氫氣純化裝置作業(yè)指導(dǎo)書

1、氫氣純化裝置作業(yè)指導(dǎo)書QCNB系列氫氣純化裝置 編制：生產(chǎn)技術(shù)部 審批： 編號(hào)：DMZG/JL-51 河北東明中硅科技有限公司2011年2月30日1 概述QCNB系列氫氣純化裝置能夠去除氫氣中的氧氣和水份雜質(zhì)，以滿足對(duì)氫氣的含氧量和含水量有較高要求的用戶。QCNB系列氫氣純化裝置框架內(nèi)安裝有脫氧器、干燥器、氣水分離器、過濾器、冷卻器、集水器等設(shè)備和各種閥門，以及檢測、控制用的就地儀表和一次儀表。QCNB系列氫氣純化裝置采用三臺(tái)干燥器輪流工作，產(chǎn)品氣再生方式，不僅干燥程度高，而且沒有再生氣的損耗。裝置內(nèi)的氣動(dòng)閥門由PLC程序控制，可實(shí)現(xiàn)干燥器工作狀態(tài)的自動(dòng)切換，并具備自動(dòng)排水功能，減少了人員工作

2、量，提高了裝置的可靠性。2 技術(shù)指標(biāo)2.1原料氫氣 含氧量：0.5%（V/V） 含水量：飽和 溫度：402.2產(chǎn)品氫氣 純度：99.999% 含氧量：ppm（V/V） 露點(diǎn)：-70 溫度：402.3干燥器再生 再生方式：產(chǎn)品氫氣再生 切換方式：自動(dòng) 切換周期：24h3 用戶具備條件3.1儀表氣 種類：空氣或氮?dú)?壓力1）：0.40.7MPa 含水量：100ppm3.2氮?dú)?干燥、無油 含氧量：0.2%（V/V）3.3電源 種類：AC380V、50HZ（三相四線）3.4冷卻水 水質(zhì)：軟化水（氯離子含量2mg/1） 進(jìn)水溫度：32（或7）2）注：1）除注明者外，壓力均指表壓力。2）冷卻水進(jìn)水溫度根

3、據(jù)處理氣量的大小和合同條款來定。4 工作原理4.1脫氧原料氫氣經(jīng)氣水分離器1101濾除游離水后進(jìn)入脫氧器1111，脫氧器內(nèi)裝填有可催化氫氧反應(yīng)進(jìn)行的高效催化劑，脫氧器內(nèi)裝有電加熱元件，經(jīng)加溫后，氫氧反應(yīng)生成的水以氣態(tài)被氫氣帶出脫氧器1111,進(jìn)入冷卻器1131,經(jīng)冷卻器冷凝后隨氫氣進(jìn)入氣水分離器1102,游離水在氣水分離1102內(nèi)被濾除并經(jīng)其底部的排水閥排出。4.2干燥原料氫氣的干燥在干燥器內(nèi)完成，本裝置采用三臺(tái)干燥器，每臺(tái)干燥器內(nèi)都裝填有吸水性優(yōu)良的分子篩，在一個(gè)循環(huán)周期內(nèi)，每臺(tái)干燥器都依次經(jīng)歷工作、吸附、再生狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)整套裝置工作的連續(xù)性。在一個(gè)循環(huán)周期內(nèi)，裝置經(jīng)歷了三種工作狀態(tài)，分別

4、被稱作Z1、Z2、Z3。見表4-1：表4-1：裝置的工作狀態(tài)工作時(shí)間（h）裝置的工作狀態(tài)干燥器的工作狀態(tài)干燥器1121干燥器1122干燥器11238Z3工作再生吸附8Z2吸附工作再生8Z1再生吸附工作4.2.1工作原料氫氣經(jīng)脫氧、冷卻、濾水后進(jìn)入的第一個(gè)干燥器處于工作狀態(tài)：干燥器不加熱，介質(zhì)為未脫水的原料氫氣，處理氣量為全氣量；4.2.2再生進(jìn)入的第二個(gè)干燥器處于再生狀態(tài)：處理氣量根據(jù)調(diào)試確定，可能為全氣量，可能為部分氣量；再生狀態(tài)包括加熱階段和吹冷階段：加熱階段-干燥器內(nèi)的電加熱元件開始工作，干燥器內(nèi)的溫度逐漸上升，吸附在分子篩上的水分被逐漸解吸，當(dāng)干燥器上部溫度達(dá)到聯(lián)鎖值后，認(rèn)為再生完成，

5、電加熱元件自動(dòng)停止加熱；吹冷階段-干燥器停止加熱后，氣流繼續(xù)按原路流過干燥器，以使干燥器降溫，直至干燥器切換至工作狀態(tài)；干燥器處于再生階段時(shí)介質(zhì)為經(jīng)過脫水的干燥氫氣；4.2.3吸附進(jìn)入的第三個(gè)干燥器處于吸附狀態(tài)，干燥器不加熱，介質(zhì)為再生用氫氣，處理氣量同4.2.2.（注：氣體流經(jīng)三臺(tái)干燥器的順序由干燥器所處的工作狀態(tài)決定，氣動(dòng)三通球閥的動(dòng)作由PLC程序控制，無需手動(dòng)。若需手動(dòng)切換裝置的工作狀態(tài)，處于再生狀態(tài)的干燥器必須已經(jīng)進(jìn)入吹冷階段，且干燥器內(nèi)溫度已降至50以下。）4.3再生氣量的調(diào)節(jié)（注：若裝置中沒有設(shè)置節(jié)流閥，則為全氣量再生，可跳過此節(jié)。）脫氧后的原料氫氣首先進(jìn)入工作狀態(tài)的干燥器，流出干

6、燥器的干燥氫氣分為兩路，一路作為再生氣進(jìn)入再生狀態(tài)的干燥器；另一路則為產(chǎn)品氫氣，直接進(jìn)入過濾器1151。再生氣的流量大小通過調(diào)節(jié)產(chǎn)品氣管路和再生氣管路上的閥門開度來確定。調(diào)整的原則是使再生加熱時(shí)間不超過4h，調(diào)整時(shí)需注意再生氣流量不可太小，否則有可能燒壞電加熱元件，一旦閥門的開度確定后就不需要再進(jìn)行調(diào)整。4.4排水整套裝置中共有5個(gè)氣水分離器：1101、1102、1103、1104、1105。裝置正常運(yùn)行時(shí)，氣水分離器起到過濾氫氣中游離水的作用，每隔一定時(shí)間都要將氣水分離器底部積存的水排出至積液器1141,每臺(tái)氣水分離器排完水后，積液器都要通過其底部的氣動(dòng)球閥排一次水，將水排至水封1161中，

7、當(dāng)水封中的液位高度達(dá)到溢流高度后，水將從水封排污口中流出。氣水分離器與積液器的排水通過各自底部的氣動(dòng)球閥按時(shí)程度設(shè)定的時(shí)間與次序自動(dòng)完成。排水以Z1、Z2、Z3狀態(tài)開始為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，每次氣動(dòng)球閥排放10秒鐘，閥門間隔時(shí)間為5分鐘。排水時(shí)間見表4-2：（注：根據(jù)處理氣量的不同，排水時(shí)間可能會(huì)有調(diào)整，以實(shí)際程序設(shè)定為準(zhǔn)。）表4-2：排水時(shí)間表Z1狀態(tài)Z2狀態(tài)Z3狀態(tài)時(shí)間開啟閥門位號(hào)時(shí)間開啟閥門位號(hào)時(shí)間開啟閥門位號(hào)0分鐘QZ11250分鐘QZ11250分鐘QZ11255分鐘QZ11205分鐘QZ11205分鐘QZ112010分鐘QZ112510分鐘QZ112510分鐘QZ112515分鐘QZ11211

8、5分鐘QZ112115分鐘QZ112120分鐘QZ112520分鐘QZ112520分鐘QZ112525分鐘QZ112325分鐘QZ112425分鐘QZ112280分鐘QZ112580分鐘QZ112580分鐘QZ112585分鐘QZ112385分鐘QZ112485分鐘QZ1122240分鐘QZ1125240分鐘QZ1125240分鐘QZ1125245分鐘QZ1120245分鐘QZ1120245分鐘QZ1120250分鐘QZ1125250分鐘QZ1125250分鐘QZ1125255分鐘QZ1121255分鐘QZ1121255分鐘QZ1121260分鐘QZ1125260分鐘QZ1125260分鐘QZ

9、1125265分鐘QZ1122265分鐘QZ1122265分鐘QZ1122270分鐘QZ1125270分鐘QZ1125270分鐘QZ1125275分鐘QZ1123275分鐘QZ1123275分鐘QZ1123280分鐘QZ1125280分鐘QZ1125280分鐘QZ1125285分鐘QZ1124285分鐘QZ1124285分鐘QZ11244.5參數(shù)檢測及控制4.5.1溫度檢測溫度是保證氫氣純化裝置正常運(yùn)行的重要參數(shù)。脫氧器及三臺(tái)干燥器的上部與下部各裝有一個(gè)鉑電阻用來測量溫度并將相應(yīng)的電信號(hào)傳送至控制柜。其相應(yīng)的位號(hào)及設(shè)定值見表4-3.表4-3 溫度檢測點(diǎn)及設(shè)定溫度鉑電阻位號(hào)安裝位置作用溫度設(shè)定范

10、圍常用設(shè)定值TE1101脫氧器1111下部檢測脫氧器進(jìn)氣溫度120160130TE1102脫氧器1111上部檢測脫氧器出氣溫度180220180TE1104脫氧器1111下部檢測干燥器1121再生時(shí)進(jìn)氣溫度220280240TE1105脫氧器1111上部檢測干燥器1121再生時(shí)出氣溫度170230180TE1107脫氧器1111下部檢測干燥器1121再生時(shí)進(jìn)氣溫度220280240TE1108脫氧器1111上部檢測干燥器1121再生時(shí)出氣溫度170230180TE1110脫氧器1111下部檢測干燥器1121再生時(shí)進(jìn)氣溫度220280240TE1111脫氧器1111上部檢測干燥器1121再生時(shí)出

11、氣溫度170230180（注：脫氧器的進(jìn)氣溫度指原料氫氣經(jīng)過電加熱元件被加熱后進(jìn)入催化劑床層前的溫度；脫氧器的出氣溫度指流出催化劑床層的氫氣溫度。干燥器的進(jìn)氣溫度指進(jìn)分子篩床層的氫氣溫度；干燥器的出氣溫度指出分子篩床層的氫氣溫度；）4.5.2溫度控制4.5.2.1脫氧器的溫度控制脫氧器下部鉑電阻檢測溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，會(huì)暫停電加熱元件，待溫度低于設(shè)定溫度后，會(huì)再次啟動(dòng)電加熱元件。上部鉑電阻檢測溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，會(huì)停止電加熱元件，再次啟動(dòng)電加熱元件則需要操作人員的手動(dòng)操作。4.5.2.2干燥器的溫度控制當(dāng)吸附劑再生時(shí)，干燥器下部鉑電阻用來控制再生氣流的溫度，當(dāng)檢測值超過設(shè)定值時(shí)，暫停電加熱元件

12、，避免再生氣流超溫。當(dāng)檢測值低于設(shè)定值后，再次啟動(dòng)電加熱元件。上部鉑電阻為聯(lián)鎖鉑電阻，當(dāng)檢測值達(dá)到設(shè)定值后，則停止加熱，吸附劑的再生結(jié)束。4.5.3壓力檢測與控制裝置進(jìn)口裝有壓力表PI1101,就地顯示裝置進(jìn)口壓力；系統(tǒng)壓力由自力式穩(wěn)壓閥或薄膜調(diào)節(jié)閥來控制。（注：儀表及閥門的設(shè)置根據(jù)用戶的要求不同會(huì)有所變動(dòng)，以實(shí)際流程為準(zhǔn)。）5 裝置安裝要求5.1設(shè)備框架的安裝本裝置的設(shè)備框架和控制系統(tǒng)之間連有儀表氣管道、通訊電纜和電加熱器用電纜。設(shè)備框架周圍應(yīng)留有800mm以上的寬度以便操作和維修。設(shè)備框架上部應(yīng)留有不小于2000mm的操作空間以便更換電加熱元件。純化裝置的各主要設(shè)備均組裝在設(shè)備框架內(nèi)，框架

13、底部留有4個(gè)24的地腳螺栓孔，地基建設(shè)時(shí)應(yīng)預(yù)設(shè)M20地腳螺栓4只，螺栓高出基面50mm。設(shè)備基礎(chǔ)的具體尺寸可參見相應(yīng)的圖紙。參照流程圖、裝置外形接口圖連接原料氫氣進(jìn)口、產(chǎn)品氫氣出口、冷卻水進(jìn)口、冷卻水出口、氮?dú)膺M(jìn)口、放空口、排污口、儀表氣接口。設(shè)備框架與控制系統(tǒng)之間應(yīng)設(shè)置電纜地溝，或者埋置穿線管道。5.2對(duì)地基和廠房的要求放置設(shè)備框架房間的土建工程設(shè)計(jì)及施工應(yīng)執(zhí)行氫氣站建造的有關(guān)規(guī)定。各部分設(shè)備的地基應(yīng)能承受自身重量所產(chǎn)生的壓強(qiáng)。5.3對(duì)連接管道的要求所有連接管道清除焊渣、污物、氫氣管道應(yīng)做去油處理。6 操作原料氫氣生產(chǎn)裝置運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，氫氣純化裝置可以開車。6.1開車前的準(zhǔn)備工作6.1.1泄漏

14、量試驗(yàn)有下列情況之一，裝置開車前應(yīng)先用氮?dú)庾鲂孤┝吭囼?yàn)：a.裝置未曾使用過；b.裝置已停置較長時(shí)間且裝置未保壓或雖保壓了，但壓力降超過0.3MPa；氮?dú)饨?jīng)止回閥H1120和球閥Q1120進(jìn)入純化裝置。泄漏量試驗(yàn)壓力為裝置的設(shè)計(jì)壓力，用氮?dú)獬鋲褐令~定壓力后檢查和接頭及法蘭連接處，檢查無泄露后保壓24小時(shí)，泄漏率以平均每小時(shí)小于0.5%為合格。（泄漏率A的計(jì)算公式：A（1-） 式中： A-平均每小時(shí)泄漏率，用（%/h）表示； P1、P2-試驗(yàn)開始、結(jié)束時(shí)的絕對(duì)壓力，單位為MPa； T1、T2-試驗(yàn)開始、結(jié)束時(shí)的絕對(duì)溫度，單位為K。）6.1.2系統(tǒng)氮?dú)庵脫Q有下列情況之一，裝置開車前應(yīng)使用氮?dú)庵脫Q：a

15、裝置未曾使用過；b裝置已停置較長時(shí)間且未用氫氣保壓，或做了保壓，但裝置壓力已降為0；置換操作要求：通過充氮口向裝置充入氮?dú)庵?.5MPa，通過系統(tǒng)出口的旁通閥匯壓至0MPa，泄放到0MPa。如此反復(fù)，當(dāng)系統(tǒng)氧氣含量0.5%后，即為置換合格。系統(tǒng)氧氣含量可通過氧氣分析儀檢測，或根據(jù)氮?dú)饧兌扔?jì)算出需充放次數(shù)；若采取根據(jù)氮?dú)饧兌扔?jì)算充放次數(shù)的方法，系統(tǒng)中氧氣含量按21%進(jìn)行計(jì)算；當(dāng)?shù)獨(dú)饧兌?gt;99.8%，充放4次即可。6.2裝置運(yùn)行純化裝置運(yùn)行開車前，氫儲(chǔ)罐及其前續(xù)、后續(xù)設(shè)備應(yīng)完成投入前的準(zhǔn)備工作。裝置運(yùn)行前除氣動(dòng)三通球閥外所有閥門應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)，每個(gè)氣動(dòng)三通球閥所處狀態(tài)應(yīng)與流程圖中相符。打開系

16、統(tǒng)中所有壓力表截止閥。打開冷卻水進(jìn)出口球閥，向裝置供應(yīng)冷卻水，注意冷卻水回水管溫度，確保冷卻水流通正常。打開水封1161補(bǔ)水閥，向水封加水，溢流口有水流出后，將補(bǔ)水閥關(guān)小，略有開度即可，緩慢向水封1161補(bǔ)水。打開氫氣純化裝置出口球閥，打開氫氣純化裝置進(jìn)口球閥。選定干燥器三個(gè)狀態(tài)Z1、Z2、Z3中的一個(gè)，啟動(dòng)氫氣純化裝置。氣動(dòng)三通球閥自動(dòng)切換到相應(yīng)狀態(tài)（氣動(dòng)三通球閥所處位置是否正確可根據(jù)5.1.2條中的講述進(jìn)行判斷）；處于再生狀態(tài)的干燥器開始加熱，注意觀察干燥器上部溫升、下部溫升和下部溫度控制情況，正常情況下下部溫度及溫升大于上部溫度及溫升，出現(xiàn)異常請(qǐng)停止加熱，檢查裝置及控制部分。脫氧器加熱為

17、手動(dòng)投入，裝置啟動(dòng)后，可以加熱脫氧器，并注意觀察上部溫升、下部溫升和下部溫度控制情況；若上部溫度高出下部溫度50以上，請(qǐng)停止加熱，檢查原料氫氣中氧氣含量。正常運(yùn)行時(shí)，脫氧器始終處于加熱狀態(tài)，上部溫度應(yīng)達(dá)不觀察家聯(lián)鎖溫度，上部溫度只起保護(hù)作用。當(dāng)純化裝置出口壓力穩(wěn)定在控制壓力，且脫氧器、干燥器溫升正常時(shí)，可認(rèn)為裝置已運(yùn)行穩(wěn)定。打開微量氧分析儀AE1102進(jìn)氣閥門，調(diào)節(jié)減壓閥，使氣體流量處于合適的范圍。打開露點(diǎn)儀ME1101進(jìn)氣閥門，調(diào)節(jié)減壓閥，使氣體流量處于合適的范圍。（注：分析儀使用時(shí)注意管理的暢通，否則容易造成憋壓，捐壞分析儀。）上位機(jī)控制畫面中設(shè)有自動(dòng)充罐/手動(dòng)充罐選擇按鈕，若選擇則手動(dòng)充

18、罐，則操作人員根據(jù)用戶自己對(duì)產(chǎn)品氫氣純度的要求，當(dāng)產(chǎn)品氫氣純度滿足要求時(shí)，手動(dòng)操作，進(jìn)行棄罐；當(dāng)產(chǎn)品氫氣純度不符合要求時(shí)，手動(dòng)操作，切換到放空。若選擇了自動(dòng)充罐，則系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的值自動(dòng)轉(zhuǎn)換產(chǎn)品氫氣出口三通閥的方向進(jìn)行氫氣的棄罐或放空。產(chǎn)品氫氣充罐后，純化開車步驟完成。當(dāng)處于再生狀態(tài)的干燥器再生出氣溫度達(dá)到設(shè)定值后，干燥器停止加熱，進(jìn)入吹冷階段；當(dāng)處于再生狀態(tài)的干燥器再生時(shí)間達(dá)到設(shè)定值8h，氣動(dòng)三通球閥由程序控制自動(dòng)切換，裝置進(jìn)入下一工作狀態(tài)。三臺(tái)干燥器再生全部完成后，一個(gè)切換周期結(jié)束。裝置運(yùn)行過程中注意觀察氣水分離器排水情況。6.3停車純化裝置停車前，原料氫裝置應(yīng)已停車或已切換到放空狀態(tài)。

19、注意純化裝置停車最好選在干燥器牌吹冷階段時(shí)進(jìn)行。停止原料氫供應(yīng)前，干燥器、脫氧器應(yīng)處于不加熱狀態(tài)。純化裝置停車步驟如下：停止純化裝置運(yùn)行；關(guān)閉裝置進(jìn)口球閥；關(guān)閉裝置出口球閥；關(guān)閉微量氧分析儀和露點(diǎn)儀前截止閥和減壓閥；若為短時(shí)間停車，冷卻水可以不停；當(dāng)長時(shí)間停車或涉及到冷卻水維修時(shí)，應(yīng)停止供應(yīng)冷卻水。7 注意事項(xiàng)7.1干燥裝置間嚴(yán)禁明火，操作人員禁穿釘子鞋入內(nèi)。7.2應(yīng)注意觀察原料氫氣的含氧量，若高于0.5%，應(yīng)停車。7.3干燥器再生進(jìn)氣溫度不得超過300。 干燥器再生出氣溫度不得超過280。 脫氧器進(jìn)、出氣溫度禁止超過2607.4當(dāng)沒有氫氣流過電加熱器時(shí)禁止開啟電加熱器，以防燒毀電加熱器元件。7.5裝置運(yùn)行時(shí)必須保證冷卻水流通正常。7.6各設(shè)備、儀表應(yīng)有良好的接地。7.7設(shè)備維修、維護(hù)必須在氫氣泄放完并用氮?dú)庵脫Q后才能進(jìn)行。置換方法見6.1.2.7.8設(shè)備維修、維護(hù)完畢，開車前必須做泄漏量試驗(yàn)，泄漏量試驗(yàn)合格后，用氮?dú)庵脫Q系統(tǒng)到氧氣含量0.5%。8 裝置的維護(hù)8.1電加熱元件比較容易損壞，當(dāng)發(fā)現(xiàn)損壞時(shí)應(yīng)及時(shí)更換，電加熱元件與中法蘭是焊接在一起的，更換時(shí)需整體更換。8.2裝置經(jīng)長期運(yùn)行（2年以上），干燥器內(nèi)的分子篩可能因破碎等原因