~~~~~~~化工股份有限公司2400Nm/h膜渗透气变压吸附制氢装置操作运行及维护说明书四川天一科技股份有限公司变压吸附分离工程研究所四川●成都1、前言本操作说明书是为淮化精细化工股份有限公司2400Nm/H 膜渗透气变压吸附制氢装置编写的，用语指导操作人员对装置进行原始开车和装置正常运行。

其主要内容包括工艺原理、工艺流程、开停车程序、操作方法、故障判断和相关的安全知识。

本说明书是按设计条件及操作参数，在偏离设计条件不大的情况下，操作者可根据生产需要对操作方法及操作参数做适当和正确的调整。

但在任何情况下操作人员均不应违反工业生产中普遍遵循的安全规则和惯例。

本装置采用气相吸附工艺，因此原料气中不应含有任何液体或固体。

本说明书主要对该装置的工艺过程及操作方法做详细介绍。

在启动和操作运转本装置之前，操作人员需透彻地阅读本操作说明书，因为不适当的操作会影响装置的正常运行，影响产品质量，导致吸附剂的损坏，甚至发生事故，危及人身及装置安全。

除专门标注外，本操作说明中所涉及的压力均为表压，组份浓度为体积百分数，流量均为标准状态（760mmHg、273K）下的体积流量。

1、工艺原理及过程2．1物流2．1.1原料本装置原料为膜渗透气。

原料气组成及条件如下：流量：~~~2400 Nm压力：0。

05~0。

1Mpa温度：≤402．1．2 产品产品组成及条件如下：产品氢气流量：~1400Nm/h产品氢气压力：0.7Mpa温度：~402．1．3 副产品解吸气产品组成及条件如下：解吸气压力：0.02Mpa温度：~40流量：~1000 Nm/h2.3 工艺原理提纯氢气的原料气中主要成分是H2，其他杂质组份是N2+Ar CO CO2 和O2等。

本装置采用变压吸附技术（Pressure Swing Adsorption,简称PSA）从原料气中分离除去杂质组份获得提纯的氢气产品。

变压吸附技术是以吸附剂（多孔固体物质）内部表面对气体分子的物理吸附为基础，利用吸附剂在相同压力下易吸附高沸点组份、不易吸附低沸点组份和高压下吸附量增加（吸附组份）、减压下吸附量减小（解吸组份）的特性。

将原料气在压力下通过吸附气床层，相对于氢的高沸点杂质组份被选择性吸附，低沸点组份的氢不易吸附而通过吸附剂床层，达到氢和杂质组份的分离。

然后在减压下解吸被吸附的杂质组份使西服剂获得再生，以利于下一次再次进行吸附分离杂质。

这种压力下吸附杂质提纯氢气、减压下解吸杂质使吸附剂再生的循环便是变压吸附过程。

在变压吸附过程中吸附床内吸附剂解吸是依靠降低杂质分压实现的，本装置采用的方法是：降低吸附床压力（泄压）抽空解吸2．4 装置运行方式2．5工艺流程原料气在常压~0.05Mpa左右、温度≤40℃左右下进入原料气缓冲罐，经原料气压缩机加压至0.8Mpa后，进入由六个吸附塔组成的PSA-H系统，除去大部分杂质。

由PSA系统出来的产品气在0.70Mpa左右进入产品气缓冲罐，经稳压后，送往氢气用户。

在变压吸附系统中，任一时刻总有2台吸附器处于吸附步骤，由入口端通入原料气，在出口端获得氢气。

每台吸附器在不同时间依次经历吸附（A）、第一级压力均衡降（E1D）、第2级压力均衡降（E2D）、顺向放压（PP）、逆向放压（D）、抽空（V）、第2级压力均衡升（E2R）、隔离（IS）、第1级压力均衡升（E2R）、最终升压（FR）等步骤。

3、压吸附工艺步骤本装置中变压吸附系统及进口系统由6台吸附器、43台程序控制器、以及8套调节阀通过管线连接而成。

在本说明书叙述时，依所附工艺流程图中的方式表示。

每台吸附器与程控阀相连。

程控阀位号的编制说明如下：KV –0 1 0 i X塔的编号：从A到F阀门功能1吸附进口2吸附出口3逆放4二均5一均/终冲6冲洗7抽空8抽空切换程序控制切换阀3.16-2-2/VP运行方式（见表3-1）现以吸附器T101A在6-2-2/VP工艺一次循环内经历10个步骤为例，对本装置变压吸附工艺过程进行说明。

3.1.1、吸附（A）从原料气压缩机来的膜渗透气，经原料气压缩机气液分离器除去机械水后经流量计进入装置，原料气经由程控阀KV-0101A 进入，并自下而上通过吸附器T010A,原料气中的杂质组份被吸附、分离，获得的氢气通过程控阀KV-0101A流出，进入产品气缓冲罐V0102稳压，经流量计计量后，输出到后续工段。

当被吸附杂质的吸附前沿（指产品中允许的最低杂质浓度）移动到吸附器一定位置时，关闭阀KV-0101A、KV-0102A停止原料气进入和产品输出。

此时吸附器中吸附前沿至出口端之间还留有一段未吸附杂质的吸附剂。

过程压力：0.75Mpa 步骤执行时间：~240s 3.1.2第一次压力均衡降（简称—均降、E1D）开启程控阀KV-0105A和KV-0105D。

T0101A塔与刚结束隔离（1S）步骤的T0101D塔以出口端相连进行第一次压力均衡，均压过程中T010A塔的吸附前沿朝出口端方向推进，但仍未达到其出口端。

当两台吸附器压力基本相等时，关闭阀KV-0105A一均降步骤结束（继续开启阀KV-0105D用于吸附器T0101D下一步终冲）。

过程压力：0.75MPa下降至0.47MPa 步骤执行时间：~30s 3.1.3、第二次压力均衡降（简称二均降、E2D）开启程控阀KV_0104A、KV-0104E、T0101A接着与刚结束抽空（V）步骤的T0101E塔以出口端相连进行第二次压力均衡，T0101A塔的气体经KV-9194A、KV-0104E进入T0101E塔出口端，均压过程中T0101A塔的吸附前沿继续朝出口端方向推进，当两台吸附器压力基本相等时，吸附前沿基本到达出口端，关闭阀KV-0104A、KV-0104E,二均降步骤结束。

过程压力：0.47MPa下降至0.19MPa 步骤执行时间：~30s 3.1.4、顺向放压（简称顺放、PP）开启程控阀KV-0104A、KV-0106F,T0101A接着与正在进行抽空(V)步骤的T0101F塔以出口端相连，T0101A塔的气体经KV-0104A、HV-101调节阀、KV-0106F进入T0101F塔出口端，对T0101F进行冲洗，冲洗量由HV-101调节阀调节控制。

过程压力：0.19MPa下降至0.09MPa 步骤执行时间：~30s 3.1.5、逆向放压（简称逆放、D）开启阀KV-0103A,压力较高部分解吸气通过阀KV-0103A、限流阀V34、单向阀V35,进入解吸气缓冲罐V0103,压力较低部分解吸气通过阀KV-0103A、HV-103调节阀进入解吸气混合罐V0104,当压力降至接近常压时，部分杂质以解吸，关闭KV0103A,逆放步骤结束。

过程压力：0.09MPa下降至0.02MPa 步骤执行时间：~30s 3.1.6、抽空（V）真空泵分为1#、2#和3#真空泵，两台开，备一台。

在抽空前期开启阀KV-107A利用1#真空泵对吸附器T0101A进行抽空，（同时，2#真空泵在对T0101F进行抽空），通过进一步降低吸附器T0101A中的压力，使吸附剂上吸附的杂质进一步解吸，吸附剂进一步再生。

在抽空中期再开启KV-0108,利用刚结束了对T0101F塔抽空的2#真空泵一起对A 塔进行抽空，进一步降低T0101A塔的压力，关闭KV-0108之后，继续开启阀KV-107A，1#真空泵对吸附器T0101继续进行抽空，此时，吸附器T0101A处于抽空后期，最后关闭KV-0107A 抽空步骤结束；在抽空中后期，同时开启KV-0104B,调节阀HV-101,KV-0106A,从吸附器T0101B来的二均降之后的气体进入T0101A塔，对T0101A塔在抽空的同时进行冲洗，其目的是使吸附塔再生更彻底。

过程压力：由0.02MPa下降至-0.08MPa 步骤执行时间：~150s3.1.7、第二次压力均衡升（简称二均升、E2R）开启KV-104A、KV-104C，T0101A塔与刚结束一均降（E1D）步骤的T0101C塔以出口端相连进行压力均衡升，均压过程中T0101A塔的压力升高。

当两台吸附器压力基本相等时，关闭阀KV-0104A、KV-0104C，二均升步骤结束。

过程压力：由-0.08MPa上升至0.19MPa 步骤执行时间：~30s 3.1.8、隔离（Is）此时与吸附器T0101A相连的程控阀均处于关闭状态，吸附器T0101A压力保持不变。

过程压力：保持在0.19MPa 步骤执行时间：~60s 3.1.9、第一次压力均衡升（简称一均升、E1R）开启程控阀KV-0105A和阀KV-0105D，接着与刚结束吸附（A）步骤的T0101D塔以出口端相连进行第二次压力均衡升，均压过程中T0101A塔的压力升高。

当两台吸附器压力基本相等时，关闭阀KV-0105D，一均升步骤结束。

阀KV-0105继续开启，用于T0101A塔下一步终充。

过程压力：0.19MPa 上升至0.47MPa 步骤执行时间：~30s 3.1.10、最终升压（简称终充、FR）继续开启阀KV-0105A和开启终充流量调节阀HV-102，经两次均压升步骤后，T0101A塔最终用产品气通过调节阀HV-102限流使其逐步达到吸附压力。

当T0101A塔的压力与吸附压力基本一致时，关闭阀KV-0105A和调节阀HV-102终充步骤结束。

过程压力：0.47MPa上升至0.75MPa 步骤执行时间：~90s 至此，A塔的吸附、再生过程全部结束，紧接着进行下一步循环。

关于6-2-2/VP工艺步骤及阀门开关详细情况，见表3-1 5-2-1/VP、5-1-2/VP工艺步骤与6-2-2/VP工艺步骤相类似，只是吸附塔个数或均压次数不同。

在此就不再祥述其工艺过程。

5-1-2/VP工艺步骤情况参见表3-2，5-2-1/VP工艺见步骤见表3-3，其各塔组合情况请参见自控说明书。

过程叙述中的步骤执行时间及过程压力是说明性的，装置在实际运行中可根据原料气流量、组成和压力的变化，随时对时间和压力进行调整。

5-1-2/VP工艺步骤表4、检测仪表和自动控制PSA工艺是靠周期性地切换阀门来实现，为是整个工艺过程能连续稳定的进行，要求自动控制系统具有较高的水平。

本装置共设置自动调节系统5套，手操调节系统3套，程序控制系统1套，流量计量系统两套。

另外原料气进口压缩运行状态显示和真空泵的运行状态显示、允许开机、急停操作允许也引入了DCS系统进行监控。

4．1控制调节系统4．1．1吸附塔工作压力指示、调节、报警系统（PICA—103）为使PSA吸附塔的吸附压力稳定在给定值上，保证吸附过程的稳定，设置了此调节回路。

当任一塔处于最终升压步骤时，由于升压是用产品气，此时如产品气输出量不变，就会造成处于吸附步骤那个塔的压力下降而影响吸附工况。