提氢装置

氢气分离提纯装置运行总结

摘要：介绍了氢气的吸附分离原理。详细的介绍了该装置工作原理以及在实际的操作中需要注意的地方，通过对设备、工艺的改进力争使产品气达到乙炔含量小于200PPM，即氢气纯度达到99%以上，阐述了该装置在PVC行业中的价值。

关键词：变压吸附；氢气；吸附塔；尾气

Summary on the operation of hydrogen separation and purification device

Abstract : the principles of Refine hydrogen and pressure swing adsorption in tail gas recover of vinyl chloride were principle . Detailed of introduce the refine hydrogen system principle of operation and practicality in to operate atters needing attention. After innvonation equipment and arts and crafts aims is merchandise gas contain acetylene less than 200PPM，hydrogen of purity to outstrip 99%，expand Refine hydrogen system of worth in PVC。

Key Word: Pressure Swing Adsorption ; Hydrogen；Adsorption of tower；Tail gas

前言：变压吸附（PSA）气体分离与提纯，正逐渐成为化工企业的一种新兴的生产工艺。一方面随着世界范围内能源的短缺，以及各国政府对环境污染治理的要求越来越高，使得再回收装置的发展受到了各行各业的重视，另外一个方面随着吸附剂的重大发展，这也为吸附分离提供了技术基础。吸附提纯氢工艺得以实现由于现在的吸附剂有了以下两个性质：对不同组份的吸附能力不同；吸附质在吸附剂上的吸附量随吸附质的分压上升而增加，随吸附剂温度的上升而下降。利用吸附剂的第一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，从而能够实现吸附剂的吸附与再生循环，达到连续分离提纯氢气的目的。由于该分理技术是依靠压力的变化来实现吸附与再生，因而再生速度快，能耗低，属于节能型气体分离技术。并且，该技术过程简单、操作稳定，对含有多种杂质的混合气体可将杂质一次脱除得到高纯度的产品。

这里以金路集团的氢气分离装置为例简单介绍氢气分离装置在实际工作中的原理、操作方法以及注意事项。

2

分的产品气，被吸附剂吸附的除H2以外的气体通过抽空得到解析，作为放空气直接排放至大气。通过本装置处理后，达到对尾气净化气中有效气体氢气的回收提纯目的。

本装置主要有以下设备构成：一台原料气缓冲罐、四台吸附塔、一台产品气缓冲罐、一台均压罐、一台真空泵，调节阀及相关管线连接，与变压吸附有关的

【工艺流程简图】：

工艺流程简述：在系统运行前通过205（A~D），真空泵对系统抽空，便于吸附塔工作。氯乙烯尾气变压吸附净化气，作为本装置的原料气在一定的压力(0.41mpa~0.45mpa)进入本装置，通过管道原料气缓冲罐，通过201（A~D）进入吸附塔(A~D)，若某个塔出现问题，则通过203（A~D）排空，产品气则从202（A~D）排出及通过204（A~D）对均压塔充压，均压塔通过压力平衡阀206对系统成品气压力进行压力补充，在经产品气质量在线检测209后，联动209A或209B处于工作位置，在经过缓冲罐和压力调节阀208后平稳的输送到盐酸工段燃烧使用。为了保证盐酸得到的氢气压力的稳定，我们设定使用产品气的出口压力大于0.28MPA时，排空阀208处于打开状态。

吸附塔的解析气分两部分排出。第一部分为吸附塔逆向放压时排出，该部分气体经由程控阀203（A~D）输出吸附塔，到界外放空；另外一部分为真空解吸气，该部分由气体经由程控阀205（A~D）到真空泵抽出气体经过管道到界外单

独高处排空。当生产出现异常的时候，不合格的气体经过截止阀207，产品质量连锁阀209B排空。

实际操作中为了取得良好的运行性能，在运行期间要注意一下步骤：

1）吸附步骤

为了使装置达到设计要求，吸附塔在设计压力下运行时非常重要的，吸附压力的稳定主要取决于吸附压力自动调节系统的调节，使处于吸附状态下的吸附塔压力稳定在给定值上，要该变吸附压力需要改变给定值，原料气流量波动过大也会影响吸附压力的稳定

2）均压步骤

由于存在的阻力的原因，两个吸附塔之间的均压后的压力不会完全一样，一般要求均压后的压差0.02MPa以内即认可达到了平衡，设定的均压时间只要满足实际均压达到平衡的时间即可。

3）逆放步骤

逆放终压203（A~D）越接近常压对减少真空泵的负荷越有利。

4）最终升压步骤

最终升压终的压力应该在切换时正好达到吸附压力。如果终充量小了，在终充结束时也没有达到吸附压力，容易造成该塔吸附前沿上移，对吸附不利，影响装置的稳定性；如果终充量太大了，那么容易导致吸附床的前沿发生扩散，不能保证在吸附条件下吸附前沿的平稳推进，不利于吸附操作，在正常的操作中终充调节阀HV-201设置为自动调节

5）产品气质量

一个吸附塔具有固定的吸附杂质的能力，因此在一个吸附—再生循环里只能处理一定数量的原料气，如果吸附时间太长，由于进入吸附塔的原料气数量太多会导致产品气的不纯，如果时间太短会降低吸附剂的使用率，因此循环时间的设定要慎重。金路集团吸附塔的循环时间经过长期的实验设置为320秒，出口压力控制为0.28Mpa。

工艺过程参数检测及自动化控制调节系统的介绍

PSA工艺是靠周期性地切换程控阀门来实现的，为了使得整个工艺过程能连续的稳定进行，这要求自动控制系统具有较高的水平。金路集团的提氢装置选用电Ⅲ型仪表，该装置的工艺参数有压力、流量、温度和成分等几种。重要的参数入原料气、产品气、解吸气、吸附塔压力等、原料和产品气流量、原料气和产品气温度、各调节阀阀位开启度等在计算机上均有指示或记录。

由于本装置受前后工序的影响，使得原料气和产品气流量、原料气组成和压力、解吸气输出流量及压力等都有一定的波动，为保证装置正常、安全地运行，本装置设置了二套压力调节系统、一套流量调节系统，一套流量计量系统、一套微机程序控制系统。

（1）产品气流量计量系统

该系统用于检测、指示和记录产品气的流量、反应装置的处理能力及生产效率，为经济核算提供依据。这一套流量计量系统均采用了压力和温度补偿以提高计量的准确性，压力补偿和温度补偿是将压力远传和温度远传的采样信号输入到计算机中有计算机自行计算补偿。产品气流量是装置自调整控制系统调整控制所需要的重要参数，该流量计量的准确性直接影响到自调整系统调整的准确性。

（2）终充流量手操控制系统

在终充时间内该回路能保证终充基本恒定，并保证在终充结束时吸附塔压力