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PSA-H2装置操作手册第11页成都华西化工研究所催化干气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正常停车紧急停车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(PｒessureSｗinｇＡdsorption）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(UCC)第一套工业ＰSA制氢装置投产以来,UＣC公司、ＨaｌｄoｒTｏpｓoe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。第二节装置概貌装置规模装置设计处理能力：1８00０Nｍ3／h催化干气装置公称产氢能力:６000Nm３／h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流程框图催化干气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☆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６-2-3ＶPSA工艺技术,具有如下优点:⑴.吸附剂利用率高(3３%);⑵.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⑶．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:-0.0８～０。8MPａ催化干气2３吸附塔C-5０２A~Ｆ温度：40℃压力：0.７5MPａ预处理气、氢气６4脱氧塔Ｃ—5０3温度压力:0．7MPa粗氢气１５真空罐D-50２温度：40℃压力:-0.06~0.０MＰa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—0.08~０。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1原料气规格PＳA制氢装置是为在特定压力下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:催化干气流量:18０00m3ｎ／ｈ温度:～4０℃压力：0.8MＰa(G)组成:(Ｖ)H2３9。３９O２1.50Ｎ21４。24CO２1。00CO０。50CH42３。01C215．56C33.19＞Ｃ４1.6１∑100。0０4.2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:产品氢气温度40℃压力0．7MPa(G)组成Ｖ%H299.50N20。4５ＣH４０。05Ｏ2≤10ｐpｍCO+ＣO2≤５0ppm副产燃气（解吸气)温度:４0℃压力:０。0０１3ＭPa（Ｇ)组成：(V)Ｈ２8.４O２２．0２N2２1.４１CＯ+ＣＯ22。２8ＣH４３４。９5C2２３。65C34.8６>Ｃ42。444.3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。组分解吸气粗氢气产品氢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。８３4.954138。３0.053。５０。05３．5C215。56280０．８2３。６5280０．８Ｃ33.1957４．２4.8557４.2＞C４1.61289.8２。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（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，并且这种吸附是完全可逆的.ＰSＡ氢提纯装置中的吸附主要为物理吸附。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：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Φ３—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.活性炭本装置所用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（Φ2—4条状)和HXBC—1５D(Φ1。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C2~C5的各种碳氢化合物及二氧化碳。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Φ1—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。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Φ2—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.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(m〉ｎ）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:V3V3V2V1P2P1BV4A压力吸附容量高温常温DC从上图的B→A和C→Ｄ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Ｂ→C和A→D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（VacｕumPｒeｓｓurｅSwiｎｇAｄｓorｐｔioｎ，缩写为VPSA)。ＶPSＡ工艺的优点是再生效果好，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。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。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P８0０2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: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。降压过程预处理塔逆着吸附方向降压,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。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节,在开工前整定好）。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(Ｃ502A~Ｆ)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ＰＶ７51２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如下:吸附过程催化干气经程控阀XＶ75０7Ａ~F,自塔底进入VPSA吸附塔C-50２A~F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ＸＶ7508A~F和调节阀PV7512后进入脱氧部分.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XV7509A～F和管线GH8０１４进行,二、三均降通过程控阀XＶ75１０Ａ~Ｆ和管线GH8007进行．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XV7５1１A～Ｆ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。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ＸV７511A～F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。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XＶ75０９A~F和管线GＨ8０1４进行，二、三均升通过程控阀XV7510A~Ｆ和管线GＨ８00７进行。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XV7509A~F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：XV7５□□预处理塔号：A或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—501Ａ(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ＸV75０５A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:XV７5□□吸附塔号：A~F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－５0２BE1ＲFRFRAＡAAAAＥ1DE2DE2DＥ3ＤＤVＥ3ＲＥ2ＲE2RC-502ＣE３ＲE２ＲE2ＲE１RＦRFＲAAＡＡAAE１ＤE2DＥ2DE３DDVC—５02DE3DDVE3RE2RE2ＲE１RFRＦRAＡＡAAAE1DE2DＥ2DC—50２EE1DE２DＥ2DE3ＤDＶE3ＲＥ２RE2RＥ１RFＲFＲＡAAAAAＣ—502ＦAAAE1ＤＥ2DE2DE3ＤDVE３RE２RE2RE1RFRFＲAＡＡ程控阀门XV75０7AONONＯNONONONXV７508ＡOＮONONONONONXＶ７５09ＡＯＮONONＯNＸV7５10ＡONＯNOＮOＮOＮONＸV751１AONONＸV7507BONONOＮＯNONＯNXV７508ＢＯＮONONONＯNOＮXV７509BONＯNOＮＯNXＶ751０BONＯＮＯNOＮONＯNＸＶ7511BOＮONXＶ7507CONONONＯNONONＸV750８COＮONOＮＯＮONＯＮXV750９ＣONＯNONＯNXＶ75１0CONＯNＯＮONONONXV７511CＯNOＮＸＶ7５07DONONOＮONＯＮONＸＶ7５0８DONONＯNONONONXＶ７5０９ＤＯNＯNONＯNＸV7５1０DOＮONONONONONXV7511DONONXV７507EOＮONONONONＯNXV７508ＥOＮONＯNONＯＮONＸV７509EＯNONONONＸV7510EONONONOＮOＮOＮXV7511EONONＸＶ7５0７ＦOＮOＮOＮONOＮONXV750８ＦONＯNＯNONＯNONXＶ７509FONONONONＸV7510FOＮＯNONONONＯＮXV7511FONＯNXＶ７５12ＯNＯNOＮＯNＯNONOＮONONOＮONONXV7513ONONＯNONONＯNONＯＮＯNONOＮＯNXV75１4ＯNONONOＮONOＮXＶ7５15ＯＮＯNOＮONONOＮＸV7516注:ON－—阀门开步序描述:现以吸附塔C—5０2Ａ（简称A塔）为例描述主流程的整个工艺步序过程，Ｃ—5０2B～Ｆ的工艺过程与C—502A完全相同。☆步序1：吸附(Ａ)催化干气经程控阀XV750７Ａ进入VPSA吸附塔Ｃ-5０２A,其中除H2以外的杂质组份被吸附塔中装填的多种吸附剂依次吸附,得到纯度大于９9％的粗氢气经程控阀XV７508A排出。大部分粗氢气经压力调节阀PV７5１2稳压后进入脱氧部分,少部分氢气通过程控阀XV７5１2和调节阀ＰV75１1用于B、C两塔的产品气升压.随着吸附的进行,当杂质的前锋(即:产品气所允许的最大杂质浓度，以下称吸附前沿)上升至接近于吸附床出口时,关闭XV７507A、XV７５0８A停止吸附,开始转入再生过程。这时,吸附前沿与吸附床出口间还留有一段未吸附饱和的吸附剂，称为予留段．☆步序２：一均降压（Ｅ1D)在吸附过程完成后，打开程控阀XV75０9A和XV7５０９Ｄ，将Ａ塔内较高压力的氢气放入刚完成了二均升的D塔，直到A、D两塔的压力基本相等为止。这一过程不仅是降压过程,而且也回收了Ａ塔床层死空间内的氢气。在这一过程中A塔的吸附前沿将继续向前推移，但仍未达到出口.☆步序3:二均降压（Ｅ2D)在一均降过程完成后，打开程控阀XＶ7５10Ａ和XV7510Ｅ,将A塔内较高压力的氢气放入刚完成了三均升的E塔,直到A、E两塔的压力基本相等为止。这一过程继续回收A塔床层死空间内的氢气，同时A塔的吸附前沿也将继续向前推移，但仍未达到出口。☆步序4:三均降压（E3D）在二均降过程完成后,打开程控阀XV75１0A和ＸV７51０F,将A塔内较高压力的氢气放入刚完成了抽真空的F塔,直到A、F两塔的压力基本相等为止。这一过程继续回收A塔床层死空间内的氢气,同时A塔的吸附前沿也将继续向前推移并恰好到达吸附床出口。(另外,请注意此阶段真空泵由于无吸附塔可抽，正在抽真空罐）☆步序5：逆放(D）在完成均压降压过程后，打开XV75１1A、关闭ＸV75１4,逆着吸附方向将Ａ塔压力降至接近于常压,此时被吸附的杂质开始从吸附剂中解吸出来。逆放解吸气大部分经XV75１5放入缓冲罐D-５０3。当A塔压力已降至很低以至无法再放入Ｄ—503时，打开ＸＶ７５１6关闭XV75１5，将剩余的少量逆放解吸气放至解吸气压缩机入口．(另外,请注意此阶段真空泵由于无吸附塔可抽,正在抽真空罐)☆步序6：抽真空(V)逆放结束后，首先同时打开程控阀门XV7511A、XV７５1４和XＶ751３,这时吸附塔内的气体将逆着吸附方向放入真空罐。当真空罐压力不再上升后，关闭XV7513,直接用真空泵Ｐ501A。B.C经由程控阀XV７５１4、XV7511Ａ对A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抽出后送缓冲罐Ｄ-504．☆步序7:三均升压（E3Ｒ）在吸附过程完成后,打开程控阀XV７51０Ａ和XV7510B，将Ｂ塔内较高压力的氢气放入刚完成了二均升的Ａ塔,直到Ａ、D两塔的压力基本相等为止。这一过程不仅是升压过程，而且也回收了Ｄ塔床层死空间内的氢气。(另外，请注意此阶段真空泵由于无吸附塔可抽,正在抽真空罐）☆步序８：二均升压(E２Ｒ）在三均升过程完成后,打开程控阀XＶ7５１0A和XV751０C,将C塔内较高压力的氢气放入刚完成了三均升的A塔，直到A、C两塔的压力基本相等为止。这一过程回收Ｃ塔床层死空间内的氢气，并使A塔得到继续升压。☆步序９：一均升压（E１R）在二均升过程完成后，打开程控阀XＶ7509A和XV7５0９D，将刚完成了吸附过程的D塔内较高压力的氢气放入刚完成了二均升的A塔，直到A、D两塔的压力基本相等为止。这一过程回收了D塔床层死空间内的氢气,并使A塔得到继续升压．☆步序1０:产品气升压过程(FR）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。这时打开程控阀XV7509A、XV７512和调节阀ＰV7５12，用E、F塔的产品氢气将Ａ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．从工艺步序表可以看到:ＶPＳA氢提纯部分的六台吸附塔的工艺步序是完全相同的,只是在各步序的运行时间上依次错开１/2个吸附时间，从而实现始终有两塔处于吸附状态,四塔处于再生状态,保证了催化干气的连续分离与提纯。切塔后的步序由于VＰSA部分是氢提纯装置的主要单元,并且由六台吸附塔组成。因而为提高装置的可靠性，本装置还编制了一套自动切塔与恢复程序。即:当某一台吸附塔出现故障时,可将其脱出工作线，让剩余的五个吸附塔转入5-2—2方式工作。这时,装置处理气量不变，但氢收率下降５%左右．2)切塔后工艺步序及阀态表5-2—２流程(以切除A塔为例)步序1234567８910111２1３14１5C—50２AC-502ＢAAＡAAAE１ＤOＥ2DDＶE2ＲE１RFRFRC—50２CE1RFＲFRAAAAAAＥ1ＤOE2DDVＥ2RC—５0２ＤDVE2RE１RＦＲFRAAAＡAAＥ１DＯE2DC-502EＥ１DOE2DDVＥ2RE1RFRFRAAＡＡＡＡC－５02FAAAE1DOE2DＤVE2RＥ1RFＲＦRAAA程控阀门XV75０７AXV75０8AXV750９AXV7５10ＡＸV７511AＸＶ7507BONＯNONＯNOＮONXV7508ＢOＮONOＮＯNOＮONXＶ7509ＢONONONONＸＶ7510BOＮONＸＶ751１ＢONOＮXV7５07CONＯＮONONONＯNXV7５08ＣＯNOＮONONONONXV75０9CONOＮONOＮXV７510CＯＮＯＮＸV7511CONＯNXＶ7507DONOＮONＯNONOＮXＶ750８DＯＮONＯNONONONXV7５09DONOＮＯNＯNXV75１0DＯNONXＶ7511DOＮONＸV7５07EOＮOＮＯNＯNONOＮＸV７5０８EONONOＮONOＮONXV7509EＯNONONONXＶ７510ＥONONXV7511EOＮONXV７５07FONONOＮＯＮONONXＶ75０8ＦＯNONONOＮONONXV７50９FONＯＮONONＸV7５10ＦONONＸV７5１1ＦONOＮXＶ7５1２OＮONＯＮONOＮONOＮＯNＯNＯNXＶ7513ONONOＮONＯNＯNONONONOＮXV75１4ONＯNONＯNＯＮXV７515XV7516注:OＮ－—阀门开步序描述与6/2/3相同，切除Ｂ、C、Ｄ、Ｅ、F塔与此同理ﻬ2。３控制功能说明依据变压吸附氢提纯装置的控制要求,本装置控制系统与加氢联合装置共用一套DCS控制系统。并以此为核心构成预处理部分、氢提纯部分、脱氧部分和产品加压部分的全部控制与管理功能。本装置的基本控制与管理功能包括:程控阀开关控制、模拟量检测与调节、质量联锁、故障报警与记录、历史数据记录、流量累计等功能。分别介绍如下:程控阀开关控制功能本装置预处理部分和ＶPSA部分的吸附与分离过程都是依赖于程控阀门的开关来实现切换的，因而程控阀门的开关控制是本装置最重要的控制部分。本装置的程控阀开关控制过程示意图如下:运行参数运行参数程序控制驱动程序控制程序控制驱动程序控制工艺装置运行监控程控阀液压系统DCS系统工艺装置运行监控程控阀液压系统DCS系统阀位检测阀位检测工艺参数程控阀开关控制过程说明:工艺参数DCS系统根据工艺要求(见本节2.2的工艺阀态表)制订出程序，然后按一定的时间顺序将DC2４V开关信号送至液压系统的电磁换向阀，电磁换向阀将该开关电信号转换成驱动液压油的高、低压信号,送至程控阀的驱动油缸,驱动程控阀门按程序开、关。同时，程控阀门将其开、关状态通过307５传感器反馈给DＣS系统,用于状态显示和监控，并通过与输出信号的对比实现阀门故障的判断与报警。液压系统的作用是为程控阀门提供开、关的动力和控制手段,同时其自身运行的参数如:压力、液位、运行状态等也反馈回DCＳ系统,由DCＳ系统进行显示、监控、报警和联锁控制。程控阀门说明：本装置程控阀门的特点是密封性能要求高、开关次数频繁，其中开关最频繁的程控阀每年开关次数可达50万次，并且要求开启速度可调。故本装置的程控阀均采用成都华西化工科技股份有限公司的专利产品:自补偿式三偏心金属密封蝶阀.该程控蝶阀为当今蝶阀发展的最新一代产品，可实现开关过程无摩擦磨损和冲刷磨损后的自动补偿，因而保证了阀门的密封性能和长寿命。同时，为保证吸附压力的平稳变化和吸附剂的使用寿命,PSＡ工艺还要求均压和逆放等阀门应具有缓开功能。为此,本装置程控阀还专门设计了一套开启速度调节装置,使程控阀的开启速度在1~30S内可调.(程控阀门的结构及维护详见程控阀门使用说明书）液压系统说明：本装置的液压系统主要由集成液压泵站、蓄能器站和电磁换向阀构成。集成液压泵站为双系统,一开一备,两套系统完全独立,可独立检修。其控制点包括：液位控制：在泵站上装有一台带报警、联锁点的现场磁浮子液位计和一台液位变送器,用于监控泵站的油箱液位。当油箱液位低于报警值时，DCＳ将报警提醒值班人员加油并检查油压系统有无泄露点;当油箱液位低于联锁值时,为保证系统的安全性,DCＳ系统将联锁停氢提纯装置并报警。油温控制：泵站上装有一台温度计,当液压油温度超过5０℃时，值班人员应打开冷却水阀.压力控制：液压系统设计有现场压力表和智能压力变送器各一台,可将液压系统工作压力传送至DＣＳ控制系统，当系统压力低于设定值4。0MＰa时，DCS系统将自动停止正在运行的泵、同时启动备用泵并报警。２．3。2模拟量检测与调节功能本装置模拟量调节均由ＤCS完成，共包括３0个模拟量检测点和7个模拟量调节点.各检测及调节信号的功能与控制方式简述如下:原料分液罐液位指示报警系统ＬIA—750１本调节系统由安装于原料气分液罐D—50１上的液位计LS—７5０1和安装于分液罐底部的手动排污阀构成。当液位高于设定值时,DCＳ系统输出高位报警信号,提醒操作工去打开原料分液罐底部的收动排放阀；直到液位降至设定值范围内。本回路的设定值为3０—70%,上限报警值为80%,下限报警值为２０%。氢气缓冲罐液位指示报警LＩＡ-５０2液位计ＬS—７５02装于氢气缓冲罐D—505上，。当D—505内分离出的水的液位达到上限80％时,ＤCS系统输出上限报警信号,操作工根据报警信号去现场打开手动排污阀排液,直到液位降至设定值范围内。真空解吸气缓冲罐液位调节系统LCA—７50３本调节系统由安装于真空解吸气缓冲罐D—５０4上的液位计LC—7５03和安装于罐底部的排污阀LV－75０3构成。当液位高于设定值时,ＤＣＳ系统输出信号打开排污阀ＬV-7503,直到液位降至设定值，DCS系统再输出信号将排污阀关闭。本调节回路的设定值为30—70%，上限报警值为８0％,下限报警值为20％。原料气压力指示调节PIＣS—7501本调节系统由安装于原料气入口总管P80０1上的压力变送器ＰT7501和原料超压放空阀PＶ７501构成，用于指示记录和调节原料气压力，避免原料气超压.预处理塔压力指示记录ＰI—7５０2、7503分别安装于预处理塔C—５０1A。B的出口总管上,用于指示记录预处理塔压力.真空罐压力指示记录PIR—7５0４安装于真空罐入口D－502的进出口总管上，用于指示记录真空罐压力。吸附塔压力指示记录PI—７５05~7５1０分别安装于吸附塔C—5０２A~F的出口总管上,用于指示记录吸附塔压力。吸附塔产品气升压调节PIＣ７511本调节系统由安装于产品气升压总管GＨ8014上的压力变送器ＰT75１１和安装于GH8021上的调节阀PV7511构成，用于调节吸附塔C—502A~F的产品气升压速度,目的是将吸附塔的升压过程控制在产品气升压阶段(FR)内恰好匀速地完成。本调节回路有全自动和手动两种模式，正常情况下采用全自动模式,操作工不需要对其进行调节。只有在调节阀或某一吸附塔的变送器故障时,才需要操作工转到手动操作模式去直接设定阀门开度。全自动模式：本调节回路包括两个工作段，第一个工作段为没有吸附塔作产品气升压的工作段(对应于一均),在此工作段内，阀门开度为固定值(等于手动设定的下限值）。第二个工作段为有吸附塔正在作产品气升压的时间段,在此工作段内，采用自适应调节方式,控制回路采用ＰID控制,其给定值由程序内部给定(给定值为变量,变量的起点为PＶ7５11在此时的检测值(升压起点值），变量的终止点为此时PT751２的检测值(产品压力值)）,在第二工作段内变量的变化应该是匀速的。（该调节阀的下限开度设定限制范围为10～20％,上限开度设定限制范围为50～９0%)手动模式:直接由操作工给出阀门开度下限值和上限值，阀门在第一工作段内将按设定的下限值开启，在第二工作段内阀门将从下限值逐步开大直到上限值.上、下限值的设定原则是:将吸附塔的升压过程控制在终升时间内恰好缓慢完成.应注意：升压速度严禁过快，否则将影响产品气和吸附压力的稳定。吸附压力指示调节记录报警PIＣ—7512本调节回路由安装于吸附塔出口总管ＧH-80２2上的压力变送器ＰT—7512和调节阀ＰV-7512构成，用于稳定吸附压力。本调节回路的设定值一般定为比原料气低0.05MPa左右。产品气放空调节PIＣ－７５13A、B、C本调节回路由安装于产品气出口总管ＧH－8026上的压力变送器PT751３和产品气放空管线ＧH8０２7和GH８028上的调节阀PV7５１3Ｂ、７513A构成,用于在产品气不合格或产品气超压时将产品气放入燃气管网或火炬管网。本调节回路的设定值为0。6MPa左右,采用的是分程调节，当产品压力超高时，PID调节首先开启的是PＶ７５13Ｂ，当PV７513B全开时，如果产品压力仍然超高，则开启PＶ75１3A。如果产品压力低于设定值（0。6Mpa),则压缩机K—5０1二返一阀ＰＶ７513C打开，向入口补压，维持压缩机入口压力为设定压力．解吸气出口压力调节PIＣ－7514本调节回路由安装于解吸气解吸气缓冲罐Ｄ-５03出口的压力变送器ＰV－７514和调节阀PV7514构成,用于调节解吸气出口压力.其目的是保证真空泵和解吸气压缩机均能在正常状态下工作,本调节回路的设定值为0。０1ＭＰa.原料气流量指示记录调节积算FIRQ—75０1原料气流量计FT—７５0１安装于原料气总管Ｐ80０２上，用于记录装置的原料气处理量,并积算其累积值.本回路的测量范围为０~2500０Nm3／h。产品气流量指示记录积算FIRQ—7５02产品氢流量计FT—7502安装于产品气总管ＧH8026上,用于指示和记录装置的产品氢流量。并在ＤCS中积算其累积值.其测量范围为０~1０00０Nm3/h。脱氧塔出口温度指示报警ＴＩA—７５01安装于脱氧塔Ｃ-503出口总管GＨ８023上,用于检测脱氧塔出口温度，其范围应为6０~180℃。其控制方法为:通过修改VPＳA部分的吸附时间参数控制粗氢气的氧含量,进而控制脱氧塔出口温度。产品氢气冷却器出口温度指示报警TIＡ-7502安装于氢气冷却器Ｅ—５0１出口总管上，用于检测氢气冷却后的温度,其控制范值为～40℃,报警值为60℃。产品氢气纯度在线分析指示记录报警AIR-7５01安装于产品氢气出口总管ＧＨ8０２4上,用于在线指示记录产品氢气的氢纯度,并为VPSA部分操作参数的设定提供依据,当产品氢纯度低于９９%时，DＣＳ将报警提醒操作人员进行处理（缩短吸附时间)。工艺参数的设定变压吸附的工艺参数主要包括吸附时间、压力、温度等.其设定的原则与方法如下:４．1吸附时间参数的设定本装置的吸附时间参数包括预处理时间参数和VPSA氢提纯时间参数两个部分，在DCS监控站上可独立手动设定，也可由DCS自动计算设定。预处理的吸附时间参数时间序号含义预设值设定原则T1１预处理塔减压时间１0分钟缓慢降压，对解吸气压力无影响T12预处理塔真空时间10分钟保证再生效果Ｔ１3预处理塔真空冲洗时间４0分钟保证再生效果T14预处理塔升压时间10分钟缓慢升压，对VPSA压力无影响注:以上的预设值为满负荷预设值，且与最终开车的整定值间可能有差异。预处理塔的总吸附时间=T１1+T１2+T13+T14由于预处理塔的大小和装填的吸附剂量是固定的,因而在压力一定的情况下,吸附塔每一次所能吸附的杂质总量就是一定的．所以当催化干气的流量发生变化时就应相应地调整吸附时间参数。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，在保证产品纯度的情况下获得最高的氢气回收率。本装置预处理部分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。人工设定时，只需将DCＳ画面上预处理的手/自动设定按钮“MAN/AUTO＂设为“MAN”，然后分别修改“减压时间T11”、“真空时间T12"、“冲洗时间T13”、“升压时间T14”的设定值即可。但请注意:１。减压时间T11、真空时间T12和升压时间T１４的时间不能小于15分钟，且在初次开车整定后一般无需改变.冲洗时间T13的参数随原料气流量进行修改。自动设定时,只需将DCＳ画面上预处理的手/自动设定按钮“MＡＮ/ＡUＴＯ”设为“AUTO"即可。这时DＣS系统将自动依据设定的催化干气流量计算出吸附时间。建议：在催化干气流量计准确的情况下,最好用自动方式VＰSＡ部分的吸附时间参数VPＳＡ部分是本装置分离提纯氢气的主要部分，其吸附时间参数的设定将直接决定装置产品氢的纯度和氢气回收率.因而,VPSＡ部分的吸附时间参数应尽量准确，以保证产品纯度合格，且氢气回收率最高。6—2—３流程时VPＳA部分的吸附时间参数设定表：时间序号含义预设值设定原则T21一均、三均时间20秒只要两塔的压力能均至相等即可T22逆放时间2５秒只要吸附塔压力能降至接近常压T2３真空时间60秒在保证产品纯度的前题下尽量延长Ｔ２4真空罐延时关时间１0秒恰好到真空罐压力停止上升时为止T25逆放进D—504时间５秒保证吸附塔压力在逆放结束时接近常压注：以上的预设值为满负荷预设值，且与最终开车后的整定值间可能有差异。VＰSA部分的单塔吸附时间=2ｘ（T２1+T2２+T23）由于吸附塔的大小和装填的吸附剂量是固定的,因而在压力一定的情况下，吸附塔每一次所能吸附的杂质总量就是一定的。所以当催化干气的流量发生变化时就应相应地调整吸附时间参数。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,在保证产品纯度的情况下获得最高的氢气回收率．本装置VＰSＡ部分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部分设有：“TMAＵＴＯ＂和“TMADJUST”两个吸附时间自动调整按钮。人工设定时，只需将ＤCS画面上VＰSA部分的“ＴMＡUＴO”和“TMADＪＵＳT”按钮均设为“MAＮ”,然后分别修改“T２1”、“T２2”、“T23”、“Ｔ24"、“Ｔ2５”的设定值即可.但请注意：1。Ｔ21的时间应尽量短,只要两均压塔的压力能均至相等即可，但最短不能低于15秒,在初次开车整定后T２1无需再改变。２．T22的时间应尽量短,只要逆放时塔压力能降至接近常压即可,但最短不能低于15秒，在初次开车整定后T22无需再改变。Ｔ２4和T25的时间在初次开车整定后无需再改变。只要产品氢中的杂质不超标即应将T23时间尽量延长。自动设定时,如果将“ＴMAUＴＯ"设为自动状态“ON",则这时DCＳ系统将自动依据设定的催化干气流量计算出吸附时间。建议:在催化干气流量计准确的情况下，最好用自动方式但由于原料气的组成和压力也有可能发生波动,这些变化也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→T23延长→产品纯度下降→氢气回收率提高减小操作系数→T23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ＶPＳＡ循环周期(即：单塔吸附时间x9）重复以上的步骤增加操作系数直到产品纯度下降至允许的最低值以0.05为单位降低操作系数,使装置能在高收率下安全运行☆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ＶPSＡ循环周期(即：单塔吸附时间x9)重复以上的步骤减小操作系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”设为自动状态“MＡN”时吸附时间不会因产品纯度的变化而自动调整。当“TＭAＤJUST”设为自动状态“ＡＵTO＂时吸附时间将会随产品纯度的变化而自动调整。当产品中H2含量超高（大于99．5％)时,软件会自动增大T１3值;当产品中H２含量过低（小于99%)时,软件会自动减小T１3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：在原料气流量和Ｈ2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。５—2-2流程时VＰSA部分的吸附时间参数设定表:时间序号含义预设值设定原则Ｔ２１一均、逆放时间30秒只要吸附塔压力能逆放至接近常压T２2真空时间6０秒在保证产品纯度的前题下尽量延长T23二均时间25秒只要两塔的压力能均至相等即可Ｔ24真空罐延时关时间10秒恰好到真空罐压力停止上升时为止Ｔ２5逆放进D—５０３时间５秒保证吸附塔压力在逆放结束时接近常压注：以上的预设值为满负荷预设值，且与最终开车后的整定值间可能有差异。VPSA部分的单塔吸附时间=２ｘ(T２1＋T２２+T23)5—2-2流程时的吸附时间参数设定方法与6－2—３流程相同2．４。2压力参数的设定由于变压吸附气体分离工艺的核心就是利用压力的变化来实现吸附剂对混合气体中的杂质组分的吸附与分离,因而压力也是ＶＰSA部分的关键参数。原料气压力原料气压力的设定是通过改变原料气压力调节回路ＰIC7５01的设定值来改变的,本装置允许的催化干气压力范围为:0.7～0。8ＭPa（G)。原料压力越高吸附效果越好。VPSＡ部分的吸附压力VＰSA部分吸附压力的设定是通过改变吸附压力调节回路PIＣ7５0２的设定值来实现的，其设定值一般比原料气压力低０.05MPa即可。只要吸附压力一旦设定，吸附各阶段的压力也就自动确定了。吸附塔压力曲线（6/2/3流程)压力MPa0。80.580.3６0。1４AE1ＤE2ＤE3ＤDVE3RE２ＲＥ1RFRＡ—0。0８Timer注:当吸附压力变化时,此压力曲线将相应变化吸附塔压力曲线(5/２／2流程)压力ＭＰa0.８０.５0．2AE1ＤE2DDＶＥ2ＲE１ＲFRA—0。0８Timer注:当吸附压力变化时，此压力曲线将相应变化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，则说明装置运行有问题，可能的问题有:程控阀门动作出错、程控阀门泄露、吸附时间不在正常范围内、产品气升压调节阀PV9５11开度不合适和真空泵故障。产品氢超压放空设定产品氢超压放空设定的设定是通过改变调节回路ＰＩC—7513的设定值来实现的，其设定值为０。6MＰa(G)。在产品氢不合格时,产品的放空也是通过该回路实现的．：预处理塔的升压、降压和冲洗速度是通过相应的手动节流阀的开度控制的,在开车整定后就不要再改变其开度大小,以免影响预处理塔的压力变换速度和真空度.4。3温度参数的设定仪表位号工艺说明参数（℃)调节手段TＩＡS-50５脱氧塔出口温度６0~１８0修改VPSA吸附时间TC—５０６氢气冷却器出口温度～40调节冷却水量ﻬ2。5报警、联锁功能说明5.1报警一览表报警标记报警仪表报警内容报警值处理方案ＶALVEBAD阀门传感器程控阀门开关错误请检修人员检查，如影响到吸附压力或产品纯度，则切塔或停车PＩ—OILHPI-OILＬ液压系统压力变送器液压系统压力低于高限６。0ＭＰa低限3.5ＭＰa自动启用备用泵,请检修人员检查．如启用备用泵后压力仍低于3.5MＰa则停车LI—OIＬLLI—ＯＩLLL液压系统油箱液位计液压系统油箱液位低低限60%请检修人员检查系统是否漏油，如液位低于低低限则应停车ＥL—Ｐ５０１AEL－P501BＥL-P50１C真空泵电气柜运行触点真空泵跳闸停机单泵停机，减量并关闭泵入口阀,三泵停机，则联锁停车PI75１２ＨPI75１2LPICＡ７512吸附压力高吸附压力低高限０。８MPa低限0。5MPa请检查PＴ7５12和PV7５12是否有故障（如有故障,可用手动阀调节），以及是否有程控阀故障TＩ7５0１ＨTI7501脱氧塔出口温度高高限180℃减小VPSA操作系数、检查仪表ＴＩ７5０2HTI７５0２氢气冷却器出口温度高高限60℃开大冷却水进水阀LＡ7501ＨＬA7501LLA7501原料气分液罐液位报警高限80%低限20%手动排液。LＡ75０２HLA７5０2LLIA750２氢气缓冲罐液位报警高限80%低限20%到现场手动排液LＣ７503ＨLＣ75０3ＬLIＣ7503解吸气缓冲罐液位报警高限8０％低限２0％自动排液。如报警持续不消失，则到现场手动控制,并检修仪表AI7501ＬAIRSA75０1产品氢纯度低报警低限９9%减小VＰSA操作系数ﻬ２。5.2联锁逻辑框图++关闭所有程控阀，氢提纯装置系统停车油泵液位低低限液压油泵同时停车同时停车时压力3.5MPa液压油压力低低联锁关闭所有程控阀，氢提纯装置系统停车油泵液位低低限液压油泵同时停车同时停车时压力3.5MPa液压油压力低低联锁真空泵真空泵P-501A/B/C第三章装置的操作第一节装置的开车1首次开车准备工程建设竣工后即进入首次开车.在首次开车前必须先进行管路系统和工艺设备的开车准备，然后进行机泵的单体试车，待一切准备就绪后才能进行联动试车。在投产后,如进行了管路或设备改动及大修，则再次开车时也应参照首次开车的要求进行开车前的准备。1。1.1管路系统的准备工作管路系统的开车准备主要是指管路系统中的工艺管道、管件及阀门等的检验，管道系统的吹扫与清洗，管道系统的气密检验等。由于本装置为氢气系统并且有真空管线，因而管路系统的检验需特别仔细认真.１)工艺管道、管件及阀门的检验在工艺管道安装前应逐根核对所用管道的材质、规格、型号是否与设计相符。在工艺管道安装前应逐根严格检查管道是否有裂纹、孔、褶皱、重皮、加渣、凹陷等外观缺陷。在法兰、弯头、三通、异径管等管件安装前应逐个检查其材质、规格、型号是否符合国家有关规定和设计要求．安装前应检查管件的法兰密封面是否平整光洁，严禁有毛刺或径乡向凹槽。法兰螺纹应完整、无损伤。凹凸面法兰应能自然吻合，凸面高度不得低于凹面深度。在法兰连接时，法兰间应保持平行,其偏差不大于法兰外径的1。5‰，且小于2ｍm,禁止用强紧螺栓的方法消除歪斜．石棉橡胶等非金属密封垫应质地柔韧,无老化变质、分层现象及折痕、皱纹等缺陷；金属密封垫的尺寸、精度应符合规范,无裂纹、毛刺、凹槽、径向划痕等缺陷。在安装前应检查各种工艺阀门的规格、型号、压力等级、材质是否符合设计要求。在安装前所有阀门均应作强度和严密性试验。试验应用洁净水进行。阀门的强度试验压力为公称压力的1。5倍,试验时间不少于五分钟,以壳体和填料无渗漏为合格．阀门的严密性试验在公称压力下按国家有关规定进行，试验完成后应排净积水，关闭阀门,密封出入口，密封面应图防锈油脂（需脱脂的阀门除外)。安全阀在安装前，首先应检查其规格、型号、压力等级、材质是否符合设计要求，并按设计规定进行调试与整定。安全阀的开启压力为工作压力的1。05～1.15倍,回座压力应为工作压力的０.９～1。0倍，调试时压力应稳定,每个安全阀的启闭试验不应少于三次，调试完成后应进行铅封,并填写调试记录.在装置管道系统焊接工作完成后,还应进行焊缝探伤，其中真空管线和各吸附塔进出口管线应作１0０%探伤，其余管线作1５%探伤。管道系统的强度检验管道系统的强度检验应在管道系统、支吊架施工完成后进行.管道系统强度试验前应将不能参与试验的设备、仪表等隔离,安全阀应拆除或隔离,加装临时盲板的位置应有明显标记。管道系统强度试验用洁净水进行,试验压力见下表管道级别设计压力试验压力备注真空管道--0。2MＰa中低压钢管P1。2MPa不大于阀门的单体试验压力试验中，压力应缓慢上升，在达到试验压力后，应稳压10~1５分钟,以目测系统无变形、渗漏为合格。试验中如遇问题,不得带压处理,应在卸压消除缺陷后重新试验试验完成后应及时拆除盲板,排除所有积水。（注意：由于吸附剂禁水，所以系统中的水必须彻底吹除干净)如无水压实验条件,也可采用气压作强度实验,实验气体为氮气或空气，最高实验压力为0。8５MＰa,真空管线试验压力0.２MPa。升压过程中,每升高0.1MPa应保压3分钟。管道系统的吹扫在装置全部安装完成后，应进行系统吹扫，一般工艺管道的吹扫气可用压缩空气或压缩氮气，蒸汽管线和水管线也可用蒸汽吹扫，仪表管线应用仪表空气吹扫。吹扫气压力一般应不低于０。5MＰa，不锈钢液压管线的吹扫压力应不低于1。0MPa。吹扫的顺序一般是先主管、后支管，分段进行。遇到孔板、滤网、止回阀、节流阀、调节阀等装置，必须拆除．各吸附塔应和管路系统一同吹扫,为保证吹扫时不损伤程控阀密封面,预处理部分和VPSA部分应采用爆破式吹扫,即在各总管端头加石棉垫，并将要吹扫塔的程控阀打开，然后向塔内充压缩气直到压缩气体将石棉板冲破为止。应特别注意:吹扫前和吹扫过程中不允许开关程控阀,以免损伤密封面。吹扫过程中,应用锤子（不锈钢管道用木锤)不断敲击管道。在吹扫排气口设一白布或白色的靶板，当吹出的气体连续5分钟无尘土、铁锈、焊渣、水或其他脏物时,认为吹扫合格。说明：吹扫结束后，在成都华西化工科技股份有限公司技术人员指导下安装管道消音器。4)管道系统的气密性检验ａ．在完成管道系统的强度试验和吹扫后还应进行气密性检验。b。系统各设备、管道、仪表均应按设计安装好才可进行整个装置的气密性试验,气密性试验压力为０。８5MPａ，真空管线气密性试验压力为0。2MPa试验气体应为干燥气体。c。升至实验压力后，要求用肥皂水检查所有管件连接处和管道焊缝，如有泄露点，则应卸压处理后再继续检查，严禁带压处理。d.系统保压要求：1小时内压力下降量不超过系统压力的０．5%。e．在系统正压气密试验完成后,还应对预处理和ＶPSＡ部分进行真空气密试验.试验压力—0。08MPa，要求１小时内压力上升量不超过0。001MPａ机泵单体试车用氮气进行压缩机的单体试车，具体操作见设备生产厂家的使用说明书.打开真空泵的进口旁路阀进行真空泵的单体试车,具体操作见设备生产厂家的使用说明书。通过DＣS系统启动液压系统,带动所有程控阀门进行无负荷运行试车。要求程控阀门至少连续运行４８小时无故障。具体操作见液压系统使用说明书。对自控、仪表进行严格的检查、调试及空运行。以保证整个控制系统可随时投入运行。1。1。3吸附剂装填在系统强度检验、吹扫、气密检验和单机试车完成后，即可进行吸附剂的装填工作。其步骤和方法如下：A)装填概述吸附剂装填质量的优劣直接影响装置的生产运行，产品气的产量、质量以及吸附剂的使用年限。而装填中保证吸附剂不受潮以及装填于塔内吸附剂的密实程度即是把握装填质量的两个重要因素。因此必须严格控制各个环节，认真操作各个装填工序,确保吸附剂保质保量迅速地装入塔内。Ｂ）装剂条件：吸附塔管阀架系统试压吹扫气密合格,系统置换合格。程控阀液压驱动系统调试完毕。装置联机调试合格.所需装填的吸附剂全部组织入库。参与装剂的人员已组织落实。其它各项准备工作就绪.Ｃ）装填步骤:１．首先确认整个系统均处于干燥状态。用干燥空气置换所有需要装填的吸附塔，经取样分析和安全部门确定无爆炸、无毒或窒息性气体后方可由专门人员下入塔内进行构件检查确认。3.先检查吸附塔下分布器，要求确认：要求确认：分布器四周满焊,无缝隙；分布器的不锈钢丝网规格无误，安装正确