二套PSA第一章工艺技术规程修订---第一版.docx

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1、第一章工艺技术规程1.1 装置概况1.1.1 装置简介1.1.2 1.1.1装置概况本装置采用成都华西化工科技股份有限公司的变压吸附技术，以催化尾气和加氢尾氢为原料，通过利用吸附剂的选择吸附，一次将原料气中的除氢以外的杂质吸附掉，直接分离出纯度大于99.0%的产品氢气，经过压缩到1.6MPa(G)后送出界区，去加氢装置。提氢后的剩余的解吸气压缩至0.5MPa(G)压力送出界区，去燃气管网。该装置由成都华西化工科技股份有限公司提供工艺包，由兰州石化公司设计院设计。装置始建于2004年7月，2005年5月投料生产，装置设计的公称规模为：产品H210000Nm3/h(纯度大于99.0%)。装置处理原

2、料气：30000Nm3/h,其中催化干气18000Nm3/h、加氢尾气为12000Nm3/h0装置以催化尾气和加氢尾氢为原料由含硫加氢尾气脱硫部分、PSA变压吸附部分、压缩机部分三个生产单元构成。其中含硫加氢脱硫部分主要是以加氢尾氢与从产品精制装置来的浓度为2025%的甲基二乙醇胺溶液逆向接触，将加氢尾氢中的硫化氢被溶剂吸收，净化加氢经分液后进入PSA变压吸附部分做为不含硫加氢原料，洗涤溶剂可以再生循环使用；PSA变压吸附部分是以从浓缩催化裂化干气中乙烯、乙烷装置来的催化干气和从装置外来的含硫加氢尾气和脱硫部分来的净化加氢尾气混合进入由八个吸附塔组成的PSA装置，完成由吸取附、三次均压降压、逆

3、放、抽真空、三次均压升压和产品最终升压等过程。压缩机部分是将从吸附塔顶出来的产品氢压缩至L6MPa(G)后送出界区,去加氢装置，提氢后的剩余的解吸气压缩至0.5MPa(G)压力送出界区，去燃气管网。止匕外，为了提高产品气的收率，本装置利用抽真空的办法对吸附剂进行再生，使较难解吸的杂质在负压下强行解吸下来，这就是我们通常所说的真空变压吸附，它的优点是再生效果好，产品收率高，但缺点是需要增加真空泵。1.1.3 工艺原理1.1.2.1基本原理本装置主要是通过变压吸附来实现对气体中不同组分的分离，所谓的吸附是指：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。

4、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：化学吸着、活性吸附、毛细管凝缩、物理吸附。提氢装置中的吸附主要为物理吸附。在物理吸附中，各种吸附剂对气体分子之所以有吸附能力是由于处于气、固相分界面上的气体分子的特殊形态。一般来说，只处于气相中的气体分子所受的来自各方向的分子吸引力是相同的，气体分子处于自由运动状态；而当气体分子运动到气、固相分界面时.(即撞击到吸附剂表面时)，气体分子将同时受到固相、和气相中分子的引力，其中来自固相分子的引力更大，当气体分子的分子动能不足以克服这种分子引

5、力时，气体分子就会被吸附在固体吸附剂的表面。被吸附在固体吸附剂表面的气体分子又被称为吸附相，其分子密度远大于气相，一般可接近于液态的密度。在实际工业应用中，吸附分离一般分为变压吸附和变温吸附两大类。吸附剂在高压下对杂质的吸附容量大，低压下吸附容量小。在同一压力下吸附剂在低温下吸附容量大，高温下吸附容量小。利用吸附剂的前一性质进行的吸附分离称为变压吸附(PSA),利用吸附剂的后一性质进行的吸附分离就称为变温吸附(TSA)。在实际工业应用中一般依据气源的组成、压力及产品要求的不同来选择TSA、PSA或TSA+PSA工艺。变温吸附工艺由于需要升温，因而循环周期长、投资较大，但再生彻底，通常用于微量杂

6、质或难解吸杂质的净化；变压吸附工艺的循环周期短，吸附剂利用率高，吸附剂用量相对较少，不需要外加换热设备，被广泛用于大气量多组分气体的分离与纯化。本装置的流程为PSA流程。在工业变压吸附(PSA)工艺中，吸附剂通常都是在常温和较高压力下，将混合气体中的易吸附组分吸附，不易吸附的组分从床层的一端流出，然后降低吸附剂床层的压力，使被吸附的组分脱附出来，从床层的另一端排出，从而实现了气体的分离与净化,同时也使吸附剂得到了再生。但在通常的PSA工艺中，吸附床层压力即使降至常压，被吸附的物质也不能完全解吸，这时可采用两种方法使吸附剂完全再生：一种是用产品气对床层进行“冲洗”以降低被吸附杂质的分压，将较难解

7、吸的杂质置换出来，其优点是常压下即可完成，但缺点是会多损失部分产品气；另一种是利用抽真空的办法进行再生，使较难解吸的杂质在负压下强行解吸下来，这就是通常所说的真空变压吸附(VacuumPressureSwingAdsorption,缩写为VPSA或VSA)。VPSA工艺的优点是再生效果好，产品收率高，但缺点是需要增加真空泵,装置能耗相对较高。在实际应用过程中，究竟采用以上何种工艺,主要视原料气的组成条件、流量、产品纯度及收率要求以及工厂的资金和场地等情况而决定。本装置采用抽真空方式对吸附剂进行再生1.1. 2.2脱硫部分生产原理加氢尾气脱硫部分采用2025%的甲基二乙醇胺溶液脱除硫化氢工艺，该

8、工艺所使用的溶剂可以再生循环使用。甲基二乙醇胺溶液简称MDEA,其结构式是CH3-N(CH2CH20H)2,与其它胺类溶剂(如DEA、MEA)一样，它是一种弱碱性物质，可以和H2s结合，其反应的化学方程工如下：CII3-N(CH2CH20H)2+H2s1(CH3-NH2(CH2CII20H)2)S由于N-甲基二乙醇胺在低温下碱性较强，随着温度的升高碱性降低，所以，在低温状况下(30-40)H2s被吸收，上述反应向右进行，而在较高温度下(115以上),反应将逆向向左进行，被吸收的H2s解吸出来。1.1. 2.3PSA部分生产原理干气回收氢气装置原料为富氢干气，主要成分是H2,其余是crcs类的烧

9、类。吸附剂是活性硅胶、活性炭和分子筛。利用气体混合物组份的沸点不同，即易挥发的不易吸附，不易挥发的易被吸附的性质，将原料气通过吸附床层，H2以外的其余组份作为杂质被吸附剂选择地吸附，而沸点低、挥发度最高的H2基本上不被吸附，以99.0%(V)纯度离开吸附床，从而达到H2的杂质分离的目的。固定床的固体吸附剂，对杂质的吸附是定量的。因此，杂质从吸附剂上能够有效地解吸，吸附剂可以重复使用。这种升压吸附提纯和降压解吸再生的循环过程即称为变压吸附。以下图4-1说明本装置设计的8-3-3VPSA提纯工艺中一台吸附床层吸附和解吸的全过程。1.L2.4生产步骤：1.1.2. 4.1脱硫部分生产步骤:加氢尾气脱

10、疏塔净化加氢尾气进加氢尾气缓冲罐第二套变压吸附装置1.1. 2.4.2PSA部分生产步骤:原料气缓冲罐psA部分a压缩A产品H2压缩解吸气L1.2.5生产方法本装置以催化干气尾气、含硫加氢尾气、不含硫加氢尾气等混合气体为原料，主要工艺技术选择如下：1. L2.4.1加氢尾气脱硫部分采用2025%的甲基二乙醇胺溶液脱除硫化氢工艺，该工艺所使用的溶剂可以再生循环。1.1. 2.4.2PSA提氢部分采杉成都华西化工科技股份有限公司的变压吸附技术，通过利用吸附剂的选择吸附，一次将原料中的除氢以外的杂质吸附掉，直接分离出纯度大于99.0%的产品H2,结过压缩至1.6MPa(G)压力后送出界区，去加氢装置

11、。提氢后剩余的解吸气压缩至0.5MPa(G)压力送出界区，去兰州石化公司东区燃气管网。1.1.2.6技术来源1 .L2.6.1含硫加氢尾气脱硫部分气体脱硫方法主要有两大类，一类是干法脱硫，它是将气体通过固体吸附剂的床层来脱去硫化氢，所使用的固体吸附剂有氧化锌、活性炭等，它适用于处理微量硫化氢的气体(硫化氢含量小于lOOppm)；另一类是湿法脱硫，它是用液体吸收剂洗涤气体,除去气体中的硫化氢，其中最普遍使用的是醇胺溶液化学脱硫法，常用的常用的溶剂是2025%的甲基二乙醇胺溶液，溶剂可以再生循环使用。因此，根据含硫加氢尾气含硫高(1.3C)的特点，本装置采用2025%的甲基二乙醇胺溶液脱除硫化氢。

12、1.1. 2.6.2PSA部分PSA提氢部分采用成都华西化工科技股份有限公司的变压吸附“8-3-3VPSA”工艺技术，通过利用吸附剂的选择吸附，一次将原料气中除氢以外的杂质吸附掉，直接分离出纯度大于99.0%的产品氢气，结过压缩至L6MPa(G)压力后送出界区，去加氢装置。1.2. 2.7工艺流程叙述工艺流程特点本装置工艺流程、配套的工艺设备及软件技术有如下的技术特点：(1)变压吸附部分采用8-3-3VPSA工艺技术，具有如下特点：采用多塔同时吸附的VPSA流程，吸附剂利用率高。均压次数多，且再生过程无需用氢气吹扫，因而在原料气氢含量不足50%,压力只有0.5MPa的情况下也能获得较高的回收率

13、。真空时间长并且连续，真空泵能量利用充分，吸附剂再生效果好飞(2)8-3-3VPSA流程的解吸气控制采用了先进的两级缓冲调节系统，解吸气的数值、压力和流量更稳定，更有利于解吸气的压缩。（3）本装置先进的PSA专用软件在某个吸附塔出现故障时，可自动无扰动地将故障切除，转入7塔、6塔、5塔、四塔操作。因而大大地提高了装置运行的可靠性。（4）灵活的流程设计使本装置既能运行VPSA流程，又能运行PSA流程，保证了装置的连续长周期运行。（5）本装置采用华西公司开发的HXBC-15B型催化干气变压吸附专用吸附剂，该吸附剂对Cl-C5类杂质动态吸附量大，解吸容易。（6）本装置采有的HX5A-98H型变压吸附

14、专用吸附剂对甲烷、CO、N2、02的动态吸附量大，解吸容易，是装置纯度和收率的有力保证。（7）本装置先进的PSA专用软件可实现自动优化功能，即在原料气处理量和纯度发生变化时，可自动调整吸附时间，在保证产品纯度合格情况下尽可能提高H2回收率。（8）本装置的吸附剂采用密相装填技术，可进一步减小床层死空间，提高H2回收率。1.1.2.8工艺流程叙述：本装置包括以下工艺过程：含硫加氢尾气脱硫单元。PSA变压吸附单元。压缩机三个生产单元构成1.1.2.8.1含硫加氢尾气脱硫单元工艺流程说明含硫加氢尾气（40C）分另别自润滑油加氢装置、柴油加氢装置、煤油加氢装置经系统管网进入本装置的加氢尾气缓冲罐（V-8

15、01）,从罐顶出来后进入加氢尾气脱硫塔（T-801）,与从产品精制装置来的浓度为2025%的甲基二醇胺溶液（40）逆向接触,加氢尾气中的硫化氢被溶剂吸收，塔顶净化加氢尾气经分液后进入原料缓冲罐（V-901）o加氢尾气脱硫塔（T-801）塔底溶剂富液用溶剂泵（P-801）送回产品精制装置进行溶剂再生，循环使用。1.1.2.8.28-3-3VPSA工艺流程说明本装置主流程采用8-3-3VPSA工艺，即装置由八台吸附塔、一台解吸气缓冲罐、一台逆放气缓冲罐，一台原料气分液罐和三台真空泵及其真空泵分液罐组成，其工艺过程由吸附、三次均压降压、逆放、抽真空、三次均压升压和产品最终升压等步骤组成。整个工艺切换过程均（见图5-1）按一定的顺控逻辑切换八台吸附塔的58台程控阀门即可实现气体的提纯，为便于表述整个顺控逻辑，首先按一定的规律对程控阀进行的编号：见下图现的。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：XV吸附塔号：AHI阀门功能、作用901AH-原料气进口