甲醇驰放气提氢操作规程汇总

四川达兴能源股份有限公司7200N m3/h甲醇驰放气PS A提氢装置

工

艺

技

术

操

作

规

程

四川达兴能源股份有限公司甲醇工段

甲醇弛放气PSA提氢装置工艺技术操作规程

编制：李冰

审核：周卫东

审定：

批准：

甲醇工段技术组

2012年6月10日

第一章装置概貌

1、装置规模

装置公称处理原料气能力：7200Nm3/h

装置公称产氢能力：4100Nm3/h

2、装置组成

变压吸附（PSA）氢提纯装置由一气液分离器、六台吸附塔、一台顺放气缓冲罐和一台富氮气缓冲罐及一台解吸气缓冲罐和一台解吸气混合罐组成。

3、物料概况

表 1-1组成

第二章工艺过程说明

第一节工艺原理

1、概况

本装置采用变压吸附技术（Pressure Swing Adsorption，以下简称PSA）将甲醇驰放气的组份进行分离，最终产品为：氢气、富氮气和富碳气。氢气（纯度为96.5%）作为合成气压缩机原料气；富碳气作为焦炉气压缩机原料气；富氮气作为燃料气进入燃料管网，一部分替代驰放气作为精脱硫升温炉和转化预热炉燃料气。

2、吸附基本原理

吸附是指：当两种相态不同的物质接触时，其中密度较低物质的分子在密度较高的物质表面被富集的现象和过程。

具有吸附作用的物质（一般为密度相对较大的多孔固体）被称为吸附剂，被吸附的物

质（一般为密度相对较小的气体或液体）称为吸附质。

吸附按其性质的不同可分为四大类，即：化学吸附、活性吸附、毛细管凝缩、物理吸附。

PSA制氢装置中的吸附主要为物理吸附。物理吸附是指依靠吸附剂与吸附质分子间的分子力（即范德华力）进行的吸附。其特点是：吸附过程中没有化学反应，吸附过程进行得极快，参与吸附的各相物质间的平衡在瞬间即可完成，并且这种吸附是完全可逆的。3、本装置所用吸附剂的特性如下

1）活性氧化铝

本装置所用活性氧化铝为一种物理化学性能极其稳定的高空隙Al2O3，规格为Φ3~5球状，抗磨耗、抗破碎、无毒。对几乎所有的腐蚀性气体和液体均不起化学反应。主要装填在吸附塔底部，用于脱除水分。

2）硅胶

本装置所用的硅胶规格为Φ2~4球状，无毒，无腐蚀性，主要装填在于吸附塔的中下部，用于吸附水、二氧化碳。

3）活性炭

本装置所用活性炭是以煤为原料，经特别的化学和热处理得到的孔隙特别发达的专用活性炭。属于耐水型无极性吸附剂，对原料气中几乎所有的有机化合物都有良好的亲和力。本装置所用活性碳规格为Φ1.6~2条状，主要装填于吸附塔中上部，主要用于脱除各类烃类、二氧化碳。

4）分子筛

本装置所用的分子筛为一种具有立方体骨架结构的硅铝酸盐，型号为5A，规Φ1.6-2.5球状，无毒，无腐蚀性。5A分子筛不仅有着发达的比表面积，而且有着非常均匀的空隙分布，其有效孔径为0.5nm。5A分子筛是一种吸附量较高且吸附选择性极佳的优良吸附剂，装填于吸附塔的上部，用于脱除甲烷、一氧化碳、氮气等。

4、工艺条件与吸附能力的关系

a.原料气组成

吸附塔的处理能力与原料气组成的关系很大。原料气中氢含量越高时，吸附塔的处理能力越大；原料气杂质含量越高，特别是净化要求高的有害杂质含量越高时，吸附塔的处理能力越小。

b.原料气温度

原料气温度越高，吸附剂的吸附量越小，吸附塔的处理能力越低。

c.吸附压力

原料气的压力越高，吸附剂的吸附量越大，吸附塔的处理能力越高。

d.解吸压力

解吸压力越低，吸附剂再生越彻底，吸附剂的动态吸附量越大，吸附塔的处理能力越高。

e.产品纯度

要求的产品纯度越高，吸附剂的有效利用率就越低，吸附塔的处理能力越低。

在原料气组分和温度一定的情况下应尽量提高吸附压力、降低解吸压力、降低产品纯度，从而提高氢气回收率，提高装置的经济效益。

第二节工艺流程说明

2.1 流程简述

从甲醇合成来的压力5.8MPa(G),温度≤40℃的弛放气由管道自界区外送入界内，首先经过调节阀PV201减压到2.4 MPa (G), 然后进入一台气液分离器V0101，将其中的游离液态物分离，再从变压吸附提氢装置六台吸附塔中一台正处于吸附的吸附塔底部进入，从吸附塔顶出来纯度为96.5%的氢气到后；顺放二、逆放和冲洗出来的解吸气到后工序，顺放三的富氮气到燃气管网。

2.2 概述

本装置的整个生产过程（吸附与再生）工艺切换过程均通过45台程控阀门按一定的工艺步序和顺序进行开关来实现的，为便于识别这些程控阀门和表述整个工艺过程，我们首先按一定的规律对程控阀进行编号：

KV □ □ □ □ □

吸附塔塔号：A～E

阀门功能、作用

201-原料气进吸附塔阀

202-产品气出吸附塔阀

203-冲洗气出气阀

204-二均、三均和顺放阀

205-终充、一均阀

206-逆放气阀

207-冲洗气进气阀

208-顺放三总阀

209A-顺放二总阀

209B-顺放一总阀

表示甲醇弛放气提氢工段号

表示程序控制阀

2.3 工艺步序说明

由于PSA为该装置的关键工序，其步序复杂，现以吸附塔T0101A(简称A塔)为例描述主流程的整个工艺步序过程，T0101B～F的工艺过程与T0101A完全相同。

☆步序1：吸附(A)

原料气经程控阀KV201A进入PSA吸附塔T0101A，其中除H2以外的杂质组份被吸附塔中装填的多种吸附剂依次吸附，得到纯度大于96.5%的产品氢气经程控阀KV202A排出。大部分氢气经压力调节阀PV202稳压后送至氢气缓冲罐，少部分氢气通过程控阀KV205后用于T0101B塔的产品气升压。随着吸附的进行，当杂质的前峰(即：吸附前沿)上升至接近于吸附床出口时，关闭KV201A、KV202A停止吸附。这时，吸附前沿与吸附床出口间还留有一段未吸附饱和的吸附剂，称为预留段。

☆步序2：一均降压(E1D)

在吸附过程完成后，打开程控阀KV205A和KV205C，将A塔内较高压力的氢气放入刚完成了二均升的C塔，直到A、C两塔的压力基本相等为止。这一过程不仅是降压过程，