甲醇裂解制氫裝置負(fù)荷試運(yùn)方案

-149-甲醇裂解制氫裝置負(fù)荷試運(yùn)方案1.1裝置負(fù)荷試運(yùn)程序安排首次開工需要對甲醇裂解催化劑進(jìn)行還原，必須仔細(xì)做好負(fù)荷試運(yùn)前的準(zhǔn)備工作，考慮好各工序之間的銜接，以便縮短開工時(shí)間，降低裝置開工費(fèi)用。負(fù)荷試運(yùn)前的準(zhǔn)備工作:1.1.1裝置開工組織機(jī)構(gòu)落實(shí)，由開工領(lǐng)導(dǎo)小組統(tǒng)一協(xié)調(diào)指揮。1.1.2各崗位操作工搞好技術(shù)練兵，熟練掌握生產(chǎn)流程。1.1.3現(xiàn)場安裝問題處理完畢；各反應(yīng)器爐管已按規(guī)定要求裝好催化劑，吸附塔按要求裝填好吸附劑。1.1.4機(jī)泵、電氣、儀表設(shè)備等經(jīng)試運(yùn)、檢查校驗(yàn)合格處于備用狀態(tài)。1.1.5甲醇、氮?dú)?、外供氫氣?.0MPa蒸汽、導(dǎo)熱油、循環(huán)水、脫鹽水、凈化風(fēng)等全部暢通無阻，且保證足量供應(yīng)。1.1.6分析項(xiàng)目及分析人員全部落實(shí)。1.1.7各種工具及消防器材等準(zhǔn)備齊全。1.1.8裝置的設(shè)備、管線按要求標(biāo)明編號、介質(zhì)、名稱、流向。做好安全閥的定壓工作，并鉛封。1.2二次粉塵吹掃、裝置氣密與氮?dú)庵脫Q裝置進(jìn)行了催化劑的和吸附劑裝填，在裝填吸附劑的過程中會(huì)產(chǎn)生一些粉塵，為了保證裝置運(yùn)行的可靠性及保證產(chǎn)品氫氣的質(zhì)量，所以要對吸附塔部分進(jìn)行二次粉塵吹掃。吹掃完畢，還應(yīng)重新進(jìn)行氣密與氮?dú)庵脫Q。1.3甲醇裂解催化劑還原1.3.1、催化劑還原目的甲醇裂解催化劑出廠時(shí)呈氧化態(tài)，在使用前需要將其中的CuO還原為具有活性的金屬銅。還原反應(yīng)如下：CuO+H2=Cu+H2O ＋86.6KJ/mol此反應(yīng)為強(qiáng)放熱反應(yīng)，為防止還原反應(yīng)帶來的劇烈溫升，避免催化劑燒毀，應(yīng)嚴(yán)格控制氫氣配入量和還原反應(yīng)溫度。1.3.2、催化劑還原條件1.3.2.1還原介質(zhì)還原介質(zhì)用氮?dú)猓珰錃?。甲醇裂解催化劑還原是強(qiáng)放熱反應(yīng)，因此工業(yè)上不能用純氫還原。根據(jù)還原要求還原介質(zhì)采用氮?dú)廨斔停诘獨(dú)庵信溆幸欢ū壤臍錃庖钥刂品磻?yīng)溫度。1.3.2.2還原溫度120℃；180℃；200℃；220℃1.3.2.3還原壓力還原壓力一般為0.5MPa1.3.2.4還原空速氮空速>100h-1。1.3.3、催化劑還原升溫方法催化劑處于還原態(tài)或部分處于還原態(tài)，此種情況反應(yīng)器床層升溫必須在還原性氣氛中進(jìn)行。用氮?dú)庋h(huán)升溫至反應(yīng)器床層溫度高于水蒸汽露點(diǎn)溫度以上20℃時(shí)，向系統(tǒng)緩慢配入氫氣，再按還原溫度慢慢提升還原溫度以及配氫量。1.3.4、催化劑還原步驟1.3.4.1按圖1改好催化劑還原循環(huán)升溫流程，啟動(dòng)轉(zhuǎn)化制氫單元原料壓縮機(jī)建立氮?dú)庋h(huán)，其循環(huán)量1500Nm3/h左右，入口壓力維持在0.1MPa左右。1.3.4.2建立導(dǎo)熱油爐系統(tǒng)循環(huán)。1.3.4.3裝置升溫前，首先要用氮?dú)鈱ο到y(tǒng)進(jìn)行氣密試驗(yàn)并置換合格。1.3.4.4以上步驟合格后，按一下步驟進(jìn)行催化劑還原。催化劑還原氣循環(huán)氣流向如下：轉(zhuǎn)化制氫單元原料氣壓縮機(jī)→E3101AB→E3102→R3101AB→E3101AB→A3101→E3103→T3101→V3103→轉(zhuǎn)化制氫單元原料氣壓縮機(jī)1)開啟熱媒爐，按熱媒爐操作要求使導(dǎo)熱油循環(huán)升溫。2)對系統(tǒng)進(jìn)行氮?dú)庵脫Q。開啟轉(zhuǎn)化制氫單元原料氣壓縮機(jī)，通過氮?dú)庋a(bǔ)充及放空，使系統(tǒng)氧含量降至0.1%以下，停止氮?dú)庋a(bǔ)充。3)待反應(yīng)器床層溫度達(dá)105℃時(shí)，恒溫4小時(shí)，脫除催化劑中的物理水分，催化劑床層溫度自動(dòng)上升時(shí)，認(rèn)為脫水已經(jīng)結(jié)束。切忌在催化劑脫水結(jié)束之前提溫，以防導(dǎo)致催化劑破碎。然后以5-10℃/h速度升溫至120℃，恒溫2小時(shí)。（此部分和兩臺反應(yīng)器同時(shí)進(jìn)行），系統(tǒng)維持120℃，壓力0.5MPa左右，切除一臺反應(yīng)器，向系統(tǒng)緩慢配氫。首次配氫濃度為0.5%(v/v)。待系統(tǒng)穩(wěn)定后，再將氫氣濃度調(diào)到1%。4)當(dāng)循環(huán)氣進(jìn)出反應(yīng)器氫濃度達(dá)到平衡時(shí)，保持反應(yīng)器入口氫濃度1%，以5-10℃/h速度升溫，直到反應(yīng)器床層溫度達(dá)到220-230℃。待反應(yīng)器進(jìn)、出口氫濃度平衡時(shí)緩慢提高氫濃度至4-5%。圖1催化劑還原升溫流程5)當(dāng)反應(yīng)器進(jìn)、出口氫濃度再次達(dá)到平衡時(shí)，以5-10℃/h速度繼續(xù)升溫至系統(tǒng)溫度達(dá)到250℃，恒溫。當(dāng)反應(yīng)器進(jìn)、出口氫濃度平衡時(shí)，再將反應(yīng)器入口氫濃度提高到10%，待進(jìn)、出口氫濃度平衡時(shí)，認(rèn)為催化劑還原結(jié)束。6)整個(gè)還原過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制反應(yīng)器出口溫度的升高速度和幅度。若出現(xiàn)溫升太大或太快的情況，應(yīng)立即加大氮?dú)饬坎⑼Ｖ箽錃馀淙搿?)一臺反應(yīng)器還原結(jié)束后，將系統(tǒng)重新置換為氮?dú)猓３窒到y(tǒng)溫度，切換為另一臺反應(yīng)器，按上述步驟還原。8)氫氣來源：由H2總管網(wǎng)供應(yīng)。1.3.5、催化劑鈍化操作凡是還原過(包括未還原完全)的催化劑要卸出前，都必須鈍化，若生產(chǎn)中要長期停車，為了保護(hù)催化劑，也必須作鈍化處理。未鈍化前反應(yīng)器必須保持正壓，禁止空氣進(jìn)入。鈍化系統(tǒng)與還原系統(tǒng)相同，閥門開或關(guān)相同。鈍化過程與還原過程同為強(qiáng)放熱反應(yīng)，必須注意氮、氧氣配比及系統(tǒng)循環(huán)氣量。鈍化過程溫度低于60℃，不需外界供熱。鈍化具體操作按催化劑使用說明書進(jìn)行。1.3.6、催化劑的保護(hù)1)還原后的催化劑絕對禁止與氧氣或空氣接觸。2)催化劑使用中應(yīng)盡量避免中途停車。每停一次車，盡管采取了鈍化或氮?dú)獗Ｗo(hù)操作，還是會(huì)影響催化劑使用壽命。3)催化劑的升溫和降溫都必須緩慢進(jìn)行，禁止急速升溫和降溫。4)在滿足生產(chǎn)能力、產(chǎn)率的前提下，催化劑應(yīng)在低溫下操作，有利于延長催化劑使用壽命。5)絕對禁止含硫、磷、鹵素元素等有毒物質(zhì)混入系統(tǒng)，以免造成催化劑中毒。6)對裝置使用的原料甲醇、脫鹽水、氮?dú)?、氫氣等必須符合要求，?yán)格規(guī)范檢測程序。7)如發(fā)現(xiàn)有異常特別是反應(yīng)系統(tǒng)異常，應(yīng)立即停車分析檢查，排除后再開車。1.4裂解部分工藝流程簡述甲醇原料自裝置外來，加壓后與從水洗塔底部經(jīng)減壓后來的水（原料水由工藝水泵從原料水罐加壓至2.74Mpa，送至水洗塔）在靜態(tài)混合器中按一定比例混合，然后進(jìn)入預(yù)熱換熱器與反應(yīng)產(chǎn)物換熱升溫，升溫后的甲醇水溶液進(jìn)入汽化器，用高溫導(dǎo)熱油加熱汽化。汽化后的甲醇、水蒸汽接著進(jìn)入列管式反應(yīng)器內(nèi)，在其中催化劑的作用下分別進(jìn)行下列裂解和變換反應(yīng)：CH3OH→CO+2H2 -90.8KJ/molCO+H2O→CO2+H2+43.5KJ/mol整個(gè)反應(yīng)過程是吸熱的，因而反應(yīng)器和汽化器所需的熱量由熱媒爐提供。循環(huán)使用的熱媒（導(dǎo)熱油）溫度為300～320℃。由于吸熱的裂解反應(yīng)和放熱的變換反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，因而有效地利用了反應(yīng)熱并消除了放熱反應(yīng)可能帶來的熱點(diǎn)問題。從反應(yīng)器出來的裂解氣在與反應(yīng)進(jìn)料進(jìn)行換熱后，進(jìn)入空冷器和水冷器冷卻至常溫，然后送入水洗塔洗掉裂解氣中夾帶的殘余甲醇。水洗后的裂解氣再經(jīng)過分液罐分液后送PSA部分。從水凈化部分來的工藝水進(jìn)入工藝水緩沖罐，經(jīng)工藝水泵送至水洗塔的頂部，對裂解氣進(jìn)行洗滌。塔頂氣相經(jīng)后分液罐分液后進(jìn)入變壓吸附部分，塔底液相返回與原料甲醇去靜態(tài)混合器進(jìn)行混合。1.5PSA工序開工1.1.1系統(tǒng)置換在裝置正式投料前還應(yīng)用干燥、潔凈的氮?dú)鈱φ麄€(gè)裝置進(jìn)行徹底置換使整個(gè)系統(tǒng)的含氧量低于0.5%(體積)。置換方法可按正常運(yùn)行步驟進(jìn)行，即以氮?dú)庾鰹樵蠚馔ㄈ耄瑔?dòng)系統(tǒng)程控閥后,再啟動(dòng)真空泵直到產(chǎn)品氣出口和解吸氣出口氧含量均小于0.5%為止(至少三次取樣分析均合格才能視為合格)。如氮?dú)饬坎蛔悖瑒t可分階段逐塔逐管通入氮?dú)膺M(jìn)行置換。1.1.2首次開車在所有設(shè)備、儀表、微機(jī)都已準(zhǔn)備完畢并經(jīng)過了嚴(yán)格檢查，系統(tǒng)也已完成置換后，即可進(jìn)入裝置的首次投料、開車過程。其步驟如下：1)確認(rèn)系統(tǒng)已氮?dú)庵脫Q合格。2)確認(rèn)原料氣組成已合格，不帶油、水。（液態(tài)）3)拆除進(jìn)出界區(qū)的所有工藝氣管線盲板，并作記錄。4)控制系統(tǒng)及所有儀表通電，并投入操作狀態(tài)。5)在DCS操作畫面上，設(shè)定好所有調(diào)節(jié)系統(tǒng)的操作參數(shù)。(具體見第二章)6)打開真空泵入口旁路閥，將真空泵投入運(yùn)行。7)在DCS操作畫面上，用將PSA系統(tǒng)運(yùn)行按鈕置為RUNNING狀態(tài)，使程控閥開始投入運(yùn)行。8)緩慢打開原料氣進(jìn)口閥，逐漸向系統(tǒng)內(nèi)投料，投料速度不宜過快，應(yīng)保持在每分鐘吸附塔壓力上升0.1MPa左右。9)關(guān)閉真空泵入口旁路閥，將真空泵并入系統(tǒng)。10)當(dāng)吸附塔壓力升至2.6Mpa.G后，打開手動(dòng)產(chǎn)品氣放空閥，將不合格的產(chǎn)品氣放空/放入燃?xì)夤芫W(wǎng)。11)當(dāng)運(yùn)行一段時(shí)間PSA出口CO2含量低于4%(v)后，關(guān)閉脫碳?xì)夥趴臻y并打開脫碳?xì)庵罰SA提氫閥門。至此，整個(gè)裝置即轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。1.1.3開車階段的調(diào)整由于開車階段系統(tǒng)的正常壓力尚未建立起來，因而在開車的初期應(yīng)用30～50%的負(fù)荷緩慢加量。并選擇較小的“操作系數(shù)”，較短的吸附時(shí)間。使產(chǎn)品純度迅速合格。調(diào)整產(chǎn)品氫純度的方法就是：修改吸附時(shí)間和修改“操作系數(shù)”。延長吸附時(shí)間、增大“操作系數(shù)”，則降低產(chǎn)品純度縮短吸附時(shí)間、減小“操作系數(shù)”，則提高產(chǎn)品純度.1.6調(diào)整操作參數(shù)向用戶供氫1.6.1穩(wěn)定各系統(tǒng)的操作條件：溫度、壓力、流量。1.6.2根據(jù)用戶要求，逐漸提高原料量，使之滿足生產(chǎn)要求。1.7工藝過程主要控制指標(biāo)1.7.1、原料汽化器原料甲醇流量 6301kg/h原料流量 13700Kg/h汽化器進(jìn)口溫度 ～167℃汽化器進(jìn)口壓力(表壓) ～2.86MPa1.7.2、分解變換反應(yīng)器進(jìn)料溫度 260～280℃反應(yīng)溫度 260～280℃導(dǎo)熱油溫度 300～3