1、2020/6/22,.,1,熱烈歡迎各位領(lǐng)導(dǎo)和專家,- 成都華西化工科技股份有限公司 上海華西化工科技有限公司,2020/6/22,.,2,WWW.HXTECH.COM,氣體凈化方法：,1、深冷：投資大、能耗高、開停車慢、可獲 得多產(chǎn)品。 2、膜分離：投資小、操作簡便、純度低、壓損大。 3、化學(xué)吸收：壓損小、收率高、純度低、能耗高、操作麻煩。 4、吸附分離：純度高、壓損小、能耗低、操作簡便、收率低。,2020/6/22,.,3,2020/6/22,.,4,WWW.HXTECH.COM,吸附的概念：,吸附是指：當(dāng)兩種相態(tài)不同的物質(zhì)接觸時(shí)，其中密度較低物質(zhì)的分子在密度較高的物質(zhì)表面被富集的現(xiàn)象和過

2、程。其實(shí)質(zhì)就是在兩相的交界面上，物質(zhì)的濃度會自動(dòng)發(fā)生變化的現(xiàn)象和過程。,n = 單位時(shí)間碰撞單位表面并停留的分子數(shù) M=氣體的分子量 P氣體分子的分壓（毫米汞柱） T溫度0K,單位表面積上濃聚的分子數(shù)：B =n.Z,Z=分子在表面上停留的平均時(shí)間,2020/6/22,.,5,吸附的分類：,WWW.HXTECH.COM,1、化學(xué)吸附：有化學(xué)反應(yīng)，有化合物生成。 2、活性吸附：有絡(luò)合化合物生成。 3、毛細(xì)管凝縮：在吸附劑孔隙中有凝結(jié)現(xiàn)象。 4、物理吸附：無化學(xué)反應(yīng)，依靠分子力進(jìn)行吸附，速度很快，吸附熱很小，吸附過程完全可逆。 變壓吸附（PSA）氣體分離裝置中的吸附主要為物理吸附。,2020/6/2

3、2,.,6,吸附力：,WWW.HXTECH.COM,分子間的作用力：f = C1/rm-C2/rn （mn) 分子力分三種： 1 極性分子與極性分子之間的定向極化作用； 2 極性分子與非極性分子之間的變形極化作用； 3 非極性分子與非極性分子之間的瞬時(shí)偶極矩。 吸附力主要由吸附質(zhì)分子與吸附劑分子的本身性質(zhì)決定。,2020/6/22,.,7,WWW.HXTECH.COM,吸附力：,各氣體組分在沸石吸附劑上的吸附力減弱排列順序示意：,氦氣 弱 氫氣 氬氣 氧氣 氮?dú)?甲烷 一氧化碳 二氧化碳 乙烷 乙烯 丙烷 異丁烷 丙烯 硫化氫 硫醇 苯 甲苯 乙基苯 苯乙烯 水 強(qiáng),2020/6/22,.,8

4、,吸附等溫線,WWW.HXTECH.COM,吸附平衡:,2020/6/22,.,9,工藝路線：,WWW.HXTECH.COM,制氫變換氣PSA特點(diǎn),壓力：1.22.5MPa.G 組成：H2：68-76%，CO：0.3-3.0% CO2: 18-23%, CH4: 2-6% N2: 0-5.0%, H2O: 0.3-1.0% 產(chǎn)品純度: H299.9%, CO+CO220ppm,2020/6/22,.,10,PSA壓力對回收率的影響,工藝路線：,WWW.HXTECH.COM,0 5 10 15 20 25,x0.1MPa,959085807570,收率壓力曲線,1、根據(jù)用氫壓力、轉(zhuǎn)化率和凈化的回

5、收率三個(gè)因素進(jìn)行選擇。 2、采用甲烷化凈化工藝的流程壓力一般在1.0-1.2MPa。其目的是提高轉(zhuǎn)化率。但能耗高、氫純度低、操作麻煩。 3、采用PSA凈化工藝的流程多數(shù)采用較高壓力： 1.5-2.5MPa，這樣PSA氫回收率才高，流程特點(diǎn)是： 能耗低、氫純度高， 但原料消耗高（燃料消耗低）。,2020/6/22,.,11,工藝路線：,WWW.HXTECH.COM,真空再生流程與沖洗再生流程的選擇,真空再生流程的特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)是操作壓力低，產(chǎn)品收率高，但缺點(diǎn)是需要增加真空泵和能耗。 沖洗再生流程的特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)是正壓下即可完成，缺點(diǎn)是會多損失部分產(chǎn)品氫氣；,究竟采用何種工藝，主要視原料氣的組成、壓力

6、、回收率要求以及工廠的資金和場地等情況而定。 對于從變換氣中提純H2的變壓吸附裝置，由于原料氣的壓力較高，原料氣中的雜質(zhì)含量高且均屬于較容易解吸的雜質(zhì)，而且解吸氣需要以0.03MPa壓力送往制氫轉(zhuǎn)化爐作燃料，因而采用抽真空方式進(jìn)行吸附劑再生的能耗過高，投資較大，解吸氣的流量不穩(wěn)定。 因此采用沖洗方式進(jìn)行吸附劑再生更為合理，所以通常都選擇PSA流程,2020/6/22,.,12,工藝路線：,WWW.HXTECH.COM,均壓次數(shù)的確定,均壓次數(shù)的選擇主要取決于： 原料氣的壓力 原料氣的組成 是否采用抽真空再生,對于變換氣PSA-H2裝置而言 如果原料氣壓力大于2.0Mpa，一般選擇四次均壓較適宜

7、； 如果原料氣壓力小于2.0Mpa，一般選擇三次均壓較適宜，,2020/6/22,.,13,工藝路線：,WWW.HXTECH.COM,吸附劑沖洗方式 的選擇,1、傳統(tǒng)方式： 吸附塔吸附塔一次直接沖洗再生 2、改進(jìn)方式： 分多次逐段進(jìn)行沖洗再生 3、最新方式： 順放緩沖沖洗再生,PSA-H2流程設(shè)計(jì)技術(shù)的核心實(shí)際上就在于如何用最少的氫氣實(shí)現(xiàn)最良好的吸附劑再生效果。吸附劑的再生過程是由逆放和沖洗過程組成的，其中最重要的是沖洗過程。因而如何改善沖洗的效果就成為了流程設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。,2020/6/22,.,14,工藝路線：,WWW.HXTECH.COM,PSA解吸氣的穩(wěn)定,1、解吸氣的去向： 一般直接用

8、作制氫裝置轉(zhuǎn)化爐的燃料 2、解吸氣要求： 壓力、流量、熱值三穩(wěn)定。 3、解吸氣特點(diǎn)： 解吸氣的排放往往是間歇的，壓力是脈動(dòng)的； 解吸氣的組成在不同階段是不同的。,控制方案：兩級緩沖，三級調(diào)節(jié),2020/6/22,.,15,典型工藝流程：,WWW.HXTECH.COM,傳統(tǒng)10-2-4PSA流程,2020/6/22,.,16,典型工藝流程：,WWW.HXTECH.COM,改進(jìn)10-3-4PSA流程,2020/6/22,.,17,典型工藝流程：,WWW.HXTECH.COM,改進(jìn)的8-2-4PSA流程,2020/6/22,.,18,吸附、再生過程示意圖,工藝流程：,WWW.HXTECH.COM,2

9、020/6/22,.,19,典型工藝流程：,WWW.HXTECH.COM,吸附過程壓力曲線示意圖,A E1D E2D E3D E4D P1 P2 P3 D P P P E1R E2R E3R E4R FR A,2020/6/22,.,20,吸附塔工作狀態(tài)表,典型工藝流程：,WWW.HXTECH.COM,2020/6/22,.,21,吸附塔工作狀態(tài)表,典型工藝流程：,WWW.HXTECH.COM,10-3-4流程,特點(diǎn)：吸附劑利用效率高，逆放沖洗連續(xù),2020/6/22,.,22,吸附塔工作狀態(tài)表,典型工藝流程：,WWW.HXTECH.COM,8-2-4流程,2020/6/22,.,23,PSA

10、的主要控制技術(shù)：,WWW.HXTECH.COM,壓力自適應(yīng)調(diào)節(jié)模式,這種調(diào)節(jié)主要用于： 1、產(chǎn)品氣升壓調(diào)節(jié)、可穩(wěn)定產(chǎn)品壓力和流量。 2、順放氣罐順放沖洗過程，可保證沖洗緩慢而平穩(wěn)進(jìn)行。 3、逆放調(diào)節(jié)過程，可保證逆放過程的平穩(wěn)。,2020/6/22,.,24,WWW.HXTECH.COM,吸附時(shí)間自動(dòng)優(yōu)化調(diào)節(jié)模式,原料氣流量,原料氣組成,計(jì)算,產(chǎn)品收率,產(chǎn)品純度,壓力參數(shù)調(diào)整,吸附時(shí)間精調(diào),吸附時(shí)間快調(diào),目的：自動(dòng)追求產(chǎn)品剛好合格，而回收率最高的運(yùn)行狀態(tài) 1、如果流量計(jì)準(zhǔn)確，就可將吸附時(shí)間快調(diào)投入自動(dòng) 2、如果產(chǎn)品在線CO+CO2分析儀準(zhǔn)確，就可將吸附時(shí)間精調(diào)投入自動(dòng)。 （尤其是CO在線分析準(zhǔn)確

11、）,PSA的關(guān)鍵控制技術(shù)：,2020/6/22,.,25,WWW.HXTECH.COM,這是提高裝置可靠性的關(guān)鍵 閥門傳感器和吸附塔壓力變送器正常時(shí)，通常應(yīng)該投入自動(dòng)切塔狀態(tài),PSA的關(guān)鍵控制技術(shù)：,2020/6/22,.,26,PSA操作：,WWW.HXTECH.COM,相關(guān)參數(shù)對吸附的影響,1、原料氣雜質(zhì)含量越高，吸附塔的處理能力越小。 2、原料氣溫度越高，吸附劑的吸附量越小，吸附塔的處理能力越低。 3、吸附壓力越高，吸附劑的吸附量越大，吸附塔的處理能力越高。 4、解吸壓力越低，吸附劑再生越徹底，其動(dòng)態(tài)吸附量越大，吸附塔處理能力越高。 5、產(chǎn)品純度越高，吸附劑的有效利用率就越低，吸附塔的處

12、理能力越低。 了解各種相關(guān)參數(shù)對吸附的影響性質(zhì)將有助于為參數(shù)的調(diào)整提供指導(dǎo)。,2020/6/22,.,27,PSA操作：,WWW.HXTECH.COM,吸附時(shí)間參數(shù)的設(shè)定, 增加操作系數(shù)（即延長吸附時(shí)間） （當(dāng)產(chǎn)品氫純度高于要求值時(shí)，增加操作系數(shù)） 1.以0.02為單位增加操作系數(shù) 2.等三個(gè)完整的PSA循環(huán)周期（即：3x10 x（T1+T2） 3.重復(fù)以上的步驟增加操作參數(shù)直到產(chǎn)品純度下降至允許的最低值 4.以0.05為單位降低操作系數(shù)，使裝置能在高收率下安全運(yùn)行 注意：增加吸附時(shí)間要慢 減小操作系數(shù)（即減小吸附時(shí)間） （當(dāng)產(chǎn)品氫純度低于要求值時(shí)，減小操作系數(shù)） 1.以0.1為單位減小操作系

13、數(shù)（如果流量增大了則應(yīng)按流量變化比例減小吸附時(shí)間） 2.等三個(gè)完整的PSA循環(huán)周期（即：3x10 x（T1+T2） 3.重復(fù)以上的步驟減小操作參數(shù)直到產(chǎn)品純度上升至允許值以內(nèi) 然后按增加操作系數(shù)的步驟調(diào)整，直到裝置能在高收率下安全運(yùn)行為止 注意：減小吸附時(shí)間要慢,這是最重要的操作參數(shù),2020/6/22,.,28,PSA操作：,WWW.HXTECH.COM,吸附壓力的調(diào)節(jié),1) 原料氣壓力 原料氣壓力是由界區(qū)外條件決定的，無法改變，原則上，壓力越高吸附效果越好。 2) 吸附壓力（吸附塔出口壓力） PSA吸附壓力的設(shè)定是通過改變吸附壓力調(diào)節(jié)回路的設(shè)定值來實(shí)現(xiàn)的，其設(shè)定值一般比原料氣壓力小0.01

14、0.02MPa.G。 建議該回路應(yīng)該設(shè)在自動(dòng)狀態(tài)。 特別注意：為保證吸附壓力的平穩(wěn)，通常P、I的設(shè)定值不宜太大，即該調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作應(yīng)比較緩慢才對，否則容易引起吸附壓力的周期性振蕩。,2020/6/22,.,29,PSA操作：,WWW.HXTECH.COM,關(guān)鍵壓力回路的調(diào)節(jié),產(chǎn)品氣升壓回路 PSA產(chǎn)品氣升壓調(diào)節(jié)回路利用專門的產(chǎn)品升壓調(diào)節(jié)閥控制，該回路的調(diào)節(jié)好壞影響的是吸附壓力的穩(wěn)定性和產(chǎn)品流量的穩(wěn)定。 有兩種調(diào)節(jié)模式： A、自動(dòng)模式 不需要進(jìn)行任何調(diào)節(jié)，全自動(dòng)進(jìn)行。 B、手動(dòng)模式 操作工設(shè)定最小開度和最大開度。 然后調(diào)節(jié)閥將在升壓過程（T2）中，從最小開度逐漸增大的最大開度。 設(shè)定原則： 升壓速

15、度嚴(yán)禁過快。 必須保證最終升到的壓力基本等于吸附壓力。 備注：如果調(diào)節(jié)到最佳狀態(tài)仍然認(rèn)為吸附壓力波動(dòng)大，可修改程序增加預(yù)升壓 就是說：吸附塔的壓力應(yīng)在升壓過程中恰好、緩慢地升到吸附壓力。,2020/6/22,.,30,PSA操作：,WWW.HXTECH.COM,關(guān)鍵壓力回路的調(diào)節(jié),2) 沖洗調(diào)節(jié)回路 本裝置沖洗調(diào)節(jié)回路利用沖洗調(diào)節(jié)閥進(jìn)行。 該回路的調(diào)節(jié)好壞影響的是吸附劑的再生效果。 有兩種調(diào)節(jié)模式： A、自動(dòng)模式 不需要進(jìn)行任何調(diào)節(jié)，全自動(dòng)進(jìn)行。 B、手動(dòng)模式 操作工設(shè)定最小開度和最大開度。 然后調(diào)節(jié)閥將在有順放的階段按最小開度打開，在無順放的時(shí)間內(nèi)從最小開度逐漸開大到最大開度。 設(shè)定原則：

16、最小開度的設(shè)定應(yīng)以正好使吸附塔的順放壓力在結(jié)束時(shí)達(dá)到0.18-0.2MPa。 最大開度的設(shè)定應(yīng)使順放罐的壓力在無順放的時(shí)間結(jié)束時(shí)，恰好降到0.04-0.05MPa. 就是說：沖洗氣在沖洗中應(yīng)恰好、緩慢地從順放罐中排放出來，達(dá)到0.04MPa。,2020/6/22,.,31,PSA操作：,WWW.HXTECH.COM,關(guān)鍵壓力回路的調(diào)節(jié),3) 逆放調(diào)節(jié)回路 本裝置逆放調(diào)節(jié)回路利用逆放調(diào)節(jié)閥進(jìn)行。 該回路的調(diào)節(jié)好壞影響的是解吸氣的穩(wěn)定。 有兩種調(diào)節(jié)模式： A、自動(dòng)模式 不需要進(jìn)行任何調(diào)節(jié)，全自動(dòng)進(jìn)行。 B、手動(dòng)模式 操作工設(shè)定最小開度和最大開度。 然后調(diào)節(jié)閥將在逆放時(shí)間內(nèi)從最小開度逐漸開大到最大開

17、度。 設(shè)定原則： 逆放速度嚴(yán)禁過快。 必須保證逆放結(jié)束的壓力基本等于解吸氣出口壓力（約0.05MPa）。 就是說：吸附塔的壓力應(yīng)在逆放過程中恰好、緩慢地降到解吸氣緩沖罐的壓力。,2020/6/22,.,32,PSA操作：,WWW.HXTECH.COM,關(guān)鍵壓力回路的調(diào)節(jié),4) 解吸氣出口流量調(diào)節(jié)回路 解吸氣出口流量調(diào)節(jié)利用解吸氣混合罐后的調(diào)節(jié)閥進(jìn)行。 該回路的調(diào)節(jié)好壞影響的是解吸氣流量的穩(wěn)定和轉(zhuǎn)化爐燃燒效果。 有兩種調(diào)節(jié)模式： A、自動(dòng)模式 不需要進(jìn)行任何調(diào)節(jié)，全自動(dòng)進(jìn)行（流量參數(shù)全部由軟件內(nèi)部進(jìn)行）。 投自動(dòng)的前提是：流量計(jì)是好的，或者解吸氣出口調(diào)節(jié)閥的前后壓力變送器準(zhǔn)確。 B、手動(dòng)模式 操

18、作工設(shè)定一個(gè)固定的開度。 設(shè)定原則： 解吸氣緩沖罐的壓力盡量平穩(wěn)，出口流量盡量平穩(wěn)。 在每次逆放前，解吸氣緩沖罐的壓力絕對不允許高于0.04MPa。,2020/6/22,.,33,WWW.HXTECH.COM,開車：,首次開車,1、確認(rèn)系統(tǒng)已氮?dú)庵脫Q合格。 2、確認(rèn)原料氣組成已合格，不帶油。（液態(tài)） 3、拆除進(jìn)出界區(qū)的所有工藝氣管線盲板，并作記錄。 4、控制系統(tǒng)及所有儀表通電，并投入操作狀態(tài)。 5、在PLC操作畫面上，設(shè)定好所有調(diào)節(jié)系統(tǒng)的操作參數(shù)。(具體見第二章) 6、在PLC操作畫面上，用將PSA系統(tǒng)運(yùn)行按鈕置為RUNNING狀態(tài)，使程控閥開始投入運(yùn)行。 7、緩慢打開原料氣進(jìn)口閥，逐漸向系統(tǒng)

19、內(nèi)投料，投料速度不宜過快，應(yīng)保持在每分鐘吸附塔壓力上升0.1MPa左右。 8、當(dāng)吸附塔壓力升至2.3MPa后，打開手動(dòng)產(chǎn)品氣放空調(diào)節(jié)閥，將不合格的產(chǎn)品氣放入燃?xì)夤芫W(wǎng)。 9、當(dāng)運(yùn)行一段時(shí)間PSA出口氫氣純度達(dá)到99.9%且CO+CO2含量低于20PPm后，關(guān)閉產(chǎn)品氣放空調(diào)節(jié)閥同時(shí)打開產(chǎn)品氣出界區(qū)閥門。 至此，整個(gè)裝置即轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。,2020/6/22,.,34,WWW.HXTECH.COM,開車：,正常開車,11) 控制系統(tǒng)及所有儀表通電，并投入運(yùn)行。 22) 在計(jì)算機(jī)操作畫面上，設(shè)定好所有調(diào)節(jié)系統(tǒng)的操作參數(shù)（如同正常生產(chǎn)一樣）。 33)逐漸向系統(tǒng)緩慢投料，當(dāng)吸附塔壓力升至2.3MPa后，

20、打開產(chǎn)品氣放空調(diào)節(jié)閥將不合格的產(chǎn)品氣放入燃?xì)夤芫W(wǎng)。 44)氫氣純度達(dá)到99.9%且CO2+CO指標(biāo)合格后，關(guān)閉產(chǎn)品氣放空閥同時(shí)打開產(chǎn)品氣出界區(qū)閥門。系統(tǒng)轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行。,2020/6/22,.,35,WWW.HXTECH.COM,開車：,正常開車初期的調(diào)整注意,1 開車階段的調(diào)整 由于開車階段系統(tǒng)的正常壓力系統(tǒng)尚未建立起來，因而在開車的初期應(yīng)用3070%的負(fù)荷緩慢加量。并選擇較小的“操作系數(shù)”，較短的吸附時(shí)間。使產(chǎn)品純度迅速合格。 產(chǎn) 產(chǎn)品純度合格后，再逐漸延長吸附時(shí)間（要緩慢）。,2020/6/22,.,36,WWW.HXTECH.COM,開車：,臨時(shí)停車后的開車,緊緊急停車或臨時(shí)停車后的重新

21、投運(yùn) 由于程序仍記錄著停車時(shí)的狀態(tài)，且各吸附塔的壓力也與停車時(shí)一樣，所以這時(shí)可從停車時(shí)的狀態(tài)直接投運(yùn)，讓系統(tǒng)無擾動(dòng)地恢復(fù)到正常工作狀態(tài)。對產(chǎn)品純度影響很小。步驟如下： 1 1)確認(rèn)各吸附塔的壓力與計(jì)算機(jī)上顯示的停車步序狀態(tài)相符。 2 2)看吸附塔壓力歷史記錄，確認(rèn)壓力在停車過程中未發(fā)生大的變化。 3 3) 啟動(dòng)運(yùn)行按鈕的狀態(tài)由STOP置為RUNNING，系統(tǒng)即轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行。 4,2020/6/22,.,37,WWW.HXTECH.COM,開車：,臨時(shí)停車后的開車 注意事項(xiàng),1）在采用“臨時(shí)停車后的快速開車方法前，必須確認(rèn)各吸附塔的壓力與停車鎖存的狀態(tài)是一致的。否則，一旦啟動(dòng)將可能使高壓塔的氣體

22、串入低壓的解吸氣系統(tǒng)造成事故！ 2）如果吸附塔壓力與顯示的狀態(tài)不符，則必須先點(diǎn)動(dòng)閥門將吸附塔壓力逐漸放掉，然后重新啟動(dòng)系統(tǒng)。,2020/6/22,.,38,WWW.HXTECH.COM,停車：,正常停車,11)首先通知前后工段做相應(yīng)的調(diào)整 22)在DCS上將運(yùn)行按鈕復(fù)位至STOP狀態(tài)，將程控閥全部關(guān)閉 33)關(guān)閉系統(tǒng)所有進(jìn)出界區(qū)的截止閥使氫提純系統(tǒng)與界區(qū)外隔斷。 44)通過DCS上的運(yùn)行按鈕運(yùn)行系統(tǒng)幾步，使PSA程控閥動(dòng)作數(shù)次以使各塔壓力基本相等并且都處于較高的正壓。 5,2020/6/22,.,39,WWW.HXTECH.COM,停車：,緊急停車,緊急停車 當(dāng)本裝置出現(xiàn)事故或前后裝置出現(xiàn)事故

23、時(shí)，需緊急停車其停車步驟如下： 1 1)在PLC上將啟動(dòng)按鈕置為STOP狀態(tài)，關(guān)閉程控閥門。同時(shí)，程序?qū)⒆詣?dòng)記住停車時(shí)的狀態(tài)。 2 臨時(shí)停車 如 因工作需要做短時(shí)間的停車(不超過1小時(shí))，則可進(jìn)行臨時(shí)停車，其步驟與緊急停車相同。,2020/6/22,.,40,WWW.HXTECH.COM,注意事項(xiàng)：,吸附劑裝填注意事項(xiàng),1) 由于吸附劑均具有較強(qiáng)的吸水性，特別是分子篩吸附劑的吸水性極強(qiáng)，一旦吸水，在常溫下無法再生。所以在吸附劑運(yùn)輸過程中，應(yīng)保證吸附劑的完好 密封和干燥狀態(tài)。 2) 在吸附劑裝填前，應(yīng)嚴(yán)格檢查吸附塔底部分布器的完好性，然后采用干燥的儀表空氣進(jìn)行徹底置換。 3) 裝填吸附劑必須選擇晴天進(jìn)行，每當(dāng)裝填作業(yè)結(jié)束時(shí)，必須封閉吸附塔，以免吸附劑受潮，性能下降。 4) 一旦吸附劑裝填完成，置換氮?dú)夂痛祾邭饩捅仨毑捎酶稍?、無油氣源，并且只允許從吸附塔底部進(jìn)入。 5) 為減少吸附塔內(nèi)的死空間，提高裝置回收率，PSA裝置內(nèi)的吸附劑應(yīng)采用密相裝填技術(shù)。 6) 吸附劑裝填過程中應(yīng)特別注意，各吸附塔的裝填量和裝填比例必須完全