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1、变压吸附PSA法变换气制氢操作手册工艺局部XXXXfc工2021年9月第一章前言第二章工艺说明第一节装置概述第二节一段系统工作原理和过程实施第三节二段系统工作过程第四节工艺流程第三章变压吸附装置的开停车第一节系统的置换第二节系统仪器仪表及自控系统开车前的准备工作第三节系统试车第四节系统运行调节第五节系统停车第六节系统停车后的再启动第四章平安技术第一节概述第二节本装置有害物质对人体的危害及预防措施第三节装置的平安设施第四节氢气系统运行平安要点第五节消防第六节平安生产根本考前须知第五章平安规程第一章前言本装置是采用两段法变压吸附PressureSwingAdsorption简称PSA工艺别离原料气
2、，获得合格的二氧化碳及产品氢气。其中一段将原料气中二氧化碳别离提浓98.5%后送往下工段，脱除局部二氧化碳后的中间气再经二段完全脱除CO2及其他杂质气体，使产品氢气中H2含量99.9%。装置设计参数如下：原料气组成V：H2N2CO2COCH44143%0.52%5560%0.52%1.0%处理能力：中间气CO2含量：产品氢气中H2含量:产品气CO2浓度：吸附压力：一段4500Nm3/h10%V99.9%98.5%0.720.977MPaG二段0.70.957MPaG吸附温度：40本装置为吹扫解吸PSA脱碳工艺，就本工艺特点而言，氢气中杂质含量越低，氢气等气体回收率就越低。所以操作中不应单纯追求
3、氢气的纯度，而应视实际需要，控制适当纯度，以获较高的经济效益。在启动和运转这套装置前，要求操作人员透彻地阅读这份操作手册，因为不适当的操作会导致运行性能低劣和吸附剂损坏。本手册中所涉及压力均为表压，组成浓度均为体积百分数，以下不再专门标注。第二章工艺说明第一节装置概述本装置由两个系统组成，即一段和二段。一段采用12个吸附塔1塔同时吸附8次均压吹扫工艺,二段采用4个吸附塔1塔同时吸附1次均压2次吹扫工艺，其示意图如图1-1所示。图1-1工艺方块示意图来自压缩机出口温度w40C,压力为0.751.0MPa二氧化碳含量约55%的原料气首先进入气水别离器V0101除去原料气中的游离态水后进入一段，别离
4、出高浓度二氧化碳（98.5%）并送往下工段，同时降低中间气中二氧化碳浓度。一段系统包括气水别离器V0101、吸附塔T0101A-L、二氧化碳缓冲罐V0102等设备。出一段的中间气进入二段，二段系统将中间气中CO2及其它杂质气体充分脱除，使出二段系统的产品氢气纯度99.9%,二段包括吸附塔T0201AD、产品氢气缓冲罐V0201、吹扫气缓冲罐V0202V0205等设备。第二节一段系统工作原理和实施过程变压吸附的根本原理是利用吸附剂对吸附质在不同分压下有不同的吸附容量，并且在一定压力下对被别离的气体混合物的各组分又有选择吸附的特性，加压吸附除去原料气中杂质组分，减压脱附这些杂质而使吸附剂获得再生。
5、因此，采用多个吸附床，循环地变动所组合的各吸附床压力，就可以到达连续别离气体混合物的目的。变压吸附PSA法脱除变换气中二氧化碳，即根据上述原理，利用所选择的吸附剂在一定的吸附操作压力下，选择吸附变换气中的气态水、有机硫和无机硫及二氧化碳。就本装置而言，变换气先进入一段系统处于吸附状态的吸附床吸附，当吸附床吸附饱和后，通过8次均压降充分回收床层死空间中的氢氮气，同时增加床层死空间中二氧化碳浓度，整个操作过程在入塔原料气温度下进行。整个工艺采用十二台吸附塔完成，其工作步骤如下以A塔为例：每个吸附塔在一次循环中需经历：吸附A、一均降EiD、二均降E2D、三均降E3D、四均降E4D、五均降E5D、六均
6、降E6D、七均降E7D、八均降E8D、顺放PP、逆放BD、吹扫P、二段升2ER、八均升E8R、隔离I、七均升E7R、六均升E6R、五均升E5R、四均升E4R、三均升E3R、二士升E2R、一均升EiR、终升FR等二十三个步骤。1吸附A来自气水别离器的变换气，经程控阀KV101A,从A塔下端入塔，在吸附工作压力下自下而上地流经吸附床时，气流中二氧化碳被吸附剂选择性地吸附，吸附二氧化碳后气体经KV102A从塔顶排出并输往二段系统。当二氧化碳的吸附前沿接近吸附床出口时，即停止进料和输出中间气。此时吸附前沿到出口端之间尚留一段“未吸附饱和的吸附剂预留段。2一均降E1DA塔吸附停止后，通过程控阀KV103
7、A、KV103C、与C塔进行压力均衡，即A塔与C塔出口连通。此时A塔的吸附前沿继续向前推进，当A、C两塔压力根本平衡后，A塔的吸附前沿仍未到达出口端。这一过程的作用是回收A塔死空间内的局部氢气，其组成与输出的中间气根本相同。3二均降E2D一均降结束后，A塔内还有较高压力，通过程控阀KV103A、KV103D与D塔进行压力均衡，即A塔与D塔出口连通。此时A塔的吸附前沿继续向前推进，当A、D两塔压力根本平衡后，A塔的吸附前沿仍未到达出口端。此时，需继续均压。4三均降E3D二均降结束后，A塔内还有较高压力，通过程控阀KV104A、KV104E与E塔进行压力均衡，即A塔与E塔出口连通。此时A塔的吸附前
8、沿继续向前推进，当A、E两塔压力根本平衡后，A塔的吸附前沿仍未到达出口端。此时，需继续均压。5四均降E4D三均降结束后，A塔内还有较高压力，通过程控阀KV104A、KV104F与F塔进行压力均衡，即A塔与F塔出口连通。此时A塔的吸附前沿继续向前推进，当A、F两塔压力根本平衡后，A塔的吸附前沿仍未到达出口端。此时，需继续均压。6五均降E5D四均降结束后，A塔内还有较高压力，通过程控阀KV105A、KV105G与G塔进行压力均衡，即A塔与G塔出口连通。此时A塔的吸附前沿继续向前推进，当A、G两塔压力根本平衡后，A塔的吸附前沿仍未到达出口端。此时，需继续均压。7六均降E6D五均降结束后，A塔内还有较
9、高压力，通过程控阀KV105A、KV105H与H塔进行压力均衡，即A塔与H塔出口连通。此时A塔的吸附前沿继续向前推进，当A、H两塔压力根本平衡后，A塔的吸附前沿仍未到达出口端。此时，需继续均压。8七均降E7D六均降结束后，A塔内还有较高压力，通过程控阀KV106A、KV106I、KV109A、KV109I与I塔进行压力均衡，即A塔与I塔出口连通。此时A塔的吸附前沿继续向前推进，当A、I两塔压力根本平衡后，A塔的吸附前沿仍未到达出口端。此时，需继续均压。9八均降E8D七均降结束后，A塔内向有一定压力，通过程控阀KV106A、KV106J、KV109A、KV109J与J塔进行压力均衡，即A塔与J塔
10、上、下端都连通。此时A塔的吸附前沿继续向前推进，当A、J两塔压力根本平衡后，A塔的吸附前沿刚到出口端，此时，停止均压。到这一过程结束时，A塔内死空间气体被充分回收，其吸附剂也根本上被利用。10顺放PP均压结束后接着进行顺放，开启程控阀KV106A、KV109A并根据情况开启程控阀KV111、KV112，当顺放气中二氧化碳浓度接近98.5%时关闭开启的程控阀。该过程目的是提纯床层中二氧化碳的浓度以满足下工段生产的要求。11逆放BD经过顺放步序后，A塔内最后剩余气体为高浓度二氧化碳产品气，开启程控阀KV110A、并根据情况开启KV113，利用调节阀PIC101匀速的将气体在规定的时间内回收至二氧化
11、碳缓冲罐。在逆放过程中随着压力的逐步降低被吸附二氧化碳解吸出来，故此过程要求吸附床最终压力越低越好。12 .吹扫P逆放结束后，利用从二段系统吹扫气缓冲罐V0205来的吹扫气，通过程控阀KV108A让吹扫气从吸附塔顶端进入吸附塔A。吹扫气通过床层时因存在浓度差被吸附二氧化碳解吸出来，使吸附剂获得再生。从塔底排出的气体中二氧化碳浓度到达要求的通过程控阀KV110A回收至二氧化碳缓冲罐，其余局部那么停留在吸附塔A内。经过吹扫后吸附剂得到较好的再生，接着进行床层升压过程。13 二段升E2R吹扫结束后，利用从二段系统吹扫气缓冲罐V0204来的混合气，通过程控阀KV107A让混合气从吸附塔顶端进入吸附塔A
12、o此过程主要是回收二段吹扫气中的氢气并对A塔进行升压。14 .八均升E8R二段升结束后，通过程控阀KV106A、KV106D、KV109A、KV109D与D塔进行压力均衡，即A塔与D塔进出口均连通。L塔对A塔进行八均升，L塔进行八均降。15 .隔离I八均升压结束后，关闭A塔所有程控阀，使A塔与系统完全隔离16 .七均升E7R隔离结束后，通过程控阀KV106A、KV106E、KV109A、KV109E与E塔进行压力均衡，即A塔与E塔进出口均连通。E塔对A塔进行七均升，E塔进行七均降。17 .六均升E6R七均升结束后，通过程控阀KV105A、KV105F与F塔进行压力均衡，即A塔与F塔出口连通。F
13、塔对A塔进行六均升，F塔进行六均降。18 .五均升E5R六均升结束后，通过程控阀KV105A、KV10G与G塔进行压力均衡，即A塔与G塔出口连通。G塔对A塔进行五均升，G塔进行五均降。19 .四均升E4R五均升结束后，通过程控阀KV104A、KV104H与H塔进行压力均衡，即A塔与H塔出口连通。H塔对A塔进行四均升，H塔进行四均降。20.三均升E3R四均升结束后，通过程控阀KV104A、KV104I与I塔进行压力均衡，即A塔与I塔出口连通。I塔对A塔进行三均升，I塔进行三均降。 1.二均升E2R三均升结束后。通过程控阀KV103A、KV103J与J塔进行压力均衡，即A塔与J塔出口连通。J塔对A
14、塔进行二均升，J塔进行二均降。22.一均升E1R二均升结束后。通过程控阀KV103A、KV103K与K塔进行压力均衡，即A塔与K塔出口连通。A塔进行一均升，K塔进行一均降。对A塔的一系列均压过程，不但回收了各塔死空间内的氢和提高了A塔的压力，而且还将A塔残存的少量杂质，推向吸附塔的进口端，起着吸附剂的“更新作用。通过8次升压，吸附床为下一循环的所有准备工作即告完毕，紧接着进行下一循环过程。23.终升FR即为最终充压，利用L吸附塔吸附过程的中间气，把A塔压力提高到操作压力。中间气经阀KV102A由A塔出口端充入A塔，最终使A塔压力根本接近吸附压力。这一过程同样也有把A床内少量杂质组分再一次推向入口端的作用。通过8次充压及终升，吸附床为下一循环的所有准备工作即告完毕，紧接着进行下一循环过程。其余7个塔的操作步骤与A塔完全相同，只是在时间上按一定程序相互错开。第三节二段系统工作过程二段系统脱除中间气中二氧化碳及其它气体杂质，即利用所选择的吸附剂在一定的吸附操作压力下，选择吸附中间气中的二氧化碳和其它气体而使气体得以净化。当吸附床压力降低时，被吸附的组分就得以解吸，使吸附床按一定的顺序变动压力，就组成连续别离气体混合物的PSA装置。整个操作过程在入塔原料气温度下进行。一、二段系统吸附剂的再生吸附塔压力降至低压：首先顺着吸附方向降至某一中间压力均压、顺放，以
