变压吸附(PSA)氢气提纯装置运行工况研究.pdf

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1、设备管理变压吸附(PSA)氢气提纯装置运行工况研究王璐（中国石油广西石化公司）摘要：变压吸附（PSA）工艺，因为其有着装置能耗少、运行成为催化剂被击穿造成氢气纯度过低出现的停工占了1次。本低以及自动化程度高等系列优势，目前，已经被广泛使用于制1.氢气纯度过低氢以及氢气提浓领域中。然后，在运行早期往往容易因为各种原PSA1程控阀内漏较多。由于PSA1程控阀设计缺陷，造成因而导致停车情况。本文以中国石油某分公司的变压吸附氢提部分程控阀门不能完全关死，泄露比较严重，进而造成吸附剂特纯装置作为研究对象，对装置于运作早期出现的工况

2、及产生的原别是分子筛被污染，影响产品纯度；压缩机入口密度小，压缩机吸因进行了分析，并提出预防方法。不上量，为保证解析压力不过高，压缩机入口需要有间断放空同关键词：变压吸附；制氢装置；原料气；解吸气时也损失一部分尾气；一部分氢通过泄露阀进入运行塔中，运行一、装置概述塔解析时氢气进入尾气中损失掉，产品氢收率随之降低。中国石化的变压吸附(PSA)氢气提纯装置的其设计规模为氢2.装置大负荷运行存在的问题气产量90000m/h，原料气的处理量达到120000m/h，氢气回收在装置大负荷运行期间，存在如下问题：率达到96％，其操作弹

3、性值达30％--120％。（1）程控阀漏油情况频繁，部分时刻漏油还比较严重，修阀的本公司使用的变压吸附(PSA)氢气提纯装置跟当前我国同类过程中需要切除吸附塔，给操作造成的波动；装置进行比较，具有如下的特点：（2）部分程控阀填料泄露严重，为了维持装置生产，不得不在1.产品纯度高。根据需要，产品氢的纯度可以达到99.9%，程控阀填料压盖上打卡子，虽说能够短期维持装置生产，但由于甚至更高。所打的卡子没有经过设计和检测，安全隐患较大。2.工艺流程简单。变压吸附法可以一步将各种杂质组分脱3.解吸气压缩机出现不上量的情况除而获得纯

4、氢，因此相应的占地面积较小。PSA1解吸气压缩机K101型式为离心式压缩机。离心式压3.原料适应性强。对于炼油厂中大部分含氢气源，可以直接缩机的特点是对分子量的变化比较敏感，而PSA1在调整吸附时采用变压吸附的办法予以提纯。间时就会造成尾气中的氢含量变化，影响尾气的分子量，根据操4.操作弹性大。变压吸附的操作弹性一般可达30%～120%。作经验，当尾气的分子量降低到10左右时，K101就完全不上量5.操作简便。变压吸附装置的设备简单，且全部是自动化操了，具体表现就是出口流量为0，入口憋压，只能将PSA1的尾气作，开停车只

5、需0.5～2h。放入低压火炬系统，造成较大的生产波动，且对设备有损坏，此6.吸附剂寿命长。变压吸附一般在常温和中、低压力下进外，对于解析气的回收利用有较大浪费。针对此问题，本装置在行，且正常操作下吸附剂可与装置同寿命。2013年大检修期间，通过在压缩机入口新增一催化干气线，来提二、原料与产品高压缩机入口气体组分分子量，大大减少了压缩机不易上量的问这一装置于原料设计上确定为中国石化某分公司的原料为题。但如有可能，在未来改造时将压缩机型式由离心式改为往复重整氢、加氢精制、加氢裂化和二期的渣油加氢脱硫装置冷低分式，就可以彻底解

6、决这一问题。气的混合气，其输出的产品是氢气以及解吸气。笔者经过12月4.产品质量说明13日6时，22时，以及12月12日10日是，三个不同的时间段对标在生产操作中，重整调整操作时造成PSA1入口进料量从定期间原料气以及尾气组成的数据进行分析，具体结果如下：50000Nm3/h极短时间内波动到110000Nm3/h，造成PSA1当标定期间的原料气的分析项目及平均组成（vol%）包括：时正处在吸附状态的两塔重烃穿透，使得PSA1的氢气纯度受到C6+（0.08）、丙烷(1.96)、丙烯(0.14)、异丁烷(0.49)、正丁烷影

7、响，从表3中可以看出，氢气纯度最低为99.5%，在此两塔同时(0.23)、乙炔(0.00)、反丁烯(0.00)、正丁烯(0.00)、异丁烯(0.01)、吸附时，PSA1装置外送氢气的纯度就会下降，为了保证下游装置顺丁烯(0.00)、异戊烷(0.09)、正戊烷(0.03)、1，3-丁二烯(0.00)、所用氢气的纯度和产量，在操作时不能把吸附时间降得太低，同丙炔(0.00)、二氧化碳(0.00)、乙烯(1.10)、乙烷(2.19)、氧气时又要最大限度的回收氢气。而减少吸附时间在增加氢气纯度(0.13)、氮气(0.57)、甲烷

8、(2.49)、一氧化碳(0.00)、氢气(90.49)。的同时会减少氢气的收率，本次标定过程中PSA1装置还要确保标定期间的尾气的分析项目及平均组成（vol%）包括：其它装置特别是聚丙烯装置的用氢纯度，故导致氢气收率低于设C6+（0.42）、丙烷(10.74)、丙烯(0.11)、异丁烷(2.86)、正丁烷计90%的工