【正文】 變壓吸附系統(tǒng)的解吸氣來自吸附塔的逆放和沖洗階段。其它 6個吸附塔分別進行其它步驟的操作， 8 個吸附塔交替循環(huán)操作，時間上互相交錯，從此達到原料氣連續(xù)不斷地輸入，產(chǎn)品氫氣連續(xù)不斷地輸出的目的。 中海煉化山東?；瘓F石化分公司 15000 Nm3/h 制氫裝置操作規(guī)程 規(guī)程編號 第 24 頁 5 PSA 部分 來自界區(qū)外的 中 變氣在壓力 、溫度 ?40℃下首先進入氣液分離器，除去原料氣中可能夾帶的液體，再經(jīng)流量計計量后，進入由臺吸附塔及一系列程序控制閥組成的變壓吸附系統(tǒng)。出轉(zhuǎn)化爐的高溫轉(zhuǎn)化氣經(jīng)轉(zhuǎn)化蒸汽發(fā)生器發(fā)生中壓蒸汽后，溫度降至 350℃進入中溫變換部分。如果只用干 氣作原料，加氫后的原料氣通過兩個脫硫反應器 R2020A/B中頂層催化劑氧化鋁將原料中氯吸收，將其含量降至 (V)以下，然后再經(jīng)深度脫硫后控制含硫在 ppm (V)以下進入 轉(zhuǎn)化 部分 。 9) 程序控制系統(tǒng)采用壓縮空氣驅(qū)動，介質(zhì)的粘度受環(huán)境溫度影響變化小，可保證一年四季程控閥的動作時間一致，控制系統(tǒng)簡單、運行平緩、動作安全可靠、無環(huán)境污染。 4) 原料氣壓力、組成相對穩(wěn)定，吸附時間可自動改變以保證產(chǎn)品氣的質(zhì)量。 本裝置 PSA 的優(yōu)點 1) 采用帶一 個順放罐的 824/P 操作工藝，沖洗再生時間相對較長，解吸更加徹底。 3) 自動化程度高，工人操作勞動強度小。每個塔均要依次經(jīng)歷吸附（ A）第一次均壓降 (E1D)、第二次均壓降 (E2D)、第三次均壓降 (E3D)、第四次均壓降 (E4D)、順放（ PP）、逆放（ D）、沖洗（ P） 、第四次均壓升 (E4R)、第三次均壓升 (E3R)、第二次均壓升 (E2R)、第一次均壓升 (E1R)、最終升壓中海煉化山東?；瘓F石化分公司 15000 Nm3/h 制氫裝置操作規(guī)程 規(guī)程編號 第 22 頁 （ FR）等步驟。 順放工序――通過順向減壓過程獲得吸附劑再生的沖洗氣源，即用于對其他塔進行吹掃。與之相比，采用真空解吸再生時， 吸附劑動態(tài)吸附量大，吸附劑再生徹底，不僅有利于提高氫氣回收率，也提高了產(chǎn)品氫純度。這是 PSA裝置吸附時間參數(shù)設定的基本原則。 4) 吸附時間 (或吸附循環(huán)周期 ) 在原料氣流量和其他工藝參數(shù)不變的條件下，延長吸附時間就意味著單位時間內(nèi)的再生次數(shù)減少，再生過程損失的氫氣也就越少， 氫氣回收率越高。在原料氣處理量和產(chǎn)品氫純度不變的情況下，吸附循環(huán)周期越長，單位時間內(nèi)解吸次數(shù)越少，氫氣回收率越高。 4) 解吸壓力： 解吸壓力越低，吸附劑再生越徹底，吸附劑的 動態(tài)吸附量越大，吸附塔的處理能力越高。 1) 原料氣組成： C B D T2 T1 ⊿ Qtp 變壓吸附 變溫吸附 溫度 T2＞ T1 ⊿ Qp P1 P2 吸 附 量 ⊿ Qt 組分分壓 A 中海煉化山東?；瘓F石化分公司 15000 Nm3/h 制氫裝置操作規(guī)程 規(guī)程編號 第 20 頁 吸附塔的處理能力與原料氣組成的關系很大。 由于壓力越高單位時間內(nèi)撞擊到吸附劑表面的氣體分子數(shù)越多 ，因而壓力越高平衡吸附容量也就越大；由于溫度越高氣體分子的動能越大，能被吸附劑表面分子引力束縛的分子就越少，因而溫度越高平衡吸附容量也就越小。 PSA 制氫裝置所利用的就是吸附劑的這一特性。 吸附力 在物理吸附中，各種吸附劑對氣體分子之所以有吸附能力是由于處于氣、固相分界面上的氣體分子的特殊形態(tài)。廢棄的吸附劑，一般采用深埋或回收處理。分子篩吸附劑是一種吸附量較高且吸附選擇性極佳的優(yōu)良吸附劑，通常 裝填于吸附塔的上部，用于脫除甲烷、 CO、 N2等組份，保證最終的產(chǎn)品純度。屬于耐水型無極性吸附劑，對原料氣中幾乎所有的有機化合物都有良好的親和力。不同的吸附劑由于有不同的孔隙大小分布、不同的比表面積和不同的表面性質(zhì)，因而對混合氣體中的各組分具有不同的吸附能力和吸附容量。 本裝置采用沖洗方式對吸附劑進行再生。在工業(yè)變壓吸附 (PSA)工藝中，吸附劑通常都是在常溫和較高壓力下，將混合氣體中的易吸 附組分吸附，不易吸附的組分從床層的一端流出，然后降低吸附劑床層的壓力，使被吸附的組分脫附出來，從床層的另一端排出，從而實現(xiàn)了氣體的分離與凈化，同時也使吸附劑得到了再生。然后在減壓下解吸被吸附的雜質(zhì)組份使吸附劑獲得再生， 以利于下一次再次進行吸附分離雜質(zhì)。本裝置采用 824/P運行方式為主的工藝流程，即有 8 個吸附床，其中始終有 2個吸附器處于不同的吸附階段，實現(xiàn) 4 次壓力均衡過程。對每個吸附器而言，吸附過程是間歇的，必須采用多個吸附器循環(huán)操作才能連續(xù)制取產(chǎn)品氫氣。 變壓吸附的基本原理是利用吸附劑對氣體的吸附具有選擇性，即不同的氣體（吸附質(zhì)）在吸附劑上的吸附量有差異和一種特定的氣體在吸附劑上的吸附量隨壓力變化而變化的特性，實現(xiàn)氣體混合物的分離和吸附劑的再生。同時從吸附劑的吸附等壓線我們也可以看到，在同一壓力下吸附劑在低溫下吸附容量大，高溫下吸附容量小。 物理吸附是指依靠吸附劑與吸附質(zhì)分子間的分子力（即范德華力）進行的吸附。 活性吸附是指吸附劑與吸附質(zhì)間生成有表面絡合物的吸附過程。 具有吸附作用的物質(zhì)（一般為密度相對較大的多孔固體）被稱為吸附劑，被吸附的物質(zhì)（一般為密度相對較小的氣體或液體）稱為吸附質(zhì)。在正常生產(chǎn)當中，裝置的處理能力是由實際需要而定的。 操作溫度 一般采用 310～ 380℃ 。如果提高溫度，反應平衡常數(shù)就變小，一氧化碳轉(zhuǎn)化就不完全。 中 溫變換催化劑主要活性組分為氧化鐵 /氧化鉻， Cr2O3/Fe2O3 為主體， CuO 為助劑，中 溫變換催化劑的主要活性組分為 Fe3O4，而新催化劑是以 Fe2O3形式提供，故在使用前必須對催化劑進行還原。 中 變反應器出口氣中 CO濃度小于 3％（ V）。本裝置水碳比控制在 ～ 。寫為 H2O/C。 本裝置轉(zhuǎn)化爐入口溫度 480～ 520℃，出口溫度 770～820℃ 2) 壓力 轉(zhuǎn)化反應是體積增大的反應，增大反應壓力對反應不利。 經(jīng)燒炭處 理仍不能恢復正常操作 時 ， 則應 更 換中海煉化山東?；瘓F石化分公司 15000 Nm3/h 制氫裝置操作規(guī)程 規(guī)程編號 第 13 頁 催化 劑 。 催化 劑經(jīng)過 蒸汽 燒 炭再生后，需要重新 還 原，即 調(diào) 整 轉(zhuǎn) 化床 層的溫 度 達 到 還 原 時 的溫 度，按原 始開車時的還 原方法即可得到充分 的還 原；重新 還 原 時 ，要保持 還 原操作的溫 度 達 到 鈍 化 時 的 溫 度才能使被 鈍 化的催化 劑 得到充分 還 原。 當重度 積 炭 時 ， 應 先在 還 原氣氛下 燒炭后再在氧化 狀態(tài)下燒 炭。 ． 3 燒碳 蒸汽 轉(zhuǎn)化過 程中， 積炭 是影 響 催化 劑 活性最主要的因素，炭能堵塞催化 劑 孔道，掩蓋活 性中心，另外，炭是不良 導熱 體， 積炭會 使 爐 管局部 過熱 而出 現(xiàn) 花斑和 紅 管。 中海煉化山東?；瘓F石化分公司 15000 Nm3/h 制氫裝置操作規(guī)程 規(guī)程編號 第 12 頁 轉(zhuǎn) 化 爐 管阻力增加、壁 溫 升高、催化 劑 活性下降等 現(xiàn) 象幾乎都是 積炭引 起， 積炭 是蒸汽 轉(zhuǎn)化過 程中最主要的危 險 ，因此，操作 過 程中 嚴格 控制 工藝條 件，為保證催化劑活性，就要有一定量的水蒸汽來消炭。一般情 況由 水碳比失 調(diào) 、 負 荷增加、原料 變 重、催化 劑 中毒或 鈍 化、局部 過熱、 反 應溫 度和 壓力 大幅度波 動 等原因造成。在正常生產(chǎn)中也應盡量 保證催化劑在一定的還原氣氛中，以免催化劑被鈍化而失去活性。上段催化劑使用含有一定堿金屬的抗結炭助劑 ，具有較好的低溫活性及抗積炭性能，下段床層催化劑具有較高的轉(zhuǎn)化活性，但抗結炭性能差。 蒸汽轉(zhuǎn)化 原理 烴類的蒸汽轉(zhuǎn)化是以烴類為原料，在一定的溫度和催化劑作用下使烴類和水蒸汽經(jīng)過一系列的分解、裂化、脫氫、結炭、消炭、氧化、變換、甲烷化等反應，最終轉(zhuǎn)化為中海煉化山東?；瘓F石化分公司 15000 Nm3/h 制氫裝置操作規(guī)程 規(guī)程編號 第 11 頁 H CO、 CO2和少量殘余的 CH4，其中 H2是本裝置的目的產(chǎn)物。目前使用的中溫型脫硫劑所要求操作溫度為 200～ 380℃ ，最高活性溫度要求大于 350℃ 。 本裝置脫硫劑的脫硫機理與脫氯機理相同，都是化學吸收型吸附劑。 本裝置脫氯劑是以 AL2O3或活性炭為載體， Na、 Ca、 Zn、 Cu等金屬氧化物為活性組中海煉化山東?；瘓F石化分公司 15000 Nm3/h 制氫裝置操作規(guī)程 規(guī)程編號 第 10 頁 分，它屬于化學吸收型吸附劑。一般加氫反應的氫油比為 80～ 100（ V）。但為了提高生產(chǎn)能力，在保證出口硫含量滿足工藝要求的條件下，通常均采用可能高的空速。 3) 空速 單位時間 (h)，通過單位 催化劑體積 (m3)的氣體 (折合為標準狀態(tài)下 )體積數(shù)量，稱為空速，單位為 m3/，可簡寫為 h1。通常使用的硫化物為 DMDS 或 CS2。H ＋ H2S 二硫化碳加氫反應式 : CS2 ＋ 4H2 → CH4 ＋ 2H2S 硫氧化碳加氫反應式 : COS ＋ H2 → H2S ＋ CO 烯烴加氫反應式 : RCH=CHR39。 其反應機理： 硫醇加氫反應式 : RSH ＋ H2 → RH ＋ H2S 二硫醚加氫反應式 : RSSR39。但原料中的硫、氯大多以有機硫、氯形式存在，要想除去必須進行加氫處理，使之生成易除去的 H2S、 HCL，同時原料中的烯烴也需要經(jīng)過加氫飽和才能達到進轉(zhuǎn)化的要求。 烴類蒸汽轉(zhuǎn)化制氫工藝是將合格的脫硫氣（烴類）按一定的比例與水蒸汽混合后，在較高溫度條件下，在裝有轉(zhuǎn)化催化劑的轉(zhuǎn)化爐管中，與水蒸汽發(fā)生復雜的強吸熱氫解反應，使烴類轉(zhuǎn)化成 氫氣及一氧化碳和二氧化碳。 7) 為回收閃蒸蒸汽同時不影響高壓蒸汽質(zhì)量， 每系列增加 1臺鍋爐排污罐。 2) 本設計采用集散型計算機控制系統(tǒng) (DCS)， 配置先進的自動控制系統(tǒng)和完備的聯(lián)鎖保護系統(tǒng)，實現(xiàn)裝置高度自動化的操作，確保裝置的安全可靠。 3) 采用高效離心分水器，提高分水效率，降低設備投資。 5) 采用臥式布置、模塊式轉(zhuǎn)化爐對流段，質(zhì)量可靠，施工簡單，維修方便。柔管的外保溫采用預制陶纖塊，外罩不銹鋼軟管，這種結構可以吸收柔管的位移，并且方便故障狀態(tài)下 不停爐卡死柔管。 轉(zhuǎn)化爐爐型結構為垂直管排頂燒箱式爐，設有 ф 1271 213800 （ ZGCr25Ni35NbTi） 的轉(zhuǎn)化爐管 72 根，分 四 排平行布置，每排 18 根，轉(zhuǎn)化爐燃燒器設有 30臺，與爐管平行布置，分 5排，每排 6臺， 使火焰向下與物流并流，更適 合于轉(zhuǎn)化管內(nèi)反應的要求 。 8) 采用 PSA 凈化工藝技術，簡化了制氫裝置流程，提高了氫氣質(zhì)量，降低了裝置能耗。 5) 在裝置內(nèi)部 采用除鹽水 除氧 器 （壓力 ），確保鍋爐給水的質(zhì)量。 3) 工藝冷凝液有效回用。裝置設計的基準工況為原料： 焦化、催化干氣，還可適應石腦油 的操作工況，并可隨干 氣量的變化 調(diào)整操作參數(shù)。本裝置為使 原 料和燃料消耗達到最佳化（ 液化 氣，飽和煉廠干氣），并確保裝置的連續(xù)操作，考慮了二種可選情況。對于轉(zhuǎn)化過程，要求餾程分布均勻，有些油品終餾點雖然不高，但輕組份很少，餾份均集中在較高餾出溫度處，這種原料也不是好原料，容易造成裂解過程過于集中而引起積碳。 3） 原料中芳烴 芳烴含有穩(wěn)定的苯環(huán)，在轉(zhuǎn)化過程中不易斷開，容易造成芳烴穿透，并在高溫區(qū)裂解積碳，所以是最不易轉(zhuǎn)化的原料。 5) 采用 PSA 凈化工藝，降低全裝置能耗 6) 采用以上措施降低了裝置的綜合能耗，使本裝置的能耗處于國內(nèi)先進水平。 3) 工藝冷凝液有效回用。 裝置規(guī)模 本裝置設計產(chǎn)氫為產(chǎn)純氫 15000Nm3/h。 本裝置以 催化、焦化 干 氣為原料，采用 原料凈化、 烴類蒸汽轉(zhuǎn)化法轉(zhuǎn)化 、 中溫變換、PSA 法提純氫氣的工藝路線 ，主要工藝過程由原料烯烴飽和、 脫硫 脫氯、水蒸氣轉(zhuǎn)化、中溫變換、 PSA 凈化、產(chǎn)汽系統(tǒng)等幾部分組成 。 2) 本著最大限度國產(chǎn)化的原則選用設備、材料，只有少量國內(nèi)尚不能生產(chǎn)或缺乏業(yè)績的設備、閥門、儀表等從國外進口。 3) 《 山東海化集團石化分公司 項目基礎設計設計開工報告》 。本規(guī)程作為指導制氫裝置生產(chǎn)操作的法律法規(guī)性文件，裝置全體生產(chǎn)操作人員應嚴格遵照執(zhí)行。由于技術資料準備不完善及編制水平所限，規(guī)程難免存在錯誤及遺漏之處，將在日后的開工生產(chǎn)過程中不斷加以修訂完善。 4) 其他有關項目規(guī)定、評審記錄及會議紀要等 。 3) 嚴格執(zhí)行國家、中國海洋石油總公司 及當?shù)赜嘘P環(huán)保法規(guī)或標準。生產(chǎn)符合高壓加氫裂化裝置新氫要求的高純氫氣 。 節(jié)能措施 1) 轉(zhuǎn)化爐的進料采用更低的轉(zhuǎn)化水碳比（ ） ，有效降低 轉(zhuǎn)化爐燃料 能耗。工藝冷凝液 在轉(zhuǎn)化爐對流段及高變氣蒸汽發(fā)生器中汽化，所產(chǎn)蒸汽全部用作本裝置內(nèi)的工藝蒸汽；產(chǎn)生高壓蒸汽所需鍋爐給水全部來自裝置外送來的高質(zhì)量除鹽水，使高壓蒸汽的質(zhì)量得到有效的保證。 中海煉化山東海化集團石化分公司 15000 N