甲醇制-H2培训-资料课件

2024/7/11新疆蓝星丝路石化有限公司-甲醇制氢PSA讲义2024/7/11甲甲醇醇裂裂解解技术简介技术简介基本原理基本原理基本流程基本流程 PSA基本概念基本概念基本原理基本原理基本流程基本流程主要内容主要内容2024/7/11氢气在工业上有着广泛的用途。近年来，由于精细化工、蒽醌法制双氧水、粉末冶金、油脂加氢、林业品和农业品加氢、生物工程、石油炼制加氢及氢燃料清洁汽车等的迅速发展，对纯氢需求量急速增加。对没有方便氢源的地区，如果采用传统的以石油类、天然气或煤为原料造气来分离制氢需庞大投资，“相当于半个合成氨”，只适用于大规模用户。对中小用户电解水可方便制得氢气，但能耗很大，每立方米氢气耗电达6度，且氢纯度不理想，杂质多，同时规模也受到限制，因此近年来许多原用电解水制氢的厂家纷纷进行技术改造，改用甲醇蒸汽转化制氢新的工艺路线。西南化工研究设计院研究开发的甲醇蒸汽转化配变压吸附分离制氢技术为中小用户提供了一条经济实用的新工艺路线。第一套600Nm3/h制氢装置于1993年7月在广州金珠江化学有限公司首先投产开车，在得到纯度99.99%氢气同时还得到食品级二氧化碳，该技术属国内首创，取得良好的经济效益。甲醇裂解技术简介甲醇裂解技术简介2024/7/11本装置以甲醇+脱盐水为原料，采用四川亚联高科技股份有限公司的甲醇裂解制氢技术，利用导热油炉提供的热能，使甲醇汽化，在催化剂的作用下裂解并和汽化的除盐水反应生成裂解气；裂解气再通过PSA，利用吸附剂的选择吸附性能，将裂解气中的杂质（主要为CO、CO2）吸附掉，分离出纯度大于99.9%的氢气出装置。其中一段变压吸附尾气直接高点放空，二段变压吸附尾气经过压缩机加压后返回裂解部分。甲醇裂解制氢简介2024/7/11本工艺以来源方便的甲醇和脱盐水为原料，在220280下，专用催化剂上催化转化为组成为主要含氢和二氧化碳转化气，其原理如下：主反应：CH3OHCO2H2 +90.7 KJ/mol COH2OCO2H2 -41.2 KJ/mol 总反应：CH3OHH2OCO23H2 +49.5 KJ/mol 副反应：2CH3OHCH3OCH3H2O -24.9 KJ/mol CO3H2CH4H2O -+206.3KJ/mol 甲醇制氢基本原理甲醇制氢基本原理2024/7/11上述反应生成的转化气经冷却、冷凝后其组成为 H2 7374 CO2 2324.5 CO 1.0 CH3OH 300ppm H2O 饱和 该转化气很容易用变压吸附等技术分离提取纯氢。甲醇制氢基本原理甲醇制氢基本原理2024/7/11甲醇制氢流程图甲醇制氢流程图2024/7/11原料性质原料性质原料甲醇性质化学名称为甲醇甲醇，别名甲基醇、木醇、木精。分子式CH3OH，分子量32.04。是有类似乙醇气味的无色透明、易燃、易挥发的液体。比重为0.7915。熔点-97.80，沸点64.7，20时蒸汽压96.3mmHg，粘度0.5945厘泊，闪点11.11，自燃点385，在空气中的爆炸极限为6.036.5%。甲醇是最常用的有机溶剂之一，能与水和多种有机溶剂互溶。甲醇有毒、有麻醉作用，对视神经影响很大，严重时可引起失明失明。2024/7/11原料性质原料性质原料脱盐水性质 符合直流炉脱盐水指标（GB12145-2019）温度：25 压力：0.4MPa（G）PH值 8.89.2 氯离子 0.05ppm2024/7/11氢气性质 分子式H2,分子量2.0158，无色无臭气体。无毒无腐蚀性。气体密度0.0899Kg/m3，熔点-259.14，自燃点400，极微溶于水、醇、乙醚及各种液体，常温稳定，高温有催化剂时很活泼，极易燃、易爆，并能与许多非金属和金属化合。产品性质产品性质2024/7/11二氧化碳性质 化学名称二氧化碳，别名：碳酸酐、碳酐、碳酸气。分子式CO2,分子量44.01，无色无臭气体。有酸味，气体密度1.977Kg/m3，熔点-56.6，沸点-78.5（升华），易溶于水成碳酸，可溶于乙醇、甲醇、丙酮、氯仿、四氯化碳和苯，属不燃气体，可做灭火剂。产品性质产品性质2024/7/11 将甲醇原料经甲醇泵加压后，与从水洗塔底部来的水在原料液罐中按一定比例混合，送入系统预热、汽化至反应温度的过程。其工作范围是：甲醇罐F103、水洗塔T3101、甲醇进料泵J102、原料液罐F101、换热器C102、汽化过热器C101等设备及其配套仪表和阀门。原料液预热、汽化工序2024/7/11 在反应温度和压力下，原料蒸汽在转化反应器D101中完成催化转化反应。工作范围是：转化反应器D101设备及其配套仪表和阀门。该工序的目的是完成化学反应，得到主要组分为氢气和二氧化碳的裂解气。催化转化反应工序2024/7/11 将从反应器出来的高温裂解气经过冷却、冷凝降到40以下的过程。其工作范围是：换热器C102、水冷却器C103两套设备及其配套仪表和阀门。转化气冷却冷凝工序2024/7/11 含有氢气、二氧化碳以及少量一氧化碳、甲醇和水的低温裂解气，进入水洗塔T3101用除盐水吸收未反应甲醇的过程。其工作范围是：气液分离罐F102一套设备及其配套仪表和阀门。解气净化工序2024/7/112024/7/11n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。其实质就是在两相的交界面上，物质的浓度会自动发生变化的现象和过程。P PMTMTn=3.5210n=3.52102222n=单位时间碰撞单位表面并停留的分子数M=气体的分子量P气体分子的分压（毫米汞柱）T温度0K 单位表面积上浓聚的分子数：单位表面积上浓聚的分子数：B=n.ZZ=分子在表面上停留的平均时间2024/7/112024/7/11n1、化学吸附：、化学吸附：有化学反应，有化合物生成。n2、活性吸附：活性吸附：有络合化合物生成。n3、毛细管凝缩：毛细管凝缩：在吸附剂孔隙中有凝结现象。n4、物理吸附：、物理吸附：无化学反应，依靠分子力进行吸附，速度很快，吸附热很小，吸附过程完全可逆。n变压吸附（变压吸附（PSA）气体分离装置中的吸附主要）气体分离装置中的吸附主要为物理吸附。为物理吸附。2024/7/11172024/7/11分子力分三种：n1极性分子与极性分子之间的定向极化作用；n2极性分子与非极性分子之间的变形极化作用；n3非极性分子与非极性分子之间的瞬时偶极矩。n吸附力主要由吸附质分子与吸附剂分子的本身性质决吸附力主要由吸附质分子与吸附剂分子的本身性质决定。定。2024/7/11吸附 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，被吸附的物质称为吸附质。吸附按其性质的不同可分为四大类，即：化学吸附、活性吸附、毛细管凝缩 气 相固固 相相2024/7/11 物理吸附是指依靠吸附剂与吸附质分子间的分子力（即范德华力）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。吸附平衡吸附平衡 吸附平衡是指在一定的温度和压力下，吸附剂与吸附质充分接触，最后吸附质在两相中的分布达到平衡的过程。这个过程为动态平衡，对于相同的吸附剂和吸附质，其平衡吸附容量是一个定值，这个量主要受压力与温度影响。2024/7/11 所以说变压吸附（PSA），就是利用吸附剂对不同气体组分随压力变化而变化的吸附特性，加压吸附部分组分，降压解吸这些组分，从而吸附剂得到再，并使不同气体得到分离的过程。后面主要以PSA制氢的工艺来讲解变压吸附。2024/7/11三、变压吸附装置的核心构成三、变压吸附装置的核心构成2024/7/11 吸附剂吸附剂 PSAPSA吸附剂：吸附剂：PSA工业上常用的吸附剂有：硅胶、活性氧化铝、活性炭、分子筛等，另外还有针对某组分选择性吸附而研制的特殊吸附材料。吸附剂对各种气体组分的吸附性能是通过实验测定静态下的等温吸附线和动态下的穿透曲线来评价的。2024/7/11 吸附剂 活性氧化铝 本装置所用活性氧化铝为一种物理化学性能极其稳定的高空隙AL2O3，规格为3-5球状，抗磨耗、抗破碎、无毒。对几乎所有的腐蚀性气体和液体均不起化学反应。主要装填在脱碳吸附塔底部，用于气体分布和脱除水分。2024/7/11 吸附剂 硅胶硅胶属于一种合成的无定形二氧化硅，它是胶态属于一种合成的无定形二氧化硅，它是胶态二氧化硅球形粒子的刚性连续网络，一般是由硅二氧化硅球形粒子的刚性连续网络，一般是由硅酸钠溶液和无机酸混合来制备的，硅胶不仅对水酸钠溶液和无机酸混合来制备的，硅胶不仅对水有极强的亲和力，而且对烃类和高浓度有极强的亲和力，而且对烃类和高浓度CO2CO2等组等组分也有较强的吸附能力。装在脱碳吸附塔中下部，分也有较强的吸附能力。装在脱碳吸附塔中下部，用于脱除水和用于脱除水和CO2CO2。2024/7/11 吸附剂 活性炭活性炭 本装置所用的活性炭为其表面所具有的氧化本装置所用的活性炭为其表面所具有的氧化物基团和无机物杂质使表面性质表现为弱极性或物基团和无机物杂质使表面性质表现为弱极性或无极性，加上其具有的特别大的内表面积，使得无极性，加上其具有的特别大的内表面积，使得活性炭成为一种能大量吸附多种弱极性和非极性活性炭成为一种能大量吸附多种弱极性和非极性有机分子的广谱耐水型吸附剂。装填在脱碳吸附有机分子的广谱耐水型吸附剂。装填在脱碳吸附塔上部和提氢吸附塔的下部，用于脱除甲醇和塔上部和提氢吸附塔的下部，用于脱除甲醇和CO2CO2。2024/7/11 吸附剂 分子筛分子筛 本装置所用的分子筛为一种具有立方体骨架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，型号为结构的硅铝酸盐，型号为5A5A，规格为，规格为2-32-3球状，球状，无毒，无腐蚀性。无毒，无腐蚀性。5A5A分子筛不仅有着较大的比表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，其有效孔面积，而且有着非常均匀的空隙分布，其有效孔径为径为0.5nm0.5nm。5A5A分子筛是一种吸附量较高且吸附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，装填于吸附塔的上部，选择性极佳的优良吸附剂，装填于吸附塔的上部，主要用于脱除甲烷、一氧化碳、氩气和氮气，保主要用于脱除甲烷、一氧化碳、氩气和氮气，保证产品纯度证产品纯度2024/7/11 吸附剂的良好吸附性能是吸附剂分离过程的基本条件。吸附剂的良好吸附性能是吸附剂分离过程的基本条件。选择吸附剂时应注意以下问题。选择吸附剂时应注意以下问题。（1）吸附剂对杂质应有较大吸附量，同时被吸附的杂质易于解吸，从而在短周期内达到吸附、解吸间的平衡，确保分离提纯。（2）组分间的分离系数分离系数尽可能大。气体组分的分离系数越大，分离越容易，得到的产品纯度越高，同时回收率也高。（3）使用的吸附剂应有足够的强度，以减少破碎和磨损。（4）分离组分复杂、类别较多的气体混合物，可选用多种吸附剂，这些吸附剂可按吸附分离性能依次分层装填在同一吸附床内，也可分别装填在多个吸附床内。2024/7/11吸附剂的物理性质2024/7/112024/7/11各气体组分在吸附剂上的吸附力减弱排列顺序示意：各气体组分在吸附剂上的吸附力减弱排列顺序示意：氦气氦气 弱弱氢气氢气 氩气氩气 氧气氧气 氮气氮气 甲烷甲烷 一氧化碳一氧化碳 二氧化碳二氧化碳 乙烷乙烷 乙烯乙烯 丙烷丙烷 异丁烷异丁烷 丙烯丙烯 硫化氢硫化氢 硫醇硫醇 苯苯 甲苯甲苯 乙基苯乙基苯 苯乙烯苯乙烯 水水 强强2024/7/112024/7/11吸附等温线吸附等温线C CB BD DT2T1Qtp变压吸附变温吸附温度T2T1QpP1P2吸附量Qt组分分压A A2024/7/11四、工艺流程(以PSA-H2流程做介绍）1 变压吸附（变压吸附（PSAPSA）大致过程）大致过程 根据变压吸附的原理，在工业变压吸附(PSA)工艺中，吸附剂通常都是在常温和较高压力下，将混合气体中的易吸附组分吸附，不易吸附的组分从床层的一端流出，然后降低吸附剂床层的压力，使被吸附的组分脱附出来，从床层的另一端排出，从而实现了气体的分离与净化，同时也使吸附剂得到了再生。2024/7/11吸附床层怎样实现吸附分离的呢？“顶出去”理论，容易被吸附的“顶”出不容易被吸附的。2024/7/112024/7/11程控阀工作状态程控阀工作状态程控阀的功能在切塔前后是不变的，需要牢牢记住程控阀的功能在切塔前后是不变的，需要牢牢记住 XV 22 吸附塔号：吸附塔号：AG 阀门功能、作用阀门功能、作用 01-原料气进口阀原料气进口阀 02-产品气出口阀产品气出口阀 03-一均、产品气升压阀一均、产品气升压阀 04-二均、三均阀、顺放二均、三均阀、顺放 05-冲洗进口阀冲洗进口阀 06-逆放阀逆放阀 07-冲洗出口阀冲洗出口阀 08-顺放缓冲罐入口阀顺放缓冲罐入口阀 09-冲洗入口切断阀冲洗入口切断阀 表示表示PSA提氢工段提氢工段 表示程序控制阀表示程序控制阀2024/7/11裂解气组成：1）裂解气组成）裂解气组成 H2 7375%CO2 2326%CO 2.5%CH3OH 300ppm H2O 饱和饱和（2）压力：）压力：1.30MPa（3）温度：）温度：402024/7/11变压吸附各类气体成分变压吸附各类气体成分2024/7/112 2、吸附分离流程的主要工序、吸附分离流程的主要工序n吸附工序-在常温、吸附压力下吸附杂质，出产品。n减压工序-通过一次或多次的均压降压过程，将床层死空间氢气回收。n顺放工序-通过顺向减压过程获得冲洗再生气源。n逆放工序-逆着吸附方向减压使吸附剂获得部分再生n冲洗工序-用其它塔顺放出的氢气冲洗吸附床，降低杂质分压，使吸附剂完成最终的再生，冲洗时间越长越好n升压工序-通过一次或多次的均压升压和产品气升压过程使吸附塔压力升至吸附压力，为下一次吸附作好准备2024/7/112024/7/11吸附过程压力曲线示意图吸附过程压力曲线示意图1、各吸附塔的压力曲线应该是一样的、各吸附塔的压力曲线应该是一样的2、比较各塔吸附压力曲线的形状是判断程控阀故障和泄漏的主要方法、比较各塔吸附压力曲线的形状是判断程控阀故障和泄漏的主要方法3、只有切塔后，均压次数改变，压力曲线才会变化。、只有切塔后，均压次数改变，压力曲线才会变化。压力MPa压力MPa0.021.65TIMEA E1D E2D E3D P D D D P P P P P P E3R E2R E1R FR A 2024/7/112024/7/11吸附、再生过程示意图吸附、再生过程示意图N2、COCH4、C02 CO2C2.C3 C4再生前的吸附塔状态传质区冲洗或抽真空解吸气氢气纯净区逆向减压解吸气传质区均压减压减压气饱和区传质区均压减压减压气传质区饱和区吸附末产品传质区饱和区原料纯净区吸附中产品饱和区原料纯净区产品原料吸附初纯净区传质区传质区纯净区2024/7/11 五、吸附塔的工作过程五、吸附塔的工作过程 a a 吸附过程吸附过程 原料气进入界区后经程控阀，自塔底进入原料气进入界区后经程控阀，自塔底进入PSAPSA吸附吸附塔中正处于吸附状态的两台吸附塔，其中除塔中正处于吸附状态的两台吸附塔，其中除H2H2以外的杂以外的杂质组份被装填的多种吸附剂依次吸附，得到纯度大于质组份被装填的多种吸附剂依次吸附，得到纯度大于99.9%99.9%的产品氢气从塔顶排出，经产品气出口程控阀和吸的产品氢气从塔顶排出，经产品气出口程控阀和吸附压力调节阀稳压后送出界区。附压力调节阀稳压后送出界区。2024/7/11b b 均压降压过程均压降压过程 在吸附过程完成后，顺着吸附方向将塔内较高压力气体依次放入其它已完成再生的较低压力塔的过程，这一过程不仅是降压过程，而且也回收了吸床层死空间内的氢气。均压降流程一般包括多次连续均压降压过程，如三次均压的有：一均降（E1D）、二均降（E2D）、三均降（E3D）。c c 顺放过程顺放过程 这是吸附塔在均压结束后，顺着吸附方向减压，减压出来的氢气进入顺放气罐储存起来。d d 逆放过程逆放过程 这是吸附塔在完成顺放过程后，逆着吸附方向将塔内压力降至0.02MPa的过程，此时被吸附的杂质开始从吸附剂中解吸出来，放入缓冲罐。2024/7/11e e 冲洗过程冲洗过程 在这一过程中，逆着吸附方向用顺放气罐中的氢气冲洗床层，使吸附剂中的杂质得以完全解吸。冲洗出的解吸气放入缓冲罐。f f 均压升压过程均压升压过程 该过程与均压降压过程相对应。在这一过程中，分别利用其它吸附塔的均压降压气体依次从吸附塔顶部对吸附塔进行升压。本流程共包括四次连续均压升压过程，依次称为：三均升（E3R）、二均升（E2R）和一均升（E1R）。g g 产品气升压过程产品气升压过程 经过四次均压升压过程后，吸附塔压力已升至接近于吸附压力。这时，用少量的产品氢气自塔顶将吸附塔压缓慢地升至吸附压力。经这一过程后，吸附塔便完成了整个再生过程，为下一次吸附做好了准备。2024/7/11 六、工艺步序说明六、工艺步序说明 步序步序1 1：吸附：吸附(A)(A)原料气经吸附程控阀进入PSA吸附塔，其中除H2以外的杂质组份被吸附塔中装填的多种吸附剂依次吸附，得到纯度很高的产品氢气经程控阀排出。大部分氢气经压力调节阀稳压后送出界区，少部分氢气通过相应的程控阀后用于其它塔的产品气升压。随着吸附的进行，当杂质的前锋(即吸附前沿)上升至接近于吸附床出口时，关闭程控阀停止吸附。这时，吸附前沿与吸附床出口间还留有一段未吸附饱和的吸附剂，称为预留段。2024/7/11步序步序2 2 4 4：降压：降压(ED)(ED)在吸附过程完成后，打开一均降程控阀，将塔内较高压力的氢气放入刚完成了二均升的另一塔（如D塔），直到A、D两塔的压力基本相等为止。这一过程不仅是降压过程，而且也回收了A塔床层死空间内的氢气。在这一过程中A塔的吸附前沿将继续向前推移，但仍未达到出口。一均降压(E1D)、二均降压(E2D)、三均降压(E3D)2024/7/11步序步序5 5：顺放：顺放 (PP)(PP)吸附塔在四均降压结束后，打开顺放程控阀，顺着吸附方向进行减压，减压出来的氢气放入顺放气罐内储存起来，吸附前沿继续向前推移，并达到出口。步序步序6 6：逆放：逆放(D)(D)在完成连续顺放减压过程后，A塔的吸附前沿已基本达到床层出口。这时打开逆放程控阀，逆着吸附方向将A塔压力降至接近于常压，此时被吸附的杂质开始从吸附剂中解吸出来。逆放解吸气放入逆放气缓冲罐。步序步序7 7：冲洗：冲洗 (P)(P)逆放结束后，同时打开冲洗程控阀门，一般用顺放气罐中的低压氢气对A塔进行冲洗，这时被吸附的杂质大量解吸出来，并逆着吸附方向流入解吸气缓冲罐。2024/7/11步序步序810810：升压：升压(ER)(ER)在抽真空完成后，打开均升程控阀门，将另一塔（如E塔）内较高压力的氢气放入刚完成了冲洗的A塔，直到A、E两塔的压力基本相等为止。这一过程不仅是升压过程，而且也回收了E塔床层死空间内的氢气。三均升压(E3R)、二均升压(E2R)、一均升压(E1R)步序步序1 11 1：终充：终充(FR)(FR)（产品气升压过程）（产品气升压过程）通过七次均压升压过程后，吸附塔压力已升至接近于吸附压力。这时打开终充程控阀，用产品氢气将A塔压力升至吸附压力。经这一过程后，吸附塔便完成了整个再生过程，为下一次吸附做好了准备。这就完成一个塔（A塔）分周期吸附，进入下一个分周期。2024/7/11 从工艺步序可以看到：从工艺步序可以看到：PSAPSA氢提纯部分的氢提纯部分的8 8台吸附塔台吸附塔的工艺步序是完全相同的，只是在各步序的运行时间的工艺步序是完全相同的，只是在各步序的运行时间上依次为一个固定时间上依次为一个固定时间(与吸附时间有关），这样就与吸附时间有关），这样就实现了始终有吸附塔处于吸附状态，其余七塔分别处实现了始终有吸附塔处于吸附状态，其余七塔分别处于不同的再生状态，保证了原料气的连续分离与提纯。于不同的再生状态，保证了原料气的连续分离与提纯。对于操作而言，要记住的是每一个程控阀门的功能，对于操作而言，要记住的是每一个程控阀门的功能，和吸附塔的工作顺序，这样就能在装置故障时迅速判和吸附塔的工作顺序，这样就能在装置故障时迅速判断出故障的位置。断出故障的位置。2024/7/112024/7/11吸附塔工作状态表吸附塔工作状态表时间参数设定原则：保证产品气纯度的情况下时间参数设定原则：保证产品气纯度的情况下T2T3T4T2T3T4时间尽量长时间尽量长2024/7/112024/7/11相关参数对吸附的影响相关参数对吸附的影响 1、原料气杂质含量越高，吸附塔的处理能力越小。、原料气杂质含量越高，吸附塔的处理能力越小。2、原料气温度越高，吸附剂的吸附量越小，吸附塔的处理能力越低。、原料气温度越高，吸附剂的吸附量越小，吸附塔的处理能力越低。3、吸附压力越高，吸附剂的吸附量越大，吸附塔的处理能力越高。、吸附压力越高，吸附剂的吸附量越大，吸附塔的处理能力越高。4、解吸压力越低，吸附剂再生越彻底，其动态吸附量越大，吸附塔处理能力越高。、解吸压力越低，吸附剂再生越彻底，其动态吸附量越大，吸附塔处理能力越高。5、产品纯度越高，吸附剂的有效利用率就越低，吸附塔的处理能力越低。、产品纯度越高，吸附剂的有效利用率就越低，吸附塔的处理能力越低。了解各种相关参数对吸附的影响性质将有助于为参数的调整提供指导。了解各种相关参数对吸附的影响性质将有助于为参数的调整提供指导。2024/7/112024/7/11吸附时间参数的设定吸附时间参数的设定 吸附时间调整对产品的影响：吸附时间调整对产品的影响：吸附时间延长产品纯度下降氢氮气回收率提高 吸附时间缩短产品纯度上升氢氮气回收率降低 吸附时间调整的原则是：吸附时间调整的原则是：1）流量越大则吸附时间就应越短；流量越小则吸附时间就应越长 2）纯度高，则延长时间；纯度低，则缩短时间。调调 整整 哪哪 一一 个个 时时 间间 段段：T2T3T4 T2T3T4 （尽 量 延 长 产 品 升 压 所 对 应 的 时 间段，减小产品压力波动）吸附时间调整注意：吸附时间调整注意：1）手动模式下，提高负荷时，必须先缩短吸附时间后提负荷；2）手动模式下，减小负荷时，必须先减负荷后缩短吸附时间；(这是对这是对PSA装置影响最大的参数装置影响最大的参数)2024/7/112024/7/11吸附时间参数的设定吸附时间参数的设定 吸附时间参数设定表：吸附时间参数设定表：8塔吸附时间（满负荷条件下）塔吸附时间（满负荷条件下）注：单塔总吸附时间注：单塔总吸附时间=T1+T2+T3=T1+T2+T3单塔冲洗时间单塔冲洗时间=2x(T1+T2+T3)=2x(T1+T2+T3)单塔逆放时间单塔逆放时间=T1+T2=T1+T2+T3在吸附在吸附时间不不变且能保且能保证均均压时压力相等的情况下，力相等的情况下，应尽可能延尽可能延长T3T3，以保以保证终升升过程尽量平程尽量平稳。2024/7/112024/7/11吸附时间参数的设定吸附时间参数的设定 当当自控程序运行时自控程序运行时手动直接输入：手动直接输入：T1、T2、T3请注意：请注意：1、在手动设定吸附时间参数时应参照吸附时间表内的原则；在手动设定吸附时间参数时应参照吸附时间表内的原则；2、尽量调整、尽量调整T3时间。时间。操作系数对操作系数对PSA装置运行的影响：装置运行的影响：增大操作系数增大操作系数吸附时间延长吸附时间延长产品纯度下降产品纯度下降氢气回收率提高氢气回收率提高减小操作系数减小操作系数吸附时间缩短吸附时间缩短产品纯度上升产品纯度上升氢气回收率降低氢气回收率降低2024/7/112024/7/11吸附压力的调节吸附压力的调节 1)原料气压力原料气压力原料气压力是由界区外条件决定的，无法改变，原则上，压力越高吸附效果 越好。2)吸附压力（吸附塔出口压力）吸附压力（吸附塔出口压力）PSA吸附压力的设定是通过改变吸附压力调节回路的设定值来实现的，其设定值一般比原料气压力小0.010.02MPa.G。本装置最好设定在本装置最好设定在1.65-1.7MPa.G 特特别别注注意意：为为保保证证吸吸附附压压力力的的平平稳稳，通通常常P P、I I的的设设定定值值不不宜宜太太大大，即即该该调调节阀的动作应比较缓慢才对，否则容易引起吸附压力的周期性振荡。节阀的动作应比较缓慢才对，否则容易引起吸附压力的周期性振荡。2024/7/112024/7/11关键压力回路的调节关键压力回路的调节 1)1)产品气升压回路产品气升压回路 本装置产品气升压调节回路利用专门的产品升压调节阀，该回路的调节好坏影响的是吸附压力的稳定性。有两种调节模式：A、自动模式 E1R（T1)阶段预升压：开度从SP_L逐渐升到SP_H。FR(T2)阶段终升：开度由PID自动运算B、手动模式 操作工设定SP_L、SP-H，和最小开度SP2-L和最大开度SP2-H 在E1R(T1)阶段：开度从SP_L逐渐升到SP_H FR(T2)阶段：开度从最小SP2-L逐渐增大到SP2-H。设定原则：一均压升到1.25MPa左右，终升压到1.65MPa.G左右（即吸附压力）；终冲时尽量保证吸附压力不变或者波动很小；必须保证最终升到的压力基本等于吸附压力。就是说：吸附塔的压力应在升压过程中恰好、缓慢地升到吸附压力。2024/7/112024/7/11关键压力回路的调节关键压力回路的调节 2)冲洗调节回路冲洗调节回路 本装置冲洗调节回路利用冲洗调节阀进行。该回路的调节好坏影响的是吸附剂的再生效果。有两种调节模式：A、自动模式 不需要进行任何调节，全自动进行。B、手动模式 操作工设定最小开度SP_L和最大开度SP_H。然后调节阀将在有顺放的阶段按最小开度SP_L打开，在无顺放的时间内从最小开度逐渐开大到最大开度SP_H。设定原则：最小开度的设定应以正好使吸附塔的顺放压力在结束时达到0.23-0.25MPa。最大开度的设定应使顺放管的压力在无顺放的时间结束时，恰好降到0.02-0.04MPa.就是说：冲洗气在冲洗中应恰好、缓慢地从顺放罐中排放出来，达到0.02MPa。2024/7/112024/7/11关键压力回路的调节关键压力回路的调节 3)逆放调节回路逆放调节回路 本装置逆放调节回路利用逆放调节阀进行。本装置逆放调节回路利用逆放调节阀进行。该回路的调节好坏影响的是解吸气的稳定。该回路的调节好坏影响的是解吸气的稳定。有两种调节模式：有两种调节模式：A、自动模式、自动模式 不需要进行任何调节，全自动进行。不需要进行任何调节，全自动进行。B、手动模式、手动模式 操作工设定最小开度和最大开度。操作工设定最小开度和最大开度。然后调节阀将在逆放时间内从最小开度然后调节阀将在逆放时间内从最小开度SP_L逐渐开大到最大开度逐渐开大到最大开度SP_H。设定原则：设定原则：逆放速度严禁过快。逆放速度严禁过快。必须保证逆放结束的压力基本等于必须保证逆放结束的压力基本等于0.03-0.04MPa。就是说：吸附塔的压力应在逆放过程中就是说：吸附塔的压力应在逆放过程中恰好恰好、缓慢缓慢地降地降到到解吸气缓冲罐的压力。解吸气缓冲罐的压力。2024/7/11实际调整图实际调整图2024/7/112024/7/11程控阀门的控制程控阀门的控制 运行监控运行监控DCSDCS或或PLCPLC系统系统程序控制程序控制工艺装置工艺装置程控阀程控阀气压系统气压系统工艺参数工艺参数运行参数运行参数阀位检测阀位检测程序控制程序控制驱动驱动2024/7/112024/7/11在任意时间对任意塔都可以进行切除在任意时间对任意塔都可以进行切除2024/7/112024/7/11正常开车正常开车 1)控制系统及所有仪表通电，并投入运行。2)在PLC操作画面上，设定好所有调节系统的操作参数。3)逐渐向系统缓慢投料，当吸附塔压力升至1.65MPa后，打开产品气放空调节阀将不合格的产品放空。4)气体合格后，关闭产品气放空阀同时打开产品气出界区阀门。系统转入正常运行。2024/7/112024/7/11正常开车初期的调整注意正常开车初期的调整注意 1 开车阶段的调整 由于开车阶段系统的正常压力系统尚未建立起来，因而在开车的初期应用3070%的负荷缓慢加量。较短的吸附时间。使产品纯度迅速合格。产品纯度合格后，再逐渐延长吸附时间（要缓慢）。2调试阶段注意事项 变压吸附装置的自调阀必须在试车过程中调整，因此需要一定的调整时间。2024/7/112024/7/11临时停车后的开车临时停车后的开车 紧急停车或临时停车后的重新投运 由于程序仍记录着停车时的状态且各吸附塔的压力也与停车时一样，所以这时可从停车时的状态直接投运，让系统无扰动地恢复到正常工作状态。对产品纯度影响很小。步骤如下：1 确认各吸附塔的压力与计算机上显示的停车步序状态相符。2 看吸附塔压力历史记录，确认压力在停车过程中未发生大的变化。3 启动按钮的状态由停车置为开始，系统即转入正常运行。2024/7/112024/7/11临时停车后的开车临时停车后的开车注意事项注意事项 1）在采用“临时停车后的快速开车方法前，必须确认各吸附塔的压力与停车锁存的状态是一致的。否则，一旦启动将可能使高压塔的气体串入低压的解吸气系统造成事故！2）如果吸附塔压力与显示的状态不符，则必须先点动阀门将吸附塔压力逐渐放掉，然后重新启动系统。放压的方法是打开解吸气塔底部放空阀。补压的方法是手动将产品气升压阀放压的方法是打开解吸气塔底部放空阀。补压的方法是手动将产品气升压阀打开打开,用产品气通过终升阀（小开度用产品气通过终升阀（小开度10-15%)将吸附塔压力补充到要求压力将吸附塔压力补充到要求压力.2024/7/112024/7/11正常停车正常停车 1、首先通知前后工段做相应的调整、首先通知前后工段做相应的调整2、在、在PLC上将运行按钮复位至上将运行按钮复位至STOP状态，将程控阀全部关闭状态，将程控阀全部关闭3、关闭系统所有进出界区的截止阀使氢提纯系统与界区外隔断。、关闭系统所有进出界区的截止阀使氢提纯系统与界区外隔断。4、通通过过PLC上上的的运运行行按按钮钮运运行行系系统统几几步步，使使PSA程程控控阀阀动动作作数数次次以以使使各各塔塔压压力基本相等并且都处于较高的正压。力基本相等并且都处于较高的正压。2024/7/112024/7/11紧急停车紧急停车 紧急停车紧急停车 当本装置出现事故或前后装置出现事故时，需紧急停车其停车步骤如下：当本装置出现事故或前后装置出现事故时，需紧急停车其停车步骤如下：1)在在PLC上上用用暂暂停停密密码码将将启启动动按按钮钮置置为为STOP状状态态，关关闭闭程程控控阀阀门门。同同时时，程程序将自动记住停车时的状态。序将自动记住停车时的状态。2 临时停车临时停车如如 因因工工作作需需要要做做短短时时间间的的停停车车(不不超超过过1小小时时)，则则可可进进行行临临时时停停车车，其其步步骤骤与紧急停车相同。与紧急停车相同。2024/7/112024/7/11故障查找一览表故障查找一览表2024/7/112024/7/11故障查找一览表故障查找一览表1)程控阀门故障处理程控阀门故障处理2024/7/112024/7/11吸附剂装填注意事项吸附剂装填注意事项 1)由于吸附剂均具有较强的吸水性,所以在吸附剂运输过程中，应保证吸附剂的完好 密封和干燥状态。2)在吸附剂装填前，装置应采用干燥的仪表空气进行彻底置换。3)装填吸附剂必须选择晴天进行，每当装填作业结束时，必须封闭吸附塔，以免吸附剂受潮，性能下降。4)一旦吸附剂装填完成，置换氮气和吹扫气就必须采用干燥、无油气源，并且只允许从吸附塔底部进入。5)减少吸附塔内的死空间，提高装置回收率，吸附剂必须装实。6)吸附剂装填过程中应特别注意，各吸附塔的每种吸附剂装填量和装填比例必须完全相同，以保证气流的平均分配。（偏差越小越好）（偏差越小越好）2024/7/112024/7/11生产注意事项生产注意事项 1)系统严禁将机械水和油带入PSA部分，否则将损坏吸附剂，尤其是严禁从塔顶部带入，所以空气或氮气置换都必须从塔底进气空气或氮气置换都必须从塔底进气。2)在生产过程中，如须检修与工艺气接触的任何设备均应先进行置换。3)在作故障塔切除、放空等会影响后工段的处理前，应确定故障的真实性，并通知后工段。4)逆放、均压、产品气升压和冲洗过程均应平稳缓慢进行，其控制应坚持这样的原则：在保证能达到压力要求的条件下应尽量缓慢进行。否则可能影响再生效果和吸附剂使用寿命。5)在设定吸附时间时，终充过程的时间应尽量延长。6)在整个正常停车后，氢提纯系统应处于正压状态，且与界区隔断。这样，系统可较长时间地处于安全停车状态。但由于停车后系统内仍然是易燃、易爆气体，所以整个界区仍然是防爆界区，严禁动火。7）所有的置换进气必须从塔底进入，所有的减压必须从塔底排气。2024/7/11xiexie!xiexie!谢谢！谢谢！