净化装置操作说明

武钢三硅钢6000Nm3/h氮气净化装置操作维护使用手册

天津市大通膜分离设备有限公司

前言

1、本操作手册详细地介绍了氮气净化装置的构成及其工作原理，详

细描述了氮气净化装置的操作要领。请参考本操作手册进行运转操作及维修。

2、本操作手册主要偏重于净化设备流程的描述和设备的操作，简述

了自动控制系统的构成和工作原理，描述了个功能元件的位置、型号、功能和工作步序，有关压力容器（包含干燥塔、脱氧塔和过滤器）的结构以及催化剂和分子筛的特性，请参阅相关的图纸资料。

3、本操作手册所描述的具体操作画面，若与现场实际设备有差别，

以现场画面指导操作为准。

目录1、概述

1-1 净化装置的简要描述

1-2 氮气净化装置主要指标：

2 主要设备规格及作用

3 一般注意事项

4 设备的启动和运转

4-1 设备的吹扫

4-2 设备的启动

4-3 氢气添加量的设定

4-4 干燥脱水系统

5 吸附干燥塔切换再生系统工作过程描述

6、系统报警及特性说明

6-1 系统报警功能

6-2 系统特性

7、设备的维护

7-1 日常检查

7-2 定期检查

附录一、设备工艺流程图

附录二、设备平面布置图

1、概述

1-1 净化装置的简要描述

本净化装置的作用就是将原料氮气中所含的微量氧通过化学反应的方式用允许的过量氢气在脱氧塔中消除，同时利用后级的干燥塔和出口过滤器，使得产品氮气的含氧量、露点、纯度等指标都能满足工艺的要求（系统流程图见附录一）。

每套设备主要由一个脱氧塔、两台干燥塔、进出口过滤器、现场操作柜、加氢柜和仪表柜构成（见附录二）。

按气体的流动大致可以分为原料氮气气路、产品氮气气路、再生氮气气路、放空气路以及加氢气路（见附录三）。

1-1-1 原料氮气气路系统

原料氮气通过入口过滤器（V0101、V0102、GL0101）进入净化设备管路。在这里，原料氮气中1.5μm以上的尘埃杂质被除去98%以上（5μm以上的尘埃杂质被除去100%），这是为了防止这些尘埃进入脱氧塔，由于尘埃污染造成脱氧塔内填充的催化剂的性能降低。

除去尘埃的原料氮气，在过滤器出口进行压力检测（PE0101）和微量含氧量检测（AE0101），并通过氮气流量计（FE0101）进入混合器（M0101）。

在混合器（M0101）内，原料氮气与系统加入的氢气进行混合，送入脱氧塔（R0101）,在催化剂的作用下，氮气中的微量氧与系统加入的氢气在脱氧塔内发生下述化学反应：

2H2 + O2——→ 2H2O + 热

氧和氢反应生成水，在脱氧塔内，残留氧含量在5ppm以下，含残氢量在1000ppm以下。由于氢氧反应产生热，另外脱氧塔内催化剂的特性要求其反应应在一定的温度范围之内，故由脱氧塔产出的气体需经冷却器降温，经过冷却器后的气体，其露点达到常温，再进入干燥塔除去水份，达到产品氮气对露点的要求。

除去微量氧的氮气经冷却器后进入干燥塔进行干燥处理，处理后的氮气其露点可达到-60℃以上。

干燥系统由两台内装干燥剂（分子筛）的吸附干燥塔（R0201和R0202）构成。其中一台用于氮气干燥，另一台用于干燥剂再生，保证生产的连续性。当原料氮气的含氧量在500ppm时，两台干燥塔48小时切换一次。两台干燥塔的切换是通过双稳态气动三通球阀（FV0401）完成的。

1-1-2 加氢气路系统

外管网提供的原料氢气其压力为 1.4MPa，而原料氮气系统的压力为≤0.6MPa，不能直接用于氮气净化装置（由于加氢调节阀的特性和氮气系统压力共同决定的），所以必须对氢气进行系统减压，以保证系统加氢的稳定性。氢气减压系统示意图如下：

加氢系统投入使用前，为了确保系统的安全可靠，保证系统正常运行，必须使得原料氢气出口压力在0.6MPa～0.8MPa之间。通过调整FV01可以达到此目的，FV01为美国Fisher公司的自励式减压阀，型号为95H。如果氢气减压系统出口压力大于1.0MPa或小于0.5MPa，系统会自动报警。

减压后的原料氢气经过氢气管路入口阀V0201进入加氢气路，由管道过滤器（GL0201）过滤后，供给氢气质量流量调节阀（FIQ0201），根据原料氮气流量、原料氮气含氧量等参数，为氮气净化系统加入适量的氢气，经过氢气流量现场指示仪表（FI0201）加入氮氢混合器（M0101），实现微量氧与氢气充分混合，达到在脱氧塔内充分除氧的目的。

1-1-3 产品氮气气路

经过脱氧处理并冷却后的含有一定水份的氮气由双稳态三通球阀（FV0401）控制，进入正在工作的干燥塔（R0201或R0202），进入干燥塔的方向为下进上出，再经由单向阀V0404A或V0404B、手动球阀V0601进入出口过滤器GL0103将产品氮气送入产品气管道。

在出口过滤器GL0103的出口处，对产品氮气的质量进行检测。内容包括产品氮气含氧量（AE0601）、产品氮气露点（DP0601）和产品氮气压力（PE0601），其中任何一项指标不合格，系统都将产生报警，提醒操作人员采取相应措施。如果产品氮气不合格，可以手动关闭球阀V0604，打开球阀V0803，对不合格产品氮气放空。

不合格产品氮气放空是通过手动完成的。

1-1-4 再生氮气气路

本氮气净化设备对氮气的干燥过程是通过干燥塔内的分子筛对氮气中水份进行吸附完成的，当分子筛吸附饱和之后，就失去了干燥的作用，必须对其进行加热脱水再生，并利用再生气将水份带出系统，以便再次投入使用。

本装置设置两台吸附干燥塔（R0201和R0202），其工作形式为一台工作，另一台再生。再生气取自出口过滤器的出口，所以本系统是利用产品气来再生的，这样在再生的干燥塔投入使用时，其内部存留的气体也为合格的产品氮气，避免了对系统的污染。

再生氮气通过球阀V0603进入再生氮气管路，通过节流阀V0702调整再生氮气流量，其再生流量值一般在400Nm3/h～600Nm3/h之间，涡街流量计FTQ0701测量并远传至自控系统。通过气动蝶阀FV0703、单向阀V0403A(A塔再生)或V0403B( B塔再生）进入将要再生的吸附干燥塔，再生气进入干燥塔的方向为上进下出，再通过双稳态气动直通阀FV0402A(A塔再生)或FV0402B(B塔再生)，进入渐开调节阀FV0803放空。

气动蝶阀FV0703为电闭特性，以保证在系统失电的情况下，保证再生气路的畅通。

渐开调节阀FV0803为快关慢开、电闭特性。当开始放空过程时，使得再生气缓慢流出再生干燥塔，避免分子筛因遭受强烈气流冲击受到震动，影响使用寿命。