焦炉煤气制氢操作手册.doc

得一化工股份有限公司

600Nm3/h焦炉气提氢变压吸附装置

操作运营说明书

得一化工有限公司

八月
山西 介休

第一章 前 言

一、概述
本装置是采用变压吸附(简称PSA)法从焦炉煤气（简称COG）中提取氢气，改变操作条件可生产不同纯度的氢气。
本装置采用气相吸附工艺, 因此, 原料气中不应具有任何液体和固体。
在启动和运转这套装置之前, 规定操作人员透彻地阅读本操作运营说明书, 由于不适当的操作会导致运营性能低劣和吸附剂的损坏。
本说明书中涉及到的压力均为表压, 组成浓度均为体积百分数, 流量除专门标注外均为标准状态下的流量。
二、设计参数
1、 原料气组成：
组成
H2
CH4
N2
CO
CO2
CmHn
O2
V％
62
25.5
1.5
4.5
3.5
4.0
1.0
杂质组成
H2S
CO
NH3
萘
焦油
mg/Nm3
100
153
100
250
10
原料气流量：1100Nm3/h；
原料气压力: ≥3Kpa (表压)；
原料气温度: ≤40℃。
2、 产品气压力: ≥1.2MPa (表压)；
产品气流量：600Nm3/h；
产品气温度: ≤40℃；
产品氢气纯度: H2≥99.9 % CO+CO2≤10PPm
O2≤10PPm H2O≤30PPm
S≤2PPm
3、 解吸气压力: ~0.02Mpa (表压)；
解吸气流量：~550Nm3/h；
解吸气温度: ≤40℃。
4、 解吸气组成：
组成
H2
CH4
N2
CO
CO2
CmHn
O2
合计
V％
20.42
51.00
2.97
9.00
7.00
8.00
1.61
100

第二章 工艺说明

一、 提氢工艺流程基本构成
本装置采用变压吸附技术从焦炉煤气中提取氢气，焦炉煤气中杂质较多，组成十分复杂，随原料煤不同有较大变化，除有大量的CH4和一定量的N2、CO、CO2、O2外尚有少量的高碳烃类、萘、苯、无机硫、焦油等，后者都是些高沸点、大分子量的组份，很难在常温下解吸，对变压吸附采用的吸附剂而言，吸附能力相称强，这些杂质组分会逐渐积累在吸附剂中而导致吸附剂性能下降，因此本装置采用两种不同的吸附工艺，变温吸附工艺和变压吸附工艺。通过脱萘脱油后压缩的焦炉煤气一方面通过变温吸附工艺除去C5以上的烃类和其它高沸点杂质组份，达成预净化焦炉煤气的目的，然后再通过变压吸附工艺除去除氮、甲烷、一氧化碳及二氧化碳等气体组份，获得纯度约为99.5%的氢气，最后再通过精脱硫、脱氧、干燥系统的净化得到99.9%的产品氢气。除油脱萘器和预解决器的再气愤来自变压吸附工序中的解吸气，使用后的再气愤经冷却后可返回解吸气管网。
原料气

精脱萘器
压缩机
预解决器
除油器
除油脱萘器

脱氧冷却器
脱氧加热器
精脱硫器
吸附器
脱氧器

干燥系统
解吸气电加热器

产品氢气
解吸气
解吸气冷却器

图一：提氢工艺流程框图
本装置由原料气脱萘及压缩工序（100＃）、预解决工序（200＃）、变压吸附提氢工序（300＃）和后解决工序（400#）4个工序组成。

二、工艺原理及工艺过程说明
1. 原料气脱萘及压缩工序(100#)
本工序由2台脱油脱萘器（T101A、B）、2台焦炉煤气压缩机（C101A、B）、2台精脱萘器（T102A/B）、1台电加热器（E101）组成，由于原料气中具有大量的萘，它容易结晶，影响压缩机的阀门及堵塞工艺管道，来自界外的焦炉煤气一方面通过脱油脱萘塔（T101 A,B）脱去焦油、萘、H2S、NH3、HCN等杂质，然后通过压缩机一级增压到0.2MPa，再通过精脱萘器净化后经二、三级增压到1.3MPa送入预解决工序。
1.1脱油脱萘塔的工作环节：
焦炉气从脱油脱萘塔下端进入床层，焦油和萘被吸附，脱去大部分焦油和萘后的焦炉煤气从顶端出来，然后进入压缩机的一级。脱油脱萘塔两个塔交替工作，再生的气体是水蒸气通过电加热器加热后的过热蒸汽，冷吹气来自300＃变压吸附后的解吸气。
1.2脱油脱萘塔的再生：
脱萘塔再生时间: 一个月左右一次，一个塔使用，另一个塔再生后备用，两个塔循环使用，二个塔具体切换时间根据塔出口气体中杂质组分由AP102A、B取样分析而定。
再生由两个环节组成。
①加热环节：再生的气体是低压水蒸气，通过阀V149，通过电加热器加热成为过热蒸汽，温度到400℃，再通过阀V147、管线FG211、FG101和阀V0117A/B，进入脱油脱萘塔，从上向下对床层进行吹洗。在400℃的温度下使床层中的大量焦油、和萘完全解吸出来，吹出的蒸汽经阀V113A、V113B经管道BD106送到界外。
③冷吹环节：冷吹气体来自200＃工序的解吸气，对脱油脱萘塔进行冷吹降温，冷吹后的气体经阀V111A、B，管道FG105、阀V128进入再气愤冷却器E202冷却后送出界外。
1.3 精脱萘器的工作
通过粗脱油脱萘后的工艺气体由压缩机一级增压至0.2MPa后经阀V144a、V144b进入精脱萘器下部，进一步脱出萘及硫化物。两个精脱萘器可串并联操作，在使用上可以根据塔出口AP103A、B取样分析定。具工作环节与脱油脱萘塔的工作环节相同。
2、压缩及预解决工序（200＃）
本工序由除油器（T201A，B）、一台再气愤冷却器（E202）、预解决器（T202A，B）和一台再气愤加热器（E201）组成。压缩后的COG在1.3MPa下先通过2台除油器组成的可串、并操作的除油器组进行除油之后，进入由2台吸附器所构成的预解决器系统，运用变压吸附原理脱除原料气在脱萘和脱硫工序中剩余的少量硫化物、苯和其它高烃组分。吸附剂在常温下有选择性地吸附上述杂质，高温下使吸附剂所吸附的杂质解吸，从而使吸附剂得到再生。再气愤来自300#变压吸附系统的解吸气，经再气愤加热器（E201）蒸汽升温后用于加热再生解吸吸附剂中的杂质。
2.1预解决器系统工艺过程：系统有2 台吸附器和13台程控阀及再气愤加热器和再气愤冷却器等组成，每个吸附塔在一次循环中都经历吸附(A),逆放（D）、加热（H）、冷吹（C）、升压（R）等五个环节，其工艺时序见下表，程控阀的编号和作用见下图，下面以T202 A预解决吸附器为例对变温吸附的工艺环节进行说明：
预解决时序表

塔号
工艺环节
T202A
A
D
H
C
R
T202B
D
H
C
R
A

程控阀的编号和作用如下：
预解决的器编号:A,B
KV 20 ⅰ ⅹ

阀门的功能

1---原料气进口阀
2---净化气出口阀
3－充压阀
4－再气愤冷吹阀
5－再气愤加热器出口阀
6－再气愤旁通阀
7－再气愤进口阀
8－再气愤出口阀、逆放阀
9－再气愤出口、逆放总阀

本工序编号

程序控制切换阀

2.2预解决器的作用：
预解决器由吸附塔T202A、T202B及及一系列程控阀构成。作用是进一步除掉原料气中在前工序中未能脱除干净的高烃类物质、硫化物等杂质，防止带入300#吸附塔使吸附剂中毒。
2.3预解决系统的工作过程：（以吸附塔T202A为例）
① 吸附环节：程控阀KV201A、KV202A打开、从除油器送来的原料气经管道PG204进入吸附塔，在压力约1.3MPa左右杂质被吸附，净化气经管道PG208、流量计FT201计量后进入300#。
② 逆放环节：吸附完毕后程控阀KV201A、KV202A关闭，打开程控阀KV208A，吸附塔内的气体经管道FG205、限流阀V221、送到100＃再生脱萘器。限流阀V224的作用是缓慢泄压，防止泄压过快对吸附剂导致冲击，逆放环节后期开阀KV209。逆放环节结束时吸附塔的压力降至常压，逆放环节期间300#的再气愤经程控阀KV206、管道FG211，阀V137，经100＃精脱萘器、脱油脱萘器冷吹后经阀V124进入解吸气管网送出界外。如100#不需冷吹则直接由V208送出界外。
③ 加热环节：逆放环节结束后程控阀KV208A不关闭，再打开程控阀KV207A、V234。来自300＃工序的解吸气作再气愤体，经加热器(E201)加热至～150℃，通过管道FG203 程控阀KV205、KV207A进入吸附塔T202A，吸附的杂质被热气体带出吸附塔经程控阀KV208A、KV209、经管道FG211排出。再气愤体出吸附塔T202A后在精脱萘塔及脱油脱萘塔加热工序时可由阀V137对100#进行加热；如100#不需加热则再气愤体由管道FG211、阀V209经再气愤冷却器（E202）冷却后送出界外。
④ 冷吹环节：加热结束后关闭程控阀KV205、打开程控阀KV204再气愤不通过加热器和管道FG203，直接通过KV207A进入吸附塔T202A对吸附塔进行冷吹至环境温度。冷吹带走吸附塔内的热量用于吹干100＃的脱油脱萘器及精脱萘器。
⑤ 充压环节：为下一次吸附做准备必须充压。充压用净化的气体经管道PG206、程控阀KV203,限流阀V223对再生好的塔缓慢充压至吸附压力。至此，预解决吸附器的一次循环完毕，充压与逆放环节期间300#的解吸气经程控阀KV206直接到管道FG211，根据后工段需要进行解决。

3.变压吸附工序（300＃）
3.1工作原理：
变压吸附工艺的原理是运用所采用的吸附剂对不同组份的吸附量随压力的不同而呈现差异的特性，使氢气和其它杂质实现分离。在一定吸附压力下，200＃工序净化COG进入300＃吸附床，吸附容量较大的强吸附组份N2、CH4，CO，CO2被吸附留在床层，而较小吸附容量的弱吸附组份H2从床层出口端输出，得到大于99.5%的H2，吸附饱和的吸附剂减压和冲洗使其解吸。本装置为六塔流程，微机控制程控阀门进行切换，整个过程在低于40℃下进行。
每个吸附塔在一次循环中都经历吸附(A),第一次压力均衡降（E1D）、第二次压力均衡降（E2D）、顺向放压（PP）、第三次压力均衡降（E3D）、逆向放压（D）、冲洗（P）、第三次压力均衡升（E3R）、第二次压力均衡升（E2R）、隔离（IS）、第一次压力均衡降（E1R）、最终升压（FR）等十二个环节。重要采用6－2－3/P主程序。

3.2装置运营方式
本装置重要运营6-2-3/P程序，当某程序控制阀或控制阀门开关部件出现故障，可自动切换其它运营方式。或者由使用者手动切换程序，以满足不同负荷需要。

可在下列四种运营方式中选择一种进行操作，正常情况下以6-2-3/P方式运营为主。

运营方式
在线
吸附床数
同时执行
吸附环节的
吸附床数
均压
次数
吸附床
再生环节
6-2-3
6
2
3
逆放、冲洗
5-2-2
5
2
2
逆放、冲洗
5-1-3
5
1
3
逆放、冲洗
4-1-2
4
1
2
逆放、冲洗
3.3 装置特性：装置在6-2-3/P运营方式下的工艺特性见表1-2和表1-3.
表中的数值是根据提供的设计条件拟定的. 当运营中原料气组成、吸附压力以及产品纯度发生变化时，这些数值也会相应改变。
表1-2 各运营方式下的装置特性

运营方式
原料负荷
原料
解决量
产品流量
解吸气
流量
氢气收率

%
Nm3/h
Nm3/h
Nm3/h
%
6-2-3
100
1100
543.93
549.50
83
5-2-2
100
1100
511.19
582.61
78
5-1-3
65
715
359.30
357.14
83
4-1-2
65
715
332.28
378.70
78
表1-3 在6-2-3/P方式运营时气体的组成
物料平衡(干基)见下表:
3.4过程说明
程控切断阀的编号和作用如下：
塔的编号A～F
KV 3 ix
阀门功能
01－进气阀
02－出气阀
03－逆放阀
04－顺放、二均、三均阀
05－终充、一均阀
06－冲洗阀

本工序编号

程序控制切断阀

3.4.1 6-2-3/P运营方式：
以6－2－3/P方式运营时，其中两台吸附器处在进入原料气、产出氢气的吸附环节，其余四台吸附器处在吸附剂再生的不同环节。每个吸附器经历相同的环节程序，以下表方式排列，即可达成原料气不断输入、产品氢连续稳定输出。

6-2-3/P工艺环节
分周期
1
2
3
4
5
6
步位
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
时间
240
30
30
60
30
30
60
30
30
60
30
90
压力
1.30
0.93
0.56
0.36
0.19
0.02
0.02
0.19
0.56
0.56
0.93
1.30
A
A
E1D
E2D
PP
E3D
D
P
E3R
E2R
IS
E1R
FR
B
E1R
FR
A
E1D
E2D
PP
E3D
D
P
E3R
E2R
IS
C
E3R
E2R
IS
E1R
FR
A
E1D
E2D
PP
E3D
D
P
D
E3D
D
P
E3R
E2R
IS
E1R
FR
A
E1D
E2D
PP
E
E1D
E2D
PP
E3D
D
P
E3R
E2R
IS
E1R
FR
A
F
A
E1D
E2D
PP
E3D
D
P
E3R
E2R
IS
E1R
FR
A
注:以上时间和压力为参考值,实际值以装置调试后的时间为准.
现以吸附器T301A为例说明6－2－3/P方式运营时在一次循环周期内各工艺环节的工艺过程。（所有程序控制阀的开关动作均由微机控制完毕）

吸附（简称A）：
启动程控阀KV301A和KV302A（关闭与吸附器T301A相连的其它阀门，下同）。
200＃来的通过预解决后的COG气在1.3MPa下从KV301A进入吸附塔T0301A,除了H2以外的杂质被吸附，H2从KV302A出塔，当被吸附杂质的吸附前沿移动到吸附器一定位置时，关闭KV301A和KV302A，停止原料气进入和产品输出。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。
过程压力：1.3MPa 吸附时间：240S

第一次压力均衡降（简称一均降、E1D）：
启动程控阀KV305A和KV305D。
吸附器T301A吸附环节停止后，与吸附器T301D以出口端相连进行第一级压力均衡，均压过程中吸附器T0301A的吸附前沿朝出口端方向推动，但仍未达成其出口端。当两台吸附器压力基本相等时，关闭阀KV305A，一均降环节结束（继续启动阀KV305D，用于T301D下一步的最终升压环节）。
过程压力：由1.3MPa下降至0.93MPa
环节执行时间：～30S

第二次压力均衡降（简称二均降、E2D）：
启动程控阀KV304A、KV304F
吸附器T301A一均降环节停止后，与刚结束三均升（E3R）环节的吸附器T0301E以出口端相连进行第二级压力均衡，均压过程中吸附器T0301A的吸附前沿继续朝出口端方向推动，但仍未达成其出口端。当两台吸附器压力基本相等时，关闭阀KV304E，二均降环节结束（继续启动阀KV304A，用于T301A下一步顺放）。
过程压力：由0.93MPa下降至0.56MPa
环节执行时间：～30S

顺向降压（简称顺放、PP）：
启动调节阀HV-302，启动程控阀KV306F。
吸附器T301A二均降环节停止后，吸附器T301A中的顺放气通过阀KV304A、顺放调节阀HV-302顺向放压对逆放结束的吸附器T301F进行冲洗再生，再气愤通过KV303F、HV-303返回200＃工序去作再气愤。当吸附器T301A压力由0.56MPa降到0.36 MPa时，关闭阀KV306F、KV303F，顺放环节结束（继续启动阀KV304A，用于T0301A下一步三均降）。
过程压力：由0.56MPa下降至0.36MPa
环节执行时间：～60S

第三次压力均衡降（简称三均降、E3D）：
继续启动程控阀KV304A，启动程控阀KV304F。
吸附器T301A顺放环节停止后，与刚结束冲洗（P）环节的吸附器T0301F以出口端相连进行第三级压力均衡，均压过程中吸附器T301A的吸附前沿刚好达成其出口端。当两台吸附器压力基本相等时，关闭阀KV304A，三均降环节结束（继续启动阀KV304F，用于T301F下一步二均升）。过程压力：由0.36MPa下降至0.19MPa
环节执行时间：～30S

逆向放压（简称逆放、D）：
启动阀KV303A,调节阀PV302初期给一固定开度,后期按斜率模式启动.
吸附器T301A三均降后，沿吸附的反方向进行降压，吸附剂中的大部分杂质得到解吸，在逆放前期，解吸气通过单向阀V331进入解吸气缓冲罐，KV307打开，解吸气去200＃工序去作再气愤，在逆放后期，HV303打开，逆放后期的解吸气去200＃工序去作再气愤，这样始终保证再气愤的压力平稳，当塔的压力降到0.02 Mpa时，逆放结束（继续启动阀KV303A，用于T301A下一步冲洗）。
过程压力：由0.19MPa下降至≤0.02MPa 压力越低解吸越好，
环节执行时间：～30s

冲洗（P）：
启动阀KV306A和调节阀HV-302，继续启动阀KV303A、KV304B。
运用刚结束二均降环节的吸附器T301B的顺放气对吸附器T301A进行冲洗，进一步减少吸附器T301A中的杂质分压，使吸附剂得到充足再生。当吸附器T301B的压力降至规定值时，关闭阀KV304B，冲洗环节结束。
过程压力：保持压力在≤0.02MPa ，同样压力越低吸附剂再生越好。
环节执行时间：～60S

第三次压力均衡升（简称三均升、E3R）：
启动阀KV304A和阀KV304B。吸附器T301A与刚结束顺放（PP）环节的吸附器T301B以出口端相连进行第三次压力均衡，均压过程中吸附器T301A的压力升高，当这两台吸附器压力基本相等时，关闭阀KV304D（继续启动阀KV304A，用于T301A下一步二均升）。
过程压力：由0.02MPa上升至0.19MPa
环节执行时间：～30S

第二次压力均衡升（简称二均升、E2R）：
启动阀KV304A和阀KV304C。吸附器T301A与刚结束一均降（E1D）环节的吸附器T301C以出口端相连进行第二次压力均衡，均压过程中吸附器T301A的压力升高，当这两台吸附器压力基本相等时，关闭阀KV304A和KV304D。
过程压力：由0.19MPa上升至0.56MPa
环节执行时间：～30S

隔离（IS）：
与吸附器T301A相连的所有程控阀关闭，吸附器压力保持不变。
过程压力：保持 0.56MPa
环节执行时间：～60s

第一级压力均衡升（简称一均升、E1R）：
启动阀KV305A和KV305E，调节阀HV301给一固定开度。
吸附器T301A与刚结束吸附（A）环节的吸附器T301D以出口端相连进行第一级压力均衡，均压过程中吸附器T301A的压力升高，当这两台吸附器压力基本相等时，关闭阀KV305D，一均升环节结束（继续启动阀KV305A，用于吸附器T301A下一步的最终升压环节）。
过程压力：由0.56MPa上升至0.93MPa
环节执行时间：～30s

最终升压（简称终充、FR）：
终充流量调节阀HV-301有调节输入，继续启动阀KV305A。
经三次均压升环节后，吸附器T301A最终用产品气通过调节阀HV-301限流充压使其逐步达成吸附压力。当压力接近吸附压力后，关闭阀KV305A、HV-301，终充环节结束。
过程压力：由0.93MPa上升至1.3MPa
环节执行时间：～90s
至此，吸附器T301A的吸附、再生过程所有结束，紧接着进行下一次循环。
过程叙述中的环节执行时间及过程压力是说明性的，装置在实际运营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。

3.4.2 5-2-2/P运营方式：
以5－2－2/P方式运营时，其中两台吸附器处在进入原料气、产出氢气的吸附环节，其余三台吸附器处在吸附剂再生的不同环节。每个吸附器经历相同的环节程序，以下表方式排列，即可达成原料气不断输入、产品氢连续稳定输出。

5-2-2/P工艺环节
分周期
1
2
3
4
5
步位
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
时间
240
30
60
30
30
60
30
30
90
压力
1.30
0.77
0.47
0.25
0.02
0.02
0.25
0.77
1.30
A
A
E1D
PP
E2D
D
P
E2R
E1R
FR
B
E1R
FR
A
E1D
PP
E2D
D
P
E2R
C
D
P
E2R
E1R
FR
A
E1D
PP
E2D
D
E1D
PP
E2D
D
P
E2R
E1R
FR
A
E
A
E1D
PP
E2D
D
P
E2R
E1R
FR
A

3.4.3 5-1-3/P运营方式：
以5－1－3/P方式运营时，其中一台吸附器处在进入原料气、产出氢气的吸附环节，其余四台吸附器处在吸附剂再生的不同环节。每个吸附器经历相同的环节程序，以下表方式排列，即可达成原料气不断输入、产品氢连续稳定输出。

5-1-3/P工艺环节
分周期
1
2
3
4
5
步位
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
时间
210
30
30
150
30
30
150
30
30
150
30
30
150
压力
1.30
0.93
0.56
0.36
0.19
0.02
0.02
0.19
0.56
0.56
0.93
1.30
A
A
E1D
E2D
PP
E3D
D
P
E3R
E2R
IS
E1R
FR
B
E1R
FR
A
E1D
E2D
PP
E3D
D
P
E3R
E2R
IS
C
E3R
E2R
IS
E1R
FR
A
E1D
E2D
PP
E3D
D
P
D
E3D
D
P
E3R
E2R
IS
E1R
FR
A
E1D
E2D
PP
E
E1D
E2D
PP
E3D
D
P
E3R
E2R
IS
E1R
FR
A

3.4.4 4-1-2/P运营方式：
以4－1－2/P方式运营时，其中一台吸附器处在进入原料气、产出氢气的吸附环节，其余三台吸附器处在吸附剂再生的不同环节。每个吸附器经历相同的环节程序，以下表方式排列，即可达成原料气不断输入、产品氢连续稳定输出。

4－1－2/P工艺环节
分周期
1
2
3
4
压力
1.30
0.77
0.47
0.25
0.02
0.02
0.25
0.77
1.30
时间s
210
30
150
30
30
150
30
30
180
吸
附
器
A
A
E1D
PP
E2D
D
P
E2R
E1R
FR
B
E1R
FR
A
E1D
PP
E2D
D
P
E2R
C
D
P
E2R
E1R
FR
A
E1D
PP
E2D
D
E1D
PP
E2D
D
P
E2R
E1R
FR
A

4、后解决工序（400＃）
4.1工艺原理
H2O(g)+242 (KJ/moi)
H2+1/2O2
本工序由脱硫、脱氧、干燥两部分组成。从300＃出来的半成品氢气中尚具有少量氧。在脱氧器中，这些微量氧在钯催化剂作用下生成水。其反映式如下：

生成的水经干燥部分除去。
4.2过程说明
（1） 脱硫工序
由精脱硫器（R401A、B）组成。从300#来的半成品氢气自上而下得进入两台可串可并联的精脱硫器（R401A、B），脱除还也许残留的部分硫。
（2） 脱氧工序
由加热器（E401）、脱氧器（R402）和冷却器（E402）组成脱氧工序。从精脱硫器来的半成品氢气中尚具有少量的氧。由于含量较低，当它通过催化剂层与氢反映时，生成的热量较少，局限性以维持正常的反映温度。故在脱氧塔（R402）前需在加热器（E401）中将氢气预热。反映温度维持在80℃－100℃之间。脱氧后的氢气经冷却后去干燥部分。
（3） 干燥部分
该部分由预水分离器(V401)、干燥器(T401A,B)、预干燥器(T402)、氢气加热器(E403)、氢气冷却器(E404)等组成。它是一个等压的变温吸附过程。通过三个四通程控切断阀（KV401A、B、C）和流量调节阀FV－0401来实现整个循环过程。干燥与再生均处在～1.30Mpa压力下。
干燥系统TSA运营程序和程控阀开关表
分周期
1
2
步位
1
2
3
4
时间hr
4.0
4.0
4.0
4.0
干
燥
器
T0401A
A
H
C
T0401B
H
C
A
预干燥器T0402
A
H
A
H
KV401Aa

KV401Ab

KV401Ac

KV401Ad

KV401Ba

KV401Bb

KV401Bc

KV401Bd

KV401Ca

KV401Cb

KV401Cc

KV401Cd

说明：四通阀的四个开口序号如下：

由图可知，每个循环每个塔都必须经历，吸附、加热、冷却三个环节，并通过四通程控阀来实现。其中KV0401B、KV0401C是同步的，每经历两个分周期动作一次。

5.工艺流程及重要操作参数
5.1原料气脱萘及压缩工序：
来自界外的焦炉气（COG）由原料气管道PG101先进入脱油脱萘器（T101A,B），脱除绝大部分萘、焦油和苯等杂质，通过管道PG104，进入压缩机进行一级压缩后，再通过管道PG107进入精脱萘器（T102A、B）中脱除残余的萘等杂质，净化后的气体经由管道PG110进入压缩机二、三级压缩至1.30MPa再由管道PG113送到下一工序。
压缩机的开停车方法见《压缩机使用说明书》。
5.2.预解决工序
来自100#的焦炉气（COG）由原料气管道PG113去除油器除掉压缩时所带的机械油，然后再经管道PG204去预解决工序。
l 原料气油雾的净化（除油器）
压缩后的原料气通过管道PG204阀V201a/b进入除油器（T201A/B），除油器的作用是脱掉少量用压缩机油雾。净化后的气体经阀V206a/b管道PG204后送到预解决器T202A/B。
两个除油器为交替使用，使用一段时间后效果下降，切换塔。两塔可以交替使用，也可以串联使用，当吸附剂吸附杂质接近饱和就更换吸附剂。
l 原料气的预解决工序在前已具体说明，在此就不再叙述。
5.3变压吸附工序
经预净化后的原料气压力约1.3Mpa，经管道PG208，进入吸附塔(T201A～F)中正处在吸附状态的两个塔，在那里吸附了除氢以外的几乎所有杂质，从而得到氢纯度大于或等于99.5%的产品气，其压力约1.25Mpa。温度小于40℃。然后经管道H0303,调节阀PV301、氢气缓冲罐（V301）、管道H308送往界区外。不合格氢气，由管道VT303和阀KV308、作短暂放空。
本工序排出的解吸气来自逆放和冲洗两环节。由管道FG303排出，用于前工序再生时用，在逆放环节开始阶段，高压气体经管道FG303、程控阀KV307、单向阀门V331进入解吸气缓冲罐（V302），而逆放后期低压气体和冲洗环节中的解吸气，直接通过调节阀HV303进入解吸气管网，由管道FG303输出到前工序。当管道FG303的压力比较低时缓慢启动调节阀PV302进行补充气体，同时对解吸气缓冲罐泄压，为下一次吸附塔逆放做准备。
变压吸附工序程控阀比较多，动作频繁出故障的也许性相对较大，为此，设计了多种程序切换，当某塔相应程控阀出故障可以把该塔隔离出来进行检修，其它塔继续工作。已经设计的程序有以下几种：
1、 6塔运营切换成5塔运营；
2、 5塔运营切换成4塔运营；
3、 6塔运营切换成4塔运营；
当程控阀上的阀检检测到阀门出故障并发出报警信号，操作人员就可以判断和决定
是否要切换，切换到哪个程序运营从而保障装置不断车。具体的切换操作方法见《微机操作说明书》。
5.4 后解决工序
由300＃工序送来的半成品氢气，一方面通过管H308，阀V402A/B进入精脱硫器，精脱也许残留的部分硫，再通过管道H404，阀V407进入加热器（E401）被预热至80～100℃，通过管道H406进入脱氧器（R402），在钯催化剂的作用下发生反映将氧脱至10PPm以下，再经管道H410冷却器（E402）冷至≤40℃，又经管道H407在预水分离器(V401)中分掉游离水，最后经管道H408、调节阀FV－401进入干燥塔T401A/B，干燥后的产品氢气经流量计FIQ－402，调节阀PV－401、程控阀KV402、V450输往界外。
干燥器（T401A/B）的再气愤用已脱除氧的小部分氢气，管道H408分一管路，经流量孔板FT－401、管线H413至四通阀KV401A，再气愤在加热冷却环节时的气流走向如下：
① 再生干燥器时：
再气愤经管线H414至预干燥器(T402)脱水，沿管道H415到干燥加热器(E403)中加热到140℃，通过H422管线、四通阀KV401C去正处在加热再生的干燥塔(T401)，带有脱附出水份的再气愤，经四通阀KV401B、管道H417、阀KV401A、管道H418到干燥冷却器(E404)中冷却至常温，由管道H419，返回正去干燥器的产品气中，一起去T401中干燥。
② 冷却干燥器时：
再气愤经管道H413、四通阀KV401A、管道H417、四通阀KV401B去已经加热再生完全的干燥塔。冷吹气从塔上端进入，从塔下端出来，经阀KV401C、管道H422、到干燥加热器(E403)中预热至140℃，沿H415管道，去再生预干燥器（T402），再生后的气通过H414管线、四通阀KV401A、H418管道，在氢气冷却器（E404）中冷却至≤40℃，沿H419管道返回正去干燥器的产品氢中。

第三章 自动控制系统及工艺过程参数检测

本装置的自控系统采用西门子S7－300控制系统。实现程控阀的程序控制、阀位状态显示、故障诊断、数据记录，打印报表等功能。对装置各调节系统的作用进行介绍如下，控制系统的操作和使用方法参考《程序控制系统说明书》
1.流量计量系统
（1）原料气流量计量系统（FT-201）
所在位置：管道PG208，量程范围：0～1500Nm3/h
作用：对原料气进行计量。
（2）氢气流量分派指示计量系统（FT-401）
所在位置：管道H413，量程范围：0～200Nm3/h
作用：对加热、冷吹氢气进行计量。
（3）产品气流量计量系统（FT-402）
所在位置：管道H412，量程范围：0～700Nm3/h
作用：对产品氢气进行计量。

2.自动控制及调节系统
(1)程序控制系统
控制对象：200＃、300＃、程控阀的程序控制。
作用：按预先给定的程序自动运营程序，可通过键盘进行时间修改；可以根据需要进行程序切换，以及相应功能键的操作。
（2）原料气压缩机出口超压返流调节系统（PICA－101）
控制调节对象：①调节阀PV－101 ②原料气压缩机出口压力
量程范围：出口压力：0～1.40Mpa 上限设立：1.40Mpa
作用：当原料气压缩机出口压力偏高时PV－101调节阀自动启动，压缩后的原料气部分通过PV－101进入原料压缩机入口管线，保证压缩机出口压力稳定。
（3） 吸附塔压力自动调节系统（PICA－301）
控制调节对象：①PV-301 ②300#吸附塔压力，产品氢气压力调节。
量程范围：0～1.30Mpa
作用：根据给定值自动调节PV－301调节阀的开度，控制吸附塔压力。
（4）300＃终充流量手操控制系统（HC－301/KS-301）
控制调节对象：①HV－301 ②最终充压流量
量程范围：0～100％
作用：自动计算最终充压阀门开度，控制终充流量。
（5）300＃顺放气量手操控制系统（HIC－302/KS-301）
控制调节对象：①HV-302 ②顺放气量
量程设立：1～100％
作用：①在计算机上手动设定HV－302开度，控制顺放气量
②在二均环节时调节阀HV－302接受KS－301的信号，自动关闭。
（6）预解决器出口再气愤压力调节（PIC202）
控制调节对象：①PV-302 ②PSA解吸气（预解决再气愤）压力
量程范围：0～0.05MPa
作用：稳定解吸气（预解决再气愤）输出压力，防止逆放气波动对加热器及预解决器的再生产生影响。
（7）解吸气流量手操控制系统（HC304/KS301）
控制调节对象：①HV-303 ②PSA解吸气（预解决再气愤）输出压力
量程范围：0～100%
作用：在逆放前，由微机超前发出信号，HV303提前关闭到一定开度，以防高压逆放气对再生系统的扰动。逆放开始后延后发出信号使HV303恢复调节；在逆放后期HV303开度由小到大，使解吸气输出压力和流量相对稳定。
（8）氢气分派流量自动调节系统（FIC401）
控制调节对象：①FV-401 ②再生用氢气量
量程范围：0～200Nm3/h
作用：通过FV-401的开度变化调节氢气去干燥器（T401）主通道的阻力，从而调节再气愤量。
（9）产品氢气压力自动调节系统（PIC401）
控制调节对象：①PV-401 ②产品输出压力
量程范围：0～100%
作用：保证产品氢气输出压力稳定。
（10）半成品氢含量自动分析及低报警系统（ARA-301）
量程范围：95%～100%，下限设定：97%
作用：当300#的半产品气氢纯度低于给定值时，计算机