制氢装置的正常开工操作方案

制氢装置的正常开工操作方案(适合于各种催化剂为还原态)制氢装置一般都在还原气纷下停工，装置所用的催化剂都受到很好的保护，特别是转化催化剂和中变催化剂没有受到氧化，所以在正常开工过程中不用再进行催化剂的预处理。因此，正常开工步骤较为简单。正常开工基本步骤如下：装置气密、置换；汽包建立水循环；转化中低变系统升温；净化系统切入；转化炉配汽配氢；脱硫系统切入转化中变大循环系统并升温；脱硫系统进料；切入低变；切入甲烷化反应器（或投用PSA系统）；向外供氢等步骤。1．1开工前的准备工作1．1．1确认装置已具备如下条件装置检修完毕，各检修项目验收，经车间组织检查，确认合格。转化炉周围及其装置区清洁干净。联系调度准备好开工氮气，氢气（分析合格）。对装置电器仪表、联锁系统试验合格。所有盲板拆装复位。准备好点火用具、气密用的洗洁精或肥皂水、喷壶及便携式可燃气体检测仪。机泵试运正常，且干气压缩机用氮气置换合格，处于备用状态。转化炉及其附件必须全部施工完毕，人孔复位，并经有关部门验收合格。装置内公用工程系统施工完毕，并确认公用工程水、电、风、气已引入本装置，消防系统投用。已落实好环保措施。检修项目已向操作工交底，并已组织学习开工方案。1．1．2气密1．1．2．1气密压力根据装置脱硫系统、转化中低变系统、净化系统、开工系统、燃料气系统等各系统的压力等级分段进行气密。1．1．2．2气密介质装置各系统一般采用充压试漏的气密方法，采用的气密介质一般都是氮气，对于燃料气系统和蒸汽系统可以也可以使用蒸汽作为介质。气密工作结束后按开工流程的需要拆、装相关的盲板，并投用所有安全阀。1．1．3置换开工前，对各工艺系统的管道、设备进行氮气置换，使各系统内氧和烃类含量＜0.5%(mol)。待所有系统均置换合格后，才可进行下步开工工序。2汽包（锅炉）建立水循环建立水循环步骤如下：检查给水系统，改好流程，特别要检查转化的配蒸汽阀是否关严，要打开倒淋阀，防止水串人转化炉管。把无盐水引入除氧槽，并排污至水质清洁。调整并控好除氧槽液位，投用除氧蒸汽加温至104℃，可开给水泵向汽包进水。控制好汽包液位在50％，启动热水循环泵（没有热水循环泵的装置此时可打开汽包的底排进行汽包冲洗），冲洗锅炉至水质合格。1．3转化中低变系统建立冷氮循环1．3．1建立循环流程改好本系统的循环流程，并对流程上所有的低点、排高阀、导淋阀的开关状态进行确认，确保流程万无一失。1．3．2系统充压利用压缩机或系统外的高压氮气对转化中低变系统进行升压，升至所要求的压力时停止升压。1．3．2建立循环启动压缩机建立循环，按开工要求控好系统的循环量。1．4转化中低变系统升温1．4．1转化炉点火条件检查各大小火嘴均已关闭。转化系统已建立冷氮循环。汽包进水结束，液位控稳在50%待用，汽包顶部放空阀已打开。鼓风机、引风机已经运行正常，炉膛已建立正常负压（一般为-50Pa）。点火用具已准备好。将瓦斯引至转化炉燃烧器的小火嘴手阀前。炉膛上下至少2个点测爆分析合格。转化系统循环气采样分析，当O2＜0.5%，C1＋C2＜0.5%，合格。1．4．2点火升温按操作规程进行转化炉的点火操作，点火原则：间隔均匀点火。点火成功后，转化炉、中变反应器、低变反应器分别按工艺要求进行升温，一般控制升温速度为25~30℃/ｈ。如果一次点火不成功，应该立即关闭燃料气手阀，待转化炉膛通风至少20分钟以后，重新测爆分析合格，确认炉膛内不含可燃物后，才可再次点火，否则会有发生爆炸的危险。注意事项：点火时应尽量使炉膛温度分布均匀。在转化、中低变升温的过程中，点燃小火嘴应以多火嘴小开度为原则进行，同时注意点燃的火嘴分布要均匀。1．5净化系统切入转化中低变系统（采用PSA脱碳法的制氢装置没有这一步骤）装置开工到即将配氢配汽时，净化的吸收和再生系统必须进好溶液，并先后使贫液泵和半贫液泵进行循环，主要目的是考验循环泵的输送能力，有关调节阀的控制效果，还可以调整吸收溶液的浓度，使溶液加热到使用温度。一旦两塔溶液循环正常，随时可以将工艺介质切入到吸收塔。在转化配氢配汽后，有相当部分的水蒸汽，这部分水蒸汽可以彻底地在吸收塔和再生塔的溶液中互溶而除去，减少后部冷却分水的负荷，直到转化进油后，工艺气有CO2产生，能及时将CO2吸收除去，防止CO2在循环开工介质中积累，以保证甲烷化反应器的升温安全。1．5．1净化系统建立两塔循环所谓建立两塔循环就是指吸收塔、再生塔及它们之间的管道有足够的溶液量，两塔有足够压差的条件下，再生塔的溶液靠循环泵输送到吸收塔。而吸收塔的溶液靠液面上压力高的条件，将溶液压回到再生塔，这样一个连续循环过程就称为两塔循环。要达到这种状态，首先就要从两塔进液开始。两塔系统在正常停工时，如果检修时间过长或要对塔内构件进行处理，必须把原使用的溶液退出到溶液储罐储存，等到开工时再用泵将所退出的溶液送回到净化系统内使用。也可以根据需要，在溶液配制槽配制一些新鲜溶液或某些添加成份补入到净化系统内。每套装置，都有自己专门的进液管路。总体而言，为了方便操作，一般进液口都选在贫液泵入口管线上。初进入的溶液就是从贫液泵入口管反串入到再生塔的。我们开始向系统内补入溶液后，必须关心的问题就是要补入多少溶液才合适。因为决定净化系统溶液量达到生产要求，要等到建立两塔循环后，才能从动态的条件下来确认。所以，刚开始进液时，只需要补进能够维持循环的基本量就可以了。具体依据是什么呢？可根据停工前溶液储存罐的液位标尺高度，将退出的溶液全部打入到再生塔内，再用贫液泵从再生塔将溶液送入到吸收塔，使吸收塔底液位高度达90%，然后停贫液泵，用N2对吸收塔充压至正常操作压力，这时，两塔之间可以先建立贫液循环。在操作上具体做法是：先起动贫液泵，控制流量是正常流量的70%，从再生塔底将溶液送到吸收塔，同时开通富液管路阀门，将吸收塔底的溶液通过液面上的压力作用，回输到再生塔，并逐渐将吸收塔底的液面高度控制在60%。这时，当两塔液面控制稳定，达到动态平衡时，贫液循环就正常了。当所进入净化系统的溶液量与实际相差不大时，在再生塔中部液槽就能形成液位，如果这时因溶液量过少，两塔系统的三个液位就不能达到正常的高度，这时就要再次从储液罐补入足够的溶液，使两塔系统的三个液面升高到60%左右，然后停止补液，起动半贫液泵从再生塔中部将溶液送到吸收塔。这部份溶液同样通过富液管道回流到再生塔内，两塔系统的循环就完全建立起来了。这时所需要进一步完善的工作是，通过采样分析溶液成份，如果浓度过高，通过退液管道，将部分溶液退回到溶液储罐或溶液配制槽，再用无盐水或软化水将溶液稀释，使液面保持在60%的高度。如果溶液浓度过低，就要从系统外再次补入溶液，通过再生塔加热蒸发，使溶液浓缩到正常浓度。贫液泵和半贫液泵投入使用后，把贫液量和半贫液量的比例按设计的要求调整为1：3，这时两塔循环建立，达到正常生产条件，等待将工艺气切入，投用净化系统。1．5．2吸收塔切入系统装置开工过程中，在两塔没有建立循环之前，循环气是从吸收塔跨线管路走的，当两塔建立循环正常及转化配氢配汽前，应将吸收塔切入循环系统使用，以便于下面的配氢配汽工作的进行，这样才能保证工艺气脱水顺利彻底。因为吸收塔内有较大的空间体积，在工艺气要切入之时，首先要进行压力平衡，才能避免操作过程中对两塔液面和系统压力造成不良影响。将工艺气切入吸收塔过程中，主要注意做好两点。一不要带液跑液，二不要造成系统压力大幅度波动。我们知道，吸收塔内的溶液要跑出来，只有二个途径，一是从吸收塔顶被气体带出，二是从工艺气入吸收塔的管口反串出。但溶液要从这两个地方流出，是不容易的，必须具备一定的条件才能出现。一般情况下，只要做到在净化操作中把吸收塔液位控制在正常允许的范围内，使塔底液面始终低于工艺气入口管，这样就可以避免溶液从吸收塔入口管串出。另外，工艺气通过吸收塔时，如果空速不是大幅度增加，造成发生泛液事故，溶液也不能被上升流动的工艺气带出。1．5．2．1吸收塔切入条件在切入吸收塔前，要确认各种条件是否符合切塔的要求：两塔循环必须正常，动钒化结束；K2CO3浓度＞18％，泡高＜60mm，消泡时间＜10秒；溶液循环量为正常值的60％；吸收塔液位控稳在40~50％。以上条件符合后，才能将吸收塔切入工艺系统。1．5．2．2切入吸收塔的操作切入吸收塔时的具体操作是：先小开吸收塔的出口阀，使塔内的压力与工艺系统的压力平衡，当吸收塔的压力与系统压力平衡后全开出口阀，使塔内恢复原来的稳定状态。缓慢关闭吸收塔的副线阀，使吸收塔前压力比塔内压力稍高0.05MPa（防止溶液从吸收塔入口倒流出来）；缓慢打开吸收塔入口阀，缓慢关闭副线阀，直至入口阀全开，副线全关，使工艺气全部从吸收塔通过。切塔的过程中，注意吸收塔出口气体分液罐的液位，如有液泛现象，及时关闭塔入口阀，打开副线阀，找出原因后再切入。调整好各工艺参数，稳定系统操作，及时采样分析粗H2质量。两塔系统从进液、建立循环、到最后切入工艺气，便完成了整个开工投用过程。再根据生产进料大小，相应调整进入吸收塔的贫液量和半贫液量，就能很好地达到工艺气的净化要求，实现正常生产。1．6配氢配汽1．6．1切出低变反应器进行配氢配汽操作前，为了防止在配汽过程中冷凝水对低变催化剂的损坏，要将低变反应器切出转化中低变循环系统。1．6．1．1切入操作缓慢打开低变反应器跨线阀，直至该阀全开。缓慢关闭低变反应器出、入口阀。低变反应器切出后要保温保压，低变反应器的压力必须比转化中变系统压力大0.5Mpa。1．6．1．2注意事项按操作规程进行切出反应器的操作时，一定要确保流程正确，避免反应器憋压。1．6．2蒸汽并网或控稳压力汽包产生蒸汽后，严格控制汽包的升压速度，如果有可能，将汽包压力控稳后将自产蒸汽并网，有利于配氢配汽的操作。如果汽包压力未达到并网条件，应设法控稳蒸汽压力，否则将影响配氢配汽操作时配汽量的稳定。注意：蒸汽并网时，操作要缓慢、平稳，避免引起汽包压力、液位的剧烈波动，尽量使汽包保持50%的液位。1．6．3配氢配汽的条件蒸汽分析合格并控制蒸汽压力比转化人口压力>0.3~0.5MPa，在配蒸汽阀前疏好水。将甲烷化和低变反应器切出系统(如果开汽时没有切入循环就不存在这个步骤)。转化炉人口温度要在露点温度以上，出口及中变床层温度均要达到指标。配入的氢气要分析合格。各仪表启动正常，配汽阀灵活好用，转化出口在线CH4和工业氢分析仪投用。1．6．4配氢配汽操作配氢与配汽的操作同时进行，控制水氢比在4~7.5范围内，避免加入的水蒸汽过大造成转化催化剂和中变催化剂氧化。配氢配汽后要及时调整炉温，及时增点火嘴，特别要维持进口温度不得低于420℃，防止水合反应发生。1．7脱硫系统切入转化中变大循环系统并升温1．7．1脱硫系统切入1．7．1．1脱硫系统升压脱硫系统用氮气升压至与转化中变系统的压力一致，目的是防止脱硫系统联入转化中变系统时造成转化中变系统压力的波动。1．7．1．2切入操作操作如下：打开脱硫系统与转化中变系统的联通阀。打开压缩机出口至脱硫系统入口的阀门。关闭压缩机出口至转化中变系统入口的阀门。注意事项：对压缩机的进、出流程进行确认，确保流程畅通。脱硫系统切入转化中变大系统后，转化炉进、出口温度会有较大变化，要及时增点火嘴或调节转化炉的燃料量，维持炉温的稳定。1．7．2原料预热炉点火升温点火前引蒸汽对炉膛气进行吹扫，直至烟囱见蒸汽。按加热炉操作法进行点火升温，以炉出口温度为标准按25~30℃/ｈ的速度进行升温。参考加氢转化催化剂及脱硫剂的使用说明书，当加热炉出口温度升至催化剂的最低使用温度时，可停止升温，恒温等待进料。1．8脱硫系统进投料1．8．1进油条件加热炉出口360~380℃，加氢反应器及脱硫反应器床层最低温度已达到催化剂的使用温度。转化炉入口480~500℃，转化炉出口＞680℃。中变床层350~380℃。1．8．2进油操作按工艺要求计算好进油时的水碳比，根据水碳比控制好转化炉的配汽量，从而达到控制转化炉水碳比的目的。启动进料泵，按装置最低负荷开始进油，然后逐渐加大，最后控制水碳比为4.0~5.0。及时调整炉温，防止温度下降，保证转化气合格。1．8．3进干气如果装置设计原料中包括加氢干气，装置在进油后可进行配干气的操作。操作方法：联系生产调度准备好加氢干气；缓慢打开装置界区干气总阀，引干气至压缩机入口，通过压缩机向脱硫系统配入干气；配入干气后，根据配干气的量调整压缩机的负荷。1．8．4操作注意事项：控制好转化炉水碳比；装置进油、干气配入时操作要缓慢，确保进油、配干气的量只能缓慢增加。配入干气后，观察加氢反应器及脱硫反应器床层的温度变化，床层温升不能出现飞温现象，否则应及时切出干气，并在脱硫系统充入高压氮降温，查清原因后再配入。转化炉入口流量变化时要及时调整炉温和配汽量。1．9切入低变反应器1．9．1低变升温改好低变升温流程。采用化学吸收净化工艺的制氢装置，其低变反应器一般用粗氢气升温，而采用PSA法净化工艺的制氢装置，其低变反应器一般采用脱水后的中变气进行升温，这类装置一般设有一个中变气加热换热器。当低变催化剂床层最低点的温度大于系统气露点温度20℃时，停止升温。1．9．2低变切入缓慢打开低变反应器的入口阀门，让反应器内的压力与系统压力平衡，然后打开低反应器的出口阀门，缓慢关闭反应器的跨线阀，将低变切入转化中变大循环系统。注意：关闭跨线阀时，动作要缓慢，观察反应器出入口压力变化情况，防止各反应器憋压及超温。1．10切入甲烷化反应器向外供氢（化学脱碳法采用这一种工艺）甲烷化反应器要达到开工使用条件，就要以每小时30~50℃的速度，使催化剂床层平均温度达到300℃左右。甲烷化反应器采用什么方法升温，与低变反应器的升温手段是有差异的。低变反应器如果没有设置使用粗氢升温流程，单靠热氮循环升温的话，转化的配氢配汽工作就要延迟，等到用热氮使低变反应器床层最低温度升到180℃以上时，才可以进行配氢配汽工作。这种类型装置的开工升温，低变反应器和甲烷化反应器都无需在中途改动升温流程。因为低变反应器在转化配氢配汽后，其催化剂表面温度巳高于工艺气中水蒸汽的露点温度，不会发生水解破坏。而甲烷化反应器这时的升温介质，是经过充分脱水的循环工艺气，其成份组成主要是H2和N2，随着转化配氢配汽继续进行，工艺气中的H2浓度愈来愈高，而N2浓度愈来愈低。配氢配汽只是一个过渡阶段，装置很快就要进油了。进油后，转化反应有对甲烷化反应造成较大温升的CO和CO2生成，不过，CO经过中、低温两次变换反应，CO2经过吸收塔的溶液吸收去除，它们在工艺气中只剩下千分之几的浓度了，不会对甲烷化升温造成超温威胁。这种装置的甲烷化反应器，其升温过程是比较简单的。在初期，由于循环氮气系统热量较少，甲烷化反应器入口温度调节无需使用冷流，任它随热氮循环升温。到了中后期，就要利用甲烷化入口冷流加以控制，按每小时30~50℃的速度进行升温，直到反应器温度达到床层最低点300℃的要求。另外，对于设有使用粗氢对低变反应器升温的装置来说，甲烷化反应器的升温过程是分段进行的。前段是使用N2升温，后段是使用粗氢升温。这种工艺的特点是可以大大缩短开工时间。当转化升温达到配氢配汽条件时，必须首先将低变反应器和甲烷化反应器暂时切出工艺系统，保温保压，再将吸收塔切入工艺系统，完成这三大操作后，才开始配氢配汽。配氢配汽后，改通低变开工升温流程，用粗氢对低变反应器进行升温。当低变反应器