甲醇改制氢装置PSA工序正常生产及开停工操作方案

甲醇改制氢装置PSA工序正常生产及开停工操作方案第一节：PSA单元的开车1、吸附剂装填见三剂使用规定相关内容。2、系统置换在装置正式投料前还应用干燥、洁净的氮气对整个装置进行彻底置换使整个系统的含氧量低于0.2%(体积)。置换方法可按正常运行步骤进行，即以氮气做为原料气通入，启动系统程控阀后直到产品气出口和解吸气出口氧含量均小于0.2%为止(至少三次取样分析均合格才能视为合格)。如氮气量不足，则可分阶段逐塔逐管通入氮气进行置换。3、首次开车在所有设备、仪表、微机都已调试完毕并经过了试运行，具备投用条件，系统也已完成置换后，即可进入装置的首次投料、开车过程。其步骤如下：确认系统已氮气置换合格。确认原料气组成已合格，不带油、水等液态物质。拆除进出界区的所有工艺气管线盲板，并作记录。控制系统及所有仪表通电，并投入操作状态。在DCS操作画面上，设定好所有调节系统的操作参数。在DCS操作画面上，将油泵的运行按钮置为RUNNING状态，使液压系统投入运行。在DCS操作画面上，用将PSA系统运行按钮置为RUNNING状态，使程控阀开始投入运行。缓慢打开原料气进口阀，逐渐向系统内投料，投料速度不宜过快，应保持在每分钟吸附塔压力上升0.1MPa左右。当吸附塔压力升至2.7MPa后，打开手动产品气放空调节阀，将不合格的产品气放入燃气管网。调整吸附塔的吸附时间，以便产品尽快合格，当运行一段时间PSA出口氢气纯度达到99.9%且CO2+CO含量低于20PPm后，关闭产品气放空调节阀同时将PV4423投自动并打开产品气出界区阀门。运行平稳后，系统联锁投用。至此，整个装置即转入正常运行状态。4、正常开车步骤由于正常停车后氢提纯装置处于正压封闭状态，因而再次开车时无须再置换开车过程将比首次开车简单。具体步骤如下：控制系统及所有仪表通电，并投入运行。液压系统投入运行，并启动PSA系统运行按钮。逐渐向系统缓慢投料，当吸附塔压力升至2.7MPa后，打开产品气放空调节阀将不合格的产品气放入燃气管网（开车初期系统内的氮气通过现场放空管放空）。氢气纯度达到99.9%且CO2+CO指标合格后，关闭产品气放空阀同时打开产品气出界区阀门。系统转入正常运行。5、开车阶段的调整由于开车阶段系统的正常压力系统尚未建立起来，因而在开车的初期应用30～50%的负荷缓慢加量。并选择较小的“操作系数”，较短的吸附时间。使产品纯度迅速合格。第二节：PSA正常操作与调节PSA装置的操作和控制方式有自动和手动两种。自动方式主要用于正常运转，手动方式用于设备测试、开停工和故障处理。能手动或自动的特殊功能包括：吸附时间控制、阀门操作和工艺切换。PSA装置日常正常操作调节包括：吸附时间、压力和处理量、进料温度几个调节参数的调节，还包括PSA产品氢纯度控制、工艺切换几个方面。1、PSA进料温度的调节PSA控制系统对进料温度设有高报警和高高停车联锁，进料温度达45℃发出高温报警，到50℃时自动停车，因此进料温度是PSA岗位的一个重要控制指标。根据进料温度的报警值和生产要求，要求正常生产过程中PSA的进料温度应尽量控制在30℃~40℃之间，温度太低（低于25℃）吸附剂表面易形成凝结水，损坏吸附剂；温度太高影响分子筛吸附能力，还易发生联锁停车。PSA进料温度的调节是由温度控制阀TICA-4401调节中变气压缩机二级出口冷却器冷却水来控制中变气温度，设定值一般为35℃，冬季注意进料管线伴热的投用。2、吸附时间的调节每个吸附塔在一定产品规格的要求和一定量的吸附剂条件下，吸附剂对杂质的允许吸附量是一定的。正常生产过程中，PSA岗位通过调节吸附时间来控制吸附剂对杂质的吸附量，从而保证产品纯度的前提下，充分利用吸附剂获得较高的合理氢收率。变压吸附的时间参数是影响产品氢纯度和氢气收率的最主要参数。吸附时间的调节通常须根据进料流率的大小、进料组成或特殊需要等因素，适当增加或减少吸附时间。8塔（8-2-4PSA主流程）吸附时间参数设定表：时间含义预设值设定原则备注8Time1一均时间、三均时间、逆放时间40秒保证逆放时间内能放至要求压力8Time2四均降时间30秒保证二均时两塔压力能均至相等8Time3顺放时间30秒保证顺放时间内能放至要求压力说明：1）单塔总吸附时间﹦2×（8Time1+8Time2+8Time3）2）单塔冲洗时间﹦（8Time1+8Time2+8Time3）3）单塔终升、二均时间﹦（8Time2+8Time3）在吸附时间不变且能保证均压时压力相等的情况下，应尽可能延长8Time1，以保证逆放过程尽可能缓慢7塔（7—2—3PSA替换流程）吸附时间参数的设定时间含义预设值设定原则备注7Time1一均时间、三均时间30秒只要两台吸附塔的压力能均至基本相等即可7Time2顺放时间30秒保证顺放能放至要求压力7Time3二均时间、逆放时间40秒保证逆放能放至要求压力说明：1）单塔总吸附时间﹦2×（7Time1+7Time2+7Time3）2）单塔冲洗时间﹦（7Time1+7Time2+7Time3）3）单塔终升时间﹦（7Time2+7Time3）在吸附时间不变且能保证均压时压力相等的情况下，应尽可能延长7Time3，以保证逆放过程尽可能缓慢6塔（6—2—3PSA替换流程）吸附时间参数的设定时间含义预设值设定原则备注6Time1一均时间、三均时间30秒只要两台吸附塔的压力能均至基本相等即可6Time2顺放时间+逆放时间60秒保证顺放能放至要求压力6Time3二均时间、冲洗时间40秒保证冲洗再生彻底说明：1）单塔总吸附时间﹦2×（6Time1+6Time2+6Time3）2）单塔终升时间﹦（6Time2+6Time3）在吸附时间不变且能保证均压时压力相等的情况下，应尽可能延长6Time2，以保证逆放过程尽可能缓慢以上的预设值为满负荷预设值,只作参考，以装置开车整定值为准。在保证产品纯度的前提下，为尽可能提高氢气回收率：流量越大则吸附时间就应越短，流量越小则吸附时间就应越长。这样才能保证在各种操作负荷下均能充分地利用吸附剂的吸附能力，获得最高的氢气回收率。不同流量下的吸附时间可按下式计算:22×动态吸附量×吸附剂单塔装填量×3600吸附时间=原料气流量×杂质总含量上式中的动态吸附量是指在装置连续稳定运行的情况下,产品氢纯度严格控制在指标要求的范围内时,单位重量的吸附剂每次吸附时所能吸附的杂质总量,其单位为Nm3/吨·次.动态吸附量将随着吸附压力、解吸真空度和原料气组成的改变而改变，但与原料气流量无关。因此，吸附剂的动态吸附量可根据装置在某一流量下稳定运行的吸附时间求得，其计算公式如下：原料气流量原料气流量×杂质总含量×T0动态吸附量=单塔吸附剂装填量×3600〔T0=（T1+T2+T3+T4）〕本装置的吸附时间参数可在DCS上人工设定，亦可由DCS自动计算产生。在DCS画面上PSA流程主画面上设有：“TMAUTO”和“TMADJUST”两个吸附时间自动调整按钮。当“TMAUTO”设为自动状态“OFF”时由手动直接输入：nTime1、nTime2、nTime3、nTime4(“n”代表运行吸附塔总数)请注意：在手动设定吸附时间参数时应参照吸附时间表内的设定原则。当“TMAUTO”设为自动状态“ON”时（只有在运行主流程且原料气流量准确时才能使用）吸附时间参数值会根据原料气流量的大小自动计算出来。但由于原料气的组成和压力有可能发生波动，这将影响吸附时间参数。因而，本装置的PSA部分还设计了一个“操作系数”参数，用于修正这种影响。“操作系数”参数的含义为：将自动计算出的吸附时间乘以“操作系数”后作为真实的操作时间。操作系数对PSA装置运行的影响：增大操作系数→吸附时间延长→产品纯度下降→氢气回收率提高减小操作系数→吸附时间缩短→产品纯度上升→氢气回收率降低由于操作系数的大小决定着吸附时间的长短，因而对本装置的运行状况起着至关重要的影响，所以调整时应特别精心，其调整步骤如下：☆增加操作系数（当产品氢纯度高于要求值时，增加操作系数）以0.02为单位增加操作系数等三个完整的PSA循环周期重复以上的步骤增加操作参数直到产品纯度下降至允许的最低值☆减小操作系数（当产品氢纯度低于要求值时，减小操作系数）以0.1为单位减小操作系数等三个完整的PSA循环周期重复以上的步骤减小操作参数直到产品纯度上升至允许值以内然后按增加操作系数的步骤调整，直到装置能在高收率下安全运行为止当“TMADJUST”设为状态“OFF”时吸附时间不会因产品纯度的变化而调整。当“TMADJUST”设为状态“ON”时（只有氢分析仪准确时才能使用）吸附时间将会随产品纯度的变化而自动调整。当产品中氢纯度过低时，软件会自动减小Time值；当产品中氢纯度过高时，软件会自动增加Time值；使装置在保证产品纯度合格的情况下自动追求最大的回收率。建议：在原料气流量调节氢分析仪均准确的情况下，最好将“TMAUTO”“TMADJUST”均设为自动方式，这样可以简化操作，并获得最好的效益。但仪表不准确或不稳定时一定不能投自动。3、PSA压力参数调节由于PSA变压吸附分离工艺的核心是利用压力的变化来实现吸附及对混合气体中的杂质组分的吸附与分离，因而压力是PSA的关键操作参数。1）PSA系统压力调节PSA控制系统对工艺系统压力设有高压和低压报警，当系统压力高于2.8MPa高报，低于2.6MPa低报。系统压力决定吸附压力，系统压力过高或过低对吸附工艺过程和吸附剂的性能均不利，因此系统压力也是PSA日常生产中严格控制的指标。PSA系统压力调节是由压力控制阀PRCA-4823控制的，正常生产过程中要求系统压力控制在2.65MPa~2.75MPa之间，比进料压力低0.05MPa左右。2）解吸气压力的调节解吸气压力过高影响吸附剂的再生效果，过低则影响转化炉的燃烧效果，因此解吸气压力也是PSA日常生产中严格控制的指标，生产过程要求解吸气压力一般在0.03MPa~0.06MPa之间。解吸气压力的高低由压力控制阀PRCA4830和PRC4827调节。一般地用于调节解吸气出界区压力的调节阀PRCA4830设定为0.03MPa，用于调节解吸气混合罐V2103压力、减少V2103出口压力波动的调节阀PRC4827设定为0.05MPa，用于解吸气混合罐V2103出口压力超压放空的调节阀PRC4826设定为0.1MPa。3）顺放气罐压力的调节用于顺放气罐压力调节的调节阀PRC4824是随动PID调节，设定值随顺放罐压力的高低而变化，主要用于调节冲洗气流量以及顺放过程压力降。需要调节的只是最大、最小开度设定值和PID参数。4）逆放气压力的调节用于逆放气压力调节的调节阀主要由调节阀PV4825A以及逆放旁路上的PV4825B构成，是随动PID调节，设定值随逆放气压力的变化而变化，主要用于调节逆放速度、减少逆放罐的压力波动和降低逆放过程产生的噪音。需要调节的只是PV4825A/B最大、最小开度设定值和时间参数设置（在吸附时间不变的前提下，改变时间参数T1、T2、T3的设定值）。5）产品氢再升压调节吸附塔产品氢再升压速度的调节是由安装在产品氢升压总管H2-2108上的HV-4821来调节的，是随动PID调节，设定值随终升过程的吸附塔压力变化而变化。需要调节的只是HV-4821最大、最小开度设定值。操作要点是：①升压速度严禁过快②必须保证在升压步骤的时间内最终升到的压力基本等于吸附压力。6）产品氢超压调节产品氢超压调节是由安装于放空管线VT-2111上的调节阀PV-4828来控制的，用于产品氢压力超压放空调节，避免产品氢压力过高。7）吸附过程各阶段压力监控由于PSA变压吸附分离工艺的核心是利用压力的变化来实现吸附及对混合气体中的杂质组分的吸附与分离，因而压力是PSA的关键操作参数。吸附塔的实际压力变化曲线应与以上的理想曲线相近似，但不会完全相同。如果吸附塔的实际压力变化曲线与以上的理想曲线形状不同，则说明单元运行有问题，可能的问题有：程控阀门动作出错、程控阀门严重泄露、吸附时间不在正常范围内、系统压力调节阀PV4823、产品气升压调节阀HV4821、顺放气压力调节阀PV4824、逆放弃压力调节阀PV4825A/B开度不合适。在吸附过程各阶段，压力的任何异常波动的背后都可能预示了PSA装置运行有问题。因此，操作人员对PSA运行过程压力变化的监控是及早发现故障、及早排除的关键。表1、表2分别表示PSA按8-2-4PSA和7-2-3PSA程序运行时吸附塔在一个吸附循环周期中的压力变化情况。PSA按6-2-3PSA程序运行时，吸附塔在一个吸附循环周期中的压力变化过程与按7-2-3PSA程序运行时的情况基本相同。操作人员根据吸附塔及缓冲罐压力变化情况，可判断程控阀内漏情况及故障情况。表18塔（8-2-4PSA主流程）吸附塔床层压力变化序号步骤压力MPa(G)序号步骤压力MPa(G)1吸附（A）2.88冲洗（PP）0.042一均降压（E1D）2.8→2.249四均升压（E4R）0.04→0.563二均降压（E2D）2.24→1.6810保持（0）0.564三均降压（E3D）1.68→1.1211三均升压（E3R）0.56→1.125四均降压（E4D）1.12→0.5612二均升压（E2R）1.12→1.686顺放（P）0.56→0.2513一均升压（E1R）1.68→2.247逆放（D）0.25→0.0514产品氢升压（FR）2.24→2.8注：当吸附压力变化时，此压力曲线将相应变化表27塔（7-2-3PSA替换流程）吸附塔床层压力变化序号步骤压力MPa(G)序号步骤压力MPa(G)1吸附（A）2.88冲洗（PP）0.042一均降压（E1D）2.8→2.249三均升压（E3R）0.04→0.563保持（0）2.2410保持（0）0.564二均降压（E2D）2.24→1.6811二均升压（E2R）0.56→1.685三均降压（E3D）1.68→0.5612一均升压（E1R）1.68→2.246顺放（P）0.56→0.2513产品氢升压（FR）2.24→2.87逆放（D）0.25→0.05注：当吸附压力变化时，此压力曲线将相应变化4、进料流量控制PSA进料是由中变气和乙烯氢量决定的，中变气是由上工序处理量决定的，PSA进料流量受这两个因素影响。因此，操作要密切注意PSA进料流量显示仪表FRQ-4821的瞬时显示值波动情况，波动太大要及时调整操作，必要时切手动方式操作。当单元的处理量改变之后(或原料气组成改变后)，将有可能影响产品的纯度，这时就需要调整“吸附时间”，使产品纯度重新运行于最佳范围。在装置需要切入6塔运转时，PSA处理量将受影响，应适当降低进料量。5、产品氢纯度的调节产品纯度与产品回收率成反比关系，即：在原料气条件不变和吸附、解吸压力一定的情况下，产品纯度越高、氢气回收率越低；反之，产品纯度越低、氢气回收率越高。因此，要保证装置运行于最佳状态，就必须将产品纯度控制在既能满足生产需要，又尽可能低的范围。调节产品氢纯度的方法有两种途径：手动直接修改吸附时间和修改“操作系数”操作原则：延长吸附时间或增大操作系数，则降低产品纯度；反之，缩短吸附时间或减少操作系数，则提高产品纯度。6、吸附塔的工艺切除与恢复操作由于PSA氢提纯装置是由8台吸附塔组成。因而为提高装置的可靠性，本装置编制了一套切塔与恢复程序。即：当某一台吸附塔出现故障时，可将其脱出工作线，让剩余的吸附塔继续生产。PSA岗位的工艺切换是日常生产中处理事故（如阀门故障）所进行的一项经常性的操作，即切除有问题的吸附塔，故障消除后，再切回主工艺流程。本PSA装置允许的切塔程序方式:8-2-4PSA程序7-2-3PSA程序8-2-4PSA程序7-2-3PSA程序6-2-3PSA程序恢复恢复1)切塔操作步骤a.故障塔判断：当出现下列三种情况(产品氢纯度大幅下降、某吸附塔在工艺过程的压力异常、程控阀检出错)之二时，就认为此塔故障，应予以切除，此时DCS将提示操作人员(吸附塔变成红色)。吸附塔出现了故障，需要去现场进行仔细的检查，故障一经确认，立即向值班领导汇报，并作好切塔的准备工作。b.切塔操作：经操作人员确认故障属实后，直接在DCS上选中故障塔的切除键，然后将其置“ON”。则程序将在逆放阶段自动关断该塔的所有程控阀，将故障塔切出工作线。c.DCS控制机自动将程序切入与切塔前相对应的点，保证切除时各吸附塔压力无大的波动。d.必须马上将切塔后的新程序吸附时间参数输入。否则将影响产品纯度和产量。e.切塔后,在装置正常运行情况下,请检修人员检修故障塔。f.如果在已切除一台吸附塔后又有吸附塔故障出现，则重复以上的操作即可继续切塔运行。注意：=1\*GB3①本装置只允许依次切除，不允许同时切除两个塔。=2\*GB3②吸附塔进气阀XV4421和解吸气阀XV4427、XV4428同时处于开状态且吸附塔压力报警时，程序将强制切塔并报警。吸附塔故障检修：PSA装置的绝大多数故障均出现在仪表和控制系统上，因而通常切塔后的检修无需拆工艺管线和设备。但被切除塔在检修时，如需要拆开连接的工艺管道或设备，则必须先停车,再将塔内气体排入燃气系统并进行置换后，才能交付检修。2)切除塔恢复操作：当被切除塔故障排除后，需要将其重新投入正常运行，但如果投入的时机、状态不对，将引起较大的压力波动和产品纯度变化，甚至可能出现故障和安全事故。为此，本装置设计的自动恢复软件能够自动找出最佳状态恢复，使系统波动最小。切除塔恢复过程如下：操作人员发出塔恢复指令:在控制机上直接点动要恢复塔的切除键，将其置“OFF”然后确认。计算机自动等待合适的时间将故障塔恢复至运行程序:程序根据各塔的压力状态，自动确定恢复后应进入的最佳运行步序，然后自动等待到该步序的最佳切入时机，切入新程序。c.在恢复指令执行后，操作工必须马上将切塔后的新程序吸附时间参数输入。注意：新恢复的塔总是从解吸阶段切入的，(即；均压降压～逆放段)这样可保证恢复后的产品纯度不变。PSA日常操作注意事项系统严禁将水带入PSA单元，否则将损坏吸附剂。在生产过程中，如须检修与工艺气接触的任何设备均应先进行置换。操作工应定时巡检液压系统，检查油温、油位是否正常，系统有无漏油点。在作切塔、放空等会影响后工段的处理前，应确定故障的真实性，并通知后工段。逆放、均压、产品气升压的速度均不宜太快，应坚持这样的原则：在保证能达到压力要求的条件下应尽量缓慢进行。否则可能影响再生效果和吸附剂使用寿命。在吸附时间一定时，逆放和终升的时间应尽量长且应缓慢均匀进行。7、调整离线吸附塔达到需要压力的操作：离线吸附塔放压的方法是将调节阀PIC4425、PIC4426、PIC4427或其旁路打开，然后将逆放出口程控阀XV4428打手动，缓慢打开。放压时必须在现场监控以保证解吸气缓冲罐不超压。离线吸附塔补压的方法是将产品氢再升压阀XV4423打开,用产品氢将吸附塔压力补充到要求压力.8、吸附剂的再生操作：一般而言，PSA部分的吸附剂是与装置同寿命的无须更换。但如果出现大量水或其它大分子组分进入了PSA部分的事故，引起吸附性能下降，则PSA部分的吸附剂也可再生。再生方法为：关闭吸附塔出口总管上的截止阀，然后用升温至200～250℃的干燥氮气从塔顶部通入、底部通出，直到塔底出口温度升至120℃后，再持续4小时即可。然后用深度干燥氮气缓慢吹冷至70℃左右再封闭吸附塔进出口。应注意：必须采用干燥氮气。干燥后装置正压下密封放置3天让吸附剂进一步自然冷却后即可再次使用。第三节：PSA单元的停车装置停车一般可分为三种情况即：正常计划停车、紧急停车和临时停车。1、正常停车在接到生产调度的停车通知后即可进行正常停车操作。正常停车步骤：首先通知前后工段做相应的调整在DCS上将运行按钮复位至STOP