变压吸附脱碳操作手册.docx
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1、大英蓥峰化工变压吸附脱碳操作手册大英蓥峰化工30000Nm3 /h变压吸附脱碳装置操作手册四川省达科特能源科技二0一0年十二月1 前言2本装置是承受变压吸附Pressureswingadsorption 简称 PSA法,脱除变换气中的CO 等杂质。装置设计参数如下:处理力量:30000Nm3/h原料气操作压力:1.84MPa(G)22224原料气组分(V%):CO:0.24%H :58.61%N :21%CH :0.59% Ar:0.26%CO :18.9%H O:0.4%2出口压力:1.78MPa(G) 净化气CO 含量:0.2 氢回收率:99.62N 回收率:95 吸附温度:40本提氢装置
2、承受14-5-11/V工艺流程操作,转变操作条件可使净化气中杂质含量增加或削减。就PSA工艺特点而言,净化气中杂质含量越低,氢、氮气回收率就相应降低。所以操作中不应单纯追求净化气中杂质的含量,而应视实际需要,选择适当的杂质含量,以获较高的经济效益。本装置承受气相吸附工艺,因此原料气不应含有任何液体和固体。在启动和运转这套装置前,要求操作人员透彻地阅读这份操作说明书, 由于不适当的操作会导致安全事故和运行性能低劣以及吸附剂损坏。本说明书中所涉及压力均为表压,组成浓度为体积百分数,以下不再专门标注。2 工艺说明2.1 概述大英蓥峰化工变压吸附脱碳操作手册本装置由14个吸附塔、2台真空泵、5台均压罐
3、组成、1台气液分别器和1 台净化气罐。吸附塔是本装置的核心局部。来自变换工段的变换尾气温度40,压力为1.84MPa,CO2含量为18.9左右,本装置的目的就是将CO2浓度降低到0.2以下,以保证后工序生产的要求。静止设备包括气液分别器(V0322),14台吸附塔T0321A-N,产品气缓冲罐V0323,5台均压罐V0321A-E,2台水环真空泵P0321A-B。真空系统用于保证吸附剂尽可能地再生完全,增加吸附杂质的力量,以期获得N 、H 的高回收率。它包括真空泵P0321AB,回收水泵等设备。222.2 脱碳装置工作原理和实施过程本装置承受变压吸附工艺脱碳。变压吸附的根本原理是利用吸附剂对吸
4、附质在不同分压下有不同的吸附容量,并且在肯定的吸附压力下对被分别的气体混合物的各组份又有选择吸附的特性,加压吸附除去原料气中杂质组份,减压脱附这些杂质而使吸附剂获得再生。因此,承受多层吸附床,循环地变动所组合的各吸附塔压力,就可以到达连续分别气体混合物的目的。PSA法脱除变换气中的CO 等组分,即利用所使用的吸附剂在肯定吸附操2作压力下,选择吸附上述几种杂质而使气体得以净化。当吸附床压力降低时, 被吸附的组份就得以解吸,并使吸附剂得以再生,使吸附床按肯定的挨次变 化压力就组成连续分别气体混合物的PSA装置。整个操作过程在入塔原料气温度下进展。2.2.1 吸附剂的再生通过三个步骤完成 处于吸附末
5、期的吸附塔与其他已再生吸附剂的吸附塔均压将压力降至低压,即顺着吸附方向降至某一中间压力均压,以回收床层死空间指吸附塔内除去吸附剂外的全部空间的产品气。本工艺承受11次均压来实现。 逆着吸附方向降压至常压,解吸局部杂质组份,同时将解吸出的含有局部可利用组分的气体回收至解吸气缓冲罐和解吸气混合罐供其他工序使 用。本工艺承受逆放BD来实现。 抽真空V使塔内处于负压状态,进一步解吸杂质。本工艺承受水环真空泵来实现。2.2.2 脱碳循环过程每个吸附塔在一次循环中需经受:吸附、一至十一均降、逆放、抽空、十一次均升、终充等步骤。 吸附A来自气液分别器V0322的变换气,同时从五台吸附塔下端入口,在吸附工作压
6、力下,通过程控阀 KV3201AN、KV3202 AN阀自下而上地流经吸附床时,气流中二氧化碳等杂质被吸附剂选择地吸附,脱除二氧化碳等杂质的气体从塔顶排出,输出的一局部气体用作马上进入吸附状态吸附塔的终充气, 而大局部气体作为产品气输出进入下一工序。当杂质组份的吸附前沿即指产品中所允许的最大杂质浓度到达吸附床肯定高度时,即停顿进料和输出产品气。此时吸附前沿至出口之间尚留一段“未使用过的吸附剂”-预留段。 一至十一次均降1D-11D吸附停顿后,分别与其它各塔进展11次压力均衡,将其压力逐步降低, 此时吸附前沿连续向前推动,但吸附前沿仍未到达出口端。这一过程的作用是回收死空间内的局部产品气。 逆放
7、BD十一均降完毕后,塔内最终剩余气体压力已经不高,但含有局部CO 等组2分,通过程控阀KV3209AN,将还有肯定压力的气体从放空总管排空。这一过程的目的是将吸附的杂质局部解吸出来,使吸附剂由于压力降低而得到再生,并可以将局部有用气体回收。 抽真空V将吸附塔与真空泵连通,通过程控阀KV3210 A-N对吸附塔实施抽空,以进一步解吸吸附的杂质。 十一至一均升11R-1R与其他吸附塔或均压罐进展十一次均压将压力逐级提高。产品气终充FR即为最终充压。利用吸附过程的产品气,通过调整阀HV-3202把压力提高到操作压力。这一过程同样也有把床内少量杂质组份再一次推向入口端的作用。本流程全部充压过程均为逆向
8、进展。通过十一次充压,吸附床为下一循环的全部预备工作即告完毕,紧接着进展下一循环过程。2.3 真空系统工作原理及过程吸附剂的再生靠真空泵降低压力解吸吸附在吸附剂上的二氧化碳,抽空时的压力为-0.08MPaG左右,通过真空泵将解吸气送往排空总管排空。2.4工艺流程图见 DKT1009-02-32-00及表达2.4.1 脱碳系统来自前工序的变换气,压力约为1.84MPa,温度40,由管道PG3201-250进入气液分别器V0322,将原料气中的机械水进一步分别掉以减轻吸附床的负荷。分别出的水排到地沟。原料气则通过管道PG3202程控阀KV3201A-N进入T0321A-N吸附塔,产品气则从程控阀K
9、V3202A-N引出,由管道PG3207进入下一工序。2.4.2 真空系统来自脱碳系统的解吸气,经程控阀KV3210AN进入二台真空泵抽吸经排空总管排空。3 工艺过程参数检测及自动掌握调整系统见自控系统参数4 开、停车及故障处理开车分为初次开车和正常开车,初次开车前应作好一系列预备工作,而正常开车时只要按规定将某些阀门和掌握点设定后即可启动。4.1 初次开车前的预备工作4.1.1 管道试压与吹扫管道安装完毕后,应对管道系统进展水压强度试验、水压严密性试验、 气压严密性试验及泄漏量试验。管道系统作水压强度试验与水压严密性试验, 如水压试验确有困难时,可用气压试验代替,但必需实行有效的安全措施,
10、并报请主管部门批准。试验前应检查核对已安装的管道、管件、阀门及支吊架等,应符合设计要求和工业金属管道工程施工及验收标准(GB50235-97)的规定,并对有关资料进展审查。试验用临时加固措施经检查确认安全牢靠,焊缝及检查部位不应涂漆和保温,应具有完善的、并经批准的试验方案。凡不参与试验的系统、设备、仪表等加以有效隔离,以防进水。安全阀、流量计应拆卸,加置盲板的部位应有明显标记和记录。试验过程中如遇泄漏,不得带压修理。消退缺陷后,应重试验。系统试验合格后,试验介质应在适宜地点排放,并留意安全。试验完毕后,应马上撤除临时所加盲板,校对记录,并填写管道试验记录。4.1.2 水压强度试验水压强度试验用
11、干净的水进展,系统注水时,应在高点将空气排尽。水压强度试验压力为设计压力的1.25倍。水压强度试验时,压力应逐级上升,升至试验压力的1/2时,应停下来对管道进展检查,无问题时再升至试验压力的3/4,检查无问题时再升至试验压力。在试验压力下保持10分钟,以无泄漏、目测无变形、压力表指针不下降为合格。4.1.3 水压严密试验水压强度试验合格后,把压力降至工作压力进展严密性试验。在工作压力下对管道进展全面检查,并用重1.5公斤以下的圆头小锤在距缝15-20mm处沿焊缝方向轻轻的敲击。到检查完毕时,以无泄漏、压力不下降为合格。水压试验宜在5以上的环境下进展,否则需有防冻措施。水压试验完毕后,应用压缩空
12、气或氮气对管道进展吹干。4.1.4 气压试验水压试验确有困难时,可用气压试验代替,试验介质用压缩空气或惰性气体如氮气。气压强度试验压力为设计压力的1.15倍,严密性试验压力为设计压力。气压试验时,压力应逐级缓升,先升至试验压力的50%,进展检查,如无 泄漏及特别现象时,连续按试验压力的10%逐级升至强度试验压力。每升一级稳压分钟,到达试验压力后稳压分钟,以无泄漏、目测无变形为合格。强度试验合格后,降至设计压力,用涂刷肥皂水方法进展检查,如无泄漏,稳压半小时,压力不降,则气压严密性试验为合格。4.1.5 泄漏量试验试验介质为压缩空气或惰性气体如氮气,试验压力等于设计压力, 时间为24小时,每小时
13、平均泄漏率0.5%为合格。试验时测压、测温点应具有 代表性。泄漏量试验在管道吹扫合格后进展。泄漏率按下式计算:A=100/ t1-P2*T1/P1*T2 式中:A:每小时平均泄漏率 %P1:试验开头时确实定压力 MPa P2:试验完毕时确实定压力 MPa T1:试验开头时气体确实定温度 K T2:试验完毕时气体确实定温度 Kt:试验时间 h。各种管道在投入运行前,必需进展吹扫,以去除管道内的焊渣等杂物。管道的吹扫可在压力试验合格后进展,也可以在试验前进展。管道吹扫前,撤除各管道末端盲板,还应将调整阀芯、节流阀芯以及流量计孔板等撤除,待吹扫后复位,拆下时应做上记号,以免装错。吹扫时,管道和设备之
14、间不得相互吹入脏物。管道吹扫应有足够的能量, 吹扫压力不得超过设计压力,吹扫流速不小于20m/s。吹扫时,应用锤敲打管子,对焊缝、死角和管底部位应重点敲打,但不得损伤管子。吹扫合格后应填写管道系统吹扫记录,之后不得再进展影响管内清洁的其它作业。气体管道用无油压缩空气或惰性气体氮气进展吹扫。吹扫时,在气体排出口处用白布进展检查,直至气体出口处干净为止。4.2 吸附塔吸附剂的装填4.2.1 概述脱碳装置吸附塔塔需装填吸附剂,请依据装填方案执行。由于吸附剂对水份比较敏感,所以不能在下雨天装填,必需在晴天装填。吸附剂在装填时会有较多的粉尘产生,因此必需实行安全保护措施。4.2.2 装填预备工作 将吸附
15、剂由库房搬运至现场,如不准时装填,就不应翻开包装桶盖, 并应用帆布盖好,以防雨天受潮。 供给吸附剂吊装的必要工具,依据甲方现场条件建议使用起重汽车或卷扬机吊装,也可用其它安全牢靠方法。 制作装填吸附剂的专用漏斗。 预备2个无底布袋,其下口直径为0.15米,上口直径为0.6米,长9米, 供装填吸附剂用。 预备好装填人员的劳保用品,例如防尘眼镜、靴子、手套、安全帽、软梯及护颈毛巾等等,还应供给现场洗眼的设施。 逐个对吸附塔内栅板钢丝网进展检查,确保到达要求。4.2.3 装填步骤吸附剂通过专用漏斗及无底布袋倒入吸附塔内,要留意不要使其从超过600毫米的高处自由落下。4.2.4 吸附剂粉尘吹净为将吸附
16、床中的吸附剂粉尘除去,应用气体对吸附床进展吹除,吹除的 气体可以是氮气或空气,但吹除气中不能含有强吸附质,特别不能含水和油, 更不能用蒸汽作吹除介质。吹除时,一个塔一个塔地进展。其方法可以连续吹除,即从原料气入口引入吹除气体直接至顶端放空。也可以盖上法兰盖, 间歇吹除,即先充压至0.2MPa后,再从进气管道快速放空。两种方法均可将床层中绝大局部粉尘吹除,这样对以后正常操作带来很大好处。4.3 自控系统开车前的预备工作4.3.1 检查模拟量掌握系统在安装完毕后先检查接线是否有误,仪表的零位和满度是否正确。然后对各个系统进展空负载模拟调试。同时检查全部手操系统,观看执行机构动作状况。4.3.2 检
17、查执行机构调整器的行程调整阀输入4-20mA时检查是否完全行程。然后对调整阀进展分级调试, 直至合格。4.3.3 检测DCS掌握系统功能DCS掌握器的主控讯号经过电磁阀,实现电-气转换后,驱动各程控阀, 报警系统由程控阀阀位检测开关、压力调整系统发讯掌握。以上系统依据要 求安装完毕后,应严格按程序检查接线是否有误,然后进一步检查动态状况。 设置一均、二均等时间,开启电源。启动程序,认真检查各功能键是否正常。 对程控阀系统进展空负荷调试。首先使程控阀处于点动状态,认真检查各系统是否正常。尤其程控阀是否开关到位。待无误后置于程序操作状态,检查运行状况。最终终止信号输出,核实全部程控阀是否处于正确启
18、闭位置。 检查报警系统。4.3.4 按真空泵说明书逐台进展单机试车。4.4 用氮气置换全系统本装置所涉及原料气、产品气及解吸气均含有大量氢,对氧含量有严格要求,所以装置在化工投料前必需用氮气置换合格,否则开车初期可能形成爆炸混合物而引起爆炸事故。置换方法可按正常运行步骤进展。即以氮气作原料通过装置,直至产品气出口氧含量低于0.5%为止。4.4.1 预备工作本PSA提氢装置已完成开车前全部安装、单试、调试及联开工作。吸附剂装填、吹除已完成。工厂已具备供给足量6000 Nm3/h合格原料气条件。工厂及本PSA提氢装置全面具备投运条件。配备必要的分析人员。4.4.2 置换步骤全系统抽真空 关闭PSA
19、脱碳装置原料气进口阀和产品气出口阀; 关闭PSA脱碳装置全部放空阀; 关闭逆放总管的手动阀; 按规定翻开全部仪表用取源根部阀; 依据流程翻开工艺系统内部有关手开工艺阀门,使PSA界内全系统连通包括水分别器、均压罐。仪表盘送电,启动计算机; 利用测试开关点动局部程控阀,使吸附塔及全系统全部管路相互连通。 再次检查全系统除真空泵出口外没有与大气连通的地方。 启动一台真空泵抽真空。严格掌握均压罐的真空度,严防设备变形。4.2.3 充原料气 关闭真空泵进口。 微开系统进口手动阀门,缓慢充入原料气充气速度0.01MPa/min 至 0.02MPa表压。 保持正压从系统出口放空 510 分钟,取样分析氧含
20、量。假设氧含量3%,停顿进气、关闭放空,重复抽真空及进气置换步骤,直至氧含量0.5%为合格。对于界区交接处应在上述置换过程开头前关闭全部阀门,并拆下法兰, 将管道置换合格后,整个装置置换完毕后重装好法兰,关闭全部工艺阀门。4.5 脱碳系统及真空系统的投料启动、运行4.5.1 启动前的预备工作 工艺阀门的设定开启各程控阀、安全阀前手动阀,开启各调整阀前后手动阀,关闭各调整阀旁路。调整系统代号功能设定方式操作阀门代号给定状态HC-3202终充气手动HV-3202开 20% 自控系统阀门的设定a全开全部压力表阀,变送器取源阀,调整阀电源; b模拟量掌握系统的设定见表1: 通知前、后工序做好送原料气和
21、接收脱碳净化气的预备工作 翻开仪表空气进口阀门向系统送仪表空气 启动监控计算机按掌握机使用说明书启动。再次核实掌握系统是否正常,同时,一均、二均等时间按正常运行的操作参数设定。 按生产厂家所供给的操作使用说明书启动2台真空泵4.5.2 当本系统预备工作一切就绪后,即可将气体引入,使系统投料运行。 缓慢开启气液分别器V0322前手动阀,使原料气进入系统。留意掌握进入装置原料气流量。入塔气体流量大小应保持吸附塔压力上升的速度在0.1MPa/min左右。 当吸附塔压力升到1.8MPa左右时,系统开头在设计压力下运行,此前不合格产品气和解吸气均由放空总管经阻火器放空。22随时检测吸附塔出口CO 含量的
22、变化,系统稳定后则每切换一次程序CO 浓度就先降低,再上升。假设观看到这种有规律的变化时,则系统已根本稳定,进一步调整终充调整阀HV3202的开度,使系统压力稳定。22 假设系统稳定后,产品气中CO 含量高于0.2,此时应调整操作参数, 当系统最终稳定时,CO 浓度0.2,则逐步加大气液分别器V0322前的手动阀开度,到达设计流量。 置换净化气外输管道。2当产品气中CO 浓度0.2时,即可开头对净化气输出管道PG3207-250的置换工作,管道置换指标合格后关闭放空阀,渐渐向后工序送气。至此本系统开车过程全部完毕,装置投入正常连续运行。4.6 正常运行调整项目参数数量4.6.1 系统主要操作参
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