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1、变压吸附提氢装置操作手册血（华西工业气体编制）目录序言3第一章概述4第一节前言4第二节装置概貌62.1装置规模62.2装置组成62.3工艺流程62.4非标设备设备一览表 6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8第一节吸附工艺原理81.1基本原理81.2吸附剂及吸附力91.3吸附平衡121.4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 15第二节工艺流程说明162.1流程简述162.2工艺步序说明172.3控制功能说明182.4工艺参数的设定192.5报警、联锁功能说明20第三章装置的操作 21第一节 装置的开车 211.1首次开车准备 错
2、误!未定义书签。1.2首次开车211.3正常开车步骤221.4开车阶段的调整22第二节装置的运行232.1产品纯度的调整232.2装置参数的调节232.3吸附塔的切除242.4操作注意事项25第三节装置的停车263.1正常停车263.2紧急停车263.3临时停车26第四章安全规程285.1概要285.2超压保护285.3 安全阀295.4废气处理295.5火灾防护295.6进入容器前的安全准备工作 315.7其它安全措施 32本操作手册是华西工业气体专为蒙庆华集团蒙煤化13000Nm 3/h H2装置编写的。用于向自控人员提供编程组态的依据和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
3、的方法。本装置是采用变压吸附（简称PSA）法从甲醇驰放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，甚至吸附剂损坏或造成安全事故。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，华 西工业气体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本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。华西工业气体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。本操作手册中的容及技术数据属华西工业气体技术。未经华西工业气体许可，用
4、 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蒙庆华集团蒙煤化提供，并在设计过程给予了大力支持 和帮助。在此，致以特别的谢意！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（Plessure 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
5、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（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。因而近三十年来发展非常迅速，已广泛
6、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（UCC）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
7、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 茂名石化公司1X105Nm3/h重整氢PSA制氢装置”以后，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。第二节装置概貌2.1装置规模装置设计产氢能力：1300
8、0Nm3/h装置设计操作弹性：30110%2.2装置组成本装置由一台原料气缓冲罐、8台吸附塔、一台产品气缓冲罐、一台顺放气缓冲罐、一台 富氮气缓冲罐、一台逆放气缓冲罐、一台解析气缓冲罐以及配套程控阀门构成。2.3工艺流程见所附工艺原理流程图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（台）1吸附塔T101A HGL-H2活性氧化铝HXSI-01吸附剂HXBC-15B吸附剂HX5A-98H吸附剂甲醇驰放气82原料气分液罐V101原料气13顺放气缓冲罐V102氢气14产品气缓冲罐V103解吸气15富氮气缓冲罐V106解吸气16富炭逆放气缓冲罐V104解吸气17富炭逆放气缓
9、冲罐V105)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。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富CO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：甲醇驰放气。其详细规格如下（ mol%）:压力:温度:流量:4.0 5.4Mpa.减压到 2.2MPa20000 25000Nm 3/h40 C组成（V%）:数 名称、组分%H2C
10、H4COCO2N2硫H2O驰放气65-685-83-55-810-150.1ppm1.03.2产品规格本装置的主要产品为氢气，用作加油品加工及合成氨；副产品为解吸气，压缩回收。在实 际生产中，产品氢的纯度可通过改变 PSA装置的操作条件进行调节，而解吸气的组成也会随 原料气和产品气的不同而略有不同。以下为设计的产品气规格：（1）产品氢气：H299.9% （体积比）;CO+CO2 13000Nm 3/h(2)富碳气气量：3862Nm 3/h纯度：N28% 气体压力：0.05Mpa温度：w 40 C(2)顺放气流量：7069 Nm 3/h气体压力：0.08Mpa温度：w 40 C第二章工艺过程说明
11、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
12、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。本装置所用吸附剂的特性如下：1) .GL-H2吸附剂在大型PSA氢提
13、纯中的应用结果表明：我公司的GL-H2吸附剂对H20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。2) .HXSI-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,5球状的硅胶装填于吸附塔的中底部，用于改善气流分布、脱除水、 部分二氧化碳等。3) .HXBC-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，对原料气中几乎所有的有机化合物都有良好的亲和力。本装置 所用活
14、性炭规格为 1.5条状，装填于吸附塔中部主要用于脱除烃类组分、甲烷及部分氮气。4) . HX5A-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 吸附塔的中上部，用于脱除甲烷和氮气，保证最终的产品纯度。吸附剂的处理几乎所有的吸附剂都是吸水的，特别是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。分子筛如果受潮，则必须作活化处理。对于废弃的吸附剂，一般采用深埋或回收处理。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无有毒或爆炸性气体。在正常使用情况下，PSA工段的吸附剂一般是和装置同寿命的。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
