变压吸附工艺的运行及运行维护

变压吸附工艺的运行及运行维护

一、变压吸附装置的特点中国的石化变压吸附装置（psa）设计规模为9000mh，原材料气的处理能力为12000mh，天然气回收率为96%，其操作弹性值为30%-120%。本公司使用的变压吸附(PSA)氢气提纯装置跟当前我国同类装置进行比较,具有如下的特点:1.产品纯度高。根据需要,产品氢的纯度可以达到99.9%,甚至更高。2.工艺流程简单。变压吸附法可以一步将各种杂质组分脱除而获得纯氢,因此相应的占地面积较小。3.原料适应性强。对于炼油厂中大部分含氢气源,可以直接采用变压吸附的办法予以提纯。4.操作弹性大。变压吸附的操作弹性一般可达30%~120%。5.操作简便。变压吸附装置的设备简单,且全部是自动化操作,开停车只需0.5~2h。6.吸附剂寿命长。变压吸附一般在常温和中、低压力下进行,且正常操作下吸附剂可与装置同寿命。二、尾气含量及纯度这一装置于原料设计上确定为中国石化某分公司的原料为重整氢、加氢精制、加氢裂化和二期的渣油加氢脱硫装置冷低分气的混合气,其输出的产品是氢气以及解吸气。笔者经过12月13日6时,22时,以及12月12日10日是,三个不同的时间段对标定期间原料气以及尾气组成的数据进行分析,具体结果如下:标定期间的原料气的分析项目及平均组成(vol%)包括:C6+(0.08)、丙烷(1.96)、丙烯(0.14)、异丁烷(0.49)、正丁烷(0.23)、乙炔(0.00)、反丁烯(0.00)、正丁烯(0.00)、异丁烯(0.01)、顺丁烯(0.00)、异戊烷(0.09)、正戊烷(0.03)、1,3-丁二烯(0.00)、丙炔(0.00)、二氧化碳(0.00)、乙烯(1.10)、乙烷(2.19)、氧气(0.13)、氮气(0.57)、甲烷(2.49)、一氧化碳(0.00)、氢气(90.49)。标定期间的尾气的分析项目及平均组成(vol%)包括:C6+(0.42)、丙烷(10.74)、丙烯(0.11)、异丁烷(2.86)、正丁烷(1.36)、乙炔(0.00)、反丁烯(0.01)、正丁烯(0.01)、异丁烯(0.05)、顺丁烯(0.01)、异戊烷(0.52)、正戊烷(0.19)、1,3-丁二烯(0.00)、丙炔(0.00)、二氧化碳(0.00)、乙烯(0.02)、乙烷(18.08)、氧气(0.28)、氮气(1.55)、甲烷(12.33)、一氧化碳(0.00)、氢气(51.46)。同时笔者以12月12日与12月13日从0:00开始,全天每两小时计算一次提纯情况,其中,12月12日纯度最高值为100%,最低值为99.5%,平均纯度为99.85%;12月13日纯度最高值为100%,最低值为99.5%,平均纯度为99.85%。三、停工情况分析这一装置在2010年的10月份一直运行到2014年7月份,在运作过程中一共出现5次开停工情况,其中因为计划停工占了3次,因为装置吸气压缩机电机电流过高出现的停工占了1次,因为催化剂被击穿造成氢气纯度过低出现的停工占了1次。1.压缩机入口密度PSA1程控阀内漏较多。由于PSA1程控阀设计缺陷,造成部分程控阀门不能完全关死,泄露比较严重,进而造成吸附剂特别是分子筛被污染,影响产品纯度;压缩机入口密度小,压缩机吸不上量,为保证解析压力不过高,压缩机入口需要有间断放空同时也损失一部分尾气;一部分氢通过泄露阀进入运行塔中,运行塔解析时氢气进入尾气中损失掉,产品氢收率随之降低。2.操作造成的波动在装置大负荷运行期间,存在如下问题:(1)程控阀漏油情况频繁,部分时刻漏油还比较严重,修阀的过程中需要切除吸附塔,给操作造成的波动;(2)部分程控阀填料泄露严重,为了维持装置生产,不得不在程控阀填料压盖上打卡子,虽说能够短期维持装置生产,但由于所打的卡子没有经过设计和检测,安全隐患较大。3.增设催化剂催化干气线以提高压缩机的组分分子量PSA1解吸气压缩机K101型式为离心式压缩机。离心式压缩机的特点是对分子量的变化比较敏感,而PSA1在调整吸附时间时就会造成尾气中的氢含量变化,影响尾气的分子量,根据操作经验,当尾气的分子量降低到10左右时,K101就完全不上量了,具体表现就是出口流量为0,入口憋压,只能将PSA1的尾气放入低压火炬系统,造成较大的生产波动,且对设备有损坏,此外,对于解析气的回收利用有较大浪费。针对此问题,本装置在2013年大检修期间,通过在压缩机入口新增一催化干气线,来提高压缩机入口气体组分分子量,大大减少了压缩机不易上量的问题。但如有可能,在未来改造时将压缩机型式由离心式改为往复式,就可以彻底解决这一问题。4.两塔重烃吸附对氢气纯度的影响在生产操作中,重整调整操作时造成PSA1入口进料量从50000Nm3/h极短时间内波动到110000Nm3/h,造成PSA1当时正处在吸附状态的两塔重烃穿透,使得PSA1的氢气纯度受到影响,从表3中可以看出,氢气纯度最低为99.5%,在此两塔同时吸附时,PSA1装置外送氢气的纯度就会下降,为了保证下游装置所用氢气的纯度和产量,在操作时不能把吸附时间降得太低,同时又要最大限度的回收氢气。而减少吸附时间在增加氢气纯度的同时会减少氢气的收率,本次标定过程中PSA1装置还要确保其它装置特别是聚丙烯装置的用氢纯度,故导致氢气收率低于设计90%的工况5.原料气中氢气含量对吸附装置的影响原料气组分的变化对吸附塔的处理关系影响