哈密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(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。
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。

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