1、山東海科瑞林化工有限公司3000Nm3/h甲醇轉化-PSA制氫裝置操作規程山東海科瑞琳化工有限公司2010年12月甲醇裂解轉化部分目錄1.0前言-22.0料及產品的性格和規格-33.0工藝過程說明-53.1 工藝過程- 53.2 化學反應原理- 54.0工藝流程敘述- 65.0工藝過程主要控制指標- 76.0開車前期工作- 97.0操作程序- 127.1開車前的準備工作- 127.2開車操作程序- 127.3正常操作- 147.4催化劑的使用和保護- 168.0環保和安全要點- 219.0分析規程- 2210.0安全規程- 301.0 前言氫氣廣泛用于國民經濟各工業部門,特別是近幾年來,氫氣用

2、戶急速增多,傳統制氫工藝已不能滿足要求。甲醇和水催化轉化制取氫氣和二氧化碳,很容易用吸附或化學方法分離制得純氫和二氧化碳,與電解法相比可節電90%以上,成本下降2040%。本新工藝原料來源方便,裝置簡單,無污染,節能價廉,深受廣大用戶的歡迎。本裝置操作和管理人員必須熟知本操作規程,經考核合格后才能上崗操作。2.0 原料及產品的性質和規格2.1 原料和產品性質(1原料甲醇性質化學名稱為甲醇,別名甲基醇、木醇、木精。分子式CH3OH,分子量32.04。是有類似乙醇氣味的無色透明、易燃、易揮發的液體。比重為0.7915。熔點-97.80,沸點64.7,20時蒸汽壓96.3mmHg,粘度0.5945厘

3、泊,閃點11.11,自燃點385,在空氣中的爆炸極限為6.036.5%。甲醇是最常用的有機溶劑之一,能與水和多種有機溶劑互溶。甲醇有毒、有麻醉作用,對視神經影響很大,嚴重時可引起失明。(2原料脫鹽水性質(省略本裝置生產的產品甲醇催化轉化氣,其主要組分為氫氣和二氧化碳,性質分述如下:(1氫氣性質,分子量 2.0158,無色無臭氣體。無毒無腐蝕性。氣體密度分子式H20.0899Kg/m3,熔點-259.14,自燃點400,極微溶于水、醇、乙醚及各種液體,常溫穩定,高溫有催化劑時很活潑,極易燃、易爆,并能與許多非金屬和金屬化合。(2二氧化碳性質,分子量44.01,化學名稱二氧化碳,別名:碳酸酐、碳酐

4、、碳酸氣。分子式CO2無色無臭氣體。有酸味,氣體密度1.977Kg/m3,熔點-56.6,沸點-78.5(升華,易溶于水成碳酸,可溶于乙醇、甲醇、丙酮、氯仿、四氯化碳和苯,屬不燃氣體,可做滅火劑。2.2 原料和產品規格甲醇:符合國標GB338-2004一級品標準要求。建議用30Kt/y以上規模合成甲醇裝置產品,運輸過程無污染;嚴禁使用回收甲醇。脫鹽水:符合國標GB12145-89P(直流爐要求,且氯離子含量小于或等于3ppm。(1轉化氣組成H2 7374.5%CO2 2324.5%CO <0.9%CH3OH 300ppmH2O 飽和(2壓力: 1.30MPa(3溫度:<403.0工

5、藝過程說明甲醇催化轉化造氣生產過程可分為:原料液預熱、汽化、過熱、轉化反應、產品氣冷卻冷凝、產品氣凈化等四個過程。3.1工藝過程將甲醇和脫鹽水按規定比例混合,經泵加壓送入系統進行預熱、汽化過熱至反應溫度的過程。其工作范圍是:甲醇計量罐V101、循環液貯槽V103、原料進料泵P101A/B、換熱器E102、汽化塔T101、過熱器E101等設備及其配套儀表和閥門。在反應溫度和壓力下,原料蒸汽在轉化爐R101中完成氣固相催化轉化反應。工作范圍是:轉化爐R101一臺設備及其配套儀表和閥門。該工序的目的是完成化學反應,得到主要組分為氫氣和二氧化碳的轉化氣。將轉化爐下部出來的高溫轉化氣經過冷卻、冷凝降到4

6、0以下的過程。其工作范圍是:換熱器E102、冷卻器E103二臺設備及其配套儀表和閥門。含有氫氣、二氧化碳以及少量一氧化碳、甲醇和水的低溫轉化氣,進入水洗塔T102用脫鹽水吸收未反應甲醇的過程。其工作范圍是:水洗塔T102、脫鹽水中間罐V105、氣體緩沖罐V104、脫鹽水進料泵P102A/B、五臺設備及其配套儀表和閥門。3.2化學反應原理甲醇與水蒸氣混合物在轉化爐中加壓催化完成轉化反應,反應生成氫氣和二氧化碳,其反應式如下:主反應:CH3OH+H2O=CO2+3H2+49.5 KJ/mol副反應:CH3OH=CO+2H2+90.7 KJ/mol2CH3OH=CH3OCH3+H2O -24.9 K

7、J/molCO+3H2=CH4+H2O -206.3KJ/mol 主反應為吸熱反應,采用導熱油外部加熱。轉化氣經冷卻、冷凝后進入水洗塔,塔釜收集未轉化完的甲醇和水供循環使用,塔頂轉化氣經緩沖罐送變壓吸附提氫裝置分離。4.0工藝流程敘述參看甲醇轉化工序甲醇裂解制氫工藝管道儀表流程圖(圖號:0769-32-101來自界外的脫鹽水經V1093閥進入脫鹽水中間罐V105,經脫鹽水進料泵P102A/B計量后送入水洗塔T102,吸收未冷凝的甲醇,吸收液從塔底流入循環液貯槽V103,微量溶解在混合液中的二氧化塔和二甲醚由循環液貯槽放空排出。來自甲醇貯罐的甲醇用泵輸送進入甲醇中間罐V101,靠位差從V101流

8、出的原料甲醇用FV-101調節并經FIC101計量后與來自循環液貯槽V103的循環液混合,用原料進料泵P101A/B將混合液加壓送出,進入換熱器E102與高溫轉化氣換熱而被預熱,然后進入汽化塔T101汽化并經過熱器E101過熱到接近反應溫度后進入轉化爐R101,在轉化爐中發生催化轉化反應,出口高溫轉化氣在換熱器E102中被原料液換熱冷卻,在經冷卻器E103被冷卻冷凝后進入水洗塔T102,冷凝液和吸收液一起經液位調節閥LV-102減壓后排入循環液貯槽V103循環使用,轉化氣經流量計FIQ103計量后經PV-101穩壓調節后進入緩沖罐V104后送至變壓吸附系統提純。催化劑使用前要進行還原。還原過程

9、氫氣為還原氣,氮氣作稀釋載氣。過程氮氣在系統循環。還原氣經羅茨風機進入換熱器E102與轉化爐R101出來的熱還原氣換熱,經過熱器E101過熱到還原溫度后進入轉化爐R101進行催化劑還原反應,熱還原氣經換熱器E102換熱,再經冷卻器E103冷卻、冷凝后還原氣回羅茨風機在系統循環,冷凝水靠位差進水洗塔T102由排污閥排放。5.0 工藝過程主要控制指標5.1原料汽化熱轉化氣組成(V%:氫 7374.5%二氧化碳 234.5%一氧化碳0.9%甲醇 0.03%甲烷 0.20% 5.4催化劑還原6.0開車前期工作裝置安裝竣工后到開車前所必須完成的一切工作,統稱為開車前期工作。為了開車順利,下列各項工作均應

10、逐項完成。6.1現場清查、檢查安裝竣工后,首先要清理現場,清除一切與安裝無關的東西。特別是進出口道路,安全消防通道必須暢通。按設計要求,對照圖紙對全系統進行逐項對照檢查,考察設備、管道、閥門、儀表、電氣及土建等項是否設計要求;查外接管口有無差錯,如有錯誤,應立即改正。要特別注意檢查與安全有關的設施是否符合安全規范、齊備完好,如消防栓、滅火器、安全閥、阻火器、放空管、電氣防爆設施等。清理現場的同時,還應對設計、施工中的各類技術資料、圖紙、文件、現場修改設計、各種使用說明書、產品樣本等進行整理歸檔。6.2系統吹除吹除的目的是吹除設備、管道本身帶來的或安裝中遺留下來的雜物,保證投產后的產品質量及防止

11、堵塞閥門、管道和儀表等影響正常生產甚至造成安全事故。吹除前應拆除或用盲板堵死不需吹除或不能吹除的有關閥門、儀表、轉子流量計、液位計和視鏡,吹畢再分別裝好。不需吹除的管道設備要加盲板,防止贓物吹入。吹出過程中要用小錘敲各處焊縫,以便將焊渣吹盡。本裝置應逐段用儀表空氣吹除,吹除壓力不能大于氣密實驗的壓力,但吹除管內流速最好能大于20m/s。吹除的檢驗可用貼有白布或白紙的木板對著空氣排出口放置35分鐘,未發現板上有污點時為合格。6.3氣密性試驗氣密性試驗的目的是檢查設備、閥門、管線、儀表、連接法蘭、焊縫是否密封,有無泄漏。氣密性試驗采用壓縮空氣,試驗壓力一般采用最高操作壓力的1.15倍。在測定壓力下

12、,保持1小時,如壓力不下降為合格。鑒于本裝置的主要物料甲醇、氫氣為易燃易爆、有毒性物料,故在氣密性試驗中還需測定泄漏率。泄漏率試驗壓力為設計壓力,時間為24小時,泄漏率0.5%為合格。泄漏率按下式計算: -=21121100T P T P t A 式中:P 1、P 2和T 1、T 2分別為測試開始及結束時的絕對壓力和絕對溫度(K ,t 為試驗時間(小時。各系統氣密性試驗壓力及要測定泄漏率的系統表示如下: 表一 氣密性試驗要求序號 系統名稱試驗壓力(MPa 備注 1 T101、E101、E102主系統 R101、E103、T102V104、P101、P1021.50 需測定泄漏率2低壓部分V10

13、1、V103、V105 0.06 3導熱油系統 0.69 4冷卻水系統 0.506.4單車試車單機試車目的是考驗主要設備性能及組裝質量,可按設計要求,使用說明書等有關規定進行,包括如下幾項主要內容:6.5管道、設備清洗管道、設備、閥門等在制造過程表面積有不少油污、雜物,單靠吹出一般處理不干凈,油污雜質在生產中帶到催化劑上會毒害催化劑,帶入產品會影響產品質量。當雜物太多時還會造成管道、閥門、儀表的堵塞,因而必須清除。一般可用干凈清水沖洗,水沖洗應連續進行,流速應不小于 1.5m/s ,以出口水色和透明度與入口處目測一致為合格。若油污嚴重,則要先用稀堿液(2%以下清洗,然后再用干凈水沖洗干凈。6.

14、6保溫、油漆詳見設備管道保溫一覽表保溫設備和管道涂兩道防銹漆作為防銹層。不保溫設備和管道涂兩道防銹漆后再刷兩道面漆。不銹鋼設備不涂漆。設備、管道防腐面漆的顏色可根據情況確定。本裝置按習慣規定靜止設備用銀白色面漆,機泵類用淺綠色面漆。冷卻水、消防水管道用綠色面漆,工藝物料管道用紅色面漆,儀表空氣用深藍色面漆。在設備保溫和涂色后,應在醒目處注明名稱及其位號,重要物料管道還應標示物料流向。6.7冷態聯動試車冷態聯動試車的目的是在于考察運轉設備及儀表自動控制能力。冷態試車中氣態物料為空氣代替,液態物料以水代替。先分工序聯動試車,最后進行全工段冷態聯動試車。可按下列步驟進行。6.8吹干上述各項工作完成后

15、,開車前的工作已基本完成。打開設備管道的排污閥,將水排凈。因為反應系統、還原系統及導熱油系統不允許存水,故必須吹干。6.9導熱油鍋爐開車上述工作完成后,導熱油鍋爐工段必須在裝催化劑前預開車試運轉一次,詳細操作按導熱油鍋爐使用說明進行,測定導熱油流量等,保證正常開車時的供熱量。7.0操作程序7.1開車前的準備工作1、檢查水、電、汽、軟水、儀表空氣、氮氣、氫氣、燃料氣等的供應情況,并與有關部門聯系,落實供應數量和質量要求。2、關閉所有排液閥、排污閥、放空閥、進料閥、取樣閥。開啟冷卻水、儀表空氣等進工段總閥。3、通知導熱油鍋爐房準備開車,并聯系確定開車的具體時間和質量數量要求(壓力、溫度、流量等。4

16、、通知分析室準備生產控制分析工作。5、檢查動力設備的完好情況,檢查所有儀表電源、氣源、信號是否正常。6、落實產品用戶。因轉化催化劑不希望中途頻繁停車,如用戶沒落實不要急于開車。7、檢查消防和安全設施是否齊備完好。8、操作人員、分析人員、管理和維修人員經技術培訓,并考核合格方能上崗。7.2開車操作程序投料開車程序應在催化劑還原結束后進行,無時間間隔。催化劑還原將在7.4中專門敘述。開車時序一般為:水洗塔開車、汽化塔開車、轉化爐開車、系統升壓。還原結束后,關閉還原系統閥V1058、V1069、V1046,開啟轉化爐后直到V104后放空管線間所有閥門,關閉R101前閥V1051,準備系統開車。1、檢

17、查工具和防護用品是否齊備完好。2、檢查動力設備是否正常,對潤滑點按規定加油,并盤車數圈。3、檢查各測量、控制儀表是否失靈,準確完好,并打開儀表電源、氣源開關。4、通知甲醇庫和脫鹽水站向本裝置送原料。使甲醇中間罐V101和脫鹽水中間罐V105的液位達90%,停止送料。5、催化劑還原系統所有閥門、儀表維持原開車狀態不變(具體狀態參看7.4催化劑的使用和保護。6、通知導熱油爐工序,做好開車準備。7、確定開車投料量,明確投料量與各參數間關系。1、開脫鹽水中間罐V105出料閥、P102A/B進口閥、旁路閥,啟動P102A/B泵,使泵運轉正常。2、開泵P102A/B出口閥,關P102A/B旁路閥。3、當水

18、洗塔T102塔釜出現液位后,開T102塔釜排液調節閥旁路閥V1080,向循環液貯罐V103送脫鹽水,然后開調節閥前后閥V1081V、1082,關V1080,用LV-102閥控制T102液位LIC102在3040%。1、開甲醇中間罐V101出口閥、FIC102前后閥、FV-101前后閥,開循環液貯槽V103出口閥,使水甲醇混合,開泵P102A/B進口閥、旁路閥,啟動P102A/B 泵,調節流量使FIC102正常。2、開P102A/B出口閥,關P102A/B旁路閥,調節進料泵刻度向系統送水甲醇。在A102取樣點取樣分析,通過FV-101調節原料甲醇的流量,使水甲醇配比達到要求值。3、當汽化塔T10

19、1塔釜液位達10%時,開啟汽化塔頂放空閥,緩慢開啟T101塔釜導熱油進口閥V1039、關部分短路閥V1038,調節進汽化塔導熱油量。當塔頂排放氣量穩定時,關部分汽化塔頂放空閥,開啟過熱器E101底部排污閥V1048、V1049,無液珠排除時關閉排污閥V1048、V1049,即可轉入轉化爐開車。1、開轉化爐R101進口閥V1051,全部關閉汽化塔頂放空閥,即向轉化爐R101送水甲醇原料氣。2、使導熱油爐溫度穩定至230,檢查裝置設備、管線、閥門、儀表等運轉是否正常,并觀察各工藝參數間關系,若無異常現象便可進行系統升壓。1、開系統壓力調節閥PV-101及其前后閥,關閉旁路閥。緩慢關小PV-102閥

20、,使系統升壓,直至達1.30MPa。注意:必須保證原料氣體適量通過催化劑床層,所以系統調壓閥不能處于全關狀態。2、調節系統壓力調節閥PV-101開度,使系統壓力、轉化氣量穩定。3、檢查原料液進料量及其水甲醇配比,使達要求值;檢查轉化氣量,通過LV-101閥調節進T101下部的導熱油流量,控制好T101塔釜液位在1530%。4、調節FV-101使甲醇量穩定并達要求值,調節P102的刻度使V103液位LIA103穩定。此時已完成系統投料開車工作。觀察全系統運行情況,若無異常現象便可進行下述操作使系統轉入正常工作。1、檢查冷卻器E103冷卻水量,使進入水洗塔T102的轉化氣溫度40。2、檢查緩沖罐出

21、口轉化氣組成,調整水甲醇配比,控制轉化氣出口氣中一氧化碳、甲醇、水等組分達要求值。裝置輸送轉化氣。3、全系統操作穩定后,即可向后工段PSA-H27.3正常操作全系統開車完成后,即可逐步轉入正常操作。1、根據原料液進料量、轉化氣流量、水甲醇配比、汽化塔液位、導熱油溫度、轉化氣組成、循環液組成及各控制點參數對各控制點參數進行適當調整,使系統操作處于正常范圍內。2、根據所需轉化氣量及水甲醇配比確定甲醇流量,將FV-101投入自動調節。3、根據所需原料的流量,調節P-101的刻度。4、根據所需水洗塔的液位,調節P-102的流量,使V103的液位穩定。5、根據循環液流量,將LV-102投入自動調節。6、

22、調節冷卻器E103進水閥,使轉化氣出E103的溫度在40以下。7、當系統轉化氣流量穩定后,將系統壓力PV-101投入自動調節。8、根據所需轉化氣量及組成,適當調整進系統導熱油溫度。9、由汽化塔下部排液閥連續排出少量廢水,排出量控制在15.020.0Kg/h。全系統已處于正常穩定運轉。系統處于正常操作時,按時記錄各操作參數并巡回檢查各控制點、設備、儀表、閥門等是否處于正常狀態,發現異常現象,應立即查明原因,及時處理,排除故障,維持系統正常操作狀態。1、停止導熱油爐加熱,維持導熱油循環,待反應溫度將至200以下后,導熱油爐房停止向造氣裝置送導熱油,即開啟導熱油裝置內部短路閥。導熱油爐停車按導熱油爐

23、停車要求進行。2、在導熱油爐降溫的同時,手動調節系統壓力調節閥PV-101,使系統緩慢將壓至0.4MPa(或切開氣體緩沖罐V104,轉化氣可備用轉化爐置換,開啟水洗塔T102頂放空閥降壓。3、關閉進轉化爐閥門V1051,緩慢開啟汽化塔頂放空閥V1044,汽化塔前系統降壓常壓。4、汽化塔系統降壓的同時,停P101A/B,停止向系統進料。5、轉化爐后系統繼續降壓,待降壓至0.2MPa時,關閉PV-101閥的前后閥、旁路閥。6、停P102A/B,停止向T102送脫鹽水。關閉T102塔釜排液閥。7、分別用氮氣或氣體緩沖罐V104轉化氣對轉化爐R101前后分段置換,考慮到降溫對系統壓力的影響,最后系統分

24、段用氮氣或氫氣保壓至0.2MPa。導熱油按要求將至一定溫度后,停導熱油循環泵。若長期停車,則用加壓氮氣將導熱油從系統壓回導熱油貯罐。8、對催化劑實行保護操作或鈍化處理(具體操作見7.4催化劑的使用和保護。1、凡遇下列情況之一應采取緊急停車操作:(1停電(2停冷卻水(3設備、管道爆炸斷裂、起火(4設備、管道或法蘭嚴重漏氣、漏液無法處理(5重要控制儀表失靈2、操作步驟(1緊急通知導熱油裝置停止加熱,打開導熱油裝置內部短路閥,停止向造氣裝置送導熱油。(2關閉轉化爐前閥V1051,切開汽化塔系統與反應系統。轉化爐后系統適當泄壓。汽化系統可維持壓力穩定。(3停原料進料泵P101A/B。(4停脫鹽水進料泵

25、P102A/B。(5對催化劑實行特殊保護操作(具體操作見7.4催化劑的使用和保護。(6查明事故原因后再做進一步處理。7.4催化劑的使用和保護1、將轉化爐上、下人孔拆下,先檢查轉化爐質量是否符合要求,再將轉化爐內上下封頭、列管內、板管和花板上的鐵銹雜物全部清除干凈,必要時可進行酸洗、水洗,再擦凈、吹干備用,要求無鐵銹、無雜物。2、下封頭花板上按要求規格放2層12目絲網,往花板上堆滿已經洗凈吹干的1012mm的氧化鋁瓷球,將瓷球上表面推平,要求瓷球上表面與轉化爐下花板面保持有1015mm高的空間。3、重新裝好下封頭和上封頭人孔,通氣對轉化爐再次進行試漏查漏,當確認下封頭人孔法蘭不漏氣后,方可泄壓排

26、氣,準備裝填催化劑。1、準備(1檢查檢修工具及防護用品是否齊全完好。(2準備好裝催化劑專用的量杯、漏斗、標尺等專用工具。(3對催化劑開通進行質量檢查,用610目的鋼網篩將催化劑中的碎粉篩除備用。在運輸或庫存中不當受到污染或被水浸泡變質的催化劑一般不能使用。只有確認催化劑質量符合要求時,才能裝入轉化爐內。2、裝催化劑(1卸下轉化爐上封頭人孔,再次檢查轉化爐內是否干凈,若不符合要求,要重新清掃干凈。逐根檢查反應管,看有無堵塞等異常現象。(2逐根定體積裝填催化劑,并作記號,以免漏裝或重裝。(3裝填時不能急于求成,以免出現架橋現象,當出現架橋時應做好標記,及時處理。(4定量裝填完后,再逐根檢查有無漏裝

27、,當確認無漏裝并已處理了架橋現象。如需要,再補充加裝一遍保證每根管內催化劑量基本相等。(5當全部裝填完畢后,裝好轉化爐上封頭人孔及管線。注:催化劑裝填結束后,按要求對轉化爐進行氣密性試驗,確保轉化爐封頭人孔法蘭無泄漏;卸下轉化爐下部過濾器,將絲網上雜物清掃干凈,裝好過濾器;對轉化爐已拆卸過的設備和管線等有關部位進行試漏查漏,必要時需再次測試泄漏率達合格。3、卸催化劑因各種原因需卸出催化劑,當需卸出已還原過的或使用過的催化劑時,拆卸前必須對催化劑進行鈍化處理操作(具體操作見催化劑使用說明書。(1打開轉化爐上封頭人口(2打開轉化爐下封頭人孔,將氧化鋁瓷球卸出。(3催化劑會隨瓷球的卸出慢慢暴露,將催

28、化劑移出,再逐個將反應管中的催化劑卸出。因本裝置所用原料甲醇和產品氫氣均為易燃易爆品,故正式投料開車前必須用氮氣置換系統至O2<0.5%以下。而催化劑還原過程用氫氣作還原氣,為避免系統中氧存在使反復進行還原-氧化過程,所以還原系統必須置換至O20.5%,還原用氮氣中氧含量必須低于0.1%。系統置換可分二步進行。置換前先按置換氣流方向逐個開啟有關閥門。1、還原、水洗的置換氮氣由氮氣進口V1032閥加入,按下列流向置換系統:C101E102T101E101R101E102E103T102V104,從V104罐后的系統放空管放空。2、汽化系統及部分管段置換(1汽化塔T101系統置換:通過開啟T

29、101塔釜排污閥V1040、V1041排氣,從塔釜取氣樣O20.5%時,關閉T101塔釜排污閥V1040、V1041。開啟泵P101A/B出口排氣閥,置換PL103管道。(2 NH103管道的置換:在系統置換合格后,關閉R101出口閥V1057,開啟V1051閥,在A103取樣口取樣,O20.5%后系統置換合格。(3氣囊的置換:將V102氣囊內的氣體排凈,再用適量氮氣置換23次,便可將氣囊接入系統。1、準備(1檢查還原系統所有設備、閥門、儀表是否處正常狀態,關閉所有閥門,開啟儀表,處待用狀態。(2準備好還原用氮氣、氫氣,并經質檢符合要求。(3通知導熱油裝置、分析室準備開車,通知送冷卻水。2、催

30、化劑還原操作催化劑使用前需進行還原。由于本催化劑的主要成分為CuO-ZnO-Al2O3,而對轉化反應起主要作用的為活性單質銅,還原過程用氫氣作還原氣,用氮氣作載氣。還原反應為強放熱反應,所以氫氮氣配比及還原氣空速必須符合要求。還原反應方程式為:CuO + H2 Cu + H2O催化劑含約5%物理水,還原過程會生成少量水,須經冷凝后排出。本工藝羅茨風機為還原氣循環提供動力。還原操作如下:(1開啟還原系統閥門,催化劑還原循環氣流向如下:NH102E102E101R101E102E103NH101。打開V1034、V1035閥,使氣囊V102充氮氣至容積的80%。(2啟動羅茨風機,使系統還原氣循環。

31、(3開E103冷卻水進出口閥。(4開轉化爐R101導熱油進口閥;開T101塔釜導熱油進口閥V1039,關短路閥V1038。啟動導熱油循環泵,使導熱油系統循環。(5檢查還原系統、導熱油系統運轉是否正常。如無異常,則通知導熱油系統按催化劑還原程序升溫。(6導熱油溫度升至160時,開V1038,關閉T101塔釜導熱油進口閥V1039。(7還原具體操作按催化劑使用說明書進行。(8還原過程中定期在T102釜底排污閥處排放冷凝水。定期向系統補充氮氣和氫氣。(9當催化劑還原結束后,按下列步驟正常停車:a、關外接氫、氮氣進口閥。b、停羅茨風機。c、關還原氣系統閥V1058、V1069、V1046。此時便可轉入

32、轉化爐投料開車操作。(10當催化劑還原時,若發生意外事故時需緊急停車。其操作如下:a、停供氫氣。b、停導熱油加熱,維持導熱油循環。c、查明原因后再做進一步處理。如屬臨時性故障,排出后可恢復還原操作;如需長期停車,則視情況用氮氣保護或鈍化操作。3、催化劑鈍化操作凡是還原過(包括未還原完全的催化劑要卸出前,都必須鈍化,若生產要長期停車,為了保護催化劑,也必須作鈍化處理。未鈍化前反應器必須保持正壓,禁止空氣進入。鈍化系統與還原系統相同,閥門開或關相同。鈍化過程與還原過程同為強放熱反應,必須注意氮、氧氣配比及系統循環氣量。鈍化過程溫度低于60,不需外界供熱。鈍化具體操作按催化劑使用說明書進行。1、在任

33、何情況下,催化劑層溫度禁止超過300。2、還原后的催化劑絕對禁止與氧氣或空氣接觸。3、催化劑使用中應盡量避免中途停車。每停一次車,盡管采取了鈍化或氮氣保護操作,還是會影響催化劑使用壽命。4、催化劑的升溫和降溫都必須緩慢進行,禁止急速升溫和降溫。5、在滿足生產能力、產率的前提下,催化劑應在低溫下操作,有利于延長催化劑使用壽命。6、絕對禁止含硫、磷、鹵素元素等有毒物質混入系統,以免造成催化劑中毒。7、對裝置使用的原料甲醇、脫鹽水、氮氣、氫氣等必須符合要求,嚴格規范檢測程序。8、如發現有異常特別是反應系統異常,應立即停車分析檢查,排除后再開車。一般在緊急停車時使用特殊保護措施,若是短時間內正常停車也

34、可采用特殊保護,若長期停車則亦可采用鈍化操作來保護催化劑。1、轉化爐現場應隨時備有純氮23瓶。并備有氮氣壓力調節器,并用管線與轉化爐進口專用保護氮氣進口閥接好。2、當要采用特殊保護時,先將系統降壓至0.2MPa(導熱油溫度在200以下時,關閉R101進出口閥,開氮氣進口閥V1032、V1053A/B,開氮氣壓力調節器,控制出口壓力0.20.3MPa,開R101出口管線上排氣閥V1056,用20m3氮氣置換反應器,然后關閉V1056閥,封閉反應器。3、然后系統自然降溫、并逐步調節氮氣調壓閥,維持氮氣調節閥出口壓力為0.050.3MPa(確保轉化爐內為正壓,直到轉化爐特殊保護結束。特別注意:在整個

35、特殊保護過程中,一定要保證轉化爐內壓力不能出現負壓。8.0環保和安全要點8.1本工藝采用內部自循環工藝流程,除停車和檢修外,正常開車時基本上沒有三廢污染物排出,僅在循環液貯槽V103有少量含CO2、甲醇等釋放氣排出,其量為25Nm3/h,組成如下:組份CO2CH3OH H2O組成VOL% 91.11 1.98 6.91因氣量小,基本上無毒,可直接排入大氣。8.2汽化塔T101塔底不定期排出少量含甲醇廢水,其含量在0.5%以下及微量酸、堿等雜物,99.5%為水,因量小,平均15.020.0Kg/h,稀釋后可直接排入下水。8.3安全防護本工段主要物料為甲醇和氫,屬易燃易爆有毒物品,故裝置設備管道嚴

36、禁跑、冒、滴、漏,車間內部要通風良好。甲醇對人體視神經傷害特別大,嚴重時會失明,故操作和檢修中必須戴好規定防護用品,嚴防甲醇濺入眼睛內。本裝置嚴禁煙火,動火必須有動火證。9.0分析規程本裝置以甲醇和脫鹽水為原料,在催化劑作用下,進行甲醇轉化制得轉化氣,經變壓吸附分離制得純氫。本規程包括催化劑還原分析、原料液分析、甲醇轉化過程的控制分析以及產品氫中雜質分析。分析要求:正常開車時,每八小時至少對原料液濃度、循環液濃度、轉化氣組份分析一次,并將分析結果交給工藝人員,確保裝置正常運行。在催化劑還原期間,每半小時分析一次還原氣組份,并將分析結果交給工藝人員。9.1開車前的準備工作按儀器使用說明書對儀器各

37、項指標進行調試,檢查儀器是否正常。將兩條內徑3毫米,長2米的色譜柱分別用10%NaOH及10%HCl溶液清洗,再用水清洗,最后用無水乙醇清洗,并用真空泵抽干、備用。9.2催化劑還原過程的分析按工藝要求,催化劑還原過程使用的氫氣、氮氣混合氣,氫的含量從0.5%逐漸增至10%,最后達到轉化爐進出口氫含量相等,還原結束,此過程約56小時。對氫氣、氮氣混合氣的要求:要求使用的氫氣和氮氣中的氧含量<0.2%,因此首先要對所用的氫氣和氮氣分別測定其氧含量及工藝系統置換過程中的測定。9.3原料分析工藝要求進入汽化器的甲醇、水溶液中,甲醇的含量為48-52%.10.0安全規程10.1前言本生產裝置是采用

38、上海華西設計院設計的甲醇蒸汽轉化制氫工藝。PSA變壓吸附部分3.5 PSA單元操作從中變氣第三分液罐出來的氣體含有近6%的甲烷,3%一氧化碳和18%的二氧化碳,其中甲烷和一氧化碳都含有很高的熱值,而且一氧化碳和二氧化碳是后續用氫裝置的毒物,PSA單元的目的就是把這些毒物除去,得到99%以上的高純氫,而甲烷和一氧化碳則作為PSA尾氣排入到燃料氣中燒掉,使得其中的熱焓得以回收。(1工藝原理變壓吸附技術是以吸附劑(多孔固體物質內部表面對氣體分子的物理吸附為基礎,利用吸附劑在相同壓力下易吸附高沸點組份、不易吸附低沸點組份和高壓下吸附量增加(吸附組份、減壓下吸附量減小(解吸組份的特性。將原料氣在高的壓力

39、下通過吸附劑床層,相對于氫的高沸點雜質組份被選擇性吸附,低沸點組份的氫不易吸附而通過吸附劑床層,達到氫和雜質組份的分離。然后在減壓下解吸被吸附的雜質組份使吸附劑獲得再生,以利于下一次再次進行吸附分離雜質。這種壓力下吸附雜質提純氫氣、減壓下解吸雜質使吸附劑再生的循環便是變壓吸附過程。在變壓吸附過程中吸附床內吸附劑雜質的解吸是依靠降低雜質分壓實現的。(2本裝置采用的方法是: 降低吸附床壓力(泄壓 用產品組份沖洗圖3-5-1示意說明吸附床的吸附、解吸過程。 常壓解吸(見圖3-1 升壓過程(A -B :經解吸再生后的吸附床處于過程的最低壓力P 1,床內雜質吸附量為Q 1(A 點。在此條件下用產品組份升

40、壓到吸附壓力P 3,床內雜質 吸附量Q 1不變(B 點。 吸附過程(B -C :在恒定的吸附壓力下原料氣不斷進入吸附床,同時輸出產品組份。吸附床內雜質組份的吸留量逐步增加,當到達規定的吸留量Q 3(C 點時停止進入原料氣,吸附終止。此時吸附床內仍預留有一部分未吸附雜質的吸附劑(如吸附劑全部被吸附雜質,吸附量可為Q 4,C 點。 順放過程(C -D :沿著進入原料氣輸出產品的方向降低壓力,流出的氣圖3-5-1 變壓吸附循環中吸附-解吸過程示意圖常壓解吸壓力1Q 真空大氣壓沖洗PAP 1Q 吸留量Q 2Q 34E逆向放壓吸附壓力P 2升壓P3B C順向降壓D 吸附C本單元原料為中變氣,原料氣組成見

41、表3-5-1: 表3-5-1 原料氣組成 組成 H 2 N 2 CO 2 CH 4 CO H 2O V% 72.33 1.63 17.8 5.62 2.3 0.32 100原料氣進PSA 壓力:2.1MPa 溫度:40產品為氫氣,質量要求:H 299.9%;其中:CO +CO 2<10ppm 壓力:2.05MPa 溫度:40流量: 10000 Nm 3/h 副產品本單元配置有下列工藝設備:設備名稱 位號 用途吸附器 T -401/A H 8臺 吸附原料氣中的雜質組分順放氣罐 V -401 一臺 順放氣緩沖 解吸氣緩沖罐V -4021臺減少解吸氣輸出壓力波動解吸氣混合罐 V -403 1臺

42、 減少解吸氣輸出壓力和組成波動其中吸附器是本裝置的核心設備,吸附器內有三種類型吸附劑,本PSA-H 2裝置流程簡圖由圖3-5-3原料氣 PSA H 2產品氫解吸氣緩沖罐解吸氣圖3-5-3 工藝流程簡圖原料氣(點在2.1MPa、40下進入由8個吸附器(T-401/AH及一系列程控閥組成的變壓吸附系統。PSA系統采用8塔操作,二塔同時進料四次均壓,常壓解吸工藝流程。原料氣由入口端自下而上通過二個正處于吸附步驟的吸附器,器內裝填的吸附劑吸附原料氣中的強吸附組分,弱吸附的氫組分作為產品氣從出口端流出。其余六塔分別進行其它步驟的操作,八個塔交替循環工作,時間上相互交錯,以此實現原料氣不斷的輸入,產品氣穩

43、定輸出界外(點的目的。PSA系統的解吸氣來自逆放、沖洗步驟,在逆放步驟開始壓力較高(逆放壓力P0.1MPa部分解吸氣先進入解吸氣緩沖罐(V-402,經調節閥PV-406降壓后排入解吸氣混合罐(V-403;逆放壓力較低部分的解吸氣以及沖洗步驟的沖洗氣通過調節閥XV-407也一起排入解吸氣混合罐(V-403混合后穩定送出界外(點。本裝置可在下列四種運行方式中選擇一種進行操作,正常情況下以8-2 -4/P工藝方式運行。運行方式在線吸附器數同時吸附的吸附器數均壓次數吸附床再生步驟原料負荷%裝置H2提取率保證值%8-2-4/P 8 2 4 逆放、沖洗100 897-2-3/P 7 2 3 逆放、沖洗10

44、0 856-2-2/P 6 2 2 逆放、沖洗100 824-1-2/P 4 1 2 逆放、沖洗50 80本裝置中變壓吸附系統由8臺吸附器、58臺程序控制閥以及10組調節閥通過管線連接構成。每臺吸附器與7臺程控閥相連,入口端連接2臺、出口端連接5臺。程控閥位號的編制說明如下:KV X × 吸附器AH功能代號1原料進口閥 2產品出口閥3逆向放壓、沖洗出口閥 4順放閥5一均、最終升壓閥 6沖洗進口閥7二、三,四均閥 8-逆放總閥程序控制閥字符代號及儀表分圖3-5-4 程序控制閥位號的編制說明(1工藝步驟以8-2-4/P方式運行時,其中二臺吸附器處于進入原料氣、產出氫氣的吸附步驟,其余六臺

45、吸附器處于吸附劑再生的不同步驟。每個吸附器經歷相同的步驟程序,以表3-5-3方式排列,即可達到原料氣不斷輸入、產品氫連續穩定輸出。表3-5-3 8-2-4/P工藝時序表分周期 1 2 3 4 5 6 7 8壓力MPa 2.21.761.330.90.460.20.050.050.460.460.90.91.331.331.762.2時間(S240 40 40 40 40 80 40 80 40 40 40 40 40 40 40 80T-401/A A E1DE2DE3DE4D PP D P E4R ISE3RISE2RISE1RFRV-7115 /2 E1RFR A E1DE2DE3DE4D

46、 PP D PE4RISE3RISE2RISV-7115 /3 ISE2RISE1RFR A E1DE2DE3DE4DPP D PE4RISE3RV-7115 /4 E4RISE3RISE2RIS E1R FR A E1D E2DE3DE4DPP D PV-7115 /5 D PE4RISE3RIS E2R IS E1R FR AE1DE2DE3DE4DPPV-7115 /6 E4DPP D P E4R ISE3RISE2RIS E1R FR AE1DE2DE3DV-7115 /7 E1DE2DE3DE4DPP D P E4R I SE3RISE2RIS E1R FR AV-7115 /8 A

47、E1DE2DE3DE4D PP D P E4R ISE3RIS E2R I SE1RFR A(2過程說明現以第一吸附器(T-401/A在一次循環內經歷各個步驟為例,對本裝置變壓吸附工藝過程進行說明。吸附(A:開啟程控閥KV1-1和KV2-1(關閉與吸附器T-401/A相連的其它閥門,下同。原料氣由閥KV1-1進入并自下而上通過吸附器T-401/A,原料氣中的雜質組份被吸附、分離,獲得的氫氣通過閥KV2-1流出。當被吸附雜質的吸附前沿移動到吸附器一定位置時,關閉KV1-1和KV2-1,停止原料氣進入和產品輸出。此時吸附器中吸附前沿至出口端之間還留有一段未吸附雜質的吸附劑。過程壓力:2.2MPa步

48、驟執行時間:240s第一級壓力均衡降(簡稱一均降、E1D:開啟程控閥KV5-1和KV5-4。吸附器T-401/A吸附步驟停止后,與剛結束二均升(E2R步驟的吸附器T -401/D以出口端相連進行第一級壓力均衡,均壓過程中吸附器T-401/A的吸附前沿朝出口端方向推進,但仍未達到其出口端。當兩臺吸附器壓力基本相等時,關閉閥KV5-1一均降步驟結束(繼續開啟閥KV5-4,用于T-401/D下一步的最終升壓步驟。步驟執行時間:40s第二級壓力均衡降(簡稱二均降、E2D:開啟程控閥KV7-1和KV7-5。吸附器T-401/A一均降步驟停止后,與剛結束三均升(E3R步驟的吸附器T-401/E以出口端相連

49、進行第二級壓力均衡,均壓過程中吸附器T-401/A的吸附前沿繼續朝出口端方向推進,但仍未達到其出口端。當兩臺吸附器壓力基本相等時,關閉閥KV7-5二均降步驟結束(繼續開啟閥KV7-1,用于T-401/A下一步三均降。步驟執行時間:40s第三級壓力均衡降(簡稱三均降、E3D:開啟程控閥KV7-6,繼續開啟閥KV7-1。吸附器T-401/A步驟二均降停止后,與剛結束四均升(E4R步驟的吸附器T-401/F以出口端相連進行第三級壓力均衡,均壓過程中吸附器T-401/A的吸附前沿繼續朝出口端方向推進,但仍未達到其出口端。當兩臺吸附器壓力基本相等時,關閉閥KV7-6三均降步驟結束(繼續開啟閥KV7-1,

50、用于T-401/A下一步四均降。步驟執行時間:40s第四級壓力均衡降(簡稱四均降、E4D:開啟程控閥KV7-7,繼續開啟閥KV7-1。吸附器T-401/A三均降步驟停止后,與剛結束沖洗(P步驟的吸附器T-401/G以出口端相連進行第四級壓力均衡,均壓過程中吸附器T-401/A的吸附前沿繼續朝出口端方向推進,但仍未達到其出口端。當兩臺吸附器壓力基本相等時,關閉閥KV7-1,KV7-6四均降步驟結束。步驟執行時間:40s順向降壓(簡稱順放、PP:開啟程控閥KV4-1、KV6-8和調節閥HV-502,繼續開啟閥KV3-8。吸附器T-401/A四均降步驟停止后,吸附器T-401/A中的順放氣通過閥KV

51、4-1、順放調節閥HV-502、閥KV6-8自上而下對剛結束逆放(D步驟的吸附器V-401/H進行沖洗,沖洗氣經閥KV3-8、KHV-501排入解吸氣混合罐V-403。順放過程中吸附器T-401/A壓力進一步下降,其吸附前沿繼續朝出口端方向推進,壓力降至 0.2MPa時關閉閥KV4-1、KV6-8、KV3-8、KHV-501、HV-502,順放步驟結束,此時其吸附前沿剛好到達出口端。步驟執行時間:80s逆向放壓(簡稱逆放、D:開啟閥KV3-1和KV8A。吸附器T-401/A內較高壓力部分氣體,通過閥KV3-1和KV8A逆向放壓排入解吸氣緩沖罐V-402,當T-401/A和V-402接近平衡時,

52、關閉閥KV8A,繼續開啟閥KV3-1同時開啟調節閥KHV-501,吸附器T-401/A內逆放壓力較低的氣體通過閥KV3-1和調節閥KHV-501匯同通過調節閥PV-503A降壓的解吸氣緩沖罐中的氣體,一起通過解吸氣混合罐 V-403送出界外,當吸附器 T-401/A壓力接近解吸氣輸出壓力時逆放步驟結束(繼續開啟閥KV3-1、KHV-501-1,用于T -401/A下一步沖洗。步驟執行時間:40s沖洗(P:開啟閥KV6-1、KV4-2和調節閥HV-502,繼續開啟閥KV3-1和調節閥KHV-501-1。利用剛結束四均降(E4D步驟的吸附器T-401/B的順放氣對吸附器T-401/A 進行沖洗,進一步降低吸附器T-401/A中的雜質分壓,使吸附劑得到充分再生。沖洗氣經閥KV3-1、KHV-501-1排入解吸氣混合罐V-403。當吸附器T-401/B 的壓力降至規定值時,關閉閥KV6-1、KV3-1、KV4-2和調節閥HV-502、KHV-501,沖洗步驟結束。過程壓力:保持在0.05MPa步驟執行時間:80s第四級壓力均衡升(簡稱四均升、E4R:開啟閥KV7-1,繼續開啟閥 KV7-3。吸附器V-7115/1與剛結束三均降(E3D步驟的吸附器T-401/C以出口端相連進行第四級壓力均衡,均壓過程中吸附器