制阀返回到压缩前的原料气中。解吸气作为200#预处理工序的再生气和冷吹气。装置主程序采用6-2-3/P工艺,主要由6个吸附塔(T0301),1台产品气缓冲罐(V0301),1台解吸气缓冲罐(V0302)和39台程控阀及一些手阀组成。6-2-3/P工艺的特点是任何时刻总有2个吸附塔处于吸附状态,任何时候总有二个吸附要依次经历经吸附、一均降、二均降、顺放、三均降、逆放、冲洗、三均升、二均升、一均升、最终充压等十一个步骤。不合格的产品气经程序控制阀返回到压缩前的原料气中。
4)400#脱氧干燥工序
300#PSA-H2工序处理后的半产品气中的少量氧气进入300#脱氧干燥系统脱除。200#PSA-H2装置来的净化气经脱氧加热器(E0401)升温到50~100℃,进入装有钯催化剂的脱氧器(R0401),(在催化剂的作用下)反应生成水,然后再经干燥器(E0402)脱除水((露点≦-40℃),得到合格的产品氢气经流量计计量后送出界区,不合格的产品气经程序控制阀返回到压缩前的原料气中。
1.2 6-2-3/P工艺流程的优点
变压吸附提氢工序采用6-2-3/P运行方式,即有6个吸附床,其中始终有2个吸附器处于不同的吸附阶段,实现3次压力均衡过程。同时采用冲洗步骤,有效地利用顺向降压的氢气使吸附床实现最大限度的再生。特别值得提出的是,采用以6-2-3/P工艺,可将6台吸附塔分成3组(每2台1组),当某台程控阀外部元件出现故障致使程控阀动作不正常,可切换为5-2-2/P工艺运行;当某组程控阀自身等执
行机构出现故障需拆修时,可以完全切除1组而运行4-1-2/P流程,达到真正不停产检修的目的,从而大大增加了装置长期稳定运行的可靠性。
1)6-2-3/工艺过程当外部元件发生故障时,在不拆修阀门的情况下可以切换为5-2-2/P工艺流程运行,此时装置生产能力将不降低。当阀门执行机构出故障时,可以切换为4-1-2流程,此时生产能力将降低一部分。
2)由于采用了公司新开发的6-2-3/P流程,并能成功的实现5塔、4塔任意切换的专家切换系统,可以在线维修阀门及其它系统,而不影响装置连续运行,真正实现连续化操作。4,5塔流程在程控阀执行机构维修时无法切换,只能停车。
3)由于采用6塔流程,氢气的回收率将提高,通常4塔流程收率为78%,而六塔氢气收率为83%。
4)6塔流程与4塔及5塔流程比较总投资将降低。
5)系统中采用了公司开发的高性能平板阀,该阀门除密封性好,可靠运行100万次以上外,同时还可以进行在线维修,十分方便。
采用6-2-3/P工艺流程,可切换成下列任意方式运行,主要指标为:
运行方式 6-2-3/P 5-1-3/P 5-2-2/P 4-1-2/P 在线 6 5 5 4 同时吸附的 2 1 2 1 进行均压 次数 3 3 2 2 原料负荷 % 100 65 100 65 H2提取率 保证值 % 83 83 78 78 吸附器数 吸附器数
本装置变压吸附提氢系统采用6-2-3/P变压吸附工艺,即设6个吸附器,任何时刻均有2个吸附器同时进料(处于吸附状态),3次均压,顺放冲洗再生工艺。六台吸附器依次执行吸附和再生操作,使原料气连续不断的输入,产品气连续不断的输出,整个操作过程在环境温度下进行。每个吸附器经吸附(A)、降压平衡1(E1D)、降压平衡2(E2D)、顺放(PP)、降压平衡3(E3D)、逆放(D)、冲洗(P)升压平衡3(E3R)、升压平衡2(E2R)、隔离(IS)、升压平衡1(E1R)、最终充压(FR)等步骤,完成一个吸附周期。每个周期约720秒。变压吸附提氢系统6台操作工艺时序见表2-1,5台操作工艺时序见表2-2、表2-3
表2-1 6台操作工艺6-2-3/P时序
分步压时ABCDEFE1R E3D FR FR FR E2R D SI P E1R E3R FR E2R SI E1R FR D P E3R D A 1 2 3 1 2 3 1 30 E1D A A A A A P E3R E2R SI E1R E1D E2D PP E3D 1.40 240 A E3R E2R SI E1R E1D E2D PP E3D 3 2 30 E2D 3 30 PP 1 30 E3D E1D 4 2 30 D E2D 3 30 P PP 1 30 E3R E3D E1D 5 2 30 E2R D E2D 3 30 SI P PP 1 30 E1R E3D 6 2 60 FR D P 3 1.40 1 2 1.12 0.84 0.56 0.28 0.02 0.02 0.28 0.56 0.84 1.12 E3R E2R SI E1D E2D PP 表2-2 5台操作工艺5-1-3/P时序
分周期 步位 压力 时间 A塔 B塔 C塔 E1R E3R 1 1 2 1.40 210 A FR E2R IS E1R 3 1 30 E1D 2 2 30 E2D A FR 1 150 PP 2 30 E3D E1D 3 3 30 D E2D A 1 150 P PP 2 30 E3R E3D E1D 4 1 30 E2R D E2D 2 150 IS P PP 3 30 E1R E3R E3D D 5 1 180 FR E2R IS P 2 1.40 0.93 0.56 0.36 0.19 0.02 0.02 0.19 0.56 0.56 0.93 D塔 E塔 E3D E1D D E2D P PP E3R E3D E2R D IS P E1R E3R FR E2R IS E1R A FR E1D E2D A PP 表2-2 5台操作工艺5-2-2/P时序
分周期 步位 压力 时间 A塔 B塔 C塔 D塔 E塔 表压力MPa 时间h A塔 B塔
D H 0.5 3.5 A C R E1R D E1D P PP A FR E2R E2D E1R D E1D P PP FR E2R E2D E1R D P FR E2R E1R FR 1 1 2 3 240 A A A A A 1 1.40 2 2 3 1 30 E1D 3 2 60 PP 3 30 E2D 1 30 D E1D 4 2 60 P PP 3 30 E2R E2D 1 30 E1R D E1D P PP 5 2 90 FR E2R E2D 3 1.40 0.77 0.47 0.25 0.02 0.02 0.25 0.77 2-4 预处理系统工作时序
1.40 3.5 0.5 0.02 0.5 D 0.02 3.5 H A 0.20 3.5 C 1.40 0.5 R 表2-5 干燥系统工作时序
压力MPa 时间h 预干燥A 预干燥B 预干燥器
H A 4.0 A C H A 1.30 4.0 1.30 4.0 H A H 1.30 4.0 C 变压吸附各步骤的过程及作用如下: 吸附(A)
原料气从吸附床底部进入吸附床,吸附量较小的弱吸附组分H通过吸附剂床层作为产品输出,吸附量较大的强吸附组分(杂质)则被吸附而留在床层。紧接着的步骤是均压降。 均压降(EID)和均压升(EIR)
完成吸附步骤的吸附床需降压,再生完成后的吸附床需升压,需
降压的吸附床与需升压的吸附床在吸附床上部(出口端)连接,需降压的吸附床向需升压的吸附床充压直至两床压力相等。该降压步骤称为均压降、升压步骤称为均压升。均压的作用是回收降压吸附床中的有用气体,用于升压吸附床的充压,提高有用气体的回收率。均压次数增加有利于气体的回收。本装置采用三次均压流程。 顺向放压(PP)
吸附器继续从出口端降压,降压的气体用于冲洗已逆向放压到过程最低压力的吸附器。顺向放压结束时,吸附前沿仍未达到出口端,此步骤的顺向放压气体基本上是纯的,利用这股气体使另一吸附器的吸附剂进一步再生。 冲洗(P)
利用另一吸附器顺向放压的气体在过程中最低压力下自上而下对吸附床进行冲洗以进一步将低杂质分压,清除残留于床内的杂质。 逆放(D)
完成最后一次均压降的吸附床,从吸附床下端(与进料方向相反)向外排气泄压,该步骤称为逆放。逆放的作用是降低吸附床压力,使被吸附组分解吸。 最终充压(FR)
完成最后一次均压升的吸附床,用净化气从吸附床上部(产品出口端)对其进行充压,使床层压力达到吸附压力。终充的作用是将床层压力升高到吸附压力,并使吸附前沿下移。紧接着的步骤是吸附。