PSA工艺说明书 .pdf

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1、文表号项目号工艺说明书第 1 页共 1 页4000Nm3/h 催化干气变压吸附氢提纯装置工艺说明书编制校对审核名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 43 页 - - - - - - - - - 文表号项目号工艺说明书第 2 页共 2 页目录第一节概述第二节工艺第三节设备第四节公用工程第五节自动仪表第六节电气第七节分析化验第八节消防第九节环境保护第十节劳动安全卫生第十一节工艺安装说明第十二节装置定员名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - -

2、- - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 43 页 - - - - - - - - - 文表号项目号工艺说明书第 3 页共 3 页第一节概述一、 设计依据a） *4000Nm3/h 催化干气 PSA氢气提浓装置合同技术附件 b）*提供的地质气象条件。二、 装置概况2.1 装置规模变压吸附（ PSA ）氢提纯装置设计原料为：催化干气。装置设计的公称规模为：处理原料气4000Nm3/h 。装置生产方式为：连续操作，设计年开工时数为8000小时。装置负荷弹性为： 30-110% 。2.2 生产方案本装置以催化干气为原料，采用变压吸附技术

3、，通过利用吸附剂的选择吸附，一次将原料气中的除氢以外的杂质吸附掉，直接分离出纯度大于99.99%的产品氢气， 送出界区。2.3 设计界区2.3.1 界区示意图 (见装置设备平面布置图 ) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 43 页 - - - - - - - - - 文表号项目号工艺说明书第 4 页共 4 页2.3.2 界区边界条件表名称介质流量压力 MPa 温度输送方式管道规格接口位置备注原料催化干气4000Nm3/h 0.5 40 管道DN150,4A2

4、 管廊上 , 界区外 1 米来自催化产品氢气1466.57Nm3/h 0.45 常温管道DN100,4A9 同上去氢管网副产品解吸气2533.43Nm3/h 0.02 40 管道DN250,2A4 同上出界区排液含油污水少量0.01 常温管道DN40,1A2 界区外1 米去含油污水总管放空可燃气体最大40000Nm3/h 0.04 常温管道DN150,2A4 界区外1 米去火炬管网公用工程净化风10Nm3/h 0.3 常温管道DN40,1X2 管廊上 , 界区外 1 米仪表、阀门用氮气1000Nm3/ 次0.5 常温管道DN50,2A2 界区外1 米置换用冷却水上水30t/h 0.4 32 管

5、道DN80,1A2 界区外1 米冷却用冷却水回水30t/h 0.25 40 管道DN80,1A2 界区外1 米冷却用低压蒸汽0.2t/h 0.50 130 管道DN40,2A3 界区外1 米伴热用2.4 设计范围变压吸附 (PSA)装置的设计范围包括催化尾气和加氢尾氢进PSA单元至产品氢及解吸气出 PSA界区部分的工艺设备、电气仪表及公用工程等的设计。2.5 设计原则a) 严格遵守国家、中石化总公司、部及院各级现行标准规范, 结合装置地理位置条件，精心设计，保证质量。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理

6、- - - - - - - 第 4 页，共 43 页 - - - - - - - - - 文表号项目号工艺说明书第 5 页共 5 页b) 在环境保护、建筑防火、劳动安全卫生等方面, 严格执行国家及地区的有关法规。2.6 工艺流程特点在充分考虑原料气条件以及用户的实际情况和需求后，为用户确定的工艺流程、配套的工艺设备及软件技术有如下的技术特点：变压吸附部分采用 8-3-3 VPSA 工艺技术，具有如下优点：采用多塔同时吸附的VPSA 流程, 吸附剂利用率高；均压次数多， 且再生过程无需用氢气吹扫，因而在原料气氢含量不足50，压力只有 0.5MPa的情况下也能获得较高回收率；真空时间长并且连续，真

7、空泵能量利用充分，吸附剂再生效果好；8-3-3 VPSA 流程的解吸气控制系统采用了先进的两级缓冲调节系统，解吸气的热值、压力和流量更稳定，更有利于解吸气的压缩。本装置先进的PSA专用软件在某个吸附塔出现故障时，可自动无扰动地将故障塔切除，转入 7 塔、6 塔、5 塔、四塔操作。因而大大地提高了装置运行的可靠性。本装置先进的PSA专用软件可实现自动优化功能， 即 在 原料气处理量和纯度发生变化时，可自动调整吸附时间， 在保证产品纯度合格情况下尽可能提高氢气回收率。本装置的吸附剂采用密相装填技术，可进一步减小床层死空间，提高氢气回收率。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - -

8、 - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 43 页 - - - - - - - - - 文表号项目号工艺说明书第 6 页共 6 页第二节工艺一、 生产流程1.1 流程示意图见装置工艺 PFD图：SP0601 02001 1.2 工艺原理吸附：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（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：化学吸附、 活性吸附、 毛细管凝缩和

9、物理吸附。PSA制氢装置中的吸附主要为物理吸附。物理吸附是指依靠吸附剂与吸附质分子间的分子力（包括范德华力和电磁力）进行的吸附。其特点是：吸附过程没有化学反应，吸附过程进行的极快，参与吸附的各相物质间的动态平衡在瞬间即可完成，这种吸附是完全可逆的。变压吸附氢提纯工艺过程之所以得以实现是由于吸附剂在这种物理吸附中所具有的两个性质：一是对不同组分的吸附能力不同，二是吸附质在吸附剂上的吸附容量随吸附质的分压上升而增加，随吸附温度的上升而下降。利用吸附剂的第一个性质，可实现对含氢气源中杂质组分的优先吸附而使氢气得以提纯；利用吸附剂的第二个性质，可实现吸附剂在低温、高压下吸附而在高温、低压下解吸再生，从

10、而构成吸附剂的吸附与再生循环，达到连续分离提纯氢气的目的。吸附剂： 工业 PSA-H2装置所选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。吸附剂最重要的物理特征包括孔容积、孔径分布、表面积和表面性质等。不同的吸附剂由于有不同的孔隙大小分名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 43 页 - - - - - - - - - 文表号项目号工艺说明书第 7 页共 7 页布、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

11、组分具有不同的吸附能力和吸附容量。正是吸附剂所具有的这种：吸附杂质组分的能力远强于吸附氢气能力的特性，使我们可以将混合气体中的氢气提纯。吸附剂对各种气体的吸附性能主要是通过实验测定的吸附等温线来评价的。优良的吸附性能和较大的吸附容量是实现吸附分离的基本条件。同时，要在工业上实现有效的分离，还必须考虑吸附剂对各组分的分离系数应尽可能大。所谓分离系数是指：在达到吸附平衡时，（弱吸附组分在吸附床死空间中残余量/ 弱吸附组分在吸附床中的总量）与（强吸附组分在吸附床死空间中残余量/ 强吸附组分在吸附床中的总量）之比。分离系数越大，分离越容易。一般而言，变压吸附氢提纯装置中的吸附剂分离系数不宜小于3。另外

12、，在工业变压吸附过程中还应考虑吸附与解吸间的矛盾。一般而言，吸附越容易则解吸越困难。如对于C5 、C6 等强吸附质，就应选择吸附能力相对较弱的吸附剂如硅胶等，以使吸附容量适当而解吸较容易；而对于N2、O2 、CO等弱吸附质，就应选择吸附能力相对较强的吸附剂如分子筛、CO专用吸附剂等，以使吸附容量更大、分离系数更高。此外，在吸附过程中，由于吸附床内压力是不断变化的，因而吸附剂还应有足够的强度和抗磨性。在变压吸附氢提纯装置常用的几种吸附剂中，活性氧化铝类属于对水有强亲和力的固体，一般采用三水合铝或三水铝矿的热脱水或热活化法制备，主要用于气体的干燥。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - -

13、- - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 43 页 - - - - - - - - - 文表号项目号工艺说明书第 8 页共 8 页硅胶类吸附剂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CO2等组分也有较强的吸附能力。活性炭类吸附剂的特点是： 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无极性，加上活性炭所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有机分子的优良吸附剂

14、。沸石分子筛类吸附剂是一种含碱土元素的结晶态偏硅铝酸盐，属于强极性吸附剂，有着非常一致的孔径结构，和极强的吸附选择性。对于组成复杂的气源，在实际应用中常常需要多种吸附剂，按吸附性能依次分层装填组成复合吸附床，才能达到分离所需产品组分的目的。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。在实际的吸附过程中，吸附质分子会不断地碰撞吸附剂表面并被吸附剂表面的分子引力束缚在吸附相中；同时吸附相中的吸附质分子又会不断地从吸附剂分子或其它吸附质分子得到能量，从而克服分子引力离开吸附相；当一定时间内进入吸附相的分子数和离开吸附相的分子数相等时，

15、吸附过程就达到了平衡。在一定的温度和压力下，对于相同的吸附剂和吸附质，该动态平衡吸附量是一个定值。在压力高时，由于单位时间内撞击到吸附剂表面的气体分子数多，因而压力越高动态平衡吸附容量也就越大；在温度高时，由于气体分子的动能大，能被吸附剂表面分子引力束缚的分子就少，因而温度越高平衡吸附容量也就越小。我们用不同温度下的吸附等温线来描述这一关系，如下图：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 43 页 - - - - - - - - - 文表号项目号工艺说明书第 9

16、页共 9 页从上图的 BC和 AD可以看出：在压力一定时，随着温度的升高吸附容量逐渐减小。吸附剂的这段特性正是变温吸附（TSA ）工艺所利用的特性。从上图的 BA可以看出：在温度一定时，随着压力的升高吸附容量逐渐增大；变压吸附过程正是利用上图中吸附剂在A-B段的特性来实现吸附与解吸的。吸附剂在常温高压 ( 即 A点)下大量吸附原料气中除氢以外的杂质组分，然后降低杂质的分压(到 B点) 使各种杂质得以解吸。解吸： 在吸附剂上被吸附杂质的解吸通常有两种方式：通过加热吸附剂床层，提高被吸附杂质的动能，使得被吸附的杂质分子不断从吸附剂表面逸出而解吸，变温吸附即属于此方式 . 通过降低倍吸附杂质的分压,

17、 使得被吸附的杂质分子不断从吸附剂表面逸出而解吸 , 变压吸附 (VPSA,PSA) 即属于此方式。在实际工业应用中一般依据气源的组成、压力及产品技术指标要求的不同来选择PSA 、TSA或 PSA+TSA 工艺。变温吸附法的循环周期长、投资较大，但再生彻底，通常V3 V2 V1 P2 吸附压力点P1 解吸压力点B V4 杂质分压A 吸附容量高温常温D C 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 43 页 - - - - - - - - - 文表号项目号工艺说明书第

18、 10 页共 10 页用于微量杂质或难解吸杂质的净化；变压吸附的循环周期短，吸附剂利用率高，吸附剂用量相对较少， 不需要外加换热设备， 被广泛用于大气量多组分气体的分离与纯化。但通常在 PSA工艺中吸附剂床层压力即使降至常压，被吸附的杂质也不能完全解吸，这时可采用两种方法使吸附剂完全再生：一种是用产品气对床层进行“冲洗”，将较难解吸的杂质冲洗下来，其优点是在常压下即可完成，不再增加任何设备，但缺点是会损失产品气体，降低产品气的收率；另一种是利用抽真空的办法进行再生，使较难解吸的杂质在负压下强行解吸下来，这就是通常所说的真空变压吸附(Vacuum Pressure Swing Absorptio

19、n,缩写为 VPSA) 。VPSA 工艺的优点是再生效果好，产品收率高，但缺点是需要增加真空泵。实际采用何种流程需要根据具体的原料气组成、流量、用户对回收率、投资和装置占地面积等的要求而灵活确定。对于从催化干气中提纯H2的变压吸附装置，由于原料气的压力较低，氢气含量较低，原料气中的杂质含量高且组分非常复杂，因而采用低压吸附、抽真空方式进行吸附剂再生更为合理，这样的流程好处有：A、 吸附压力低，无须对大量的杂质组分升压，因此能耗低。B、 真空再生，可保证重组分的再生效果。C、 再生时无需消耗氢气，才能保证使用低氢含量原料气时的氢气产量。所以，本装置采用抽真空再生的8-3-3 VPSA 流程。其核

20、心为总共 8 台吸附塔， 3 塔同时吸附，包括3 次连续均压回收氢气过程，真空再生过程连续。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 43 页 - - - - - - - - - 文表号项目号工艺说明书第 11 页共 11 页二、 流程简述：来自界区外的催化干气， 压力为 0.5MPa(G)、 温度 40。进入 PSA氢提纯界区后，进入由八个吸附塔组成的PSA装置，其中三个吸附塔始终处于同时进料吸附的状态，其工艺过程由吸附、三次均压降压、逆放、抽真空、三次均压升压

21、和产品最终升压等步骤组成。PSA装置的具体工作过程如下：（以一个吸附塔为例说明其过程）1) 吸附过程原料气自塔底进入吸附塔(T101AH)中正处于吸附工况的两台塔， 在吸附剂选择吸附的条件下一次性除去氢以外的绝大部分杂质，获得纯度大于99.99 的氢气，从塔顶排出送出界区。当被吸附杂质的传质区前沿( 称为吸附前沿 )到达床层出口预留段某一位置时， 停止吸附，转入再生过程。2）一均降压过程。吸附结束后，关闭 XV-101A ， XV-102A ， 塔 T101A停止进原料，通过程控阀 XV-103A ，XV-103E与刚完成二均升步骤的E塔相连进行均压，这时塔T101A死空间内的高压氢气均入塔

22、T101E得以回收，直到两塔的压力基本相等时，结束一均降过程。3）二均降压过程。一均降压结束后，塔T101A又通过程控阀 XV-104A ，XV-104F进行二均降 , 这时塔T101A死空间内的高压氢气继续均入塔T101F得以回收，直到两塔的压力基本相等时，结束二均降过程。4）三均降压过程。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 43 页 - - - - - - - - - 文表号项目号工艺说明书第 12 页共 12 页二均降压结束后，塔T-101A 又通过程

23、控阀 XV-104A ，XV-104G与刚完成抽真空步骤的塔 T-101G进行均压，这时A 塔死空间内的高压氢气就接着均入G塔，得以继续回收。直到两塔的压力基本相等时，结束三均降压过程。5） 逆放过程均压过程结束后，塔T-101A 压力已降至 0.05MPa.G左右, 这时, 杂质已开始从吸附剂中解吸出来，于是打开逆放程控阀XV-105A ，逆着吸附方向将吸附塔压力降至0.02MPa.G左右。逆放出的解吸气被送入逆放气缓冲罐V-102。6抽真空过程逆着吸附方向，通过抽真空对吸附塔进行再生进一步降低被吸附组分的分压, 使其从吸附剂中完全解吸出来。7）三均升压过程。冲洗过程结束后，塔T-101A

24、通过程控阀 XV-104A ，XV-104C与刚完成二均降压步骤的 C塔相连进行均压升压，这时C塔死空间内的高压氢气就流入A塔被回收，同时A塔压力得以上升，直到两塔压力基本相等。8）二均升压过程。三均升压过程结束后，塔T-101A 通过程控阀 XV-104A ，XV-104D与 T-101D 进行均压升压，这时T-101A(D)中的高压氢气就流入塔T-101D(A)被回收，同时塔T-101A压力得以继续上升，直到两塔压力基本相等。9）一均升压过程。二均升压过程结束后，塔T-101A 通过程控阀 XV-103A ，XV-104E与刚完成吸附步骤的塔 T-101E 进行均压升压，回收塔T-101E

25、 死空间内的高压氢气，同时塔T-101A压力得以继续上升，直到两塔压力基本相等。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 43 页 - - - - - - - - - 文表号项目号工艺说明书第 13 页共 13 页三次均压升的过程， 不仅可以回收其他吸附塔内死空间氢气，提高氢气的回收率，而且也是逐渐提高吸附塔压力，使吸附塔在无压力波动的情况下切换到吸附状态。10产品气升压过程经连续三次均压升压过程后，塔 T-101A 压力已升至 0.35MPa.G左右, 这时通过

26、程控阀 XV-103A ，XV-107 以及调节阀 HV-101 用产品氢对吸附塔进行最后的升压，直到使其达到吸附压力。经过以上步骤后， A 塔的吸附剂得到了完全再生，同时又重新达到了吸附压力，因而已可无扰动地转入下一次吸附。其他各吸附塔的工作过程与塔T-101A 完全相同，只是在时间上互相错开吸附时间的三分之一， 8 个塔交替吸附即可实现连续分离提纯氢气的目的。PSA单元工艺步序表：时序流程 8-3-3 VPSA 流程时序表吸附塔1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 T101A A A A A A A E1D E2D E3D D V V E3R E2R

27、 E1R FR T101B E1R FR A A A A A A E1D E2D E3D D V V E3R E2R T101C E3R E2R E1R FR A A A A A A E1D E2D E3D D V V T101D V V E3R E2R E1R FR A A A A A A E1D E2D E3D D T101E E3D D V V E3R E2R E1R FR A A A A A A E1D E2D T101F E1D E2D E3D D V V E3R E2R E1R FR A A A A A A T101G A A E1D E2D E3D D V V E3R E2R E

28、1R FR A A A A T101H A A A A E1D E2D E3D D V V E3R E2R E1R FR A A 说明： A: 吸附 E1D E3D ：13 次均压降压 D：逆放 E1R E3R ：13 次均压升压 V：抽真空 FR ：产品升压三、 主要操作条件名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 43 页 - - - - - - - - - 文表号项目号工艺说明书第 14 页共 14 页序号步序操作压力温度1 吸附 （A）0.5 常温3 一均

29、降压（E1D ）0.5 0.355 常温4 二均降压（E2D ）0.355 0.21 常温5 三均降压（E3D ）0.21 0.065 常温6 逆放 （D）0.065 0.02 常温7 抽真空 （V）0.02 -0.08 常温8 三均升压（E3R ）-0.08 0.065 常温9 二均升压（E2R ）0.065 0.21 常温10 一均升压（E1R ）0.21 0.355 常温11 产品气升压（FR ）0.355 0.5 常温四、 吸附塔压力变化吸附塔压力变化曲线0.350.20-0.080.05-0.080.50.50.010.050.200.350.5时 间（秒）压力（MPa）名师资料总结

30、 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 43 页 - - - - - - - - - 文表号项目号工艺说明书第 15 页共 15 页五、 原料及产品的主要技术规格4.1 原料性质4.1.1 变压吸附氢提纯装置的原料气为4000Nm3/h 催化干气其性质及规格如下：温度：40压力：0.5MPa (G) 组分：组分Kg/h Wt% Nm3/h Mol% H2 154.04 5.74 1725.2 43.13 CH4 581.43 21.67814.020.35 C2H4 355

31、.00 13.23284.07.10 C2H6 523.93 19.52391.29.78 C3 51.07 1.9026.00.65 C4 48.68 1.8118.80.47 C5 63 2.3519.60.49 N2 906.5 33.78725.218.13 合计2683.65 100 4000 100 4.2 产品规格：4.2.1 产品氢气规格：温度：40压力：0.45MPa(G) 流量：1466.57Nm3/h 组分：V% H299.99 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - -

32、- - - 第 15 页，共 43 页 - - - - - - - - - 文表号项目号工艺说明书第 16 页共 16 页N20.01 100.00 4.2.2 付产品：解吸气温度：40压力：0.02MPa(G) 流量： 2533.43Nm3/h 组成: 组分V% H2 10.02 CH4 32.07 C2H4 11.19 C2H6 15,42 C3 1.03 C4 0.74 C5 0.77 N2 28.62 合计100 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共

33、43 页 - - - - - - - - - 文表号项目号工艺说明书第 17 页共 17 页六、 物料平衡表物料名称原料气产品氢气解吸气组成Nm3/h mol% Nm3/h Mol% Nm3/h mol% H2 1725.2 43.13 1466.42 99.99 258.78 10.02 CH4 814.020.35 814.032.07 C2H4 284.07.10 284.011.19 C2H6 391.29.78 391.215,42 C3 26.00.65 26.01.03 C4 18.80.47 18.80.74 C5 19.60.49 19.60.77 N2 725.218.13

34、 0.15 0.01 725.05 28.62 合计2683.65 100 1466.57 100 2533.43 100 七、 附图附表5.1 工艺管道仪表流程图图例、代号说明 SP0601-020-00 5.2 工艺原则流程图（ PFD ） SP0601-020-01 5.3 工艺管道、仪表流程图（ PID） SP0601-020-02 5.4 工艺设备一览表 HB01-02 5.5 管线表 HB01-03 5.6 安全阀计算汇总表 HB01-04 5.7 非标设备条件表 HB01-05/1-4 5.8 自控设计条件表 HB01-06 5.9 调节阀设计条件表 HB01-07 5.10 报

35、警和联锁保护一览表 HB01-08 5.11 顺序控制逻辑表 HB01-09 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 43 页 - - - - - - - - - 文表号项目号工艺说明书第 18 页共 18 页第三节设备一、 本工程采用的标准规范压力容器安全技术监察规程（1910版）钢制压力容器一、二、三 GB150-98 钢制管壳式换热器 GB151-98 钢制压力容器分析设计标准 JB4732-95 钢制塔式容器 JB4710-92 二、 设备概况本装置共有

36、设备 13 台，其中包括 8 台疲劳容器。设备分类表设备类型数量（台）材 质备 注罐3 台碳钢塔8 台16MnR 疲劳容器真空泵2 台碳钢三、 主要设备介绍 2.1 非标设备条件见图表： HB01-05/14 2.2吸附塔的设计说明本装置吸附塔（ T-101AH）为疲劳容器，共8 台。吸附塔内装吸附剂，设计寿命20 年，按操作压力在2.5 -0.08MPa 之间交变，循环次数 3.5 104次/ 年进行疲劳设计。以上疲劳容器设计、 制造按 JB4732-95 钢制压力容器 - 分析设计标准执行。四、 非标设备的设计及制造技术要求详见设备专业设计文件名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 -

37、- - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 43 页 - - - - - - - - - 文表号项目号工艺说明书第 19 页共 19 页第四节公用工程一、 冷却水用量序号使用地点温度压力MPa 夏季用量冬季用量用途备注正常t/h 最高t/h 正常t/h 最高t/h 1 真空泵 P101 32 0.4 20.0 30.0 16.0 24.0 冷却2 3 合计20.0 30.0 16.0 24.0 二、 电用量序号使用地点电压V 设备数量台设备容量 kW 轴功率KW 年工作时数年用电量104kWh.N 备注操作备用

38、操作备用1 仪表用电220 4 2 4.0 8000 3.2 连续2 照明用电220 20 0.2X20 4.0 4000 1.6 间断3 真空泵P101 380 2 90X2 160 8000 128 连续4 5 6 合计220 8 2 8 4.8 380 180 160 128 三、 压缩空气用量名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 43 页 - - - - - - - - - 文表号项目号工艺说明书第 20 页共 20 页四、 伴热蒸汽用量序号名称使用地

39、点及用途用量Nm3/h 压力MPa (abs) 纯度要求备注正 常最 大1 2 3 4 5 6 7 8 1 低压蒸汽冬季伴热用0.2T/h 0.3 /温度:130-150 五、氮气用量序号名称使用地点及用途用量Nm3/h 压力MPa (abs) 纯度要求备注正 常最 大1 2 3 4 5 6 7 8 1 氮气开停车用1000 0.4 99.5% 开车一次用量六、 催化剂、化学药剂用量序号名称型号或规格形状一 次装入量 t (m3) 预期寿命( 年) 备注1 2 3 4 5 6 7 1 氧化铝吸附剂35 球状2(2.67) 20 2 SP-SI01 吸附剂23 球状4.4(5.64) 20 专有

40、技术序号使用地点及用途用量 Nm3/h 备 注非 净 化净化正 常最 大正 常最 大1 2 3 4 5 6 7 1 仪表及程控阀用50 压力:0.4MPa 2 吹扫用2000.0 开工间断用量名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 20 页，共 43 页 - - - - - - - - - 文表号项目号工艺说明书第 21 页共 21 页3 SP-15B 专用吸附剂1.5 柱状10.6(21.2) 20 专有技术4 SP-15D 专用吸附剂1.5 柱状5.6(8.62) 20

41、专有技术5 SP-5A 分子筛23 球状34（43.6）20 专有技术名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 21 页，共 43 页 - - - - - - - - - 文表号项目号工艺说明书第 22 页共 22 页第五节自控仪表一、 设计规范a. SHB-Z05-95 仪表回路图b. SHJ5-88 石油化工企业自动化仪表选型设计规范c. SHB-Z02-95 仪表符号和标志d. SHJ6-88 石油化工企业控制室和自动分析室设计规范e. SHJ18-10 石油化工企业信号

42、报警、联锁系统设计规范f. SH3063-94 石油化工企业可燃气体检测报警设计规范g. SH3406-96 钢制管阀兰h. CD50A12-84 调节阀口径计算设计规定i. GB50160-92 石油化工企业设计放火规定j. GB50058-92 爆炸和火灾危险环境电力设计规范二、 环境特征本装置主要介质包括催化干气、氢气、解吸气等, 均为易燃易爆介质三、 控制水平及仪表选型本系统控制主机按西门子 S7-300PLC 系统 选型，该系统具有更好的网络功能和很高的性能价格比。本装置输入、输出点及控制回路如下：模拟量输入信号： 17 点（其中压力 12 点、流量 2 点、分析 1 点、液位 2

43、点(真空泵液位 )，均为 420mA标准信号）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 22 页，共 43 页 - - - - - - - - - 文表号项目号工艺说明书第 23 页共 23 页模拟量输出信号： 5 点均为 420mA标准信号开关量输入信号： 52 点（其中 DC24V 1.A隔爆型信号 50 点，无源信号 2 点）开关量输出信号： 54 点（均为 DC24V 1.5A隔爆型信号）调节回路 : 共 5 套, 均为本安调节回路四、 仪表选型4.1 本装置仪表选型原

44、则上与原设计仪表选型尽量一致, 并尽量采用智能仪表。4.2 分析仪表选用一台在线氢分析仪对产品纯度进行监控，输出信号为420mA 。4.3 流量仪表流量测量一般选用孔板流量计加差压变送器。4.4 压力仪表现场压力指示仪表一般采用弹簧管压力表, 外径150,不锈钢表壳压力和差压变送器与原设计一致，选用智能型变送器。4.5 温度仪表就地温度指示仪表选用双金属温度计，外径150, 不锈钢表壳，远传温度仪表与原设计一致。4.6 阀位传感器选用 3040 霍尔传感开关 . 4.7 电磁阀程控阀门驱动电磁阀选用进口ASCO 气动电磁阀 , 信号为 :DC24V 1.5A, 防爆等级 :DCT4. 4.8

45、程控阀名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 23 页，共 43 页 - - - - - - - - - 文表号项目号工艺说明书第 24 页共 24 页本装置程控阀选用高性能气动程控阀. 4.9 调节阀一般选用气动精小型调节阀，本装置调节阀选用无锡工装产品。详细的仪表设计内容见仪表专业设计文件名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 24 页，共 43 页 -

46、 - - - - - - - - 文表号项目号工艺说明书第 25 页共 25 页第六节电气由于本装置属于独立的尾气回收氢气单元，因此配电室部分的设计由总体院根据最终的动力设备选型情况独立设计，以保证电气系统设计的统一性和完整性， 本装置电气部分的设计主要包括真空泵等动力设备配电设计、现场装置照明、检修电源箱、和装置防雷接地等内容。用电条件见第四节用电条件表，详细的电气设计内容见电气专业设计文件。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 25 页，共 43 页 - - - - -

47、 - - - - 文表号项目号工艺说明书第 26 页共 26 页第七节分析化验7.1 本单元分析的主要任务有： a)负责进 PSA装置原料气 ( 催化干气 ) 的质量分析 ( 全组分 ) b)负责 PSA装置产品氢气的质量分析（氢纯度） c)负责 PSA装置副产解吸气的质量分析( 全组分 ) 7.2 本单元不设分析室，分析任务由用户中心化验室统一进行。7.3 分析内容：具体分析内容、控制指标、分析次数及取样点，详见下表：样品名称分分分析析析原产化次料品验数气氢方法项* 目次/ 小时H2 1/8 1/8 气相色谱CH4 1/24 1/24 气相色谱N2 1/24 1/24 气相色谱C2 1/24

48、 1/24 气相色谱C3-C5 1/24 1/24 气相色谱7.4 自动在线分析：吸附塔出口气体氢含量分析，量程为98100% ，控制指标 : 99.99%(V).名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 26 页，共 43 页 - - - - - - - - - 文表号项目号工艺说明书第 27 页共 27 页第八节消防一、 设计范围PSA氢提纯装置为独立的尾气回收氢气单元，界区内无高温高压设备。本设计仅考虑 PSA界区内的灭火设施，防雷及防静电设计，界区外的其他消防设施由用户

49、根据装置的最终布置及工厂总图考虑。二、 装置位置及占地PSA氢提纯装置属于 *新建的 PSA催化干气回收氢气单元，装置 的 具 体位 置由 用 户 确定 ，装置 的建 议配管平 面布置详见设 备平面布置图：SP0601-020-03。PSA装置总占地面积为： 250m2。三、 火灾危险因素分析本装置为甲类火灾危险装置，其使用的物料及生产的产品均具有易燃、易爆的性质，装置中的一些设备为压力容器和设备。主要危险物料类别、特征及其灭火剂种类如下表所示。物料名称爆炸极限V% 火灾危险类别闪点自然点灭火剂种类氢气475 甲气体570 泡沫、干粉C1-C5 5.0 15.0 甲气体干粉名师资料总结 - -

50、 -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 27 页，共 43 页 - - - - - - - - - 文表号项目号工艺说明书第 28 页共 28 页四、 防火措施根据装置火灾危险的特点，防火安全设计本着“预防为主，防消结合”的原则，从预防火灾，防止火灾蔓延和消防三方面采取措施，确保防火安全。4.1 平面布置装置内设备平面布置采用流程式及同类设备相对集中布置相结合的原则，装置与周边设施及装置内部设备之间的防火间距符合石油化工企业设计防火规范 的要求。装置内的道路及铺砌载重区与装置外道路相通，既可为检