南通變壓吸附提氫

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(chēng)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(kāi)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(guò)消聲阻火器放入大氣或輸入燃料系統(tǒng)作燃料。
變壓吸附系統(tǒng)啟動(dòng)投運(yùn)
裝置啟動(dòng)分初次開(kāi)車(chē)和正常開(kāi)車(chē)。初次開(kāi)車(chē)前應(yīng)做好一系列準(zhǔn)備工作；而正常開(kāi)車(chē)時(shí)只要按規(guī)定的操作步驟進(jìn)行啟動(dòng)。
一、初次開(kāi)車(chē)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(hù)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(wú)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(kāi)車(chē)時(shí)容易引起爆炸燃燒。
二、投料啟動(dòng)
在經(jīng)過(guò)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(huà)面置于變壓吸附自動(dòng)-手動(dòng)操作畫(huà)面，然后點(diǎn)擊自動(dòng)操作按鈕，觀(guān)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(kāi)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(guò)調(diào)節(jié)重整氣放空閥維持重整系統(tǒng)壓力；
3.開(kāi)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(kāi)始向吸附塔充氣；
5.開(kāi)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(xiàn)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(kāi)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(guò)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(chǎng)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(guò)長(zhǎng)或原料氣流量過(guò)大，產(chǎn)品純度會(huì)下降；循環(huán)時(shí)間過(guò)短，原料氣流量過(guò)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(guò)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?？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(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(kāi)車(chē)和停車(chē)時(shí)間較長(zhǎng)后再啟動(dòng)時(shí)使用。如停車(chē)時(shí)間較短，啟動(dòng)時(shí)可加快升壓速度。

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(guò)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(chē)，可繼續(xù)觀(guān)察，待故障查明后決定視情況而定。常見(jiàn)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(chē)，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(wú)輸出，裝置處于停車(chē)狀態(tài)，可按第四章緊急停車(chē)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(wú)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(chē)處理。
二、操作失調(diào)
吸附系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)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(guò)程是周期循環(huán)過(guò)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?lè)艢饬?br/>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(guò)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(guò)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(guò)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(wú)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(kāi)的未開(kāi)，該關(guān)的未關(guān)。
⑴、程控閥本身卡死
⑵、無(wú)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(wèn)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(kāi)始查，其順序?yàn)椋汗苈罚ò庠矗?nbsp;  電磁閥   線(xiàn)路    程控機(jī)有無(wú)輸出，并做相應(yīng)處理。
2. 程控機(jī)故障
其故障表現(xiàn)在無(wú)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(lái)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。

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(mǎn)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。

工作原理和過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)程是在環(huán)境溫度下進(jìn)行。
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(kuò)大；
⑶保持氫氣系統(tǒng)正壓，以防回火。