制氢装置PSA氢提纯单元装置的操作.doc

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1、制氢装置PSA氢提纯单元装置的操作第一节 装置的开车1.1首次开车准备 工程建设竣工后即进入首次开车。在首次开车前必须先进行管路系统和工艺设备的开车准备，然后进行机泵的单体试车，待一切准备就绪后才能进行联动试车。在投产后，如进行了管路或设备改动及大修，则再次开车时也应参照首次开车的要求进行开车前的准备。1.1.1管路系统的准备工作管路系统的开车准备主要是指管路系统中的工艺管道、管件及阀门等的检验，管道系统的吹扫与清洗，管道系统的气密检验等。由于本装置为氢气系统，因而管路系统的检验需特别仔细认真。 1)工艺管道、管件及阀门的检验a. 在工艺管道安装前应逐根核对所用管道的材质、规格、型号是否与设计

2、相符。b. 在工艺管道安装前应逐根严格检查管道是否有裂纹、孔、褶皱、重皮、加渣、凹陷等外观缺陷。c. 在法兰、弯头、三通、异径管等管件安装前应逐个检查其材质、规格、型号是否符合国家有关规定和设计要求。d. 安装前应检查管件的法兰密封面是否平整光洁，严禁有毛刺或径向凹槽。法兰螺纹应完整、无损伤。凹凸面法兰应能自然吻合，凸面高度不得低于凹面深度。e. 在法兰连接时，法兰间应保持平行，其偏差不大于法兰外径的1.5，且小于2mm，禁止用强紧螺栓的方法消除歪斜。f. 石棉橡胶等非金属密封垫应质地柔韧，无老化变质、分层现象及折痕、皱纹等缺陷；金属密封垫的尺寸、精度应符合规范，无裂纹、毛刺、凹槽、径向划痕等

3、缺陷。g. 在安装前应检查各种工艺阀门的规格、型号、压力等级、材质是否符合设计要求。h. 在安装前所有阀门均应作强度和严密性试验。试验应用洁净水进行。i. 阀门的强度试验压力为公称压力的1.5倍，试验时间不少于五分钟，以壳体和填料无渗漏为合格。j. 阀门的严密性试验在公称压力下按国家有关规定进行，试验完成后应排净积水，关闭阀门，密封出入口，密封面应图防锈油脂(需脱脂的阀门除外)。k. 安全阀在安装前，首先应检查其规格、型号、压力等级、材质是否符合设计要求，并按设计规定进行调试与整定。l. 安全阀的开启压力为工作压力的1.051.15倍，回座压力应为工作压力的0.91.0倍，调试时压力应稳定，每

4、个安全阀的启闭试验不应少于三次，调试完成后应进行铅封，并填写调试记录。m. 在装置管道系统焊接工作完成后， 还应进行焊缝探伤，对于装置中的管阀架部分在发货前就已按设计要求进行了探伤；于现场焊接的管线，其中与吸附塔进出口连接的管线应作100%探伤，其余管线作15%探伤。2) 管道系统的强度检验a. 管道系统的强度检验应在管道系统、支吊架施工完成后进行。b. 管道系统强度试验前应将不能参与试验的设备、仪表等隔离，安全阀应拆除 或隔离，加装临时盲板的位置应有明显标记。c. 管道系统强度试验用洁净水进行，试验压力详见管道一览表d. 试验中，压力应缓慢上升，在达到试验压力后，应稳压1015分钟，以目测系

5、统无变形、渗漏为合格。a. 试验中如遇问题，不得带压处理，应在卸压消除缺陷后重新试验b. 试验完成后应及时拆除盲板，排除所有积水。 (注意：由于吸附剂禁水，所以系统中的水必须彻底吹除干净)c. 如无水压实验条件，也可采用气压作强度实验，实验气体为氮气或空气，各管道最高实验压力按照管道特性表内规定执行，升压过程中，从0.3MPa开始每升0.1MPa应保压3分钟。3) 管道系统的吹扫a. 在装置全部安装完成后，应进行系统吹扫，一般工艺管道的吹扫气可用压缩空气或压缩氮气，蒸汽管线和水管线也可用蒸汽吹扫，仪表管线应用仪表空气吹扫。吹扫气压力一般应不低于0.3MPa，不锈钢液压管线的吹扫压力应不低于1.

6、0MPa。b. 吹扫的顺序一般是先主管、后支管，分段进行。遇到孔板、滤网、止回阀、节流阀、调节阀等装置，必须拆除。c. 各吸附塔应和管路系统一同吹扫，为保证吹扫时不损伤程控阀密封面，预处理部分和PSA部分应采用爆破式吹扫，即在各总管端头加石棉垫，并将要吹扫塔的程控阀打开，然后向塔内充压缩气直到压缩气体将石棉板冲破为止。应特别注意：吹扫前和吹扫过程中不允许开关程控阀，以免损伤密封面。d. 吹扫过程中，应用锤子(不锈钢管道用木锤)不断敲击管道。e. 在吹扫排气口设一白布或白色的靶板，当吹出的气体连续5分钟无尘土、铁锈、焊渣、水或其他脏物时，认为吹扫合格。4)管道系统的气密性检验a.在完成管道系统的

7、强度试验和吹扫后还应进行气密性检验。b.系统各设备、管道、仪表均应按设计安装好才可进行整个装置的气密性试验，气密性试验压力为2.5MPa，解吸气管线气密性试验压力为0.2MPa。实验气体应为干燥气体。c.升至实验压力后，要求用肥皂水检查所有管件连接处和管道焊缝，如有泄漏点，则应卸压处理后再继续检查d.系统保压要求：1小时内压力下降量不超过系统压力的0.5%。1.1.2 机泵单体试车通过DCS系统对所有程控阀门进行调试。对自控、仪表进行严格的检查、调试及空运行。以保证整个控制系统可随时投入运行。1.1.3吸附剂装填在系统强度检验、吹扫、气密检验和单机试车完成后，即可进行吸附剂的装填工作。其步骤如

8、下：1) 首先确认整个系统均处于干燥状态。2) 用干燥空气置换所有需要装填的吸附塔，确定无爆炸、有毒或窒息性气体。3) 吸附剂装填前应先检查吸附塔下分布器，要求确认：分布器四周满焊，无缝隙；分布器的不锈钢丝网规格无误，安装正确、牢固。4) 选择天气晴朗时进行装填，装填时间最好在一天中的上午九点至下午四点间进行，因为此时空气中的相对湿度较低。5) 为保证吸附剂在装填时磨耗和破碎较少，料斗下应装布袋，布袋长度为6-8m。6) 每装填一层吸附剂，就应下塔将吸附剂抹平并铺一层不锈钢丝网(直径等于塔径400mm)，装填时上海华西化工科技有限公司的技术人员必须在场指导。7) 本装置的吸附剂装填顺序为：自塔

9、底向上依次装填A-AS、HXSI-01、HXBC-15B、HX-CO、HX5A-98H。每种吸附剂之间用浮动不锈钢丝网隔开。8) 活性炭应采用密相装填工艺。9) 装填完成后，确认上分布器丝网规格无误、安装牢固后封塔。完成吸附剂装填工作后应进行二次气密试验和吸附剂的吹扫。吹扫气应从塔底排出。但注意： 此时必须是用深度干燥空气或氮气进行气密和吹扫。装填注意事项：每台设备装填前均应设二名专职记录员记录装填量，以确保装填无误。为下塔方便，应准备软梯。为了防止进入容器内工作的人员坠落和稳妥地保护他，工作人员必须系上合适的安全带，安全带连接绳子，绳子必须由容器外的至少两个人把握。进入容器的人员应带上长鼻管

10、、防爆灯等设备，以保证呼吸和照明。进入容器时，容器外必须设专人始终进行监护，以保证进入人员的安全。1.1.4系统置换在装置正式投料前还应用干燥、洁净的氮气对整个装置进行彻底置换使整个系统的含氧量低于0.5%(体积)。置换方法可按正常运行步骤进行，即以氮气做为原料气通入，启动系统程控阀后直到产品气出口和解吸气出口氧含量均小于0.5%为止(至少三次取样分析均合格才能视为合格)。如氮气量不足，则可分阶段逐塔逐管通入氮气进行置换。1.2首次开车在所有设备、仪表、微机都已准备完毕并经过了严格检查，系统也已完成置换后，即可进入装置的首次投料、开车过程。其步骤如下：1) 确认系统已氮气置换合格。2) 确认原

11、料气组成已合格，不带液。3) 拆除进出界区的所有工艺气管线盲板，并作记录。4) 控制系统及所有仪表通电，并投入操作状态。5) 在DCS操作画面上，设定好所有调节系统的操作参数。(具体见第二章)6) 在DCS操作画面上，用将PSA系统运行按钮置为RUNNING状态，使程控阀开始投入运行。7) 缓慢打开原料气进口阀，逐渐向系统内投料，投料速度不宜过快，应保持在每分钟吸附塔压力上升0.1MPa左右。8) 当吸附塔压力升至2.4MPa后，打开手动产品气放空阀，将不合格的产品气放入燃气管网。9) 当运行一段时间PSA出口氢气纯度达到99.9%且CO含量低于10PPm后，关闭产品气放空阀并打开产品气出界区

12、阀门。至此，整个装置即转入正常运行状态。1.3正常开车步骤由于正常停车后氢提纯装置处于正压封闭状态，因而再次开车时无须再置换开车过程将比首次开车简单。具体步骤如下：1) 控制系统及所有仪表通电，并投入运行。2) 启动PSA系统运行按钮。3) 逐渐向系统缓慢投料，当吸附塔压力升至2.4MPa后，打开产品气放空调节阀将不合格的产品气放入燃气管网（开车初期系统内的氮气通过现场放空管放空）。4) 氢气纯度合格后，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。1.4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3080%的负荷缓慢加量。并选择较小的“操作系数

13、”，较短的吸附时间。使产品纯度迅速合格。第二节 装置的运行 变压吸附氢提纯装置在正常运行过程中的操作是非常少的，几乎所有的调节均由计算机自动完成，操作人员只需注意产品纯度是否在最佳范围，和装置是否有报警即可。2.1产品纯度的调整变压吸附工艺具有产品纯度范围宽、且易于调整的特点。由于产品纯度与产品回收率是成反比关系的，即：在原料气条件不变和吸附、解吸压力一定的情况下，产品纯度越高、氢气回收率越低；产品纯度越低、氢气回收率越高。因而，要保证装置运行于最佳状态，就必须将产品纯度控制在即能满足生产需要，又尽可能低的范围内。调整产品氢纯度的方法就是：修改吸附时间和修改“操作系数”。延长吸附时间、增大“操

14、作系数”，则降低产品纯度PV4705B的最大、最小开度设定值和时间参数设置（在吸附时间不变的前提下，改变时间参数的设定值）。2.2.3顺放压力的调节与控制本装置顺放压力的调节与控制是最为重要的，顺放压力降的大小、冲洗过程的均匀连续性对产品氢的纯度和收率影响很大。PV4704调节的目的是在保证一定的顺放压力降的前提下，使冲洗过程尽量缓慢均匀。终压达到设定值要求的同时使逆放过程尽量缓慢（减小逆放对解吸气混合罐压力造成的波动），调节方法是随动PID调节。需要操作工调节的也只是改变PV4704的最大、最小开度设定值。2.3 吸附塔的切除 由于PSA氢提纯装置是由8台吸附塔组成。因而为提高装置的可靠性，

15、本装置编制了一套切塔与恢复程序。即：当某一台吸附塔出现故障时，可将其脱出工作线，让剩余的吸附塔继续生产。 1) 切塔步骤a. 故障塔判断； 当某吸附塔的压力异常和程控阀检出错同时发生时，就认为此塔故障，应予以切除。此时DCS将提示操作人员。(吸附塔变成红色)b. 切塔操作；经操作人员确认故障属实后，直接在DCS上选中故障塔的切除键，然后将其置“ON”。则程序将自动关断该塔的所有程控阀，将故障塔切出工作线。 c. 控制机自动将程序切入与切塔前相对应的点，保证切除时各吸附塔压力无大的波动。e. 切塔后，在装置正常运行情况下，请检修人员检修故障塔a. 如果在已切除一台吸附塔后又有吸附塔故障出现，则重

16、复以上的操作即可继续切塔运行。 注意：本装置只允许依次切除，不允许同时切除两个塔。 吸附塔进气阀XV4701、出气阀XV4702和解吸气阀XV4707、XV4708同时处于开状态且吸附塔压力报警时，程序将强制切塔并报警。 PSA装置的绝大多数故障均出现在仪表和控制系统上，因而通常切塔后的检修无需拆工艺管线和设备。缩短吸附时间、减小“操作系数”，则提高产品纯度具体的修改办法见第二章第二节的2.42.2装置参数的调节2 2.1调整吸附时间 当装置的处理量改变之后(或原料气组成改变后)，将有可能影响产品的纯度，这时可调整“操作系数”以调整吸附时间，使产品纯度重新运行于最佳范围。或将“TMADHUST

17、”置为“ON”让计算机自动调整。2.2.2 产品气升压控制产品气升压的速度的控制是通过产品气升压调节阀PV4708的随动PID调节来实现的，PV4708的设定值由计算机自动计算产生，无需操作工进行修改。需要调节的只是PV4708的最大、最小开度和PID参数。2.2.3逆放压力的调节与控制本装置逆放压力的调节与控制是通过调节阀PV4705A、PV4705B来实现的，调节的目的是在保证逆放终压达到设定值要求的同时使逆放过程尽量缓慢（减小逆放对解吸气混合罐压力造成的波动），调节方法是随动PID调节。需要调节的只是改变PV4705A、但被切除塔在检修时，如需要拆开连接的工艺管道或设备，则必须先停车，再

18、将塔内气体排入燃气系统并进行置换。3) 切除塔恢复 当被切除塔故障排除后，需要将其重新投入正常运行，但如果投入的时机、状态不对，将引起较大的压力波动和产品纯度变化，甚至可能出现故障和安全事故。为此，本装置设计的自动恢复软件能够自动找出最佳状态恢复，使系统波动最小。 恢复过程如下：a. 操作人员发出塔恢复指令； 在控制机上直接点动要恢复塔的切除键，将其置“OFF”然后确认。b. 计算机自动等待合适的时间将故障塔恢复至运行程序；程序根据各塔的压力状态，自动确定恢复后应进入的最佳运行步序， 然后自动等待到该步序的最佳切入时机，切入新程序。 注意：新恢复的塔总是从解吸阶段切入的，(即；均压降压逆放段)

19、这样 可保证恢复后的产品纯度不变。2.4 操作注意事项1) 系统严禁将水带入PSA单元，否则将损坏吸附剂。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) 操作工应定时巡检液压系统，检查油温、油位是否正常，系统有无漏油点。4) 在作切塔、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。5) 逆放、均压、产品气升压的速度均不宜太快，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。6) 在吸附时间一定时，冲洗和逆放的时间应尽量长且应缓慢均匀进行。第三节 装置的停车 装置停车一般可分为三种情况即：正常计划停车、紧

20、急停车和临时停车。3.1正常停车 在接到生产调度的停车通知后即可进行正常停车操作。 正常停车步骤：1) 首先通知前后工段做相应的调整2) 在DCS上将运行按钮复位至STOP状态，将程控阀全部关闭3) 关闭原料气进气阀、产品气出口阀、解吸气出口阀、火炬线接口阀，使氢提纯系统与界区外隔断。4) 通过DCS上的运行按钮运行系统几步，使PSA程控阀动作数次以使各塔压力基本相等并且都处于较高的正压。 至此，就完成了整个正常停车过程。停车后，氢提纯系统处于正压状态，且与界区隔断。因而，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。 在正常停

21、车后，装置各吸附塔的压力相同，DCS的程序复位，因而再次开车时应按正常开车步骤操作。3.2 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：1) 在DCS上用停车密码将运行按钮置为STOP状态，关闭程控阀门。同时，程序将自动记住停车时的状态。这时系统即已处于紧急停车状态。3.3 临时停车如因工作需要做短时间的停车(不超过1小时)，则可进行临时停车，其步骤与紧急停车相同。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DCS上显示的暂停状态相符。2) 看吸附塔压力历史记录，确认压力未发生大的变化。3) 在DCS上将运行按钮的状态由STOP置为RUNNING，系统即转入正常运行。千万注意：采用这种方法恢复运行前，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！ 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。 放压的方法是放压的方法是将吸附塔底导淋阀打开，将吸附塔内气体放入火炬管网。