焦炉煤气制氢操作手册

得一化工股份有限公司600Nm3/h焦炉气提氢变压吸附装置操作运行说明书得一化工有限公司二00七年八月山西介休第一章前言一、概述本装置是采用变压吸附（简称PSA）t从焦炉煤气（简称COG中提取氢气，改变操作条件可生产不同纯度的氢气。本装置采用气相吸附工艺，因此，原料气中不应含有任何液体和固体。在启动和运转这套装置之前，要求操作人员透彻地阅读本操作运行说明书，因为不适当的操作会导致运行性能低劣和吸附剂的损坏。本说明书中涉及到的压力均为表压，组成浓度均为体积百分数，流量除专门标注外均为标准状态下的流量。二、设计参数1、原料气组成：组成H2CHCOCOCmHnQV%6225.51.54.53.54.01.0杂质组成HSCONH蔡焦油mg/Nrn10015310025010原料气流量：IIOONr^h;原料气压力：＞3Kpa（表压）；原料气温度：＜40Co2、产品气压力：＞1.2MPa（表压）；产品气流量：600NrrYh;产品气温度：＜40C；产品氢气纯度：H2＞99.9%CO+CO2＜10PpmO 2＜10PPmH2Oc30PPmS 02Ppm3、解吸气压力：~0.02Mpa（表压）；解吸气流量：~550Nmh;解吸气温度：＜40Co

4、解吸气组成:组成CHCOCOCmHnO合计V%20.4251.002.979.007.008.001.61100第二章工艺说明一、提氢工艺流程基本构成本装置采用变压吸附技术从焦炉煤气中提取氢气，焦炉煤气中杂质较多，组成十分复杂，随原料煤不同有较大变化，除有大量的 CH和一定量的■、COC@Q外还有少量的高碳姓类、蔡、苯、无机硫、焦油等，后者都是些高沸点、大分子量的组份，很难在常温下解吸，对变压吸附采用的吸附剂而言，吸附能力相当强，这些杂质组分会逐渐积累在吸附剂中而导致吸附剂性能下降，因此本装置采用两种不同的吸附工艺，变温吸附工艺和变压吸附工艺。经过脱蔡脱油后压缩的焦炉煤气首先通过变温吸附工艺除去 C5以上的姓类和其它高沸点杂质组份，达到预净化焦炉煤气的目的，然后再经过变压吸附工艺除去除氮、甲烷、一氧化碳及二氧化碳等气体组份，获得纯度约为 99.5%的氢气，最后再经过精脱硫、脱氧、干燥系统的净化得到99.9%的产品氢气。除油脱蔡器和预处理器的再生气来自变压吸附工序中的解吸气，使用后的再生气经冷却后可返回解吸气管网。图一：提氢工艺流程框图*解吸气本装置由原料气脱萘及压缩工序（ 100＃）、预处理工序（ 200＃）、变压吸附提氢工序（ 300＃）和后处理工序（ 400#）4个工序组成。二、工艺原理及工艺过程说明.原料气脱萘及压缩工序 （100#）本工序由 2台脱油脱萘器（ T101A、B）、 2台焦炉煤气压缩机（ C101A、B）、 2台精脱蔡器（T102A/B）、1台电加热器（E101）组成，由于原料气中含有大量的茶，它容易结晶，影响压缩机的阀门及堵塞工艺管道，来自界外的焦炉煤气首先经过脱油脱萘塔（ T101A,B）脱去焦油、蔡、HSNH、HCN等杂质，然后经过压缩机一级增压到 0.2MPa,再通过精脱茶器净化后经二、三级增压到1.3MPa送入预处理工序。1.1脱油脱萘塔的工作步骤：焦炉气从脱油脱萘塔下端进入床层，焦油和萘被吸附，脱去大部分焦油和萘后的焦炉煤气从顶端出来，然后进入压缩机的一级。脱油脱萘塔两个塔交替工作，再生的气体是水蒸气通过电加热器加热后的过热蒸汽，冷吹气来自 300＃变压吸附后的解吸气。1.2脱油脱萘塔的再生：脱萘塔再生时间 :一个月左右一次，一个塔使用，另一个塔再生后备用，两个塔循环使用，二个塔具体切换时间根据塔出口气体中杂质组分由 AP102AB取样分析而定。再生由两个步骤组成。①加热步骤：再生的气体是低压水蒸气，经过阀 V149,通过电加热器加热成为过热蒸汽，温度到400C,再经过阀V147、管线FG211FG101和阀V0117A/B,进入脱油脱蔡塔，从上向下对床层进行吹洗。在 400℃的温度下使床层中的大量焦油、和萘完全解吸出来，吹出的蒸汽经阀V113AV113B经管道BD106送到界外。③冷吹步骤：冷吹气体来自 200#工序的解吸气，对脱油脱蔡塔进行冷吹降温，冷吹后的气体经阀V111AB,管道FG105阀V128进入再生气冷却器E202冷却后送出界外。1.3精脱萘器的工作经过粗脱油脱茶后的工艺气体由压缩机一级增压至 0.2MPa后经阀V144aV144b进入精脱萘器下部，进一步脱出萘及硫化物。两个精脱萘器可串并联操作，在使用上可以根据塔出口AP103AB取样分析定。具工作步骤与脱油脱蔡塔的工作步骤相同。、压缩及预处理工序（ 200＃）本工序由除油器（T201A B）、一台再生气冷却器（E202）、预处理器（T202A B）和一台再生气加热器（E201）组成。压缩后的COG在1.3MPa下先通过2台除油器组成的可用、并操作的除油器组进行除油之后，进入由2台吸附器所构成的预处理器系统，利用变压吸附原理脱除原料气在脱蔡和脱硫工序中剩余的少量硫化物、苯和其它高烧组分。吸附剂在常温下有选择性地吸附上述杂质，高温下使吸附剂所吸附的杂质解吸，从而使吸附剂得到再生。再生气来自300#变压吸附系统的解吸气,经再生气加热器（E201）蒸汽升温后用于加热再生解吸吸附剂中的杂质。.1预处理器系统工艺过程：系统有2台吸附器和13台程控阀及再生气加热器和再生气冷却器等组成，每个吸附塔在一次循环中都经历吸附 （A）,逆放（D）、加热（H）、冷吹（C）、升压（R）等五个步骤，其工艺时序见下表，程控阀的编号和作用见下图，下面以T202A预处理吸附器为例对变温吸附的工艺步骤进行说明：预处理时序表塔号工艺步骤T202AADHCRT202BDHCRA程控阀的编号和作用如下：KV20ixT-TT 预处理的器编号：a,b阀门的功能1---原料气进口阀2---净化气出口阀—充压阀4—再生气冷吹阀5—再生气加热器出口阀6—再生气旁通阀7—再生气进口阀8—再生气出口阀、逆放阀9—再生气出口、逆放总阀本工序编号程序控制切换阀预处理器的作用:预处理器由吸附塔 T202A、T202B及及一系列程控阀构成。作用是进一步除掉原料气中在前工序中未能脱除干净的高烃类物质、硫化物等杂质，防止带入 300#吸附塔使吸附剂中毒。预处理系统的工作过程：（以吸附塔T202A为例）①吸附步骤：程控阀KV201AKV202A丁开、从除油器送来的原料气经管道PG204进入吸附塔，在压力约1.3MPa左右杂质被吸附，净化气经管道PG208流量计FT201计量后进入300#。逆放步骤：吸附完成后程控阀 KV201AKV202A关闭，打开程控阀KV208A吸附塔内的气体经管道FG205限流阀V221、送到100#再生脱蔡器。限流阀V224的作用是缓慢泄压，防止泄压过快对吸附剂造成冲击，逆放步骤后期开阀KV209逆放步骤结束时吸附塔的压力降至常压，逆放步骤期间300#的再生气经程控阀KV206管道FG211|彳§1V137,经 100＃精脱萘器、脱油脱萘器冷吹后经阀 V124进入解吸气管网送出界外。如 100#不需冷吹则直接由V208送出界外。加热步骤：逆放步骤结束后程控阀 KV208A不关闭，再打开程控阀KV207AV234来自300#工序的解吸气作再生气体，经加热器 （E201）加热至〜150C,通过管道FG203程控阀KV205KV207A进入吸附塔T202A,吸附的杂质被热气体带出吸附塔经程控阀KV208AKV209经管道FG211排出。再生气体出吸附塔T202A后在精脱蔡塔及脱油脱茶塔加热工序时可由阀 V137对100#进行加热；如 100#不需加热则再生气体由管道 FG211、阀V209经再生气冷却器（E202）冷却后送出界外。④冷吹步骤：加热结束后关闭程控阀KV205打开程控阀KV204再生气不经过加热器和管道FG203直接经过KV207Al入吸附塔T202A对吸附塔进行冷吹至环境温度。冷吹带走吸附塔内的热量用于吹干 100＃的脱油脱萘器及精脱萘器。⑤充压步骤：为下一次吸附做准备必须充压。充压用净化的气体经管道 PG206程控阀KV203,限流阀V223对再生好的塔缓慢充压至吸附压力。至此，预处理吸附器的一次循环完成，充压与逆放步骤期间300#的解吸气经程控阀KV206直接到管道FG211根据后工段需要进行处理。3.变压吸附工序（ 300＃）工作原理：变压吸附工艺的原理是利用所采用的吸附剂对不同组份的吸附量随压力的不同而呈现差异的特性，使氢气和其它杂质实现分离。在一定吸附压力下， 200#工序净化COG进入300#吸附床，吸附容量较大的强吸附组份 N、CH,CQCO被吸附留在床层，而较小吸附容量的弱吸附组份H2从床层出口端输出，得到大于99.5%的H2,吸附饱和的吸附剂减压和冲洗使其解吸。本装置为六塔流程，微机控制程控阀门进行切换，整个过程在低于 40c下进行。每个吸附塔在一次循环中都经历吸附（A）,第一次压力均衡降（E1D、第二次压力均衡降（E2DD、顺向放压（PPP、第三次压力均衡降（E3D、逆向放压（D）、冲洗（P）、第三次压力均衡升（E3FR、第二次压力均衡升（E2R、隔离（IS）、第一次压力均衡降（E1R、最终升压（FR等十二个步当1。主要采用6—2—3/P主程序。装置运行方式本装置主要运行6-2-3/P程序，当某程序控制阀或控制阀门开关部件出现故障，可自动切换其它运行方式。或者由使用者手动切换程序，以满足不同负荷需要。可在下列四种运行方式中选择一种进行操作，正常情况下以 6-2-3/P方式运行为主。运行方■式在线吸附床数同时执行吸附步骤的吸附床数均压次数吸附床再生步骤6-2-3623逆放、冲洗5-2-2522逆放、冲洗5-1-3513逆放、冲洗4-1-2412逆放、冲洗装置特性：装置在6-2-3/P运行方式下的工艺特性见表1-2和表1-3.表中的数值是根据提供的设计条件确定的 .当运行中原料气组成、吸附压力以及产品纯度发生变化时，这些数值也会相应改变。表1-2各运行方式下的装置特性运行方■式原料负荷原料处理量产品流量解吸气8M:氢气收率

%Nnr/hNr3/hNrr/h%6-2-31001100543.93549.50835-2-21001100511.19582.61785-1-365715359.30357.14834-1-265715332.28378.7078表1-3在6-2-3/P方式运行时气体的组成物料平衡（干基）见下表：物料单位成分合计原料气H2O2N2CH4COCO2CmHnV%6011.525.54.53.54100Nrr/h66011r16.5280.549.538.5441100 [半产品氢气V%99.50930.39960.0390.0510.00060.00040.0001100Nrr/h547.82.2:0.210.28000550.5 [解吸气V%20.41861.60152.963750.99559.00767.0068.00721003Nm/h112.28.8P16.29280.2249.538.544549.51产品气V%99.90390.0010.03940.05160.00060.00040.00011003Nm/h543.4110.00550.21450.28050.00350.00230.0004543.933.4过程说明程控切断阀的编号和作用如下:KV3ix3.4.16-2-3/P运行方式:3.4.16-2-3/P运行方式:塔的编号A〜F阀门功能-01—进气阀02—出气阀03—逆放阀04—顺放、二均、三均阀05—终充、一均阀06—冲洗阀本工序编号-程序控制切断阀以6-2-3/P方式运行时，其中两台吸附器处于进入原料气、产出氢气的吸附步骤,其余四台吸附器处于吸附剂再生的不同步骤。每个吸附器经历相同的步骤程序，以下表方式排列，即可达到原料气不断输入、产品氢连续稳定输出。6-2-3/P工艺步骤分周期123456步位123123123123123123时间24103030603030603030603090压力1.300.930.560.360.190.020.020.190.560.560.931.30AAE1DE2DPPE3DDPE3RE2RISE1RFRBE1RFRAE1DE2DPPE3DDPE3RE2RISCE3RE2RISE1RFRAE1DE2DPPE3DDPDE3DDPE3RE2RISE1RFRAE1DE2DPPEE1DE2DPPE3DDPE3RE2RISE1RFRAFAE1DE2DPPE3DDPE3RE2RISE1RFRA注：以上时间和压力为参考值,实际值以装置调试后的时间为准现以吸附器T301A为例说明6-2-3/P方式运行时在一次循环周期内各工艺步骤的工艺过程。（所有程序控制阀的开关动作均由微机控制完成）吸附（简称A）:开启程控阀KV301用口KV302A（关闭与吸附器T301A相连的其它阀门，下同）。200#来的经过预处理后的COCK在1.3MPa下从KV301Al入吸附塔T0301A，除了降以外的杂质被吸附，代从KV302A^塔，当被吸附杂质的吸附前沿移动到吸附器一定位置时，关闭KV301A和KV302A停止原料气进入和产品输出。此时吸附器中吸附前沿至出口端之间还留有一段未吸附杂质的吸附剂。过程压力：1.3MPa吸附时间：240S第一次压力均衡降（简称一均降、E1D：开启程控阀KV305用口KV305D吸附器T301A吸附步骤停止后，与吸附器T301D以出口端相连进行第一级压力均衡，均压过程中吸附器T0301A的吸附前沿朝出口端方向推进，但仍未达到其出口端。当两台吸附器压力基本相等时，关闭阀 KV305A—均降步骤结束（继续开启阀 KV305D用于T301D下一步的最终升压步骤）。过程压力：由1.3MPa下降至0.93MPa

步骤执行时间:30S步骤执行时间:30S第二次压力均衡降（简称二均降、E2D:开启程控阀KV304AKV304F吸附器T301A—均降步骤停止后，与刚结束三均升（E3R步骤的吸附器T0301E以出口端相连进行第二级压力均衡，均压过程中吸附器 T0301A的吸附前沿继续朝出口端方向推进，但仍未达到其出口端。当两台吸附器压力基本相等时，关闭阀KV304E二均降步骤结束（继续开启阀KV304A用于T301A下一步顺放）。过程压力：由0.93MPa下降至0.56MPa步骤执行时间：〜30S顺向降压（简称顺放、PP）:开启调节阀HV-302,开启程控阀KV306F吸附器T301A二均降步骤停止后，吸附器T301A中的顺放气通过阀KV304A顺放调节阀HV-302顺向放压对逆放结束的吸附器T301F进行冲洗再生，再生气通过KV303FHV-303返回200#工序去作再生气。当吸附器T301A压力由0.56MPa降到0.36MPa时，关闭阀KV306FKV303F顺放步骤结束（继续开启阀KV304A用于T0301A下一步三均降）。过程压力：由0.56MPa下降至0.36MPa步骤执行时间：〜60S第三次压力均衡降（简称三均降、E3D:继续开启程控阀KV304A开启程控阀KV304F吸附器T301A顺放步骤停止后，与刚结束冲洗（P）步骤的吸附器T0301F以出口端相连进行第三级压力均衡，均压过程中吸附器 T301A的吸附前沿刚好达到其出口端。当两台吸附器压力基本相等时，关闭阀 KV304A三均降步骤结束（继续开启阀 KV304F用于T301F下一步二均升）。过程压力：由0.36MPa下降至0.19MPa步骤执行时间：〜30S逆向放压（简称逆放、D）:开启阀KV303A,调节阀PV302初期给一固定开度，后期按斜率模式开启.吸附器T301A三均降后，沿吸附的反方向进行降压，吸附剂中的大部分杂质得到解吸，在逆放前期，解吸气通过单向阀 V331进入解吸气缓冲罐，KV307打开，解吸气去200#工序去作再生气，在逆放后期，HV303打开，逆放后期的解吸气去200#工序去作再生气，这样始终保证再生气的压力平稳，当塔的压力降到 0.02Mpa时，逆放结束（继续开启阀KV303A用于T301A下一步冲洗）。过程压力：由0.19MPa下降至00.02MPa压力越低解吸越好，步骤执行时间：〜30s冲洗（P）:开启阀KV306AW调节阀HV-302,继续开启阀KV303AKV304B利用刚结束二均降步骤的吸附器T301B的顺放气对吸附器T301A进行冲洗，进一步降低吸附器T301A中的杂质分压，使吸附剂得到充分再生。当吸附器T301B的压力降至规定值时，关闭阀KV304B冲洗步骤结束。过程压力：保持压力在00.02MPa,同样压力越低吸附剂再生越好。步骤执行时间：〜60S第三次压力均衡升（简称三均升、E3FR:开启阀KV304所口阀KV304B吸附器T301A与刚结束顺放（PP）步骤的吸附器T301B以出口端相连进行第三次压力均衡，均压过程中吸附器 T301A的压力升高，当这两台吸附器压力基本相等时，关闭阀KV304D（继续开启阀KV304A用于T301A下一步二均升）。过程压力：由0.02MPa上升至0.19MPa步骤执行时间：〜30S第二次压力均衡升（简称二均开、E2R:开启阀KV304A和阀KV304C吸附器T301A与刚结束一均降（E1D步骤的吸附器T301C以出口端相连进行第二次压力均衡，均压过程中吸附器T301A的压力升高，当这两台吸附器压力基本相等时，关闭阀KV304用口KV304D过程压力：由0.19MPa上升至0.56MPa步骤执行时间：〜30SEK（IS）:与吸附器T301A相连的所有程控阀关闭，吸附器压力保持不变。过程压力：保持0.56MPa步骤执行时间：〜60s第一级压力均衡升（简称一均开、E1R:开启阀KV305ABKV305E调节阀HV301给一固定开度。吸附器T301A与刚结束吸附（A）步骤的吸附器T301D以出口端相连进行第一级压力均衡，均压过程中吸附器 T301A的压力升高，当这两台吸附器压力基本相等时，关闭阀KV305D—均升步骤结束（继续开启阀 KV305A用于吸附器T301A下一步的最终升压步骤）。过程压力：由0.56MPa上升至0.93MPa步骤执行时间：〜30s最终升压（简称终充、FR）:终充流量调节阀HV-301有调节输入，继续开启阀KV305A经三次均压升步骤后，吸附器T301A最终用产品气通过调节阀HV-301限流充压使其逐步达到吸附压力。当压力接近吸附压力后，关闭阀KV305AHV-301,终充步骤结束。过程压力：由0.93MPa上升至1.3MPa步骤执行时间：〜90s至此，吸附器T301A的吸附、再生过程全部结束，紧接着进行下一次循环。过程叙述中的步骤执行时间及过程压力是说明性的，装置在实际运行中可根据原料气流量、组成和压力的变化随时对时间和压力进行调整。3.4.25-2-2/P运行方式：以5-2-2/P方式运行时，其中两台吸附器处于进入原料气、产出氢气的吸附步骤，其余三台吸附器处于吸附剂再生的不同步骤。每个吸附器经历相同的步骤程序，以下表方式排列，即可达到原料气不断输入、产品氢连续稳定输出。5-2-2/P工艺步骤分周期12345步位123123123123123

时间2403060303060303090压力1.300.770.470.250.020.020.250.771.30AAE1D)PPE2DDPE2RE1F1FRBE1RFRAE1D)PPE2DDPE2RCDPE2R【E1RFRAE1D)PFE2DDE1DPPE2DDPE2R:E1F:FRAEAE1DPPE2D)DPE2RE1F【FRA3.4.35-1-3/P运行方式：以5-1-3/P方式运行时，其中一台吸附器处于进入原料气、产出氢气的吸附步骤,其余四台吸附器处于吸附剂再生的不同步骤。每个吸附器经历相同的步骤程序，以下表方式排列，即可达到原料气不断输入、产品氢连续稳定输出。5-1-3/P工艺步骤分周期12345步位123123123123123时间2103030150303015030301503030150压力1.300.930.560.360.190.020.020.190.560.560.931.30AAE1DE2DPPE3DDPE3RE2RISE1RFRBE1RFRAE1DE2DPPE3DDPE3RE2RISCE3RE2RISE1RFRAE1DE2DPPE3DDPDE3DDPE3RE2RISE1RFRAE1DE2DPPEE1DE2DPPE3DDPE3RE2RISE1R:FRA3.4.44-1-2/P运行方式：以4-1-2/P方式运行时，其中一台吸附器处于进入原料气、产出氢气的吸附步骤,其余三台吸附器处于吸附剂再生的不同步骤。每个吸附器经历相同的步骤程序，以下表方式排列，即可达到原料气不断输入、产品氢连续稳定输出。1—2/P工艺步骤分周期1234压力1.300.770.470.250.020.020.250.771.30时间s2103015030301503030180吸AAE1DPPE2DDPE2RE1RFR附BE1RFRAE1DPPE2DDPE2R器CDPE2RE1RFRAE1DPPE2DDE1DPPE2DDPE2RE1RFRA4、后处理工序（400#）工艺原理本工序由脱硫、脱氧、干燥两部分组成。从 300#出来的半成品氢气中尚含有少量氧。在脱氧器中，这些微量氧在钳催化剂作用下生成水。其反应式如下：H2+1/202 -H2O（g）+242（KJ/moi）生成的水经干燥部分除去。过程说明脱硫工序由精脱硫器（R401AB）组成。从300#来的半成品氢气自上而下得进入两台可用可并联的精脱硫器（R401AB）,脱除还可能残留的部分硫。脱氧工序由加热器（E401）、脱氧器（R402）和冷却器（E402）组成脱氧工序。从精脱硫器来的半成品氢气中尚含有少量的氧。由于含量较低，当它通过催化剂层与氢反应时，生成的热量较少，不足以维持正常的反应温度。故在脱氧塔（ R402）前需在加热器（E401）中将氢气预热。反应温度维持在80C-100c之间。脱氧后的氢气经冷却后去干燥部分。（3）干燥部分该部分由预水分离器 （V401）、干燥器（T401A,B）、预干燥器（T402）、氢气加热器（E403）、氢气冷却器（E404）等组成。它是一个等压的变温吸附过程。通过三个四通程控切断阀（KV401ARC）和流量调节阀FV-0401来实现整个循环过程。干燥与再生均处于〜1.30Mpa压力下。干燥系统TSA运行程序和程控阀开关表分周期12步位1234

时间hr4.04.04.04.0干燥器T0401AAHCT0401BHCA预干燥器T0402ASSIr hAHKV401Aa|■|KV401AbKV401AcKV401Ad■ ■ ■ ■ 1KV401BaKV401BbKV401BcKV401BdKV401CaKV401cb，KV401Cc1KV401cd说明：四通阀的四个开口序号如下:dacb由图可知，每个循环每个塔都必须经历，吸附、加热、冷却三个步骤，并通过四通程控阀来实现。其中KV0401BKV0401O同步的，每经历两个分周期动作一次。5.工艺流程及主要操作参数原料气脱蔡及压缩工序：来自界外的焦炉气（COG由原料气管道PG101先进入脱油脱蔡器（T101A,B）,脱除绝大部分蔡、焦油和苯等杂质，通过管道 PG104进入压缩机进行一级压缩后，再通过管道PG107进入精脱蔡器（T102AB）中脱除残余的蔡等杂质，净化后的气体经由管道PG110H入压缩机二、三级压缩至1.30MPa再由管道PG113送到下一工序。压缩机的开停车方法见《压缩机使用说明书》。.预处理工序来自100#的焦炉气（COG由原料气管道PG113去除油器除掉压缩时所带的机械油，然后再经管道PG204*预处理工序。原料气油雾的净化（除油器）压缩后的原料气通过管道PG204阀V201a/b进入除油器（T201A/B）,除油器的作用是脱掉少量用压缩机油雾。净化后的气体经阀 V206a/b管道PG204后送到预处理器T202A/B。两个除油器为交替使用，使用一段时间后效果下降，切换塔。两塔可以交替使用，也可以串联使用，当吸附剂吸附杂质接近饱和就更换吸附剂。原料气的预处理工序在前已详细说明，在此就不再叙述。变压吸附工序经预净化后的原料气压力约1.3Mpa,经管道PG208进入吸附塔（T201A〜F）中正处于吸附状态的两个塔，在那里吸附了除氢以外的几乎所有杂质，从而得到氢纯度大于或等于99.5%的产品气，其压力约1.25Mpa。温度小于40Co然后经管道H0303,调节阀PV30幺氢气缓冲罐（V301）、管道H308送往界区外。不合格氢气，由管道VT303和阀KV308作短暂放空。本工序排出的解吸气来自逆放和冲洗两步骤。由管道 FG303排出，用于前工序再生时用，在逆放步骤开始阶段，高压气体经管道 FG303程控阀KV307单向阀门V331进入解吸气缓冲罐（V302）,而逆放后期低压气体和冲洗步骤中的解吸气，直接通过调节阀HV303进入解吸气管网，由管道FG303输出到前工序。当管道FG303的压力比较低时缓慢开启调节阀 PV302进行补充气体，同时对解吸气缓冲罐泄压，为下一次吸附塔逆放做准备。变压吸附工序程控阀比较多，动作频繁出故障的可能性相对较大，为此，设计了多种程序切换，当某塔相应程控阀出故障可以把该塔隔离出来进行检修，其它塔继续工作。已经设计的程序有以下几种：6塔运行切换成 5 塔运行；5塔运行切换成 4塔运行；6塔运行切换成 4塔运行；当程控阀上的阀检检测到阀门出故障并发出报警信号，操作人员就可以判断和决定是否要切换，切换到哪个程序运行从而保障装置不停车。具体的切换操作方法见《微机操作说明书》。5.4后处理工序由300#工序送来的半成品氢气，首先经过管 H308,|彳?|V402A/B进入精脱硫器，精脱可能残留的部分硫，再通过管道H404,|彳§1V407进入加热器（E401）被预热至80〜100C,通过管道H406进入脱氧器（R402）,在钳催化剂的作用下发生反应将氧脱至 10Ppm以下，再经管道H410冷却器（E402）冷至040C,又经管道H407在预水分离器（V401）中分掉游离水，最后经管道H40&调节阀FV-401进入干燥塔T401A/B,干燥后的产品氢气经流量计FIQ-402,调节阀PV-401、程控阀KV402V450输往界外。干燥器（T401A/B）的再生气用已脱除氧白小部分氢气，管道H408分一管路，经流量孔板FT—401、管线H413至四通阀KV401A再生气在加热冷却步骤时的气流走向如下：①再生干燥器时：再生气经管线H414至预干燥器（T402）脱水，沿管道H415到干燥加热器（E403）中加热到140C,经过H422管线、四通阀KV401占正处于加热再生的干燥塔（T401）,带有脱附出水份的再生气，经四通阀KV401B管道H41又|彳§1KV401A管道H418到干燥冷却器（E404）中冷却至常温，由管道H419,返回正去干燥器的产品气中，一起去T401中干燥。②冷却干燥器时：再生气经管道H413四通阀KV401A管道H41^四通阀KV401B去已经加热再生完全的干燥塔。冷吹气从塔上端进入，从塔下端出来，经阀KV401G管道H422到干燥加热器（E403）中预热至140C,沿H415管道，去再生预干燥器（T402）,再生后的气通过H414管线、四通阀KV401AH418管道，在氢气冷却器（E404）中冷却至040C,沿H419管道返回正去干燥器的产品氢中。第三章自动控制系统及工艺过程参数检测本装置的自控系统采用西门子 S7－300控制系统。实现程控阀的程序控制、阀位状态显示、故障诊断、数据记录，打印报表等功能。对装置各调节系统的作用进行介绍如下，控制系统的操作和使用方法参考《程序控制系统说明书》流量计量系统1）原料气流量计量系统（ FT-201）所在位置：管道PG208量程范围：0〜1500Nm3/h作用：对原料气进行计量。（2）氢气流量分配指示计量系统（ FT-401）所在位置：管道H413,量程范围：0〜200Nm3/h作用：对加热、冷吹氢气进行计量。（3）产品气流量计量系统（ FT-402）所在位置：管道H412,量程范围：0〜700Nm3/h作用：对产品氢气进行计量。自动控制及调节系统程序控制系统控制对象： 200＃、 300＃、程控阀的程序控制。作用：按预先给定的程序自动运行程序，可通过键盘进行时间修改；可以根据需要进行程序切换，以及相应功能键的操作。（2）原料气压缩机出口超压返流调节系统（ PICA－101）控制调节对象：①调节阀PV-101②原料气压缩机出口压力量程范围：出口压力：0〜1.40Mpa上限设置：1.40Mpa作用：当原料气压缩机出口压力偏高时 PV－101调节阀自动开启，压缩后的原料气部分通过 PV－101进入原料压缩机入口管线，保证压缩机出口压力稳定。吸附塔压力自动调节系统（ PICA－301）控制调节对象：①PV-301②300#吸附塔压力，产品氢气压力调节。量程范围：0〜1.30Mpa作用：根据给定值自动调节 PV－301调节阀的开度，控制吸附塔压力。300＃终充流量手操控制系统（ HC－301/KS-301）控制调节对象：①HV-301 ②最终充压流量量程范围：0〜100%作用：自动计算最终充压阀门开度，控制终充流量。300＃顺放气量手操控制系统（ HIC－302/KS-301）控制调节对象：①HV-302②顺放气量量程设置：1〜100%作用：①在计算机上手动设定HS302开度，控制顺放气量②在二均步骤时调节阀 HV－302接收 KS－301的信号，自动关闭。（6）预处理器出口再生气压力调节（ PIC202）控制调节对象：①PV-302②PSA单吸气（预处理再生气）压力量程范围：0〜0.05MPa作用：稳定解吸气（预处理再生气）输出压力，防止逆放气波动对加热器及预处理器的再生产生影响。（7）解吸气流量手操控制系统（ HC304/KS301）控制调节对象：①HV-303②PSA单吸气（预处理再生气）输出压力量程范围：0〜100%作用：在逆放前，由微机超前发出信号， HV303提前关闭到一定开度，以防高压逆放气对再生系统的扰动。逆放开始后延后发出信号使 HV303恢复调节；在逆放后期HV303开度由小到大，使解吸气输出压力和流量相对稳定。（8）氢气分配流量自动调节系统（ FIC401）控制调节对象：①FV-401②再生用氢气量量程范围：0〜200NmYh作用：通过FV-401的开度变化调节氢气去干燥器（T401）主通道的阻力，从而调节再生气量。（9）产品氢气压力自动调节系统（ PIC401）控制调节对象：①PV-401②产品输出压力量程范围：0〜100%作用：保证产品氢气输出压力稳定。（10）半成品氢含量自动分析及低报警系统（ ARA-301）量程范围：95%^100%下限设定：97%作用：当 300#的半产品气氢纯度低于给定值时，计算机发出报警信号，提醒操作人员注意。（11）产品氢中氧含量、水含量检测及高报警（ ARA-401、ARA-402）量程范围：0〜20PpmO-60〜0c（露点）高限设定值： 10ppmO2-40℃（露点）作用：用氧分析仪和水分析仪对产品质量进行在线监测和记录，当产品氢中氧含量、水含量超标时，计算机发出报警信号第四章装置的启动和停车初次开车前的准备工作开车分为初次开车和正常开车、初次开车前应做好一系列的准备工作，而正常开车只需将某些阀及控制点设置好后即可启动。装置安装完毕，需进行严格的吹扫，试漏工作。合格后，吸附塔干燥器装填吸附剂，完成整个气密性试验后，应对所有控制系统进行严格的检查及调试，并对整个设备和管道进行氮气置换，使整个装置的氧含量降至0.5％以下，因为本装置的原料气和产品以及解吸气均含有大量氢，尤其是产品气，如果不预先将系统中的氧置换掉，在开车初期特别在 300＃工序会形成爆炸混合物而引起爆炸燃烧。以上工作完成后将阀门处于关闭状态。系统开车前的准备工作完成动力设备单机试车；完成自控仪表调校；检查程序切换步序和运行步序；检查好调节阀的行程；检查流量计量系统；调试好在线分析仪。需全关闭的阀门：所有调节阀的旁路阀；所有缓冲罐的放空阀和排污阀；所有安全阀的旁路阀；所有管道及设备的排污阀；所有工艺管道的放空阀；装置正常运行需要开启的阀门：所有调节阀的前后截止阀；所有安全阀的前止阀；所有压力的前置阀；所有程控阀、调节阀的气源阀；⑤仪表空气阀；⑥所有压力变送器的气源阀；⑦所有需要运行动力设备的工艺气体进出阀及旁路阀，动力设备运行及旁路阀；⑧所有需要运行动力设备的冷却水进出阀；⑨需处于工作状态的除票器、除油器、的进出口阀；.投料开车装置的开车分四步进行。首先启动 100#工序（脱蔡及压缩工序）。将压力升至1.30Mpa左右，第二步启动200#工序（预处理工序），生产出合格原料气，第三步启动300#工序，生产出半产品氢气，氢纯度超过 99.5%时可以启动400#工序。由于200#工序一旦启动即能净化得到合格的原料气，整个装置是连续运行的。每个工序运行正常的时间很短，一旦合格后，即可启动下一道工序。1.4.1.100#工序开车①PV101系统处于自动工作状态，高限值设定为1.30MPa；②设定脱油脱蔡塔T101A吸附，T101B再生的工作状态；③开启V124A（B）,启动原料气压缩机，将脱油脱蔡后的原料气送入精脱祭器；④设定精脱蔡器T102A吸附，T102B再生的工作状态；⑤开启V160A（B）,精脱蔡后的原料气经压缩机二、三级压缩达到1.30MPa后送入200#预处理工序。1.4.2.200#预处理工序开车设定除油器T201A吸附，T201B再生的工作状态；开启V201AV206A限流阀V224开1/4圈。③启动KS-201系统,使预处理器处于A塔（T202A）吸附、B塔（T202B）加温的状态;④压缩工序送来的COGK,逐渐使预处理系统压力升高，当PG208管道的压力指示PI-201为1.3Mpa左右时，即可启动300#工序；⑤待300#启动后即有解吸气供200#工序再生T202B时，即可投运E201,加热再生气去再生预处理器和除油器。1.4.3.300#工序开车：①控制系统开车前设定：系统名称控制方■式阀门代号阀位设定HC-301手动HV-30150%HC-302手动HV-30230%HC-304手动HV-30320%PICA-301手动PV-30130%PIC-202自动PV-302给定值为0.03Mpa②KS-301的启动按工艺要求设定好各步位的时间，微机时序处于暂停状态。③200#工序缓慢向300#工序投料，其量不超过正常流量的1/2,由于投料量开始比较少，流量计指示不准，故此时流量大小控制在每分钟使塔的压力升高 0.1MPa的速度，以防止超流量操作。④每当吸附压力升高0.1MPa时，步进一次，这样反复切换数次。此时是对吸附塔进行原料气置换，然后将PICA—302设定自动，并将给定值设在1.3MPa.⑤以后每当吸附塔压力升高0.1〜0.2Mpa时，程控系统步进切换一次，一直升至吸附压力。在升高过程中注意随时调整顺放和最终升压流量。升压速度可由 200#工序供给的气量来调节。⑥当吸附压力升至1.3Mpa时，已有氢气从塔顶输出至氢气缓冲罐。但氢浓度达不到要求。缓冲罐V301、V302压力每升高至0.1~0.2MPa,此时不合格氢气和解吸气分别通过阀KV308和V339暂短放空，反复置换几次。⑦通过100#工序使原料气流量逐渐增加，直至流量计 FI—201显示值达到800〜1000Nm/h左右为止，并随时调整顺放和终充调节阀的开度，使最终充压压力接近吸附压力。⑧当吸附压力升至1.3Mpa时，通常氢浓度已达90%,此时可启动产品氢在线分析仪(ARAr301),当氢浓度大于99.5%时，就可往400#X气了。⑨将原料气流量逐渐增至满负荷。1.4.4.400#工序开车①将FIC-401投入自动运行，设定值为200Nm/h;②KS-401系统先手动切换到T401A吸附，T401B加热；待300#工序稳定，氢纯度达到要求后，开启阀 V402A将半成品氢气送至400#工序进一步精制，不合格的氢气经阀KV-403、V-448、V-449返回100#工序重新压缩。开启蒸汽阀V410使加热步骤趋于正常，当氢气中氧含量小于 10Ppm时，合格产品气经阀KV-402、V450送出界外。1.5.装置正常运行时的调节

装置启动后，应按照装置的设计参数进行调整，使之尽快达到正常状态，为了保证装置和动力设备的稳定和正常运行、所有吸附塔、缓冲罐的压力应控制在正常的范围内。1.5.1.100#工序的调节脱油脱蔡塔的操作参数吸附压力2〜5Kpa吸附温度40C再生压力0.05〜0.1Mpa再生温度：进口400c出口》环境温度+30C再生时间1〜2月一次蒸汽压力0.8Mpa精脱蔡器的操作参数吸附压力0.2Mpa吸附温度40C再生压力0.05〜0.1Mpa再生温度：进口400c出口》环境温度+30C再生时间1〜2月一次蒸汽压力0.8Mpa脱硫剂更换时间「至二年更换一次。200#除油器的操作参数吸附压力1.3Mpa吸附温度40C逆放时间0.5小时充压时间0.5小时注：由于除油器吸附压缩机油用预处理后的再生气再生不能再生完全，故吸附剂需年更换一次。200#预处理工序调节:主要操作参数

吸附压力1.3Mpa吸附温度40c再生压力0.02〜0.05Mpa再生温度：进口150c出口》环境温度+30C切换周期8小时/周期其中：加热时间3.5小时冷吹时间3.5小时逆放时间0.5小时充压时间0.5小时蒸汽压力0.8Mpa切换时间可根据实际处理量的多少和杂质组成含量的变化进行适当调整。当处理量大则切换时间缩短，反之则增长。主要是以净化后原料气中 C5组份的浓度而定，一般其浓度控制在200Ppm以下，否则即行切换。加热结束的标准是当再生气出口温度T202达到50〜60c（或环境温度+30C）再稳定半小时即可停止加热。冷吹结束的标准是T202接近环境温度。对于加热和冷吹时间的分配应根据实际工况作必要的调整，当总的吸附时间加长了，加热和冷吹时间可重新进行分配。如果总时间没变，而加热控制指标（再生气出口温度）提前或延后达到，那么冷吹时间可相应延长或缩短，但通常提前或延迟不要超过2小时。加热过程中，E201管间的不凝气体由阀V232排出。300#工序的调节主要操作参数项目名称指标8M:(Nm3/h)原料气1100产品气550浓度原料气中氢60.0(%)产品气中氢99.9步骤压力（Mpa时间（S）A1.3240E1D1.3->0.9330E2D0.93--0.5630PP0.56--0.3660E3D0.36-0.1930D0.19--0.0230P0.0260E3R0.02-0.1930E2R0.19--0.5630E1R0.56--0.9330FR0.93-1.390循环周期720注：以上时间和压力为参考值,实际值以装置调试后的时间为准HW301开度给定：HV-301作用是控制终充气流的速度。正常的终充速度应使处于终充步骤的吸附塔压力在完成终充前5秒左右达到或接近吸附压力。终充太快或太慢都会引起吸附压力较大的波动。HV-302开度给定：HV-302作用是控制顺放气流速度。正常的顺放气流速度应在顺放时间内达到规定的值。逆放步骤：逆放过程实际上是很迅速的。如果逆放速度太快，不仅使V302波动太大，而且造成吸附剂的磨损，逆放过程是分二步泄压，第一步结束时塔压力与 V302压力相等，第二步通过HV-303使塔压迅速接近常压。冲洗步骤：应尽可能在0.02〜0.05Mpa下进行冲洗，冲洗压力越低越好，冲洗效果就越好。产品氢纯度的控制：一个吸附塔具有固定的负载杂质的能力，因此，如果循环时间过长，由于导入的原料气过多会造成产品浓度下降。循环时间过短，产品氢纯度很高，使床层未充分利用而引起氢的损失增大，氢回收率就相应降低。周期时间的调整：当吸附压力和产品纯度确定以后，影响周期时间改变的因素就是处理能力和组份变化。其中处理能力为主要因素。通常均压（逆放）时间不需要重新设定，而只对顺放时间调整即可。当处理量增大时，顺放时间就应缩短，反之则加长，不如何调整都必须保证氢的纯度为原则。由于氢纯度的变化要滞后一段时间（约二个周期）方能反映出来，所以任何调整都必须谨慎地进行。产品纯度从不合格到合格状态的恢复方法：产品纯度下降表明整个床层已被污染，杂质组份已突破塔的出口端。造成此后果的原因可能是操作不当，也可能是装置自控系统发生故障，一但找出原因，经过处理后应尽快恢复至正常状态，恢复的有效方法一是低负荷（小的处理量）运转一段时间。二是缩短循环时间，如果二者结合起来效果更好，产品纯度就恢复的越快，但注意缩短循环时间要以保证顺放和最终升压步骤所需白起码时间为前提，此时HV301HV302必须开大。1.5.6.400#工序调节：此工序主要控制产品氢气中氧含量和水含量两项指标脱氧和干燥部分主要操作参数：脱氧部分催化剂反应温度（C）50〜100操作压力（MPa~1.3产品氢气中氧含量（Ppm）<10干燥部分操作压力（MPa~1.3温度（C）40再生压力（MPa~1.3再生温度：进口140出口》环境温度+30C切换时间（h）干燥8h;加热4h;冷吹4h蒸汽压力（MPa0.8产品氢气露点（C）-40脱硫塔的操作参数吸附压力~1.3MPa吸附温度40C脱硫剂更换时间「至两年更换一次脱硫脱氧部分操作：从300#工序输出的氢气，经过精脱硫器 R401A（B）后，通过加热器（E401）,对其进行适当的预热。一般在 80〜100c之间，是否要预热，预热至多少温度，可视脱氧效果而定。脱氧后的氢气经冷却器（ E402）冷至室温后进入干燥部分。预分离器内的水通过手动排到地沟。干燥部分操作：在干燥部分正常运行中主要设定好FIC-401回路的给定值，设定的依据是再生气加热干燥器T