PSA工艺说明.docx

PSA 工艺说明大唐国际煤基烯烃工程版本 A 版甲醇分厂生产预备文件gzJC-2023-002第页 共 页213目 录1 介绍42 工艺资料42.1 本装置的目的42.2 工艺说明53 工艺设计的技术说明53.1 工况的定义53.2 装置力量53.2.1 力量53.2.2 氢气产品53.2.3 尾气的组分和条件：63.3 给料的技术说明：74 具体的设计考虑74.1 吸附器的数量74.2 机械设计84.2.1 吸附器84.2.2 尾气塔84.2.3 尾气系统的过压保护84.2.4 氢气过滤器94.3 故障自动切换削减吸附器的数量 9大唐国际煤基烯烃工程版本 A 版甲醇分厂生产预备文件gzJC-2023-002第页 共 页3134.4 火炬背压错误!未定义书签。4.5 力量掌握错误!未定义书签。4.6 开车要求错误!未定义书签。4.7 变压吸附PSA装置的牢靠性错误! 未定义书签。4.8 管线连接错误!未定义书签。5 现场条件及其公用工程115.1 现场资料115.2 环境条件115.3 公用工程115.3.1 电能116 工艺保证116.1 装置力量116.2 产品质量116.3 氢气回收126.4 尾气压力126.5 吸附剂的使用年限126.6 开工率12大唐国际煤基烯烃工程版本 A 版甲醇分厂生产预备文件gzJC-2023-002第页 共 页413变压吸附PSA1 介绍本技术说明规定了变压吸附(PSA)装置的设计，制造以及供货要求，该装置将作 为日产5000公吨甲醇装置的一个局部，地点位于中国内蒙古的锡林郭勒。本装置的业主是大唐国际电力。本甲醇装置则是包括有煤气化、低温甲醇洗气体净化以及生产汽油用的MTP工艺联合总厂中的一局部。在甲醇合成回路开头运转的时候，本变压吸附 (PSA)装置应当可以在 60%和110%之间的负荷进展操作。2 工艺资料2.1 本装置的目的本变压吸附 PSA装置生产的氢气来和低温甲醇洗的合成气进展混合，从而得到较为抱负的用于甲醇合成的气体组分。少量的氢气将用于聚丙烯工艺，但是要 确定所需氢气的纯度。来自甲醇合成回路的吹扫气将作为本变压吸附 PSA装置的给料气。该吹扫气来自甲醇分别器不在厂家的范围内，在此粗甲醇水 +甲醇)从气体中分别出来。来自变压吸附PSA装置的尾气，进入到燃料管网，作为其他单 元的燃料或MTP装置中的燃油加热器烧嘴的燃料。因此，需要有一个恒定的尾气流量和抱负的Wobbe指数。把尾气和其它的气体一起送到燃料气压缩机的入口不在厂家的范围内，在此把尾气压缩到燃料气总管所需要的压力。在甲醇装置和变压吸附 PSA装置正常开车和停产期间，该尾气送到火炬进大唐国际煤基烯烃工程版本 A 版甲醇分厂生产预备文件gzJC-2023-002第页 共 页513行燃烧。每隔几年当颖的甲醇催化剂必需进展复原，来自 PSA的氢气将作为复原剂。在这种状况下，没有吹扫气，而低温甲醇洗合成气将作为PSA的给料。2.2 工艺说明在吸附和再生替换周期，本变压吸附PSA装置应当承受多层吸附剂的床层系 统进展操作，从而供给连续和恒定的产品和尾气流量。原则上，该周期包括以下这些工艺步骤： 吸附； 减压； 最终的再生； 再加压。本变压吸附PSA装置的正常操作应当是完全自动化的。吸附器的数量参 见 4.1 章节以及周期的具体状况应当由厂家来确定。3 工艺设计的技术说明3.1 工况的定义在本变压吸附PSA装置的设计中，应当考虑以下的这些工况：工况说明备注1SOR运转开头2EOR运转完毕3.2 装置力量3.2.1 力量依据SOR和EOR3.3章节原料的技术说明以及在产品技术说明 3.2.2章节 中给出的最大氢气需求量，本变压吸附PSA装置的设计力量为100%。本装置应当可以在工况1和工况2的条件下100%的进展操作，也可以在工况1的条 件下在60%和110%负荷之间进展操作。大唐国际煤基烯烃工程版本 A 版甲醇分厂生产预备文件gzJC-2023-002第页 共 页6133.2.2 氢气产品氢气产品需求和条件：工况1工况2流量：kmol/h5606302界区温度：°C4040界区压力：需要的氢气纯度：MPag3.23.2氢气(H2)：mol%99.9氮气(N2)+氩(Ar)：mol%0.1总的碳氢化合物：wt ppm 1 水(H2O)：mol ppm 2一氧化碳(CO)+二氧化碳(CO2)：mol ppm 1所给出的纯度是由聚丙烯工艺确定的，而不是由甲醇合成确 定的。3.2.3 尾气的组分和条件：工况1工况2流量：kmol/h 界区温度：°C界区压力：1) MPa g 0.3 0.31) 尾气掌握阀的下游； 没有的数据将由厂家供给。工况1工况2氢气(H2)：mol%氮气(N2)：mol%氩(Ar)：mol%大唐国际煤基烯烃工程版本 A 版甲醇分厂生产预备文件gzJC-2023-002第页 共 页713甲烷(CH4)：mol% 二氧化碳(CO2)： mol% 一氧化碳(CO)： mol% 没有的数据将由厂家供给。厂家应当把尾气质量、流量和压力的波动掌握在最小的范围内。尾气混合槽 要有足够的尺寸是格外重要的。Wobbe指数的变化不应当超过+/- 3%。3.3 给料的技术说明：工况1工况2 流量1)：kmol/h10571158界区温度： °C4040界区压力： MPa g6.907.24组分：二氧化碳(CO2)：mol%3.713.79一氧化碳(CO)： mol%3.305.62氢气(H2)：mol%75.5375.20甲醇(CH3OH)： mol%0.590.56水(H2O)mol%0.010.01氩(Ar)：mol%0.960.85氮气(N2)：mol%15.7313.81甲烷 (CH4) mol%0.170.15C3：mol ppm4545C4：mol ppm6868C5+：mol ppm56561) 本估算是基于氢气的回收率至少在70%，这将由厂家进展确认。4 具体的设计考虑大唐国际煤基烯烃工程版本 A 版甲醇分厂生产预备文件gzJC-2023-002第页 共 页8134.1 吸附器的数量吸附器的数量应当由厂家进展选择，但是其数量不得少于六个。吸附器安装的数量和可以得到的氢气力量以及吸附器在使用中的削减数量应当以 6.6 章节中的开工率为根底。厂家应当指出氢气力量以及吸附器在操作中的削减数量。4.2 机械设计4.2.1 吸附器吸附器的机械设计条件是：设计压力1)：MPa g 最小高于操作压力的10%； 设计温度1)：°C80腐蚀余度： mm3.01) 将由厂家来确定；吹扫气到变压吸附PSA装置管线的过压保护将由其它方做。 机械设计必需考虑周期循环负荷。4.2.2 尾气塔尾气塔的机械设计条件是：设计压力1)： MPa g0.35用在低于0.2MPa的操作压力+ 0.15 MPa用在0.2MPa到1.5MPa之间的操作压力1.08用在高于1.50MPa的操作压力 本设计应当是全真空的 2)。设计温度1)： °C 最低 80 腐蚀余度：mm3.01) 将由厂家来确定；2) 燃料气压缩机位于尾气掌握阀的下游。4.2.3 尾气系统的过压保护大唐国际煤基烯烃工程版本 A 版甲醇分厂生产预备文件gzJC-2023-002第页 共 页913厂家应当考虑在正常的吹扫气或者合成气给料条件下吸附器的阀门消灭故障， 并且应当在其界区范围内为本尾气系统安装实行过压保护措施。本压力安全阀的设计应当考虑到变压吸附PSA装置吹扫气体的最大流量，这 将在具体工程设计阶段供给。到变压吸附PSA装置的最大吹扫或转化气： kmol/h 待定到变压吸附 PSA装置的最大压力：MPa g待定4.2.4 氢气过滤器应当包括一台氢气过滤器。还要一台带有单个节流阀和一个旁路的过滤器。作 为设计根底，考虑的过滤粒度应当大于5µm。厂家应当指出在通常状况下和氢气产品一起出来的颗粒的预期粒度。作为产品， 氢气送到透平压缩机的入口，这样一个过滤器的形式和分别效率最终都要和压缩机的制造厂家一起协商确定。4.3 故障自动切换削减吸附器的数量本掌握系统应当能够觉察故障，并且可以通过削减吸附器的数量最少一个自 动切换对某种操作模式进展切换。氢气产品的流量不应随着使用中吸附器数量的削减而发生变化。但是，在这种 状况下，产品的杂质水平可能会超过其保证值。厂家应当指出在这些状况下预期的杂质水平。在操作中吸附器数量的削减对氢 回收、给料、产品流量和组分以及对循环周期的影响。 吸附； 减压； 最终的再生； 再-加压。应当由厂家来确定。在操作中自动切换到削减的吸附器的数量期间，应当指出尾气中压力、流量和大唐国际煤基烯烃工程版本 A 版甲醇分厂生产预备文件gzJC-2023-002第 页 共 页1013Wobbe指数的波动状况(通过计算或者测量得到证明的)。大唐国际煤基烯烃工程版本 A 版甲醇分厂生产预备文件gzJC-2023-002第 页 共 页1113大唐国际煤基烯烃工程版本 A 版甲醇分厂生产预备文件gzJC-2023-002第 页 共 页1213安全阀拍发：厂家供给 介质符号: BF 1变压吸附PSA吸附器的管道和隔离阀的设计应当让每个吸附器都可以隔离起 来，在隔离阀内可选择的方案：对一对吸附器进展隔离，假设本系统的设计允许的话对掌握阀进展修理。这对生产流量以及杂质水平的影响应当是有限的。对于吸附器容器的隔离可选择的方案：容器组的隔离，应当承受某个单个的节流阀和带双圈的盲板，假设有适当的吹扫程序对此带双圈的盲板进展调整。要给厂家供给相关的管道等级，并且应当在变压吸附PSA的设计中应当遵守 这些规定。5 现场条件及其公用工程5.1 现场资料本装置位于中国内蒙古的锡林郭勒，大约在海平面1270米以上。5.2 环境条件参见设计根底中的资料，文件编号no I697180103002。5.3 公用工程参见设计根底中的资料，文件编号no I697180103002。5.3.1 电能参见设计根底中的资料，文件编号 no I6971801036 工艺保证变压吸附PSA装置的厂家应当向选购方供给以下各项工艺性能保证值以3.3 章节中的原料组分为根底：6.1 装置力量对3.2.2章节中给出的工况1和工况2供给100%的力量。6.2 产品质量氢气的纯度和3.2.2章节中提出的纯度一样。大唐国际煤基烯烃工程版本 A 版甲醇分厂生产预备文件gzJC-2023-002第 页 共 页13136.3 氢气回收在设计条件的氢气回收：最小70%。6.4 尾气压力在变压吸附PSA装置界区的尾气压力: 最小0.3 MPa g (对全部工况)； 允许的最大压力波动: 最大 +/- 50 mbar (在恒定流量条件下)；允许的最大Wobbe指数波动：最大+/- 3.0% (对全部工况)； 给出的尾气压力参见尾气掌握阀的出口。6.5 吸附剂的使用年限吸附剂最低的使用年限: 由厂家供给保证。6.6 开工率开工率: 最低为99.0%该数据不包括主要的停车/检修或者外部的干扰影响。装置在 95%负荷以上进展操作，氢气的力量才考虑为开工。