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1、芳 烃 联 合 装 置工 艺 技 术 规 程（干气回收氢气装置）5目 录第一章 概述 第二章 产品说明2.1 产品的规格2.2 产品氢的物化性质及其用途第三章 原料规格第四章 生产工序4.1生产方法的选取4.2变压吸附提纯氢气原理第五章 工艺流程叙述5.1工艺流程特点5.2工艺流程叙述第六章 主要工艺条件一览表第七章 分析控制一览表第八章 三剂性能及消耗第九章 产品消耗定额第十章 副产品及废物处理第十一章 正常开停车及可能发生的不正常现象处理方法11.1装置正常开车11.2装置停车11.3装置停车后的重新投运11.4 装置不正常现象及事故处理第十二章 装置主要联锁及重要机组设备的开停、维护保养
2、12.1装置主要联锁系统12.2装置重要机组设备的开停及维护第十三章 安全生产基本原则13.1装置的安全技术13.2装置易燃易爆物质的物化性质及防护第十四章 设备一览表第十五章 工艺流程图及关键设备结构图15.1关键设备结构简图15.2干气回收氢气装置工艺流程简图15.3干气回收氢气装置物料平衡图第一章 概 述本装置是利用经过脱硫处理后的芳烃厂富氢干气，采用国内成熟的变压吸附专利技术回收干气中氢气。利用高压吸附，低压抽真空解吸的原理，从含粗氢的干气中提纯出99.9%(v)的产品氢，提供芳烃装置用氢。同时变压吸附的尾气通过尾气压缩机增压后供芳烃装置做加热炉燃料,从而达到芳烃厂富氢干气综合利用的目
3、的，提高装置经济效益。干气回收氢气装置的产品氢设计生产能力为14837Nm3/h。该装置由扬子石油化工公司设计院设计，采用国内成都华西化工科技股份有限公司的变压吸附专利技术。装置于2002年6月份建成投产。第二章 产 品 说 明2.1产品的规格（设计值）化学名称： 氢气分子式： H2温度： 40压力： 0.95MPa流量： 14837Nm3/h密度： 0.085kg/Nm3（15）摩尔重度： 2.02kg/kmo1组成： kmolhH2: 661.69C1: 0.66纯度： 99.9(v)H2S： 5ppm2.2产品氢的物化性质及其用途 氢气是一种无色无味、极轻的气体（通常只有同体积空气重量的
4、114.28），其凝固点为20.80K，不溶于水，具有较大的扩散速度，易通过各种细小的空隙。高扩散速度的氢具有高的导热性。氢气通过电弧、加热或紫外线辐射能分解成氢原子，原子氢在金属表面很快地又结合成氢分子，同时放出大量的热。氢气作为未来的动力燃料，被广泛用于空间技术上，近年来随着石油化工工业的迅速发展，对氢气的需求量骤增，氢气越来越广泛用于石油炼制和石油化工工业，特别是合成氨和重油加氢脱硫，加氢裂化需要大量的氢气，另外氢气也用于合成甲醇、羰基合成或金属还原。第三章 原材料规格表 3-1 原料性质（设计值）物料名称控制项目单位技术指标混合干气温度45压力MPa1.0流量Nm3/h26153H2%
5、（v）60.29C1%（v）13.28C2%（v）8.70C3%（v）8.97C4%（v）7.04C5%（v）1.64H2S%（v）0.08 第四章 生产工序4.1生产方法的选取 本装置选用变压吸附工艺技术回收干气中的氢气。4.2 变压吸附提纯氢气原理干气回收氢气装置原料为富氢干气，主要成分是H2，其余是C1C5的烃类和少量的H2S。吸附剂是活性硅胶、活性碳和分子筛。利用气体混合物组份的沸点不同，即易挥发的不易吸附，不易挥发的易被吸附的性质，将原料气通过吸附床层，H2以外的其余组份作为杂质被吸附剂选择地吸附，而沸点低、挥发度最高的氢气基本上不被吸附，以99.9%(v)纯度离开吸附床，从而达到H
6、2和杂质分离的目的。固定床的固体吸附剂，对杂质的吸附是定量的。因此，杂质从吸附剂上能够有效地解吸，吸附剂可以重复使用。这种升压吸附提纯和降压解吸再生的循环过程即称为变压吸附。以下图4-1说明本装置设计的6-2-3VPSA提纯工艺中一台吸附床吸附和解吸的全过程。m3/m3q床层内杂质含量m3/M3CQ3DCQ2EDBQ1A-0.08/ 0.02/ 0.18 0.41 0.69 0.95 吸附床压力MPa图4-1 等温变压吸附示意图注： 单位m3/M3为整个床层里吸附剂总量为基础的每M3吸附剂上杂质含量。m3/ m3为吸附有杂质的吸附剂为基础的每m3吸附剂上杂质量。因M3m3，所以Qq。 以吸附床
7、压力代替吸附质分压1. 升压过程AB经解吸再生后的吸附床处在低压状态（图示A点），压力-0.08MPa，床层内杂质含量Q1。在此条件下，用其它泄压来的纯氢和产品氢升压到0.95MPa（B点），吸附床内杂质含量Q1不变。2. 吸附过程BC（BC）在恒定的1.0MPa压力条件下，原料气不断地进吸附床，床层内杂质含量不断增加，到C（C）点，床层内达到规定的杂质含量Q3时，吸附结束。但此时杂质并未突破床层，而床层上部仍预留一部分未吸附杂质的吸附剂，供顺向泄压用。3. 泄压过程CD（CD）此过程泄放的是纯氢气，用作其它吸附床的升压，泄压过程是以杂质不离开吸附床为前提的。但在此过程中，随吸附床压力不断下降
8、，吸附剂上的杂质不断解吸，解吸的杂质又继续被床层里其它还未充分吸附杂质的吸附剂吸附。因此，杂质并未离开床层，吸附床内杂质含量Q3不变。如图中的CD线所示。从占有杂质的吸附剂角度来说，泄压过程中，解吸的杂质又被上端的吸附剂吸附，这样占有杂质的吸附剂量不断增加，而吸附剂上平均杂质含量不断下降，如图中 CD线段所示。4. 逆向排放DE泄压到0.18MPa（D点）以后，开始进行逆向泄压排放，床层压力降到0.02MPa，此过程解吸的杂质排入尾气系统。按照吸附等温线，在0.02MPa压力条件下，床层内仍有相当的杂质含量Q2，为使这部分杂质充分解吸，要求床层压力进一步降低。5. 抽真空V经泄压以后，床层压力
9、为0.02MPa，利用真空抽吸单元对该塔进行抽真空。床层里杂质含量降到尽可能低的程度Q1时，再生完成。至此，吸附床完成了一个吸附和再生的循环过程。第五章 工艺流程叙述5.1工艺流程特点 与传统PSA流程相比，本装置流程具有如下特点：1. 均压次数多，氢气回收充分，氢气损失小。2. 抽真空时间连续，抽真空效果好。3. 特殊的复合床吸附剂装填使本装置能同时适用于干气的PSA及VPSA提纯氢气。4. 灵活的流程时序编排使本装置可根据产品氢的纯度和收率要求在PSA和VPSA之间切换。5. 本装置的自动切塔程序实现了对故障塔的不停车检修(主要指程控阀)。5.2 工艺流程叙述本装置包括以下工艺过程：-PS
10、A500提纯氢气单元。-PSA500单元尾气的压缩单元。5.2.1 PSA500提纯氢气单元工艺流程说明1. 6-2-3 VPSA工艺流程叙述本装置主流程采用6-2-3VPSA工艺，即装置由六台吸附塔、一台解吸气缓冲罐、一台解吸气混合罐、一台原料气分液罐、一台中间缓冲罐和两台真空泵及其真空泵分离罐组成。其工艺过程由吸附、三次均压降压、逆放、抽真空、三次均压升压和产品最终升压等步骤组成。整个工艺切换过程均通过45台程控阀门（见图5-1）按一定的工艺步序和顺序进行开关来实现的。 KV105 i j 1-原料气入口阀2-产品气出口阀3-一均阀4-二均阀5-三均阀6-逆放阀7-真空解吸阀08-产品氢升
11、压阀09-中间缓冲罐气体进出口阀10-真空泵旁通阀吸附塔号：16程序控制阀图5-1 程控阀编号（1）吸附过程经过脱硫处理后的1.0MPa、45原料气进入原料气液分离罐（FA1071），经过分离后的干气经程控阀KV10511KV10561，自吸附塔底进入VPSA装置吸附塔FA1070-16中正处于吸附状态的两台吸附塔，其中除H2以外的杂质组分被装填的多种吸附剂依次吸附，得到纯度大于99.9%（v）的产品氢气从塔顶排出，经程控阀KV10512KV10562和调节阀PV10505送往重整装置。（2）均压降压过程吸附过程完成后，顺着吸附方向将塔内较高压力气体依次泄放入其它已完成再生的较低压力塔。本装置
12、主流程共包括三次连续均压过程，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KV10513KV10563进行，二均降通过程控阀KV10514KV10564和KV10509进行，三均降通过程控阀KV10515KV10565进行（注：其中一均和三均为吸附塔直接均压，二均为通过吸附塔与均压罐均压）。（3）逆放过程三次均压过程完成之后，关闭均压阀门。打开吸附塔逆放程控阀门KV10516KV10566和解吸气缓冲罐FA1073的进气调节阀HV10502、混合罐FA1074进气调节阀HV10503将吸附塔内的杂质气泄放入解吸气缓冲罐和混合罐中，此时吸附塔内的压力进一步降低
13、。（4）抽真空过程逆放结束后，打开程控阀门KV10517KV10567，用真空泵（GA1008A/B）对吸附塔抽真空，进一步降低杂质组分的分压，使被吸附的杂质完全解吸，吸附剂得以彻底再生。真空解吸气在解吸气混合罐（FA1074）中与逆放解吸气混合后送解吸气压缩机单元。（5）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三均、二均和一均降压气体依次从吸附塔顶部对吸附塔进行升压。三均升通过程控阀KV10515KV10565进行，二均升通过程控阀KV10514KV10564和程控阀KV10509进行，一均升通过程控阀KV10513KV10563进行。（6）通过三次均压升压
14、后，吸附塔压力升至接近于吸附压力。这时，用产品氢气经程控阀KV10513KV10563、KV10508和调节阀HV10501，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，将进行下一步吸附。（6-2-3VPSA工艺步骤的参数设定值见表5-1）表5-1 6-2-3VPSA工艺步骤的参数设定值序号步 骤操作压力（MPa）温度（）时间（S）1吸附（A）0.95402402一均降压（E1D）0.950.6940303二均降压（E2D）0.690.4140304三均降压（E3D）0.410.1840305逆放（D）0.180.0240906抽真空（V）0.02-0.0838401207三均升压（E3R）-0.080.1840308二均升压（E2R）0.180.4140309一均升压（E1R）0.410.69403010产品氢升压（FR）0.690.95
