变压吸附（PSA）制氢装置操作手册.doc

变压吸附(PSA) 制氢装置
操
作
运
行
说
明
书
第一章前言
本装置是采用变压吸附(PSA)法从富氢气体中回收或提取氢气。改变操作条件可生产不同纯度的氢气,%以上。
本装置采用气相吸附工艺,因此,原料气不含有任何液体或固体。
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,组分浓度均为摩尔百分数,流量除专门标注外均为标准状态下的流量。
第二章工艺说明
本装置为五塔PSA制氢装置,它的关键部分由五个吸附塔(以下简称A、B、C、D、E塔)和33个气动阀组成。另外,为提高氢气回收率和氢气纯度,本系统配备了两台真空泵(一开一备)和一台真空缓冲罐;在系统出口管道上装有一台压力调节阀,用以调节、稳定系统操作压力。解析气直接通过消声阻火器放入大气或输入燃料系统作燃料。
一、工作原理和过程实施
本装置采用变压吸附(PSA)分离气体的工艺,从甲醇重整气(包括各种含氢气体)中提取氢气。其原理是利用所采取的吸附剂对不同吸附质的选择吸附和吸附剂对吸附质的吸附容量随压力变化而有差异的特性,在吸附剂选择吸附条件下,将原料气在压力下通过吸附床层,高压吸附除去原料中杂质组分,低压下脱附这些杂质而使吸附剂获得再生。小分子的氢气不被吸附而通过吸附床层,达到氢和杂质组分的分离, 得到产品氢气。
整个操作过程是在环境温度下进行。
吸附剂的再生是通过三个基本步骤来完成的:

首先是顺着吸附的方向进行降压(以下简称均压),此时有一部分吸附剂仍处于吸附状态;

逆向放压时,被吸附的杂质部分从吸附剂中解吸,并被排出吸附塔;

吸附塔升压至吸附压力,以准备再次对原料气进行分离。
本装置采用五塔三次均压变压吸附过程,即每个吸附塔在一次循环中均需要经历吸附(A)、一次均压(1ED)、二次均压(2ED)、三次均压(3ED)、逆向放压(D)、真空解吸(V)、一次升压(3ER)、二次升压(2ER)、三次升压(1ER)以及最终升压(FR)等十个步骤。五个吸附塔在执行程序的时间安排上相互错开,构成一个闭路循环,以保证原料连续输入和产品不断输出
整个过程主要由33个气动程控阀来实现(见五塔吸附工艺流程图)
程控阀的功能说明如下:
KV1——各塔进料阀
KV2——各塔产品输出阀
KV3——各塔逆向放压阀
KV4——各塔均压阀
KV5——各塔终充阀
KV6——各塔升压阀
K201——最终升压调节阀
K202——均压调节阀
现以A塔为例对工作进行说明:
(A)
原料气通过气动程控阀KV1A进入A塔,A塔在工作压力下吸附流入原料气中的杂质组分,未被吸附的产品组分H2,通过KV2A流出,其中大部分作为产品从本系统中输出,少部分通过调节阀K201和气动程控阀KV5B对B塔进行最终升压。吸附过程直至输出产品杂质浓度超过规定值是结束。
(1ED),简称一次均压
操纵气动程控阀KV1A和气动程控阀KV2A,切断进、出A塔原料气,同时操纵气动程控阀KV4A和气动程控阀KV6C,使A塔与刚结束一次升压步骤的C塔出口端相连,实行第一次压力平衡,均压后A、C塔压力基本相等,回收了A塔死空间的H2。
3. 降压平衡(2ED),简称二次均压
操纵气动程控阀KV4A和气动程控阀KV6D,使A塔与已结束一次升压步骤的D塔出口端相连,实行第二次压力平衡,直至A、D两塔压力基本相等,又一次回收了A塔死空间的H
2。
4. 降压平衡(3ED),简称三次均压
操纵气动程控阀KV4A和气动程控阀KV6E,使A塔与刚结束真空解吸的E塔出口端相连,实行第三次压力平衡,直至A、E两塔压力基本相等,又一次回收了A塔死空间的H2。
(D),简称逆放
操纵气动程控阀KV3A和气动程控阀KS131,使A塔内剩余的气体从塔的入口端排出放空,A塔进行解吸(脱附)。
6. 真空解吸(V)
A塔逆放后,常压下残存于分子筛内的杂质组分不易排出。此时通过操纵气动程控阀KV3A(开)和气动程控阀KS131(关)、气动程控阀KS132(开)、气动程控阀KS133(开),使A塔内残存的气体由真空泵从塔的入口端抽出放空,对A塔进行真空解吸。
7. 一次升压(3ER)
真空解吸结束后,操纵气动程控阀KV3A使A塔处于关闭状态;再通过操纵气动程控阀KV6A和气动程控阀KV4B利用B塔降压平衡后的气体,对A塔进行压力平衡,直至两塔压力相等此时回收了B塔死空间的H2,同时完成对A塔的一次升压。
8. 二次升压(2ER)
一次升压结束后,操纵气动程控阀KV6A和