【正文】 采用變壓吸附技術(shù)從焦爐煤氣中提取氫氣，焦爐煤氣中雜質(zhì)較多，組成十分復雜，隨原料煤不同有較大變化，除有大量的CH4和一定量的NCO、COO2外還有少量的高碳烴類、萘、苯、無機硫、焦油等，后者都是些高沸點、大分子量的組份，很難在常溫下解吸，對變壓吸附采用的吸附劑而言，吸附能力相當強，這些雜質(zhì)組分會逐漸積累在吸附劑中而導致吸附劑性能下降，因此本裝置采用兩種不同的吸附工藝，變溫吸附工藝和變壓吸附工藝。二、設計參數(shù) 原料氣組成：組成H2CH4N2COCO2CmHnO2V％62雜質(zhì)組成H2SCONH3萘焦油mg/Nm310015310025010 原料氣流量：1100Nm3/h； 原料氣壓力: ≥3Kpa (表壓)； 原料氣溫度: ≤40℃。 在啟動和運轉(zhuǎn)這套裝置之前, 要求操作人員透徹地閱讀本操作運行說明書, 因為不適當?shù)牟僮鲿е逻\行性能低劣和吸附劑的損壞。得一化工股份有限公司600Nm3/h焦爐氣提氫變壓吸附裝置操作運行說明書得一化工有限公司二00七年八月山西 介休 第一章 前 言一、概述 本裝置是采用變壓吸附(簡稱PSA)法從焦爐煤氣（簡稱COG）中提取氫氣，改變操作條件可生產(chǎn)不同純度的氫氣。 本裝置采用氣相吸附工藝, 因此, 原料氣中不應含有任何液體和固體。 本說明書中涉及到的壓力均為表壓, 組成濃度均為體積百分數(shù), 流量除專門標注外均為標準狀態(tài)下的流量。 產(chǎn)品氣壓力: ≥ (表壓)； 產(chǎn)品氣流量：600Nm3/h； 產(chǎn)品氣溫度: ≤40℃； 產(chǎn)品氫氣純度: H2≥ % CO+CO2≤10PPm O2≤10PPm H2O≤30PPm S≤2PPm 解吸氣壓力: ~ (表壓)；解吸氣流量：~550Nm3/h；解吸氣溫度: ≤40℃。經(jīng)過脫萘脫油后壓縮的焦爐煤氣首先通過變溫吸附工藝除去C5以上的烴類和其它高沸點雜質(zhì)組份，達到預凈化焦爐煤氣的目的，然后再經(jīng)過變壓吸附工藝除去除氮、甲烷、一氧化碳及二氧化碳等氣體組份，%的氫氣，最后再經(jīng)過精脫硫、脫氧、%的產(chǎn)品氫氣。原料氣精脫萘器壓縮機預處理器除油器除油脫萘器脫氧冷卻器脫氧加熱器精脫硫器吸附器脫氧器干燥系統(tǒng)解吸氣電加熱器產(chǎn)品氫氣解吸氣解吸氣冷卻器圖一：提氫工藝流程框圖本裝置由原料氣脫萘及壓縮工序（100＃）、預處理工序（200＃）、變壓吸附提氫工序（300＃）和后處理工序（400）4個工序組成。： 焦爐氣從脫油脫萘塔下端進入床層，焦油和萘被吸附，脫去大部分焦油和萘后的焦爐煤氣從頂端出來，然后進入壓縮機的一級。：脫萘塔再生時間: 一個月左右一次，一個塔使用，另一個塔再生后備用，兩個塔循環(huán)使用，二個塔具體切換時間根據(jù)塔出口氣體中雜質(zhì)組分由AP102A、B取樣分析而定。①加熱步驟：再生的氣體是低壓水蒸氣，經(jīng)過閥V149，通過電加熱器加熱成為過熱蒸汽，溫度到400℃，再經(jīng)過閥V14管線FG21FG101和閥V0117A/B，進入脫油脫萘塔，從上向下對床層進行吹洗。③冷吹步驟：冷吹氣體來自200＃工序的解吸氣，對脫油脫萘塔進行冷吹降溫，冷吹后的氣體經(jīng)閥V111A、B，管道FG10閥V128進入再生氣冷卻器E202冷卻后送出界外。兩個精脫萘器可串并聯(lián)操作，在使用上可以根據(jù)塔出口AP103A、B取樣分析定。 壓縮及預處理工序（200＃）本工序由除油器（T201A，B）、一臺再生氣冷卻器（E202）、預處理器（T202A，B）和一臺再生氣加熱器（E201）組成。吸附劑在常溫下有選擇性地吸附上述雜質(zhì)，高溫下使吸附劑所吸附的雜質(zhì)解吸，從而使吸附劑得到再生。 ：系統(tǒng)有2 臺吸附器和13臺程控閥及再生氣加熱器和再生氣冷卻器等組成，每個吸附塔在一次循環(huán)中都經(jīng)歷吸附(A),逆放（D）、加熱（H）、冷吹（C）、升壓（R）等五個步驟，其工藝時序見下表，程控閥的編號和作用見下圖，下面以T202 A預處理吸附器為例對變溫吸附的工藝步驟進行說明：預處理時序表塔號工藝步驟T202AADHCRT202BDHCRA 程控閥的編號和作用如下：預處理的器編號:A,BKV 20 ⅰ ⅹ 閥門的功能1原料氣進口閥2凈化氣出口閥3－充壓閥4－再生氣冷吹閥5－再生氣加熱器出口閥6－再生氣旁通閥7－再生氣進口閥8－再生氣出口閥、逆放閥9－再生氣出口、逆放總閥本工序編號程序控制切換閥 ： 預處理器由吸附塔T202A、T202B及及一系列程控閥構(gòu)成。：（以吸附塔T202A為例）① 吸附步驟：程控閥KV201A、KV202A打開、從除油器送來的原料氣經(jīng)管道PG204進入吸附塔，凈化氣經(jīng)管道PG20流量計FT201計量后進入300。限流閥V224的作用是緩慢泄壓，防止泄壓過快對吸附劑造成沖擊，逆放步驟后期開閥KV209。如100不需冷吹則直接由V208送出界外。來自300＃工序的解吸氣作再生氣體，經(jīng)加熱器(E201)加熱至～150℃，通過管道FG203 程控閥KV20KV207A進入吸附塔T202A，吸附的雜質(zhì)被熱氣體帶出吸附塔經(jīng)程控閥KV208A、KV20經(jīng)管道FG211排出。④ 冷吹步驟：加熱結(jié)束后關(guān)閉程控閥KV20打開程控閥KV204再生氣不經(jīng)過加熱器和管道FG203，直接經(jīng)過KV207A進入吸附塔T202A對吸附塔進行冷吹至環(huán)境溫度。⑤ 充壓步驟：為下一次吸附做準備必須充壓。至此，預處理吸附器的一次循環(huán)完成，充壓與逆放步驟期間300的解吸氣經(jīng)程控閥KV206直接到管道FG211，根據(jù)后工段需要進行處理。在一定吸附壓力下，200＃工序凈化COG進入300＃吸附床，吸附容量較大的強吸附組份NCH4，CO，CO2被吸附留在床層，而較小吸附容量的弱吸附組份H2從床層出口端輸出，%的H2，吸附飽和的吸附劑減壓和沖洗使其解吸。每個吸附塔在一次循環(huán)中都經(jīng)歷吸附(A),第一次壓力均衡降（E1D）、第二次壓力均衡降（E2D）、順向放壓（PP）、第三次壓力均衡降（E3D）、逆向放壓（D）、沖洗（P）、第三次壓力均衡升（E3R）、第二次壓力均衡升（E2R）、隔離（IS）、第一次壓力均衡降（E1R）、最終升壓（FR）等十二個步驟。本裝置主要運行623/P程序，當某程序控制閥或控制閥門開關(guān)部件出現(xiàn)故障，可自動切換其它運行方式?？稍谙铝兴姆N運行方式中選擇一種進行操作，正常情況下以623/P方式運行為主。表12 各運行方式下的裝置特性運行方式原料負荷原料處理量產(chǎn)品流量解吸氣流量氫氣收率%Nm3/hNm3/hNm3/h%62310011008352210011007851365715834126571578表13 在623/P方式運行時氣體的組成物料平衡(干基)見下表:程控切斷閥的編號和作用如下：塔的編號A～F KV 3 ix閥門功能01－進氣閥02－出氣閥03－逆放閥04－順放、二均、三均閥05－終充、一均閥06－沖洗閥本工序編號程序控制切斷閥 623/P運行方式：以6－2－3/P方式運行時，其中兩臺吸附器處于進入原料氣、產(chǎn)出氫氣的吸附步驟，其余四臺吸附器處于吸附劑再生的不同步驟。623/P工藝步驟分周期123456步位123123123123123123時間2403030603030603030603090壓力AAE1DE2DPPE3DDPE3RE2RISE1RFRBE1RFRAE1DE2DPPE3DDPE3RE2RISCE3RE2RISE1RFRAE1DE2DPPE3DDPDE3DDPE3RE2RISE1RFRAE1DE2DPPEE1DE2DPPE3DDPE3RE2RISE1RFRAFAE1DE2DPPE3DDPE3RE2RISE1RFRA注:以上時間和壓力為參考值,實際值以裝置調(diào)試后的時間為準. 現(xiàn)以吸附器T301A為例說明6－2－3/P方式運行時在一次循環(huán)周期內(nèi)各工藝步驟的工藝過程。 200＃,除了H2以外的雜質(zhì)被吸附，H2從KV302A出塔，當被吸附雜質(zhì)的吸附前沿移動到吸附器一定位置時，關(guān)閉KV301A和KV302A，停止原料氣進入和產(chǎn)品輸出。 過程壓力： 吸附時間：240S第一次壓力均衡降（簡稱一均降、E1D）： 開啟程控閥KV305A和KV305D。當兩臺吸附器壓力基本相等時，關(guān)閉閥KV305A，一均降步驟結(jié)束（繼續(xù)開啟閥KV305D，用于T301D下一步的最終升壓步驟）。當兩臺吸附器壓力基本相等時，關(guān)閉閥KV304E，二均降步驟結(jié)束（繼續(xù)開啟閥KV304A，用于T301A下一步順放）。吸附器T301A二均降步驟停止后，吸附器T301A中的順放氣通過閥KV304A、順放調(diào)節(jié)閥HV302順向放壓對逆放結(jié)束的吸附器T301F進行沖洗再生，再生氣通過KV303F、HV303返回200＃工序去作再生氣。過程壓力：步驟執(zhí)行時間：～60S第三次壓力均衡降（簡稱三均降、E3D）： 繼續(xù)開啟程控閥KV304A，開啟程控閥KV304F。當兩臺吸附器壓力基本相等時，關(guān)閉閥KV304A，三均降步驟結(jié)束（繼續(xù)開啟閥KV304F，用于T301F下一步二均升）。 過程壓力：≤ 壓力越低解吸越好， 步