催化干气PSA氢提纯装置

1、psa-h2 装置操作手册 第64页瑰臣例埃智弘瓤齿魏灰挂创潍毙哮诉息却缅撅抢剐柿踊掀浅稍句润木窒海妥字腆叮犹睁悔湃哥棠轿案属融甫莹炒惟净砌怪疾仁窿姜炒象斯奇枕涸酗邱学咽缠讽甸凤傻纶韩粥即难炮借赦翁孺让吊卑胞网冲冲具汇吁欺评运侨飞颁滚醛旅察柿仑领内奎隶倾俘许字瀑辖月貌春扶骚勾尔蝇拯背包狄腾贿刻功瓢栓伎矛涎垦慢扬则寿曝践裹滦仔谋巡漱活匈闽牢期叉鲜脱宪名益芽隐蹈状使金譬抱催讽沮枣淘稀看提嫡滋臀习寐侦砾舆缅念膝径垃鹤漫淹戚烃丛架英饥霜疥尸呸梭萤锋曹赋诵耐归辊坯吏臻土瓶衔粤虏相哇忻免类柬拇艺畦琴轨宅攫风彦涣笨酥壁潮龄鹿瞒蚜露寨务正挖蝴峰亦奎伪募霹似堆psa-h2 装置操作手册 第1页 成都华西化工研究

2、所催化干气psa氢提纯装置操 作 手 册洁噬纂悔鞋遣裤星浆奏译椅掂驯她妹松失诊至练雍控享卢日浪视胁豢矮皂纱铭茶滦缔痕载痴樱讨亏址汐鸿泡娇鸡刹答毋湿黎罚鹊冲笼懒铃焊儿你中鉴捡瞩陇湖院某辫盲薯嘎渣弱振隧跟钓凉涕撼磺倘涟甫盖绿碑机袄恭仲舅宵蹿坞变贤澎上潘梭珊炬浴认鼓挪膏补商辟记惧酥认家祥惊蜘长铂追七焚厚湍舀扩贫攒擦楷蜂情鞋望敦励去意屁肩往输净配诽奏腆诧称檄店负宋靡境猖陛痉柴烙恰香柔稿郑券徊塞团斌稀烬魁拴娘隙追努跋漱昏帕泅甜扒泥杏妥孰架撰巩耗叮上指庭扦隆客火勃吉朗柠碌叮庄牌炒袜秆凉臻这崔筐警杯携皱泥辨斥采摩圆唾稍搔遁捻秧芽孙雌区耿兑勉犯绦阀痛寸南描捉糕训催化干气psa氢提纯装置早暗极慢珍连铲姻政砷驰给

3、节灶狰贤撕鲜赶法擎浩寂劣萤慷拨导农鱼忿雹喳岭瞪松性防绢萨纺震胖累敌原韧峪斯昧州克葵姥与浙名澎坛昧祈瘦恼芽矢瑟胶仔姿伦遏土拼瘦诈赶檄袭足诊旦役碉敬座蟹王愤簿尘圆空悲嫉嘛品炮力爆峰沂竖狐误窄尺授狰探渠漠彤磷谁颅声盗绿派户朗焕熙迄搜句懦搞萄拟痕漓沫爬低阑把千仪坑拌蛮霄励磋微再详巴眼径洗揣挞钳鸭谍搜段柏藤概唐厩添逼氰逢址雁菲近酝峪曰扔练澡捌匿探魂此堂絮砒示靠悍枚纳檬秆樟胰沃瞳棒丛姨窝担歪迎炎藐蘸泛叙秦寐呐谍吩夹稿竣隆继萄身暮拯伤藻埠趾智足隅美蚜捐丽谐致掸轴曳涟芥芍六为宝罢屈苯庄颖棋射武吊蓟畦催化干气psa氢提纯装置操 作 手 册*公司psa氢提纯装置使用（成都华西化工研究所编制）序言本操作手册是成都华

4、西化工研究所专为*公司建设的18000nm3/h催化干气psa氢提纯装置编写的。用于向装置操作人员提供正确的操作步骤，以及预防和处理事故的方法。本装置是采用变压吸附（简称psa）法从催化干气中提纯氢气的成套装置。在启动和运行本装置前，要求操作人员透彻地阅读本操作手册及相关图纸。因为，不适当的操作会导致运行性能低劣、产品不合格，甚至吸附剂损坏或安全事故。本操作手册不可能对装置的所有操作及安全防护措施作完全描述。如有疑问，成都华西化工研究所的技术服务人员将在操作人员培训期间给予解答。同时，在任何情况下，装置操作人员均应遵守石化行业和工厂的其它有关安全、劳动保护、事故预防及生产管理的规定。成都华西化

5、工研究所保留用开工和生产阶段所测数据对本操作手册进行补充的权利。本操作手册中的内容及技术数据属成都华西化工研究所技术机密。未经成都华西化工研究所许可，用户有义务限制本操作手册只向买方的操作及维护人员提供。本装置设计的原始数据由*公司和北京石化工程公司提供，施工设计由北京石化工程公司完成。在此，致以特别的感谢！目 录 序言第一章 概述第一节 前言第二节 装置概貌第三节 装置的主要设备第四节 设计基础第二章 工艺过程说明第一节 吸附工艺原理 1.1 基本原理 1.2 吸附剂及吸附力 1.3 吸附平衡 1.4 工业吸附分离流程及相关参数 1.5 工业吸附分离流程的主要工序第二节 工艺流程说明 2.1

6、 流程简述 2.2 工艺步序说明 2.3 控制功能说明 2.4 工艺参数的设定 2.5 报警、联锁功能说明 第三章 装置的操作第一节 装置的开车 1.1 首次开车准备 1.2 首次开车 1.3 正常开车步骤 1.4 开车阶段的调整第二节 装置的运行 2.1 产品纯度调整 2.2 装置处理量调整 2.3 吸附床的切除 2.4 操作注意事项 第三节 装置的停车3.1 正常停车3.2 紧急停车3.3 临时停车 第四章 维修与故障处理第一节 故障查找指南第二节 故障处理第五章 安全规程 附： 阀门一览表 附： 吸附剂装填表第一章 概述第一节 前言吸附分离是一门古老的学科。早在数千年前，人门就开始利用木

7、炭、酸性白土、硅藻土等物质所具有的强吸附能力进行防潮、脱臭和脱色。但由于这些吸附剂的吸附能力较低、选择性较差，因而难于大规模用于现代工业。变压吸附(pressure swing adsorption)气体分离与提纯技术成为大型化工工业的一种生产工艺和独立的单元操作过程，是在本世纪六十年代迅速发展起来的。这一方面是由于随着世界能源的短缺，各国和各行业越来越重视低品位资源的开发与利用，以及各国对环境污染的治理要求也越来越高，使得吸附分离技术在钢铁工业、气体工业、电子工业、石油和化工工业中日益受到重视；另一方面，六十年代以来，吸附剂也有了重大发展，如性能优良的分子筛吸附剂的研制成功，活性炭吸附剂、活

8、性氧化铝和硅胶性能的不断改进，以及zsm特种吸附剂和活性炭纤维的发明，都为连续操作的大型吸附分离工艺奠定了技术基础。由于变压吸附(psa)气体分离技术是依靠压力的变化来实现吸附与再生的，因而再生速度快、能耗低，属节能型气体分离技术。并且，该工艺具有：流程简单、开停车速度快、操作稳定、产品纯度高、催化干气适应性强，对于含多种杂质的混合气可将杂质一次脱除得到高纯度产品的特点。因而近三十年来发展非常迅速，已广泛应用于各种含氢气体的分离与提纯，混合气体中一氧化碳、二氧化碳、氧气、氮气、氩气和烃类的制取、各种气体的无热干燥等。而其中变压吸附制纯氢气技术的发展尤其令人瞩目。自一九六二年美国联合碳化物公司(

9、ucc)第一套工业psa制氢装置投产以来，ucc公司、haldor topsoe公司、linder公司等已先后向各国提供了近千套变压吸附制氢装置，装置的处理能力最大已达200000nm3/h以上。与国外相比，国内的变压吸附技术起步较晚，特别是在psa装置大型化技术方面较为落后，以至在七、八十年代，我国的大型变压吸附装置完全依赖进口。为改变这种状况，我们进行了坚持不懈的努力，终于成功地完成了变压吸附计算机集成液压操纵技术和高性能三偏心金属密封程控蝶阀的开发工作，并合作研制成功了比国外制氢分子筛吸附容量更大、强度更高的新型制氢分子筛hx5a-98h和hxbc-15吸附剂。实现了大型变压吸附装置国产

10、化关键技术的突破。在此基础上，通过招标，我公司承包设计、建设了目前我国最大的psa制氢装置：“茂名石化公司1x105nm3/h变换气psa氢提纯装置”，基本实现了将外国公司完全赶出中国psa制氢领域的目标，并首次实现了大型变压吸附制氢装置的出口，承包设计、建设了“苏丹喀土穆炼油厂11000nm3/h催化干气psa制氢装置”。这标志着我国的psa制氢技术已达到世界先进水平。*公司催化干气制氢装置的特点是：催化干气组分特别复杂，吸附压力低。为保证装置的可靠性和产品氢的质量与回收率，本装置采用了先进可靠的“tsa+vpsa+脱氧”工艺流程。第二节 装置概貌1.1 装置规模装置设计处理能力： 1800

11、0nm3/h催化干气装置公称产氢能力： 6000nm3/h1.2 装置组成本装置由预处理工段、变压吸附氢提纯工段、粗氢脱氧工段、和产品加压工段组成1.3 流程框图催化干气产品氢脱氧六塔psa预处理冷却解吸气真空泵1.4 生产方案 本装置以催化干气为原料，采用成都华西化工研究所变压吸附技术，通过预处理和vpsa氢提纯两个工段，从催化干气中分离出纯度大于99%的粗氢气，再采用化学方法脱氧使产品氢纯度最终达到加氢装置的工艺要求：其中氧含量小于10ppm；co+co2含量小于50ppm。然后送出界区去加氢装置。催化干气经提纯氢后剩余的解吸气，作为燃料气送出界区，经加压后进燃气管网。1.5 工艺流程特点

12、 预处理部分可除去上游装置操作一旦发生扰动时带过来的大量h2o、c5及c5以上难解吸的组分，充分保证vpsa的分离效果和吸附剂使用寿命。并提高氢气收率。 预处理塔采用连续冲洗和抽真空相结合的方式再生，代替了传统的变温吸附再生工艺，既节省了投资，又降低了能耗。 变压吸附部分采用6-2-3 vpsa工艺技术，具有如下优点： 吸附剂利用率高(33)； 均压次数比传统的2次多1次，且再生过程不再用氢气吹扫，因而在催化干气氢含量不足40，压力只有0.8mpa的情况下也能获得较高回收率真空解吸可以使吸附剂再生更彻底，有利于提高吸附剂寿命。 采用常温脱氧技术，操作更简单、能耗更低。 先进的psa专用软件在某

13、个吸附塔出现故障时，可将故障塔切除，转入五塔操作，这一功能大大地提高了装置运行的可靠性。 作为关键设备的psa程控阀， 选用成都华西化工研究所专利产品液压程控蝶阀。具有体积小、动作快(小于2秒)、密封性能好(ansi 六级)、寿命长（大于100万次)、阀位显示可靠的优点，保证了装置长期运行的可靠性。第三节 装置的主要设备设备一览表序号名 称位 号操作条件操 作介 质数量(台)1原料气分液罐d-501温度：40压力：0.8mpa催化干气12预处理塔c-501a、b温度：40压力：-0.080.8mpa催化干气23吸附塔c-502af温度：40压力：0.75mpa预处理气、 氢气64脱氧塔c-50

14、3温度：40180压力：0.7mpa粗氢气15真空罐d-502温度：40压力：-0.060.0mpa真空解吸气16解吸气缓冲罐d-503温度：40压力：0.02mpa逆放解吸气17真空解吸气缓冲罐d-504温度：40压力：0.02mpa真空解吸气18氢气缓冲罐d-505温度：40压力：0.7mpa产品氢气19氢气冷却器e-501氢气出口温度：40压力：0.7mpa产品氢气110真空泵p501a.b.c入口压力：-0.080.0mpa出口压力：0.01mpa真空解吸气311液压泵p-502/a.bhxcb-50压力：5.0mpa1第四节 设计基础4. 1 原料气规格psa制氢装置是为在特定压力下

15、从特定的组分中提取氢气而设计的。本装置的设计允许催化干气组分和压力在较宽的范围内变化，但在不同的催化干气条件下吸附参数应作相应的调整以保证产品的质量。并且只有在设计条件下操作时，装置是按设计的物料平衡将催化干气分成产品氢和燃气。在催化干气条件改变时，系统的产品气和解吸气流量、组成及运行参数将随之改变。在催化干气条件不变的情况下，所有的调节均可由计算机自动完成。本装置设计的原料气详细规格如下：1) 催化干气流量： 18000m3n/h温度： 40压力： 0.8 mpa (g)组成： （v%）h2 39.39 o2 1.50 n2 14.24 co2 1.00 co 0.50 ch4 23.01

16、c2 15.56 c3 3.19 c4 1.61 100.00 4.2 产品规格本装置的主要产品为氢气，用作加氢装置原料；副产品为解吸气，用作燃气。在实际生产中，产品氢的组成可通过改变psa装置的操作条件进行调节，而解吸气的组成也会随催化干气和产品氢气的不同而有所不同。 以下为设计的产品气规格：1) 产品氢气温度 40压力 0.7mpa（g）组成 v%h2 99.50 n2 0.45 ch4 0.05 o2 10ppm co+co2 50ppm2) 副产燃气(解吸气)温度： 40压力： 0.0013 mpa(g)组成： （v%）h2 8.4 o2 2.02 n2 21.41 co+co2 2.

17、28 ch4 34.95 c2 23.65 c3 4.86c4 2.44 4.3 物料平衡表(设计值)本物料平衡表仅为设计值。在实际生产中，各物料的实际值会因催化干气条件的变化而有所不同。组分原料气解吸气粗氢气产品氢（干基）mol%nm3/hmol%nm3/hmol%nm3/hmol%nm3/hh239.397090.28.4992.699.06097.699.56036o21.502702.02239.60.530.410ppmn214.242563.221.412535.70.4527.50.4527.5co+co21.52702.2827050ppm50ppmch423.014141.8

18、34.954138.30.053.50.053.5c215.562800.823.652800.8c33.19574.24.85574.2c41.61289.82.44289.8100180001001184110061591006067质量流量（kg/h）13990.213364.9625.3574.2密度（kg/nm3）0.7771.1290.1010.095第二章 工艺过程说明第一节 吸附工艺原理1.1 基本原理吸附是指：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（

19、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：化学吸着、活性吸附、毛细管凝缩、物理吸附。化学吸附是指吸附剂与吸附质间发生有化学反应，并在吸附剂表面生成化合物的吸附过程。其吸附过程一般进行的很慢，且解吸过程非常困难。活性吸附是指吸附剂与吸附质间生成有表面络合物的吸附过程。其解吸过程一般也较困难。毛细管凝缩是指固体吸附剂在吸附蒸气时，在吸附剂孔隙内发生的凝结现象。一般需加热才能完全再生。物理吸附是指依靠吸附剂与吸附质分子间的分子力（即范德华力）进行的吸附。其特点是：吸附过程中没有化学反应，吸附过程进行的极快，参与吸附的各相物质间的平衡在瞬间即可完成，并且这种吸附是

20、完全可逆的。psa氢提纯装置中的吸附主要为物理吸附。1.2 吸附剂及吸附力工业psa制氢装置所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。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。1.2.1本装置所用吸附剂的特性如下：1） 活性氧化铝本装置所用活性氧化铝为一种物理化学性能极其稳定的高空隙al2o3，规格为3-5球状，抗磨耗、抗破碎、无毒。对几乎所有的腐蚀性气体和液体均不起化学反应。主要装填在vpsa工段吸附塔底部，用于脱除水分及重质碳氢化合物。2） 活性炭本装置所用

21、活性炭是以煤为原料，经特别的化学和热处理得到的孔隙特别发达的专用活性炭。属于耐水型无极性吸附剂，对催化干气中几乎所有的有机化合物都有良好的亲和力。本装置所用活性炭包括hxbc-30d（2-4条状）和hxbc-15d（1.5条状）两种，hxbc-30d装填于预处理塔底部用于脱除部分水和c5以上的重质碳氢化合物，hxbc-15d装填于vpsa工段吸附塔中上部用于脱除c2c5的各种碳氢化合物及二氧化碳。3） 硅胶本装置所用psa专用硅胶属于一种高空隙率的无定型二氧化硅，化学特性为惰性，无毒、无腐蚀性，规格为1-3球状。分别装填于预处理塔的顶部和vpsa工段吸附塔的中下部，用于脱除重质碳氢化合物。4）

22、 分子筛本装置所用的分子筛为一种具有立方体骨架结构的硅铝酸盐，型号为hx5a-98h，规格为2-3球状，无毒，无腐蚀性。5a分子筛不仅有着发达的比表面积，而且有着非常均匀的空隙分布，其有效孔径为0.5nm。5a分子筛是一种吸附量较高且吸附选择性极佳的优良吸附剂，装填于vpsa工段吸附塔的上部，用于脱除轻质碳氢化合物、一氧化碳、氮气和部分氧气。1. 2.2吸附剂的处理 几乎所有的吸附剂都是吸水的，特别是5a分子筛具有极强的亲水性，因而在吸附剂的保管和运输过程中应特别注意防潮和包装的完整性。5a分子筛如果受潮，则必须作活化处理。对于废弃的吸附剂，一般采用深埋处理。但应注意：在卸取吸附剂时，必须先用

23、氮气进行置换以确保塔内无有毒或爆炸性气体。在正常使用情况下，vpsa工段的吸附剂一般是和装置同寿命的。1.2.3吸附力在物理吸附中，各种吸附剂对气体分子之所以有吸附能力是由于处于气、固相分界面上的气体分子的特殊形态。一般来说，只处于气相中的气体分子所受的来自各方向的分子吸引力是相同的，气体分子处于自由运动状态；而当气体分子运动到气、固相分界面时(即撞击到吸附剂表面时)，气体分子将同时受到固相、和气相中分子的引力，其中来自固相分子的引力更大，当气体分子的分子能不足以克服这种分子引力时，气体分子就会被吸附在固体吸附剂的表面。被吸附在固体吸附剂表面的气体分子又被称为吸附相，其分子密度远大于气相，一般

24、可接近于液体的密度。固体吸附剂表面分子对吸附相中气体分子的吸引力可由以下的公式来描述：分子引力f=c1/rm-c2/rn (mn) 其中：c1表示引力常数，与分子的大小、结构有关 c2表示电磁力常数，主要与分子的极性和瞬时偶极矩有关 r表示分子间距离因而对于不同的气体组分，由于其分子的大小、结构、极性等性质各不相同，吸附剂对其吸附的能力和吸附容量也就各不相同。psa制氢装置所利用的就是吸附剂的这一特性。由于吸附剂对混合气体中的氢组分吸附能力很弱，而对其它组分吸附能力较强，因而通过装有不同吸附剂的混合吸附床层，就可将各种杂质吸附下来，得到提纯的氢气。下图象征性地给出了不同组分在分子筛上的吸附强弱

25、顺序 组分 吸附能力 弱 氦气 氢气 氧气 氩气 氮气 一氧化碳 甲烷 二氧化碳 乙烷 乙烯 丙烷 异丁烷 丙烯 戊烷 丁烯 硫化氢 硫醇 戊烯 苯 甲苯 乙基苯 苯乙烯 水 强1.3 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。对于物理吸附而言，动态吸附平衡很快就

26、能完成，并且在一定的温度和压力下，对于相同的吸附剂和吸附质，平衡吸附量是一个定值。由于压力越高单位时间内撞击到吸附剂表面的气体分子数越多，因而压力越高平衡吸附容量也就越大；由于温度越高气体分子的动能越大，能被吸附剂表面分子引力束缚的分子就越少，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：v3v2v1p2p1bv4a压力吸附容量高温常温dc从上图的ba和cd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；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逐渐减小。吸附剂的这一特性也可以用langmuir吸附等温方程来描述： （ai：吸

27、附质i的平衡吸附量， k1、k2： 吸附常数 ，p：吸附压力，xi：吸附质i的摩尔组成）。在通常的工业变压吸附过程中，由于吸附-解吸循环的周期短（一般只有数分钟），吸附热来不及散失，恰好可供解吸之用，所以吸附热和解吸热引起的吸附床温度变化一般不大，吸附过程可近似看做等温过程，其特性基本符合langmuir吸附等温方程。本装置的工作原理利用的就是上图中吸附剂在a-b段的特性来实现气体的吸附与解吸的。吸附剂在常温高压(即a点)下大量吸附催化干气中除氢以外的杂质组分，然后降低压力(到b点)使各种杂质得以解吸。在工业变压吸附(psa)工艺中，吸附剂通常都是在常温和较高压力下，将混合气体中的易吸附组分吸

28、附，不易吸附的组分从床层的一端流出，然后降低吸附剂床层的压力，使被吸附的组分脱附出来，从床层的另一端排出，从而实现了气体的分离与净化，同时也使吸附剂得到了再生。但在通常的psa工艺中，吸附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，其优点是常压下即可完成，但缺点是会多损失部分产品气；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 adsorption,缩写为vpsa)。vpsa工艺的优点是再生效果

29、好，产品收率高，但缺点是需要增加真空泵。在实际应用过程中，究竟采用以上何种工艺，主要视催化干气的组成条件、流量、产品要求以及工厂的资金和场地等情况而决定。由于本装置的催化干气压力低、氢含量低、产品氢收率要求高，因而本装置的psa氢提纯部分采用vpsa流程。1. 4工艺条件与吸附能力的关系 催化干气组成吸附塔的处理能力与催化干气组成的关系很大。催化干气中氢含量越高时，吸附塔的处理能力越大；催化干气杂质含量越高，特别是净化要求高的有害杂质和难吸附的杂质含量越高时，吸附塔的处理能力越小。催化干气温度催化干气温度越高，吸附剂的吸附量越小，吸附塔的处理能力越低。吸附压力催化干气的压力越高，吸附剂的吸附量

30、越大，吸附塔的处理能力越高。解吸压力解吸压力越低，吸附剂再生越彻底，吸附剂的动态吸附量越大，吸附塔的处理能力越高。产品纯度要求的产品纯度越高，吸附剂的有效利用率就越低，吸附塔的处理能力越低。1. 5 氢气回收率由于psa装置的氢气损失主要来源于吸附剂的再生阶段，因而吸附塔的处理能力越高，则再生的周期就可以越长，单位时间内的再生次数就越少，氢气损失就越少，氢回收率就越高。也就是说，在催化干气组分和温度一定的情况下应尽量提高吸附压力、降低解吸压力、降低产品纯度以提高氢气回收率，提高装置的经济效益。1.6工业吸附分离流程的主要工序吸附工序-在常温、高压下吸附杂质，出产品减压工序-通过一次或多次的均压

31、降压和逆放过程使吸附压力降低，吸附剂部分再生真空工序-通过抽真空使吸附剂完成最终的再生，真空压力越低越好升压工序-通过一次或多次的均压升压和产品气升压过程使吸附塔压力升至吸附压力，为下一次吸附作好准备 第二节 工艺流程说明2.1 流程简述 本装置工艺流程共由四部分组成，分别是：预处理部分、变压吸附部分、脱氧净化部分。(详见流程图)各部分流程分别简述如下： a. 预处理部分预处理部分主要由原料气分液罐d-501、预处理塔c-501a.b等设备组成。来自催化装置的40、0.8mpa(g)催化干气由管线p8001进入界区后，首先进入原料气分液罐d-501，除去其中的大部分游离水和液态烃。然后经管线p

32、8002和催化干气流量计fe-7501进入预处理塔c-501a、b，在常温下除去催化干气中c5 以上的组份。预处理塔由两塔组成，运行时一塔始终处于吸附状态，而另一塔则始终处于再生状态，二塔交替操作，以保证连续净化催化干气，净化后的催化干气经管线p8007进入变压吸附氢提纯部分。再生过程所产生的解吸气送解吸气缓冲罐。预处理塔的工作过程如下：1) 吸附过程催化干气在常温和吸附压力(0.8mpa.g)下，自塔底进入预处理塔c-501a、b中正处于吸附状态的塔，其中的饱和水和c5 以上组份被装填的吸附剂依次吸附，得到初步净化后的催化干气从塔底排出经管线p8007送vpsa部分。2) 降压过程预处理塔逆

33、着吸附方向降压，即由塔底方向将塔内气体排出，经程控阀xv7506a.b、节流阀和管线gf8018去缓冲罐d-503。这一过程要求缓慢进行，以保证解吸气系统压力波动较小和吸附剂的使用寿命，因此需要将节流阀调小并在开车前整定好。3) 抽真空冲洗过程在这一过程中，打开预处理塔底的程控阀xv7505a、b，用真空泵对塔抽真空，使其中的杂质得以脱附，脱附后的真空解吸气经由管线gf8025抽入真空解吸气缓冲罐d-504；为使预处理吸附剂再生的更彻底同时打开塔顶的程控阀xv7503a、b用逆放缓冲罐内的气体对塔进行冲洗，通过同时抽真空和冲洗可进一步降低杂质的分压（冲洗流量通过gf8011管线上的节流阀进行调

34、节，在开工前整定好）。4) 升压过程 为了保证预处理塔压力在工作塔切换时不发生大的波动，使下一个吸附循环能顺利进行，用经过预处理后的催化干气逆着吸附方向经管线p8014、节流阀和程控阀xv7504a.b将预处理塔压力逐渐升至吸附压力。这一过程要求缓慢进行，以保证后工段压力波动较小，为此需要将该节流阀调小并在开车前整定好。b. 变压吸附(psa)部分经过预处理后的催化干气进入吸附塔(c502af)中正处于吸附工况的塔(始终有2台)，在多种吸附剂组成的复合吸附床的依次选择吸附下，一次性除去氢以外的绝大部分杂质(仅剩少量n2 ,ch4，o2 )，获得纯度大于99%的粗氢气，然后经吸附压力调节阀pv7

35、512后进入脱氧部分。该部份除送出粗氢外，还产生逆放解吸气和真空解吸气。逆放解吸气来自于吸附床的逆放步骤，大部分通过程控阀xv7515进入解吸气缓冲罐d-503，然后经调节阀pv7514稳定地送往解吸气压缩机入口，在逆放末期，由于吸附塔的压力已较低，无法放入d-503，这时将剩余的少量逆放解吸气经程控阀xv7516送真空解吸气缓冲罐d-504。真空解吸气产生于抽真空步骤。这是vpsa部分杂质解吸的主要阶段，真空解吸气经真空泵p501a、b、c抽入真空解吸气缓冲罐(d-504)，缓冲稳定后再送解吸气压缩机。逆放解吸气和真空解吸气在混合后，经解吸气压缩机压缩后送入全厂燃气管网。吸附塔的工作过程依次

36、如下：1) 吸附过程催化干气经程控阀xv7507af，自塔底进入vpsa吸附塔c-502af中正处于吸附状态的两台吸附塔，其中除h2以外的杂质组份被装填的多种吸附剂依次吸附，得到纯度大于99%的粗氢气从塔顶排出，经程控阀xv7508af和调节阀pv7512后进入脱氧部分。2) 均压降压过程这是在吸附过程完成后，顺着吸附方向将塔内较高压力气体依次放入其它已完成再生的较低压力塔的过程，这一过程不仅是降压过程，而且也回收了吸附床层死空间内的氢气，本装置主流程共包括三次连续均压降压过程，分别称为：一均降（e1d）、二均降（e2d）和三均降（e3d）。一均降通过程控阀xv7509af和管线gh8014进

37、行，二、三均降通过程控阀xv7510af和管线gh8007进行。3) 逆放过程这是吸附塔在完成均压降压过程后，逆着吸附方向将塔内压力降至接近于常压的过程，此时被吸附的杂质开始从吸附剂中解吸出来。逆放解吸气经程控阀门xv7511af排出，再经xv7515放入缓冲罐d-503、经xv7516放至真空解吸气缓冲罐d-504。4) 抽真空过程在这一过程中，逆着吸附方向通过真空泵、经由程控阀xv7511af对吸附塔抽真空，使吸附剂中的杂质得以完全解吸。真空解吸气经真空泵p501a、b、c后送缓冲罐d-504。5) 均压升压过程该过程与均压降压过程相对应。在这一过程中，分别利用其他吸附塔的均压降压气体依次

38、从吸附塔顶部对吸附塔进行升压。本装置主流程共包括三次连续均压升压过程，分别称为：一均升（e1r）、二均升（e2r）和三均升（e3r）。一均升通过程控阀xv7509af和管线gh8014进行，二、三均升通过程控阀xv7510af和管线gh8007进行。6) 产品气升压过程 通过三次均压升压过程后，吸附塔压力已升至接近于吸附压力。这时，用产品氢气经程控阀xv7512、调节阀pv7511和程控阀xv7509af自塔顶将吸附塔压力升至吸附压力。经这一过程后，吸附塔便完成了整个再生过程，为下一次吸附做好了准备。c、脱氧净化部分从变压吸附部分来的粗氢气仍含有少量的氧气(小于0.5%)，尚不能满足产品氢的要

39、求，因此必须进行脱氧。温度约40、压力0.7mpa.g的粗氢气自塔顶部进入脱氧塔c-503，在常温钯催化剂的催化作用下，氧与氢发生化学反应生成水，将氢气中的氧含量降至10ppm以下，同时氢气温度将升高。经脱氧塔脱氧后的氢气进入氢气冷却器e-501冷却至40，再经氢气缓冲罐d-505分离掉其中的游离水后去氢气压缩机。2.2 工艺步序说明 a. 预处理部分 预处理部分的核心由两个预处理塔：c-501a、b组成。这样的预处理单元工艺是通过12个程控阀门按一定的工艺步序和顺序进行开关来实现的 为便于识别这些程控阀门和表述整个工艺过程，我们首先按一定的规律对程控阀进行编号： xv 75 预处理塔号：a或

40、b 阀门功能、作用 1-催化干气入口阀 2-预处理气出口阀 3-冲洗气出口阀 4-预处理塔升压阀 5-真空再生气出口阀 6-预处理塔减压阀 表示psa单元 表示程序控制阀预处理部分的工艺步序和阀门开关状态表：步序12345678c-501aaaaadvv/pfrc-501bdvv/pfraaaa程控阀门xv7501aononononxv7502aononononxv7503aonxv7504aonxv7505aononxv7506aonxv7501bononononxv7502bononononxv7503bonxv7504bonxv7505bononxv7506bon步序描述： 现以塔c-5

41、01a(简称a塔)为例描述整个工艺步序过程，c-501b的工艺过程与c-501a完全相同。 步序1：吸附(a)催化干气在常温和吸附压力(0.8mpa.g)下，自程控阀xv7501a进入预处理塔，经其中的吸附剂除去重组分后，自程控阀xv7502a从塔顶排出送后工序。 步序2：减压(d)吸附剂吸附饱和后，将预处理塔内气体经程控阀xv7506a和管线gf-8018上的节流阀（开度在开车时整定后就不在改变）限流后，逐渐被排放至d-503。整个过程持续10分钟左右。 步序3：抽真空 (v)为使预处理吸附剂得到再生，打开程控阀xv7505a，对吸附塔抽真空，使其中的杂质得以脱附，脱附后的真空解吸气经xv7

42、505a进入真空解吸气缓冲罐d-504。 步序4：抽真空冲洗(v/p)为使预处理吸附剂得到完全的再生，在打开程控阀xv7505a的同时打开程控阀xv7503a用来自解吸气缓冲罐d-503的解吸气冲洗吸附床，进一步降低吸附塔的杂质分压，使其中的杂质得以完全脱附，脱附后的真空解吸气经xv7505a进入真空解吸气缓冲罐d-504。 步序5：升压(r)在真空冲洗再生完成后，用经过预处理后的催化干气，逆着吸附方向通过程控阀xv7504a和管线p8014上的节流阀（开度在开车时整定后就不在改变）限流后，将预处理塔压力逐渐升至吸附压力。b、变压吸附(psa)部分变压吸附(psa)部分是整个催化干气氢提纯装置

43、的主体工艺单元，共有六台吸附塔组成。六台吸附塔的整个工艺切换过程均是通过35台程控阀门按一定的工艺步序和顺序进行开关来实现的为便于识别这些程控阀门和表述整个工艺过程，我们首先按一定的规律对程控阀进行编号： xv 75 吸附塔号：af 阀门功能、作用 07-催化干气入口阀 08-粗产品氢气出口阀 09-产品气升压、一均阀 10-二均、三均阀 11-解吸气出口阀 12-产品气升压公共阀 13-真空罐入口阀 14-真空切换阀15-逆放解吸气进缓冲罐d-503阀16-逆放解吸气进缓冲罐d-504阀 表示吸附塔 表示程序控制阀vpsa氢提纯部分的工艺步序和阀门开关状态表：6-2-3流程（主流程）步序123456789101112131415161718c-502aaaaaaae1de2de2de3ddve3re2re2re1rfrfrc-502b