焦炉煤气制氢操作手册.pdf

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1、 得一化工股份有限公司 600Nm3/h 焦炉气提氢变压吸附装置 操作运行说明书 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 本装置是采用变压吸附(简称 PSA)法从焦炉煤气（简称 COG）中提取氢气，改变操作条件可生产不同纯度的氢气。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和固体。在启动和运转这套装置之前,要求操作人员透彻地阅读本操作运行说明书,因为不适当的操作会导致运行性能低劣和吸附剂的损坏。本说明书中涉及到的压力均为表压,组成浓度均为体积百分数,流量除专门标注外均为标准状态下的流量。二、设计参数 1、原料气组成：组成 H2 CH4 N2 CO

2、 CO2 CmHn O2 V 62 25.5 1.5 4.5 3.5 4.0 1.0 杂质组成 H2S CO NH3 萘 焦油 mg/Nm3 100 153 100 250 10 原料气流量：1100Nm3/h；原料气压力:3Kpa(表压)；原料气温度:40。2、产品气压力:1.2MPa(表压)；产品气流量：600Nm3/h；产品气温度:40；产品氢气纯度:H299.9%CO+CO210PPm O210PPm H2O30PPm S2PPm 3、解吸气压力:0.02Mpa(表压)；解吸气流量：550Nm3/h；解吸气温度:40。4、解吸气组成：组成 H2 CH4 N2 CO CO2 CmHn O

3、2 合计 V 20.42 51.00 2.97 9.00 7.00 8.00 1.61 100 第二章 工艺说明 一、提氢工艺流程基本构成 本装置采用变压吸附技术从焦炉煤气中提取氢气，焦炉煤气中杂质较多，组成十分复杂，随原料煤不同有较大变化，除有大量的CH4和一定量的 N2、CO、CO2、O2外还有少量的高碳烃类、萘、苯、无机硫、焦油等，后者都是些高沸点、大分子量的组份，很难在常温下解吸，对变压吸附采用的吸附剂而言，吸附能力相当强，这些杂质组分会逐渐积累在吸附剂中而导致吸附剂性能下降，因此本装置采用两种不同的吸附工艺，变温吸附工艺和变压吸附工艺。经过脱萘脱油后压缩的焦炉煤气首先通过变温吸附工艺

4、除去 C5 以上的烃类和其它高沸点杂质组份，达到预净化焦炉煤气的目的，然后再经过变压吸附工艺除去除氮、甲烷、一氧化碳及二氧化碳等气体组份，获得纯度约为 99.5%的氢气，最后再经过精脱硫、脱氧、干燥系统的净化得到 99.9%的产品氢气。除油脱萘器和预处理器的再生气来自变压吸附工序中的解吸气，使用后的再生气经冷却后可返回解吸气管网。图一：提氢工艺流程框图 原料气 产 品 氢解吸气 除油脱萘器 压缩机 精脱萘器 除油器 预处理器 脱氧冷却器 脱氧器 脱氧加热器 精脱硫器 吸附器 干燥系统 解吸气电加热器 解吸气冷却器 本装置由原料气脱萘及压缩工序（100）、预处理工序（200）、变压吸附提氢工序（

5、300）和后处理工序（400#）4 个工序组成。二、工艺原理及工艺过程说明 1.原料气脱萘及压缩工序(100#)本工序由 2 台脱油脱萘器（T101A、B）、2 台焦炉煤气压缩机（C101A、B）、2 台精脱萘器（T102A/B）、1 台电加热器（E101）组成，由于原料气中含有大量的萘，它容易结晶，影响压缩机的阀门及堵塞工艺管道，来自界外的焦炉煤气首先经过脱油脱萘塔（T101 A,B）脱去焦油、萘、H2S、NH3、HCN 等杂质，然后经过压缩机一级增压到 0.2MPa，再通过精脱萘器净化后经二、三级增压到1.3MPa送入预处理工序。1.1 脱油脱萘塔的工作步骤：焦炉气从脱油脱萘塔下端进入床层

6、，焦油和萘被吸附，脱去大部分焦油和萘后的焦炉煤气从顶端出来，然后进入压缩机的一级。脱油脱萘塔两个塔交替工作，再生的气体是水蒸气通过电加热器加热后的过热蒸汽，冷吹气来自300变压吸附后的解吸气。1.2 脱油脱萘塔的再生：脱萘塔再生时间:一个月左右一次，一个塔使用，另一个塔再生后备用，两个塔循环使用，二个塔具体切换时间根据塔出口气体中杂质组分由AP102A、B 取样分析而定。再生由两个步骤组成。加热步骤：再生的气体是低压水蒸气，经过阀 V149，通过电加热器加热成为过热蒸汽，温度到 400，再经过阀 V147、管线 FG211、FG101 和阀 V0117A/B，进入脱油脱萘塔，从上向下对床层进行

7、吹洗。在 400的温度下使床层中的大量焦油、和萘完全解吸出来，吹出的蒸汽经阀V113A、V113B 经管道 BD106 送到界外。冷吹步骤：冷吹气体来自 200工序的解吸气，对脱油脱萘塔进行冷吹降温，冷吹后的气体经阀 V111A、B，管道 FG105、阀 V128 进入再生气冷却器E202 冷却后送出界外。1.3 精脱萘器的工作 经过粗脱油脱萘后的工艺气体由压缩机一级增压至0.2MPa 后经阀 V144a、V144b 进入精脱萘器下部，进一步脱出萘及硫化物。两个精脱萘器可串并联操作，在使用上可以根据塔出口 AP103A、B 取样分析定。具工作步骤与脱油脱萘塔的工作步骤相同。2、压缩及预处理工序

8、（200）本工序由除油器（T201A，B）、一台再生气冷却器（E202）、预处理器（T202A，B）和一台再生气加热器（E201）组成。压缩后的 COG 在 1.3MPa 下先通过 2 台除油器组成的可串、并操作的除油器组进行除油之后，进入由 2 台吸附器所构成的预处理器系统，利用变压吸附原理脱除原料气在脱萘和脱硫工序中剩余的少量硫化物、苯和其它高烃组分。吸附剂在常温下有选择性地吸附上述杂质，高温下使吸附剂所吸附的杂质解吸，从而使吸附剂得到再生。再生气来自 300#变压吸附系统的解吸气，经再生气加热器（E201）蒸汽升温后用于加热再生解吸吸附剂中的杂质。2.1 预处理器系统工艺过程：系统有 2

9、 台吸附器和 13 台程控阀及再生气加热器和再生气冷却器等组成，每个吸附塔在一次循环中都经历吸附(A),逆放（D）、加热（H）、冷吹（C）、升压（R）等五个步骤，其工艺时序见下表，程控阀的编号和作用见下图，下面以T202 A预处理吸附器为例对变温吸附的工艺步骤进行说明：预处理时序表 塔号 工艺步骤 T202A A D H C R T202B D H C R A 程控阀的编号和作用如下：KV 20 2.2预处理器的作用：预处理的器编号:A,B 阀门的功能 1-原料气进口阀 2-净化气出口阀 3充压阀 4再生气冷吹阀 5再生气加热器出口阀 6再生气旁通阀 7再生气进口阀 8再生气出口阀、逆放阀 9

10、再生气出口、逆放总阀 本工序编号 程序控制切换阀 预处理器由吸附塔 T202A、T202B 及及一系列程控阀构成。作用是进一步除掉原料气中在前工序中未能脱除干净的高烃类物质、硫化物等杂质，防止带入 300#吸附塔使吸附剂中毒。2.3 预处理系统的工作过程：（以吸附塔 T202A 为例）吸附步骤：程控阀 KV201A、KV202A 打开、从除油器送来的原料气经管道 PG204 进入吸附塔，在压力约 1.3MPa 左右杂质被吸附，净化气经管道 PG208、流量计 FT201 计量后进入 300#。逆放步骤：吸附完成后程控阀 KV201A、KV202A 关闭，打开程控阀 KV208A，吸附塔内的气体

11、经管道 FG205、限流阀 V221、送到 100再生脱萘器。限流阀 V224 的作用是缓慢泄压，防止泄压过快对吸附剂造成冲击，逆放步骤后期开阀 KV209。逆放步骤结束时吸附塔的压力降至常压，逆放步骤期间 300#的再生气经程控阀 KV206、管道 FG211，阀 V137，经 100精脱萘器、脱油脱萘器冷吹后经阀 V124 进入解吸气管网送出界外。如 100#不需冷吹则直接由V208 送出界外。加热步骤：逆放步骤结束后程控阀 KV208A 不关闭，再打开程控阀 KV207A、V234。来自 300工序的解吸气作再生气体，经加热器(E201)加热至150，通过管道 FG203 程控阀 KV2

12、05、KV207A 进入吸附塔 T202A，吸附的杂质被热气体带出吸附塔经程控阀KV208A、KV209、经管道 FG211 排出。再生气体出吸附塔T202A 后在精脱萘塔及脱油脱萘塔加热工序时可由阀V137 对 100#进行加热；如 100#不需加热则再生气体由管道 FG211、阀 V209 经再生气冷却器（E202）冷却后送出界外。冷吹步骤：加热结束后关闭程控阀 KV205、打开程控阀 KV204 再生气不经过加热器和管道 FG203，直接经过 KV207A 进入吸附塔 T202A 对吸附塔进行冷吹至环境温度。冷吹带走吸附塔内的热量用于吹干100的脱油脱萘器及精脱萘器。充压步骤：为下一次吸

13、附做准备必须充压。充压用净化的气体经管道 PG206、程控阀 KV203,限流阀 V223 对再生好的塔缓慢充压至吸附压力。至此，预处理吸附器的一次循环完成，充压与逆放步骤期间 300#的解吸气经程控阀 KV206 直接到管道 FG211，根据后工段需要进行处理。3.变压吸附工序（300）3.1 工作原理：变压吸附工艺的原理是利用所采用的吸附剂对不同组份的吸附量随压力的不同而呈现差异的特性，使氢气和其它杂质实现分离。在一定吸附压力下，200工序净化 COG 进入300吸附床，吸附容量较大的强吸附组份 N2、CH4，CO，CO2被吸附留在床层，而较小吸附容量的弱吸附组份 H2从床层出口端输出，得

14、到大于 99.5%的 H2，吸附饱和的吸附剂减压和冲洗使其解吸。本装置为六塔流程，微机控制程控阀门进行切换，整个过程在低于 40下进行。每个吸附塔在一次循环中都经历吸附(A),第一次压力均衡降（E1D）、第二次压力均衡降（E2D）、顺向放压（PP）、第三次压力均衡降（E3D）、逆向放压（D）、冲洗（P）、第三次压力均衡升（E3R）、第二次压力均衡升（E2R）、隔离（IS）、第一次压力均衡降（E1R）、最终升压（FR）等十二个步骤。主要采用623/P主程序。3.2 装置运行方式 本装置主要运行 6-2-3/P 程序，当某程序控制阀或控制阀门开关部件出现故障，可自动切换其它运行方式。或者由使用者手

15、动切换程序，以满足不同负荷需要。可在下列四种运行方式中选择一种进行操作，正常情况下以6-2-3/P方式运行为主。运行方式 在线 吸附床数 同时执行 吸附步骤的 吸附床数 均压 次数 吸附床 再生步骤 6-2-3 6 2 3 逆放、冲洗 5-2-2 5 2 2 逆放、冲洗 5-1-3 5 1 3 逆放、冲洗 4-1-2 4 1 2 逆放、冲洗 3.3 装置特性：装置在 6-2-3/P 运行方式下的工艺特性见表1-2 和表 1-3.表中的数值是根据提供的设计条件确定的.当运行中原料气组成、吸附压力以及产品纯度发生变化时，这些数值也会相应改变。表 1-2 各运行方式下的装置特性 运行方式 原料负荷

16、原料 处理量 产品流量 解吸气 流量 氢气收率%Nm3/h Nm3/h Nm3/h%6-2-3 100 1100 543.93 549.50 83 5-2-2 100 1100 511.19 582.61 78 5-1-3 65 715 359.30 357.14 83 4-1-2 65 715 332.28 378.70 78 表 1-3 在6-2-3/P方式运行时气体的组成 物料平衡(干基)见下表:H2O2N2CH4COCO2CmHnV%6011.525.54.53.54100Nm3/h6601116.5280.549.538.5441100V%99.50930.39960.0390.05

17、10.00060.00040.0001100Nm3/h547.82.20.210.28000550.5V%20.41861.60152.963750.99559.00767.0068.0072100Nm3/h112.28.816.29280.2249.538.544549.5V%99.90390.0010.03940.05160.00060.00040.0001100Nm3/h543.4110.00550.21450.28050.00350.00230.0004543.93产品气解吸气合计成分单位物料原料气半产品氢气3.4 过程说明 程控切断阀的编号和作用如下：KV 3 ix 3.4.1 6-

18、2-3/P 运行方式：以 623/P 方式运行时，其中两台吸附器处于进入原料气、产出氢气的吸附步骤，塔的编号 AF 阀门功能 01进气阀 02出气阀 03逆放阀 04顺放、二均、三均阀 05终充、一均阀 06冲洗阀 本工序编号 程序控制切断阀 其余四台吸附器处于吸附剂再生的不同步骤。每个吸附器经历相同的步骤程序，以下表方式排列，即可达到原料气不断输入、产品氢连续稳定输出。6-2-3/P 工艺步骤 分周期 1 2 3 4 5 6 步位 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 时间 240 30 30 60 30 30 60 30 30 60 30 90 压力 1.

19、30 0.93 0.56 0.36 0.19 0.02 0.02 0.19 0.56 0.56 0.93 1.30 A A E1D E2D PP E3D D P E3R E2R IS E1R FR B E1R FR A E1D E2D PP E3D D P E3R E2R IS C E3R E2R IS E1R FR A E1D E2D PP E3D D P D E3D D P E3R E2R IS E1R FR A E1D E2D PP E E1D E2D PP E3D D P E3R E2R IS E1R FR A F A E1D E2D PP E3D D P E3R E2R IS E1R

20、 FR A 注:以上时间和压力为参考值,实际值以装置调试后的时间为准.现以吸附器 T301A 为例说明 623/P 方式运行时在一次循环周期内各工艺步骤的工艺过程。（所有程序控制阀的开关动作均由微机控制完成）吸附（简称 A）：开启程控阀 KV301A 和 KV302A（关闭与吸附器 T301A 相连的其它阀门，下同）。200来的经过预处理后的 COG 气在 1.3MPa 下从 KV301A 进入吸附塔 T0301A,除了 H2以外的杂质被吸附，H2从 KV302A 出塔，当被吸附杂质的吸附前沿移动到吸附器一定位置时，关闭 KV301A 和 KV302A，停止原料气进入和产品输出。此时吸附器中吸

21、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：1.3MPa 吸附时间：240S 第一次压力均衡降（简称一均降、E1D）：开启程控阀 KV305A 和 KV305D。吸附器 T301A 吸附步骤停止后，与吸附器 T301D 以出口端相连进行第一级压力均衡，均压过程中吸附器 T0301A 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 KV305A，一均降步骤结束（继续开启阀 KV305D，用于T301D下一步的最终升压步骤）。过程压力：由1.3MPa下降至0.93MPa 步骤执行时间：30S 第二次压力均衡降（简称二均降、E2D）：开启程控阀 KV

22、304A、KV304F 吸附器 T301A 一均降步骤停止后，与刚结束三均升（E3R）步骤的吸附器 T0301E 以出口端相连进行第二级压力均衡，均压过程中吸附器 T0301A 的吸附前沿继续朝出口端方向推进，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KV304E，二均降步骤结束（继续开启阀KV304A，用于 T301A 下一步顺放）。过程压力：由0.93MPa下降至 0.56MPa 步骤执行时间：30S 顺向降压（简称顺放、PP）：开启调节阀 HV-302，开启程控阀KV306F。吸附器 T301A 二均降步骤停止后，吸附器 T301A 中的顺放气通过阀 KV304A、顺放调节阀

23、 HV-302 顺向放压对逆放结束的吸附器 T301F 进行冲洗再生，再生气通过 KV303F、HV-303 返回 200工序去作再生气。当吸附器 T301A 压力由 0.56MPa 降到 0.36 MPa 时，关闭阀 KV306F、KV303F，顺放步骤结束（继续开启阀 KV304A，用于 T0301A 下一步三均降）。过程压力：由 0.56MPa 下降至 0.36MPa 步骤执行时间：60S 第三次压力均衡降（简称三均降、E3D）：继续开启程控阀 KV304A，开启程控阀 KV304F。吸附器 T301A 顺放步骤停止后，与刚结束冲洗（P）步骤的吸附器 T0301F 以出口端相连进行第三级

24、压力均衡，均压过程中吸附器 T301A 的吸附前沿刚好达到其出口端。当两台吸附器压力基本相等时，关闭阀 KV304A，三均降步骤结束（继续开启阀 KV304F，用于T301F下一步二均升）。过程压力：由0.36MPa下降至 0.19MPa 步骤执行时间：30S 逆向放压（简称逆放、D）：开启阀 KV303A,调节阀 PV302 初期给一固定开度,后期按斜率模式开启.吸附器 T301A 三均降后，沿吸附的反方向进行降压，吸附剂中的大部分杂质得到解吸，在逆放前期，解吸气通过单向阀 V331 进入解吸气缓冲罐，KV307 打开，解吸气去200工序去作再生气，在逆放后期，HV303 打开，逆放后期的解

25、吸气去 200工序去作再生气，这样始终保证再生气的压力平稳，当塔的压力降到 0.02 Mpa 时，逆放结束（继续开启阀KV303A，用于T301A下一步冲洗）。过程压力：由0.19MPa下降至0.02MPa 压力越低解吸越好，步骤执行时间：30s 冲洗（P）：开启阀KV306A和调节阀HV-302，继续开启阀KV303A、KV304B。利用刚结束二均降步骤的吸附器T301B的顺放气对吸附器T301A 进行冲洗，进一步降低吸附器T301A中的杂质分压，使吸附剂得到充分再生。当吸附器 T301B的压力降至规定值时，关闭阀KV304B，冲洗步骤结束。过程压力：保持压力在 0.02MPa，同样压力越低

26、吸附剂再生越好。步骤执行时间：60S 第三次压力均衡升（简称三均升、E3R）：开启阀 KV304A和阀 KV304B。吸附器T301A与刚结束顺放（PP）步骤的吸附器T301B以出口端相连进行第三次压力均衡，均压过程中吸附器 T301A 的压力升高，当这两台吸附器压力基本相等时，关闭阀 KV304D（继续开启阀 KV304A，用于 T301A 下一步二均升）。过程压力：由 0.02MPa 上升至 0.19MPa 步骤执行时间：30S 第二次压力均衡升（简称二均升、E2R）：开启阀 KV304A 和阀 KV304C。吸附器 T301A 与刚结束一均降（E1D）步骤的吸附器T301C 以出口端相连

27、进行第二次压力均衡，均压过程中吸附器 T301A 的压力升高，当这两台吸附器压力基本相等时，关闭阀 KV304A 和 KV304D。过程压力：由 0.19MPa 上升至 0.56MPa 步骤执行时间：30S 隔离（IS）：与吸附器 T301A 相连的所有程控阀关闭，吸附器压力保持不变。过程压力：保持 0.56MPa 步骤执行时间：60s 第一级压力均衡升（简称一均升、E1R）：开启阀 KV305A 和 KV305E，调节阀 HV301 给一固定开度。吸附器 T301A 与刚结束吸附（A）步骤的吸附器 T301D 以出口端相连进行第一级压力均衡，均压过程中吸附器 T301A 的压力升高，当这两台

28、吸附器压力基本相等时，关闭阀KV305D，一均升步骤结束（继续开启阀 KV305A，用于吸附器 T301A 下一步的最终升压步骤）。过程压力：由0.56MPa上升至 0.93MPa 步骤执行时间：30s 最终升压（简称终充、FR）：终充流量调节阀HV-301有调节输入，继续开启阀KV305A。经三次均压升步骤后，吸附器 T301A 最终用产品气通过调节阀 HV-301 限流充压使其逐步达到吸附压力。当压力接近吸附压力后，关闭阀KV305A、HV-301，终充步骤结束。过程压力：由0.93MPa上升至 1.3MPa 步骤执行时间：90s 至此，吸附器T301A 的吸附、再生过程全部结束，紧接着进

29、行下一次循环。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。3.4.2 5-2-2/P运行方式：以 522/P 方式运行时，其中两台吸附器处于进入原料气、产出氢气的吸附步骤，其余三台吸附器处于吸附剂再生的不同步骤。每个吸附器经历相同的步骤程序，以下表方式排列，即可达到原料气不断输入、产品氢连续稳定输出。5-2-2/P 工艺步骤 分周期 1 2 3 4 5 步位 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 时间 240 30 60 30 30 60 30 30 90 压力 1.30 0.77 0.47 0

30、.25 0.02 0.02 0.25 0.77 1.30 A A E1D PP E2D D P E2R E1R FR B E1R FR A E1D PP E2D D P E2R C D P E2R E1R FR A E1D PP E2D D E1D PP E2D D P E2R E1R FR A E A E1D PP E2D D P E2R E1R FR A 3.4.3 5-1-3/P 运行方式：以 513/P 方式运行时，其中一台吸附器处于进入原料气、产出氢气的吸附步骤，其余四台吸附器处于吸附剂再生的不同步骤。每个吸附器经历相同的步骤程序，以下表方式排列，即可达到原料气不断输入、产品氢连续稳

31、定输出。5-1-3/P 工艺步骤 分周期 1 2 3 4 5 步位 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 时间 210 30 30 150 30 30 150 30 30 150 30 30 150 压力 1.30 0.93 0.56 0.36 0.19 0.02 0.02 0.19 0.56 0.56 0.93 1.30 A A E1D E2D PP E3D D P E3R E2R IS E1R FR B E1R FR A E1D E2D PP E3D D P E3R E2R IS C E3R E2R IS E1R FR A E1D E2D PP E3D D P D E

32、3D D P E3R E2R IS E1R FR A E1D E2D PP E E1D E2D PP E3D D P E3R E2R IS E1R FR A 3.4.4 4-1-2/P 运行方式：以 412/P 方式运行时，其中一台吸附器处于进入原料气、产出氢气的吸附步骤，其余三台吸附器处于吸附剂再生的不同步骤。每个吸附器经历相同的步骤程序，以下表方式排列，即可达到原料气不断输入、产品氢连续稳定输出。412/P 工艺步骤 分周期 1 2 3 4 压力 1.30 0.77 0.47 0.25 0.02 0.02 0.25 0.77 1.30 时间 s 210 30 150 30 30 150 3

33、0 30 180 吸 附 器 A A E1D PP E2D D P E2R E1R FR B E1R FR A E1D PP E2D D P E2R C D P E2R E1R FR A E1D PP E2D D E1D PP E2D D P E2R E1R FR A 4、后处理工序（400）4.1 工艺原理 本工序由脱硫、脱氧、干燥两部分组成。从 300出来的半成品氢气中尚含有少量氧。在脱氧器中，这些微量氧在钯催化剂作用下生成水。其反应式如下：生成的水经干燥部分除去。4.2 过程说明（1）脱硫工序 由精脱硫器（R401A、B）组成。从 300#来的半成品氢气自上而下得进入两台可串可并联的精脱

34、硫器（R401A、B），脱除还可能残留的部分硫。（2）脱氧工序 由加热器（E401）、脱氧器（R402）和冷却器（E402）组成脱氧工序。从精脱硫器来的半成品氢气中尚含有少量的氧。由于含量较低，当它通过催化剂层与氢反应时，生成的热量较少，不足以维持正常的反应温度。故在脱氧塔（R402）前需在加热器（E401）中将氢气预热。反应温度维持在80100之间。脱氧后的氢气经冷却后去干燥部分。（3）干燥部分 该部分由预水分离器(V401)、干燥器(T401A,B)、预干燥器(T402)、氢气加热器(E403)、氢气冷却器(E404)等组成。它是一个等压的变温吸附过程。通过三个四通程控切断阀（KV401A

35、、B、C）和流量调节阀 FV0401 来实现整个循环过程。干燥与再生均处于1.30Mpa压力下。干燥系统 TSA 运行程序和程控阀开关表 分周期 1 2 步位 1 2 3 4 H2O(g)+242(KJ/moi)H2+1/2O2 时间 hr 4.0 4.0 4.0 4.0 干 燥 器 T0401A A H C T0401B H C A 预干燥器 T0402 A H A H KV401Aa KV401Ab KV401Ac KV401Ad KV401Ba KV401Bb KV401Bc KV401Bd KV401Ca KV401Cb KV401Cc KV401Cd 说明：四通阀的四个开口序号如下：

36、acdb 由图可知，每个循环每个塔都必须经历，吸附、加热、冷却三个步骤，并通过四通程控阀来实现。其中KV0401B、KV0401C是同步的，每经历两个分周期动作一次。5.工艺流程及主要操作参数 5.1 原料气脱萘及压缩工序：来自界外的焦炉气（COG）由原料气管道 PG101 先进入脱油脱萘器（T101A,B），脱除绝大部分萘、焦油和苯等杂质，通过管道 PG104，进入压缩机进行一级压缩后，再通过管道 PG107 进入精脱萘器（T102A、B）中脱除残余的萘等杂质，净化后的气体经由管道PG110进入压缩机二、三级压缩至 1.30MPa再由管道PG113送到下一工序。压缩机的开停车方法见压缩机使用

37、说明书。5.2.预处理工序 来自 100#的焦炉气（COG）由原料气管道 PG113 去除油器除掉压缩时所带的机械油，然后再经管道 PG204 去预处理工序。原料气油雾的净化（除油器）压缩后的原料气通过管道 PG204 阀 V201a/b 进入除油器（T201A/B），除油器的作用是脱掉少量用压缩机油雾。净化后的气体经阀 V206a/b管道 PG204 后送到预处理器T202A/B。两个除油器为交替使用，使用一段时间后效果下降，切换塔。两塔可以交替使用，也可以串联使用，当吸附剂吸附杂质接近饱和就更换吸附剂。原料气的预处理工序在前已详细说明，在此就不再叙述。5.3 变压吸附工序 经预净化后的原料

38、气压力约 1.3Mpa，经管道 PG208，进入吸附塔(T201AF)中正处于吸附状态的两个塔，在那里吸附了除氢以外的几乎所有杂质，从而得到氢纯度大于或等于99.5%的产品气，其压力约 1.25Mpa。温度小于 40。然后经管道 H0303,调节阀 PV301、氢气缓冲罐（V301）、管道 H308 送往界区外。不合格氢气，由管道 VT303 和阀 KV308、作短暂放空。本工序排出的解吸气来自逆放和冲洗两步骤。由管道 FG303 排出，用于前工序再生时用，在逆放步骤开始阶段，高压气体经管道 FG303、程控阀 KV307、单向阀门 V331 进入解吸气缓冲罐（V302），而逆放后期低压气体和

39、冲洗步骤中的解吸气，直接通过调节阀HV303进入解吸气管网，由管道 FG303输出到前工序。当管道 FG303 的压力比较低时缓慢开启调节阀 PV302 进行补充气体，同时对解吸气缓冲罐泄压，为下一次吸附塔逆放做准备。变压吸附工序程控阀比较多，动作频繁出故障的可能性相对较大，为此，设计了多种程序切换，当某塔相应程控阀出故障可以把该塔隔离出来进行检修，其它塔继续工作。已经设计的程序有以下几种：1、6 塔运行切换成5 塔运行；2、5 塔运行切换成4 塔运行；3、6 塔运行切换成4 塔运行；当程控阀上的阀检检测到阀门出故障并发出报警信号，操作人员就可以判断和决定 是否要切换，切换到哪个程序运行从而保

40、障装置不停车。具体的切换操作方法见微机操作说明书。5.4 后处理工序 由 300工序送来的半成品氢气，首先经过管 H308，阀 V402A/B 进入精脱硫器，精脱可能残留的部分硫，再通过管道 H404，阀 V407 进入加热器（E401）被预热至 80100，通过管道 H406 进入脱氧器（R402），在钯催化剂的作用下发生反应将氧脱至 10PPm以下，再经管道 H410 冷却器（E402）冷至40，又经管道 H407 在预水分离器(V401)中分掉游离水，最后经管道 H408、调节阀 FV401 进入干燥塔 T401A/B，干燥后的产品氢气经流量计 FIQ402，调节阀 PV401、程控阀

41、KV402、V450 输往界外。干燥器（T401A/B）的再生气用已脱除氧的小部分氢气，管道 H408 分一管路，经流量孔板 FT401、管线 H413 至四通阀 KV401A，再生气在加热冷却步骤时的气流走向如下：再生干燥器时：再生气经管线 H414 至预干燥器(T402)脱水，沿管道 H415 到干燥加热器(E403)中加热到 140，经过 H422 管线、四通阀 KV401C 去正处于加热再生的干燥塔(T401)，带有脱附出水份的再生气，经四通阀 KV401B、管道 H417、阀 KV401A、管道 H418 到干燥冷却器(E404)中冷却至常温，由管道 H419，返回正去干燥器的产品气

42、中，一起去 T401 中干燥。冷却干燥器时：再生气经管道 H413、四通阀 KV401A、管道 H417、四通阀 KV401B 去已经加热再生完全的干燥塔。冷吹气从塔上端进入，从塔下端出来，经阀 KV401C、管道 H422、到干燥加热器(E403)中预热至 140，沿 H415 管道，去再生预干燥器（T402），再生后的气通过H414 管线、四通阀 KV401A、H418 管道，在氢气冷却器（E404）中冷却至40，沿H419管道返回正去干燥器的产品氢中。第三章 自动控制系统及工艺过程参数检测 本装置的自控系统采用西门子 S7300 控制系统。实现程控阀的程序控制、阀位状态显示、故障诊断、数

43、据记录，打印报表等功能。对装置各调节系统的作用进行介绍如下，控制系统的操作和使用方法参考程序控制系统说明书 1.流量计量系统（1）原料气流量计量系统（FT-201）所在位置：管道 PG208，量程范围：01500Nm3/h 作用：对原料气进行计量。（2）氢气流量分配指示计量系统（FT-401）所在位置：管道 H413，量程范围：0200Nm3/h 作用：对加热、冷吹氢气进行计量。（3）产品气流量计量系统（FT-402）所在位置：管道 H412，量程范围：0700Nm3/h 作用：对产品氢气进行计量。2.自动控制及调节系统 (1)程序控制系统 控制对象：200、300、程控阀的程序控制。作用：按

44、预先给定的程序自动运行程序，可通过键盘进行时间修改；可以根据需要进行程序切换，以及相应功能键的操作。（2）原料气压缩机出口超压返流调节系统（PICA101）控制调节对象：调节阀PV101 原料气压缩机出口压力 量程范围：出口压力：01.40Mpa 上限设置：1.40Mpa 作用：当原料气压缩机出口压力偏高时 PV101 调节阀自动开启，压缩后的原料气部分通过 PV101 进入原料压缩机入口管线，保证压缩机出口压力稳定。（3）吸附塔压力自动调节系统（PICA301）控制调节对象：PV-301 300#吸附塔压力，产品氢气压力调节。量程范围：01.30Mpa 作用：根据给定值自动调节 PV301

45、调节阀的开度，控制吸附塔压力。（4）300终充流量手操控制系统（HC301/KS-301）控制调节对象：HV301 最终充压流量 量程范围：0100 作用：自动计算最终充压阀门开度，控制终充流量。（5）300顺放气量手操控制系统（HIC302/KS-301）控制调节对象：HV-302 顺放气量 量程设置：1100 作用：在计算机上手动设定 HV302 开度，控制顺放气量 在二均步骤时调节阀 HV302 接收 KS301 的信号，自动关闭。（6）预处理器出口再生气压力调节（PIC202）控制调节对象：PV-302 PSA 解吸气（预处理再生气）压力 量程范围：00.05MPa 作用：稳定解吸气（

46、预处理再生气）输出压力，防止逆放气波动对加热器及预处理器的再生产生影响。（7）解吸气流量手操控制系统（HC304/KS301）控制调节对象：HV-303 PSA 解吸气（预处理再生气）输出压力 量程范围：0100%作用：在逆放前，由微机超前发出信号，HV303 提前关闭到一定开度，以防高压逆放气对再生系统的扰动。逆放开始后延后发出信号使HV303 恢复调节；在逆放后期 HV303 开度由小到大，使解吸气输出压力和流量相对稳定。（8）氢气分配流量自动调节系统（FIC401）控制调节对象：FV-401 再生用氢气量 量程范围：0200Nm3/h 作用：通过 FV-401 的开度变化调节氢气去干燥器

47、（T401）主通道的阻力，从而调节再生气量。（9）产品氢气压力自动调节系统（PIC401）控制调节对象：PV-401 产品输出压力 量程范围：0100%作用：保证产品氢气输出压力稳定。（10）半成品氢含量自动分析及低报警系统（ARA-301）量程范围：95%100%，下限设定：97%作用：当 300#的半产品气氢纯度低于给定值时，计算机发出报警信号，提醒操作人员注意。（11）产品氢中氧含量、水含量检测及高报警（ARA-401、ARA-402）量程范围：020ppm O2 -600（露点）高限设定值：10ppm O2 -40（露点）作用：用氧分析仪和水分析仪对产品质量进行在线监测和记录，当产品氢

48、中氧含量、水含量超标时，计算机发出报警信号 第四章 装置的启动和停车 1.初次开车前的准备工作 开车分为初次开车和正常开车、初次开车前应做好一系列的准备工作，而正常开车只需将某些阀及控制点设置好后即可启动。装置安装完毕，需进行严格的吹扫，试漏工作。合格后，吸附塔干燥器装填吸附剂，完成整个气密性试验后，应对所有控制系统进行严格的检查及调试，并对整个设备和管道进行氮气置换，使整个装置的氧含量降至0.5以下，因为本装置的原料气和产品以及解吸气均含有大量氢，尤其是产品气，如果不预先将系统中的氧置换掉，在开车初期特别在 300工序会形成爆炸混合物而引起爆炸燃烧。以上工作完成后将阀门处于关闭状态。1.1

49、系统开车前的准备工作 完成动力设备单机试车；完成自控仪表调校；检查程序切换步序和运行步序；检查好调节阀的行程；检查流量计量系统；调试好在线分析仪。1.2 需全关闭的阀门：所有调节阀的旁路阀；所有缓冲罐的放空阀和排污阀；所有安全阀的旁路阀；所有管道及设备的排污阀；所有工艺管道的放空阀；1.3 装置正常运行需要开启的阀门：所有调节阀的前后截止阀；所有安全阀的前止阀；所有压力的前置阀；所有程控阀、调节阀的气源阀；仪表空气阀；所有压力变送器的气源阀；所有需要运行动力设备的工艺气体进出阀及旁路阀，动力设备运行及旁路阀；所有需要运行动力设备的冷却水进出阀；需处于工作状态的除萘器、除油器、的进出口阀；1.4

50、.投料开车 装置的开车分四步进行。首先启动 100工序（脱萘及压缩工序）。将压力升至1.30Mpa左右,第二步启动 200#工序（预处理工序），生产出合格原料气，第三步启动300工序，生产出半产品氢气，氢纯度超过 99.5时可以启动 400#工序。由于 200工序一旦启动即能净化得到合格的原料气，整个装置是连续运行的。每个工序运行正常的时间很短，一旦合格后，即可启动下一道工序。1.4.1.100工序开车 PV101系统处于自动工作状态，高限值设定为1.30MPa；设定脱油脱萘塔T101A吸附，T101B再生的工作状态；开启 V124A（B），启动原料气压缩机，将脱油脱萘后的原料气送入精脱萘器；