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1、陕西煤化工有限责任公司合成氨项目操作规程目 录序言第一章 概述第一节 前言第二节 装置概貌 第三节设计基础第二章 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
2、作注意事项第三节 装置的停车3.1 正常停车3.2 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 安全规程第一章 概述第一节 前言变压吸附(Pressure Swing Adsorption)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
3、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(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。因而近几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。第二节 装置概貌2.1装置规模原料气 流量： 38125
4、Nm3/h装置操作弹性： 50110%压力： 3.2 MPa（G）温度： 30生产方式： 连续生产年开工时数： 8000小时2.2装置组成本装置由1台原料气分液罐、12台吸附塔、2台顺放气缓冲罐、1台解吸气缓冲罐，共计16台设备组成。2.3工艺流程 甲醇驰放气产品气产品氢气PSA-提氢解吸气图中虚框为装置界区2.4 非标设备一览表序号名 称位 号操作条件吸附剂种类操 作介 质数量(台)1原料气分液罐V101温度：40工作压力：3.2MPa.G设计压力：3.52 MPa甲醇弛放气12吸附塔T101AL温度：40工作压力：3.20.03MPa.G设计压力：3.52 MPa活性氧化铝胶硅活性碳分子筛
5、甲醇弛放气和氢气123顺放气缓冲罐V-102AB温度：30工作压力：0.600.2MPa.G设计压力：0.70 MPa氢气24吸解气缓冲罐V-103温度：30工作压力：0.1MPa.G设计压力：0.70 MPa解吸气1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范围内变化，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解吸气。当原料气条件变化时，物料平衡也将发生相应的变化。本装置设计
6、的原料气为甲醇弛放气，其详细规格如下：组成H2N2CH4COCO2H2OCH3OHV%77.059.562.706.853.650.070.12100Nm3/h2937536451029261113922746381253.2 产品气规格温度： 40组成：H298.5（V%） CO+ CO2 0.2%CH4 0.2% H2OCnHm 5ppm氢气回收率： 92% 操作时间： 连续运行三年第二章 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
7、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：化学吸附、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汽时，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
8、即可完成，并且这种吸附是完全可逆的。PSA提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：1） 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3-5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。主要装填在脱碳吸附塔底部，用于脱除水分。2）硅胶属于一种合成的
9、无定形二氧化硅，它是胶态二氧化硅球形粒子的刚性连续网络，一般是由硅酸钠溶液和无机酸混合来制备的，硅胶不仅对水有极强的亲和力，而且对烃类和高浓度CO2等组分也有较强的吸附能力。装在脱碳吸附塔中下部，用于脱除水和CO23） 活性碳本装置所用的活性碳为其表面所具有的氧化物基团和无机物杂质使表面性质表现为弱极性或无极性，加上其具有的特别大的内表面积，使得活性炭成为一种能大量吸附多种弱极性和非极性有机分子的广谱耐水型吸附剂。装填在脱碳吸附塔上部和提氢吸附塔的下部，用于脱除甲醇和CO2。4）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5A，规格为2-3球状，无毒，无腐蚀性。5A分子
10、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，主要用于脱除甲烷、一氧化碳、氩气和氮气，保证产品纯度。1.2.2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，当气体分子的分子动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，
