變壓吸附工藝的運行及運行維護

變壓吸附工藝的運行及運行維護

一、變壓吸附裝置的特點中國的石化變壓吸附裝置（psa）設計規(guī)模為9000mh，原材料氣的處理能力為12000mh，天然氣回收率為96%，其操作彈性值為30%-120%。本公司使用的變壓吸附(PSA)氫氣提純裝置跟當前我國同類裝置進行比較,具有如下的特點:1.產(chǎn)品純度高。根據(jù)需要,產(chǎn)品氫的純度可以達到99.9%,甚至更高。2.工藝流程簡單。變壓吸附法可以一步將各種雜質(zhì)組分脫除而獲得純氫,因此相應的占地面積較小。3.原料適應性強。對于煉油廠中大部分含氫氣源,可以直接采用變壓吸附的辦法予以提純。4.操作彈性大。變壓吸附的操作彈性一般可達30%~120%。5.操作簡便。變壓吸附裝置的設備簡單,且全部是自動化操作,開停車只需0.5~2h。6.吸附劑壽命長。變壓吸附一般在常溫和中、低壓力下進行,且正常操作下吸附劑可與裝置同壽命。二、尾氣含量及純度這一裝置于原料設計上確定為中國石化某分公司的原料為重整氫、加氫精制、加氫裂化和二期的渣油加氫脫硫裝置冷低分氣的混合氣,其輸出的產(chǎn)品是氫氣以及解吸氣。筆者經(jīng)過12月13日6時,22時,以及12月12日10日是,三個不同的時間段對標定期間原料氣以及尾氣組成的數(shù)據(jù)進行分析,具體結果如下:標定期間的原料氣的分析項目及平均組成(vol%)包括:C6+(0.08)、丙烷(1.96)、丙烯(0.14)、異丁烷(0.49)、正丁烷(0.23)、乙炔(0.00)、反丁烯(0.00)、正丁烯(0.00)、異丁烯(0.01)、順丁烯(0.00)、異戊烷(0.09)、正戊烷(0.03)、1,3-丁二烯(0.00)、丙炔(0.00)、二氧化碳(0.00)、乙烯(1.10)、乙烷(2.19)、氧氣(0.13)、氮氣(0.57)、甲烷(2.49)、一氧化碳(0.00)、氫氣(90.49)。標定期間的尾氣的分析項目及平均組成(vol%)包括:C6+(0.42)、丙烷(10.74)、丙烯(0.11)、異丁烷(2.86)、正丁烷(1.36)、乙炔(0.00)、反丁烯(0.01)、正丁烯(0.01)、異丁烯(0.05)、順丁烯(0.01)、異戊烷(0.52)、正戊烷(0.19)、1,3-丁二烯(0.00)、丙炔(0.00)、二氧化碳(0.00)、乙烯(0.02)、乙烷(18.08)、氧氣(0.28)、氮氣(1.55)、甲烷(12.33)、一氧化碳(0.00)、氫氣(51.46)。同時筆者以12月12日與12月13日從0:00開始,全天每兩小時計算一次提純情況,其中,12月12日純度最高值為100%,最低值為99.5%,平均純度為99.85%;12月13日純度最高值為100%,最低值為99.5%,平均純度為99.85%。三、停工情況分析這一裝置在2010年的10月份一直運行到2014年7月份,在運作過程中一共出現(xiàn)5次開停工情況,其中因為計劃停工占了3次,因為裝置吸氣壓縮機電機電流過高出現(xiàn)的停工占了1次,因為催化劑被擊穿造成氫氣純度過低出現(xiàn)的停工占了1次。1.壓縮機入口密度PSA1程控閥內(nèi)漏較多。由于PSA1程控閥設計缺陷,造成部分程控閥門不能完全關死,泄露比較嚴重,進而造成吸附劑特別是分子篩被污染,影響產(chǎn)品純度;壓縮機入口密度小,壓縮機吸不上量,為保證解析壓力不過高,壓縮機入口需要有間斷放空同時也損失一部分尾氣;一部分氫通過泄露閥進入運行塔中,運行塔解析時氫氣進入尾氣中損失掉,產(chǎn)品氫收率隨之降低。2.操作造成的波動在裝置大負荷運行期間,存在如下問題:(1)程控閥漏油情況頻繁,部分時刻漏油還比較嚴重,修閥的過程中需要切除吸附塔,給操作造成的波動;(2)部分程控閥填料泄露嚴重,為了維持裝置生產(chǎn),不得不在程控閥填料壓蓋上打卡子,雖說能夠短期維持裝置生產(chǎn),但由于所打的卡子沒有經(jīng)過設計和檢測,安全隱患較大。3.增設催化劑催化干氣線以提高壓縮機的組分分子量PSA1解吸氣壓縮機K101型式為離心式壓縮機。離心式壓縮機的特點是對分子量的變化比較敏感,而PSA1在調(diào)整吸附時間時就會造成尾氣中的氫含量變化,影響尾氣的分子量,根據(jù)操作經(jīng)驗,當尾氣的分子量降低到10左右時,K101就完全不上量了,具體表現(xiàn)就是出口流量為0,入口憋壓,只能將PSA1的尾氣放入低壓火炬系統(tǒng),造成較大的生產(chǎn)波動,且對設備有損壞,此外,對于解析氣的回收利用有較大浪費。針對此問題,本裝置在2013年大檢修期間,通過在壓縮機入口新增一催化干氣線,來提高壓縮機入口氣體組分分子量,大大減少了壓縮機不易上量的問題。但如有可能,在未來改造時將壓縮機型式由離心式改為往復式,就可以徹底解決這一問題。4.兩塔重烴吸附對氫氣純度的影響在生產(chǎn)操作中,重整調(diào)整操作時造成PSA1入口進料量從50000Nm3/h極短時間內(nèi)波動到110000Nm3/h,造成PSA1當時正處在吸附狀態(tài)的兩塔重烴穿透,使得PSA1的氫氣純度受到影響,從表3中可以看出,氫氣純度最低為99.5%,在此兩塔同時吸附時,PSA1裝置外送氫氣的純度就會下降,為了保證下游裝置所用氫氣的純度和產(chǎn)量,在操作時不能把吸附時間降得太低,同時又要最大限度的回收氫氣。而減少吸附時間在增加氫氣純度的同時會減少氫氣的收率,本次標定過程中PSA1裝置還要確保其它裝置特別是聚丙烯裝置的用氫純度,故導致氫氣收率低于設計90%的工況5.原料氣中氫氣含量對吸附裝置的影響原料氣組分的變化對吸附塔的處理關系影響