PSA工艺说明书

叮叮小文库4000Nm3/h催化干气变压吸附氢提纯装置工艺说明书 编 制 校 对 审 核目 录 第一节 概述 第二节 工艺 第三节 设备 第四节 公用工程第五节 自动仪表第六节 电气第七节 分析化验第八节 消防第九节 环境保护第十节 劳动安全卫生第十一节 工艺安装说明第十二节 装置定员 第一节 概述一、 设计依据a） *4000Nm3/h催化干气PSA氢气提浓装置合同技术附件 b）*提供的地质气象条件。二、 装置概况2.1 装置规模变压吸附（PSA）氢提纯装置设计原料为：催化干气。装置设计的公称规模为：处理原料气4000Nm3/h。装置生产方式为：连续操作，设计年开工时数为8000小时。装置负荷弹性为：30-110%。2.2 生产方案本装置以催化干气为原料，采用变压吸附技术，通过利用吸附剂的选择吸附，一次将原料气中的除氢以外的杂质吸附掉，直接分离出纯度大于99.99%的产品氢气，送出界区。2.3 设计界区2.3.1 界区示意图(见装置设备平面布置图)2.3.2 界区边界条件表名称介质流量压力MPa温度输送 方式管道规格接口 位置备注原料催化干气4000Nm3/h0.540管道DN150,4A2管廊上,界区外1米来自催化产品氢气1466.57Nm3/h0.45常温管道DN100,4A9同上去氢管网副产品解吸气2533.43Nm3/h0.0240管道DN250,2A4同上出界区排液含油污水少量0.01常温管道DN40,1A2界区外1米去含油污水总管放空可燃气体最大40000Nm3/h0.04常温管道DN150,2A4界区外1米去火炬管网公用工程净化风10Nm3/h0.3常温管道DN40,1X2管廊上,界区外1米仪表、 阀门用氮气1000Nm3/次0.5常温管道DN50,2A2界区外1米置换用冷却水上水30t/h0.432管道DN80,1A2界区外1米冷却用冷却水回水30t/h0.2540管道DN80,1A2界区外1米冷却用低压蒸汽0.2t/h0.50130管道DN40,2A3界区外1米伴热用2.4 设计范围变压吸附(PSA)装置的设计范围包括催化尾气和加氢尾氢进PSA单元至产品氢及解吸气出PSA界区部分的工艺设备、电气仪表及公用工程等的设计。2.5 设计原则a) 严格遵守国家、中石化总公司、部及院各级现行标准规范,结合装置地理位置条件，精心设计，保证质量。b) 在环境保护、建筑防火、劳动安全卫生等方面,严格执行国家及地区的有关法规。2.6 工艺流程特点 在充分考虑原料气条件以及用户的实际情况和需求后，为用户确定的工艺流程、配套的工艺设备及软件技术有如下的技术特点： 变压吸附部分采用8-3-3 VPSA工艺技术，具有如下优点： 采用多塔同时吸附的VPSA流程,吸附剂利用率高； 均压次数多，且再生过程无需用氢气吹扫，因而在原料气氢含量不足50，压力只有0.5MPa的情况下也能获得较高回收率； 真空时间长并且连续，真空泵能量利用充分，吸附剂再生效果好； 8-3-3 VPSA流程的解吸气控制系统采用了先进的两级缓冲调节系统，解吸气的热值、压力和流量更稳定，更有利于解吸气的压缩。 本装置先进的PSA专用软件在某个吸附塔出现故障时，可自动无扰动地将故障塔切除，转入7塔、6塔、5塔、四塔操作。因而大大地提高了装置运行的可靠性。 本装置先进的PSA专用软件可实现自动优化功能，即在原料气处理量和纯度发生变化时，可自动调整吸附时间，在保证产品纯度合格情况下尽可能提高氢气回收率。 本装置的吸附剂采用密相装填技术，可进一步减小床层死空间，提高氢气回收率。第二节 工艺一、 生产流程1.1 流程示意图见装置工艺PFD图：SP0601020011.2 工艺原理吸附：当两种相态不同的物质接触时，其中密度较低物质的分子在密度较高的物质表面被富集的现象和过程。具有吸附作用的物质（一般为密度相对较大的多孔固体）被称为吸附剂，被吸附的物质（一般为密度相对较小的气体或液体）称为吸附质。吸附按其性质的不同可分为四大类，即：化学吸附、活性吸附、毛细管凝缩和物理吸附。PSA制氢装置中的吸附主要为物理吸附。物理吸附是指依靠吸附剂与吸附质分子间的分子力（包括范德华力和电磁力）进行的吸附。其特点是：吸附过程没有化学反应，吸附过程进行的极快，参与吸附的各相物质间的动态平衡在瞬间即可完成，这种吸附是完全可逆的。变压吸附氢提纯工艺过程之所以得以实现是由于吸附剂在这种物理吸附中所具有的两个性质：一是对不同组分的吸附能力不同，二是吸附质在吸附剂上的吸附容量随吸附质的分压上升而增加，随吸附温度的上升而下降。利用吸附剂的第一个性质，可实现对含氢气源中杂质组分的优先吸附而使氢气得以提纯；利用吸附剂的第二个性质，可实现吸附剂在低温、高压下吸附而在高温、低压下解吸再生，从而构成吸附剂的吸附与再生循环，达到连续分离提纯氢气的目的。吸附剂：工业PSA-H2装置所选用的吸附剂都是具有较大比表面积的固体颗粒，主要有：活性氧化铝类、活性炭类、硅胶类和分子筛类。吸附剂最重要的物理特征包括孔容积、孔径分布、表面积和表面性质等。不同的吸附剂由于有不同的孔隙大小分布、不同的比表面积和不同的表面性质，因而对混合气体中的各组分具有不同的吸附能力和吸附容量。正是吸附剂所具有的这种：吸附杂质组分的能力远强于吸附氢气能力的特性，使我们可以将混合气体中的氢气提纯。吸附剂对各种气体的吸附性能主要是通过实验测定的吸附等温线来评价的。优良的吸附性能和较大的吸附容量是实现吸附分离的基本条件。同时，要在工业上实现有效的分离，还必须考虑吸附剂对各组分的分离系数应尽可能大。所谓分离系数是指：在达到吸附平衡时，（弱吸附组分在吸附床死空间中残余量/弱吸附组分在吸附床中的总量）与（强吸附组分在吸附床死空间中残余量/强吸附组分在吸附床中的总量）之比。分离系数越大，分离越容易。一般而言，变压吸附氢提纯装置中的吸附剂分离系数不宜小于3。另外，在工业变压吸附过程中还应考虑吸附与解吸间的矛盾。一般而言，吸附越容易则解吸越困难。如对于C5、C6等强吸附质，就应选择吸附能力相对较弱的吸附剂如硅胶等，以使吸附容量适当而解吸较容易；而对于N2、O2、CO等弱吸附质，就应选择吸附能力相对较强的吸附剂如分子筛、CO专用吸附剂等，以使吸附容量更大、分离系数更高。 此外，在吸附过程中，由于吸附床内压力是不断变化的，因而吸附剂还应有足够的强度和抗磨性。在变压吸附氢提纯装置常用的几种吸附剂中，活性氧化铝类属于对水有强亲和力的固体，一般采用三水合铝或三水铝矿的热脱水或热活化法制备，主要用于气体的干燥。硅胶类吸附剂属于一种合成的无定形二氧化硅，它是胶态二氧化硅球形粒子的刚性连续网络，一般是由硅酸钠溶液和无机酸混合来制备的，硅胶不仅对水有极强的亲和力，而且对烃类和CO2等组分也有较强的吸附能力。活性炭类吸附剂的特点是：其表面所具有的氧化物基团和无机物杂质使表面性质表现为弱极性或无极性，加上活性炭所具有的特别大的内表面积，使得活性炭成为一种能大量吸附多种弱极性和非极性有机分子的优良吸附剂。沸石分子筛类吸附剂是一种含碱土元素的结晶态偏硅铝酸盐，属于强极性吸附剂，有着非常一致的孔径结构，和极强的吸附选择性。对于组成复杂的气源，在实际应用中常常需要多种吸附剂，按吸附性能依次分层装填组成复合吸附床，才能达到分离所需产品组分的目的。吸附平衡：吸附平衡是指在一定的温度和压力下，吸附剂与吸附质充分接触，最后吸附质在两相中的分布达到平衡的过程。在实际的吸附过程中，吸附质分子会不断地碰撞吸附剂表面并被吸附剂表面的分子引力束缚在吸附相中；同时吸附相中的吸附质分子又会不断地从吸附剂分子或其它吸附质分子得到能量，从而克服分子引力离开吸附相；当一定时间内进入吸附相的分子数和离开吸附相的分子数相等时，吸附过程就达到了平衡。在一定的温度和压力下，对于相同的吸附剂和吸附质，该动态平衡吸附量是一个定值。在压力高时，由于单位时间内撞击到吸附剂表面的气体分子数多，因而压力越高动态平衡吸附容量也就越大；在温度高时，由于气体分子的动能大，能被吸附剂表面分子引力束缚的分子就少，因而温度越高平衡吸附容量也就越小。我们用不同温度下的吸附等温线来描述这一关系，如下图：V3V2V1P2吸附压力点P1解吸压力点BV4杂质分压A吸附容量高温常温DC从上图的BC和AD可以看出：在压力一定时，随着温度的升高吸附容量逐渐减小。吸附剂的这段特性正是变温吸附（TSA）工艺所利用的特性。从上图的BA可以看出：在温度一定时，随着压力的升高吸附容量逐渐增大；变压吸附过程正是利用上图中吸附剂在A-B段的特性来实现吸附与解吸的。吸附剂在常温高压(即A点)下大量吸附原料气中除氢以外的杂质组分，然后降低杂质的分压(到B点)使各种杂质得以解吸。解吸：在吸附剂上被吸附杂质的解吸通常有两种方式：通过加热吸附剂床层，提高被吸附杂质的动能，使得被吸附的杂质分子不断从吸附剂表面逸出而解吸，变温吸附即属于此方式.通过降低倍吸附杂质的分压, 使得被吸附的杂质分子不断从吸附剂表面逸出而解吸,变压吸附(VPSA,PSA)即属于此方式。在实际工业应用中一般依据气源的组成、压力及产品技术指标要求的不同来选择PSA、TSA或PSA+TSA工艺。变温吸附法的循环周期长、投资较大，但再生彻底，通常用于微量杂质或难解吸杂质的净化；变压吸附的循环周期短，吸附剂利用率高，吸附剂用量相对较少，不需要外加换热设备，被广泛用于大气量多组分气体的分离与纯化。但通常在PSA工艺中吸附剂床层压力即使降至常压，被吸附的杂质也不能完全解吸，这时可采用两种方法使吸附剂完全再生：一种是用产品气对床层进行“冲洗”，将较难解吸的杂质冲洗下来，其优点是在常压下即可完成，不再增加任何设备，但缺点是会损失产品气体，降低产品气的收率；另一种是利用抽真空的办法进行再生，使较难解吸的杂质在负压下强行解吸下来，这就是通常所说的真空变压吸附(Vacuum Pressure Swing Absorption,缩写为VPSA)。VPSA工艺的优点是再生效果好，产品收率高，但缺点是需要增加真空泵。实际采用何种流程需要根据具体的原料气组成、流量、用户对回收率、投资和装置占地面积等的要求而灵活确定。对于从催化干气中提纯H2的变压吸附装置，由于原料气的压力较低，氢气含量较低，原料气中的杂质含量高且组分非常复杂，因而采用低压吸附、抽真空方式进行吸附剂再生更为合理，这样的流程好处有：A、 吸附压力低，无须对大量的杂质组分升压，因此能耗低。B、 真空再生，可保证重组分的再生效果。C、 再生时无需消耗氢气，才能保证使用低氢含量原料气时的氢气产量。所以，本装置采用抽真空再生的8-3-3 VPSA流程。其核心为总共8台吸附塔，3塔同时吸附，包括3次连续均压回收氢气过程，真空再生过程连续。二、 流程简述：来自界区外的催化干气，压力为0.5MPa(G)、温度40。进入PSA氢提纯界区后，进入由八个吸附塔组成的PSA装置，其中三个吸附塔始终处于同时进料吸附的状态，其工艺过程由吸附、三次均压降压、逆放、抽真空、三次均压升压和产品最终升压等步骤组成。PSA装置的具体工作过程如下： （以一个吸附塔为例说明其过程）1) 吸附过程原料气自塔底进入吸附塔(T101AH)中正处于吸附工况的两台塔，在吸附剂选择吸附的条件下一次性除去氢以外的绝大部分杂质，获得纯度大于99.99的氢气，从塔顶排出送出界区。当被吸附杂质的传质区前沿(称为吸附前沿)到达床层出口预留段某一位置时，停止吸附，转入再生过程。2）一均降压过程。吸附结束后，关闭XV-101A，XV-102A，塔T101A停止进原料，通过程控阀XV-103A，XV-103E与刚完成二均升步骤的E塔相连进行均压，这时塔T101A死空间内的高压氢气均入塔T101E得以回收，直到两塔的压力基本相等时，结束一均降过程。3）二均降压过程。一均降压结束后，塔T101A又通过程控阀XV-104A，XV-104F进行二均降,这时塔T101A死空间内的高压氢气继续均入塔T101F得以回收，直到两塔的压力基本相等时，结束二均降过程。4）三均降压过程。二均降压结束后，塔T-101A又通过程控阀XV-104A，XV-104G与刚完成抽真空步骤的塔T-101G进行均压，这时A塔死空间内的高压氢气就接着均入G塔，得以继续回收。直到两塔的压力基本相等时，结束三均降压过程。5） 逆放过程均压过程结束后，塔T-101A压力已降至0.05MPa.G左右,这时,杂质已开始从吸附剂中解吸出来，于是打开逆放程控阀XV-105A，逆着吸附方向将吸附塔压力降至0.02MPa.G左右。逆放出的解吸气被送入逆放气缓冲罐V-102。6) 抽真空过程逆着吸附方向，通过抽真空对吸附塔进行再生进一步降低被吸附组分的分压,使其从吸附剂中完全解吸出来。7）三均升压过程。冲洗过程结束后，塔T-101A通过程控阀XV-104A，XV-104C与刚完成二均降压步骤的C塔相连进行均压升压，这时C塔死空间内的高压氢气就流入A塔被回收，同时A塔压力得以上升，直到两塔压力基本相等。8）二均升压过程。三均升压过程结束后，塔T-101A通过程控阀XV-104A，XV-104D与T-101D进行均压升压，这时T-101A(D)中的高压氢气就流入塔T-101D(A)被回收，同时塔T-101A压力得以继续上升，直到两塔压力基本相等。9）一均升压过程。二均升压过程结束后，塔T-101A通过程控阀XV-103A，XV-104E与刚完成吸附步骤的塔T-101E进行均压升压，回收塔T-101E死空间内的高压氢气，同时塔T-101A压力得以继续上升，直到两塔压力基本相等。三次均压升的过程，不仅可以回收其他吸附塔内死空间氢气，提高氢气的回收率，而且也是逐渐提高吸附塔压力，使吸附塔在无压力波动的情况下切换到吸附状态。10) 产品气升压过程经连续三次均压升压过程后，塔T-101A压力已升至0.35MPa.G左右,这时通过程控阀XV-103A，XV-107以及调节阀HV-101用产品氢对吸附塔进行最后的升压，直到使其达到吸附压力。经过以上步骤后，A塔的吸附剂得到了完全再生，同时又重新达到了吸附压力，因而已可无扰动地转入下一次吸附。其他各吸附塔的工作过程与塔T-101A完全相同，只是在时间上互相错开吸附时间的三分之一，8个塔交替吸附即可实现连续分离提纯氢气的目的。PSA单元工艺步序表： 时序流程8-3-3 VPSA 流程时序表吸附塔12345678910111213141516T101AAAAAAAE1DE2DE3DDVVE3RE2RE1RFRT101BE1RFRAAAAAAE1DE2DE3DDVVE3RE2RT101CE3RE2RE1RFRAAAAAAE1DE2DE3DDVVT101DVVE3RE2RE1RFRAAAAAAE1DE2DE3DDT101EE3DDVVE3RE2RE1RFRAAAAAAE1DE2DT101FE1DE2DE3DDVVE3RE2RE1RFRAAAAAAT101GAAE1DE2DE3DDVVE3RE2RE1RFRAAAAT101HAAAAE1DE2DE3DDVVE3RE2RE1RFRAA说明： A: 吸附 E1DE3D：13次均压降压 D：逆放 E1RE3R：13次均压升压 V：抽真空 FR：产品升压三、 主要操作条件序号步序操作压力温度1吸附 （A）0.5 常温3一均降压 （E1D）0.5 0.355常温4二均降压 （E2D）0.355 0.21常温5三均降压 （E3D）0.21 0.065常温6逆放 （D）0.065 0.02常温7抽真空 （V）0.02 -0.08常温8三均升压 （E3R）-0.08 0.065常温9二均升压 （E2R）0.065 0.21常温10一均升压 （E1R）0.21 0.355常温11产品气升压 （FR）0.355 0.5常温四、 吸附塔压力变化五、 原料及产品的主要技术规格4.1 原料性质4.1.1 变压吸附氢提纯装置的原料气为4000Nm3/h催化干气其性质及规格如下：温度：40压力：0.5MPa (G)组分： 组分Kg/hWt%Nm3/hMol%H2154.045.741725.243.13CH4581.4321.67814.020.35C2H4355.0013.23284.07.10C2H6523.9319.52391.29.78C351.071.9026.00.65C448.681.8118.80.47C5632.3519.60.49N2906.533.78725.218.13合计2683.6510040001004.2 产品规格：4.2.1产品氢气规格：温度：40压力：0.45MPa(G)流量：1466.57Nm3/h 组分：V%H299.99N20.01100.004.2.2 付产品：解吸气温度：40压力：0.02MPa(G)流量： 2533.43Nm3/h组成:组分V%H210.02CH432.07C2H411.19C2H615,42C31.03C40.74C50.77N228.62合计100六、 物料平衡表物料名称原料气产品氢气解吸气组成Nm3/hmol%Nm3/hMol%Nm3/hmol%H21725.243.131466.4299.99258.7810.02CH4814.020.35814.032.07C2H4284.07.10284.011.19C2H6391.29.78391.215,42C326.00.6526.01.03C418.80.4718.80.74C519.60.4919.60.77N2725.218.130.150.01725.0528.62合计2683.651001466.571002533.43100七、 附图附表5.1 工艺管道仪表流程图图例、代号说明 SP0601-020-005.2 工艺原则流程图（PFD） SP0601-020-015.3 工艺管道、仪表流程图（PID） SP0601-020-025.4 工艺设备一览表 HB01-025.5 管线表 HB01-035.6 安全阀计算汇总表 HB01-045.7 非标设备条件表 HB01-05/1-45.8 自控设计条件表 HB01-065.9 调节阀设计条件表 HB01-075.10 报警和联锁保护一览表 HB01-085.11 顺序控制逻辑表 HB01-09 第三节 设 备一、 本工程采用的标准规范压力容器安全技术监察规程 （1910版）钢制压力容器一、二、三 GB150-98钢制管壳式换热器 GB151-98钢制压力容器分析设计标准 JB4732-95钢制塔式容器 JB4710-92二、 设备概况本装置共有设备13台，其中包括8台疲劳容器。 设备分类表设备类型数量（台）材 质备 注罐3台碳钢塔8台16MnR疲劳容器真空泵2台碳钢三、 主要设备介绍 2.1 非标设备条件见图表：HB01-05/14 2.2吸附塔的设计说明本装置吸附塔（T-101AH）为疲劳容器，共8台。 吸附塔内装吸附剂，设计寿命20年，按操作压力在2.5-0.08MPa之间交变，循环次数3.5104次/年进行疲劳设计。以上疲劳容器设计、制造按JB4732-95钢制压力容器-分析设计标准执行。四、 非标设备的设计及制造技术要求详见设备专业设计文件 第四节 公用工程一、 冷却水用量序号使 用地 点温度压力MPa夏季用量冬季用量用途备注正常t/h最高 t/h正常 t/h最高 t/h1真空泵P101320.420.030.016.024.0冷却23合 计20.030.016.024.0二、 电用量序号使 用地 点电压V设备数量 台设备容量kW轴功率KW年工作时 数年用电量104kWh.N备注操作备用操作备用1仪表用电220424.080003.2连续2照明用电220200.2X204.040001.6间断3真空泵P101380290X21608000128连续456合计2208284.8380180160128三、 压缩空气用量 序号使用地点及用途用 量 Nm3/h备 注非 净 化净 化正 常最 大正 常最 大12345671仪表及程控阀用50压力:0.4MPa2吹扫用2000.0开工间断用量四、 伴热蒸汽用量序号名称使用地点及用途用 量Nm3/h压力MPa(abs)纯度要求备 注正 常最 大123456781低压蒸汽冬季伴热用0.2T/h0.3/温度:130-150五、 氮气用量序号名称使用地点及用途用 量Nm3/h压力MPa(abs)纯度要求备 注正 常最 大123456781氮气开停车用10000.499.5%开车一次用量 六、 催化剂、化学药剂用量序号名 称型号或规格形状一 次装入量t (m3)预期寿命(年)备 注12345671氧化铝吸附剂35球状2(2.67)202SP-SI01吸附剂23球状4.4(5.64)20专有技术3SP-15B专用吸附剂1.5柱状10.6(21.2)20专有技术4SP-15D专用吸附剂1.5柱状5.6(8.62)20专有技术5SP-5A分子筛23球状34（43.6）20专有技术第五节 自控仪表 一、 设计规范a. SHB-Z05-95 仪表回路图b. SHJ5-88 石油化工企业自动化仪表选型设计规范c. SHB-Z02-95仪表符号和标志d. SHJ6-88石油化工企业控制室和自动分析室设计规范e. SHJ18-10石油化工企业信号报警、联锁系统设计规范f. SH3063-94石油化工企业可燃气体检测报警设计规范g. SH3406-96 钢制管阀兰h. CD50A12-84调节阀口径计算设计规定i. GB50160-92石油化工企业设计放火规定j. GB50058-92爆炸和火灾危险环境电力设计规范二、 环境特征本装置主要介质包括催化干气、氢气、解吸气等,均为易燃易爆介质三、 控制水平及仪表选型本系统控制主机按西门子S7-300PLC系统选型，该系统具有更好的网络功能和很高的性能价格比。 本装置输入、输出点及控制回路如下： 模拟量输入信号： 17点（其中压力12点、流量2点、分析1点、液位2点(真空泵液位)，均为420mA标准信号）模拟量输出信号： 5点均为420mA标准信号 开关量输入信号： 52点（其中DC24V 1.A隔爆型信号50点，无源信号2点）开关量输出信号： 54点（均为DC24V 1.5A隔爆型信号）调节回路: 共5套,均为本安调节回路四、 仪表选型4.1 本装置仪表选型原则上与原设计仪表选型尽量一致,并尽量采用智能仪表。4.2 分析仪表选用一台在线氢分析仪对产品纯度进行监控，输出信号为420mA。4.3 流量仪表流量测量一般选用孔板流量计加差压变送器。4.4 压力仪表现场压力指示仪表一般采用弹簧管压力表,外径F150,不锈钢表壳压力和差压变送器与原设计一致，选用智能型变送器。4.5 温度仪表就地温度指示仪表选用双金属温度计，外径F150,不锈钢表壳，远传温度仪表与原设计一致。4.6 阀位传感器选用3040霍尔传感开关.4.7 电磁阀程控阀门驱动电磁阀选用进口ASCO气动电磁阀,信号为:DC24V 1.5A,防爆等级:DCT4.4.8 程控阀本装置程控阀选用高性能气动程控阀.4.9 调节阀一般选用气动精小型调节阀，本装置调节阀选用无锡工装产品。详细的仪表设计内容见仪表专业设计文件第六节 电气由于本装置属于独立的尾气回收氢气单元，因此配电室部分的设计由总体院根据最终的动力设备选型情况独立设计，以保证电气系统设计的统一性和完整性，本装置电气部分的设计主要包括真空泵等动力设备配电设计、现场装置照明、检修电源箱、和装置防雷接地等内容。用电条件见第四节用电条件表，详细的电气设计内容见电气专业设计文件。第七节 分析化验7.1 本单元分析的主要任务有： a)负责进PSA装置原料气(催化干气)的质量分析(全组分) b)负责PSA装置产品氢气的质量分析（氢纯度） c)负责PSA装置副产解吸气的质量分析(全组分)7.2 本单元不设分析室，分析任务由用户中心化验室统一进行。7.3 分析内容： 具体分析内容、控制指标、分析次数及取样点，详见下表：样品名称 分 分分析析 析原产 化 次料品 验 数气氢方法项 * 目 次/小时 H2 1/81/8气相色谱CH4 1/241/24气相色谱N2 1/241/24气相色谱C2 1/241/24气相色谱C3-C5 1/241/24气相色谱7.4 自动在线分析：吸附塔出口气体氢含量分析，量程为98100%，控制指标:99.99%(V). 第八节 消防一、 设计范围PSA氢提纯装置为独立的尾气回收氢气单元，界区内无高温高压设备。本设计仅考虑PSA界区内的灭火设施，防雷及防静电设计，界区外的其他消防设施由用户根据装置的最终布置及工厂总图考虑。二、 装置位置及占地PSA氢提纯装置属于*新建的PSA催化干气回收氢气单元，装置的具体位置由用户确定，装置的建议配管平面布置详见设备平面布置图：SP0601-020-03。PSA装置总占地面积为： 250m2。三、 火灾危险因素分析本装置为甲类火灾危险装置，其使用的物料及生产的产品均具有易燃、易爆的性质，装置中的一些设备为压力容器和设备。主要危险物料类别、特征及其灭火剂种类如下表所示。物料名称爆炸极限V%火灾危险类别闪点自然点灭火剂种类氢气475甲气体570泡沫、干粉C1-C55.015.0甲气体干粉四、 防火措施根据装置火灾危险的特点，防火安全设计本着“预防为主，防消结合”的原则，从预防火灾，防止火灾蔓延和消防三方面采取措施，确保防火安全。4.1 平面布置装置内设备平面布置采用流程式及同类设备相对集中布置相结合的原则，装置与周边设施及装置内部设备之间的防火间距符合石油化工企业设计防火规范的要求。装置内的道路及铺砌载重区与装置外道路相通，既可为检修使用，同时可作为消防通道。各厂房均按规范要求设有楼梯和安全出口，厂房内最远工作地点到外部出口或楼梯的距离按规范要求设置。4.2 危险物料的安全控制对危险物料的安全控制是防火的有效措施之一。本装置设计为密闭系统，使易燃易爆和可燃物料在操作条件下置于密闭的设备和管道中，各个连接处采用可靠的密封的措施。装置采用PLC控制系统，对全装置进行集中显示，集中控制和操作。工艺控制系统中设有越限报警和联锁保护系统，确保危险物料始终处于安全控制中。对可能超压的塔、容器等设备设置安全阀和阻火器，并与全厂泄压火炬系统连通，放空油气均进入火炬系统，不就地放空。压力容器或设备的造型和设计严格执行有关国家标准。在容易聚集易燃易爆气体的场所，设置7台可燃气体浓度报警器，并将报警信号送至控制室。4.3 电气防火本装置爆炸危险区域的划分执行爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范（GB50058-92），爆炸危险区域中使用相应防爆等级的电气设备；工作接地、保护接地、防雷接地及防静电接地设计为连在一起的公用接地网，接地电阻不大于4欧姆。装置防爆区内照明灯均为防爆灯。本装置属易燃易爆、高温高压连续生产环境，生产中突然中断电源将造成设备损坏、产品报废等经济损失，甚至危及人身安全，装置内大部分机泵属1、2级负荷，进行双电源、单母分段供电。装置内的配电电缆主要沿电缆桥架设。4.4 建筑物、构筑物防火装置的构筑物、建筑物设计严格执行建筑设计防火规范和石油化工企业设计防火规范，对需要做耐火保护的承重框架、支架、裙座、管架均按规范要求进行耐火保护，耐火极限不低于1.5h。压缩机厂房为封闭式。建筑物的泄压通过使用轻型墙板以及设计足够大的开窗面积实现。4.5 火灾报警 本装置除采用行政电话“119”专用号报警外，还设有火灾自动报警系统，在控制室和配电间设有感温探测器和感烟探测器，在装置区设置手动报警按钮。在本装置内设置的各厂行政电话均可通过电话“119”专用号报警。4.6 排水安全措施装置内含油污水管道下水井井盖与盖座接缝处密封，含油污水井采用含油污水专用无孔铸铁井盖及盖座。在塔、炉、泵、冷换设备等区围堰的排出口、建筑物、管沟等排出口、含油污水干管出装置前均设置水封井，水封高度250毫米。在含油污水的支、干管最高处的检查井设置通气管。五、 消防设计消防设计执行石油化工企业设计防火规范、建筑灭火器配置设计规范、爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范等有关规范。本装置为甲类火灾危险性装置，按照1999年6月1日实行的石油化工企业实际防火规范（1999年版）的7.3.6条规定，本装置消防用水量为300升/秒。消防水由装置外部环状消防水管供给。装置内在消防通道边设置消火栓。在装置周围设置环状消防水管网，并保证足够的消防水量。装置内及多层框架上设置足够的小型灭火器材，小型灭火器材的最大保护半径为9米；在高于15米的框架平台，沿梯子设置消防竖管或消防箱；对于高大框架和设备群的甲类设备，设消防水炮对其保护：装置内泵区、塔区、管架下部、加热炉附近、余热锅炉、压缩机厂房等处设置箱式消火拴。装置内按规范要求设固定或半固定或蒸汽灭火系统。火灾时有厂消防支队统一调动消防车，统一指挥灭火。六、 预期效果本装置在设计中严格执行有关的防火技术规定。针对生产过程中各种火灾危险因素，从消除或控制着火源、防止形成可燃介质、阻止或在蔓延三方面着手，加强了安全防护，大大的减少了火灾发生机率。设计中设置了可燃气体浓度报警系统及火灾报警系统，使得操作人员能及早发现火情，及时进行补救。装置的平面设计严格执行有关规定，设有足够的防火间距和消防通道等，并配备消防设施和通讯设备。在一旦发生火情时，配合消防队，可及时控制和扑灭火灾。由于采取了上述消防措施，只要再生产过程中，操作人员严格执行操作规程何防火规定。可以保证装置的防火安全。同时也具备了一旦发生火情时，能够及时控制和扑救的手段。七、 附图：设备平面布置图： SP0601-020-03 配管平面布置图：SP0601-030-01 爆炸危险区域划分图：SP0601-020-04第九节 环境保护一、 装置概况PSA氢提纯装置为独立的尾气回收氢气单元， 用于将催化干气提纯为99.99%的纯氢。装置设计的规模为：原料气流量4000Nm3/h；装置操作弹性(对原料气): 30110%。PSA装置界区内除非标设备和动力设备外，不单设操作室、电气室和所有辅助工程设施，因此PSA部分的劳动安全设施由用户考虑。二、 建设地气象及地质条件2.1大气温度：极端最高温度： 41.8极端最低温度：-19.0最高月平均温度： 36.6 最低月平均温度： -4.1 年平均温度： 12.32.2相对湿度：七月平均 77%元月平均 58%年平均 64%2.3主导风向： 西南风2.4年平均降水量： 592.9mm2.5最大积雪深度：25mm2.6基本风压：600N/m22.7年平均风速： 3.3m/s2.8全年雷电日数： 33d2.9地震烈度：6度（12度系统）2.10冻土深度：0.52米2.11地质承载力特征值： 80Kpa2.12黏土层距地面深度： 3m三、 设计所执行的环保法规和标准1.1石油化工企业环境保护设计规范SH302495 1.2 大气污染物综合排放标准（三级） GB1629719961.3 工业企业噪声控制设计规范GBJ8785。 1.4 工业企业厂界噪声规范GB1234810。1.5 工业企业设计卫生标准TJ36-79 四、 主要环境污染源及其防治措施氢提纯单元是“三废”排放量较少的装置，按照中国石油化工总公司石油化工企业环境保护设计规范 （SH302495）的要求处理后，在正常生产过程中基本上属于无污染物排放的装置。4.1 废气 装置正常生产过程中无废气排放。不正常时，装置内安全阀排放的含易燃易爆并由毒气体均排入火炬系统。4.2 废水本装置正常操作中排放废水主要来源如下：a) 地面冲洗水。b) 初期污染雨水。c）来自真空泵的少量含油污水本装置的废水排至厂区生产污水管线，由厂方统一处理。 4.3 废渣 本装置产生的废渣来自更换掉的废吸附剂。废吸附剂可深埋或回收处理。 4.4 噪声4.4.1噪声来源 本装置所产生的噪声主要来自工艺管线中的流动气体和动力设备运转。在设计中，通过控制管线流速、加消音罩等措施使噪声控制在85分贝以下。4.4.2 噪声防治措施 a) 机泵尽量选用噪音低的防爆电机。 b) 在大型电机外罩消音罩使噪声控制在85分贝以下。 c) 控制管线流速和加小型管道消音器使其噪声控制在85分贝以下，。4.5 在装置周围空间地带进行绿化，美化环境，减少污染。五、 环保统计表序号名 称来 源特 征流 量处理方式或去向1含油污水可能被污染的雨水微含油至污水处理场真空泵分液C2-C50.2T/h2废氧化铝吸附塔固体2t/20年回收或桶装深埋3废吸附剂SP-SI01 吸附塔固体4.4t/20年回收或桶装深埋4废吸附剂SP-15B 吸附塔固体10.6t/20年回收或桶装深埋5废吸附剂SP-15D 吸附塔固体5.6t/20年回收或桶装深埋6废吸附剂SP-5A 吸附塔固体34t/20年回收或桶装深埋7噪声按SYJ101-81测定机泵 85分贝（A）选用低噪声电机各放空口 85分贝（A）加消音罩管道和阀门 85分贝（A）按规定流速设计 第十节 劳动安全卫生一、 设计所执行的主要法规和标准 1.1 石油化工企业设计防火规范GB5016092 1.2 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB50058-92 1.3 石油化工企业职业安全卫生设计规范SH304793 1.4工业企业噪声控制设计规范GBJ8785 1.5职业性接触毒物危害程度分级GB504485 1.6工业企业设计卫生标准TJ3679 1.7生产设备安全卫生设计规范GB508385二、 安全措施 2.1 防爆等级据爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范(GB50058-92)的规定,按装置爆炸和火灾危险环境进行分区，该装置为防爆2区。 2.2 装置各部分均设置可靠的压力排放系统和安全阀，易燃易爆气体排入密闭的燃气管网或火炬系统。 2.3 为保证生产安全，装置在重要部分设置超温、超压报警及紧急联锁停车系统。 2.4 所有承重钢框架、支架、裙座、管架，按有关规定设耐火层。三、 劳动卫生及防护 3.1 凡是