阿克蘇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99.999％以上。
工作原理和過程實施
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不同吸附質(zhì)的選擇吸附和吸附劑對吸附質(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,達到氫和雜質(zhì)組分的分離, 得到產(chǎn)品氫氣。
整個操作過程是在環(huán)境溫度下進行。

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）、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）
真空解吸結束后，操縱氣動程控閥KV3A使A塔處于關閉狀態(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。

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
原料氣中的機械水進入吸附塔會導致吸附劑逐漸失效。此時應停車，檢查帶水原因及程度，做出相應處理。
2. 停電
停電時，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，否則氣動閥將無常操作。導致各吸附塔工作狀態(tài)混亂，產(chǎn)品質(zhì)量下降，此時應停車處理。
二、操作失調(diào)
吸附系統(tǒng)運轉過程是否正常，關鍵是各吸附塔的再生狀況是否良好。系統(tǒng)操作失調(diào)會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，因此只要其中一個吸附塔再生惡化，會很快波及和污染到其它吸附塔，終導致產(chǎn)品質(zhì)量下降。
1. 原料處理量與循環(huán)時間
吸附塔內(nèi)的吸附劑對雜質(zhì)的吸附能力是定量的，一旦處理量改變，應該對其吸附時間進行調(diào)整。
原料處理量大，塔內(nèi)氣速則快，氣體容易穿透床層，應縮短循環(huán)時間；
原料處理量小，塔內(nèi)氣速則慢，氣體不容易穿透床層，應延長循環(huán)時間；
2. 順放氣量
吸附時間延長或縮短，而均壓閥K102未能及時調(diào)整，當均壓氣量過多時，正在均壓得那個吸附塔的吸附提前突破，不僅污染了正升壓的那個吸附塔，也使均壓吸附塔本身出口部分吸附劑提前被污染，在實施二次、三次均壓時，被升壓的那個吸附塔污染更嚴重；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)故障是指在運轉過程中某一部分失靈，引起產(chǎn)品純度下降；工作程序混亂，嚴重的使裝置無法運行。
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；均壓后兩個塔壓力同時上升；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，該關的未關。
⑴、程控閥本身卡死
⑵、無輸出信號，使程控閥不動作
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，拆下后將其進行修理；
⑵、如程控閥不動作，可從控制管路開始查，其順序為：管路（包括氣源）   電磁閥   線路    程控機有無輸出，并做相應處理。
2. 程控機故障
其故障表現(xiàn)在無信號輸出、程序不切換、停留于某一狀態(tài)或程序執(zhí)行紊亂。
出現(xiàn)此種情況時及時通知供應商進行維修。
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)祖墳以達到吸附塔的出口端，其原因主要是操作調(diào)節(jié)不當，或是自控系統(tǒng)發(fā)生故障。一旦找出原因，經(jīng)處理后應盡快恢復至正常操作狀態(tài)。調(diào)整的有效方法一是低負荷（小的處理量）運轉一段時間；二是縮短循環(huán)時間。如果二者結合起來更好，產(chǎn)品純度恢復更快。但注意縮短循環(huán)時間要均壓和終充所需的時間。

工藝流程中的主要設備：
1.吸附塔（A、B、C、D、E）
五個吸附塔是裝置中的關鍵設備。本吸附塔結構設計為直筒式，氣體部分采用下進上出方式，氣體進出口均設有氣體分布裝置，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)操作壓力設置完成后，不要隨意進行改變。
氫氣的基本特性
分子式為H2，分子量2.0158，系無色、無味的可燃氣體，氣體密度0.0899Kg/M3，熔點-259.18℃，沸點-252.8℃（760mmHg柱），自燃點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。