5制氢系统试生产操作手册

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1、河北民海化工有限公司制氢装置试生产操作手册一、工艺介绍本项目制氢原料利用河北鑫跃焦化有限公司(以下称:鑫跃焦化)的焦炉煤气,煤气管道采用架空敷设方式,来自鑫跃焦化的焦炉煤气进入两个可并可宙的脱硫槽(装有W102活性炭精脱硫剂),进行精脫硫。然后进入PSA制氢工序。产品高纯氢气作为加氢单元补充氢原料,制氢解析气作为导热油炉和主反应炉的燃料。制氢工艺由压缩工序、预处理工序、变压吸附工序和净化工序组成。1)压缩工序压缩工序由2台(1开1备)三级压缩机组成。来自界区外的焦炉煤气首先经压缩机的一级加压至〜0.22MPa(G),然后进入预处理系统除去荼、焦油、NH3、H2S、

2、有机硫和其它芳香族化合物。处理后的焦炉煤气经压缩机的第二、三级压缩至〜1.5MPa(G)后通过除油器进入后续PSA氢提纯系统。2)预处理工序预处理系统由2台预处理塔、1台解析气缓冲罐、1台解析气加热器、1台解析气及2台过滤器组成。来自压缩一段,压力为〜0.22MPa(G)的焦炉煤气进入预处理工序后首先自塔底进入预处理塔,其中一台处于吸附脱焦油、脱蔡、脱硫等,另一台处于再牛状态。两台预处理塔交替工作实现煤气的净化。3)变压吸附工序变压吸附工序由2台除油塔(切换使用)、5台吸附塔、1台顺放缓冲罐、1台产品缓冲罐组成。本变压吸附(PSA)工序采用5-1-3PSA工艺,即

3、5个吸附塔,其中一个吸附塔始终处于进料吸附状态,其工艺过程由吸附、三次均压降压、顺放、逆放、冲洗、三次均压升压和产品最终升压等步骤组成,具体工艺过程如下:经过预处理后的焦炉煤气首先经过除油塔中的1台,除去夹杂在气体中的游离油份,然后自塔底进入吸附塔中正处于吸附工况的吸附塔,在吸附剂选择吸附的条件下一次性除去氢以外的绝大部分杂质,获得纯度大于99.5%的粗氢气,从塔顶排出送净化工序。当被吸附杂质的传质区前沿(称为吸附前沿)到达床层岀口预留段某一位置时,停止吸附,转入再生过程。吸附剂的再生过程依次如下:a.均压降压过程在吸附过程结束后,顺着吸附方向将塔内的较高压力的氢

4、气放入其它已完成再生的较低压力吸附塔的过程,这一过程不仅是降压过程,更是冋收床层死空间氢气的过程,本流程共包括了三次连续的均压降压过程,以保证氢气的充分回收。b・顺放过程在均压回收氢气过程结束后,继续顺着吸附方向进行减压,顺放出来的氢气放入顺放气缓冲罐屮混合并储存起來,用作吸附塔冲洗的再生气源。c.逆放过程在顺放结束、吸附前沿已达到床层出口后,逆着吸附方向将吸附塔压力降至接近常压,此时被吸附的杂质开始从吸附剂中大量解析岀来,解析气送至解析气缓冲罐用作预处理系统的再生气源。d.冲洗过程逆放结束后,为使吸附剂得到彻底的再生,用顺放气缓冲罐中储存的氢气逆着吸附方向冲洗吸

5、附床层,进一步降低杂质组分的分压,并将杂质冲洗出来。冲洗再牛气也送至解析气缓冲罐用作预处理系统的再生气源。c.均压升压过程在冲洗再生过程完成后,用來自其它吸附塔的较高压力氢气依次对该吸附塔进行升压,这一过程与均压降压过程相对应,不仅是升压过程,而且也是回收其它塔的床层死空间氢气的过程,本流程共包括了连续三次均压升压过程。f.产品气升压过程在三次均压升压过程完成后,为了使吸附塔可以平稳地切换至下一次吸附并保证产品纯度在这一过程中不发生波动,需要通过升压调节阀缓慢而平稳地用产品氢气将吸附塔压力升至吸附压力。经这一过程后吸附塔便完成了一个完整的“吸附-再生”循环,又为下

6、一次吸附做好了准备。五个吸附塔交替进行以上的吸附、再生操作(始终有一个吸附塔处于吸附状态)即可实现气体的连续分离与提纯。4)净化工序从变压吸附(PSA)工序来的氢气是含有少量氧气的粗氢气,纯度尚达不到要求,需要净化。粗氢气首先进入常温脱氧塔,在其屮装填的新型常温陥催化剂的催化下,氧和氢反应生成水,然后经冷却器冷却至常温,再经缓冲罐缓冲后进入由两个干燥塔、一个预干燥塔、一台分液罐、两台换热器等组成的等压TSA干燥系统。经干燥后的产品氢达到纯度99.99%.氧含量小于10mg/kg(通常小于lmg/kg)、露点低于-60°C的要求。等压TSA干燥系统的工艺过程如下:脱

7、氧后的氢气首先经流量调节回路分成两路。其屮一路直接去干燥塔,塔中装填的干燥剂将氢气中的水分吸附下来,使氢气得以干燥。在一台干燥塔出于干燥的状态下,另一台干燥塔处于再生过程。干燥塔的再生过程包括加热再生和吹冷两个步骤。在加热再生过程中,另一路再生氢气首先经预干燥塔进行干燥,然后经加热器升温至140〜16CTC后冲洗需要再生的干燥塔,使吸附剂升温、其中的水分得以解析出來,解析气经冷却和分液后再与另一路氢气回合,然后去处于干燥状态的干燥塔进行干燥。在吹冷过程中,再生氢气直接去处于再生状态的干燥塔,将干燥塔温度降至常温,然后再经加热器加热后去预干燥塔,对预干燥塔中的干燥剂

8、进行加温干

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