【正文】 焦爐煤氣 預(yù)處理 凈化工序 PSA 工序 產(chǎn)品氫 解吸氣 壓縮 12 3) 裝置工藝流程描述 本裝置中焦爐煤氣組成復雜且產(chǎn)品氫純度要求高，因而本裝置工藝流程由壓縮工序、預(yù)處理工序、變壓吸附工序和凈化工序組成。由于原料 氣中的硫 \萘及焦油含量很低，所以在考慮工藝流程設(shè)計時，為節(jié)省用戶的投資額同時又能保證裝置的正常運行，將工藝流程設(shè)定為如下流程： 分別簡述其流程如下： (1) 壓縮工序 壓縮工序由 2 臺（ 1 開 1 備）三級往復式壓縮機組成。由于本裝置的原料氣中的萘含量非常低（僅為 5mg/Nm3），所以，即使到了壓縮三段也不會在三級冷卻器中出現(xiàn)萘結(jié)晶堵塞管道的問題。因此，來自界區(qū)外的焦爐煤氣首先經(jīng)壓縮機的一級加壓至～ (G)，然后進入 13 壓縮機第二和第三級壓縮至～ (G)后進入后續(xù)預(yù)處理系統(tǒng)。 (2) 預(yù)處理工序 預(yù)處理系統(tǒng)主要 由 2 臺除油塔、 2 臺預(yù)處理塔、 1 臺解吸氣加熱器、 1 臺解吸氣緩沖罐組成。 來自壓縮三段，壓力為～ (G)的焦爐煤氣進入預(yù)處理工序后，首先經(jīng)過除油塔分離掉其中夾帶的油滴，然后自塔底進入預(yù)處理塔，其中一臺處于吸附脫油、脫硫萘狀態(tài)、一臺處于再生狀態(tài)。當預(yù)處理塔吸附焦油、硫和萘飽和后即轉(zhuǎn)入再生過程。預(yù)處理塔的再生過程包括： a? 降壓過程 預(yù)處理塔逆著吸附方向，即朝著入口端卸壓，氣體排至煤氣管網(wǎng)。 b? 加熱脫附雜質(zhì) 14 用 PSA 工序副產(chǎn)的解吸氣經(jīng)加熱至 140～160℃后逆著吸附方向吹掃吸附層，使萘、焦油、 NH H2S 及其它芳香族化合物在加溫下得以完全脫附，再生后的解吸氣送回焦爐煤氣管網(wǎng)。 c? 冷卻吸附劑 脫附完畢后，停止加熱再生氣，繼續(xù)用常溫解吸氣逆著進氣方向吹掃吸附床層，使之冷卻至吸附溫度。吹冷后的解吸氣也送回焦爐煤氣管網(wǎng)。 d? 升壓過程 用處理后的煤氣逆著吸附方向?qū)㈩A(yù)處理塔加壓至吸附壓力，至此預(yù)處理塔就又可以進行下一次吸附了。 (3) 變壓吸附工序 15 本裝置變壓吸附（ PSA）工序采用 513 PSA工藝，即裝置由五個吸附塔組成，其中一個吸附塔始終處于進料吸附狀態(tài)，其工藝過程由吸附、三次均壓降壓、順放、逆放、沖洗 、三次均壓升壓和產(chǎn)品最終升壓等步驟組成，具體工藝過程如下： 經(jīng)過預(yù)處理后的焦爐煤氣自塔底進入吸附塔中正處于吸附工況的吸附塔，在吸附劑選擇吸附的條件下一次性除去氫以外的絕大部分雜質(zhì)，獲得純度大于 %的粗氫氣，從塔頂排出送凈化工序。 當被吸附雜質(zhì)的傳質(zhì)區(qū)前沿 (稱為吸附前沿 )到達床層出口預(yù)留段某一位置時，停止吸附，轉(zhuǎn)入再生過程。 吸附劑的再生過程依次如下： a. 均壓降壓過程 16 這是在吸附過程結(jié)束后，順著吸附方向?qū)⑺?nèi)的較高壓力的氫氣放入其它已完成再生的較低壓力吸附塔的過程，這一過程不僅是降壓過程，更是回收床 層死空間氫氣的過程，本流程共包括了三次連續(xù)的均壓降壓過程，以保證氫氣的充分回收。 b. 順放過程 在均壓回收氫氣過程結(jié)束后，繼續(xù)順著吸附方向進行減壓，順放出來的氫氣放入順放氣緩沖罐中混合并儲存起來，用作吸附塔沖洗的再生氣源。 c. 逆放過程 在順放結(jié)束、吸附前沿已達到床層出口后，逆著吸附方向?qū)⑽剿毫抵两咏?，此時被吸附的雜質(zhì)開始從吸附劑中大量解吸出來，解吸氣送至解吸氣緩沖罐用作預(yù)處 17 理系統(tǒng)的再生氣源。 d. 沖洗過程 逆放結(jié)束后，為使吸附劑得到徹底的再生，用順放氣緩沖罐中儲存的氫氣逆著吸附方向沖洗吸附床 層，進一步降低雜質(zhì)組分的分壓，并將雜質(zhì)沖洗出來。沖洗再生氣也送至解吸氣緩沖罐用作預(yù)處理系統(tǒng)的再生氣源。 e. 均壓升壓過程 在沖洗再生過程完成后，用來自其它吸附塔的較高壓力氫氣依次對該吸附塔進行升壓，這一過程與均壓降壓過程相對應(yīng)，不僅是升壓過程，而且也是回收其它塔的床層死空間氫氣的過程，本流程共包括了連續(xù)三次均壓升壓過程。 f. 產(chǎn)品氣升壓過程 18 在三次均壓升壓過程完成后，為了使吸附塔可以平穩(wěn)地切換至下一次吸附并保證產(chǎn)品純度在這一過程中不發(fā)生波動，需要通過升壓調(diào)節(jié)閥緩慢而平穩(wěn)地用產(chǎn)品氫氣將吸附塔壓力升至吸附壓 力。 經(jīng)這一過程后吸附塔便完成了一個完整的“吸附 再生”循環(huán)，又為下一次吸附做好了準備。 五個吸附塔交替進行以上的吸附、再生操作 (始終有一個吸附塔處于吸附狀態(tài) )即可實現(xiàn)氣體的連續(xù)分離與提純。 (4) 凈化工序 從變壓吸附（ PSA）工序來的氫氣是含有少量氧氣的粗氫氣，純度尚達不到要求，需要凈化。粗氫氣首先進入常溫脫氧塔，在其中裝填 19 的新型常溫 Pd 催化劑的催化下，氧和氫反應(yīng)生成水，然后經(jīng)冷卻器冷卻至常溫，再進入由兩個干燥塔、一個預(yù)干燥塔、一臺分液罐、兩臺換熱器等組成的等壓 TSA 干燥系統(tǒng)。經(jīng)干燥后的產(chǎn)品氫即可達 到純度 %、氧含量小于1ppm、露點低于 65℃的要求。 等壓 TSA 干燥系統(tǒng)的工藝過程如下： 脫氧后的氫氣首先經(jīng)流量調(diào)節(jié)回路分成兩路。其中一路直接去干燥塔，其中裝填的干燥劑將氫氣中的水分吸附下來，使氫氣得以干燥。在一臺干燥塔處于干燥的狀態(tài)下，另一臺干燥塔處于再生過程。 干燥塔的再生過程包括加熱再生和吹冷兩個步驟。在加熱再生過程中，另一路再生氫氣首先經(jīng)預(yù)干燥塔進行干燥，然后經(jīng)加熱器升溫至 140～ 160℃后沖洗需要再生的干燥塔，使吸 20 附劑升溫、其中的水分得以解吸出來，解吸氣經(jīng)冷卻和分液后再與另一路氫氣回 合，然后去處于干燥狀態(tài)的干燥塔進行干燥。在吹冷過程中，再生氫氣直接去處于再生狀態(tài)的干燥塔，將干燥塔溫度降至常溫，然后再經(jīng)加熱器加熱后去預(yù)干燥塔，對預(yù)干燥塔中的干燥劑進行加溫干燥，然后經(jīng)冷卻和分液后再與另一路氫氣回合，最后去處于干燥狀態(tài)的干燥塔進行干燥。 為提高裝置的可靠性和在線處理事故的能力，預(yù)處理系統(tǒng)設(shè)計旁路跨線，可以切除檢修。 工藝流程簡圖見附圖 4) 裝置的主要技術(shù)特點 ★ 本裝置可靠的 TSA 預(yù)處理可有效脫除原料氣中的重組分雜質(zhì)，保證了 PSA 吸附劑的長期使用，提高了裝置的適應(yīng)能力，并且不會 21 形成對環(huán) 境的污染。 ★ 本裝置預(yù)處理采用一段 TSA 凈化，并且安排在壓縮三段之后，因此投資省且不會有萘堵塞問題。再生過程也不產(chǎn)生二次污染。 ★ PSA 工序采用 513 流程，與經(jīng)典的 512流程相比增加一次均壓次數(shù)，可以最少的吸附床實現(xiàn)了三次均壓，提高了氫氣回收率，降低了裝置運行成本。 ★ 本裝置的順放氣緩沖技術(shù)，可避免傳統(tǒng)沖洗再生流程中的二次污染問題，使吸附劑再生效果更好。 ★ 凈化工序采用先進的常溫脫氧新工藝，可降低裝置投資和運行費用。 ★ 本裝置先進的 PSA 專用軟件在某個吸附塔出現(xiàn)故障時，可自動將故障塔切除 ，轉(zhuǎn)入四塔操作，并且不影響處理能力，只是收率有 22 少量下降。這一功能大大地提高了裝置運行的可靠性。 5) 裝置切塔后的運行參數(shù) 513PSA 工藝操作靈活，可以組合多種運行方式，在計算機程序控制下， 可五塔運行，需要時（如出現(xiàn)故障）也可自動切換至實現(xiàn)四塔、三塔運行，這樣就大大地提高了裝置運行的可靠性。切塔后的相關(guān)運行參數(shù)見下表。 運行方式及相關(guān)運行參數(shù)表 吸 附 塔總 數(shù) 流 程 在線吸附床數(shù) 均壓次數(shù) 處理氣量Nm3/h 氫氣回收率 % 產(chǎn)氫量Nm3/h 五塔 513 1 3 2700 83 五塔 512 1 2 2700 81 四塔 412 1 2 2700 75 23 6) 公用工程消耗 序號 項 目 規(guī)格要求 單 位 消耗指標 使用情況 備 注 220V 50HZ KWh/h 10 連續(xù) 照明、儀表用 1 電 380V 50HZ KWh/h 連續(xù) 壓 縮 機用 10KV 50HZ KWh/h ～450 連續(xù) 壓 縮 機用 2 循環(huán)水 ≤ 35 ℃ ～.G t/h 40 連續(xù) 3 生活用水 t/h 1 間斷 4 飽和蒸氣 ～ t/h 間斷 加 熱 器用 5 儀表氮 壓力 MPa Nm3/h 50 連續(xù) 儀 表 及程 控 閥用