變壓吸附設(shè)計說明書

1、蒙古宜化化工有限公司30萬噸/年聚氯乙烯變壓吸附裝置（工程號：KY9304）工藝設(shè)計說明書設(shè)計階段：施工圖圖號：KY9304-30-01天津渤?；ぜ瘓F規(guī)劃設(shè)計院中國天津2009年06月編制：方玉云09.6校核：陶建設(shè)09.6審核：許淑萍09.6目錄 TOC o 1-5 h z 1概述61.1設(shè)計概況61.2原料、產(chǎn)品及副產(chǎn)品71.3公用工程參數(shù)及消耗量91.4生產(chǎn)制度和勞動定員102工藝122.2工藝原理122.3工藝流程敘述132.4設(shè)備選型說明142.5能源利用142.6主要控制指標(biāo)152.7裝置布置162.8吸附劑的裝填及數(shù)量182.9消耗定額183管道設(shè)計203.1概述203.2變壓

2、吸附裝置工藝管道特性203.4管道及管道器材的選用213.5吸附劑裝填注意事項223.6管道施工及驗收223.7管架設(shè)計243.8靜電接地與跨接243.9程控閥安裝方向244防腐設(shè)計264.1設(shè)計范圍264.2涂料選型264.3施工要求265絕熱設(shè)計285.1概述285.2施工要求281概述1.1設(shè)計概況1.1.1設(shè)計依據(jù)1.1.1.1內(nèi)蒙宜化（甲方）與四川開元科技有限公司（乙方）簽訂的 內(nèi)蒙古宜化化工有限公司30萬噸/年聚氯乙烯變壓吸附裝置合同及技術(shù)附件；1.1.1.2業(yè)主提供的氣象、水文及地質(zhì)概況、布置區(qū)域等設(shè)計基礎(chǔ)資 料。1.1.2設(shè)計原則1.1.2.1采用先進、可靠的變壓吸附氣體分離技

3、術(shù)，技術(shù)方案力求新 近可靠，既要體現(xiàn)技術(shù)先進的優(yōu)勢，又要切實解決好工程放大和工程 配套問題。1.1.2.2貫徹“五化”（一體化、露天化、輕型化、社會化、國產(chǎn)化） 原則。1.1.2.3依托工廠現(xiàn)有設(shè)施，充分發(fā)掘工廠潛力，以節(jié)省投資，縮短 建設(shè)周期，創(chuàng)造盡可能好的經(jīng)濟效益和社會效益。1.1.2.4嚴(yán)格執(zhí)行國家和行業(yè)有關(guān)設(shè)計規(guī)范、規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)。1.1.2.5本裝置的原料及產(chǎn)品為易燃易爆物質(zhì)，在設(shè)計中嚴(yán)格執(zhí)行國 家及有關(guān)部委關(guān)于消防、環(huán)保、勞動安全與工業(yè)衛(wèi)生的有關(guān)規(guī)范，采 取有效措施，改善勞動條件，保證安全生產(chǎn)。1.1.3設(shè)計范圍及設(shè)計分工界區(qū)范圍見圖11.圖11裝置界區(qū)范圍圖中虛線內(nèi)為本裝置界區(qū)，點、

4、為界內(nèi)外對接點。點：原料氣進界區(qū)管道點：產(chǎn)品氫氣出界區(qū)管道點：解吸氣出界區(qū)管道點：廢氣排放管道1.1.3.2設(shè)計范圍本設(shè)計為PVC尾氣凈化回收氯乙烯及提氫裝置施工圖設(shè)計，設(shè)計范圍 包括界區(qū)內(nèi)的工藝、設(shè)備、自控、土建、電氣專業(yè)的工程設(shè)計。1.1.4裝置建設(shè)概況1.1.4.1裝置名稱：氯乙烯尾氣凈化及提氫裝置1.1.4.2裝置代號：KY9304工程1.1.4.3裝置設(shè)計能力：處理氯乙烯裝置分餾尾氣1800Nm3/h1.1.4.4年操作時間：8000小時1.2原料、產(chǎn)品及副產(chǎn)品1.2.1原料本裝置原料為氯乙烯裝置分餾尾氣，由管道輸送至界區(qū)。規(guī)格如下:壓力：0.520.55MPa溫度：-15-20C處

5、理量：1800Nm3/h組成：見表1 1表11原料氣組成組分N2H2C2H3C1C2H2其余合計組成V%10 1559 6310 125921001.2.2產(chǎn)品氣本裝置產(chǎn)品有兩種，分別為：1.2.2.1逆放和抽真空解吸出來的解吸氣，解吸氣經(jīng)增壓機加壓后用 管道送往后序工段使用。規(guī)格如下：產(chǎn)品氣流量：600Nm3/h產(chǎn)品氣輸出壓力，0.05MPa產(chǎn)品氣溫度：608C組成：見表1 2表12產(chǎn)品氣組成組成H2N2C2H3ClC2H2合計V%26.9310.1835.9426.951001.2.2.2產(chǎn)品氫氣，規(guī)格如下:產(chǎn)品氫氣流量：812Nm/h產(chǎn)品氫氣輸出壓力：，0.1MPa氫氣純度：，99.9%

6、1.2.2.3副產(chǎn)品本裝置副產(chǎn)品氣為解吸氣，就地高空排放。1.3公用工程參數(shù)及消耗量1.3.1公用工程參數(shù)電電壓：380V AC10% 三相 頻率：50HZ3220V AC10% 單相 頻率：50HZ3儀表空氣溫度：常溫壓力：0.40.6MPa露點：-40C或比環(huán)境溫度低10C要求凈化、除塵、無油，符合儀表空氣要求。置換氮氣溫度：常溫壓力：0.4MPa露點：比環(huán)境溫度低10C,要求凈化、除塵、無油。熱水壓力：0.30.5MPa溫度：90C流量：0.50m3/h循環(huán)冷卻水(a)上水溫度：32C上水壓力：0.20.3MPa(b)回水溫度：高于上水35C回水壓力：低于上水0.10.2MPa1.3.2

7、公用工程參數(shù)消耗量本裝置公用工程消耗量見表14.表1-4公用工程消耗量一覽表序號名稱規(guī)格使用情況單 位小時消 耗量備注正常最大1電220V 50HZ連續(xù)KW2儀表照明用380V 50HZ連續(xù)KW132機泵用2儀表空 氣壓力：0.40.6MPa 溫度：常溫 露點低于環(huán)境溫度 10C連續(xù)Nm3100程控閥調(diào)節(jié)用3置換氮 氣壓力：0.4MPa溫度：常溫純度：N299.5%間斷Nm3500開車初期使用4循環(huán)冷 卻水壓力：0.20.45MPa溫度32C連續(xù)t10冷卻器、真空 泵、增壓機用5熱水壓力：0.30.5MPa溫度：90C連續(xù)t0.5加熱器用1.4生產(chǎn)制度和勞動定員本裝置為連續(xù)運轉(zhuǎn)裝置，操作人員實

8、行五班三運轉(zhuǎn)編制，每班操作工 2人（含值班長），另設(shè)技術(shù)員2人。裝置維修、分析及管理定員由 工廠統(tǒng)一安排解決。表15勞動定員表序號崗1位班次每班人數(shù)小計備注1操作人員52102技術(shù)人員212合計122工藝2.1概述本裝置采用變壓吸附氣體分離技術(shù)回收氯乙烯尾氣中的氯乙烯，及提 純氫氣。裝置處理氯乙烯尾氣1800Nm3/h。本裝置由PSAI、PSAII系統(tǒng)和逆放、抽真空系統(tǒng)等組成，裝置分為兩 個工序;100#凈化工序、200#提氫工序。2.2工藝原理變壓吸附的基本原理是：利用吸附劑對氣體的吸附容量隨壓力變化而 變化的特性，吸附劑在選擇吸附的條件下，加壓吸附氣體中的氯乙烯 組分和乙塊組分，減壓脫附這

9、些組分而使吸附劑得到再生。從而達到 產(chǎn)品氣與雜質(zhì)組分的分離。吸附器內(nèi)的吸附劑對氯乙烯和乙塊組分的吸附是定量的，當(dāng)吸附劑對 氯乙烯和乙塊組分的吸附達到一定量后，氯乙烯和乙塊組分從吸附劑 上能有效地解吸，使吸附劑能重復(fù)使用時，吸附分離工藝才有意義。 故每個吸附器在實際過程中必須經(jīng)過吸附和再生兩個階段。由此可 見，對每個吸附器而言，吸附過程是間歇的，必須采用多個吸附器循 環(huán)操作。本裝置采用五塔操作，一塔進料、三次均壓，抽真空解吸的變壓吸附 工藝（簡稱5-1-3/V工藝）。整個操作過程在環(huán)境溫度下進行。每個 吸附塔經(jīng)過吸附（A）、順放（PP）、一均降（E1D），=均降（E2D），三 均降（E3D）、逆

10、放（D），抽空（V）、三均升（E3R）、二均升（E3R）、 一均升（E1R）、終充（FR）等十一個操作步驟完成一個吸附周期，每 個吸附周期約30分鐘。五個吸附塔依次執(zhí)行吸附和再生操作，使原 料氣連續(xù)穩(wěn)定地輸入，凈化氣連續(xù)穩(wěn)定地輸出。5-1-3/V工藝時序詳見操作手冊完成均壓后的吸附器I內(nèi)主要是氯乙烯和乙塊組成等組分，通過逆 放、抽真空對吸附床層進行解吸，來自逆放、抽真空步驟排出的氣體 統(tǒng)稱為解吸氣。解吸氣經(jīng)產(chǎn)品氣緩沖罐緩沖及鼓風(fēng)機加壓后作為產(chǎn)品 用管道送往后工序使用。通過對吸附床層進行抽真空，使被吸附的氯 乙烯等組分進行更徹底的解吸。完成均壓后的吸附器II內(nèi)主要是氫氣、氮氣等組分，通過逆放、抽

11、 真空對吸附床層進行解吸，來自逆放、抽真空步驟排出的氣體統(tǒng)稱為 解吸氣。解吸氣高空排放。本裝置核心技術(shù)是變壓吸附（PSA）T藝，該工藝具有流程簡單、能 耗低、自動化程度高、產(chǎn)品純度高、成本低等優(yōu)點，與深冷分離、膜 分離等工藝相比，更具有可靠性、靈活性及經(jīng)濟合理性。整個吸附分 離循環(huán)過程由計算機控制，全部實現(xiàn)自動化操作，裝置操作彈性大， 能適應(yīng)原料氣量和組成的波動。2.3工藝流程敘述工藝管道及儀表流程圖見圖KY9304-32-101201從界外送來的0.500.55MPa, -10C的氯乙烯尾氣經(jīng)原料氣加熱器 （E101）加熱到40C,再經(jīng)流量計（FIQ-101）計量后，進入由5 臺吸附器（A1

12、01AE）及一組程控閥組成的PSAI變壓吸附系統(tǒng)。 變壓吸附PSAI系統(tǒng)采用五塔操作，一塔進料、三次均壓、抽真空解 吸的工藝流程。原料氣自下而上通入一臺正處于吸附狀態(tài)的吸附器， 由其內(nèi)部的吸附劑進行選擇性吸附，氯乙烯等組分被吸附，其余組分 則穿過吸附床層，塔頂獲得凈化氣。其余四個吸附塔分別進行其他步 驟的操作。變壓吸附的十一個步驟由計算機控制完成。調(diào)節(jié)閥（HV-101、HV-201）控制最終充壓步驟的氣體量，調(diào)節(jié)閥 （PV-101、PV-201 ）用來調(diào)節(jié)吸附器（A101AE、A201AE）的吸附 壓力。均壓罐（V101、V202）用作吸附器（A101AE、A201AE）進行二均 降（E2D）

13、和二均升（E2R）時的儲氣罐。從吸附器（A101AE）頂部出來的凈化氣經(jīng)調(diào)節(jié)閥（PV-101）調(diào)壓， 再經(jīng)流量計（FIQ-102）計量后，連續(xù)穩(wěn)定地送至200#提氫。變壓吸附I系統(tǒng)的解吸氣來自吸附器的逆放和抽真空階段。逆放階段 壓力較高的解吸氣，經(jīng)程控閥（KA-110）進入解吸氣緩沖罐I （V102A） 緩沖、再經(jīng)調(diào)節(jié)閥（PV-101）調(diào)壓后進入解吸氣緩沖罐II （V102B） 緩沖；逆放后期壓力較低的解吸氣則經(jīng)程控閥KV-111）直接進入解 吸氣緩沖罐II（V102B）;逆放結(jié)束后進入抽真空階段，通過真空泵 （P101AE）抽真空解吸，抽出的解吸氣經(jīng)后冷卻器（E102）冷卻后 進入解吸氣緩沖

14、罐（V102B），經(jīng)增壓機（C101ABC）升壓后（0.06MPa） 進入冷卻器（E103）冷卻，冷卻后的解吸氣經(jīng)調(diào)節(jié)閥（PV-106）調(diào)壓 后作為產(chǎn)品氣分兩路送出界外。調(diào)節(jié)閥（PV-105）和調(diào)節(jié)閥（PV-106）控制增壓機（C101ABC）進口 的壓力。變壓吸附PSAII系統(tǒng)采用五塔操作，一塔進料、二次均壓，抽真空解 吸的工藝流程。原料氣自下而上通入一臺正處于吸附狀態(tài)的吸附器， 由其內(nèi)部的吸附劑進行選擇性地吸附，氮氣等組分被吸附，氫氣則穿 過吸附床層，塔頂獲得純氫。其余四個吸附器分別進行其它步驟的操 作。變壓吸附的糾葛步驟由計算機控制完成。從吸附器（A201AE）頂部出來的氫氣經(jīng)調(diào)節(jié)閥（P

15、V-201）調(diào)壓，再 經(jīng)流量計（FIQ-201）計量后，經(jīng)過調(diào)節(jié)閥（PV-203、PV-205）降壓 后連續(xù)穩(wěn)定地送至界外。變壓吸附II系統(tǒng)的解吸氣來自吸附器的逆放和抽真空階段。逆放階 段壓力較高的解吸氣，直接用管道送至界外放空；逆放結(jié)束后進入抽 真空階段，通過真空泵（P201ABC）抽真空解吸，抽出的解吸氣就地 高空排放。2.4設(shè)備選型說明2.4.1本裝置PSA系統(tǒng)的吸附器，以多元氣體組分在壓力多變下的動 態(tài)試驗數(shù)據(jù)為依據(jù)，經(jīng)計算確定各種吸附劑的裝填量及裝填順序，并 根據(jù)氣體的空塔速度及氣體分配情況等確定吸附塔的直徑，吸附塔采 用立式固定床。2.4.2均壓罐均壓罐的容積及尺寸根據(jù)工藝過程進行

16、計算和多年工程開發(fā)經(jīng)驗確 定。2.5能源利用2.5.1本裝置的原料、產(chǎn)品氣均設(shè)置了計量裝置。2.5.2本設(shè)計采用的變壓吸附為節(jié)能技術(shù)，其特點是：變壓吸附過程在常溫及不高的壓力下操作，由于吸附循環(huán)周期短，吸 附熱來不及散失，可供解吸之用，所以吸附熱和解吸引起的吸附器溫 度變化不大。故變壓吸附的吸附劑再生不需外加熱源。2.6主要控制指標(biāo)原料氣壓力：0.520.55MPa原料氣溫度：30C原料氣流量：1800Nm3/h產(chǎn)品氣壓力：0.06MPa產(chǎn)品氣溫度：40C產(chǎn)品氣流量：600Nm3/h產(chǎn)品氫氣壓力：0.1MPa產(chǎn)品氫氣溫度：40C產(chǎn)品氫氣流量：812Nm3/h表2-1 100#工藝時序表步驟壓力（MPa）溫度（C）吸附A0.50W40C順放PP0.45W40C均壓降ED10.32W4