冷轧厂450Nm3h PSA制氢系统运行分析及改进措施
制氢开工过程中难点分析及对策
制氢开工过程中难点分析及对策制氢装置为气体进料装置,所用的原料及产品气均为易燃易爆气体,且生产过程中工况比较苛刻,属高温中压型装置,开工过程中,存在以下控制难点,下面就分别阐述如下并给出相应对策以供参考:一、联动试车过程1、烘炉煮炉过程中蒸汽的配入制氢烘炉煮炉过程中,由于自产中压蒸汽不合格,不能配入系统,故须引管网3.5MPa 中压蒸汽配入转化炉进行升温,配入过程中,可能出现以下几种情况:①暖管不够造成中压蒸汽水击②暖管不够造成中压蒸汽冷凝水进入转化炉下集气管浸泡耐火浇注料层③由于系统已经建立氮气循环,如果操作不当,配入过猛过快容易造成蒸汽顶氮气的现象发生,造成压缩机出口憋压,破坏系统循环,严重影响以后工序的进行。
对策:对于第一、二种情况,比较简单,在配入蒸汽之前,一定要逐段暖管,暖管合格后方可将中压蒸汽向后引,同时放净管内存水,防止蒸汽冷凝水进入转化炉,即可避免,对于第三种情况则需派专人监督,操作过程种开关阀门一定要缓慢进行,同时将压缩机二返一阀门打自动,并设定合适的压力值,以防止出口憋压。
一旦发生上述的三种情况,应迅速关小中压蒸汽入装置阀门,待问题排除后方可再次引入中压蒸汽。
2、中压锅炉煮炉过程的控制中压锅炉煮炉过程中,由于自产蒸汽不合格,必须进行放空,同时要通过放空开度的大小来控制汽包的升压速度。
在不同的升压阶段可能会产生以下问题:①0~0.4MPa升压的过程中,汽包液位控制在最高可见液位,如果控制不当,将会造成高碱度的锅炉水冲入过热段中,造成过热段由于碱结晶堵塞过热段,严重影响锅炉的正常操作。
②各恒压阶段由于需要通过手阀手动控制汽包压力,存在控制准确度不足的问题,容易造成汽包压力的骤升骤降,造成汽包液位波动,破坏锅炉的正常操作。
③降压补水阶段,由于此时要大量排污,连排定排同时开启,容易造成汽包液位过低。
对策:对于第一、二种情况,要求操作过程中,升温、升压过程必须缓慢进行,由于过热蒸汽的压力和温度是对应的,控制汽包的升压速度就可以控制汽包的升温速度,所以,开关阀门的幅度一定要小,待压力稳定后再进行下一次开关阀门操作。
PSA单元程序故障处理方案
渣油加氢装置PSA单元程序故障处理方案中石化海南炼油化工有限公司二〇一二年二月六日会签表一、情况说明:渣油加氢PSA单元程序存在缺陷,对PSA单元以及氢气管网的平稳运行带来很大影响,因此需要将PSA单元停运进行处理。
二、PSA单元停运后的影响:1、对加氢裂化装置的影响PSA停运后,只有制氢装置外供高纯氢,氢管网的氢纯度下降,加氢裂化循环氢纯度则会下降至80%左右,氢纯度太低不利于加氢反应,催化剂的结焦失活速率会增大。
为维持加氢裂化循环氢纯度需采取如下措施:✧降低反应温度、降低进料量来降低加氢裂化耗氢。
✧维持反应深度,通过排废氢来维持系统氢纯度,排废氢的量较大,对火炬有较大影响。
建议采取稍降反应温度,尾油改至罐区的运行方式维持生产,待PSA处理完后再逐步恢复正常生产。
2、对渣油加氢装置的影响渣油加氢装置的供氢主要来源为PSA产品氢。
PSA单元改为副线后,补充氢纯度则会大幅下降至92%左右,循环氢纯度则会下降到70%左右。
循环氢纯度太低不利于加氢反应,催化剂结焦失活速率将增大,床层压降随之上涨。
为维持系统循环氢纯度,需要排废氢至火炬维持系统的氢纯度,七单元需要增开气柜压缩机回收瓦斯。
为保持氢纯度有以下措施:✧降低反应温度、降低进料量/改循环油维持低耗氢。
维持反应深度,通过排废氢来维持系统氢纯度,排废氢的量较大。
建议采取稍降反应温度,维持处理量不变,略开排废氢的方式维持生产,待PSA处理完后逐步恢复正常运行。
三、处理方案1、提前汇报调度、通知四单元,提前将天然气改入制氢,并逐步将PSA尾气改出制氢,避免在PSA操作时中对制氢造成影响。
2、通知七单元将加氢裂化、渣油加氢排废氢改至火炬线,将RDS 脱硫低分气改至燃料气管网。
3、四单元将氢气管网控制平稳后,缓慢将PSA切至付线,关闭PSA入口阀门。
4、点击PSA停运按钮,PSA停车。
5、停运解析气压缩机,关闭解析气压缩机出口双阀。
6、PSA停运后将有两塔处于吸附状态(选择程控密封性能好的塔处于吸附状态时停运PSA),以这两塔为气源对其他各塔的程控进行查漏,并做好记录。
制氢系统故障浅析与解决
制氢系统故障浅析与解决刘志江,孙锋伟(华电包头发电有限公司,内蒙古,包头,013014)[摘要] 内蒙古华电包头发电有限公司制氢系统存在着产氢量低、整流柜过热、左右侧电解槽电流偏差大、氢氧侧液位偏差大、产氢的纯度和湿度合格率都低等问题。
针对以上问题通过系统的原因排查、运行方式优化、缺陷治理等工作,使得制氢系统产氢量达到设备的额定出力,并解决了整流柜运行中的过热问题,产氢纯度达到99.8%以上,产氢湿度可达到-50℃以下,均达到了设计要求。
[关键词] 制氢系统氢气纯度氢气湿度整流柜1 前言华电包头公司制氢系统使用的设备为天津市大陆制氢设备有限公司生产的HDQG/3.2-Ⅳ型中压水解制氢装置。
该装置采用微机控制,压力、温度和氢、氧分离器清洗液位差可进行自动调节,干燥器的再生时间及再生温度自动控制。
装置的工作压力、温度、氢液位、氧液位、氢气纯度和氧气纯度集中显示。
在干燥器再生开始及结束时,有自动声光报警。
若氢阀后压力、冷却水压力、气源压力、氢氧液位上下限、氢氧纯度产生偏差时能自动声光报警;若装置的压力、温度、氢氧液位、碱液循环量、气源压力等主要参数严重偏离正常值,而又不能及时处理时,该装置能自动声光报警并停车;装置的主要参数——压力,设置了双重独立系统,当系统压力控制失灵,装置的运行状态达到危险值时,该独立系统自动声光报警并停车。
制氢系统的有关参数见表1。
装置由主体电解槽和框架部分、整流、控制柜及自控仪表、送水泵、水箱、碱箱及配套设备(电源柜、动力柜、干燥装置、氢气储罐、压缩空气储罐、氢排水水封)等组成。
电解槽电源采用可控硅整流,将交流电380V 变为直流供给,氢氧化钾溶液作为电解质,以五氧化二矾为添加剂,电解除盐水来获得高纯度氢气,满足发电机补氢的需要。
(1).氢气系统:2 制氢系统运行中存在的问题及原因分析、解决经验制氢站因设计、设备本身质量等诸多问题造成在运行中出力小,整流柜过热以及纯度及露点经常达不到标,具体表现为:2.1 制氢站电解槽额定电流为460A,额定出力为10 Nm3/h,但目前运行电流高于440A 时就已经造成整流柜过热,被迫设置一台风机强制吹风冷却,但是其出力仅为8 Nm3/h 左右。
PSA氢提纯系统的应用与故障分析
2 PSA 系统工艺流程简述我公司p s a 系统采用十塔操作,共设置10个 吸附塔,正常运行时2个执行吸附程序,8个执行 再生程序,系统程序设置13个步骤:吸附―一次均 压降—二次均压降—三次均压降^四次均压降—顺 放—逆放—冲洗—四次均压升—三次均压升^二次 均压升—一次均压升—系统终升。
正常运行模式采 用10-2-4模式,即10塔运行,2塔吸附,4次均压。
此外,当某个吸附塔出现程控阀门状态报警并引起 测量压力与系统标准压力不一致时,将启动自动切塔,切除塔停止吸附并隔离,9塔在线运行实现9-2-3 模式,工作状态步序如表1所示。
T .艺所利用的特性。
从图1的B —A 可以看出,在温度一定时,随着压力的升高吸附容量逐渐增大。
变压吸附过程正是利用图1中吸附剂在A -B 段的 特性来实现吸附与解吸的。
吸附剂在常温高压(A 点)下大量吸附原料气中除氢以外的杂质组分,然 后降低杂质的分压(B 点)使各种杂质得以解吸。
变压吸附(PSA )技术是通过改变吸附罐压力 对来料气进行分离,同时自身吸附剂也可实现吸附 与再生,单元整体自动化程度高,处理量大,再生 速度快,操作稳定,能耗低,易于控制,并且对于 来料组分复杂的气体可一次性脱除杂质,获得高质 量产品,目前已成为一种成熟的多组分气体分离技 术。
大连石化公司20万Nn ^h —1制氢装置P SA 氢提 纯系统目前已投产多年,整体运行稳定,但也出现 过产品氢压力波动、程控阀门频繁故障等异常事件, 现就具体情况进行如下分析。
1 PSA 氢提纯的原理变压吸附氢提纯工艺过程之所以得以实现是由 于吸附剂在这种物理吸附中所具有的两个性质:一 是对不同组分的吸附能力不同,二是吸附质在吸附 剂上的吸附容量随吸附质的分压上升而增加,随吸 附温度的上升而下降。
利用吸附剂的第一个性质, 可实现对含氢气源中杂质组分的优先吸附而使氢气 得以提纯;利用吸附剂的第二个性质,可实现吸附 剂在低温、高压下吸附而在高温、低压下解吸再生, 从而构成吸附剂的吸附与再生循环,达到连续分离 提纯氢气的目的。
制氢装置PSA系统运行状况分析
制氢装置PSA系统运行状况分析2010年第l2期2010年l2月化学工程与装备ChemicalEngineering&Equipment97制氢装置PSA系统运行状况分析张良军(中国石油独山子石化公司,新疆独山子833600)摘要:本文介绍了PSA的工艺原理及独山子石化制氢装置PSA系统的运行状况.并针对PSA系统运行过程中出现的程序运行故障,程控阀内漏及液压系统运行故障等问题进行了分析,并提出了相应的处理措施.关键词:PSA系统:程序:程控阀;内漏;液压系统;措施独山子石化公司制氢装置氢气提纯采用PSA工艺,设计量为80000Nm3/h,产品氢纯度大于99.95%,设计操作区间为30~/o--I10%.PSA系统采用了成都华西科技公司气体提纯工艺技术,该系统自2009年7月份投产运行以来.发生了很多诸如程控阀漏油导致的非计划停工,PSA程控阀开关故障导致连续切塔转化炉出口温度超温及PSA程序故障导致压力曲线异常等影响装置正常运行的问题.本文分析了这些故障的原因,并针对性的提出了对策,有效的保证了PSA系统长周期安全平稳运行.I工艺技术来自造气部分压力为2.6MPa.温度40"12的变换气与来自新区的苯乙烯尾气混合后进入PSA系统,原料气自吸m塔底部进入处于吸附状态的吸附塔内,在吸附塔内多种吸附剂的依次选择吸附下,将混合气体中的易吸附组分吸附不易吸附的组分从床层的一端流出,然后降低吸附剂床层的力.使妓吸附的组分脱附出来,从床层的另一端排出,从而实现了气体的分离与净化,同时也使吸附剂得到了再生.该过程除去火部分杂质,获得纯度火于99.95%的氢气,经压力调节系统稳压后送至新区相关的加氢装置.塔底解析气经稳后送至转化炉作为燃料.PSA系统在制氢装置中非常关键的操作单元,必须保证PSA系统稳定安全运行,PSA装置必须具备故障诊断系统及程序切换系统.另外由于前工序造气系统的变化,进人PSA系统的原料气工况{;直时会发生变化,PSA系统还必须具蔷自适应智能化操作的功能.该系统10-3.4运行模式,十塔运行时,始终足三塔旧时在吸附状态.删次均压过程.为提lf:i装踅运行的连续性和可靠性,本装置还编制1r一奁自动切塔恢复程序.当某一台吸附塔lll现故障时,可将该塔切除,让剩余的9个吸附塔运行9.2.4模式,如果得柯一台吸附塔出现故障则可继续切除,运行8-2.3模式,依次类推.最终可以运行5塔模式,实现不停工在线处理故障塔的功能.当被切除塔故障排除后,为了减少系统波动,避免出现安全事故,该系统设计的自动恢复软件能够自动找到最佳状态恢复,吸附塔恢复总是从解吸阶段切入的,最大限度的减少了恢复塔对系统的影响.保证产品氧纯度合格.2装置运行状况(1)程控阀故障频繁,程控阀内漏现象出现的次数较多,程控阀阀检报警也频繁出现,导致脱附气压力及流量波动较火,转化炉出口温度经常超温,影响了装置安全运行. (2)液压油系统故障,液压油线发生过大量漏油现象,短时问内油箱油位降至PSA液压油联锁停车油位35%以下, PSA发生非计划停工事故,相关三套加氡装置随即联锁停工.(3)PSA程序故障.吸附塔压力曲线异常.3生产运行过程中出现的异常情况分析3.I程控阀运行状况3.1.1程控阀行动迟缓2009年3月,PSA系统运行过程中,突然程控阁XCV2004J阁检报警,从DCS上发现该程控阀未及时关闭, 程控阔XCV2003J已经打开,短时问内GH三塔连续自动切除,转化炉出口温度瞬间达到88O℃,接近装置联锁停车89o℃.这时迅速将自动切塔按钮调至手动切塔状态,PSA系统解除自动切塔程序,I司时征SIS系统上将转化炉出口温度高高联锁摘除,大幅度降低燃料气及脱附气用量,屈终转化炉}{i温度达912℃,超过--,温度商赢联镄值,这次及时的处理避免r一次装置非计划停1=事故,但在一定程度上减少j,转化土J,管的使用寿命.造成PSA系统连续自动切塔事故的原因大毁有以下几种:(1)某个塔处于吸附状态.该塔I:的7或8撑有阀报警,问时PC2003A(产品氢出口压力控制阀)处于自动状态且测量值(PV)比吸附压力平均值低98#k良车:制氧装置PSA系统运行状况分析0.15MPa以f时该塔破tJJ除.(2)粜个塔处于终"状态,该塔f:的7≠f8钉阀报警.1r1j时PC2()()3A处于自动状态R测量值(PV)比吸力'均值低0.15MPa以上时该塔铍切除.(3)某个塔L的7阀常打开,该塔【的l,2女,3柯阀报警,I州时PC2003A处于自动状态a测量值(PV)比吸附胨力,P均值低0.15MPa以.-时该塔破切除.(4)粜个塔t的8阀正常打开,该塔上的l,2,3有阀报警,时PC2003A处于自动状态态且测量值(PV)比吸联力均值低0.15MPa以上时该塔被切除.(5)某个塔上的8阀正常扣'开.该塔上的7≠f阀报警时该塔被切除.(6)某个塔逆放或冲洗状态开始1Os后,PI2002A的测量值(PV)大于0.3MPa时该塔被切除.仔细分析该连续切塔过程,发现自动切除的吸附塔均是存冲沈状态开始后,PI2002A的测量值(PV)在较长时间内人于0.3MPa,判断是由于J塔程控阀XCV2004J.XCV2003J同时打开时,发生了高窜低的现象,其它塔在低阶段时,吸附塔压力超高,故障塔自动切除.遇到这种情况,应首先迅速将自动切塔按钮手动切塔状态,再将故障塔迅速手动切除,这样能最大限度减少PSA连续自动切塔的发生.即使发生连续切塔,必要时可摘除相关联锁,技时切除故障塔,恢复常塔,也能逆免装置发生非计划停工的严重事故.3.1.2程控阀内漏现象严重20lO年8月以来,相继发现A塔程控阀XCV2004A.C塔程控阀XCV2003C,G塔程控阀XCV2003G内漏严重,对PSA系统安全生产造成较大的影响.现A塔及G塔由于程控阀内漏严重已手动切除,PSA系统运行8—2.3模式.由于C塔程控阀XCV2003C也有内漏现象,该塔运行存在一定的隐患.2010年9月2O日,当C塔从顺放阶段到逆放阶段时,逆放压力偏高,达到O.26MPa,正常情况应该是0.18MPa 左右.这样导致脱附气压力持续偏高,大量脱附气进入转化炉,转化炉出口温度迅速升高至870"C,这时将燃料气控制改手动控制,火幅度降低入炉燃料气量,一段时问后转化炉出口温度稳定正常.针对这种现象,我们采取了一下措施:(1)将燃料气入炉控制阀改手动控制.(2)专人监控PSA系统DCS运行模块及吸附塔压力曲线,发现有吸附塔逆放阶段压力高时,及时提醒内操大幅度降低燃科气入炉量.(3)将脱附气入炉压力降低,将PC2007B(脱附气去火炬阀)压力给定值从O.032MPa降低至0.025MPa减少脱附气入炉量.(4)制定详细五塔运行方案,在线更换内漏严重的程控阀.3.2脱气流量小稳定脱气由逆放气和冲洗解吸气组成,逆放初女台力:稳定时会导致脱刚气流量不稳定.为稳定脱气流量.可采用以下方法:(】)增加稳定冲洗气的拄阀:(2)适当减少逆放初始开度;(3)调整逆放节流阀芯开度,使程控阎打开速度减慢.33液油系统漏油现象液压油系统主要由集成液蜓泵站蒂能器站和也磁换向阎构成.集成液压油泵为双系统,一开一各.两套系统完全独立,可独立检修.2009年6月l5日,DCSll气控发现液压油油箱液位持续降低,现场检查发现进程控阀连接处丈量漏油,垫片不在,现场无法处理,油箱液位迅速到达PSA停联锁值35%,PSA系统非计划停车.造成这次事故的原是现场在短时问内无法加垫片,漏油无法及时控制.检查发现垫片均为非弹性垫片,在液压油线及程控阎持续振动的情况下连接处容易振松,垫片振掉.结合设计工艺包资料来看,设计要求使用弹性垫片,但在施工过程中均使用了非弹性垫片.将垫片均换成弹性垫片后朱发生漏油现象.发现程控阀上支油管漏油,应及时通知控制室切塔.切塔后,如果吸附塔压力和漏油程控阀管线压力的差别太大,通知现场手动均或放空.现场人员将程控阀打开,此时,上支油管变成圄油管,使漏油得到控制.如果漏油发生在程控阀的法兰连接处,则更换法兰垫片.如果漏油发生在上支油管道.则可将漏油的管道拆下来处理.4恢复塔时PSA系统程序故障4.1恢复塔程序故障经过2010年8月3O日,制氢装置PSA系统D塔程控阀XV2003D阔检报警,XV2o03D延迟30s没有打开,为防止外送氢气流量波动,迅速手动将该吸附塔切除.联系仪表现场点试该程控阎,程控阀开关速度及开关状态正常,没有发现异常情况,将PSA液压油压力由最低4.73MPa提至4.9MPa.18:30恢复D塔,当时该吸附塔内压力为1.5MPa, 将该塔压力泄压至逆放压力0.18MPa,防止高压下吸附塔切入对转化系统造成影响.l9:0l:53点击D塔切入按钮"RESTORE",将切入指令发给DCS,该吸附塔中部显灰色框,等待系统自动切入,l9:Ol:56逆放压力PC2009报警,压力显示0.608MPa,外送产品压力报警2.299MPa.l9:02:01解吸气压力PC2006报警,压力0.062MPa,同时外放火炬阀PC2007B全开放火炬.l9:02:o8终升压力PC2008报警,压力显示0.805MPa.同时外送氢气流量由正常的56000NM/h掉至12965NM/h.19:03:30,由于D塔还没有并入系统,迅速点击该塔"CLrr命令按钮,终止并塔程序.l9:04:l0外送氢气流量恢复正常.联系PSA设计,家确认后,再次投用D塔,未发生异常情况.4.2原因分析(1)对发生波动时各塔压力趋势图进行分析,当时PSAD塔并塔切入系统.班组点击切入按钮"RESTORE"后,l9:Ol:55时,B塔鹾力曲线(红色)由吸附状态在短时问内降至逆放压力.l塔压力曲线(粉色)又冲洗压力短时问升至吸附压力.G塔曲线(蓝色)在吸附状态下进行了一半进入一均降阶段.H塔压力曲线(白色)没有进行一均和终升由二均直接进入吸附状态.当时各程控阀没有发生阀检报警.(2)由于各程控阀没有阀检报警,所以当时各吸附塔及程控阀状态应该是程序运行要求的状态,联系厂家进行分析,厂家认为程序没有问题,但是又解释不清楚吸附塔压力历史曲线的异常情况.4-3各吸附塔压力异常趋势图4.4应对措旖由于发生该现象的原因不明,如果再次发生类似情况,可以暂时终止并塔程序.5PsA系统改进(1)液压程控阀,优点开关迅速,液压系统运行稳定,程控阀所需动力不受系统的影响:缺点是开关迅速对密封面的冲击和磨损更加剧烈,密封面材料容易损坏,建议密封采用韧性耐磨性更佳的密封材料.(2)北方冬季温度较低,极易造成液压油温度及压力波动,进而影响PSA系统稳定运行,建议对各液压油管路支线都进行伴热.(3)程控阀设计较大,以应对范围广泛的处理量但程控阕越大,制造越困难,也越容易出故障.建议采用更合理的程控阀大小,可以采用提高塔数.6结论独山子石化制氢装置自20o9年7月投产以来,PSA系统不断发生诸如程控阀内漏,液压油系统漏油及程序故障等严重影响PSA安全平稳运行的问题.经过持续的技术改进及工艺参数调整,PSA系统各项运行指标已接近或达到设计目标,整体运行平稳.在今后的安全生产中,随着人员技术的提高,装置运行经验的积累及设备近一步磨合,相信PSA系统能保持长周期安全平稳运行.参考文献【l】段惠斌.氢回收分子筛程控阀内漏分析【J].石油化工应用,。
PSA提氢装置平稳运行的关键因素及应对措施
158格尔木炼油厂变压吸附提氢装置(以下简称PSA)采用四川天一科技股份有限公司的变压吸附气体分离专有技术,0113A甲醇弛放气提氢装置(以下简称A套)公称能力为60000Nm 3/h,0113B混合气提氢装置(以下简称B 套)公称能力为12000 Nm 3/h。
A套为常压解吸流程,采用的运行模式是10-2-4,即10塔运行,2塔吸附,4次均压;B套为真空解吸流程,采用的运行模式为8-2-3/V,即8塔运行,2塔吸附,三次均压。
1 影响装置平稳运行的关键因素1.1 PSA对全厂的影响甲醇驰放气提氢装置的原料气为甲醇驰放气,来自甲醇装置,在吸附过程中原料气内的氢气穿透床层后外送氢气管网,其他气体如CO、CO 2、CH 4等被吸附剂床层吸附,这部分气体在吸附剂解吸过程中作为解吸气被释放出来,然后经过解吸气压缩机升压后再送回甲醇装置作为燃料。
混合气提氢装置的原料气为净化干气和重整氢气,来自脱硫装置和重整装置,在吸附过程中原料气内的氢气穿透床层,然后进行脱氧出来,最后经过产品氢气压缩机升压外送氢气管网。
A套解吸气的波动会严重影响甲醇装置转化炉出口温度,造成蒸汽压力波动,对设备极其不利,使得产品质量和产量出现很大波动。
B套解吸气的出口与原料气的入口都是干气管网,如果我装置调节不当,出现波动,会对全厂干气管网的平衡利用造成极大困难,如果压力过高将使得气柜液位上升,甚至放火炬;如果压力过低,下游高压瓦斯的天然气补入量将大幅增加。
1.2 影响PSA稳定运行的自身因素1.2.1 程控阀故障程控阀执行机构为气动旋转式执行机构,电磁阀对仪表空气起着调节和开关作用,一旦电磁阀内有漏气现象存在,将造成执行机构动力不足而使得程控阀的开启出现严重滞后或者开启不了等情况。
1.2.2 程控阀内漏程控阀存在内漏甚至是阀芯穿孔现象,阀门内漏会导致顺放的压力过低,造成解吸效果不高,从而引起产品质量的波动,而且还能引起解吸气罐的压力和流量的波动。
冷轧处理线环境污染环节及治理措施探讨
冷轧处理线环境污染环节及治理措施探讨摘要:钢铁工业作为国民经济的基础工业,经过多年的快速发展,在技术进步和结构调整等方面都取得了重大进步。
但与世界先进水平相比,我国钢铁工业资源利用率低、能源消耗大、污染严重,在雾霾天气严重的当下,对污染的治理显得尤为重要。
本文主要分析钢铁行业冷轧处理线中容易产生环境污染的环节,并探讨解决污染问题的途径办法。
关键词:冷轧、环境污染、治理措施冷轧生产线作为钢铁生产流程中的重要环节,主要包括酸洗机组、冷轧机组、镀锌机组、退火机组等。
这些生产线在生产过程中对环境都造成了或多或少的损害。
归纳起来主要有废气、废液、粉尘、噪声等污染。
1.冷轧生产线不同机组主要污染源①酸洗机组:酸洗机组主要污染源是酸,体现在生产过程中酸的排放、回收及通过酸槽向环境中的排放等方式对环境造成损害。
另外矫直机等设备运行时带钢表面氧化铁皮脱落产生的粉尘污染。
②冷轧机组:冷轧机组主要污染源是乳化液,体现在生产中液雾状的废气及废轧制油。
另外,粉尘、废水、噪声也是污染环境的因素。
③镀锌机组:镀锌机组主要污染源是碱洗、刷洗、电解清洗、酸洗所产生的含酸、含碱废气废液,锌锅涂镀过程中产生的废气等,另外气刀的噪声污染。
④退火机组:退火机组主要污染源是碱洗、刷洗和电解清洗等过程排出的废水、废气。
干平整机工作中产生的金属粉尘或湿平整机工作时产生的废气、废液。
退火炉的废气污染。
2.主要污染源治理措施2.1废气处理钢铁工业是大气的污染大户,废气排放量非常大,钢铁工业废气治理必须贯彻综合治理的原则。
努力降低能耗和原料消耗,这是减少废气排放的根本途径之一;改革工艺、采用先进的工艺及设备,以减少生产工艺废气的排放;积极采用高效节能的治理方法和设备,强化废气的治理、回收;大力开展综合利用。
处理完废气中的粉尘只是简单的处理烟气中的颗粒物,其中的有毒物质以及一些有价元素的回收并不能解决,因此后续的处理要从根本上把冶金废气处理掉,需要对其成分的分析并加以处理。
基于HAZOP的PSA制氢系统安全分析
在役PSA制氢系统的HAZOP应用摘要:PSA制氢广泛应用于化工生产中,对生产装置运行进行安全分析,找出其中存在的隐患和缺陷,完善工艺装置的设计、设备选择及操作维护,提高装置的安全可靠性。
关键词:PSA制氢 HAZOP 安全评价1. 安全分析的意义PSA制氢在化工生产中广泛应用。
根据生产装置的性质,保障安全生产和稳定生产的意义重大,保障工艺过程安全是包括石油化工行业在内的流程工业所特有的、重要的安全生产管理任务。
危险与可操作性分析以其科学性、系统性和全面性特点在化工生产中得到广泛认可和应用,成为化工行业事故预防的有效手段和重要工具。
在国家安全监管总局和工业和信息化部“关于危险化学品企业落实《国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知》的实施意见”(安监总管三(2010)186号)、国家安监总局《关于印发危险化学品创业单位安全生产标准化评审标准的通知》(安监总管三(2011)93号)中,要求危化品企业对危险化工工艺和重点监管危险化学品的生产装置,要积极利用危险与可操作性分析(HAZOP)评估方法,全面排查事故隐患,提高本职安全。
河南能化集团近年来在集团内部积极推进HAZOP的实施,为进一步推进企业安全标准化建设打下坚实基础。
2. 主要分析工作对PSA制氢工艺进行安全分析,从工艺安全出发,从设计、操作、运行、设备等方面对装置进行分析,3. 本分析方法与其他安全分析方法的比较4. HAZOP基本概念和术语(1)分析节点(2)操作步骤(3)引导词(4)工艺参数(5)工艺指标(6)偏差(7)原因(8)后果(9)安全措施(10)补充措施5. HAZOP的节点选择对于连续的工艺操作过程,HAZOP分析节点为工艺单元,而对于间歇操作的过程来说,HAZOP的分析节点为操作步骤。
本装置为连续运行的间歇式操作过程,所以分析节点为操作步骤。
合理的划分分析节点或操作步骤对HAZOP的结果影响较大,本次分析节点以步骤为主,6. 偏差的确定对于每一个节点,HAZOP分析以正常操作运行的工艺参数为标准值,分析运行过程中工艺参数的变动,这些偏差通过引导词和工艺参数引出。
3×10^(4)Nm^(3)h制氢装置PSA产能不足情况分析及措施
3x l 〇4Im3/h 制氢装置PSA 产能不足情况分析及措施方华龙(中国石化青岛炼化公司炼油三部,山东青岛266550)摘要:针化公司3x 104N m 3/h 制装 2015年检修 现的P S A 产能 题进行了说明和原因分析,分别 了更换内漏程控阀、切 验吸附剂是否 、增加流孔板减少气体对吸附 、以及内部程序检查修改等方 处理, 解了产能题, 生产的需要。
关键词:P S A ;制;产能不足中图分类号:T Q 116.2文献标识码:B文章编号:1008-021X (2021)01-0130-03山东化工• 130 •SHANDONGCHEMICAL INDUSTRY2021 年第 50 卷Analysis and Measures of Insufficient PSA Production Capacity of 3x104 Nm3,/hHydrogen Production UnitFang Hualong(Sinopec Q i n g d a o Refining a n d Chemical C o m p a n y ,Oil Refining Division ,Q i n gdao266550,C h i n a )Abstract :T h e p r oblem of insufficient P S Aproductioncapacity afteroverliaul of 3x 104 N m 3/h hydrogen productw a s explained a n d the reasons were analyzed , to solve the p r oblem of production capacity , the me t h o d s such as replacing theinternal leakage p r ogram control valve ,whether thesingletowercutoff testadsorbent is invalidreduce the gas abrasion totheadsorbent ,a n dchecking a n d modifying the internalp r ogram were adod e m a n d s of production .K e y words : P S A ; hydrogen production ; insufficient production capacity变压吸附(Pressure S w i n g A d s o r p t n ),简称(P S A )技术作为近 年 工业上新 的气体分离技术,以 环周期, 作(能耗低),动化控制.产品气纯度高等特点,得广泛 ,尤新型吸附 产生,工更加完善,该技术的 拓展,处理规模也逐 大[1]。
浅谈PSA变压吸附制氢工艺及优化
102研究与探索Research and Exploration ·工艺流程与应用中国设备工程 2023.07 (下)近年来,我国的化工行业进步明显,各个化工企业为适应行业现代化的发展步伐,都越发关注工艺革新,希望通过现代化工艺克服传统工艺的不足,提升生产效率与质量。
PSA 变压吸附制氢工艺的流程多、要素多,其工艺应用效果与许多因素有关,化工企业内应用PSA变压吸附制氢工艺时应立足实际情况,创造良好的工艺条件,强化工艺中的流程把控。
一些化工企业的PSA 变压吸附制氢工艺中存在诸多技术不足,未来这些企业需加强工艺优化与技术改进。
1 影响变压吸附的主要因素1.1 PSA 变压吸附制氢影响吸附能力的主要因素PSA 变压吸附制氢工艺中,吸附能力为衡量该工艺应用效果的关键指标,就实际的生产过程来看,吸附能力与诸多因素都有关,主要因素为:(1)原料气温度,这一因素与吸附能力有着紧密的联系,二者呈反比曲线,温度越大对应着越小的吸附剂容量,也就导致吸附、解吸、再生循环的效率大大提升,时间缩短,吸附塔的处理能力偏低。
(2)原料气组分,企业中采用PSA 变压吸附制氢工艺时使用的原料有一定差异,其差异主要体现在物质组分方面,如原料中的杂质含量超标,吸附塔的吸附能力显著下降,在工艺中为达到最佳的吸附效果,应选用低杂质原料。
(3)操作压力,PSA 变压吸附制氢工艺中压力与吸附量为正向变化的关系,压力越大吸附量越大,此时吸附塔有较强的处理能力,但解吸气的压力值越小,意味着吸附剂具有更强的再生能力,因此,吸附剂的动态吸附容量越大,吸附塔具有更强的处理能力。
(4)氢气纯度,在PSA 制氢工艺的吸附剂再生阶段,氢气损失较大,此时的吸附塔处理能力越强,对应的再生周期较长,而单位时间内的再生次数相对较少,在此关系下,如在工艺中减小氢气损失量,可提升整体效率。
1.2 PSA 变压吸附制氢影响氢气收率的因素在PSA 变压吸附制氢工艺中,氢气收率也是需重点关注的部分,但氢气收率同样与很多因素有关。
PSA制氢装置改造相关问题探讨与思考
装填量 在改造 过程 中均有所提 高 , 能够使得 制氢原材 料 降低 消 并积极和 设计单 位相关专 家进行 多次探讨和论 证 , 提 出以下的 耗, 使得 富氢资源 得以 充分利用 。部分重 整氢装 置在平稳运 行 相 关 改 造 措 施 : P S A装置后 进 行 引入 , 能够 实现 提纯 的要 求 , 实 践证 明能够 取 第一, 一 台顺放 气缓 冲罐 在工 程 中增加 , 对 于 冲洗调 节 回
题, 具有偏 大的 吸附剂床 层死空 间 ; 第三 , 存 在氢气 回收率 比较
低的 问题 , 对于 C O + C O 含量在 氢气产品 中的控 制量来说 , 其控
0 x 1 0 时, 氢 气 回收率 仅能达 到 8 0 %左右 。第四 , 具有较 为 了提 高总 产氢的能 力 , 并 且要求 满足最终 产 品的氢气纯 制在 1 需 要进一步优化和改 造。 度的 合格要 求 , 结 合实 际情况 , 全面 的技术 改进 工作 在 P S A单 小 的吸附塔的解析 气管线 ,
连 续四次均 压升 压 , 以及相 关的产 品气升 压等几部分组成 。 分 子筛 吸附 饱和 的情 况下才 进行 , 在此过 程 中 , 也能 实现 对于 放 、 A塔分 子筛的再 生 。在 再生 的过 程 中 , 也 就是能够 实现 压力迅 速 降低 至 常压 , 这 主要是 通过 吸附塔 内气体排 至 大气 来实现 , 碳 和氧气 , 在吸附和再 生的发生时 间大 约在 1 2 0秒 内完成 。
方面 的问题 , 主要包 括 : 第一, 由于装 置建设的时 间具有 一定相
比, 后期增 设的 6台吸附罐 内 的吸附剂和 之前 已经投入 使用的
证 的情 况下 , 结合 实际情况 , 改造 P S A单元 , 能 够使 得装 置产 氢 6个罐 还 存在 一定 的性 能 不 匹配的 问题 , 同时 , 对 于 装填 量来
PSA制氢装置运行程序工艺及安全优化措施
PSA制氢装置运行程序工艺及安全优化措施王方亮【摘要】结合PSA制氢装置实际运行及工艺操作状况,分别从PSA程序运行安全、工艺操作及优化调整等方面对原有PSA运行程序进行了部分优化,降低了PSA装置程序运行维护及工艺操作难度,提高了PSA程序故障处理工作及工艺运行效率,及PSA装置工艺运行安全水平.【期刊名称】《内蒙古石油化工》【年(卷),期】2015(000)018【总页数】3页(P62-64)【关键词】PSA;工艺安全;工艺优化;程控阀;氢气收率【作者】王方亮【作者单位】神华鄂尔多斯煤制油分公司煤气化生产中心,内蒙古鄂尔多斯017209【正文语种】中文【中图分类】TQ546.5我公司煤制氢PSA氢气提纯装置由四川天一设计,该工序最终承担着向煤直接液化输送合格氢气(≥99.5%)的重大任务该系统的稳定运行对于实现煤液化装置安、稳、长、满、优生产运行目标起到至关重要的作用。
PSA氢气提纯装置的工艺原理是以物理吸附原理为基础,利用不同压力下吸附剂对不同同物质吸附能力的不同,实现对气体混合物进行分离、提纯的目的。
通过周期性地频繁切换程控阀门运行状态实现PSA工艺过程,由于PSA系统内程控阀门数量多、动作频繁,工艺控制通常需要极高的变压吸附自动化水平。
PSA运行程序作为实现该过程最关键过程影响因素,其工艺运行及安全水平对PSA装置性能的发挥,必将产生重大影响。
1 PSA程序运行优化过程简介我公司PSA氢气提纯装置采用四川天一科技股份有限公司PSA制氢技术,装置运行主运行时序为12-3-6/P,辅助运行程序6套,系统内程控阀门100台,程控调节阀8台。
原监控系统采用Honeywell TPS TDC-3000,程序组态采用PLC语言,结构复杂,程序发生异常情况时仪控人员进行故障分析、判断、处理难大,安全风险高。
在该装置前期运行过程中出现的几个程序未知故障,无一不造成的PSA装置系统被迫停车事故,对公司全生产造成了重大损失。
制氢装置PSA程控阀运行故障分析处理与总结
向将 塔 内压 力 降 至接 近 常 压 ,杂 质 从 吸 附 剂 中 人
量解 吸 。
( 5 ) 冲洗 过 程 :利 用 顺 放 出的 氢 气冲 洗 塔 层 , 尽 量 降 低 杂 质 分 压 , 使 吸 附 的 杂 质 得 以 完 全 解
吸。
l 海 南炼 化P S A流程 工艺
压 力2 . 1 MP a ( G) 、温 度 4 0 ℃ 的 中 变 气 , 进 入 P S A 元 , 自塔 底进 入正 处于 吸 附工况 的吸 附塔 , 中变 在 其 中 多种 吸 附剂 的依 次 选 择 吸 附 下 ,一 次性 除 去氯 以 外 的几 乎 所 有 杂 质 ,获 得 纯 度 大 于 9 9 . 9 %的 产 品氢 气 , 稳 压 后 送 至 管 网 ,解 吸 气 稳 压后 送 至 转 化 炉 作 为 燃 料 。P S A程 序 采用 “ 1 0 — 2 —
( 6 1 均 压升 压 过 程 :该 过 程 与均 压 降压 过 程 相 对 应 。利 用 其 它 吸 附 塔 的 均 压 降 压 气 体 依 次 从 顶
部 对吸 附塔 进行 升压 。 ( 7 ) 产 品 气 升压 过 程 :用 产 品氢 气 将 吸 附塔 四 次均 压 升 压 后 的吸 附 塔 压 力 升 至 吸 附 压 力 。 1 0 个 吸 附塔 交 替切换 即构 成 了连续 的P S A氢提 纯 过程 。 P S A流程 见 图 l ,程控 阀门逻 辑状 态见 表 1 。
点:
( 1 ) 吸 附 过 程 : 原料 气 自下 而 上进 入处 于 吸 附
状 态 的两 台吸 附塔 , 得到 纯 度 大 于9 9 . 9 9 %的产 品
氢 气从 塔 顶送 m 。
PSA提氢装置运行过程中出现的问题及解决措施
PSA提氢装置运行过程中出现的问题及解决措施武红旗;秦红方【摘要】针对河南龙宇煤化工有限公司PS A提氢装置运行过程中程控阀和真空泵存在的问题,通过对PS A装置进行优化技改,实现了程控阀长周期运行,减少了程控阀的故障率;解决了真空泵排气温度高、气缸串气以及吸附塔切塔运行过程中的一系列问题.【期刊名称】《化肥设计》【年(卷),期】2019(057)004【总页数】3页(P56-58)【关键词】变压吸附;程控阀;真空泵;切塔【作者】武红旗;秦红方【作者单位】河南龙宇煤化工有限公司 ,河南永城 476600;河南龙宇煤化工有限公司 ,河南永城 476600【正文语种】中文【中图分类】TQ116.2变压吸附(PSA)技术是近30年发展起来的一项新型气体分离与净化技术,随着PSA技术的发展,其在大型化工中的应用越来越广泛。
PSA技术之所以能实现气体分离,是由于吸附剂在物理吸附过程中所具有的两种基本性质:一是对不同吸附组分的吸附能力不同;二是被吸附介质在吸附剂上的吸附量随介质的分压上升而增加。
利用此性质实现吸附剂在高压下吸附、在低压下解吸,达到吸附剂再生循环、连续分离气体的目的。
1 PSA提氢装置运行概况河南龙宇煤化工有限公司(以下简称河南龙宇)的PSA提氢装置是20万t/a煤制乙二醇项目的配套装置,为乙二醇提供合格的氢气。
从低温甲醇洗出来的净化气首先进入深冷分离装置,从深冷分离过来的富氢气(温度30 ℃,压力3.0 MPa)再进入PSA装置。
PSA装置采用15-2-2-7/V 工艺,即15台吸附塔、2 台吸附塔同时进料吸附,2台吸附塔同时进行预吸附,经过7次均压,采用抽空工艺。
该装置采用串吸工艺,即从吸附塔顶部出来的气体进入另一吸附塔进行预吸附,预吸附后的气体作为产品H2,进入乙二醇装置。
2 PSA装置运行存在的问题及解决措施2.1 程控阀存在的问题及解决措施2.1.1 存在的问题(1)程控阀中封面大量泄漏。
重整氢PSA的运行状况与优化措施
重整氢PSA的运行状况与优化措施作者:李芳华来源:《中国科技博览》2019年第10期[摘要]我国的炼油厂中大多采用重整氢变压吸附装置来进行混合气体处理,处理后氢气的纯度可以达到99%以上,但是在应用中容易出现各种问题。
立足于重整氢变压吸附设备的运行现状,文章首先介绍了吸附剂活性下降的常见问题,其次对其原因进行了分析,并在最后借助于重整氢变压吸附装置工艺现状,对其优化策略进行了阐述,希望能够有效提升技术应用水平。
[关键词]重整氢;运行状况;优化措施中图分类号:TP223 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)10-0131-01引言重整氢PSA又称为重整氢压力吸附技术,通过催化装置与加氢裂化装置而来的混合气体进入到吸附塔中,借助于多种吸附技术实现除去氢之外的其他混合物,保持氢处于较高的浓度,以此来供给其他使用氢气的设备。
在该技术应用过程中,为了提升技术应用水平,就重整氢PSA技术介绍如下。
一、重整氢PSA运行现状炼油厂重整氢压力吸附设备运行的平均负荷一般为60%,回收率在85%~90%左右。
在应用过程中,可能会出现重整氢带液严重的问题,在客观上影响了整体纯度与产量稳定性。
与此同时,压力吸附设备的运行中还会出现床层压差上升的问题,导致其入口的压力积累并上升。
在车间中出口的压力持续下降了5%左右,入口部分的压力则增加了5%左右,所以吸附床层的整体压差高达10%。
这样一来,设备的前部增加低分气后操作的压力也会持续升高,此时的塔安全系统就会受到干扰和影响。
为了降低分气脱硫过程中出现的压差变化问题,就必须做好压力控制工作,这个时候也要通过PSA设备进行控制,有效确保设备高效安全运转。
由于该问题出现时会导致重整氢排放到火炬当中,进而导致大量的氢气被浪费。
除此之外,重整氢压力吸附工艺应用时会出现氮再生的情况,此时吸附时间会被提前,整体运行后活性剂的应用效果将会下降,此时氢气的纯度也会受到影响。
PSA变压吸附技术制氢影响因素及优化措施
摘要:本文介绍了变压吸附工作原理,并分析了影响变压吸附的主要因素,认为吸附时间与吸附压力是影响变压吸附最主要的因素;同时,在变压吸附操作中应尽量提高吸附压力、降低解吸压力、延长吸附时间、降低产品纯度,以提高氢气回收率进而提高装置的经济效益。
关键词:psa变压吸附制氢优化变压吸附氢提纯工艺过程之所以得以实现是由于吸附剂在物理吸附中的具有的两个性质:一是对不同组分的吸附能力不同,二是吸附物质在吸附剂上的吸附容量随吸附质的分压上升而增加,随吸附温度的上升而下降。
利用吸附剂的这些特性,可实现吸附剂在低温、高压下吸附而在高温、低压下解析再生,从而构成吸附剂的吸附与再生循环,达到连续分离提纯氢气的目的。
由于变压吸附( psa)气体分离技术是依靠压力的变化来实现吸附与再生的,因而再生速度快、能耗低,属节能型气体分离技术。
并且,该工艺过程简单、操作稳定、对于含多种杂质的混合气可将杂质一次脱除得到高纯度产品。
因而近二十年来发展非常迅速,已广泛应用于含氢气体中氢气的提纯,混合气体中一氧化碳、二氧化碳、氧气、氮气、氢气和烃类的制取、各种气体的无热干燥等。
而其中变压吸附制取纯氢技术的发展尤其令人瞩目。
一、变压吸附的操作原理变压吸附分离技术是以固定床吸附,在连续改变体系平衡的热力学参数下,加压气体组份吸附,减压被吸附组份解吸,放出该气体组份,吸附剂得到再生。
如果在吸附和解吸过程中床层的温度维持恒定,利用吸附组份的分压变化吸附剂的吸附容量相应改变,如图 1,过程沿吸附等温线t1进行,则在ab 线两端吸附量之差△q= qa- qb 为每经加压(吸附)和减压(解吸)循环组份的分离量。
如此利用压力变化进行的分离操作就是变压吸附。
如果要使吸附和解吸过程吸附剂的吸附容量的差值增加,可以同时采用减压和加热方法进行解吸再生,在实际的变压吸附分离操作中,组份的吸附热都较大,吸附过程是放热反应,随着组份的解吸,变压吸附的工作点从 e 移向 f 点,吸附时从f点返回 e 点,沿着ef 线进行,每经加压吸附和减压解吸循环的组份分离量 q= qe- qf为实际变压吸附的差值。
氢冷设备和制氢、储氢装置的运行与维护
氢冷设备和制氢、储氢装置的运行与维护一、氢冷设备的运行与维护氢冷设备是一种应用于高温超导器件和磁共振成像设备等领域的冷却装置,其主要原理是利用氢气的低温低粘度特性对设备进行冷却。
在氢冷设备的运行和维护过程中,需要注意以下几个方面的内容。
1. 安全操作:氢气具有易燃易爆的特性,因此在操作氢冷设备时必须严格遵守相关安全规定。
操作人员应经过专业培训,熟悉设备的操作流程和安全注意事项,遵循操作规程,确保设备的正常运行和人员的安全。
2. 定期检查:定期检查是保证设备正常运行的重要保障。
包括但不限于设备外观、氢气质量和压力、冷却效果等方面的检查。
针对不同设备的特点,建立相应的巡检制度和记录,及时发现和解决问题。
3. 清洁维护:设备内部的清洁工作对于设备的故障排除和寿命延长非常重要。
定期对设备进行清洗,清除氢气和杂质的积聚,保持设备内部的清洁。
同时,还需要保证设备外部的清洁,防止外部杂质对设备产生影响。
4. 氢气制备:氢冷设备需要用到氢气,因此需要有相应的制氢装置。
制氢装置的运行与维护也是关键的环节。
包括但不限于催化剂的更换、设备的拆装、压力和温度的控制等。
操作人员需要具备相应的制氢知识和技能,确保制氢装置的安全可靠运行。
5. 故障排除:当设备出现故障时,需要迅速进行故障排除。
这需要操作人员具备一定的技术和经验,能够快速定位故障原因,并采取相应的措施进行修复。
同时,还需要建立完善的故障报修记录和追踪系统,对设备的故障进行统计和分析,以便提高设备的可靠性和寿命。
二、制氢、储氢装置的运行与维护制氢和储氢装置是将大气中的氢气或其他氢源转化为高纯度氢气并进行储存的设备。
其运行与维护也是非常重要的,以下是一些相关内容:1. 原料质量控制:制氢和储氢装置的运行过程中,原料的质量对于氢气的制备和储存非常重要。
需要对原料进行严格的质量控制,确保原料中不含有有害物质和杂质,以免影响最终的氢气质量。
2. 设备清洁保养:储氢装置需要定期进行清洁保养,以确保设备内部的清洁和氢气的质量。
冷轧厂450Nm3-h PSA制氢系统运行分析及改进措施
冷轧厂450Nm3/h PSA制氢系统运行分析及改进措施对冷轧厂PSA制氢系统运行进行总结,介绍生产过程中存在的问题并分析原因和提出改进措施。
冷轧厂PSA制氢站是以焦炉煤气为原料气,以变压方式对焦炉煤气中除氢气外的其它组分进行物理分离,从而得到高纯度(99.999%)的氢气,用于罩式退火炉作保护气体,同时该系统还配套有一个120m3的储气罐。
生产运行状况冷轧厂PSA制氢站投产以来,从开始供应24座罩式退火炉用气到现在供应57座,随着退火炉的使用和增加,PSA制氢站的生产运行也随之发生了一些变化,暴露出了一些影响生产的问题:1)、机时产量偏低,PSA制氢站的设计产能为450Nm3/h,但在实际生产运行中,多数情况下的机时产量不足400Nm3/h;2)、氢气纯度不稳定,会出现氢气纯度波动,严重时长时间无法制出合格氢气,甚至存在安全隐患;3)、PSA制氢站运行过程中会出现脱氧塔温度高的现象,严重时就会导致被迫停机,并且此现象有愈演愈烈的趋势。
4)、当遇到退火炉用氢气高峰,氢气球罐压力低时会出现氢气供应不上的情况,影响罩式退火炉的正常生产;原因分析针对PSA制氢站的实际生产运行状况,不断的进行总结和分析,导致存在上述问题的原因有以下几个方面:3.1供应给PSA制氢站的焦炉煤气成分时常会有异常,杂质成分太多,其中特别严重的是H2S、焦油和氧含量,PSA制氢站生产所需要的含量要求是:H2S含量50mg/m3,焦油含量50mg/m3,氧含量0.6%,而现场实际测量的值是H2S含量为1000mg/m3以上,焦油含量远远超标,氧含量也经常会大于0.6%,氧含量高会导致脱氧塔温度高,严重时会导致停机。
3.2PSA随着使用时间的延长吸附剂吸附效果逐步下降,同时由于原料气组分会有异常波动,会导致吸附剂吸附杂质的量增大,除造成吸附效果差外,还缩短吸附剂的使用寿命。
3.3由于焦炉煤气杂质成分多,会造成煤气压缩机内部积灰并附着焦油,影响煤气压缩机的使用性能和排气量,也会造成煤气压缩机严重磨损,严重影响到系统的正常运行。
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冷轧厂450Nm3/h PSA制氢系统运行分析及改进措施
摘要:对冷轧厂PSA制氢系统运行进行总结,介绍生产过程中存在的问题并分析原因和提出改进措施。
关键词:组分分离运行分析吸附剂压缩机
1.前言
冷轧厂PSA制氢站是以焦炉煤气为原料气,以变压方式对焦炉煤气中除氢气外的其它组分进行物理分离,从而得到高纯度(≥99.999%)的氢气,用于罩式退火炉作保护气体,同时该系统还配套有一个120m3的储气罐。
2.生产运行状况
冷轧厂PSA制氢站投产以来,从开始供应24座罩式退火炉用气到现在供应57座,随着退火炉的使用和增加,PSA制氢站的生产运行也随之发生了一些变化,暴露出了一些影响生产的问题:
1)、机时产量偏低,PSA制氢站的设计产能为450Nm3/h,但在实际生产运行中,多数情况下的机时产量不足400Nm3/h;
2)、氢气纯度不稳定,会出现氢气纯度波动,严重时长时间无法制出合格氢气,甚至存在安全隐患;
3)、PSA制氢站运行过程中会出现脱氧塔温度高的现象,严重时就会导致被迫停机,并且此现象有愈演愈烈的趋势。
4)、当遇到退火炉用氢气高峰,氢气球罐压力低时会出现氢气供应不上的情况,影响罩式退火炉的正常生产;
3.原因分析
针对PSA制氢站的实际生产运行状况,不断的进行总结和分析,导致存在上述问题的原因有以下几个方面:
3.1 供应给PSA制氢站的焦炉煤气成分时常会有异常,杂质成分太多,其中特别严重的是H2S、焦油和氧含量,PSA制氢站生产所需要的含量要求是:H2S 含量≤50mg/m3,焦油含量≤50 mg/m3,氧含量≤0.6%,而现场实际测量的值是H2S含量为1000mg/m3以上,焦油含量远远超标,氧含量也经常会大于0.6%,氧含量高会导致脱氧塔温度高,严重时会导致停机。
3.2 PSA随着使用时间的延长吸附剂吸附效果逐步下降,同时由于原料气组
分会有异常波动,会导致吸附剂吸附杂质的量增大,除造成吸附效果差外,还缩短吸附剂的使用寿命。
3.3 由于焦炉煤气杂质成分多,会造成煤气压缩机内部积灰并附着焦油,影响煤气压缩机的使用性能和排气量,也会造成煤气压缩机严重磨损,严重影响到系统的正常运行。
3.4 PSA制氢站原设计供应48座退火炉,现在实际供应57座退火炉,相比较而言,氢气储罐相对较小,储气量不够,无法匹配罩式退火炉用氢气量的变化。
3.5 焦炉煤气管网异常时未能及时得到信息,从而导致PSA制氢站被动接受而不能预先采取应对措施,如含氧量、含氮量高等,都会降低氢气的纯度并需要至少4个小时以上的时间才能恢复,而且在恢复的过程中,需要大量的排放解析气,使成本升高,也不安全。
3.6 焦炉煤气管网压力波动较大,特别是管网压力低时,会降低出氢量,甚至停机。
4.改进措施
针对以上原因,采取不同的措施保证PSA系统的正常运行。
4.1 原料气组分异常波动,没有达到提供设计的要求,此项涉及到整个焦炉煤气管网,整改难度很大,本文不做讨论,但是要强调的是原料气的组分是影响变压吸附系统的一个非常关键的因素,本文接下来所讨论的措施都是在此不利因素下进行的改进。
4.2 针对吸附剂吸附效果逐步下降情况,在生产中减少原料气的吸入量,从而保证吸附剂的吸附效果,使杂质能得到有效分离,但这样做会降低机组的机时产量,增加成本。
4.3 调整PSA系统的运行时间参数,减小单塔的吸附时间,减少单塔杂质的吸附量,保证吸附剂的吸附效果和使用寿命,但是这样做也会降低机组机时产量。
4.4 缩短煤气压缩机的检修周期,及时清理煤气压缩机内部杂质,更换磨损件等。
4.5 更换吸附剂。
之前更换了脱硫塔、预处理塔吸附剂,明显改善了原料气质量,也使得氢气纯度等各项指标能得到很好的保证。
4.6针对焦炉煤气压力低且波动的情况,增加变频风机,保证焦炉煤气压力稳定在10000Pa左右,实际效果非常理想。
4.7将650m3氮气球罐改造为氢气球罐,使储罐容量达到770 m3,即满足罩
式退火炉的氢气需求,同时也减少了开停机次数,能保证机组设备连续运行,提高了制氢效率和产量,使用效果非常好。
4.8解吸气放散,当氢气纯度不合格时,可以适当放散解吸气,有利于提高氢气纯度,但是会造成能耗浪费并存在不安全隐患。
4.9 加强与调度的沟通,提前做好应对焦炉煤气管网异常的准备。
5.结束语
原料气组分波动大杂质多的情况短时无法改变,吸附剂使用效果也大不如前,目前还不可能将PSA制氢站所有吸附剂进行更换,尽管如此,PSA制氢站的生产运行情况良好,PSA制氢系统生产稳定,机组运行正常,能够满足罩式退火炉的氢气需求。