動操作按鈕，觀察變壓吸附系統(tǒng)處于哪一個工作狀態(tài)；再點擊手動操作按鈕，使變壓吸附系統(tǒng)處于備用狀態(tài)。
吸附工序啟動步驟如下：
1.啟動空壓機，并將其壓力控制在0.6-0.7MPa；
2.開重整系統(tǒng)流量計旁通閥，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.點擊計算機變壓吸附系統(tǒng)自動操作按鈕，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，進行低壓運行，調(diào)整并對系統(tǒng)進行置換；
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，進行中壓運行，調(diào)整并對系統(tǒng)進行置換；
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行，調(diào)整并對系統(tǒng)進行置換；
8.啟動在線分析儀，對產(chǎn)品氣進行分析，若合格即可將其切換進入氫氣緩沖罐。
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其進行置換。置換氣由氫氣緩沖罐底部排污閥排出進入大氣。
由于此時排出的氣體已基本是純氫了，操作中應(yīng)采取低壓、小量、多次的方式進行，嚴防出現(xiàn)爆炸燃燒情況。
置換過程中，隨時調(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)定運行。
裝置投入正常運行后，產(chǎn)品流量計的工作壓力恒定在吸附工作壓力，故流量計不需要壓力變化的修正。流量計出廠時以將工作流量換算成標準狀態(tài)下的流量，使用時可直接讀數(shù)。
產(chǎn)品純度：一個吸附塔具有吸附雜質(zhì)的能力（即在一個吸附—再生循環(huán)里能提純一定數(shù)量的原料氣）。所以循環(huán)時間過長或原料氣流量過大，產(chǎn)品純度會下降；循環(huán)時間過短，原料氣流量過小，產(chǎn)品純度很高，會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?？刂圃?8—99.99％之間。
裝置的回收率：本裝置不同純度的產(chǎn)品氣，對應(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)實際需要出發(fā)，選擇適當?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，可達到85—90％。
以上介紹的裝置啟動步驟，適合裝置的次開車和停車時間較長后再啟動時使用。如停車時間較短，啟動時可加快升壓速度。

工藝流程介紹（見帶控制點工藝流程圖）
從甲醇重整系統(tǒng)來的重整氣先通過KV1A氣動程控閥進入吸附塔A進行吸附分離，分離后的產(chǎn)品氫氣通過KV2A氣動程控閥經(jīng)計量后進入氫氣緩沖罐；吸附塔吸附完畢后，KV1A、KV2A氣動程控閥關(guān)閉，KV4A氣動程控閥打開，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氣動程控閥關(guān)閉，并打開KV3A和KS131氣動程控閥逆向放壓進行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氣動程控閥，打開KS132、KS133氣動程控閥進行真空解吸至規(guī)定時間結(jié)束。真空解吸結(jié)束后，關(guān)閉KV3A氣動程控閥，并打開KV6A氣動程控閥，分別在規(guī)定時間內(nèi)由B、C、D三塔對A塔進行一、二、三次升壓；然后關(guān)閉KV6A氣動程控閥，并打開KV5A氣動程控閥對A塔進行終充壓。終充壓結(jié)束后A塔進入下一輪吸附分離過程。
其它四塔吸附過程與此相同。
五個塔的吸附順序依A、B、C、D、E分別進行。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個步序，每一步序的時間可通過計算機輸入并修改。吸附時間的修改，由技術(shù)人員根據(jù)工藝對產(chǎn)品氫氣的純度的要求進行修改，其他任何人不得擅自修改操作參數(shù)。
在運行過程中，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，須通過操縱進氫氣緩沖罐前的放空閥K203進行限流放空，直至合格為止，然后繼續(xù)進氫氣緩沖罐。

工藝流程中的主要設(shè)備：
1.吸附塔（A、B、C、D、E）
五個吸附塔是裝置中的關(guān)鍵設(shè)備。本吸附塔結(jié)構(gòu)設(shè)計為直筒式，氣體部分采用下進上出方式，氣體進出口均設(shè)有氣體分布裝置，以利于進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（一開一備），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。吸附工藝過程中，按程序設(shè)置，真空泵多數(shù)時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，短時間內(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，不要隨意進行改變。
消防（摘錄于GB4962-85《氫氣使用規(guī)程》第六章）
1. 供氫站應(yīng)按有關(guān)規(guī)定設(shè)置消防用水，應(yīng)根據(jù)需要配備“干粉”、“1211”和“二氧化碳”等輕便滅火器材，蒸汽滅火系統(tǒng)。
2. 氫氣著火應(yīng)采取下列措施：
⑴. 切斷電源；
⑵. 冷卻、隔離，防止火災(zāi)擴大；
⑶保持氫氣系統(tǒng)正壓，以防回火。