东营市胜星化工操作规程

甲醇制氢装置操作规程建设单位：东营胜星化工项目规模：6000Nm3/h完成日期：二零一零年十一月胜星石化---6000Nm3/h甲醇重整制氢装置--1--目录第一章工艺介绍……………………………………………………………………31.1技术指标…………………………………………………………………………31.2工艺路线……………………………………………………………………31.3基本原理…………………………………………………………………………31.4工艺过程……………………………………………………………………41.5工艺流程中的主要设备…………………………………………………………81.6工艺过程参数检测及控制…………………………………………………………9第二章自动控制系统……………………………………………………………………102.1画面操作说明…………………………………………………………………………112.2历史曲线画面说明…………………………………………………………………12第三章装置的启动和停车………………………………………………………133.1初次开车……………………………………………………………………………133.2装置的停车…………………………………………………………………………153.3停车后再启动…………………………………………………………………………183.4操作注意事项…………………………………………………………………………20第四章故障与处理方法……………………………………………………………214.1界外供给条件失常……………………………………………………………214.2操作失调………………………………………………………………………224.3PLC故障………………………………………………………………………23第五章安全篇………………………………………………………………………235.1概述……………………………………………………………………………235.2氢气的基本特性………………………………………………………………235.3装置的安全措施………………………………………………………………235.4氢气系统运行安全要点………………………………………………………245.5消防……………………………………………………………………………255.6安全生产基本注意事项………………………………………………………26第一章工艺介绍胜星石化---6000Nm3/h甲醇重整制氢装置--2--为减少化工生产中的能耗和降低成本，以替代被称为“电老虎”的“电解水制氢”的工艺，本方法采用先进的甲醇水蒸气重整──变压吸附分离技术制取纯氢和富含CO2的混合气体，根据用户的需要经过进一步的后处理，可同时得到氢气和二氧化碳气。本工艺过程主要由两部分组成：第一部分为甲醇重整制混合气，重整气组成：氢约75%，二氧化碳约25%，还含有微量的CO、CH4、二甲醚等杂质。第二部分为变压吸附分离提氢，改变变压吸附（PSA）操作条件可生产不同纯度的氢气，氢气纯度最高可达99.99%以上。1.1技术指标目的产品:氢气规模：≥6000Nm3/h纯度：≥99.99%可调范围：40~100%氢气出口压力：0.8~1.0MPa原料：工业酒精甲醇，无离子水甲醇消耗：生产每立方米氢气消耗甲醇不超过0.56～0.60Kg1.2工艺路线解析气↑1.3基本原理甲醇与水蒸气在220~300℃、0.8MPa条件下通过催化剂，在催化剂的作用下，发生甲醇、水蒸气重整反应,生成氢和二氧化碳混合气，其中氢气含量~75%，二氧化碳含量~25%，另外，还含有极少量的甲烷、一氧化碳等副产物，是一个多组份、多反应的气固催化反应体系。反应方程如下：CH3OH→CO＋2H2(1)重整气H2+CO2变压吸附分离产品氢气99.99%甲醇+水胜星石化---6000Nm3/h甲醇重整制氢装置--3--H2O＋CO→CO2＋H2(2)CH3OH＋H2O→CO2＋3H2(3)变压吸附工艺的原理是利用吸附剂对不同组分的选择性吸附和对不同组分的吸附量随压力和温度的不同而呈现差异的特性，高压、低温利于吸附，低压、高温利于解吸。本工艺采取的吸附压力为0.8~1.0MPa，吸附温度为常温，解吸采用常温真空解吸的方式。重整气通过吸附床层，在0.8~1.0MPa吸附压力下，吸附容量较大的强吸附组份N2、CH4、CO、CO2等被吸附留在床层，而较小吸附容量的弱吸附组份H2从床层出口端流出，因而得到纯度大于99.99%的氢气。吸附剂吸附饱和采取减压和抽空使其解吸。1.4工艺过程1.4.1准备阶段：设备安装完毕后要分段进行吹扫，吹掉焊渣和粉尘，吹扫时莫将污物吹入罐体内部、阀门及工艺死角处，分段断开吹扫。吹扫完毕，将管道重新连接好，用压缩空气打压试漏，先进行0.5MPa低压试漏，再升压到设计压力1.1MPa下进行试漏，漏点处理完毕后，在1.1MPa下保压，24小时内压降小于0.05MPa为合格。试漏保压合格后，可进行下面的操作。1.4.２催化剂还原：还原说明：本工段的核心技术是本所自主开发的催化剂产品。催化剂的性能直接影响甲醇重整反应的效率和选择性，性能优良的催化剂可以使甲醇与水进行较为完全的化学反应，具有较高的转化率和选择性，尤其具有抗毒性能和较长的寿命。本催化剂产品是以铜为主并添加了其它助剂成分，以提高催化剂的抗毒性能和稳定性。原始态的催化剂中金属是以氧化态形式存在，是没有催化活性的，当将其还原成高度分散的低价态才具备催化活性。催化剂的还原过程是及其敏感的过程，需小心谨慎处理，略微疏忽，可能造成反应热瞬间释放，催化剂温度在短时间内急剧升高，使还原过程难以控制，从而使催化剂失活。本催化剂的正常操作温度范围在250~300C之间，在180C温度时催化剂就有活性，但要注意操作温度要比湿工艺气体的露点高20C以上，以免气体在催化剂上产生毛细管冷凝，降低活性和强度，短时间内温度达到370C不致对催化剂产生明显的影响，要尽可能避免温度与压力的猛升猛降。胜星石化---6000Nm3/h甲醇重整制氢装置--4--催化剂还原所用的还原气体为氢气，整个还原过程耗氢量约为2000Nm3/h，需钢瓶氢气400余瓶，氮气为稀释气体，氮气中氢气含量为0.5%，还原气量为4000m3/h，由催化剂还原风机提供动力，系统内自循环。在整个还原过程中，需要一台气象色谱仪连续跟踪循环氮气中的氢气含量并严格控制氢气浓度。氢气为甲类易燃易爆气体，爆炸限范围从4.1~74.2%，因此，催化剂还原前首先要做的工作是置换系统，置换采用抽真空/充普氮方法，将制氢部分和吸附部分与外网相通的阀门关闭，系统内相关阀门打开，打通流程，变压吸附部分气动阀，采用手动的方法打开，关闭普通压力表前阀门，开启真空泵整个系统抽真空，系统压力情况观察吸附塔上真空压力表，待压力成为负压并在一定时间内基本平衡不再下降时，停止真空泵，这段时间大约耗时5分钟，向系统中充入氮气至微正压，氮气的纯度应大于99.5%，流量大于100Nm3/h，充氮时间大约耗时4小时，充氮结束，打开阀门HS103放空至零压，关闭HS103放空阀，开启真空泵再次抽真空，如此反复三次后系统内空气被置换干净，然后，将系统充压至0.05MPa，关闭制氢系统与吸附系统之间的阀门，打开还原风机，制氢部分自成一个封闭循环，取气分析循环氮气中氧含量，氧含量约在0.5%左右为合格，至此，完成了催化剂还原的第一步准备工作。还原前的第二步工作是催化剂脱水，脱除催化剂中吸附的物理水。将上一个工序中自循环氮气系统升温，当导热油升温至80C之后，以10C/h的升温速率继续升温至120C，并恒定在120C进行脱水。提前打开水冷器的冷却水阀门，催化剂中脱除的物理水和氢气还原时生成的水，在水冷器中冷凝成液态水后进入V106收集罐，由V106液位控制阀自动排出，脱除的物理水和还原期间生成的水量合计约为1.2吨。脱水过程大约持续24小时，视具体情况略有不同，至脱水末期，打开反应器下部排污阀，观察出水情况，若无白色水雾存在，表明水已脱干净，可以开始进行催化剂的还原。第三步还原催化剂，以10C/h的升温速率继续升温至催化剂温度为160C，保持这个温度稳定，将以相当于含氢浓度0.2%左右的氢通入循环氮气中，初期间断配氢逐步过渡到连续配氢，并密切观察整个炉温变化，在换热器入口和水洗塔出口分析进出反应器的氢含量，在整个还原过程中应每隔十五分钟到半小时分析一次，对比反应器进出口浓度变化，会发现进、出口氢气浓度存在梯度差，催化剂的还原是从顶部开始逐步向底部推移，从温度的变化中可以看出还原推移的过程和还原进行的程度，当催化剂床层温度胜星石化---6000Nm3/h甲醇重整制氢装置--5--变化幅度较小并稳定，且出口氢气含量很低甚至无氢时，可略微加大氢气通入量，但幅度不能过大，一定要保证催化剂床层温度在200C以下。当观察催化剂的温升由顶部开始逐步贯穿整个床层后温度趋于平稳，温升现象消失，可以确定初期还原过程已经结束，可以将循环氮气中的氢含量提高到0.8%，观察催化剂床层温度变化和进出气口氢气浓度的变化，当循环气中氢气富集，浓度逐渐升高时，停止通氢气保持住0.8%的浓度，这时，可以将温度提高至165C，观察氢气含量的变化，若无氢耗，可将温度提高到170C，循环气中氢气含量降低则打开氢气钢瓶补充氢气至浓度0.8%，若仍无氢耗，可继续提温至180C、190C、200C，逐步提高氢气浓度，当循环气体中氢气含量富集，可以确认还原结束。整个还原过程约持续48~72小时，生成水量约为1.2吨。还原过程结束后，关闭还原风机进出口阀门，通入原料液即可进行正常产氢。还原后的催化剂具有了反应活性，还原后初期的催化剂活性最高，反应温度也最低，通常在250~260℃附近，运行一段时间后，催化活性会有所下降，表现在产气量不足，需要提高反应温度。该催化剂对温度很敏感，尽量小幅度缓慢地提高催化剂温度，反应温度具有不可逆性，一旦提高并长时间运行后，再回到原来的温度，已没有了原来的活性。当反应温度提高到290~300℃左右，催化剂基本失活，需要更换催化剂，原料合格，操作规范的情况下，催化剂寿命一般在2.5~3年。系统热量由热载体导热油提供。导热油经导热油炉加热后，在热油泵的作用下流经四个反应器、气化过热器的上部壳程、气化过热器下部壳体，返回导热油炉。为反应器中的催化剂和原料液体提供稳定、均衡、高效的热源。1.4.３制氢工段：甲醇管道泵P105AB将甲醇由甲醇中间罐V102中打入静态混合器中，甲醇液体流量5m3/h，与同时以4m3/h流量由无离子水管道泵P104AB打入静态混合器的无离子水混合，混合液进入混配罐V103中。两种液体混合后体积比保持在1：0.8左右，混合液甲醇质量浓度为50%，密度为0.876Kg/L。混配罐V103上安装有液位计，瞬时液位远传引入DOS系统，可在控制室由DOS系统观察液位情况，当混合液达到液位上线时，手动停止甲醇管道泵P105和无离子水管道泵P104。混配罐V103全容积为98m3，其内甲醇、水混合液体能维持一个班八小时的工作用量。混配罐V103中的甲醇、水原料液经计量泵输送到换热器E101中。本工艺现场配备三台计量泵，其中一台输送甲醇、水混合液体，胜星石化---6000Nm3/h甲醇重整制氢装置--6--一台给水洗塔输送无离子水，另一台备用，三台型号、结构完全相同，开二备一。甲醇、水液体进入换热器后与由反应器出来的重整气进行换热，换热后温度由室温升至150度，并呈现部分气化的气液胶着状态，之后进入气化过热器，被换热器下部管壳内高温导热油加热气化，气化后的甲醇、水蒸气通过气化过热器上部列管被管壳中的高温导热油进一步加热到240~300度范围内，之后均分四路分别进入四个反应器中，进反应器的四路管道中的每一路都安装了一个涡节流量计和一个气动薄膜调节阀，薄膜调节阀与涡街流量计联动调整流量，四路流量计流量按照四等份互动调节，目的是为保持进入四个反应器的四路流