延安變壓吸附提氫流程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。解析氣直接通過消聲阻火器放入大氣或輸入燃料系統(tǒng)作燃料。
工藝流程介紹（見帶控制點(diǎn)工藝流程圖）
從甲醇重整系統(tǒng)來的重整氣先通過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，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程。
其它四塔吸附過程與此相同。
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。

工作原理和過程實(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(dá)到氫和雜質(zhì)組分的分離, 得到產(chǎn)品氫氣。
整個(gè)操作過程是在環(huán)境溫度下進(jìn)行。

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)在開車前打開。

變壓吸附系統(tǒng)啟動(dòng)投運(yùn)
裝置啟動(dòng)分初次開車和正常開車。初次開車前應(yīng)做好一系列準(zhǔn)備工作；而正常開車時(shí)只要按規(guī)定的操作步驟進(jìn)行啟動(dòng)。
一、初次開車前的準(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，那么在開車時(shí)容易引起爆炸燃燒。
二、投料啟動(dòng)
在經(jīng)過整個(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)操作畫面置于變壓吸附自動(dòng)-手動(dòng)操作畫面，然后點(diǎn)擊自動(dòng)操作按鈕，觀察變壓吸附系統(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(diǎn)擊計(jì)算機(jī)變壓吸附系統(tǒng)自動(dòng)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(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)間過長(zhǎng)或原料氣流量過大，產(chǎn)品純度會(huì)下降；循環(huán)時(shí)間過短，原料氣流量過小，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，適合裝置的次開車和停車時(shí)間較長(zhǎng)后再啟動(dòng)時(shí)使用。如停車時(shí)間較短，啟動(dòng)時(shí)可加快升壓速度。
氫氣系統(tǒng)運(yùn)行要點(diǎn)（摘錄于GB4962-85《氫氣使用技術(shù)規(guī)程》第四章）
1. 輸入系統(tǒng)的氫氣中含氧量不得超過0.5％；
2. 氫氣系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，不準(zhǔn)敲擊，不準(zhǔn)帶壓修理和緊固，不得超壓，嚴(yán)禁負(fù)壓。
3. 管道、閥門凍結(jié)時(shí)，只能用熱水或蒸汽加熱解凍，嚴(yán)禁使用明火烘烤。
4. 設(shè)備、管道和閥門等連接點(diǎn)泄漏檢查，可采用肥皂水或攜帶式可燃?xì)怏w防爆檢測(cè)儀，禁止使用明火。
5. 不準(zhǔn)在室內(nèi)排放氫氣、吹洗置換。放空降壓，通過放空管排放。
6. 當(dāng)氫氣發(fā)生大量泄漏或積聚時(shí)，應(yīng)立即切斷氣源，進(jìn)行通風(fēng)，不得進(jìn)行可能發(fā)生火花的一切操作。
7.新安裝或大修后的氫氣系統(tǒng)做耐壓試驗(yàn)、清洗和氣密性試驗(yàn)，符合有關(guān)的檢驗(yàn)要求，才能投入使用。
8. 氫氣系統(tǒng)吹洗置換，一般可采用氮?dú)猓ɑ蚱渌栊詺怏w）置換。
⑴. 氮?dú)庵醒鹾坎怀^0.5％。
⑵. 置換防止死角未殘留余氣。
⑶. 置換結(jié)束，系統(tǒng)內(nèi)氧含量三次分析合格。
9. 氫氣系統(tǒng)動(dòng)火檢修，系統(tǒng)內(nèi)部和動(dòng)火區(qū)域的氫氣含量不超過0.4％。
10. 防止明火和其它激發(fā)能源，禁止使用電爐、電鉆、火爐、噴燈等一切產(chǎn)生明火、高溫的工具余熱物體；不得攜帶火種進(jìn)入禁火區(qū)；選用銅質(zhì)或包銅合金工具；穿棉質(zhì)工作服和防靜電鞋。