變壓吸附提氫裝置操作手冊

變壓吸附提氫裝置

操作手冊

（成都華西工業(yè)氣體有限公司編制）

書目

序言...........................................................................3

第一章概述.......................................................................4

第一節(jié)前言......................................................................4

其次節(jié)裝置概貌..................................................................6

2.1裝置規(guī)模...................................................................6

2.2裝置組成...................................................................6

2.3工藝流程...................................................................6

2.4非標(biāo)設(shè)備設(shè)備一覽表.........................................................6

第三節(jié)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)..................................................................7

3.1原料氣規(guī)格.................................................................7

3.2產(chǎn)品規(guī)格...................................................................7

其次章工藝過程說明...............................................................8

第一節(jié)吸附工藝原理.............................................................8

1.1基本原理...................................................................8

1.2吸附劑及吸附力.............................................................8

1.3吸附平衡..................................................................12

1.4工業(yè)吸附分別流程及其相關(guān)參數(shù).............................................13

1.5工業(yè)吸附分別流程的主要工序................................................15

其次節(jié)工藝流程說明............................................................16

2.1流程簡述..................................................................16

2.2工藝步序說明..............................................................17

2.3限制功能說明..............................................................18

2.4工藝參數(shù)的設(shè)定............................................................19

2.5報(bào)警、聯(lián)鎖功能說明........................................................20

第一節(jié)裝置的開車..............................................................20

1.1首次開車打算..............................................錯(cuò)誤!未定義書簽。

1.2首次開車..................................................................20

1.3正常開車步驟..............................................................21

1.4開車階段的調(diào)整............................................................21

其次節(jié)裝置的運(yùn)行..............................................................22

2.1產(chǎn)品純度的調(diào)整............................................................22

2.2裝置參數(shù)的調(diào)整............................................................22

2.3吸附塔的切除..............................................................23

2.4操作留意事項(xiàng)..............................................................24

3.1正常停車..................................................................25

3.2緊急停車..................................................................25

3.3臨時(shí)停車..................................................................25

第四章平安規(guī)程..................................................................27

5.1概要......................................................................27

5.2超壓愛護(hù)..................................................................27

5.3平安閥....................................................................28

5.4廢氣處理..................................................................28

5.5火災(zāi)防護(hù)..................................................................28

5.6進(jìn)入容器前的平安打算工作.................................................30

5.7其它平安措施..............................................................31

序言

本操作手冊是成都華西工業(yè)氣體有限公司專為內(nèi)蒙慶華集團(tuán)內(nèi)蒙煤化有限公司

13000Nn?/h一上裝置編寫的。用于向自控人員供應(yīng)編程組態(tài)的依據(jù)和向裝置操作人員供

應(yīng)正確的操作步驟，以及預(yù)防和處理事故的方法。

本裝置是采納變壓吸附（簡稱PSA）法從甲醉馳放氣中提純氫氣的成套裝置。在

啟動(dòng)和運(yùn)行本裝置前，要求操作人員透徹地閱讀本操作手冊及相關(guān)圖紙。因?yàn)?，不適當(dāng)

的操作會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行性能低劣、產(chǎn)品不合格，甚至吸附劑損壞或造成平安事故。

本操作手冊不行能對裝置的全部操作及平安防護(hù)措施作完全描述。如有疑問，成

都華西工業(yè)氣體有限公司的技術(shù)服務(wù)人員將在操作人員培訓(xùn)期間賜予解答。同時(shí)，在任

何狀況下，裝置操作人員均應(yīng)遵守石化行業(yè)和本工廠的其它有關(guān)平安、勞動(dòng)愛護(hù)、事故

預(yù)防及生產(chǎn)管理的規(guī)定C

成都華西工業(yè)氣體有限公司保留用開工和生產(chǎn)階段所測數(shù)據(jù)對本操作手冊進(jìn)行補(bǔ)

充的權(quán)利。

本操作手冊中的內(nèi)容及技術(shù)數(shù)據(jù)屬成都華西工業(yè)氣體有限公司技術(shù)機(jī)密。未經(jīng)成

都華西工業(yè)氣體有限公司許可，用戶有義務(wù)限制本操作手冊只向買方的操作及維護(hù)人員

供應(yīng)。

本裝置設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)由內(nèi)蒙慶華集團(tuán)內(nèi)蒙煤化有限公司供應(yīng)，并在設(shè)計(jì)過程賜

予了大力支持和幫助。在此，致以特殊的謝意!

第一章概述

第一節(jié)前言

吸附分別是一門古老的學(xué)科。早在數(shù)千年前，入門就起先利用木炭、酸性白土、硅藻土等

物質(zhì)所具有的強(qiáng)吸附實(shí)力進(jìn)行防潮、脫臭和脫色。但由于這些吸附劑的吸附實(shí)力較低、選擇性

較差，因而難于大規(guī)模用于現(xiàn)代工業(yè)。

變壓吸附(PlessureSwingAdsorption)氣體分別與提純技術(shù)成為大型化工工業(yè)的一種生產(chǎn)工

藝和獨(dú)立的單元操作過程，是在本世紀(jì)六十年頭快速發(fā)展起來的。這一方面是由于隨著世界能

源的短缺，各國和各行業(yè)越來越重視低品位資源的開發(fā)與利用，以及各國對環(huán)境污染的治理要

求也越來越高，使得吸附分別技術(shù)在鋼鐵工業(yè)、氣體工業(yè)、電子工業(yè)、石油和化工工業(yè)中日益

受到重視：另一方面,六十年頭以來,吸附劑也有了重大發(fā)展,如性能優(yōu)良的分子篩吸附劑的

研制勝利，活性炭、活性氧化鋁和硅膠吸附劑性能的不斷改進(jìn)，以及ZSM特種吸附劑和活性

炭纖維的獨(dú)創(chuàng)，都為連續(xù)操作的大型吸附分別工藝奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

由于變壓吸附(PSA)氣體分別技術(shù)是依靠壓力的變更來實(shí)現(xiàn)吸附與再生的，因而再生速度

快、能耗低，屬節(jié)能型氣沐分別技術(shù)。并且，該工藝過程簡潔、操作穩(wěn)定、對于含多種雜質(zhì)的

混合氣可將雜質(zhì)一次脫除得到高純度產(chǎn)品。因而近三十年來發(fā)展特別快速，已廣泛應(yīng)用于含氫

氣體中氫氣的提純，混合氣體中一氧化碳、二氧化碳、氧氣、氮?dú)?、氯氣和燒類的制取、各種

氣體的無熱干燥等。而其中變壓吸附制取純氫技術(shù)的發(fā)展尤其令人矚目。

自一九六二年美國聯(lián)合碳化物公司(UCC)第一套工業(yè)PSA制氫裝置投產(chǎn)以來，UCC公司、

HaldorTopsoe公司、Linder公司等已先后向各國供應(yīng)了近千套變壓吸附制氫裝置，裝置的處理

實(shí)力最大已達(dá)l()()()()()Nm3/h以上。與國外相比，國內(nèi)的變壓吸附技術(shù)起步較晚，特殊是在PSA

裝置大型化技術(shù)方面較為落后，以至在七、八十年頭，我國的大型變壓吸附裝置完全依靠進(jìn)口。

為變更這種狀況，我們進(jìn)行了堅(jiān)持不懈的努力，最終勝利地完成了變壓吸附計(jì)算機(jī)集成液壓操

縱技術(shù)和高性能三偏心金屬密封程控蝶閥的開發(fā)工作，并合作研制勝利了比國外制氫分子篩吸

附容量更大、強(qiáng)度更高的新型5A制氫分子篩。實(shí)現(xiàn)了大型變壓吸附裝置國產(chǎn)化關(guān)鍵技術(shù)的突

破。

自九十年頭中期，成都華西化工科技股份有限公司通過招標(biāo)承包設(shè)計(jì)、建設(shè)了我國最大的

PSA制氫裝置“茂名石化公司lxl()5Nm3小重整氫PSA制氫裝置”以后，國內(nèi)技術(shù)在中國PSA

制氫領(lǐng)域已基本完全替代了國外技術(shù)，井首次實(shí)現(xiàn)了大型變壓吸附制氫裝置的出口，承包設(shè)計(jì)、

建設(shè)了“蘇丹喀土穆煉油廠11000Nm3/h催化干氣PSA制氫裝置”。這標(biāo)記著我國的PSA制氫技

術(shù)已達(dá)到世界先進(jìn)水平。

其次節(jié)裝置概貌

2.1裝置規(guī)模

裝置設(shè)計(jì)產(chǎn)氫實(shí)力：13()()()Nm3/h

裝置設(shè)計(jì)操作彈性：30?110%

2.2裝置組成

本裝置由一臺(tái)原料氣緩沖罐、8臺(tái)吸附塔、一臺(tái)產(chǎn)品氣緩沖罐、一臺(tái)順放氣緩沖罐、一臺(tái)

富氮?dú)饩彌_罐、一臺(tái)逆放氣緩沖罐、一臺(tái)解析氣緩沖罐以及配套程控閥門構(gòu)成。

2.3工藝流程

見所附工藝原理流程圖

2.4非標(biāo)設(shè)備及動(dòng)力設(shè)備一覽表

操作數(shù)量

序號(hào)名稱位號(hào)操作條件填料種類

介質(zhì)(臺(tái))

GL-H2活性氧化鋁

HXSI-01吸附劑

甲醇馳放

1吸附塔Ti01A-IIHXBC-15B吸附劑8

氣

HX5A-98H吸附劑

2原料氣分液罐V101原料氣1

3順放氣緩沖罐VI02氫氣1

4產(chǎn)品氣緩沖罐V103解吸氣1

5富氮?dú)饩彌_罐V106解吸氣1

富炭逆放氣緩

6VI04解吸氣1

沖罐

富炭逆放氣緩

7V105)解吸氣1

沖罐

第三節(jié)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

3.1原料氣規(guī)格

PSA制氫裝置是為在特定壓力下從特定的組分中提取氫氣而設(shè)計(jì)的。在不同的原料氣條件

下吸附參數(shù)應(yīng)作相應(yīng)的調(diào)整以保證產(chǎn)品的質(zhì)量，同時(shí)產(chǎn)品氫收率也將隨原料而變更。

另外，只有在設(shè)計(jì)條件下操作時(shí)，裝置才能按設(shè)計(jì)的物料平衡將原料氣分成產(chǎn)品氫和富

CO氣。當(dāng)原料氣條件變更時(shí)，物料平衡也將發(fā)生相應(yīng)的變更。在原料氣條件不變的狀況下，

全部的調(diào)整均可由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成。

本裝置設(shè)計(jì)的原料氣為：甲醇馳放氣。其具體規(guī)格如下（mol%）：

壓力：4.0~5.4Mpa.減壓到2.2MPa

溫度：?40℃

流量：20000?25000Nm3/h

組成（V%）：

7數(shù)組分%

名於、

CH,COCO,硫H20

H2N2

馳放氣65—685—83~55—810—150.Ippm1.0

3.2產(chǎn)品規(guī)格

本裝置的主要產(chǎn)品為氫氣，用作加油品加工及合成氨；副產(chǎn)晶為解吸氣，壓縮回收。在實(shí)

際生產(chǎn)中，產(chǎn)品氫的純度可通過變更PSA裝置的操作條件進(jìn)行調(diào)整，而解吸氣的組成也會(huì)隨

原料氣和產(chǎn)品氣的不同而略有不同。以下為設(shè)計(jì)的產(chǎn)品氣規(guī)格：

（1）產(chǎn)品氫氣：

H2^99.9%（體積比）；

CO+CO2W15ppm；

氣體壓力:2.15Mpa

溫度：^40℃

氣量：^1300DNm7h

（2）富碳?xì)?/p>

氣量：3862Nm7h

純度:N2<8%

氣體壓力:0.05Mpa

溫度：〈40℃

（2）順放氣

流量：7069Nm3/h

氣體壓力：0.08Mpa

溫度：W40℃

其次章工藝過程說明

第一節(jié)吸附工藝原理

1.1基本原理

吸附是指：當(dāng)兩種相態(tài)不同的物質(zhì)接觸時(shí)，其中密度較低物質(zhì)的分子在密度較高的物質(zhì)表

面被富集的現(xiàn)象和過程。

具有吸附作用的物質(zhì)（一般為密度相對較大的多孔固體）被稱為吸附劑，被吸附的物質(zhì)（一

般為密度相對較小的氣體或液體）稱為吸附質(zhì)。

吸附按其性質(zhì)的不同可分為四大類，即：化學(xué)吸著、活性吸附、毛細(xì)管凝縮、物理吸附。

化學(xué)吸附是指吸附劑與吸附質(zhì)間發(fā)生有化學(xué)反應(yīng)，并在吸附劑表面生成化合物的吸附過

程。其吸附過程一般進(jìn)行的很慢，且解吸過程特別困難。

活性吸附是指吸附劑與吸附質(zhì)間生成有表面絡(luò)合物的吸附過程。其解吸過程一般也較困

難。

毛細(xì)管凝縮是指固體吸附劑在吸附蒸氣時(shí)，在吸附劑孔隙內(nèi)發(fā)生的凝聚現(xiàn)象。一般需加熱

才能完全再生。

物理吸附是指依靠吸附劑與吸附質(zhì)分子間的分子力（即范德華力）進(jìn)行的吸附。其特點(diǎn)是:

吸附過程中沒有化學(xué)反應(yīng)，吸附過程進(jìn)行的極快，參加吸附的各相物質(zhì)間的平衡在瞬間即可完

成，并且這種吸附是完全可逆的。PSA制氫裝置中的吸附主要為物理吸附。

1.2吸附劑及吸附力

工業(yè)PSA制氫裝置所用的吸附劑都是具有較大比表面積的固體顆粒，主要有：活性氧化

鋁類、活性炭類、硅膠類和分子篩類。不同的吸附劑、由于有不同的孔隙大小分布、不同的比表

面積和不同的表面性質(zhì)，因而對混合氣體中的各組分具有不同的吸附實(shí)力和吸附容量。

本裝置所用吸附劑的特性如下：

D.GL-H2吸附劑

在大型PSA氫提純中的應(yīng)用結(jié)果表明：我公司的GL-H2吸附劑對H20均有很高的吸附實(shí)

力，同時(shí)再生特別簡潔，并且該吸附劑還具有很高的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，因而適合于裝填在吸附塔

的底部脫除水分和愛護(hù)上層吸附劑。

2).HXSI-01吸附劑

本裝置所用PSA專用硅膠屬于一種高空隙率的無定型二氧化硅，化學(xué)特性為惰性，無毒、

無腐蝕性.其中規(guī)格為0)3-5球狀的硅膠裝填于吸附塔的中底部，用于改善氣流分布、脫除水、

部分二氧化碳等。

3).HXBC-15B吸附劑

本裝置所用活性炭是以煤為原料，經(jīng)特殊的化學(xué)和熱處理得到的孔隙特殊發(fā)達(dá)的專用活性

炭。屬于耐水型無極性吸附劑，對原料氣中幾乎全部的有機(jī)化合物都有良好的親和力。本裝置

所用活性炭規(guī)格為①1.5條狀，裝填于吸附塔中部主要用于脫除燒類組分、甲烷及部分氮?dú)狻?/p>

4).HX5A-98H吸附劑

本裝置所用的分子篩為一種具有立方體骨架結(jié)構(gòu)的硅鋁酸鹽，型號(hào)為5A,規(guī)格為①2-3

球狀，無毒，無腐蝕性。5A分子篩不僅有著較大的比表面積，而且有著特別勻稱的空隙分布,

其有效孔徑為0.5nmo5A分子篩是一種吸附量較高且吸附選擇性極佳的優(yōu)良吸附劑，裝填于

吸附塔的中上部，用于脫除甲烷和氮?dú)猓ＷC最終的產(chǎn)品純度。

1.2.2吸附劑的處理

幾乎全部的吸附劑都是吸水的，特殊是分子篩具有極強(qiáng)的親水性，因而在吸附劑的保管

和運(yùn)輸過程中應(yīng)特殊留意防潮和包裝的完整性。分子篩假如受潮，則必需作活化處理。

對于廢棄的吸附劑，一般采納深埋或回收處理.。但應(yīng)留意：在卸取吸附劑時(shí)，必需先用氮

氣進(jìn)行置換以確保塔內(nèi)無有毒或爆炸性氣體。在正常運(yùn)用狀況下，PSA工段的吸附劑一般是和

裝置同壽命的。

吸附力

在物理吸附中，各種吸附劑對氣體分子之所以有吸附實(shí)力是由于處于氣、固和分界面上的

氣體分子的特殊形態(tài)。一股來說，只處于氣相中的氣體分子所受的來自各方向的分子吸引力是

相同的，氣體分子處于自由運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：而當(dāng)氣體分子運(yùn)動(dòng)到氣、固相分界面時(shí)(即撞擊到吸附

劑表面時(shí))，氣體分子將同時(shí)受到固相、和氣相中分子的引力，其中來自固相分子的引力更大,

當(dāng)氣體分子的分子動(dòng)能不足以克服這種分子引力時(shí)，氣體分子就會(huì)被吸附在固體吸附劑的表

面。被吸附在固體吸附劑表面的氣體分子又被稱為吸附相，其分子密度遠(yuǎn)大于氣相，一般可接

近于液態(tài)的密度。

固體吸附劑表面分子對吸附相中氣體分子的吸引力可由以下的公式來描述：

分子引力F=C1/嚴(yán)?C2/，(m>n)

其中：Cl表示引力常數(shù)，與分子的大小、結(jié)構(gòu)有關(guān)

C2表示電磁力常數(shù)，主要與分子的極性和瞬時(shí)偶極矩有關(guān)

r表示分子間距離

因而對于不同的氣體組分，由于其分子的大小、結(jié)構(gòu)、極性等性質(zhì)各不相同，吸附劑對其

吸附的實(shí)力和吸附容量也就各不相同。PSA制氫裝置所利用的就是吸附劑的這一特性。由于吸

附劑對混合氣體中的氫組分吸附實(shí)力很弱，而對其它組分吸附實(shí)力較強(qiáng)，因而通過裝有不同吸

附劑的混合吸附床層，就可將各種雜質(zhì)吸附下來，得到提純的氫氣。

卜圖為不同組分在分子篩上的吸附強(qiáng)弱依次示意圖

組分吸附實(shí)力

氮?dú)狻钊?/p>

氫氣☆

氧氣☆☆

氧氣☆☆

氮?dú)狻睢睢?/p>

一氧化碳☆☆☆

甲烷☆☆☆☆

二氧化碳☆☆☆☆☆☆

乙烷☆☆☆☆☆☆

乙烯☆☆☆☆☆☆☆

丙烷☆☆☆☆☆☆☆

異丁烷☆☆☆☆☆☆☆☆

丙烯☆☆☆☆☆☆☆☆

戊烷☆☆☆☆☆☆☆☆

丁烯☆☆☆☆☆☆☆☆☆

硫化氫☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆

硫醇☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆

戊烯☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆

苯☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆

甲苯☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆

乙基苯☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆

苯乙烯☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆

水☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆強(qiáng)

1.3吸附平衡

吸附平衡是指在肯定的溫度和壓力下，吸附劑與吸附質(zhì)充分接觸，最終吸附質(zhì)在兩相中的

分布達(dá)到平衡的過程。

在實(shí)際的吸附過程中，吸附質(zhì)分子會(huì)不斷地碰撞吸附劑表面并被吸附劑表面的分子引力束

縛在吸附相中；同時(shí)吸附相中的吸附質(zhì)分子又會(huì)不斷地從吸附劑分子或其它吸附質(zhì)分子得到能

量，從而克服分子引力離開吸附相；當(dāng)肯定時(shí)間內(nèi)進(jìn)入吸附相的分子數(shù)和離開吸附相的分子數(shù)

相等時(shí)，吸附過程就達(dá)到了平衡。對于物理吸附而言，動(dòng)態(tài)吸附平衡很快就能完成，并且在肯

定的溫度和壓力下，對于相同的吸附劑和吸附質(zhì)，平衡吸附量是一個(gè)定值。

由于壓力越高單位時(shí)間內(nèi)撞擊到吸附劑表面的氣體分子數(shù)越多，因而壓力越高平衡吸附容

量也就越大；由于溫度越高氣體分子的動(dòng)能越大，能被吸附劑表面分子引力束縛的分子就越少,

因而溫度越高平衡吸附容量也就越小。

我們用不同溫度下的吸附等溫線來描述這一關(guān)系，如下圖：

從上圖的B-A和C-D可以看出：在溫度肯定時(shí)，隨著壓力的卜，升吸附容量漸漸增大：

從上圖的B-C和A-D可以看出：在壓力肯定時(shí)，隨著溫度的上升吸附容量漸漸減小。

本制氫裝置的工作原理利用的是上圖中吸附劑在A-B段的特性來實(shí)現(xiàn)氣體的吸附與解吸

的。吸附劑在常溫高壓（即A點(diǎn)）下大量吸附原料氣中除氫以外的雜質(zhì)組分，然后降低壓力（到B

點(diǎn)）使各種雜質(zhì)得以解吸。

1.4工業(yè)吸附分別流程及其相關(guān)參數(shù)

工業(yè)吸附分別流程的確定

在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中，吸附分別一般分為變壓吸附和變溫吸附兩大類。從吸附劑的吸附等

溫線可以看出，吸附劑在高壓下對雜質(zhì)的吸附容量大，低壓下吸附容量小。同時(shí)從吸附劑的

吸附等壓線我們也可以看到，在同一壓力下吸附劑在低溫下吸附容量大，高溫下吸附容量小。

利用吸附劑的前一性質(zhì)進(jìn)行的吸附分別稱為變壓吸附(PSA),利用吸附劑的后一性質(zhì)進(jìn)行的

吸附分別就稱為變溫吸附(TSA)。

在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中一般依據(jù)氣源的組成、壓力及產(chǎn)品要求的不同來選擇TSA、PSA或

TSA+PSA工藝。

變溫吸附工藝由于須要升溫，因而循環(huán)周期長、投資較大，但再生徹底，通常用于微量

雜質(zhì)或難解吸雜質(zhì)的凈化；變壓吸附工藝的循環(huán)周期短，吸附劑利用率高，吸附劑用量相對

較少，不須要外加換熱設(shè)備，被廣泛用于大氣量多組分氣體的分別與純化。

本裝置的流程為PSA流程。

在工業(yè)變壓吸附(PSA)工藝中，吸附劑通常都是在常溫柔較高壓力下，將混合氣體中的易

吸附組分吸附，不易吸附的組分從床層的一端流出，然后降低吸附劑床層的壓力，使被吸附

的組分脫附出來，從床層的另一端排出，從而實(shí)現(xiàn)了氣體的分別與凈化，同時(shí)也使吸附劑得

到了再生。

但在通常的PSA工藝中，吸附床層壓力即使降至常壓，被吸附的雜質(zhì)也不能完全解吸，

這時(shí)可采納兩種方法使吸附劑完全再生：一種是用產(chǎn)品氣對床層進(jìn)行“沖洗”以降低被吸附雜

質(zhì)的分壓，將較難解吸的雜質(zhì)置換出來，其優(yōu)點(diǎn)是常壓下即可完成，但缺點(diǎn)是會(huì)多損失部分產(chǎn)

品氣；另一種是利用抽真空的方法進(jìn)行再生，使較難解吸的雜質(zhì)在負(fù)壓下強(qiáng)行解吸下來，這

就是通常所說的真空變壓吸附(VacuumPlessureSwingAdsorption,縮寫為VPSA或VSA)O

VPSA工藝的優(yōu)點(diǎn)是再生效果好，產(chǎn)品收率高，但缺點(diǎn)是須要增加真空泵，裝置能耗相對較高。

在實(shí)際應(yīng)用過程中，原委采納以上何種工藝，主要視原料氣的組成條件、流量、產(chǎn)品純度及

收率要求以及工廠的資金和場地等狀況而確定。

本裝置采納沖洗方式可對吸附劑進(jìn)行再生。

1.4.2工藝條件與裝置處理實(shí)力的關(guān)系

原料氣組成：

吸附塔的處理實(shí)力與原料氣組成的關(guān)系很大.原料氣中氫含量越高時(shí),吸附塔的處理實(shí)

力越大；原料氣雜質(zhì)含量越高，特殊是凈化要求高的有害雜質(zhì)含量越高時(shí)，吸附塔的處理實(shí)力

越小。

原料氣溫度：

原料氣溫度越高，吸附劑的吸附量越小，吸附塔的處理實(shí)力越低。

吸附壓力：

原料氣的壓力越高，吸附劑的吸附量越大，吸附塔的處理實(shí)力越高。

解吸壓力：

解吸壓力越低，吸附劑再生越徹底，吸附劑的動(dòng)態(tài)吸附量越大，吸附塔的處理實(shí)力越高。

產(chǎn)品純度：

產(chǎn)品純度越高，吸附劑的有效利用率就越低，吸附塔的處理實(shí)力越低。

1.4.3氫氣回收率影響因素

由于PSA裝置的氫氣損失來源于吸附劑的再生階段，因而吸附塔的處理實(shí)力越高，則再

生的周期就可以越長，單位時(shí)間內(nèi)的再生次數(shù)就越少，氫氣損失就越少，氫回收率就越高。

產(chǎn)品氫純度與氫回收率的關(guān)系：

在原料氣處理量不變的狀況下，產(chǎn)品氫純度越高,穿透進(jìn)入產(chǎn)品氫中的雜質(zhì)量越少，吸附

劑利用率越低，每次再生時(shí)從吸附劑死空間中排出的氫氣量越大，氫氣回收率越低。

吸附壓力對氫氣回收率的影響：

吸附壓力越高，吸附劑對各種雜質(zhì)的動(dòng)態(tài)吸附量越大。在原料氣處理量和產(chǎn)品氫純度不變

的狀況下，吸附循環(huán)周期越長，單位時(shí)間內(nèi)解吸次數(shù)越少，氫氣回收率越高。

沖洗過程對氫氣回收率的影響：

由于被吸附的大量雜質(zhì)是通過產(chǎn)品氫的回流沖洗而解吸，故沖洗時(shí)間的長短、沖洗氣量的

大小、沖洗速度的快慢都將影響氫氣的回收率。一般來講，沖洗時(shí)間越長，沖洗過程越勻稱，

沖洗氣量越大，吸附劑的再生越徹底，在純度不變的狀況下，吸附時(shí)間越長，氫氣回收率越高。

但是，由于本裝置的沖洗氣來自均壓結(jié)束后的順放過程，如需加大沖洗氣量，則順放過程壓力

降太大，將會(huì)引起部分雜質(zhì)穿透，反而不利于沖洗。

吸附時(shí)間（或吸附循環(huán)周期）對氫氣回收率的影響：

在原料氣流量和其他工藝參數(shù)不變的條件下，延長吸附時(shí)間就意味著單位時(shí)間內(nèi)的再生次

數(shù)削減，再生過程損失的氫氣也就越少，氫氣P1收率越高.但是，在同樣條件下，吸附時(shí)間越氏,

進(jìn)入吸附劑床層的雜質(zhì)量越大，因吸附劑動(dòng)態(tài)吸附量不變，故穿透進(jìn)入產(chǎn)品氫的雜質(zhì)量將增大,

這勢必會(huì)使產(chǎn)品氫純度下降.由此可見,吸附時(shí)間的變更將同時(shí)影響產(chǎn)品氫的純度和收率.在

PSA制氫裝置的實(shí)際操作過程中，為了提高PSA裝置這行的經(jīng)濟(jì)性,我們應(yīng)在保證產(chǎn)品氫中雜質(zhì)

含量不超標(biāo)的前提下，盡可能的延長吸附時(shí)間以提高氫氣回收率.

產(chǎn)品氫純度的影響因素

原料氣流量對純度的影響：

在氣體工藝條件及工藝參數(shù)不變的條件下，原料氣流量的變更對純度的影響很大，原料氣流

量越大，每一循環(huán)周期內(nèi)進(jìn)入吸附塔的雜質(zhì)量越大,雜質(zhì)也就越簡潔穿透，產(chǎn)品氫純度越低.相反,

原料氣流量減小,則有利于提高產(chǎn)品氫純度.

解吸再生對產(chǎn)品氫純度的影響：

如前所述,在常壓沖洗再生的狀況下，因要消耗部分產(chǎn)品氣用于吸附劑再生，氫氣回收率

較低，同時(shí)也削減了部分雜質(zhì)轉(zhuǎn)入下一個(gè)吸附步驟，這有利于產(chǎn)品氫純度的提高；沖洗再生相

對越徹底，吸附劑動(dòng)態(tài)吸附量越大，因而若原料氣流量不變,則產(chǎn)品氫純度提高。

均壓次數(shù)對產(chǎn)品氫純度的影響：

原料氣處理量和吸附循環(huán)周期不變，均壓次數(shù)越多，均壓過程的壓力降越大，被吸附的雜

質(zhì)也就越簡潔穿透進(jìn)入下一吸附塔并在吸附劑床層頂部被吸附，致使該塔在轉(zhuǎn)入下一次吸附時(shí)

雜質(zhì)很簡潔被氫氣帶出，影響產(chǎn)品氫純度。

綜上所述，為了提高氫氣回收率進(jìn)而提高裝置的經(jīng)濟(jì)效益.在原料氣組成、流量以及溫度

肯定的狀況下應(yīng)盡量提高吸附壓力、降低解吸壓力、延長吸附時(shí)間、降低產(chǎn)品純度（在允許范

圍內(nèi)）；在原料氣流量發(fā)生變更時(shí)，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整吸附時(shí)間以保證產(chǎn)品氫純度.

1.5工業(yè)吸附分別流程的主要工序

吸附工序-在常溫、高壓下吸附雜質(zhì)，出產(chǎn)品。

減壓工序--通過一次或多次的均壓降壓過程，將床層死空間氫氣回收。

順放工序-通過順向減壓過程獲得吸附劑再生氣源。

逆放工序--逆著吸附方向減壓使吸附劑獲得部分再生

沖洗（抽真空）工序一用產(chǎn)品氫沖洗（或抽真空）降低雜質(zhì)分壓，使吸附劑完成最終的再生。

升壓工序-通過一次或多次的均壓升壓和產(chǎn)品氣升壓過程使吸附塔壓力升至吸附壓力，為

下一次吸附作好打算

本裝置主流程的工序包括：吸附、一?四均降、順放一、順放二、逆放、沖洗、四^—均

升、產(chǎn)品氫終升共十四個(gè)工藝步序。

其次節(jié)工藝流程說明

2.1流程簡述

本裝置采納8-2(1)-4PSA流程，即裝置的8個(gè)吸附塔中有2(1)個(gè)吸附塔始終處于

進(jìn)料吸附的狀態(tài)。其吸附和再生工藝過程由吸附、連續(xù)四次均壓降壓、逆放、沖洗、連續(xù)四次

均壓升壓和產(chǎn)品最終升壓等步驟組成。

吸附塔的工作過程依次如下：

a.吸附過程

原料氣經(jīng)水分罐分別掉其中的游離水并經(jīng)過流量調(diào)整后進(jìn)入吸附塔，在高壓下，其

中的HQ、CO?、N2,CH?CO等被多種吸附劑吸附，未被吸附”等組分從塔頂排出，經(jīng)過

緩沖罐緩沖后進(jìn)入后工序。

當(dāng)被吸附同0、CO?、弗、CH,、CO的傳質(zhì)區(qū)前沿(稱為吸附前沿)到達(dá)床層出口預(yù)留段某一

位置時(shí)，關(guān)掉該吸附塔的原料氣進(jìn)料閥和產(chǎn)品氣出口閥，停止吸附。吸附床起先轉(zhuǎn)入再生過

程。

b.均壓降壓過程

這是在吸附過程結(jié)束后，順著吸附方向?qū)⑺?nèi)的較高壓力的氫氣放入其它已完成再

生的較低壓力吸附塔的過程，該過程不僅是降壓過程，更是回收床層死空間產(chǎn)品氣的過程,

本流程共包括了四次連續(xù)的均壓降壓過程，因而可保證產(chǎn)品氣的充分回收。

c.順放過程

在均壓過程結(jié)束后，吸附前沿還未達(dá)到床層出口。這時(shí)，順著吸附方向先將吸附塔壓

力降至約0.25Mpa(G),此時(shí)的順放氣進(jìn)入順放氣緩沖罐，然后經(jīng)調(diào)整閥調(diào)整后作為吸附塔再

生時(shí)的沖洗氣，然后接著順著吸附方向?qū)⑽剿毫抵良sO.lOMpa(G),該部分氣體可作為

其它氣源運(yùn)用。

d.逆放過程

在順放過程結(jié)束后，吸附前沿已達(dá)到床層出口。這時(shí)，逆著吸附方向?qū)⑽剿毫?/p>

至接近常壓，此時(shí)被吸附的CO?、CH..CO起先從吸附劑中大量解吸出來，逆微解吸氣進(jìn)逆放

解吸氣緩沖罐，然后經(jīng)調(diào)整閥調(diào)整后再送解吸氣混合罐。

e.沖洗過程

逆放結(jié)束后，為使吸附劑得到徹底的再生，用順放罐中氣體逆著吸附方向?qū)ξ酱矊?/p>

進(jìn)行沖洗，進(jìn)一步降低雜質(zhì)氣體組分的分壓，使吸附劑得以徹底再生。沖洗解吸氣經(jīng)調(diào)整閥

調(diào)整后再送解吸氣混合罐。

f.均壓升壓過程

在沖洗再生過程完成后，用來自其它吸附塔的較高壓力產(chǎn)品氣依次對該吸附塔進(jìn)行升壓，

這一過程與均壓降壓過程相對應(yīng)，不僅是升壓過程，而且更是回收其它塔的床層死空間氫

氣的過程，本流程共包括了連續(xù)四次均壓升壓過程。

g.產(chǎn)品氣升壓過程

在4次均壓升壓過程完成后，為了使吸附塔可以平穩(wěn)地切換至下一次吸附并保證產(chǎn)品純度

在這一過程中不發(fā)生波動(dòng)，須要通過升壓調(diào)整閥緩慢而平穩(wěn)地用產(chǎn)品氫氣將吸附塔壓力升

至吸附壓力。

經(jīng)這一過程后吸附塔便完成了一個(gè)完整的“吸附-再生”循環(huán)，又為下一次吸附做好了

打算。

8個(gè)吸附塔交替進(jìn)行以上的吸附、再生操作（始終有2（1）個(gè)吸附塔處于吸附狀態(tài)）即

可實(shí)現(xiàn)原料氣的連續(xù)凈化。

（8?個(gè)吸附塔分兩列布置，每列4臺(tái)，在故障時(shí)，裝置可自動(dòng)切換至7塔、6塔、5塔、

4塔操作，以便不停車在線檢修故障。這一功能大大地提高了裝置的牢靠性。）

2.2程控閥門編號(hào)說明

吸附塔的整個(gè)吸附與再生過程都是通過程控閥門按肯定的工藝步序和依次進(jìn)行開關(guān)來實(shí)

現(xiàn)的。為便于識(shí)別這些程控閥門，我們按肯定的規(guī)律對程控閥進(jìn)行了編號(hào)：

XV—□□

工一吸附塔號(hào)：A?H

----------閥門編號(hào)（功能、作用）

-------------------------表示程序限制閥

3.2.1裝置的主要操作條件表

序號(hào)步序操作壓力溫度

1吸附（A）2.2MPa常溫

2一次均壓降壓（E1D）2.2MPa-*l.77MPa常溫

3二次均壓降壓（E2D）1.77MPa^l.34MPa常溫

4三次均壓降壓（E3D）1.34MPa->0.91MPa常溫

5四次均壓降壓（E4D）0.91MPaf0.48Mpa常溫

6順放一(PP1)0.48MPa-*0.20MPa常溫

7順放二(PP2)0.33MPa-*0.lOMPa常溫

8逆放(D)0.18MPa-0.05MPa常溫

9沖洗(P)0.05MPa-0.03MPa常溫

10四次均壓升壓(E4R)0.03MPa->0.48MPa常溫

11三次均壓升壓(E3R)0.48MPa^0.91MPa常溫

12二次均壓升壓(E2R)0.91MPaT34MPa常溫

13一次均壓升壓(E1R)1.34Pa->l.77MPa常溫

14產(chǎn)品氣升壓(FR)1.77MPa-2.2MPa常溫

2.3限制功能說明

本裝置的基本限制與管理功能包括：程控閥開關(guān)限制、模擬量檢測與調(diào)整、故障報(bào)警與記

錄、歷史數(shù)據(jù)記錄、流量累計(jì)等功能。

分別介紹如下：

2.3.1程控閥開關(guān)限制功能

本裝置的吸附與分別過程都是依靠于程控閥門的開關(guān)來實(shí)現(xiàn)切換的，因而程控閥門的開關(guān)

限制是本裝置最重要的限制部分。

本裝置的程控閥開關(guān)限制過程示意圖如下：

程控閥開關(guān)限制過程說明：

DCS系統(tǒng)依據(jù)工藝要求(見工藝閥態(tài)表)制訂出程序，然后按肯定的時(shí)間依次將DC24V開

關(guān)信號(hào)送至氣動(dòng)電磁換向閥，電磁換向閥將氣源送至程控閥的驅(qū)動(dòng)氣缸，驅(qū)動(dòng)程控閥門按程序

開、關(guān)。

同時(shí)，安裝在程控閥門上傳感器將其開、關(guān)狀態(tài)反饋給DCS系統(tǒng)，用于狀態(tài)顯示和監(jiān)控,

并通過與輸出信號(hào)的對比實(shí)現(xiàn)閥門故障的推斷與報(bào)警。

驅(qū)動(dòng)氣源的作用是為程控閥門供應(yīng)開、關(guān)的動(dòng)力和限制手段。

程控閥門說明：

本裝置程控閥門的牢靠性是本裝置整體牢靠性的關(guān)鍵，其工藝要求特點(diǎn)是密封性能要求

高、開關(guān)次數(shù)頻繁，其中開關(guān)最常見的程控閥每年開關(guān)次數(shù)可達(dá)50萬次以上，并且要求開啟

速度可調(diào)。

故本裝置的程控閥執(zhí)行了嚴(yán)格的材質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，保正了閥門的高密封性能和超長壽命。

(程控閥門的結(jié)構(gòu)及維護(hù)詳見程控閥門運(yùn)用說明書)

2.4工藝參數(shù)的設(shè)定

變壓吸附的工藝參數(shù)主要包括吸附時(shí)間、壓力和處理量。其設(shè)定的原則與方法如下：

2.4.1吸附時(shí)間參數(shù)的設(shè)定

吸附時(shí)間參數(shù)是變壓吸附的最主要參數(shù)，其設(shè)定值將干脆確定裝置產(chǎn)品氫的純度和氫氣回

收率。

因而，PSA部分的吸附時(shí)間參數(shù)應(yīng)盡量精確，以保證產(chǎn)品純度合格，且氫氣回收率最高。

吸附時(shí)間的設(shè)定總原則：產(chǎn)品純度過高則延長吸附時(shí)間，產(chǎn)品純度過低則縮短吸附時(shí)間

吸附時(shí)間參數(shù)設(shè)定表：

8-2(1)-4主流程)時(shí)間參數(shù)

時(shí)間序號(hào)含義預(yù)設(shè)值設(shè)定原則

Timel?均、三均時(shí)間3()秒保證兩塔的壓力能均至相等

Time2二均、四均、逆放時(shí)間60秒保證兩塔的壓力能均至相等

注：單塔總吸附時(shí)間=2X(Time1+Time2)

單塔抽真空時(shí)間=2X(Timel+Time2)

單塔終升時(shí)間二Time2

在吸附時(shí)間不變且能保證均壓時(shí)壓力相等的狀況下，應(yīng)盡可能延長Time2,以保證終升、

逆放過程盡量平穩(wěn)。

以上的預(yù)設(shè)值為滿負(fù)荷預(yù)設(shè)值，且與最終開車后的整定值可能有差異。

由于吸附塔的大小和裝填的吸附劑量是固定的，因而在原料氣組成和吸附壓力肯定的狀況

下，吸附塔每一次所能吸附的雜質(zhì)總量就是肯定的。所以隨著吸附過程的進(jìn)行，雜質(zhì)就會(huì)漸漸

穿透吸附床，起初是恒量，漸漸就會(huì)超過允許值，這時(shí)就必需切換至其它塔吸附。因而，當(dāng)原

料氣的流量發(fā)生變更時(shí)，雜質(zhì)的穿透時(shí)間也就會(huì)隨之變更，吸附時(shí)間參數(shù)就應(yīng)隨之進(jìn)行調(diào)整。

在保證產(chǎn)品純度的前提下，為盡可能提高氫氣回收率：流量越大則吸附時(shí)間就應(yīng)越短，流量越

小則吸附時(shí)間就應(yīng)越長。這樣才能保證在各種操作負(fù)荷下均能充分地利用吸附劑的吸附實(shí)力，

獲得最高的氫氣回收率。

2.5報(bào)警、聯(lián)鎖功能說明

2.5.1報(bào)警一覽表

報(bào)警儀表報(bào)警內(nèi)容報(bào)警值處理方案

程控閥門請檢修人員檢查，如影響到吸附

閥位傳感器

開關(guān)錯(cuò)誤壓力或產(chǎn)品純度，則切塔或停車

驅(qū)動(dòng)氣源壓報(bào)告生產(chǎn)指揮中心。如程控閥門

氣源壓力低

力變送器不能正常開關(guān)，緊急停車。

第三章裝置的操作

第一節(jié)裝置的開車

1.1.系統(tǒng)置換

在裝置正式投料前還應(yīng)用干燥、干凈的氮?dú)鈱φ麄€(gè)裝置進(jìn)行徹底置換使整個(gè)系統(tǒng)的含氧量

低于0.5%（體積）。置換方法可按正常運(yùn)行步驟進(jìn)行，即以氮?dú)庾鰹樵蠚馔ㄈ?，啟?dòng)系統(tǒng)程控

閥后直到產(chǎn)品氣出口和解吸氣出口氧含量均小于0.5%為止（至少三次取樣分析均合格才能視為

合格）。如氮?dú)饬坎蛔?，則可分階段逐塔逐管通入氮?dú)膺M(jìn)行置換。

1.2首次開車

在全部設(shè)備、儀表、微機(jī)都已打算完畢并經(jīng)過了嚴(yán)格檢查，系統(tǒng)也已完成置換后，即可進(jìn)

入裝置的首次投料、開車過程。

其步驟如卜:

1）確認(rèn)系統(tǒng)己氮?dú)庵脫Q合格。

2）確認(rèn)原料氣組成已合格，不帶油水。（液態(tài)）

3）拆除進(jìn)出界區(qū)的全部工藝氣管線盲板，并作記錄。

4）限制系統(tǒng)及全部儀表通電，并投入操作狀態(tài)。

5）在DCS操作畫面上，設(shè)定好全部調(diào)整系統(tǒng)的操作參數(shù)。（具體見其次章）

6）確認(rèn)驅(qū)動(dòng)氣源壓力正常。

7）在DCS操作畫面上，用將PSA系統(tǒng)運(yùn)行按鈕置為RUNNING狀態(tài)，使程控閥起先投入

運(yùn)行。

7）緩慢打開原料氣進(jìn)口閥，潮漸向系統(tǒng)內(nèi)投料，投料速度不宜過快，應(yīng)保持在每分鐘吸附塔

壓力上升O.IMPa左右。

8）當(dāng)吸附塔壓力升至2.0MPa后，打開手動(dòng)產(chǎn)品氣放空調(diào)整閥，將不合格的產(chǎn)品氣放入燃?xì)?/p>

管網(wǎng)。

9）當(dāng)運(yùn)行一段時(shí)間PSA出口氫氣純度達(dá)到要求，關(guān)閉產(chǎn)品氣放空調(diào)整閥PV62O3B同時(shí)將

PV6203A投自動(dòng)并打開產(chǎn)品氣出界區(qū)閥門。

至此，整個(gè)裝置即轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。

1.3正常開車步驟

由于正常停車后氫提純裝置處于正壓封閉狀態(tài)，因而再次開車時(shí)無須再置換開車過程將比

首次開車簡潔。具體步驟如下：

1）限制系統(tǒng)及全部儀表通電，并投入運(yùn)行。

2）驅(qū)動(dòng)氣源壓力正常，啟動(dòng)PSA系統(tǒng)運(yùn)行按鈕。

3）漸漸向系統(tǒng)緩慢投料，當(dāng)吸附塔壓力升至2.0MPa后，打開產(chǎn)品氣放空調(diào)整閥將不合格的

產(chǎn)品氣放入燃?xì)夤芫W(wǎng)（開車初期系統(tǒng)內(nèi)的氮?dú)馔ㄟ^現(xiàn)場放空管放空）。

3）氫氣純度指標(biāo)合格后，關(guān)閉產(chǎn)品氣放空調(diào)整閥PV6203A同時(shí)打開產(chǎn)品氣出界區(qū)閥門。系

統(tǒng)轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行。

1.4開車階段的調(diào)整

由于開車階段系統(tǒng)的正常壓力系統(tǒng)尚未建立起來，因而在開車的初期應(yīng)用30?50%的負(fù)荷

緩慢加量。并選擇較短的吸附時(shí)間。使產(chǎn)品純度快速合格。

其次節(jié)裝置的運(yùn)行

變壓吸附氫提純裝置在正常運(yùn)行過程中的操作是特別少的，幾乎全部的調(diào)整均由計(jì)算機(jī)自

動(dòng)完成，操作人員只需留意產(chǎn)品純度是否在最佳范圍，和裝置是否有報(bào)警即可。

2.1產(chǎn)品純度的調(diào)整

變壓吸附工藝具有產(chǎn)品純度范圍寬、且易于調(diào)整的特點(diǎn)。由于產(chǎn)品純度與產(chǎn)品回收率是成

反比關(guān)系的，即：在原料氣條件不變和吸附、解吸壓力肯定的狀況下，產(chǎn)品純度越高、氫氣回

收率越低；產(chǎn)品純度越低、氫氣回收率越高。

因而，要保證裝置運(yùn)行于最佳狀態(tài)，就必需將產(chǎn)品純度限制在即能滿意生產(chǎn)須要，又盡可

能低的范圍內(nèi)。

調(diào)整產(chǎn)品氫純度的方法就是：

縮短吸附時(shí)間、提高產(chǎn)品純度；延長吸附時(shí)間、降低產(chǎn)品純度

具體的修改方法見其次章其次節(jié)的2.4

2.2裝置參數(shù)的調(diào)整

2.2.1調(diào)整吸附時(shí)間

當(dāng)裝置的處理量變更之后（或原料氣組成變更后），將有可能影響產(chǎn)品的純度，這時(shí)可調(diào)整

“操作系數(shù)”以調(diào)整吸附時(shí)間，使產(chǎn)品純度重新運(yùn)行于最佳范圍。

產(chǎn)品氣升壓限制

產(chǎn)品氣升壓的速度的限制是通過產(chǎn)品氣升壓調(diào)整閥KV6201實(shí)現(xiàn)的，須要操作人員設(shè)定一

個(gè)須要的限制值，然后，轉(zhuǎn)入自動(dòng)調(diào)整。

逆放壓力的調(diào)整與限制

本裝置逆放壓力的調(diào)整與限制是通過調(diào)整閥KV6202來實(shí)現(xiàn)的，調(diào)整的目的是在保證逆放

終壓達(dá)到設(shè)定值要求的同時(shí)使逆放過程盡量緩慢（減小逆放對富CO混合罐壓力造成的波動(dòng)）,

調(diào)整方法是隨動(dòng)PID調(diào)整。須要操作工調(diào)整的只是變更KV6202最大、最小開度設(shè)定值、PID

參數(shù)和時(shí)間參數(shù)設(shè)置（在吸附時(shí)間不變的前提下，變更時(shí)間參數(shù)Tl、T2的設(shè)定值）。

順放壓力的調(diào)整與限制

本裝置順放壓力的調(diào)整與限制是最為重要的，順放壓力降的大小、沖洗過程的勻稱連續(xù)性

對產(chǎn)品氫的純度和收率影響很大。PV6204調(diào)整的目的是在保證肯定的順放壓力降的前提下，

使沖洗過程盡量緩慢勻稱，調(diào)整方法是隨動(dòng)PID調(diào)整。須要操作工調(diào)整的是：在順放時(shí)間不變

的狀況下，通過變更PV6204的最大、最小開度設(shè)定值來調(diào)整順放量（順放過程吸附塔壓力降）

及通過修改PV6204的PID參數(shù)使其“SP”值與“PV唯能很好的“吻合

值得留意的是:為保證足夠的沖洗氣量,順放過程的吸附塔壓力降應(yīng)限制不低于0.25MPa。

2.3吸附塔的切除

由于PSA氫提純裝置是由8臺(tái)吸附塔組成。因而為提高裝置的牢靠性，本裝置編制了一

套切塔與復(fù)原程序。即：當(dāng)某一臺(tái)吸附塔出現(xiàn)故障時(shí)，可將其脫出工作線，讓剩余的吸附塔接

著生產(chǎn)。

1）切塔步驟

a.故障塔推斷；

當(dāng)出現(xiàn)下列三種狀況（產(chǎn)品氫純度大幅下降、某吸附塔的壓力異樣、程控閥檢出錯(cuò)）之

二時(shí)，就認(rèn)為此塔故障，應(yīng)予以切除。此時(shí)DCS將提示操作人員。（吸附塔變成紅色）

b.切塔操作；

經(jīng)操作人員確認(rèn)故障屬實(shí)后，干脆在DCS上選中故障塔的切除鍵，然后將其置“ON”。

則程序?qū)⒆詣?dòng)關(guān)斷該塔的全部程控閥，將故障塔切出工作線。

c.限制機(jī)自動(dòng)將程序切入與切塔前相對應(yīng)的點(diǎn)，保證切除時(shí)各吸附塔壓力無大的波動(dòng)。

e.切塔后，在裝置正常運(yùn)行狀況下，請檢修人員檢修故障塔

f.假如在己切除一臺(tái)吸附塔后乂有吸附塔故障出現(xiàn)，則重復(fù)以上的操作即可接著切塔運(yùn)

行。

留意：本裝置只允許依次切除，不允許同時(shí)切除兩個(gè)塔。

PSA裝置的絕大多數(shù)故障均出現(xiàn)在儀表和限制系統(tǒng)上，因而通常切塔后的檢修無需拆

工藝管線和設(shè)備。

但被切除塔在檢修時(shí)，如須要拆開連接的工藝管道或設(shè)備，則必需先停車，再將塔內(nèi)氣

體排入燃?xì)庀到y(tǒng)并進(jìn)行置換。

2）切除塔復(fù)原

當(dāng)被切除塔故障解除后，須要將其重新投入正常運(yùn)行，但假如投入的時(shí)機(jī)、狀態(tài)不對，將

引起較大的壓力波動(dòng)和產(chǎn)品純度變更，甚至可能出現(xiàn)故障和平安事故。為此，本裝置設(shè)計(jì)的自

動(dòng)復(fù)原軟件能夠自動(dòng)找出最佳狀態(tài)復(fù)原，使系統(tǒng)波動(dòng)最小。在復(fù)原之前，必需確認(rèn)被復(fù)原塔的

壓力數(shù)據(jù)精確，否則，會(huì)造成壓力波動(dòng)大，甚至造成平安事故!

復(fù)原過程如下：

a.操作人員發(fā)出塔復(fù)原指令；

在限制機(jī)上干脆點(diǎn)動(dòng)要復(fù)原塔的切除鍵，將其置“OFF”然后確認(rèn)。

b.計(jì)算機(jī)自動(dòng)等待合適的時(shí)間將故障塔復(fù)原至運(yùn)行程序；

程序依據(jù)各塔的壓力狀態(tài)，自動(dòng)確定復(fù)原后應(yīng)進(jìn)入的最佳運(yùn)行步序，然后自動(dòng)等待

到該步序的最佳切入時(shí)機(jī)，切入新程序。

2.4操作留意事項(xiàng)

1）系統(tǒng)嚴(yán)禁將水帶入PSA單元，否則將損壞吸附劑。

2）在生產(chǎn)過程中，如須檢修與工藝氣接觸的任何設(shè)備均應(yīng)先進(jìn)行置換。

3）操作工應(yīng)定時(shí)現(xiàn)場巡檢，排放導(dǎo)淋。

4）在作切塔、放空等會(huì)影響后工段的處理前，應(yīng)確定故障的真實(shí)性，并通知后工段。

5）逆放、均壓、產(chǎn)品氣升壓的速度均不宜太快，應(yīng)堅(jiān)持這樣的原則：在保證能達(dá)到壓力要求

的條件下應(yīng)盡量緩慢進(jìn)行。否則可能影響再生效果和吸附劑運(yùn)用壽命。

6）在吸附時(shí)間肯定時(shí)，沖洗和逆放的時(shí)間應(yīng)盡量長且應(yīng)緩慢勻稱進(jìn)行。

第三節(jié)裝置的停車

裝置停車一般可分為三種狀況即：正常安排停車、緊急停車和臨時(shí)停車。

3.1正常停車

在接到生產(chǎn)調(diào)度的停車通知后即可進(jìn)行正常停車操作。

正常停車步驟：

1）關(guān)閉原料氣進(jìn)氣閥、產(chǎn)品氣出口閥，使氫提純系統(tǒng)與界區(qū)外隔斷。

PSA程序接著運(yùn)行，使各塔壓力基本相等并且都處于較高的正壓。關(guān)閉逆放氣向界區(qū)

外輸送閥。

注：如安排停車時(shí)間很長，車間應(yīng)依據(jù)狀況確定是否于PSA單元進(jìn)出界區(qū)的閥門上加盲

板以完全隔離PSA單元。

2）停止PSA裝置運(yùn)行。

至此，就完成了整個(gè)正常停車過程。停車后，氫提純系統(tǒng)處于正壓狀態(tài)，且與界區(qū)隔斷。

因而，系統(tǒng)可較長時(shí)間地處于平安停車狀態(tài)。但由于停車后系統(tǒng)內(nèi)仍舊是易燃、易爆氣體，

所以整個(gè)界區(qū)仍舊是防爆界區(qū)，嚴(yán)禁動(dòng)火。

在正常停車后，裝置各吸附塔的壓力相同，因而再次開車時(shí)應(yīng)按正常開車步驟操作。

3.2緊急停車

當(dāng)本裝置出現(xiàn)事故或前后裝置出現(xiàn)事故時(shí)，需緊急停車其停車步驟如下：

停止PSA程序，關(guān)閉程控閥門。同時(shí)，程序?qū)⒆詣?dòng)記住停車時(shí)的狀態(tài)。

這時(shí)系統(tǒng)即已處于緊急停車狀態(tài)。

3.3臨時(shí)停車

如因T作須要做短時(shí)間的停車（不超過I小時(shí)）.則可■進(jìn)行臨時(shí)停車，其步驟與緊急停車相

同。

緊急停車或臨時(shí)停車后的重新投運(yùn)

由于程序仍記錄著停車時(shí)的狀態(tài)且各吸附塔的壓力也與停車時(shí)一樣，所以這時(shí)可從停車時(shí)

的狀態(tài)干脆投運(yùn)，讓系統(tǒng)無擾動(dòng)地復(fù)原到正常工作狀態(tài)。對產(chǎn)品純度影響很小。步驟如下：

1）確認(rèn)各吸附塔的壓力與DCS上顯示的暫停狀態(tài)相符。

2）看吸附塔壓力歷史記錄，確認(rèn)壓力未發(fā)生大的變更°

3）在DCS上將暫停按鈕的狀態(tài)由PAUSE置為RUNNING,系統(tǒng)即轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行。

特殊留意：采納這種方法復(fù)原運(yùn)行前，必需確認(rèn)各吸附塔的壓力與停車鎖存

的狀態(tài)是一樣的。否則，一旦啟動(dòng)將可能使高壓塔的氣體串入低壓的解吸氣系統(tǒng)

造成事故！

假如吸附塔壓力與顯示的狀態(tài)不符，則必需先點(diǎn)動(dòng)閥門將吸附塔壓力漸漸放

掉，或用原料氣補(bǔ)壓到要求壓力，然后重新啟動(dòng)系統(tǒng)。

卸壓的方法一般是將氣體放到放空總管排出，留意不造成超壓。補(bǔ)壓的方法

是將原料氣進(jìn)氣閥XV6201打開,再用手動(dòng)閥限制升壓速度，用原料氣將吸附塔壓

力補(bǔ)充到要求壓力，留意不行在原料氣管內(nèi)壓力與塔內(nèi)壓力差大于0.2Mpa時(shí)打

開原料氣進(jìn)塔程控閥對塔快速升壓。

第四章平安規(guī)程

5.1概要

PSA裝置最大的危急來自爆炸性氣體和有毒氣體（如H2、CH,、CO及燒類）的泄漏、火災(zāi)與

爆炸。因此，該裝置中各部件的密封性是裝置設(shè)計(jì)和運(yùn)行中的最重要的問題。

假如設(shè)備承受壓力過大或?qū)υO(shè)備進(jìn)行馬虎大意的操作及修理都能使密封性能遭到破壞。假

如設(shè)備遇到不利的因素，設(shè)備將承受過大的壓力。這類因素包括：壓力、溫度、腐蝕或磨損，

還有機(jī)械力、振動(dòng)或熱膨張等。

只要象壓力、溫度和流量這樣的過程參數(shù)穩(wěn)定在規(guī)定的范圍內(nèi)，操作過程才是平安的，也

不會(huì)對環(huán)境造成危害。應(yīng)涯密的監(jiān)視、記錄和調(diào)整超出正常工況的較大誤差。

操作人員應(yīng)記住，各種故障都可能導(dǎo)致操作失常，所以在可能發(fā)生嚴(yán)峻后果的地方，應(yīng)安

裝自動(dòng)報(bào)警和聯(lián)鎖系統(tǒng)。

全體操作人員必需經(jīng)受良好的培訓(xùn)，已判明報(bào)警，并剛好實(shí)行必要措施以免發(fā)生危急。

5.2超壓愛護(hù)

裝置內(nèi)的全部設(shè)備通均常在肯定壓力下運(yùn)行。這個(gè)壓力通常由自動(dòng)限制系統(tǒng)來保證。

然而，一旦過程計(jì)算機(jī)、限制回路及公用設(shè)施故障，裝置所不能承受的高壓就有可能產(chǎn)

生。因此，除報(bào)警和聯(lián)鎖系統(tǒng)外，還應(yīng)安裝平安泄放設(shè)備，以便愛護(hù)操作人員和設(shè)備。

☆平安設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

—ASME（美國機(jī)械工程師學(xué)會(huì)）壓力容器規(guī)范第YIII章第一節(jié)。

—《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50160-92

—《爆炸和火災(zāi)危急環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50058-92

—《石油化工企業(yè)職業(yè)平安衛(wèi)生設(shè)計(jì)規(guī)范》SH3047-93

—《工業(yè)企業(yè)噪聲限制設(shè)計(jì)規(guī)范》GBH87-85

——《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級》GB5044-85

—《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》TJ36-79

——《生產(chǎn)設(shè)備平安衛(wèi)生設(shè)計(jì)規(guī)范》GB5083-85

☆吸附床的愛護(hù)

整個(gè)PSA裝置的吸附塔通過平安閥釋放高壓而得到愛護(hù)。而高壓一般是由上游高壓氣源

或外部“火源”導(dǎo)致吸附床內(nèi)氣體膨脹而產(chǎn)生的。假如某只吸附床受到旁邊的火源的熱輻射，便

可產(chǎn)生上述狀況。這時(shí)應(yīng)用消防水冷卻該容器的表面，以防這個(gè)容器過長時(shí)間地遭遇熱沖擊。

☆尾氣系統(tǒng)的愛護(hù)

尾氣系統(tǒng)必需愛護(hù)