制氢操作规程(变压吸附部分)

第一篇：制氢操作规程(变压吸附部分)

甲醇重整制氢操作规程—变压吸附

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第二部分 变压吸附部分 主题内容

本操作规程描述了甲醇重整制氢的工艺控制、设备运行的操作规范，以及操作中的注意事项、异常情况的处理；通过实施本操作规程，确保甲醇重整制氢的质量和设备的正常运行，减少事故的发生。2 适用范围

本操作规程适用甲醇重整制氢装置的操作与控制。3 职责

3.1 生产部管理人员负责本工艺操作规程的编制、修改、监督与管理。3.2 制氢岗位操作人员负责执行本操作规程。4 工作程序 4.1 装置概况 4.1.1 概述

本装置采用变压吸附（简称PSA）法从甲醇转化气中提取氢气，在正常操作条件，转化气的处理量可达到800NM3--1200NM3/h。在不同的操作条件下可生产不同纯度的氢气，氢气纯度最高可达99，9995%。4.1.2 吸附剂的工作原理

本装置采用变压吸附（PSA）分离气体的工艺，从含氢混合气中提取氢气。其原 理是利用吸附剂对不同吸附质的选择性吸附，同时吸附剂对吸附质的吸附容量是随压力的变化而有差异的特性，在吸附剂选择吸附条件下，高压吸附除去原料中杂质组份，低压下脱附这些杂质而使吸附剂获得再生。整个操作过程是在环境温度下进行的。4.1.3 吸附剂的再生

吸附剂的再生是通过三个基本步骤来完成的：（1）吸附塔压力降至低压

吸附塔内的气体逆着原料气进入的方向进行降压，称为逆向放压，通过逆向放压，吸附塔内的压力直到接近大气压力。逆向放压时，被吸附的部分杂质从吸附剂中解吸，并被排出吸附塔。（2）抽真空

吸附床压力下降到大气压后，床内仍有少部分杂质，为使这部分杂质尽可能解吸，甲醇重整制氢操作规程—变压吸附

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要求床内压力进一步降低，在此利用真空泵抽吸的方法使杂质解吸，并随抽空气体带出 吸附床。

（3）吸附塔升压至吸附压力，以准备再次分离原料气 4.2 工艺操作

本装置是有5台吸附塔（T201A、B、C、D、E）、二台真空泵（P203A、B）、33台程 控阀和2个手动调节阀通过若干管线连接构成 4.2.1 工艺流程说明

工艺过程是按设定好的运行方式，通过各程控阀有序地开启和关闭来实现的。现以 吸附塔T201A在一次循环内所经历的20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KS205和KS201，原料气由阀KS205进入，并自下而上通过吸附塔T201A，原料气中的杂质组份被吸附，分离出的氢气通过阀KS201输出。当被吸附杂质的吸附前 沿（指产品中允许的最低杂质浓度）移动到吸附塔一定位置时，关闭KS205和KS201，停止原料气进入和产品气输出。此时吸附器中吸附前沿至出口端之间还留有一段未吸附 杂质的吸附剂。

（2）第一次压力均衡降(简称一均降)开启程控阀KS203和KS216，吸附器T201A与刚结束隔离步骤的吸附器T201C进行第一次压力均衡降，均压过程中吸附器T201A的吸附前沿朝出口端方向推进，但仍未到达其出口端。当两台吸附塔压力基本相等时，关闭阀KS216，一均降步骤结束（继续开启阀KS203，便于吸附器V201A下一步二均降进行）。（3）第二次压力均衡降（简称二均降）

开启程控阀KS222，继续开启阀KS203，吸附塔T201A与刚结束隔离步骤的吸附塔 T201D进行第二次压力均衡降，均压过程中吸附塔T201A的吸附前沿继续朝出口端方向 推进，仍未到达其出口端。当两台吸附器压力基本相等时，关闭阀KS222，二均降步骤 结束（继续开启阀KS203，便于吸附塔T201A下一步三均降进行）。（4）第三次压力均衡降（简称三均降）

开启程控阀KS228，继续开启阀KS203，吸附塔T201A与刚结束抽真空步骤的吸附 塔T201E进行第三次压力均衡降，均压过程中吸附塔T201A的吸附前沿刚好到达出口端 时，两台吸附塔压力也基本相等，此时关闭阀KS203和KS228，三均降步骤结束。

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(5)逆向放压（简称逆放）

开启阀KS206和KS231、KS233，吸附塔T201A内逆放步骤的解吸气通过阀KS206 和KS231经放空管放空，真空缓冲罐V202利用真空泵通过阀KS233进行抽真空。当吸 附塔T201A内压力降至接近常压时，关闭阀KS231，开启阀KS232，利用真空泵和处于 负压的真空缓冲罐V202对吸附塔T201A进行抽真空，降低吸附塔T201A中的杂质压力，当吸附塔T201A的压力降至规定值时，关闭阀KS233，逆放步骤结束（继续开启阀KS206 和KS232便于吸附塔T201A下一步抽真空步骤进行）。（6）抽真空

继续开启阀KS206和KS232，利用真空泵对吸附塔T201A进行抽真空，进一步降低 吸附塔T201A中的杂质压力，使吸附剂得到充分再生。当吸附塔T201A的压力降至规定 值-0.08MPa以下时，关闭阀KS206和KS232，抽真空步骤结束。（7）第一次压力均衡升（简称一均升）

开启程控阀KS204，继续开启阀KS209，吸附塔T201A与刚结束二均降步骤的吸附 塔T201B进行第一次压力均衡升，均压过程中吸附塔T201A的压力升高。当两台吸附塔 压力基本相等时，关闭阀KS204和KS209，一均升步骤结束。（8）隔离

此时与吸附塔T201A相连的程控阀均处于关闭状态，吸附塔T201A压力保持不变。（9）第二次压力均衡升（简称二均升）

开启程控阀KS204，继续开启阀KS215，吸附塔T201A与刚结束一均降步骤的吸附 塔T201C进行第二次压力均衡升，均压过程中吸附塔T201A的压力升高。当两台吸附塔 压力基本相等时，关闭阀KS215，二均升步骤结束。10：隔离

此时与吸附塔T201A相连的程控阀均处于关闭状态，吸附塔T201A压力保持不变。11：第三次压力均衡升（简称三均升）

开启程控阀KS204和阀KS221，吸附塔T201A与刚结束吸附步骤的吸附塔T201D进 行第三次压力均衡升，均压过程中吸附塔T201A的压力升高。当两台吸附器压力基本相 等时，关闭阀KS204，三均升步骤结束。12：最终升压（简称终充）

开启阀KS202，吸附塔T201A最后用产品气通过手动调节阀限流，使其逐步达到吸

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附压力。当吸附塔T201A的压力与吸附压力基本一致时，关闭阀KS202，终充步骤结束。至此，塔T201A的吸附、均压和再生过程全部结束，紧接着进行下一次循环。

过程叙述中的步骤执行时间及过程压力是说明性的，装置在实际运行中可根据原料 气流量、组成和压力的变化随时对时间和压力进行调整。4.2.2 工艺指标

吸附塔压力控制范围：-0.09 ～0.9MPa 真空罐压力控制范围：-0.09 ～-0.06MPa 氢气罐压力控制范围：0.7～0.8 MPa 重整气金属转子流量计：90～900NM/h 氢气金属转子流量计： 80～800NM/h 氢气纯度：≥99.999% 氢气中：CO+CO2≦≤30PPm s≤0.1 PPm 4.2.3 工艺控制 4.2.3.1 原始开车 1：现场清理

安装完工后，对现场要进行一次彻底的清理，清除一切与设备无关的东西，如安装的剩余物品，安装时的设施、杂物等。2：现场检查

按照图纸，对全系统的安装进行逐项检查。

1：检查设备、管道、阀门、仪表、电气是否符合工艺要求。

2：检查安全设施是否就位，性能完好。如安全阀、阻火器、放空管、电气防爆设施、避雷针、消防栓、灭火器。3：施工资料整理

对施工所用图纸、技术资料、修改方案、配套设备的说明书、合格证、产品样本等进行整理、归档。4：设备、管道清洗

在设备制造、运输和管道、阀门的安装过程中，不可避免的会有杂物、油污进入设备管道内部，因而必须进行清洗。5：系统吹扫

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系统吹扫应先制定方案，明确吹扫位置和如何吹扫的方法。

不需吹扫或不能吹扫的有关阀门、仪表、物料、流量计、液位计等要用盲板堵死或拆除。

本装置应该逐步用仪表空气或氮气吹扫，吹扫压力不能大于气密试验的压力，吹扫时管内流速最好能大于20m/s。

吹扫检验可采用贴有白布获白纸的木板对着空气排出口放置5分钟，未发现板上有污点时为合格 6：试压

试压的目的是检查整个装置的气密性是否达到要求。检查的范围包括设备、阀门、仪表、连接法兰、焊缝（所有）。

试压方法：采用压缩空气或氮气加压至最高压力的1.15倍，在测定压力下，保持1 小时压力不下降为合格。试压结束后，应进行泄露率的测试，泄露试验压力为设计压力，时间为24小时，泄露率≤0.5%为合格。试压泄露率测试结束后的卸压点为各设备的排 污口。7：单机试车

目的是检查各主要设备性能及组装质量。此项工作按设计要求，使用说明书进行，包括以下主要内容：

 真空泵的运转情况，检测是否能达到标定压力。

 各调节系统的安装质量、控制、调节检测能力及调节特性是否完好。

 所有仪表的安装及指示控制性能，必要时进行刻度检验，包括：温度、压力、流量。 检查所有阀门的开关性能，检查完毕全部处于关闭状态。 测定各储料罐液面计刻度对应的体积。 各安全阀调节。8：初次开车前的准备工作

在装置安装完毕，吸附塔装填了吸附剂，完成了整个装置的吹扫和气密性试验后，应对自控系统进行严格的检查及调试，以保证整个装置可随时投入工作。但在投入原料气前还必须用干燥、无油的氮气对整个装置的设备和管道进行置换，使含氧量降到0.5%（体积）以下，因为本装置的原料和产品以及解吸气均含有大量氢，如果不预先将装置内的氧置换掉，那么在开车初期容易形成爆炸混合物而引起爆炸燃烧。以上工

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作完毕后应将全部阀门处于关闭状态。9：正常开车

(1)打通整个流程，变压吸附所有程控阀处于关闭状态。关闭氢气进氢气储罐手动阀，打开氢气放空手动阀，将氢气罐的压控调节阀设于0.8MPa。

(2)制氢重整造气部分已投料并处于稳定产气状态，重整缓冲罐手动放空，维持前系统压力0.8～0.85 MPa。

(3)启动真空泵，手动打开程控阀KS233，将真空罐压力降至-0.08～0.09 MPa。关闭KS233。

(4)检查各吸附塔压力是否与吸附步骤第一步压力相同，否则手动调节各吸附塔压力与第一步相同。或将5个吸附塔压力均压至0.2MPa左右。

(5)将变压吸附程控阀处于自动状态，开启变压吸附，关闭重整气放空手动阀，将重整器缓冲罐压控调节阀PV201设置为自动状态，压力控制值设置为0.85MPa.(6)将新氢氢分仪投用。

(7)变压吸附投入运行一个大循环后通知化验室取新氢样，氢气中CO+CO2≦≤30PPm 后将氢气改进氢气储罐，关闭氢气放空手动阀。

(8)系统刚开车后新氢应每一小时取样复检，稳定运行后可每班取样一次检测。(9)氢气罐压力升至0.7MPa时，开新氢压缩机给加氢系统升压。4.2.3.2 正常停车

停车前确保氢气罐压力大于0.75MPa,以便前系统及加氢系统压力较低时给系统补压。1：吸附步骤在第一步时停止变压吸附系统，重整气手动放空。2：将重整气缓冲罐压控调节阀PV201设置为手动状态并关闭。3：停真空泵

4：关闭新氢去氢分仪手动阀门，将新氢氢分仪切出。

5：关闭氢气进氢气储罐手动阀门，关闭氢气罐压控调节阀前后手动阀门。6：关闭变压吸附抽真空及放空手动阀。7：检查各吸附塔压力。4.2.3.3 岗位巡检

4.2.3.3.1 定时巡检各压力、液位、温度、流量是否正常，尤其各吸附塔的压力的上限及下限是否为正常值，各吸附塔产氢气量是否正常。

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4.2.3.3.2 定时巡检新氢压缩机的油压、油温、循环水压力、进气及排气压力、排气温度是否正常，压缩机运转是否有杂音。

4.2.3.3.3 定时巡检各机泵的出口压力是否正常，运转时是否有杂音。4.2.3.3.4 定时巡检氢气分析仪的纯度是否正常。

4.2.3.3.5 定期检查泵的地脚螺栓坚固情况。4.2.4 正常运行调节

为了获得良好的运行性能，在运行其间要检查和调整下列项目： ● 吸附步骤

为了使装置达到设计要求，吸附塔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动调节系统的调节，即重整器缓冲罐压控调节阀PV201的压力设 定值，一般设定压力为0.85MPa,使处于吸附状态的吸附塔压力稳定在给定值上。要改变 吸附压力只需改变给定值即可达到目的。原料气流量波动过大也会影响吸附压力的稳定。● 均压步骤

由于存在阻力的原因，两个塔之间均压后的压力不完全一样，要求均压后的压差在 0.05MPa以内，设定的均压时间只要满足实际均压达到平衡所需的时间即可。● 逆放步骤

逆放终压力越接近常压，对减少真空泵的负荷就越有利，如要将吸附塔内压力完全 放至常压需要很长的时间。逆放时间太长，影响正常工况，因此逆放终压力只要能达到 比常压高0.02MPa左右即可。● 最终升压步骤

最终升压终的压力应该在切换时正好基本上达到吸附压力。如果终充量过小，终充 终时塔压力未达到吸附压力，在该塔转为吸附步骤初期将有一短时间需要升压而使原料 气流量猛增，并引起吸附压力波动。如果终充流量过大，那么在吸附步骤初期又将有大 量的产品被用于终充而致使短时间内无产品输出。● 抽空步骤

抽真空步骤压力要求达到-0.08MPa，如果抽真空步骤压力与要求相比相差太大，则 可考虑装置是否有较大的泄漏点，或真空泵需要检修。● 产品质量

一个吸附塔具有固定的负载杂质能力，因此在一个吸附、再生循环里只能处理一 定数量的原料气，如果循环时间过长，由于导入的原料气过多会造成氢气质量的降低； 而吸附时间过短，会造成吸附剂的利用率降低和氢的回收率降低。循环时间的调整必 须谨慎地进行，因为氢气浓度的变化要滞后一段时间才能反应出来。

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4.3 设备维护与保养

4.3.1 经常检查紧固件的紧固情况，定期检查轴承的润滑及真空泵皮带磨损情况。4.3.2 生产中尽量避免设备的频繁启动。

4.3.3 开停真空泵及压缩机时应严格按照操作规程操作，以免损坏设备，冬天停机时应将设备内循环水放净。

4.3.4 设备运转时观察运转状况，如有异常及时处理，4.3.5 打扫设备卫生，保持设备本色。4.4 安全防护注意事项：

4.4.1 工作中，一定要穿工作服、工作鞋，佩戴工作帽，女工要把头发置入工作帽内。4.4.2 远离蒸汽管道，在开启蒸汽阀门时，应侧身操作，避免蒸汽泄出烫伤。4.4.3 严禁用身体任何部位接触各运转设备，防止发生人身安全事故。4.5 应急异常情况处理：

事故紧急停车包括以下几个原因造成的。

1、停电：

（1）停电后，暂停变压吸附顺控。

（2）注意系统压力，现场专人在重整气缓冲罐放空阀处根据系统压力放空，维持系统压力0.8～0.85MPa。放空人员未到位之前可从重整气缓冲罐处调节阀紧急放空。

（3）将重整气缓冲罐压控调节阀PV201设置为手动状态并关闭。（4）停真空泵。

（5）关闭新氢去氢分仪手动阀门，将新氢氢分仪切出。

（6）关闭氢气进氢气储罐手动阀门，关闭氢气罐压控调节阀前后手动阀门。（7）关闭变压吸附抽真空及放空手动阀。（8）检查各吸附塔压力。

若短时间停电后来电，变压吸附开车时吸附顺控继续运行即可，若长时间停电，将各塔压力均压至正压，防止负压塔由于密封不严造成进氧。

2、循环水故障：按照停电处理。

第二篇：惰性气体系统IGS(变压吸附制氮系统)操作规程（本站推荐）

变压吸附制氮系统操作规程

启动前的检查

1.需先进行重载问询和检查总电源； 2.检查缓冲罐下排污阀是否已关闭；

3.打开电气柜中的空压机，干冷机、制氮机等主电源空气开关； 4.打开空压机的出口阀和制氮机的进口阀门；

5.打开空压机和干冷机的冷却水进、出口阀后，然后启动空压机和干冷机的冷却水泵；

6.检查触摸屏中“参数设定”时间设定是否正确有效。

启动：

1.按下制氮机面板上的电源按钮，按下制氮机“运行/停止”按钮（注意：只能按一下，如连按两下就不能启动该系统），进入自动开机程序（空压机、干冷机、制氮机启动）。

2.当空气罐压力在0.5MPA以上，打开驱动气进口球阀，系统开始往后级供气。调节氮气出口减压阀至需要的压力和流量，打开放空阀至适当流量，根据控制面板上的触摸屏显示流程图或两个吸附塔的压力变化来判断两吸附塔的是否正常切换，每个气动阀动作是否正确。

3.接通氧分仪电源，打开取样针型阀，调节取样流量计，使流量在300 ml/min左右，检测氮气纯度。

4.检测过滤器下球阀是否已打开，排水器排水是否正常。当启动前检查完成，指标均达要求，各个部件运行正常的情况下，再次启动只需检查电源供给是否正常，按下“运行/停止”按钮，制氮机便可进入正常运行状态。

停机

1.关闭氮气出口阀和取样阀。

2.按下制氮机“运行/停止”按钮，设备进入关机程序段，绿色运行指示灯开始闪烁，30秒钟后熄灭，这时关机程序结束，切断制氮机、冷干机和空压机电源。

第三篇：造气和变压吸附操作规程

CO造气岗位操作规程

一、开车前准备工作

1、将合格的焦炭用电动葫芦加满煤仓

2、点火前做好检查准备工作 ①系统全面检查，清除杂物

②夹套锅炉和废热锅炉气包维持水位1/2～2/3处，关闭出口阀、导淋阀，开启放空阀 3加料

①检查各仪表、信号

②打开炉盖，铺渣约1.0米，装填木柴等易燃物，必要时可以用柴油助燃（柴油添加应在点火前进行，点火后严禁添加）

③点火：将点燃后的纱布从点火口扔进炉内木柴层上，引燃易燃物和木柴 ④易燃物及木柴明火旺盛后，缓慢加焦（加焦炭时要缓慢，以免造成炉面无火焰形成爆炸）

⑤焦炭引燃后，进入敞口养护阶段

二、开车

1、检查各仪表、信号、气包水位是否正常

2、检查微机是否正常处于安全停车状态，检查电机运转是否正常，各阀门是否处于停车位置

3、检查电机是否正常，启动电机并检查电机是否运转是否正常，开启微机

4、开车后做好各项记录

5、视炉内灰层情况，适时开启炉条机

1）废锅气包夹套气包蒸汽调节阀投入自动（夹套0.08MPa，废锅0.8MPa）2）废锅气包软水、夹套软水调节阀投入自动控制液位1/2～2/3 3）O2和CO2调节阀投入手动（稳定后投入自动）

4）洗涤塔、冷却塔、排灰水封、止逆水封进出口阀全部打开，保证其正常进水

5）关闭静电除尘旁路阀、进出口总阀 6）关闭粗煤气出口总阀，打开放空阀

7）控制好O2、CO2调节阀按比例（O2：CO2=1：2.0～2.2），向炉内缓慢通入混合气，起初控制O2量在100Nm3/h，CO2 200 Nm3/h，并根据炉内温度调整碳层高度，待炉温达到450～500℃，取样分析，合格后进气柜，不合格继续放空。8）根据需要缓慢增减负荷

9）待气柜高度达到 时打开静电除尘进出口阀，启动静电除尘 10）11）12）加负荷

① 增加O2量，炉温提高加以适宜的CO2用量 ② 维持炉温不变，适当增加碳层 减负荷

① 减少吹O2量，炉温降低后适当减少CO2用量 ② 维持炉温不变，适当降低碳层

6、维持炉内空炉、气化层、灰层的稳定

1、每次加碳时间间隔不宜过长或过短

2、气化层上移可适当改变用CO2量，气化层下移严重要缓慢的安全处理

3、发现炉内气化层不良或有结疤现象时，要及时进行捣疤或打疤

4、炉条机转速和开动时间适宜，及时下灰

5、注意观察下灰情况，及时调节CO2量和炉条机转速 启动粗煤气鼓风机去脱硫

启动脱硫器（正确开启脱硫塔相关阀门，是脱硫塔保持串联待用）通知变压吸附岗位，做好开车准备

六、停车

1、关CO2、O2截止阀，煤气放空

2、将微机加煤键按亮，停炉条机

3、记下停车时间

4、打开炉盖，开CO2熄火

5、停车后全面检查设备有无缺陷，及时联系检

变压吸附岗位操作规程

一、PSA-1工序启动

1、首先将运行程序置于“自动”状态，将初步设定各步骤的操作时间和调节阀的参数

2、将原料气流量控制在每分钟使吸附塔压力升高0.1 MPa的速度

3、当吸附压力升到0.1MPa时，程序控制器“步进”一次，反复切换数个循环，对吸附塔进行原料气置换

4、此后每当吸附塔压力上升0.1～0.2MPa，程序控制器就“步进”一次，当吸附塔塔力升至0.8MPa，可将吸附压力自动调节系统(PICA－401)投入自动操作，其给定值在0.9MPa。在升压过程中，通过终充流量调节系统(HV-401)，随时调整最终升压流量，使终充完成时，压力刚好达到吸附压力

5、当吸附塔的吸附压力升到0.9MPa时，可将原料气流量逐步增加，同时将最终升压终止时压力调整到接近吸附压力。将二氧化碳分析仪投入使用，根据分析结果调整吸附时间。至此，半产品去PSA-2工序，抽空气则全部通过管道VT407放空

6、在吸附塔升压的同时，启动真空泵P401A～C

7、随着PSA过程的进行，产品CO2分析合格后，启动CO2鼓风机C601A～D

二、PSA-2工序启动

1、在启动PSA-1工序时，可同时启动PSA-2工序

2、与PSA-1工序相同，采用逐步升压的方式对吸附塔进行升压

3、随着吸附塔压力的升高，可将吸附压力自动调节系统(PICA－402)投入自动操作，其给定值在0.8~0.9MPa。在升压过程中，通过终充流量调节系统(HV-403)，随时调整最终升压流量，使终充完成时，压力刚好达到吸附压力

4、当吸附塔的吸附压力升到0.8MPa时，可将原料气流量逐步增加，同时将最终升压终止时压力调整到比吸附压力低～0.05MPa。至此，不合格半产品和逆放气、抽空气全部返回管网或放空

5、装置运行到一定时间经取样分析一氧化碳产品气合格后，送出界区外供用 3 户使用

6、在吸附塔升压的同时，启动真空泵P402，此时所有的抽空气通过管道VT412放空，待运行正常分析后再进入解吸气混合罐V406

7、系统运行正常后，分析解吸气含量后再启动解吸气压缩机C302A~C，在启动压缩机前，应将压缩机回流调节全开，待PSA-3运行后再送气，此时逐步关闭回流调节

三、PSA-3工序启动

1、首先将运行程序置于“自动”状态，将初步设定各步骤的操作时间和调节阀的参数；

2、将原料气流量控制在每分钟使吸附塔压力升高0.1MPa的速度；

3、当吸附压力升到0.1MPa时，程序控制器“步进”一次，反复切换数个循环，对吸附塔进行原料气置换。

4、此后每当吸附塔压力上升0.1～0.2MPa，程序控制器就“步进”一次，当吸附塔塔力升至0.6MPa，可将吸附压力自动调节系统(PICA－601)投入自动操作，其给定值在0.7MPa。在升压过程中，通过终充流量调节系统(HV-601)，随时调整最终升压流量，使终充完成时，压力刚好达到吸附压力。

5、当吸附塔的吸附压力升到0.7MPa时，可将原料气流量逐步增加，同时将最终升压终止时压力调整接近吸附压力。至此，净化气通过VT612放空，逆放气通过PG606放空，而抽空气则通过VT603放空，待分析合格后再返回二氧化碳缓冲罐。

6、在吸附塔升压的同时，启动真空泵P601A～B；

7、装置运行到一定时间经取样分析产品气合格后，返回气柜。

第四篇：PSA变压吸附技术制氢影响因素及优化措施

摘 要：本文介绍了变压吸附工作原理，并分析了影响变压吸附的主要因素，认为吸附时间与吸附压力是影响变压吸附最主要的因素； 同时，在变压吸附操作中应尽量提高吸附压力、降低解吸压力、延长吸附时间、降低产品纯度，以提高氢气回收率进而提高装置的经济效益。

关键词：psa变压吸附 制氢 优化

变压吸附氢提纯工艺过程之所以得以实现是由于吸附剂在物理吸附中的具有的两个性质： 一是对不同组分的吸附能力不同，二是吸附物质在吸附剂上的吸附容量随吸附质的分压上升而增加，随吸附温度的上升而下降。利用吸附剂的这些特性，可实现吸附剂在低温、高压下吸附而在高温、低压下解析再生，从而构成吸附剂的吸附与再生循环，达到连续分离提纯氢气的目的。

由于变压吸附（psa）气体分离技术是依靠压力的变化来实现吸附与再生的，因而再生速度快、能耗低，属节能型气体分离技术。并且，该工艺过程简单、操作稳定、对于含多种杂质的混合气可将杂质一次脱除得到高纯度产品。因而近二十年来发展非常迅速，已广泛应用于含氢气体中氢气的提纯，混合气体中一氧化碳、二氧化碳、氧气、氮气、氢气和烃类的制取、各种气体的无热干燥等。而其中变压吸附制取纯氢技术的发展尤其令人瞩目。

一、变压吸附的操作原理

变压吸附分离技术是以固定床吸附，在连续改变体系平衡的热力学参数下，加压气体组份吸附，减压被吸附组份解吸，放出该气体组份，吸附剂得到再生。如果在吸附和解吸过程中床层的温度维持恒定，利用吸附组份的分压变化吸附剂的吸附容量相应改变，如图 1，过程沿吸附等温线t1进行，则在ab 线两端吸附量之差 △q= qa-qb 为每经加压（吸附）和 减压（解吸）循环组份的分离量。如此利用压力变化进行的分离操作就是变压吸附。如果要使吸附和解吸过程吸附剂的吸附容量的差值增加，可以同时采用减压和加热方法进行解吸再生，在实际的变压吸附分离操作中，组份的吸附热都较大，吸附过程是放热反应，随着组份的解吸，变压吸附的工作点从 e 移向 f 点，吸附时从f点返回 e 点，沿着ef 线进行，每经加压吸附和减压解吸循环的组份分离量 q= qe-qf为实际变压吸附的差值。由此分析，要使吸附和解吸过程吸附剂的吸附量差值加大，对所选用的吸附剂除对各组份的选择性要大以外，其吸附等温线的斜率变化也要显著，即等温线的曲率要大，并尽可能使其压力的变化加大，以增加其吸附量的变化值。

二、影响变压吸附的主要因素

1.原料其组成对装置吸附能力的影响

由于不同的制氢装置所采用的转化工艺、制氢原料等诸多方面存在差异，所以 psa 原料中温变换气中烃类及 co、co2的含量差别也较大，原料气组成与吸附塔的处理的关系很大。psa 的氢气吸附能力通常是以产氢量或原料量来衡量的，当原料气中氢气含量越高时，由于所需要吸附的杂质含量低，在吸附剂能力一定的情况下，吸附塔的处理能力越大； 反之，原料气杂质含量越高，特别是净化要求高的有害杂质含量越高时，吸附塔的处理能力越小。

2.原料气温度对装置吸附能力的影响

在其他条件相同的情况下，原料气温度越高，吸附平衡曲线越靠下，吸附剂的吸附容量越小，吸附、解吸、再生的循环时间越短，吸附塔的处理能力越低。

3.操作压力对装置吸附能力的影响

psa 单元的吸附压力一般为系统压力变化过程中的最高压力，在近年来的制氢装置设计中，最高吸附压力与中温变换反应器出口压力接近。一般来讲，制氢转化的压力在 2.1mpa-3.1 mpa 之间，整个转化中反应的系统压力差越小，原料气的压力越高，吸附剂的吸附量越大，吸附塔的处理能力越高，但由此增加的操作费用和设备投资会随之增加。而解吸压力越低，吸附剂再生越彻底，吸附剂的动态吸附量越大，再次吸附效果好，吸附塔的处理能力越高。

三、psa变压吸附制氢技术优化措施

1.产品纯度的调整

变压吸附工艺具有产品纯度范围宽，且易于调整的特点，由于产品纯度与产品回收率是成反比关系的，即：在原料气条件不变和吸附、解吸压力一定的情祝下，产品纯度越高，氢气回收率越低：产品纯度越低，氢气回收率越高.因而，要保证装置运行于最佳状态，就必须将产品纯度控制在即能满足生产需要，又尽可能低的范围内，修改吸附时间和修改操作系数，延长吸附时间、增大操作系数，则降低产品纯度；缩短吸附时间，减小操作系数，则提高产品纯度。

2.装置参数的调节

2.1调整吸附时间

当装置的处理量改变之后（或原料气组成改变后），将有可能影响产品的纯度，这时可调整操作系数以调整吸附时间，使产品纯度重新运行于最佳范围，或将tmadjust置为on让计算机白动调整。

2.2产品气升压控制

产品气升压的速度的控制是通过产品气升压调节阀kvl621的随动pid调节来实现的，kv1621的设定值由计算机自动计算产生，无需操作工进行修改，需要调节的只是kvl621的最大，最小开度和pdi参数。

2.3逆放压力的调节与控制

本装置逆放压力的调节与控制是通过调节阀pv162a5、pv1625b来实现的，调节的目的是在保证逆放终压达到设定值要求的同时使逆放过程尽量缓慢（减小逆放对解吸气混合罐压力造成的波动），调节方法是随动pid调节，需要调节的只是改变pv1625a、pv1625b的最大！最小开度设定值和时间参数设置（在吸附时间不变的前提下，改变时间参数tl、t2、t3、t4的设定值。

2.4顺放压力的调节与控制

本装置顺放压力的调节与控制是最为重要的，顺放压力降的大小！冲洗过程的均匀连续性对产品氢的纯度和收率影响很大，pv1624调节的目的是在保证一定的顺放压力降的前提下，使冲洗过程尽量缓慢均匀，终压达到设定值要求的同时使逆放过程尽量缓慢（减小逆放对解吸气混合罐压力造成的波动），调节方法是随动pid调节，需要操作调节的也只是改变pv1624的最大，最小开度设定值。

参考文献

[1]万鸿斌.变压吸附装置的气体分离技术[ m ].化工科技动态，1992.[2] 马正飞.气固吸附平衡与吸附动力学研究 [ d].南京：南京化工大学，1997.作者简介：曹海鹏，性别：男，工作单位：陕西煤业化工集团神木天元化工有限公司。

第五篇：变压吸附制氮设备概述

变压吸附制氮设备概述

【关键词】变压吸附 制氮设备

【摘要】变压吸附制氮设备是采用碳分子筛为吸附剂，利用变压吸附原理来获取氮气的设备。在一定的压力下，利用空气的氧、氮在碳分子筛孔隙中扩散速率不同而达到分离空气的目的，即碳分子筛对氧的扩散吸附远大于氮，通过可编程序来控制多个阀门的导通、关闭，达到两吸附罐的交替循环，加压吸附，减压脱附的过程，而完成氧、氮的分离，得到所需纯度的氮气。

1、变压式吸附制氮原理

变压吸附制氮设备是采用碳分子筛为吸附剂，利用变压吸附原理来获取氮气的设备。在一定的压力下，利用空气的氧、氮在碳分子筛孔隙中扩散速率不同而达到分离空气的目的，即碳分子筛对氧的扩散吸附远大于氮，通过可编程序来控制多个阀门的导通、关闭，达到两吸附罐的交替循环，加压吸附，减压脱附的过程，而完成氧、氮的分离，得到所需纯度的氮气。

制氮机主要由两个填满碳分子筛的吸附塔组成，当洁净的压缩空气进入吸附塔时，由于其中的O2在碳分子筛内扩散速率较快，使N2在气相中得到富集；另一塔已完成吸附的碳分子筛则被减压解吸，然后用N2吹扫再生，使其恢复原有吸附能力，两塔交替循环，即可得到纯度为99%-99.9%的廉价氮气。再用氮气净化装置除去其中微量的O2，H2O等杂质，N2纯度可达99.999%以上。

2、工艺特点：

能耗低，故运行成本比其它制氮工艺低；

结构简单，占地面积小；

微电脑控制，只要轻轻一按，30分钟，即可产出合格氮气，即开即用，实现无人值守，纯度、流量长期稳定；

使用方便，省去了不断更换钢瓶的麻烦；

使用更安全，且无须支付运费。

3、应用范围

金属热处理--渗碳、碳氮共渗、光亮退火、粉末金属及磁性材料烧结、氮基气氛保护

石油天然气、化学工业--管道及容器空气置换、注氮采油、化工过程保护气

电子工业--半导体及电子元件生产的氮气保护

煤炭工业--煤矿井下防灭火

食品工业--充氮包装、保鲜、酒类保存

医药工业--原料及药品充氮保存，中草药防虫、防霉

玻璃工业--浮法玻璃生产过程的保护

其他需用氮气的工业部门