变压吸附脱碳操作规程分析

1、变压吸附脱碳操作规程一、任务采用变压吸附技术从变换气中分离脱除CO2组份，制得合格净化气，送下工序使用。二、工艺原理变压吸附技术是以吸附剂（多孔固体物质）内部表面对气体分子的物理吸附为基础，利用吸附剂在相同压力下易吸附高沸点组分、不易吸附低沸点组份和高压下吸附量增加、减压下吸附量减少的特性。将原料气在压力下通过吸附剂床层，相对于氢、氮的高沸点CO2组份被选择性吸附，低沸点组份的氢、氮不易吸附而通过吸附剂床层，达到氢、氮和CO2组份的分离。这种压力下吸附CO2获得氢、氮气，减压下解吸CO2使吸附剂再生的循环便是变压吸附过程。在变压吸附过程中吸附床内吸附剂解吸是依靠降低CO2分压实现的，本装置采用

2、的方法是：1、降低吸附床压力（泄压）2、抽空解吸三、工艺流程及设备一览表工艺流程简述1、吸附（A）原料气在0.8Mpa压力下进入PSA系统的进口阀（V101），经水分离器分离可能携带的液体后，进入八塔组成的PSA系统。原料气经由程控阀KV1A进入，并自下而上通过吸附器T101A，原料气中的杂质组份被吸附、分离，获得的产品气通过程控阀KV2A流出。当被吸附杂质的吸附前沿（指产品中允许的最低杂质浓度）移动到吸附器一定位置时，关闭阀KV1A、KV2A停止原料气进入和产品输出。此时吸附器中吸附前沿至出口端之间还留有一段未吸附杂质的吸附剂。过程压力：0.8Mpa步骤执行时间：360s2、第一次压力均衡降

3、（简称一均降、E1D）开启程控阀KV5A和KV5E。T101A塔与刚结束隔离（IS）步骤的T101E塔出口端相连进行第一次压力均衡，均压过程中T101A塔的吸附前沿朝出口端方向推进，但仍未达到其出口端。当两台吸附器压力基本相等时，关闭阀KV5A、KV5E一均降步骤结束。过程压力：0.8Mpa下降至0.61Mpa步骤执行时间：30s3、第二次压力均衡降（简称二均降、E2D）开启程控阀KV4A、KV4F。T101A塔一均降步骤停止后，接着与刚结束三均升（E3R）步骤的T101F塔以出口端相连进行第二次压力相衡一，T101A塔出口端的气体经KV4A、KV4F进入T101F，均压过程中T101A塔的吸

4、附前沿朝出口端方向推进，但仍未达到其出口端。当两台吸附器压力基本相等晨，关闭阀KV4F二均降步骤结束。过程压力：0.61Mpa下降至0.42Mpa步骤执行时间：30s4、隔离（IS）此时与吸附器T101A相连的程控阀均牌关闭状态，吸附器T101A压力保持不变。过程压力：保持在0.42Mpa步骤执行时间：60s5、第三次压力均衡降（简称三均降、E3D）开启程控阀KV11继续开启KV4A。T101A塔二均降步骤停止后，接着与中间罐（V0102）以出口端相连进行第三次压力均衡，T101A塔出口端的气体经KV4A、KV11进入V0102，均压过程中T101塔的吸附前沿朝出口端方向推进，但仍未达到其出口

5、端。当吸附器与中间罐压力基本相等时，关闭阀KV11三均降步骤结束。过程压力：0.42Mpa下降至0.31Mpa 步骤执行时间：30s6、第四次压力均衡降（简称四均降、E4D）开启程控阀KV4G继续开启KV4A。T101A塔二均降步骤停止后，接着与刚结束抽空（V）步骤的T101G塔以出口端相连进行第四次压力均衡，T101A塔出口端的气体经KV4A、KV4G进入T101G，均压过程中T101A塔的吸附前沿朝出口端方向推进，正好到达其出口端。当两台吸附器压力基本相等时，关闭阀KV4G二均降步骤结束。过程压力：0.31Mpa下降至0.11Mpa步骤执行时间：30s7、逆向放压（简称逆放、D）开启阀KV

6、3A、KV6A，A塔内逆放步骤的解吸气通过阀KV3A经KV6A进入放空总管S101放空，当压力降至接近常压时，大部分杂质已解吸，吸附剂得到一定程度再生，关闭阀KV6A，逆放步骤结束。过程压力：0.11Mpa下降至0.02Mpa步骤执行时间：30s8、抽空（V）继续开启阀KV3A，用真空泵对吸附塔进行抽空。抽空分前期、中期和后期三个阶段进行，目的是使吸附剂再生更彻底。抽空前期开启阀KV7对吸附器进行抽空；抽空中期关闭KV10，开启KV9利用另一抽空管道上刚结束对T101H塔抽空的真空泵一起对T101A进行抽空；抽空后期关闭KV7，开启KV9由另一抽空管道上的真空泵对T101A塔进行抽空，抽空结束

7、后关闭KV9、KV3A，抽空步骤结束。过程压力：由0.02Mpa下降至-0.08Mpa步骤执行时间：180s9、第一次压力均衡升（简称四均升、E4R）开启KV4A、KV4C、T101A塔与刚结束三均降（E3D）步骤的T101C塔出口端相连进行第一次压力均衡升，均压过程中T101A塔的压力升高。当两台吸附器压力基本相等时，关闭阀KV4C，四均升步骤结束。过程压力：由-0.08Mpa上升至0.11Mpa步骤执行时间：30s10、第二次压力均衡升（简称三均升、E3R）开启程控阀KV11继续开启KV4A。T101A塔二均降步骤停止后，接着与中间罐（V0102）以出口端相连进行第二次压力均衡升，V010

8、2的气体经KV11、KV4Q进入T101A，均压过程中T101A塔的压力升高。当两台吸附器压力基本相等时，关闭阀KV11，三均升步骤结束。过程压力：由0.11Mpa上升至0.21Mpa步骤执行时间：30s11、第三次压力均衡升（简称二均升、E2R）开启KV4D继续开启KV4A，T101A塔与刚结束一均降（E1D）步骤的T101D塔出口端相连进行第三次压力均衡升，均压过程中T101A塔的压力升高。当两台吸附器压力基本相等时，关闭阀KV4A、KV4D，二均升步骤结束。过程压力：由0.2Mpa上升至0.42Mpa步骤执行时间：30s12、第四次压力均衡升（简称一均升、E1R）开启程控阀KV5A和阀K

9、V5E，T101A接着与刚结束吸附（A）步骤的T101E塔出口端相连进行第四次压力均衡升，均压过程中T101A塔的压力升高。当两台吸附器压力基本相等时，关闭阀KV5A和KV5E一均升步骤结束。过程压力：0.42Mpa上升至0.61Mpa步骤执行时间：30s13、最终升压（简称终充、FR）继续开启阀KV5A和终充流量调节阀KV101，经四次均压升步骤后，T101A塔最终用产品气通过调节阀HV101限流使其逐步达到吸附压力。当T101A塔的压力接近或等于吸附压力时，关闭阀KV5A和HV101终充步骤结束。过程压力：0.61Mpa上升至0.8Mpa步骤执行时间：90s至此，A塔的吸附、再生过程全部结

10、束，紧接着进行下一次循环。设备一览表序号名称规格数量1吸附塔2400181104082中间罐2400121711013真空泵2BEC4234汽液分离、工艺指标压力1、入塔压力：0.740.8Mpa2、净化气压力：0.68Mpa3、解吸气压力：0.02Mpa温度1、原料气温度：20402、净化气温度：20403、解吸气温度：40成份净化气CO2含量0.2%流量1、原料气流量：24000Nm3/h2、净化气流量：17300 Nm3/h3、解吸气流量：6700 Nm3/h五、正常操作要点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是很重要的，吸附压力的稳定，主要取

11、决于吸附压力自动调节系统的调节，即使处于吸附状态的吸附塔压力稳定在给定值上。要改变吸附压力，只需改变给定值即可达到目的。原料气流量波动过大也会影响吸附压力的稳定。均压步骤由于存在阻力的原因，两个塔之间均压后的压力不会完全一样，要求均压后的压差在0.05Mpa以内，设定的均压时间只要满足实际压达到平衡所需的时间即可。最终升压步骤最终升压终的压力应该在切换时正好基本上达到吸附压力。如果终充量过滤，终充结束时塔压力未达到吸附压力，在该塔转为吸附步骤初期将有一短时间需要升压而使原料气流量猛增，并引起吸附压力流动。如果终充流量过大，那么在吸附步骤初期又将有大量的产品被用于终充而致使短时间产品输出减少，并

12、引起吸附压力波动。逆放步骤吸附塔在逆放过程时，逆放终压力越低越好，但由于存在阻力，逆放终压力过低，时间会很长，会影响正常的工况，因此一般逆放终压力0.02Mpa即可。抽空步骤抽空步骤是吸附剂再生的重要步骤，应保持抽空时解吸压力足够低，并且在最低压力时保持一段时间，以使吸附剂上吸附的杂质充分解吸。产品质量一个吸附塔具有固定的负载杂质能力，因此在一个吸附一再生循环里只能处理一定数量的原料气，如果循环时间过长，由于导入的原料气过多会造成CO2的穿透；而吸附时间过短，会造成吸附剂的利用率降低和H2和N2的回收率降低。循环时间的调整必须谨慎地进行，因为CO2浓度的变化要滞后一段时间（约三、四个周期）才能

13、反映出来。六、开、停车操作开车分为原始开车和正常开车，原始开车前应做好一系列准备工作，而正常开车时只要按规定将某些阀及控制点设定好后即可启动。原始开车前的准备工作1、检查控制系统在安装完毕后首先检查接管和接线有否错误，然后可通电、通仪表空气。在操作中PLC之前应仔细阅读控制系统操作说明书，参照控制系统的操作说明书进行检查，并进行模拟开停车，检查各程控阀的动作及压力、温度、流量和模拟量数据采集。2、检查调节回路、手操遥控系统开车前应对自控系统进行严格的检查及调试，以保证整个装置可随时投入工作。检查所有仪表的零位和满刻度是否正确，然后可对各种系统进行空负载模拟调试、包括手控系统，看执行机构动作情况

14、。3、检查各操作画面选择834/V时序操作画面有无错误，模拟流程、图形是否清楚、直观、实用，文字提示是否准确等。任意设置一均、二均、三均、四均时间。程序即从初始状态开始执行，检查置零、暂停、步进、时间设置、报警消音等各功能键是否正常。对程控全系统（西门子中PLC控制系统电磁阀功率放大器程控阀）进行空负载功能调试，给现场程控阀送上仪表空气源，使程序进入自动运行状态，讯号输往现场。当按置零键程序进入第一步时，立即按下暂停键检查系统第一步步骤动作是否正常，如正常则退出暂停键，再按步进键，程序执行第二步时，又按下暂停，检查系统第二步动作后，又退出暂停键。这样周而复始，直至把所有全系统动作程序执行情况检

15、查完一遍。检查两台真空泵停机时由中PLC系统强制关闭KV710阀的联锁信号和显示。观察主机正常运行（停止）信号及PLC允许开车、PLC紧急停车。4、检查流量计计算系统按流量计使用说明书进行调校和检查，并设定有关的系数。在无流量通过时，显示器屏幕上应无流量显示；当有气体通过时，屏幕上应有流量显示，并应注意防止流量计所在管道的震动。5、用氮气整个装置进行置换用于置换的氮气必须是无油、干燥，其含氧量不得超过0.5%，氮气对装置的置换必须在吸附器装填吸附剂后，又经过装置的气密性检查并合格后进行。氮气来自外管网，用金属软管把氮气输入到原料气管线。当氮气量比较充足时，可将调节阀HV101和PV101手动给

16、定30%开度、将产品放空阀、解吸气出口阀打开，让程序（缩短周期）进入自动运行。经34周期后在取样口AP111取样分析，氧含量低于0.5%则置换合格。当氮气较少、量不足时，可先将系统抽空，手动开关程控阀，用氮气分段进行置换。投料运行在装置经过气密试验和氮气置换后，可进入投料运行阶段。1、泄压在装置经过氮气置换后，设备和管道还存有一定的压力，可通过步进操作方式，将系统内的压力经放空管道降至常压。2、启动检查下列阀门是否都处于关闭状态：所有设备的排污阀、所有调节阀和液位计的旁路阀、所有安全阀的旁路阀。开启下列阀门：安全阀前后的截止阀、调节阀前后的截止阀、压力表和压力变送器前截止阀、所有程控阀和调节阀

17、的气源阀、仪表空气总阀和装置中所有仪表空气阀门前后的截止阀。接通所有仪表电源检查在线的检测仪器和自动控制系统是否正常。3、阀门设定在启动过程中，原料气进入装置经变压吸附过程后，不合格产品暂时通过产品放空阀进入放空总管排出界外，解吸气直接放空。4、操作键盘设定按表31检查、设定各步位时间值PV101系统设为手动状态，开度设定为全程的1/4调节阀KV101的开度设定为全程的1/25、投料启动在操作键盘上启动834/N工艺程序缓慢开启原料输入阀V101，原料气送入界内吸附器的吸附压力每上升0.10.2Mpa手动步进一次。如果原料气量不足，可置暂停，同时记录并调整吸附时间在操作键盘上调整调节阀HV10

18、1的开度，使终充压力达到工艺要求当吸附压力达到1.2Mpa时，使过程控制系统完全在定时状态下进行当产品纯度合格和吸附压力达到0.8Mpa后，将PICA101投入自动状态，压力设为0.8Mpa，吸附压力逐步增加，同时增加原料输入阀的开度，直至达到规定的原料气流量将HV101投入自动控制状态，当产品纯度合格后，关闭产品放空阀，开启产品气输出阀在保证产品纯度的前提下，随时调整（缩短）吸附时间当原料气流量达到设计要求范围时，装置进入正常运行下的操作。装置停车和停车后的再启动装置停车分为：临时停车、紧急停车和计划停车。1、计划停车关闭产品输出阀V108利用原料气进口阀V101逐步降低原料气流量，循环一段

19、时间以净化各吸附器，最后关闭V101阀停真空泵，吸附塔内气体在逆放步骤放空。（停真空泵前，应先关闭其进口阀，防止倒液）待压力降至常压后，停程序控制系统电源、停分析仪和其它仪表电源关闭解吸气出口阀如果停车时间较长，最好用氮气对吸附塔充压至0.2Mpa并保压2、紧急停车当变压吸附系统出现故障或电源故障时，应进行紧急停车。停程序控制系统电源，所有的程控阀自动处于关闭状态关闭原料气进口阀V101、产品输出阀V108和解吸气出口阀停真空泵停分析仪和其它仪表电源3、临时停车关闭原料气进口阀V101将控制系统设定为暂停和自检状态关闭产品输出阀V108和解吸气出口阀停程序控制系统电源，装置内各吸附器压力保持在

20、停车时的状态停真空泵停分析仪和其它仪表电源4、停车后再开车临时停车和紧急停车后的再开车首先启动程序控制系统，检查各吸附器的压力状态是否与时序对应的压力状态一致，否则应重新调整和确定开车步位，以避免各吸附器的压力不同而产生冲击。如吸附器压力工况与步位设计压力相差较大，可通过手动开启相应的程控阀进行压力调整，使吸附器压力工况与运行步骤相对应。开启其余仪表电源，并检查PV102调节系统是否处于自动状态。开原料气进口阀V101、调节阀HV101和解吸气出口阀，启动运行。当产品合格后，缓慢开启产品输出阀V108。在保证产品合格的基础上，逐步调整原料气流量和吸附时间使之达到设计值。短期停车和长期停车后的再

21、开车与原始开车方法相同。七、不正常情况及处理界外条件供给失常1、原料气带水过多由于本装置的前工段故障或操作失误，使水大量进入吸附塔导致吸附剂失效，此时应迅速关闭原料气进口阀，排除进入本装置的水份，然后视带水情况决定是否继续运行或停运。2、停电停电致使程序控制系统不能正常工作，由于程序控制系统无信号输出，所有程控阀自动关闭，使装置处于停运状态，相当于紧急停车。请按紧急停车处理。3、仪表空气压力下降本装置要求仪表空气压力不低于0.4Mpa。一旦仪表空气压力波动大，下降幅度大，甚至停气，将使气动程控阀无法开或关，调节系统仪表失调，导致程序和全系统自控紊乱，产品气不合格，此时应停车处理。仪表空气压力应在0.40.6Mpa。操作失误PSA过程运转是否正常关键是看塔的再生状况是否良好，系统操作失调会立即或逐步使塔的再生恶化。由于PSA过程是周期性循环过程，因此只要一个塔再生恶化，就会很快波及和污染到其它塔，最终导致产品气质量的下降。1、原料气处理量增大而未及时缩短周期