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合成氨厂PSA-H2岗位操作规程1主题内容与范围本标准规定了PSA-H2岗位的任务，阐述了生产工艺及原理，主要设备名称、规格及作用，各项工艺控制指标，主要传动设备性能指标，生产操作方法及岗位责任制等内容。本标准适用于本公司合成氨厂PSA-H2岗位。2本岗位的任务2.1将外供单位过来的甲醇弛放气经PSA-H2脱除强吸附组分CO2、CO、CH4、N2，而弱吸附组分H2作为净化气与外供单位来的N2按比例混合，经缓冲罐后送往氢氮压缩机一段进口；2.2将PSA-H2的部分低压逆放气和冲洗气送往1000m3废气气柜中，部分高压的逆放气直接送废气罗茨机出口。3生产工艺原理及流程3.1简述本装置采用变压吸附技术（简称PSA），脱除外供单位过来的甲醇弛放气中的CO2、CO、CH4和N2。所谓变压吸附就是利用吸附剂对气体中各组分的吸附容量随压力变化而呈现差异的特性，在吸附剂选择吸附条件下，加压时吸附原料气中的CO2、CO、CH4、N2等强吸附组分，而弱吸附组分H2作为净化气由吸附塔出口排出；通过减压和冲洗吸附的CO2、CO、CH4、N2脱附，同时吸附剂得到再生。本厂变压吸附提氢装置为8-2-4/P或8-1-4/P系统。所谓8-2-4/P是指八塔在线运行、二塔同时进料、四次均压、冲洗解吸再生的工艺流程。3.28-2-4/P工作原理和实施过程8-2-4/P工艺是由8个吸附塔、72台程控阀、3台调节阀通过管线相连接而成。当其中相邻2个吸附塔同时进行吸附操作时，其余6个吸附塔处于再生过程的不同阶段。8个吸附塔循环运行，达到连续处理原料气和输出净化气的目的。为此，设置每个吸附塔在一次循环中都要经历十三个步骤，即：吸附（A）、一均降（ElD）、二均降（E2D）、三均降（E3D）、四均降（E4D）、顺放（PP）、逆放（D）、冲洗（P）、四均升（E4R）、三均升（E3R）、二均升（E2R）、一均升（E1R）及终升（FR）。现以A塔在一次循环内经历十三个步骤为例，对本装置变压吸附工艺过程进行说明：（1）吸附开启程控阀KV101A，原料气通过KV101A进入A床，原料气中CO2、CO、CH4、N2等在吸附压力下被吸附剂吸附，未被吸附的氢等组份（称为净化气），经程控阀KV102A进入净化气缓冲罐后输出。当杂质的吸附前沿到达吸附器某一位置时关闭阀KV101A、KV102A，2原料气停止输入A床，床内保持吸附时的压力。（2）一均降A塔吸附步骤停止后，即开启程控阀KV103A及KV103D，使A塔出口端与处于隔离步骤的D塔出口端相连通，A塔内死空间气体（系指吸附剂颗粒之间的空间及吸附剂颗粒内部孔隙的气体）由A塔出口端经KV103A、KV103D阀，从A塔出口端进入D塔。该步骤结束时，A、D两塔压力基本上达到平衡，关闭KV103A，而A塔内杂质吸附前沿还未到达出口端。（3）二均降A塔一均降步骤完成后，开启程控阀KV104A和KV104E，使A塔出口端与处于隔离步骤的E塔出口端连接进行压力均衡，进一步回收A塔内死空间气体，该步骤结束时，A、E两塔压力基本上达到平衡，关闭KV104A和KV104E，此时A塔内杂质吸附前沿仍未到达出口端。（4）三均降A塔二均降步骤完成后，开启程控阀KV104A和KV104F，使A塔出口端与处于隔离步骤的F塔出口端连接进行压力均衡，再次回收A塔内死空间气体，该步骤结束时，A、F两塔压力基本上达到平衡，关闭KV104A和KV104F，此时A塔内杂质吸附前沿仍未到达出口端。（5）四均降A塔三均降步骤完成后，开启程控阀KV105A和KV105G，使A塔出口端与处于冲洗刚结束步骤的G塔出口端连接进行压力均衡，再次回收A塔内死空间气体，该步骤结束时，A、G两塔压力基本上达到平衡，关闭KV105G，此时A塔内杂质吸附前沿仍未到达出口端。（6）顺放A塔四均降步骤完成后，继续开启程控阀KV105A，并开启KV110，使A塔出口端与顺放气罐V101连接进行压力均衡，再次回收A塔内死空间气体，该步骤结束时，A塔与V101压力基本上达到平衡，关闭KV105A和KV110，此时A塔内杂质吸附前沿刚好到达出口端，吸附剂得到充分利用。（7）逆放A塔顺放结束后，塔内所剩余的气体逆向放空，逆放气先通过阀KV108A、KV111阀逆向放空至废气罗茨机出口管，再通过阀KV108A、KV112阀逆向放空至废气气柜，在此过程中大部分被吸附的杂质组份脱附出来，吸附剂得到一定程度的再生。逆放步骤结束时，吸附塔A内压力接近常压（约0.02Mpa）。（8）冲洗A塔逆放结束后，开启程控阀KV106A和KV107A，冲洗气放空至废气气柜，在此过程3中被吸附的杂质组份全部脱附出来，吸附剂得到完全的再生，关闭程控阀KV106A和KV107A。冲洗气气量通过HV103调节阀手操调节。（9）四均升A塔完成了冲洗解吸过程后，准备开始升压。开启程控阀KV105A和KV105C，使A塔出口端与处于隔离步骤的C塔出口端连接进行压力均衡，该步骤结束时，A、C两塔压力基本上达到平衡，关闭KV105A和KV105C。（10）三均升开启阀KV104A、KV104D，A塔利用D塔的三均降气体进行第二次充压，当两塔压力大致相等，充压结束时，关闭KV104A和KV104D两阀。（11）二均升开启KV104A、KV104E，使A塔出口端与E塔出口端相连通。利用E塔的气体对A塔进行第三次充压，回收其E塔内的有效气体，充压结束时两塔压力大致相等，关闭程控阀KV104A和KV104E两阀。（12）一均升开启KV103A、KV103F，使A塔出口端与F塔出口端相连通。刚结束吸附步骤的F塔内高压气体经KV103F、KV103A进入A塔，对A塔进行第四次充压，该步骤结束后，A、F两塔压力基本相等。（13）最终升压A塔经历一均升步骤后，塔内压力还未达到吸附步骤的吸附压力。这时开启KV103A、KV109，通过终充调节阀HV-102，由净化气管道引少量气体对A塔进行最终升压，直到A塔压力基本上达到吸附压力为止。至此，A塔在一次循环中的各步骤全部结束，紧接着便进行下一次循环。其它七个塔的操作步骤与A塔相同，原料气同时进入正处于吸附状态的二个塔或一个塔，不过各步骤在时间上是相互错开的，这样就能达到连续处理原料气及得到产品气的目的。3.3变压吸附过程有关的程控阀编号程控阀用KVix表示，KV指程序控制切换阀，i是指阀门功能，x是指塔的编号（从A到H八个吸附器）。i：101------原料气进口102-------净化气出口103-------一均104-------二均/三均105-------四均106、107-------冲洗4108、111、112、113、114-------逆放103、109-------终充105、110-------顺放115、116-------超压保护3.4工艺流程3.4.1气体流程：来自外供单位的甲醇弛放气，经过原料气流量计和KV101阀进入处于吸附步骤的吸附塔，脱除强吸附组分CO2、CO、CH4、N2，吸附塔出口净化气（弱吸附组分H2）则通过KV102阀引出，通过压力调节阀PV101、流量计进入氢气缓冲罐，与外供单位来经压缩的N2按比例混合，送往氢氮气压缩机一段进口。3.2.2解吸气（放空气）气体流程解吸气为吸附塔冲洗、逆向时的放空气，部分送往1000m3气柜中，另一部分直接送废气罗茨机出口。4主要设备一览表序号设备名称主要规格主要材料数量1吸附塔DN2200H=1046316MnR8台设计压力：2.65MPaG设计温度：50℃2顺放气罐DN2400H=1325220R1台设计压力：0.5MPaG设计温度：60℃3氢气罐DN2600H=1271220R1台设计压力：2.2MPaG设计温度：60℃4脱附气罐DN3000H=1960020R2台设计压力：0.08MPaG设计温度：60℃5各项工艺操作指标5.1压力55.1.1吸附压力：~2.0MPa5.1.2原料气压力：~2.0MPa5.1.3净化气压力：≥1.9MPa5.1.4废气输出压力：0.01MPa5.2气体成分5.2.1净化气N2+H2浓度：≥99.2%(设计值)现执行：96%一98%5.2.2CH4≤0.8%5.2.2CO+CO2≤500ppm（设计值）现执行：＜0.6%5.3气体流量氢气产量：≥19000Nm3/h5.4每个吸附周期内时间分配5.4.1吸附时间计算：8-2-4/P装置:t吸A=（tPP+tE1D+tE2D+tIS）×85.4.2实际操作时间调整：(1)一均：10~30”(2)隔离：10~30”(3)二均：10~30”(4)顺放：10~30”（各设定时间仅供参考，应根据原料气处理量多少及净化气含量实际情况而定）6、主要操作参数序号项目单位控制参数备注压力1吸附压力AMPaG2.00表压2一均降压力E1DMPaG1.613二均降压力E2DMPaG1.214三均降压力E3DMPaG0.825四均降压力E4DMPaG0.426顺放压力PPMPaG0.227逆放压力DMPaG0.0268冲洗压力PMPaG0.029四均升压力E4RMPaG0.4210三均升压力E3RMPaG0.8211二均升压力E2RMPaG1.2112一均升压力E1RMPaG1.6113终升压力FRMPaG2.00流量1产品氢气流量Nm3/h19000标况2脱附气流量Nm3/h90067生产操作方法：7.1吸附步骤吸附时在设计压力下运行是很重要的，吸附压力的稳定，主要取决于吸附压力自调系统的稳定性，同时确保终充结束达到吸附压力，因此必须及时调节调节阀PV101和HV102开度，使处于吸附状态的吸附塔压力稳定在给定值，以保持吸附压力的稳定，如果改变吸附压力，只需改变给定值即可达到目的。7.1.2均压步骤由于存在阻力的原因，两塔之间均压的压力可能不完全一样，要求压差在0.05Mpa以内，设定的时间只要保证实际均压达到平衡所需的时间即可。7.1.3顺放/冲洗步骤顺放回收气体储存在顺放气罐，要求压差在0.05Mpa以内，冲洗设定的时间内尽可能全部放出，通过调节阀调节冲洗气量要平稳。7.1.4逆放步骤逆放终压力越接近常压，再生效果越好，而逆放最终的压力是由逆放时间决定的，由于阻力的原因，如果需将吸附塔内逆放至常压，需要很长时间，逆放时间过长会影响效率，故逆放最终压力只要达到比常压高约0.02MPa左右即可。7.1.5最终升压步骤该步骤的压力在切换时正好达到吸附压力，如果充压流量过小，充压结束时，终压未达到吸附压力，在该塔转为吸附步骤初期有一段时间需要升压而使原料气流量增大，并引起吸附力的波动。如果充压流量过大，那么在终充步骤初期又将有大量的产品气被用于终充气而致使短时间内产品气输出减少，引起净化气压力小波动，困此要根据终充时间合理确定终充调节阀的开度。77.1.6产品气质量调节一个吸附塔具有固定的负载杂质的能力，因此，在一个吸附器再生循环里只能净化一定数量的原料气，如果循环时间过长，由于进入原料气过多会造成CO2、CO、CH4、N2的穿透；而吸附时间过短，会造成吸附剂的利用率降低，气耗增加，循环时间的调整必须谨慎地进行，因为净化气CO2、CO、CH4、N2浓度的变化需滞后一段时间（约3~4个周期）才能反映出来，净化气CO2、CO、CH4、N2浓度可通过调整循环时间的长短得到改变，一般CH4控制在≤0.8%，CO+CO2浓度≤500ppm，但是净化气中得CO+CO2浓度越低，则氢收率相应也要降低，所以操作中不应单纯追求CO+CO2的脱除净度，而要根据实际需要出发，选择适当的控制指标以获得较高的收益。7.1.6净化气纯度从不合格到合格状态的恢复方法净化气纯度下降表明整个床层已遭污染，杂质组分CO+CO2已突破吸附剂的出口端，造成此恶果的原因可能是操作调节不当，也可能是自控系统发生故障，一旦找出原因，经过处理后应尽快恢复正常状态。恢复床层净化度的有效方法之一是低负荷（小处理量）进行一段时间；二是缩短循环时间，如果二者结合起来效果更好，净化气中的CO+CO2浓度下降的得越快，但注意缩