變壓吸附操作手冊

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1、變壓吸附（PSA）制氫裝置操作運行說明書12第一章前言本裝置是采用變壓吸附（PSA）法從富氫氣體中回收或提取氫氣。改變操作條件可生產(chǎn)不同純度的氫氣，氫氣最高純度可達99.999％以上。本裝置采用氣相吸附工藝，因此，原料氣不含有任何液體或固體。在啟動和運轉(zhuǎn)這套裝置之前，要求操作人員透徹地閱讀本操作運行說明書，因為不適當?shù)牟僮鲿е逻\行性能低劣和吸附劑的損壞。本說明書中涉及到的壓力均為表壓，組分濃度均為摩爾百分數(shù)，流量除專門標注外均為標準狀態(tài)下的流量。第二章工藝說明本裝置為五塔PSA制氫裝置，它的關(guān)鍵部分由五個吸附塔（以下簡稱

2、A、B、C、D、E塔）和33個氣動閥組成。另外，為提高氫氣回收率和氫氣純度，本系統(tǒng)配備了兩臺真空泵（一開一備）和一臺真空緩沖罐；在系統(tǒng)出口管道上裝有一臺壓力調(diào)節(jié)閥，用以調(diào)節(jié)、穩(wěn)定系統(tǒng)操作壓力。解析氣直接通過消聲阻火器放入大氣或輸入燃料系統(tǒng)作燃料。一、工作原理和過程實施本裝置采用變壓吸附（PSA）分離氣體的工藝，從甲醇重整氣（包括各種含氫氣體）中提取氫氣。其原理是利用所采取的吸附劑對不同吸附質(zhì)的選擇吸附和吸附劑對吸附質(zhì)的吸附容量隨壓力變化而有差異的特性，在吸附劑選擇吸附條件下，將原料氣在壓力下通過吸附床層，高壓吸附除去原料中

3、雜質(zhì)組分，低壓下脫附這些雜質(zhì)而使吸附劑獲得再生。小分子的氫氣不被吸附而通過吸附床層,達到氫和雜質(zhì)組分的分離,得到產(chǎn)品氫氣。整個操作過程是在環(huán)境溫度下進行。吸附劑的再生是通過三個基本步驟來完成的:1.吸附塔壓力降至低壓首先是順著吸附的方向進行降壓（以下簡稱均壓），此時有一部分吸附劑仍處于吸附狀態(tài)；２.逆向放壓逆向放壓時，被吸附的雜質(zhì)部分從吸附劑中解吸，并被排出吸附塔；３.升壓12吸附塔升壓至吸附壓力，以準備再次對原料氣進行分離。本裝置采用五塔三次均壓變壓吸附過程，即每個吸附塔在一次循環(huán)中均需要經(jīng)歷吸附（Ａ）、一次均壓（1ED

4、）、二次均壓（2ED）、三次均壓（3ED）、逆向放壓（D）、真空解吸（V）、一次升壓（3ER）、二次升壓（2ER）、三次升壓（1ER）以及最終升壓（FR）等十個步驟。五個吸附塔在執(zhí)行程序的時間安排上相互錯開，構(gòu)成一個閉路循環(huán)，以保證原料連續(xù)輸入和產(chǎn)品不斷輸出整個過程主要由33個氣動程控閥來實現(xiàn)（見五塔吸附工藝流程圖）程控閥的功能說明如下：KV1——各塔進料閥KV2——各塔產(chǎn)品輸出閥KV3——各塔逆向放壓閥KV4——各塔均壓閥KV5——各塔終充閥KV6——各塔升壓閥K201——最終升壓調(diào)節(jié)閥K202——均壓調(diào)節(jié)閥現(xiàn)以A塔為例

5、對工作進行說明：1.吸附（A）原料氣通過氣動程控閥KV1A進入A塔，A塔在工作壓力下吸附流入原料氣中的雜質(zhì)組分，未被吸附的產(chǎn)品組分H2，通過KV2A流出，其中大部分作為產(chǎn)品從本系統(tǒng)中輸出，少部分通過調(diào)節(jié)閥K201和氣動程控閥KV5B對B塔進行最終升壓。吸附過程直至輸出產(chǎn)品雜質(zhì)濃度超過規(guī)定值是結(jié)束。2.降壓平衡（1ED），簡稱一次均壓操縱氣動程控閥KV1A和氣動程控閥KV2A，切斷進、出A塔原料氣，同時操縱氣動程控閥KV4A和氣動程控閥KV6C，使A塔與剛結(jié)束一次升壓步驟的C塔出口端相連，實行第一次壓力平衡，均壓后A、C塔壓

6、力基本相等，回收了A塔死空間的H2。3.降壓平衡（2ED），簡稱二次均壓操縱氣動程控閥KV4A12和氣動程控閥KV6D，使A塔與已結(jié)束一次升壓步驟的D塔出口端相連，實行第二次壓力平衡，直至A、D兩塔壓力基本相等，又一次回收了A塔死空間的H2。4.降壓平衡（3ED），簡稱三次均壓操縱氣動程控閥KV4A和氣動程控閥KV6E，使A塔與剛結(jié)束真空解吸的E塔出口端相連，實行第三次壓力平衡，直至A、E兩塔壓力基本相等，又一次回收了A塔死空間的H2。5.逆向放壓（D），簡稱逆放操縱氣動程控閥KV3A和氣動程控閥KS131，使A塔內(nèi)剩余的

7、氣體從塔的入口端排出放空，A塔進行解吸（脫附）。6.真空解吸（V）A塔逆放后，常壓下殘存于分子篩內(nèi)的雜質(zhì)組分不易排出。此時通過操縱氣動程控閥KV3A（開）和氣動程控閥KS131（關(guān)）、氣動程控閥KS132（開）、氣動程控閥KS133（開），使A塔內(nèi)殘存的氣體由真空泵從塔的入口端抽出放空，對A塔進行真空解吸。7.一次升壓（3ER）真空解吸結(jié)束后，操縱氣動程控閥KV3A使A塔處于關(guān)閉狀態(tài)；再通過操縱氣動程控閥KV6A和氣動程控閥KV4B利用B塔降壓平衡后的氣體，對A塔進行壓力平衡，直至兩塔壓力相等此時回收了B塔死空間的H2，同

8、時完成對A塔的一次升壓。8.二次升壓（2ER）一次升壓結(jié)束后，操縱氣動程控閥KV6A和氣動程控閥KV4C，利用C塔降壓平衡后的氣體，對A塔進行壓力平衡，直至兩塔壓力相等，此時既回收了C塔死空間的H2，同時完成對A塔的二次升壓。9.三次升壓（1ER）二次升壓結(jié)束后，操縱氣動程控閥KV6A和氣動程控閥KV4