焦爐煤氣制氫操作手冊

1、焦爐煤氣PSAH2裝置操作運行說明書得一化工股份有限公司600Nm3/h焦爐氣提氫變壓吸附裝置操作運行說明書得一化工有限公司二00七年八月山西 介休 第一章 前 言一、概述 本裝置是采用變壓吸附(簡稱PSA)法從焦爐煤氣（簡稱COG）中提取氫氣，改變操作條件可生產(chǎn)不同純度的氫氣。 本裝置采用氣相吸附工藝, 因此, 原料氣中不應含有任何液體和固體。 在啟動和運轉(zhuǎn)這套裝置之前, 要求操作人員透徹地閱讀本操作運行說明書, 因為不適當?shù)牟僮鲿е逻\行性能低劣和吸附劑的損壞。 本說明書中涉及到的壓力均為表壓, 組成濃度均為體積百分數(shù), 流量除專門標注外均為標準狀態(tài)下的流量。二、設計參數(shù)1、 原料氣組成：

2、組成H2CH4N2COCO2CmHnO2V6225.51.54.53.54.01.0雜質(zhì)組成H2SCONH3萘焦油mg/Nm310015310025010 原料氣流量：1100Nm3/h； 原料氣壓力: 3Kpa (表壓)； 原料氣溫度: 40。2、 產(chǎn)品氣壓力: 1.2MPa (表壓)； 產(chǎn)品氣流量：600Nm3/h； 產(chǎn)品氣溫度: 40； 產(chǎn)品氫氣純度: H299.9 % CO+CO210PPm O210PPm H2O30PPm S2PPm 3、 解吸氣壓力: 0.02Mpa (表壓)；解吸氣流量：550Nm3/h；解吸氣溫度: 40。4、 解吸氣組成：組成H2CH4N2COCO2CmHn

3、O2合計V20.4251.002.979.007.008.001.61100 第二章 工藝說明一、 提氫工藝流程基本構(gòu)成 本裝置采用變壓吸附技術從焦爐煤氣中提取氫氣，焦爐煤氣中雜質(zhì)較多，組成十分復雜，隨原料煤不同有較大變化，除有大量的CH4和一定量的N2、CO、CO2、O2外還有少量的高碳烴類、萘、苯、無機硫、焦油等，后者都是些高沸點、大分子量的組份，很難在常溫下解吸，對變壓吸附采用的吸附劑而言，吸附能力相當強，這些雜質(zhì)組分會逐漸積累在吸附劑中而導致吸附劑性能下降，因此本裝置采用兩種不同的吸附工藝，變溫吸附工藝和變壓吸附工藝。經(jīng)過脫萘脫油后壓縮的焦爐煤氣首先通過變溫吸附工藝除去C5以上的烴類和

4、其它高沸點雜質(zhì)組份，達到預凈化焦爐煤氣的目的，然后再經(jīng)過變壓吸附工藝除去除氮、甲烷、一氧化碳及二氧化碳等氣體組份，獲得純度約為99.5%的氫氣，最后再經(jīng)過精脫硫、脫氧、干燥系統(tǒng)的凈化得到99.9%的產(chǎn)品氫氣。除油脫萘器和預處理器的再生氣來自變壓吸附工序中的解吸氣，使用后的再生氣經(jīng)冷卻后可返回解吸氣管網(wǎng)。原料氣精脫萘器壓縮機預處理器除油器除油脫萘器脫氧冷卻器脫氧加熱器精脫硫器吸附器脫氧器干燥系統(tǒng)解吸氣電加熱器產(chǎn)品氫氣解吸氣解吸氣冷卻器圖一：提氫工藝流程框圖本裝置由原料氣脫萘及壓縮工序（100）、預處理工序（200）、變壓吸附提氫工序（300）和后處理工序（400#）4個工序組成。二、工藝原理及工

5、藝過程說明1. 原料氣脫萘及壓縮工序(100#) 本工序由2臺脫油脫萘器（T101A、B）、2臺焦爐煤氣壓縮機（C101A、B）、2臺精脫萘器（T102A/B）、1臺電加熱器（E101）組成，由于原料氣中含有大量的萘，它容易結(jié)晶，影響壓縮機的閥門及堵塞工藝管道，來自界外的焦爐煤氣首先經(jīng)過脫油脫萘塔（T101 A,B）脫去焦油、萘、H2S、NH3、HCN等雜質(zhì)，然后經(jīng)過壓縮機一級增壓到0.2MPa，再通過精脫萘器凈化后經(jīng)二、三級增壓到1.3MPa送入預處理工序。1.1脫油脫萘塔的工作步驟： 焦爐氣從脫油脫萘塔下端進入床層，焦油和萘被吸附，脫去大部分焦油和萘后的焦爐煤氣從頂端出來，然后進入壓縮機的

6、一級。脫油脫萘塔兩個塔交替工作，再生的氣體是水蒸氣通過電加熱器加熱后的過熱蒸汽，冷吹氣來自300變壓吸附后的解吸氣。1.2脫油脫萘塔的再生：脫萘塔再生時間: 一個月左右一次，一個塔使用，另一個塔再生后備用，兩個塔循環(huán)使用，二個塔具體切換時間根據(jù)塔出口氣體中雜質(zhì)組分由AP102A、B取樣分析而定。再生由兩個步驟組成。加熱步驟：再生的氣體是低壓水蒸氣，經(jīng)過閥V149，通過電加熱器加熱成為過熱蒸汽，溫度到400，再經(jīng)過閥V147、管線FG211、FG101和閥V0117A/B，進入脫油脫萘塔，從上向下對床層進行吹洗。在400的溫度下使床層中的大量焦油、和萘完全解吸出來，吹出的蒸汽經(jīng)閥V113A、V1

7、13B經(jīng)管道BD106送到界外。冷吹步驟：冷吹氣體來自200工序的解吸氣，對脫油脫萘塔進行冷吹降溫，冷吹后的氣體經(jīng)閥V111A、B，管道FG105、閥V128進入再生氣冷卻器E202冷卻后送出界外。1.3 精脫萘器的工作經(jīng)過粗脫油脫萘后的工藝氣體由壓縮機一級增壓至0.2MPa后經(jīng)閥V144a、V144b進入精脫萘器下部，進一步脫出萘及硫化物。兩個精脫萘器可串并聯(lián)操作，在使用上可以根據(jù)塔出口AP103A、B取樣分析定。具工作步驟與脫油脫萘塔的工作步驟相同。 2、壓縮及預處理工序（200）本工序由除油器（T201A，B）、一臺再生氣冷卻器（E202）、預處理器（T202A，B）和一臺再生氣加熱器（

8、E201）組成。壓縮后的COG在1.3MPa下先通過2臺除油器組成的可串、并操作的除油器組進行除油之后，進入由2臺吸附器所構(gòu)成的預處理器系統(tǒng)，利用變壓吸附原理脫除原料氣在脫萘和脫硫工序中剩余的少量硫化物、苯和其它高烴組分。吸附劑在常溫下有選擇性地吸附上述雜質(zhì)，高溫下使吸附劑所吸附的雜質(zhì)解吸，從而使吸附劑得到再生。再生氣來自300#變壓吸附系統(tǒng)的解吸氣，經(jīng)再生氣加熱器（E201）蒸汽升溫后用于加熱再生解吸吸附劑中的雜質(zhì)。 2.1預處理器系統(tǒng)工藝過程：系統(tǒng)有2 臺吸附器和13臺程控閥及再生氣加熱器和再生氣冷卻器等組成，每個吸附塔在一次循環(huán)中都經(jīng)歷吸附(A),逆放（D）、加熱（H）、冷吹（C）、升壓

9、（R）等五個步驟，其工藝時序見下表，程控閥的編號和作用見下圖，下面以T202 A預處理吸附器為例對變溫吸附的工藝步驟進行說明：預處理時序表塔號工藝步驟T202AADHCRT202BDHCRA 程控閥的編號和作用如下：預處理的器編號:A,BKV 20 閥門的功能1-原料氣進口閥2-凈化氣出口閥3充壓閥4再生氣冷吹閥5再生氣加熱器出口閥6再生氣旁通閥7再生氣進口閥8再生氣出口閥、逆放閥9再生氣出口、逆放總閥本工序編號程序控制切換閥 2.2預處理器的作用： 預處理器由吸附塔T202A、T202B及及一系列程控閥構(gòu)成。作用是進一步除掉原料氣中在前工序中未能脫除干凈的高烴類物質(zhì)、硫化物等雜質(zhì)，防止帶入3

10、00#吸附塔使吸附劑中毒。2.3預處理系統(tǒng)的工作過程：（以吸附塔T202A為例） 吸附步驟：程控閥KV201A、KV202A打開、從除油器送來的原料氣經(jīng)管道PG204進入吸附塔，在壓力約1.3MPa左右雜質(zhì)被吸附，凈化氣經(jīng)管道PG208、流量計FT201計量后進入300#。 逆放步驟：吸附完成后程控閥KV201A、KV202A關閉，打開程控閥KV208A，吸附塔內(nèi)的氣體經(jīng)管道FG205、限流閥V221、送到100再生脫萘器。限流閥V224的作用是緩慢泄壓，防止泄壓過快對吸附劑造成沖擊，逆放步驟后期開閥KV209。逆放步驟結(jié)束時吸附塔的壓力降至常壓，逆放步驟期間300#的再生氣經(jīng)程控閥KV206

11、、管道FG211，閥V137，經(jīng)100精脫萘器、脫油脫萘器冷吹后經(jīng)閥V124進入解吸氣管網(wǎng)送出界外。如100#不需冷吹則直接由V208送出界外。 加熱步驟：逆放步驟結(jié)束后程控閥KV208A不關閉，再打開程控閥KV207A、V234。來自300工序的解吸氣作再生氣體，經(jīng)加熱器(E201)加熱至150，通過管道FG203 程控閥KV205、KV207A進入吸附塔T202A，吸附的雜質(zhì)被熱氣體帶出吸附塔經(jīng)程控閥KV208A、KV209、經(jīng)管道FG211排出。再生氣體出吸附塔T202A后在精脫萘塔及脫油脫萘塔加熱工序時可由閥V137對100#進行加熱；如100#不需加熱則再生氣體由管道FG211、閥V

12、209經(jīng)再生氣冷卻器（E202）冷卻后送出界外。 冷吹步驟：加熱結(jié)束后關閉程控閥KV205、打開程控閥KV204再生氣不經(jīng)過加熱器和管道FG203，直接經(jīng)過KV207A進入吸附塔T202A對吸附塔進行冷吹至環(huán)境溫度。冷吹帶走吸附塔內(nèi)的熱量用于吹干100的脫油脫萘器及精脫萘器。 充壓步驟：為下一次吸附做準備必須充壓。充壓用凈化的氣體經(jīng)管道PG206、程控閥KV203,限流閥V223對再生好的塔緩慢充壓至吸附壓力。至此，預處理吸附器的一次循環(huán)完成，充壓與逆放步驟期間300#的解吸氣經(jīng)程控閥KV206直接到管道FG211，根據(jù)后工段需要進行處理。3.變壓吸附工序（300）3.1工作原理：變壓吸附工藝

13、的原理是利用所采用的吸附劑對不同組份的吸附量隨壓力的不同而呈現(xiàn)差異的特性，使氫氣和其它雜質(zhì)實現(xiàn)分離。在一定吸附壓力下，200工序凈化COG進入300吸附床，吸附容量較大的強吸附組份N2、CH4，CO，CO2被吸附留在床層，而較小吸附容量的弱吸附組份H2從床層出口端輸出，得到大于99.5%的H2，吸附飽和的吸附劑減壓和沖洗使其解吸。本裝置為六塔流程，微機控制程控閥門進行切換，整個過程在低于40下進行。每個吸附塔在一次循環(huán)中都經(jīng)歷吸附(A),第一次壓力均衡降（E1D）、第二次壓力均衡降（E2D）、順向放壓（PP）、第三次壓力均衡降（E3D）、逆向放壓（D）、沖洗（P）、第三次壓力均衡升（E3R）、

14、第二次壓力均衡升（E2R）、隔離（IS）、第一次壓力均衡降（E1R）、最終升壓（FR）等十二個步驟。主要采用623/P主程序。3.2裝置運行方式本裝置主要運行6-2-3/P程序，當某程序控制閥或控制閥門開關部件出現(xiàn)故障，可自動切換其它運行方式?；蛘哂墒褂谜呤謩忧袚Q程序，以滿足不同負荷需要?？稍谙铝兴姆N運行方式中選擇一種進行操作，正常情況下以6-2-3/P方式運行為主。運行方式在線吸附床數(shù)同時執(zhí)行吸附步驟的吸附床數(shù)均壓次數(shù)吸附床再生步驟6-2-3623逆放、沖洗5-2-2522逆放、沖洗5-1-3513逆放、沖洗4-1-2412逆放、沖洗3.3 裝置特性：裝置在6-2-3/P運行方式下的工藝特性

15、見表1-2和表1-3. 表中的數(shù)值是根據(jù)提供的設計條件確定的. 當運行中原料氣組成、吸附壓力以及產(chǎn)品純度發(fā)生變化時，這些數(shù)值也會相應改變。表1-2 各運行方式下的裝置特性運行方式原料負荷原料處理量產(chǎn)品流量解吸氣流量氫氣收率%Nm3/hNm3/hNm3/h%6-2-31001100543.93549.50835-2-21001100511.19582.61785-1-365715359.30357.14834-1-265715332.28378.7078表1-3 在6-2-3/P方式運行時氣體的組成物料平衡(干基)見下表:3.4過程說明程控切斷閥的編號和作用如下：塔的編號AF KV 3 ix閥門

16、功能01進氣閥02出氣閥03逆放閥04順放、二均、三均閥05終充、一均閥06沖洗閥本工序編號程序控制切斷閥3.4.1 6-2-3/P運行方式：以623/P方式運行時，其中兩臺吸附器處于進入原料氣、產(chǎn)出氫氣的吸附步驟，其余四臺吸附器處于吸附劑再生的不同步驟。每個吸附器經(jīng)歷相同的步驟程序，以下表方式排列，即可達到原料氣不斷輸入、產(chǎn)品氫連續(xù)穩(wěn)定輸出。6-2-3/P工藝步驟分周期123456步位123123123123123123時間2403030603030603030603090壓力1.300.930.560.360.190.020.020.190.560.560.931.30AAE1DE2DPP

17、E3DDPE3RE2RISE1RFRBE1RFRAE1DE2DPPE3DDPE3RE2RISCE3RE2RISE1RFRAE1DE2DPPE3DDPDE3DDPE3RE2RISE1RFRAE1DE2DPPEE1DE2DPPE3DDPE3RE2RISE1RFRAFAE1DE2DPPE3DDPE3RE2RISE1RFRA注:以上時間和壓力為參考值,實際值以裝置調(diào)試后的時間為準. 現(xiàn)以吸附器T301A為例說明623/P方式運行時在一次循環(huán)周期內(nèi)各工藝步驟的工藝過程。（所有程序控制閥的開關動作均由微機控制完成）吸附（簡稱A）： 開啟程控閥KV301A和KV302A（關閉與吸附器T301A相連的其它閥門

18、，下同）。 200來的經(jīng)過預處理后的COG氣在1.3MPa下從KV301A進入吸附塔T0301A,除了H2以外的雜質(zhì)被吸附，H2從KV302A出塔，當被吸附雜質(zhì)的吸附前沿移動到吸附器一定位置時，關閉KV301A和KV302A，停止原料氣進入和產(chǎn)品輸出。此時吸附器中吸附前沿至出口端之間還留有一段未吸附雜質(zhì)的吸附劑。 過程壓力：1.3MPa 吸附時間：240S第一次壓力均衡降（簡稱一均降、E1D）： 開啟程控閥KV305A和KV305D。 吸附器T301A吸附步驟停止后，與吸附器T301D以出口端相連進行第一級壓力均衡，均壓過程中吸附器T0301A的吸附前沿朝出口端方向推進，但仍未達到其出口端。當

19、兩臺吸附器壓力基本相等時，關閉閥KV305A，一均降步驟結(jié)束（繼續(xù)開啟閥KV305D，用于T301D下一步的最終升壓步驟）。過程壓力：由1.3MPa下降至0.93MPa步驟執(zhí)行時間：30S第二次壓力均衡降（簡稱二均降、E2D）： 開啟程控閥KV304A、KV304F 吸附器T301A一均降步驟停止后，與剛結(jié)束三均升（E3R）步驟的吸附器T0301E以出口端相連進行第二級壓力均衡，均壓過程中吸附器T0301A的吸附前沿繼續(xù)朝出口端方向推進，但仍未達到其出口端。當兩臺吸附器壓力基本相等時，關閉閥KV304E，二均降步驟結(jié)束（繼續(xù)開啟閥KV304A，用于T301A下一步順放）。過程壓力：由0.93M

20、Pa下降至0.56MPa步驟執(zhí)行時間：30S順向降壓（簡稱順放、PP）： 開啟調(diào)節(jié)閥HV-302，開啟程控閥KV306F。吸附器T301A二均降步驟停止后，吸附器T301A中的順放氣通過閥KV304A、順放調(diào)節(jié)閥HV-302順向放壓對逆放結(jié)束的吸附器T301F進行沖洗再生，再生氣通過KV303F、HV-303返回200工序去作再生氣。當吸附器T301A壓力由0.56MPa降到0.36 MPa時，關閉閥KV306F、KV303F，順放步驟結(jié)束（繼續(xù)開啟閥KV304A，用于T0301A下一步三均降）。過程壓力：由0.56MPa下降至0.36MPa步驟執(zhí)行時間：60S第三次壓力均衡降（簡稱三均降、E

21、3D）： 繼續(xù)開啟程控閥KV304A，開啟程控閥KV304F。吸附器T301A順放步驟停止后，與剛結(jié)束沖洗（P）步驟的吸附器T0301F以出口端相連進行第三級壓力均衡，均壓過程中吸附器T301A的吸附前沿剛好達到其出口端。當兩臺吸附器壓力基本相等時，關閉閥KV304A，三均降步驟結(jié)束（繼續(xù)開啟閥KV304F，用于T301F下一步二均升）。過程壓力：由0.36MPa下降至0.19MPa步驟執(zhí)行時間：30S 逆向放壓（簡稱逆放、D）： 開啟閥KV303A,調(diào)節(jié)閥PV302初期給一固定開度,后期按斜率模式開啟.吸附器T301A三均降后，沿吸附的反方向進行降壓，吸附劑中的大部分雜質(zhì)得到解吸，在逆放前期

22、，解吸氣通過單向閥V331進入解吸氣緩沖罐，KV307打開，解吸氣去200工序去作再生氣，在逆放后期，HV303打開，逆放后期的解吸氣去200工序去作再生氣，這樣始終保證再生氣的壓力平穩(wěn)，當塔的壓力降到0.02 Mpa時，逆放結(jié)束（繼續(xù)開啟閥KV303A，用于T301A下一步?jīng)_洗）。 過程壓力：由0.19MPa下降至0.02MPa 壓力越低解吸越好， 步驟執(zhí)行時間：30s 沖洗（P）： 開啟閥KV306A和調(diào)節(jié)閥HV-302，繼續(xù)開啟閥KV303A、KV304B。 利用剛結(jié)束二均降步驟的吸附器T301B的順放氣對吸附器T301A進行沖洗，進一步降低吸附器T301A中的雜質(zhì)分壓，使吸附劑得到充分

23、再生。當吸附器T301B的壓力降至規(guī)定值時，關閉閥KV304B，沖洗步驟結(jié)束。 過程壓力：保持壓力在0.02MPa ，同樣壓力越低吸附劑再生越好。 步驟執(zhí)行時間：60S第三次壓力均衡升（簡稱三均升、E3R）： 開啟閥KV304A和閥KV304B。吸附器T301A與剛結(jié)束順放（PP）步驟的吸附器T301B以出口端相連進行第三次壓力均衡，均壓過程中吸附器T301A的壓力升高，當這兩臺吸附器壓力基本相等時，關閉閥KV304D（繼續(xù)開啟閥KV304A，用于T301A下一步二均升）。 過程壓力：由0.02MPa上升至0.19MPa 步驟執(zhí)行時間：30S 第二次壓力均衡升（簡稱二均升、E2R）： 開啟閥K

24、V304A和閥KV304C。吸附器T301A與剛結(jié)束一均降（E1D）步驟的吸附器T301C以出口端相連進行第二次壓力均衡，均壓過程中吸附器T301A的壓力升高，當這兩臺吸附器壓力基本相等時，關閉閥KV304A和KV304D。 過程壓力：由0.19MPa上升至0.56MPa 步驟執(zhí)行時間：30S隔離（IS）： 與吸附器T301A相連的所有程控閥關閉，吸附器壓力保持不變。過程壓力：保持 0.56MPa步驟執(zhí)行時間：60s第一級壓力均衡升（簡稱一均升、E1R）： 開啟閥KV305A和KV305E，調(diào)節(jié)閥HV301給一固定開度。 吸附器T301A與剛結(jié)束吸附（A）步驟的吸附器T301D以出口端相連進行

25、第一級壓力均衡，均壓過程中吸附器T301A的壓力升高，當這兩臺吸附器壓力基本相等時，關閉閥KV305D，一均升步驟結(jié)束（繼續(xù)開啟閥KV305A，用于吸附器T301A下一步的最終升壓步驟）。過程壓力：由0.56MPa上升至0.93MPa步驟執(zhí)行時間：30s最終升壓（簡稱終充、FR）： 終充流量調(diào)節(jié)閥HV-301有調(diào)節(jié)輸入，繼續(xù)開啟閥KV305A。 經(jīng)三次均壓升步驟后，吸附器T301A最終用產(chǎn)品氣通過調(diào)節(jié)閥HV-301限流充壓使其逐步達到吸附壓力。當壓力接近吸附壓力后，關閉閥KV305A、HV-301，終充步驟結(jié)束。過程壓力：由0.93MPa上升至1.3MPa步驟執(zhí)行時間：90s至此，吸附器T30

26、1A的吸附、再生過程全部結(jié)束，緊接著進行下一次循環(huán)。過程敘述中的步驟執(zhí)行時間及過程壓力是說明性的，裝置在實際運行中可根據(jù)原料氣流量、組成和壓力的變化隨時對時間和壓力進行調(diào)整。3.4.2 5-2-2/P運行方式：以522/P方式運行時，其中兩臺吸附器處于進入原料氣、產(chǎn)出氫氣的吸附步驟，其余三臺吸附器處于吸附劑再生的不同步驟。每個吸附器經(jīng)歷相同的步驟程序，以下表方式排列，即可達到原料氣不斷輸入、產(chǎn)品氫連續(xù)穩(wěn)定輸出。 5-2-2/P工藝步驟分周期12345步位123123123123123時間2403060303060303090壓力1.300.770.470.250.020.020.250.771

27、.30AAE1DPPE2DDPE2RE1RFRBE1RFRAE1DPPE2DDPE2RCDPE2RE1RFRAE1DPPE2DDE1DPPE2DDPE2RE1RFRAEAE1DPPE2DDPE2RE1RFRA3.4.3 5-1-3/P運行方式：以513/P方式運行時，其中一臺吸附器處于進入原料氣、產(chǎn)出氫氣的吸附步驟，其余四臺吸附器處于吸附劑再生的不同步驟。每個吸附器經(jīng)歷相同的步驟程序，以下表方式排列，即可達到原料氣不斷輸入、產(chǎn)品氫連續(xù)穩(wěn)定輸出。5-1-3/P工藝步驟分周期12345步位123123123123123時間2103030150303015030301503030150壓力1.300

28、.930.560.360.190.020.020.190.560.560.931.30AAE1DE2DPPE3DDPE3RE2RISE1RFRBE1RFRAE1DE2DPPE3DDPE3RE2RISCE3RE2RISE1RFRAE1DE2DPPE3DDPDE3DDPE3RE2RISE1RFRAE1DE2DPPEE1DE2DPPE3DDPE3RE2RISE1RFRA 3.4.4 4-1-2/P運行方式：以412/P方式運行時，其中一臺吸附器處于進入原料氣、產(chǎn)出氫氣的吸附步驟，其余三臺吸附器處于吸附劑再生的不同步驟。每個吸附器經(jīng)歷相同的步驟程序，以下表方式排列，即可達到原料氣不斷輸入、產(chǎn)品氫連續(xù)穩(wěn)

29、定輸出。 412/P工藝步驟分周期1234壓力1.300.770.470.250.020.020.250.771.30時間s2103015030301503030180吸附器AAE1DPPE2DDPE2RE1RFRBE1RFRAE1DPPE2DDPE2RCDPE2RE1RFRAE1DPPE2DDE1DPPE2DDPE2RE1RFRA4、后處理工序（400）4.1工藝原理H2O(g)+242 (KJ/moi)H2+1/2O2本工序由脫硫、脫氧、干燥兩部分組成。從300出來的半成品氫氣中尚含有少量氧。在脫氧器中，這些微量氧在鈀催化劑作用下生成水。其反應式如下：生成的水經(jīng)干燥部分除去。4.2過程說明

30、（1） 脫硫工序由精脫硫器（R401A、B）組成。從300#來的半成品氫氣自上而下得進入兩臺可串可并聯(lián)的精脫硫器（R401A、B），脫除還可能殘留的部分硫。（2） 脫氧工序由加熱器（E401）、脫氧器（R402）和冷卻器（E402）組成脫氧工序。從精脫硫器來的半成品氫氣中尚含有少量的氧。由于含量較低，當它通過催化劑層與氫反應時，生成的熱量較少，不足以維持正常的反應溫度。故在脫氧塔（R402）前需在加熱器（E401）中將氫氣預熱。反應溫度維持在80100之間。脫氧后的氫氣經(jīng)冷卻后去干燥部分。（3） 干燥部分該部分由預水分離器(V401)、干燥器(T401A,B)、預干燥器(T402)、氫氣加熱器

31、(E403)、氫氣冷卻器(E404)等組成。它是一個等壓的變溫吸附過程。通過三個四通程控切斷閥（KV401A、B、C）和流量調(diào)節(jié)閥FV0401來實現(xiàn)整個循環(huán)過程。干燥與再生均處于1.30Mpa壓力下。干燥系統(tǒng)TSA運行程序和程控閥開關表分周期12步位1234時間hr4.04.04.04.0干燥器T0401AAHCT0401BHCA預干燥器T0402AHAHKV401AaKV401AbKV401AcKV401AdKV401BaKV401BbKV401BcKV401BdKV401CaKV401CbKV401CcKV401Cd說明：四通閥的四個開口序號如下：由圖可知，每個循環(huán)每個塔都必須經(jīng)歷，吸附、

32、加熱、冷卻三個步驟，并通過四通程控閥來實現(xiàn)。其中KV0401B、KV0401C是同步的，每經(jīng)歷兩個分周期動作一次。5.工藝流程及主要操作參數(shù)5.1原料氣脫萘及壓縮工序：來自界外的焦爐氣（COG）由原料氣管道PG101先進入脫油脫萘器（T101A,B），脫除絕大部分萘、焦油和苯等雜質(zhì)，通過管道PG104，進入壓縮機進行一級壓縮后，再通過管道PG107進入精脫萘器（T102A、B）中脫除殘余的萘等雜質(zhì)，凈化后的氣體經(jīng)由管道PG110進入壓縮機二、三級壓縮至1.30MPa再由管道PG113送到下一工序。壓縮機的開停車方法見壓縮機使用說明書。5.2.預處理工序 來自100#的焦爐氣（COG）由原料氣管

33、道PG113去除油器除掉壓縮時所帶的機械油，然后再經(jīng)管道PG204去預處理工序。l 原料氣油霧的凈化（除油器） 壓縮后的原料氣通過管道PG204閥V201a/b進入除油器（T201A/B），除油器的作用是脫掉少量用壓縮機油霧。凈化后的氣體經(jīng)閥V206a/b管道PG204后送到預處理器T202A/B。兩個除油器為交替使用，使用一段時間后效果下降，切換塔。兩塔可以交替使用，也可以串聯(lián)使用，當吸附劑吸附雜質(zhì)接近飽和就更換吸附劑。l 原料氣的預處理工序在前已詳細說明，在此就不再敘述。5.3變壓吸附工序 經(jīng)預凈化后的原料氣壓力約1.3Mpa，經(jīng)管道PG208，進入吸附塔(T201AF)中正處于吸附狀態(tài)的

34、兩個塔，在那里吸附了除氫以外的幾乎所有雜質(zhì)，從而得到氫純度大于或等于99.5%的產(chǎn)品氣，其壓力約1.25Mpa。溫度小于40。然后經(jīng)管道H0303,調(diào)節(jié)閥PV301、氫氣緩沖罐（V301）、管道H308送往界區(qū)外。不合格氫氣，由管道VT303和閥KV308、作短暫放空。 本工序排出的解吸氣來自逆放和沖洗兩步驟。由管道FG303排出，用于前工序再生時用，在逆放步驟開始階段，高壓氣體經(jīng)管道FG303、程控閥KV307、單向閥門V331進入解吸氣緩沖罐（V302），而逆放后期低壓氣體和沖洗步驟中的解吸氣，直接通過調(diào)節(jié)閥HV303進入解吸氣管網(wǎng)，由管道FG303輸出到前工序。當管道FG303的壓力比較

35、低時緩慢開啟調(diào)節(jié)閥PV302進行補充氣體，同時對解吸氣緩沖罐泄壓，為下一次吸附塔逆放做準備。 變壓吸附工序程控閥比較多，動作頻繁出故障的可能性相對較大，為此，設計了多種程序切換，當某塔相應程控閥出故障可以把該塔隔離出來進行檢修，其它塔繼續(xù)工作。已經(jīng)設計的程序有以下幾種：1、 6塔運行切換成5塔運行；2、 5塔運行切換成4塔運行；3、 6塔運行切換成4塔運行；當程控閥上的閥檢檢測到閥門出故障并發(fā)出報警信號，操作人員就可以判斷和決定是否要切換，切換到哪個程序運行從而保障裝置不停車。具體的切換操作方法見微機操作說明書。5.4 后處理工序由300工序送來的半成品氫氣，首先經(jīng)過管H308，閥V402A/

36、B進入精脫硫器，精脫可能殘留的部分硫，再通過管道H404，閥V407進入加熱器（E401）被預熱至80100，通過管道H406進入脫氧器（R402），在鈀催化劑的作用下發(fā)生反應將氧脫至10PPm以下，再經(jīng)管道H410冷卻器（E402）冷至40，又經(jīng)管道H407在預水分離器(V401)中分掉游離水，最后經(jīng)管道H408、調(diào)節(jié)閥FV401進入干燥塔T401A/B，干燥后的產(chǎn)品氫氣經(jīng)流量計FIQ402，調(diào)節(jié)閥PV401、程控閥KV402、V450輸往界外。干燥器（T401A/B）的再生氣用已脫除氧的小部分氫氣，管道H408分一管路，經(jīng)流量孔板FT401、管線H413至四通閥KV401A，再生氣在加熱冷

37、卻步驟時的氣流走向如下： 再生干燥器時：再生氣經(jīng)管線H414至預干燥器(T402)脫水，沿管道H415到干燥加熱器(E403)中加熱到140，經(jīng)過H422管線、四通閥KV401C去正處于加熱再生的干燥塔(T401)，帶有脫附出水份的再生氣，經(jīng)四通閥KV401B、管道H417、閥KV401A、管道H418到干燥冷卻器(E404)中冷卻至常溫，由管道H419，返回正去干燥器的產(chǎn)品氣中，一起去T401中干燥。 冷卻干燥器時：再生氣經(jīng)管道H413、四通閥KV401A、管道H417、四通閥KV401B去已經(jīng)加熱再生完全的干燥塔。冷吹氣從塔上端進入，從塔下端出來，經(jīng)閥KV401C、管道H422、到干燥加熱

38、器(E403)中預熱至140，沿H415管道，去再生預干燥器（T402），再生后的氣通過H414管線、四通閥KV401A、H418管道，在氫氣冷卻器（E404）中冷卻至40，沿H419管道返回正去干燥器的產(chǎn)品氫中。第三章 自動控制系統(tǒng)及工藝過程參數(shù)檢測本裝置的自控系統(tǒng)采用西門子S7300控制系統(tǒng)。實現(xiàn)程控閥的程序控制、閥位狀態(tài)顯示、故障診斷、數(shù)據(jù)記錄，打印報表等功能。對裝置各調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用進行介紹如下，控制系統(tǒng)的操作和使用方法參考程序控制系統(tǒng)說明書 1.流量計量系統(tǒng)（1）原料氣流量計量系統(tǒng)（FT-201）所在位置：管道PG208，量程范圍：01500Nm3/h 作用：對原料氣進行計量。（2）氫

39、氣流量分配指示計量系統(tǒng)（FT-401）所在位置：管道H413，量程范圍：0200Nm3/h 作用：對加熱、冷吹氫氣進行計量。（3）產(chǎn)品氣流量計量系統(tǒng)（FT-402）所在位置：管道H412，量程范圍：0700Nm3/h 作用：對產(chǎn)品氫氣進行計量。 2.自動控制及調(diào)節(jié)系統(tǒng) (1)程序控制系統(tǒng)控制對象：200、300、程控閥的程序控制。作用：按預先給定的程序自動運行程序，可通過鍵盤進行時間修改；可以根據(jù)需要進行程序切換，以及相應功能鍵的操作。（2）原料氣壓縮機出口超壓返流調(diào)節(jié)系統(tǒng)（PICA101）控制調(diào)節(jié)對象：調(diào)節(jié)閥PV101 原料氣壓縮機出口壓力量程范圍：出口壓力：01.40Mpa 上限設置：1.

40、40Mpa作用：當原料氣壓縮機出口壓力偏高時PV101調(diào)節(jié)閥自動開啟，壓縮后的原料氣部分通過PV101進入原料壓縮機入口管線，保證壓縮機出口壓力穩(wěn)定。（3） 吸附塔壓力自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)（PICA301）控制調(diào)節(jié)對象：PV-301 300#吸附塔壓力，產(chǎn)品氫氣壓力調(diào)節(jié)。量程范圍：01.30Mpa作用：根據(jù)給定值自動調(diào)節(jié)PV301調(diào)節(jié)閥的開度，控制吸附塔壓力。（4）300終充流量手操控制系統(tǒng)（HC301/KS-301）控制調(diào)節(jié)對象：HV301最終充壓流量量程范圍：0100作用：自動計算最終充壓閥門開度，控制終充流量。（5）300順放氣量手操控制系統(tǒng)（HIC302/KS-301）控制調(diào)節(jié)對象：HV-30

41、2 順放氣量量程設置：1100作用：在計算機上手動設定HV302開度，控制順放氣量 在二均步驟時調(diào)節(jié)閥HV302接收KS301的信號，自動關閉。（6）預處理器出口再生氣壓力調(diào)節(jié)（PIC202）控制調(diào)節(jié)對象：PV-302 PSA解吸氣（預處理再生氣）壓力量程范圍：00.05MPa作用：穩(wěn)定解吸氣（預處理再生氣）輸出壓力，防止逆放氣波動對加熱器及預處理器的再生產(chǎn)生影響。（7）解吸氣流量手操控制系統(tǒng)（HC304/KS301）控制調(diào)節(jié)對象：HV-303 PSA解吸氣（預處理再生氣）輸出壓力量程范圍：0100%作用：在逆放前，由微機超前發(fā)出信號，HV303提前關閉到一定開度，以防高壓逆放氣對再生系統(tǒng)的擾

42、動。逆放開始后延后發(fā)出信號使HV303恢復調(diào)節(jié)；在逆放后期HV303開度由小到大，使解吸氣輸出壓力和流量相對穩(wěn)定。（8）氫氣分配流量自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)（FIC401）控制調(diào)節(jié)對象：FV-401 再生用氫氣量量程范圍：0200Nm3/h作用：通過FV-401的開度變化調(diào)節(jié)氫氣去干燥器（T401）主通道的阻力，從而調(diào)節(jié)再生氣量。（9）產(chǎn)品氫氣壓力自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)（PIC401）控制調(diào)節(jié)對象：PV-401 產(chǎn)品輸出壓力量程范圍：0100%作用：保證產(chǎn)品氫氣輸出壓力穩(wěn)定。（10）半成品氫含量自動分析及低報警系統(tǒng)（ARA-301）量程范圍：95%100%，下限設定：97%作用：當300#的半產(chǎn)品氣氫純度低于給定值

43、時，計算機發(fā)出報警信號，提醒操作人員注意。（11）產(chǎn)品氫中氧含量、水含量檢測及高報警（ARA-401、ARA-402）量程范圍：020ppm O2 -600（露點）高限設定值：10ppm O2 -40（露點）作用：用氧分析儀和水分析儀對產(chǎn)品質(zhì)量進行在線監(jiān)測和記錄，當產(chǎn)品氫中氧含量、水含量超標時，計算機發(fā)出報警信號第四章 裝置的啟動和停車1.初次開車前的準備工作開車分為初次開車和正常開車、初次開車前應做好一系列的準備工作，而正常開車只需將某些閥及控制點設置好后即可啟動。裝置安裝完畢，需進行嚴格的吹掃，試漏工作。合格后，吸附塔干燥器裝填吸附劑，完成整個氣密性試驗后，應對所有控制系統(tǒng)進行嚴格的檢查及

44、調(diào)試，并對整個設備和管道進行氮氣置換，使整個裝置的氧含量降至0.5以下，因為本裝置的原料氣和產(chǎn)品以及解吸氣均含有大量氫，尤其是產(chǎn)品氣，如果不預先將系統(tǒng)中的氧置換掉，在開車初期特別在300工序會形成爆炸混合物而引起爆炸燃燒。以上工作完成后將閥門處于關閉狀態(tài)。1.1系統(tǒng)開車前的準備工作 完成動力設備單機試車； 完成自控儀表調(diào)校； 檢查程序切換步序和運行步序； 檢查好調(diào)節(jié)閥的行程； 檢查流量計量系統(tǒng)； 調(diào)試好在線分析儀。1.2需全關閉的閥門： 所有調(diào)節(jié)閥的旁路閥； 所有緩沖罐的放空閥和排污閥； 所有安全閥的旁路閥； 所有管道及設備的排污閥； 所有工藝管道的放空閥；1.3裝置正常運行需要開啟的閥門：

45、所有調(diào)節(jié)閥的前后截止閥； 所有安全閥的前止閥； 所有壓力的前置閥； 所有程控閥、調(diào)節(jié)閥的氣源閥； 儀表空氣閥； 所有壓力變送器的氣源閥； 所有需要運行動力設備的工藝氣體進出閥及旁路閥，動力設備運行及旁路閥； 所有需要運行動力設備的冷卻水進出閥； 需處于工作狀態(tài)的除萘器、除油器、的進出口閥；1.4.投料開車裝置的開車分四步進行。首先啟動100工序（脫萘及壓縮工序）。將壓力升至1.30Mpa左右,第二步啟動200#工序（預處理工序），生產(chǎn)出合格原料氣，第三步啟動300工序，生產(chǎn)出半產(chǎn)品氫氣，氫純度超過99.5時可以啟動400#工序。由于200工序一旦啟動即能凈化得到合格的原料氣，整個裝置是連續(xù)運行

46、的。每個工序運行正常的時間很短，一旦合格后，即可啟動下一道工序。1.4.1.100工序開車 PV101系統(tǒng)處于自動工作狀態(tài)，高限值設定為1.30MPa； 設定脫油脫萘塔T101A吸附，T101B再生的工作狀態(tài)； 開啟V124A（B），啟動原料氣壓縮機，將脫油脫萘后的原料氣送入精脫萘器； 設定精脫萘器T102A吸附，T102B再生的工作狀態(tài)； 開啟V160A（B），精脫萘后的原料氣經(jīng)壓縮機二、三級壓縮達到1.30MPa后送入200#預處理工序。1.4.2. 200#預處理工序開車 設定除油器T201A吸附，T201B再生的工作狀態(tài)； 開啟V201A、V206A，限流閥V224開1/4圈。 啟動K

47、S201系統(tǒng)，使預處理器處于A塔（T202A）吸附、B塔（T202B）加溫的狀態(tài)； 壓縮工序送來的COG氣，逐漸使預處理系統(tǒng)壓力升高，當PG208管道的壓力指示PI201為1.3Mpa左右時，即可啟動300工序； 待300啟動后即有解吸氣供200工序再生T202B時，即可投運E201，加熱再生氣去再生預處理器和除油器。1.4.3.300工序開車：控制系統(tǒng)開車前設定：系統(tǒng)名稱控制方式閥門代號閥位設定HC-301手動HV-30150HC-302手動HV-30230HC-304手動HV-30320PICA-301手動PV-30130PIC-202自動PV-302給定值為0.03MpaKS-301的啟

48、動按工藝要求設定好各步位的時間，微機時序處于暫停狀態(tài)。200工序緩慢向300工序投料，其量不超過正常流量的1/2，由于投料量開始比較少，流量計指示不準，故此時流量大小控制在每分鐘使塔的壓力升高0.1MPa的速度，以防止超流量操作。每當吸附壓力升高0.1MPa時，步進一次，這樣反復切換數(shù)次。此時是對吸附塔進行原料氣置換，然后將PICA302設定自動，并將給定值設在1.3MPa.以后每當吸附塔壓力升高0.10.2Mpa時，程控系統(tǒng)步進切換一次，一直升至吸附壓力。在升高過程中注意隨時調(diào)整順放和最終升壓流量。升壓速度可由200工序供給的氣量來調(diào)節(jié)。 當吸附壓力升至1.3Mpa時，已有氫氣從塔頂輸出至氫

49、氣緩沖罐。但氫濃度達不到要求。緩沖罐V301、V302壓力每升高至0.10.2MPa，此時不合格氫氣和解吸氣分別通過閥KV308和V339暫短放空，反復置換幾次。 通過100工序使原料氣流量逐漸增加，直至流量計FI201顯示值達到8001000Nm3/h左右為止，并隨時調(diào)整順放和終充調(diào)節(jié)閥的開度，使最終充壓壓力接近吸附壓力。當吸附壓力升至1.3Mpa時，通常氫濃度已達90，此時可啟動產(chǎn)品氫在線分析儀（ARA301），當氫濃度大于99.5時，就可往400#送氣了。 將原料氣流量逐漸增至滿負荷。1.4.4.400#工序開車 將FIC-401投入自動運行，設定值為200Nm3/h； KS-401系統(tǒng)

50、先手動切換到T401A吸附，T401B加熱； 待300#工序穩(wěn)定，氫純度達到要求后，開啟閥V402A將半成品氫氣送至400#工序進一步精制，不合格的氫氣經(jīng)閥KV-403、V-448、V-449返回100#工序重新壓縮。 開啟蒸汽閥V410使加熱步驟趨于正常，當氫氣中氧含量小于10ppm時，合格產(chǎn)品氣經(jīng)閥KV-402、V450送出界外。1.5.裝置正常運行時的調(diào)節(jié)裝置啟動后，應按照裝置的設計參數(shù)進行調(diào)整，使之盡快達到正常狀態(tài)，為了保證裝置和動力設備的穩(wěn)定和正常運行、所有吸附塔、緩沖罐的壓力應控制在正常的范圍內(nèi)。1.5.1.100工序的調(diào)節(jié)脫油脫萘塔的操作參數(shù)吸附壓力25Kpa吸附溫度40再生壓力0.050.1 Mpa再生溫度 : 進口400 出口環(huán)境溫度30再生時間12月一次蒸汽壓力0.8Mpa1.5.2. 精脫萘器的操作參數(shù)吸附壓力0.2Mpa吸附溫度40再生壓力0.050.1 Mpa再生溫度 : 進口400 出口環(huán)境溫度30再生時間12月一次蒸汽壓力0.8Mpa脫硫劑更換時間需一至二年更換一次。1.5.3. 200#除油器的操作參數(shù)吸附壓力1.