63000Nm3h变压吸附氢提纯装置操作手册范本

1、63000Nm3/h变压吸附氢提纯装置操作手册目录序言3第一章概述4第一节前言4第二节装置概貌52.1装置规模52.2装置组成52.3工艺流程52.4 非标设备及动力设备一览表5第三节设计基础73.1 原料气规格73.2 产品规格7第二章工艺过程说明9第一节吸附工艺原理91.1基本原理91.2吸附剂及吸附力91.3吸附平衡131.4工业吸附分离流程及其相关参数131.5工业吸附分离流程的主要工序17第二节工艺流程说明172.1流程简述172.2 工艺步序说明192.3 控制功能说明232.4工艺参数的设定262.5报警、联锁功能说明32第三章装置的操作34第一节装置的开车341.1首次开车准备341.2首次开车371.3正常开车步骤381.4开车阶段的调整38第二节装置的运行392.1产品纯度的调整392.2装置参数的调节392.3 吸附塔的切除与恢复392.4 操作注意事项41第三节装置的停车413.1正常停车413.2 紧急停车423.3 临时停车42第四章维修与故障处理44第一节故障查找指南441.1概述441.2查找指南44第二节故障处理44第五章安全规程475.1概要475.

2、2 超压保护475.3 安全阀485.4废气处理485.5火灾防护485.6进入容器前的安全准备工作505.7其它安全措施51附1:阀门一览表52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、活性氧化铝和硅胶吸附剂性能的不断改进,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

3、艺过程简单、操作稳定、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。因而近三十年来发展非常迅速,已广泛应用于含氢气体中氢气的提纯,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。而其中变压吸附制取纯氢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第一套工业PSA制氢装置投产以来,UCC公司、Haldor Topsoe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100000Nm3/h以上。与国外相比,国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5A制氢分子筛。实现了大型变压吸附装置国产化关键技术的突破。自九十年代中期,华西化工科技股份通过招标承包设计、建设了我国最大的PSA制氢装置石化公司1x105Nm3/h炼厂氢PSA制氢装置以

4、后,国技术在中国PSA制氢领域已基本完全替代了国外技术,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。第二节装置概貌2.1装置规模装置公称处理原料气能力：74000Nm3/h装置公称产氢能力： 63000Nm3/h装置设计操作弹性： 30110%2.2装置组成本装置由12台吸附塔、三台缓冲罐、两台真空泵、一套液压系统构成.2.3工艺流程见所附工艺原则流程图2.4 非标设备及动力设备一览表序号名称位号操作条件填料种类操作介质数量1吸附塔T101AL温度：40压力：-0.084.0MPaAS吸附及HXSI-01吸附剂HXBC-15B吸附剂NA-CO吸附及HX5A-98H 吸附剂合成气或脱碳气122原料气缓冲罐V-101温度：40压力：0.5MPa氢气13解吸气缓冲罐V-102温度：40压力：0.05-0.01MPa解吸气14解吸气混合罐V-103温度：40压力：0.01-0.005MPa解吸气15真空泵P-101A/B进气压力：0.080.02MPa排气压力：0.02MPa进

5、气流量:20000m3/h解吸气26液压系统P-01XA/B温度：40压力：4.5MPa液压油1套第三节设计基础3.1 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。本装置的设计允许原料气组分和压力在较宽的围变化,但在不同的原料气条件下吸附参数应作相应的调整以保证产品的质量,同时产品氢收率也将随原料而变化。另外,只有在设计条件下操作时,装置才能按设计的物料平衡将原料气分成产品氢和燃气。当原料气条件变化时,物料平衡也将发生相应的变化。在原料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为：合成气或脱碳气。其详细规格如下：名 称合成气脱碳气组成H286.4486.03CH4/0.77Ar8.3PPm0.33N213.566.66CO1PPm4.88CO2/1.33标准态密度Kg/m30.2470.258温度4040压力MPa4.04.0流量Nm3/h73998.574650.0流量kg/h18275.1619259.73.2 产品规格本装置的主要产品为氢气：其中以合成气为原料的产品氢纯度99.5%,压力3.9MPa,流量63000Nm3/h

6、,以脱碳气为原料的产品氢纯度99.9%,压力3.9MPa,流量63000Nm3/h；副产品为解吸气：其中以合成气为原料的解吸气压力0.02MPa,流量10998.5Nm3/h,以脱碳气为原料的解吸气压力0.02MPa,流量11650Nm3/h。以下为设计的产品气规格：1) 产品氢气温度 40压力3.9MPaG流量：63000Nm3/h 组分：V% 以合成气为原料 以合成气为原料H299.5 99.9 AR0.0 0.04 N20.5 0.06CO+CO210ppm 10ppm100.00100.002) 副产解吸气不同原料气下的解吸气规格如下：物料名称原料为合成气原料为脱碳气组成Nm3/hmol%Nm3/hmol%H21279.3 11.63 1284.4 11.03 CH40.0 0.00 574.8 4.93 Ar0.0 0.00 221.1 1.10N29719.2 88.37 4933.942.35 CO0.0 0.00 3642.9 31.27 CO20.0 0.00 992.8 8.52 合计10998.5 100.00 11650.0 100.00 压力0.02Mpa.G

7、0.02Mpa.G温度4040第二章工艺过程说明第一节 吸附工艺原理1.1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制氢装置中的吸附主要为物理吸附。1.2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

8、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：1AS吸附剂在大型PSA氢提纯中的应用结果表明：我公司的AS吸附剂对H2O均有很高的吸附能力,同时再生非常容易,并且该吸附剂还具有很高的强度和稳定性,因而适合于装填在吸附塔的底部脱除水分和保护上层吸附剂。2HXSI-01吸附剂本装置所用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.其中规格为1-3球状的硅胶装于吸附塔中下部,用于吸附水和二氧化碳。3HXBC-15B吸附剂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,对原料气中CO2有良好的亲和力。本装置所用活性炭规格为1.5条状,装填于吸附塔中部主要用于脱除CO2。4NA-CO专用吸附剂本装置所用CO专用吸附剂是一活性炭为载体的金属络合吸附剂,对CO有特较强的络合吸附作用,装填于吸附塔中上部,用于控制产品气中的CO含量5HX5A-98H吸附剂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5A,规格为2-3球状,无毒,无腐蚀性。5A分子筛不仅有着较大的比表面积,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,装填于吸附塔的上部,用于脱除CH4、N2、CO,保证最终的产品纯度。6惰性瓷球本装置所用惰性瓷球是一种无任何吸附作用的氧化铝球,装填于吸附塔顶部,用于保护吸附剂。装置

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