第四章脱碳岗位工艺操作规程

编号：JT/ZY-JC-04脱碳工段作业指导书编写：刘兆平审核：王总镇审批：林祥权发布日期：2004年6月1日实施日期：2004年6月1日1目的规范岗位人员的操作方法、提高岗位人员的操作水平。2范围本规程适用于甲醇厂一期脱碳岗位。3职责3.1认真操作执行各项工艺指标。3.2在操作中做到各设备的保养和维护。3.3遇到不正常情况做到及时准确处理解决，解决不了的及时上报。4.1工艺过程说明4.1.1任务将变脱来的变换气脱掉CO2后，送精脱工段。4.1.2指标装置的处理气量为26000Nm3/h，操作弹性为8500～28000Nm3/h。压力0.65～0.75MPaCO2含量3.5-5.0%4.2工作原理和过程实施4.2.1变压吸附（PressureSwingAbsorption简称PSA）的基本原理是利用吸附剂对吸附质在不同分压下有不同的吸附容量，并且在一定的吸附压力下对被分离的气体混合物又有选择性吸附的特性。加压吸附除去原料气中的杂质组份，减压脱附这些杂质而使吸附剂获得再生。因此，采用多个吸附塔循环地变动所组合的各循环塔的压力就可以达到分离气体混合物的目的。PSA法脱除变换气中的二氧化碳，即利用所采用的吸附剂加压时吸附原料气中二氧化碳和水组份，难吸附的组份如氢气、氮气、一氧化碳、甲烷等作为产品气由吸附塔顶部引出，减压时被吸附剂吸附的二氧化碳与水组份脱附，同时吸附剂获得再生。从而达到气体分离的目的。在吸附塔的底部（即原料气入口端）装填的吸附剂为活性氧化铝，在吸附塔的上部（产品气出口端）装填活性碳。八个吸附塔由55个程控阀、三个调节阀通过管线相连接。当其中三个吸附塔进行吸附操作时，其余五个吸附塔处于循环过程的不同阶段。八个吸附塔循环操作，达到连续处理原料气和输出产品气的目的。每个吸附塔在一次循环中都必须经历吸附（A）、压力均衡降1（1L）、压力均衡降2（2L）、压力均衡降3（3L）、压力均衡降4（4L）、压力均衡降5（5L）、抽真空（U）、压力均衡升5（5R）、压力均衡升4（4R）、压力均衡升3（3R）、压力均衡升2（2R）、压力均衡升1（1R）及最终升压（FR）等十三个步骤。4.2.2吸附剂的再生和再次利用通过三个步骤完成：（1）吸附塔内压力降至常压首先顺着原料气进气方向将塔向压力降低到一定程度（均压降），以回收死空间（系指吸附塔内除去吸附剂外的所有空间）内的有效气体。接着逆着原料气进气方向降至常压（逆放），此时被吸附剂吸附的杂质组份从吸附剂上脱附出来，并被排出吸附塔。（2）吸附塔内压力降至负压通过真空泵对吸附塔进行抽真空，使被吸附剂吸附的杂质组份从吸附剂上彻底脱附出来，并被排出吸附塔。（3）吸附塔内压力升至吸附压力首先将其他吸附塔和均压塔内的高压气体从吸附塔的上端灌入吸附塔内（均压升），使吸附塔内的压力升到一定的压力。接着用产品气从吸附塔的上端进入吸附塔将压力升至工作压力（终充），以便再次吸附分离原料气。为叙述方便，吸附塔（T201A～H）分别简称为吸附塔（A～H）塔或（A～H）塔，均压塔（V202A～C）分别简称为均压塔（A～C）。与变压吸附有关的程控阀编号如表2：变压吸附过程有关的程控阀门编号XI┗━━阀的功能┗━━━━塔的编号：从A～H1=原料气进口阀2=产品气出口阀3=抽真空阀4=压力均压阀5=最终升压阀6=回收阀或放空阀8.2.3现以A塔在一次循环内经历的十三个步骤为例，对装置变压吸附工艺过程作说明。（1）吸附（A）程控阀A1、A2开启，A塔的其它程控阀门均处于关闭位置。甲醇尾气（称为原料气）通过程控阀A1进入A塔，原料气中的氮气、一氧化碳、甲烷、二氧化碳和水组份在吸附压力下被吸附剂吸附，未被吸附的其余组分（称为产品气）通过程控阀A2进入产品气总管输出，进入后续工段。杂质气体的吸附前沿到达吸附塔某一位置时，关闭程控阀A1、A2，原料气停止输入A塔，塔内保持吸附时的工作压力。（2）第一次压力均衡降（简称一均降：1L）A塔吸附步骤结束后，即开启程控阀A4及C4，使A塔出口端与处于第一次压力均衡升的C塔出口端相通，A塔内死空间中的有效气体（氢气、氮气）由A塔出口端经A4阀、C4阀流入C塔。该步骤结束时，A、C两塔的压力基本达到均衡。这时A塔内杂质气体的吸附前沿推前至某一位置，但未达到出口端。此步骤回收了A塔内部分死空间中的有效气体，使A塔内的压力下降。（3）第二次压力均衡降（简称二均降：2L）A塔吸附步骤结束后，即开启程控阀A4及H4，使A塔出口端与处于第二次压力均衡升的H塔出口端相通，A塔内死空间中的有效气体（氢气、氮气）由A塔出口端经A4阀、H4阀流入H塔。该步骤结束时，A、H两塔的压力基本达到均衡。这时A塔内杂质气体的吸附前沿推前至某一位置，但未达到出口端。此步骤继续回收A塔内部分死空间中的有效气体，使A塔内的压力下降。（4）第三次压力均衡降（简称三均降：3L）A塔二均降步骤结后，即开启程控阀A4及均压塔A上的程控阀J1，使A塔出口端与均压塔A的出口端相通，A塔内死空间中的有效气体（氢气、氮气）由A塔出口端经A4阀、J1阀流入均压塔A。该步骤结时，A塔与均压塔A压力基本达到均衡。这时A塔内杂质气体的吸附前沿继续向塔出口端推移，但未达到出口端。此步骤继续回收A塔内部分死空间中的有效气体，使A塔内的压力进一步下。（5）第四次压力均衡降（简称四均衡：4L）A塔三均降步骤结束后，即开启程控阀A4及均压塔B上的程控阀J2，使A塔出口端与均压塔B的出口端相通，A塔内死空间中的有效气体（氢气）由A塔出口端经A4阀、J2阀流入均压塔B。该步骤结束时，A塔与均压塔B压力基本达到均衡。这时A塔内杂质气体的吸附前沿继续向塔出口端推移，但未达到出口端。此步骤继续回收A塔内部分死空间中的有效气体，使A塔内的压力进一步下降。（6）第五次压力均衡降（简称五均降：5L）A塔四均降步骤结后，即开启程控阀A4及回收塔（V203）上的程控阀J4，使A塔出口端与回收塔（V203）的进口端相通，A塔内死空间中的有效气体（氢气、氮气）由A塔出口端经A4阀、J4阀流入回收塔（V203）。这步骤结束时，A塔与均压塔C压力基本达到均衡。这时A塔内杂质气体的吸附前沿刚好达到塔的出口端，使塔内的吸附剂得到了充分利用。。此步骤继续回收A塔内部分死空间中的有效气体，使A塔内的压力降低到一个较低水平。（7）抽真空（简称抽空：U）逆放步骤结束后，打开程控阀A3，关闭其他程控阀门。使A塔与真空泵组相连，通过真空泵组对塔内的吸附剂抽真空，使吸附剂上未解吸的杂质被抽出，让吸附剂得到充分地再生。此时塔内压力为负压。（8）第五次压力均衡升（简称五均升：5R）A塔六均升步骤结束后，开启程控阀门A4和均压塔C上的程控阀J3，使A塔与均压塔C二塔出口端相通，均压塔C内的高压气体经过程控阀J3、A4进入A塔，对A塔进入充压。该步骤结束后，A塔与均压塔C的压力基本相等，A塔内的压力进一步升高。（9）第四次压力均衡升（简称四均升：4R）A塔五均升步骤结束后，开启程控阀门A4和均压塔B上的程控阀J2，使A塔与均压塔B二塔出口端相通，均压塔B内的高压气体经过程控阀门J2、A4进入A塔，对A塔进行充压。该步骤结束后，A塔与均压塔B的压力基本相等，A塔内的压力进一步升高。（10）第三次压力均衡升（简称三均升：3R）A塔四均升步骤结束后，开启程控阀门A4、E4，与E塔进行均压，使A、E二塔出口端相通，E塔高压气体经过程控阀E4、A4进入A塔，对A塔进行充压。该步骤结束后，A、B塔的压力基本相等，A塔内的压力进一步升高。（11）第二次压力均衡升（简称二均升：2R）A塔三均升步骤结束后，开启程控阀门A4、C4与C塔进行均压，使A、C二塔出口端相通，C塔高压气体经过程控阀门C4、A4进入A塔，对A塔进行充压。该步骤结束后，A、C塔的压力基本相等，A塔内的压力进一步升高。（12）第一次压力均衡升（简称一均升：1R）A塔三均升步骤结束后，开启程控阀门A4、D4与D塔进行均压，使A、D二塔出口端相通，D塔高压气体经过程控阀门D4、A4进入A塔，对A塔进行充压。该步骤结束后，A、D塔的压力基本相等，A塔内的压力进一步升高。（13）最终升压（简称终充：FR）A塔经历第一次压力均衡升步骤后，塔内压力还未达到吸附步骤的工作压力，开启程控阀门A5，利用正处于吸附步骤的其它塔产品净化气经调节阀FC203、程控阀A5与A塔进行最终充压，直到A塔基本达到吸附压力为止。至此，A塔在一次循环中的步骤全部结束，紧接便是下一个循环。其它七塔也进行同样步骤，只是时间上是相互岔开的。以上过程称为八塔真空解吸五次均压过程，简称八塔五均过程。作为本装置的甲醇尾气在其压力和温度下（通常压力为0.8MPa、温度为40℃），由管道YL-201，进入水分离器（V201），将甲醇尾气中的游离水份分离掉，分离出的水可通过低点排出。分离游离水后的甲醇尾气则通过管道YL-202，流量计（FIQ-201）的精确计量，并且通过薄膜调节阀（FRCA-201）对气量进行调节后，分别经程控阀（A～H）1进入吸附塔（A～H），脱去杂质组份的气体（称为产品气）则从吸附塔上端引出，并且通过程控阀（A～H）2进入管道CP-202以及经流量计（FIQ-202）精确计量后，再经薄膜调节阀（PICA-202）的压力调节后，连续输出，进入压缩工段。吸附塔的解吸气分为真空解吸气（即吸附塔斯社处于抽真空步骤时的排放气），该部分气体由程控阀（A～H）3排出吸附塔。4.3系统说明4.3.1主要操作参数吸附塔一次的循环周期大约为20～40分钟，具体时间要根据实际的处理气量来确定，压力-时间分配如下：步骤压力（MPa）（终压）时间SECA0.82401L0.62102L0.44103L0.28104L0.12105L0.0210U-0.091605R0.02104R0.15103R0.30102R0.45101R0.6010FR0.75704.3.3自动控制与调节系统说明（1）原料气流量控制系统（FICA-201）PSA装置原料气进气流量由此系统来控制，当超量或量不够时自动报警。（2）原料气/产品气流量计量系统（FIQ-201、FIQ-202）对原料气、产品气流量的计量主要是反映该装置的处理能力及该装置的生产效率，为经济核算提供依据。（3）最终升压气量自动调节系统（FC-203）在规定的时间内，最终升压要求正好接近吸附压力，这样可减少原料气量的波动，为此设置了本系统。（4）吸附塔压力记录、显示系统（PIR-203A～H）八个吸附塔交替进行十三个工作状态，通过上位计算机分别对八个吸附塔的工作压力记录、显示。（5）吸附塔工作压力自动调节（PICA-202）为保证吸附塔在规定的压力下工作，本系统采用调节产品气出口量来保证吸附塔工作压力稳定，当变压吸附工艺程控失灵而引起吸附压力下降时本系统可发出低限报警，即为程控系统失控报警。（6）程序控制系统（CK-201）程序控制机根据变压吸附工艺过程，预先设定好每个工作步骤及其切换时间，然后使其循环切换来控制吸附系统的55个程控阀，达到脱除原料气中杂质气体的目的。根据装置处理气量的变化，仅改变程序控制器每个工作步骤的切换时间（周期）即可适应新的工况。55个程控阀的开关状态及八个塔工作状态通过程控机上工艺流程模拟图反映出来。（7）产品质量检测系统（ARSA-201）用一台氢气连续分析仪对产品质量进行连续监视，发现产品不合格时联锁保护系统发出声光报警，使操作人员迅速调整操作参数。（8）上位机控制系统由程序控制机传送的FRCA-201、FRC-203、PICA-202、PIR-203（A～E）、CK-201、ARSA-201系统的信号经过计算机处理后，直接在上位机上人工或自动给定参数，使整个系统的操作最优化，更进一步提高H2收率以及降低系统能耗。八个吸附塔和三个均压塔的工作状态及动态模拟工艺过程通过上位机彩色显示，使操作人员一目了然。（9）仪表盘上仪表仪表盘上设置有FHC-201、PHC-202、FHC-203、FHC-204的手操调节器，用于在上位机暂停工作时，以