制氢装置PSA单元操作说明1008资料.docx

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制氢装置PSA单元操作说明1008资料

山东晨曦6000Nm3/h制氢装置

PSA氢提纯单元

画面操作说明

（上海华西化工科技有限公司编制）

8塔运行时为1塔吸附4次均压流程

7塔运行时为1塔吸附3次均压流程，

6塔运行时为1塔吸附2次均压流程

5塔,4塔为1塔吸附2次均压流程，

在开车前应先设定运行时间。

当运行时间设定好后，按下“PSA运行按钮”，装置即可进行操作。

一．时间的显示及设定

1.显示

<制氢工序流程图>画面的下方有“T1”、“T2”、“T3”的显示。

“运行时间”指示当前步序已运行的时间，当前步序所需时间用绿色指示。

“T1”表示步序在1、4、7等步序的时间，

“T2”表示2、5、8等步序的时间，

“T3”表示3、6、9等步序的时间。

“顺放时间”为5塔、4塔运行时的顺放时间,其最小值为10秒

“逆放时间”为4塔运行时的逆放时间,其最小值为20秒

2．设定

点击《时间设定》按钮，在弹出框中有<时间设定区>，时间的设定在这个区域进行，PSA_T3设定时可参考<时间设定参考>中的PSA_T3_1的数值进行，其它的时间是相同的。

其中“运行时间T1”和“运行时间T2”的设定是相对固定的，其设定原则如下：

当设定好“PSA_T1”和“PSA_T2”后，

“PSA_T3”的设定如下：

当吸附时间按钮为手动时，可参考〈时间设定参考〉中的“运行时间T3”中的数值进行。

也可手动按如下公式计算：

“PSA_T3_1”=9627*95*调整系数/FT52501-PSA_T1-PSA_T2

其中FT52501的值为（T1+T2+T3时间内的进入PSA的平均流量）。

其最小值在程序中限定为3000，即当流量小于3000NM3/H时，为3000NM3/H。

当吸附时间按钮为自动时，吸附时间“PSA_T3_1”计算的数值就传递给“PSA_T3”。

在此弹出框的左边显示出各个流程的实际运行时间，它们的数据是基于时间设定区的数值进行运算后得出的。

这部分的数值不能进行修改。

它们是实际用于程序运行的时间。

它们与PSA_T1、PSA_T2、PSA_T3的关系如下。

当在8塔流程时，PSA_8TIME1=PSA_T1；

PSA_8TIME2=PSA_T3；

PSA_8TIME3=PSA_T2；

当在7塔流程时，PSA_7TIME1=PSA_T1；

PSA_7TIME2=PSA_T2；

PSA_7TIME3=PSA_T3；

当在6塔流程时，PSA_6TIME1=PSA_T1；

PSA_6TIME2=PSA_T3；

PSA_6TIME3=PSA_T2；

当在5塔流程时，PSA_5TIME1=PSA_T1；

PSA_5TIME2=PSA_T2；

PSA_5TIME3=PSA_T3；

当在4塔流程时，PSA_4TIME1=PSA_T1；

PSA_4TIME2=PSA_T2+PSA_54P;

PSA_4TIME2=PSA_T3；

其中PSA_T1的最小设定值为25秒。

PSA_T2的最小设定值为25秒。

PSA_T3的最小设定值为30秒。

PSA_T3_1的最小计算值为30秒。

在时间手动设定区中还有“5塔/4塔顺放时间”=PSA_54P,其值最小为10秒。

此时间作为5塔和4塔的顺放时间设定。

及“4塔逆放时间”=PSA_4DT,其值最小为20秒。

此时间只作为在4塔运行时的逆放时间设定。

在画面上的顺放罐下面有一按钮，及顺放压力设定值。

当各塔的压力变送器良好时，且按钮显示为“压力投用”时，，在顺放时间时，6号阀开启需受“顺放压力设定值=SET_P_VAL”值的限制，如处于顺放状态塔的压力小于“顺放压力设定值=SET_P_VAL”的值时，此时6号阀门关闭。

否则开启，直到该步运行时间结束。

如按钮显示为“压力退出”，此时在顺放下时的6号阀门的开启不受顺放塔压力的限制，其开启直到该步运行时间结束。

顺放压力设定值=SET_P_VAL的设定为0.15~0.5MP。

以下为各流程的设定说明。

8塔吸附时间

时间序号

含义

预设值

设定原则

8Time1

一均、三均时间

25秒

保证两塔的压力能均至相等即可

8Time2

四均、逆放时间

50秒

在保证产品纯度合格的情况下尽量长

8Time3

顺放时间

20秒

保证顺放压力到0.25Mpa左右即可

注：

单塔总吸附时间=T1+T2+T3

7塔吸附时间

时间序号

含义

预设值

设定原则

T1

一均、三均

25秒

保证两塔的压力能均至相等即可

T2

顺放时间

20秒

保证顺放压力到0.25Mpa左右即可

T3

部分逆放、冲洗时间

50秒

在保证产品纯度合格的情况下尽量长

注：

单塔总吸附时间=T1+T2+T3

6塔吸附时间

时间序号

含义

预设值

设定原则

6Time1

一均时间

25秒

保证两塔的压力能均至相等即可

6Time2

二均、逆放时间

50秒

在保证产品纯度合格的情况下尽量长

6Time3

顺放时间

20秒

保证顺放压力到0.25Mpa左右即可

注：

单塔总吸附时间=T1+T2+T3

5塔吸附时间

时间序号

含义

预设值

设定原则

5Time1

一均时间

25秒

保证两塔的压力能均至相等即可

5Time2

二均时间

25秒

保证两塔的压力能均至相等即可

5Time3

顺放、逆放时间

70秒

在保证产品纯度合格的情况下尽量长

5Time4

顺放时间

20秒

能顺放到所需要的压力即可，5Time4≯5Time3

注：

单塔总吸附时间=T1+T2+T3

4塔吸附时间

时间序号

含义

预设值

设定原则

4Time1

一均时间

100秒

保证两塔的压力能均至相等即可

4Time2

二均、顺放时间

50秒

保证两塔的压力能均至相等、顺放到所需要的压力即可

4Time3

逆放、冲洗时间

60秒

在保证产品纯度合格的情况下尽量长

4Time4

顺放时间

20秒

顺放到所需要的压力即可,4Time4<4Time2

4Time5

逆放时间

30秒

30-60秒,4Time5≯4Time3

注：

单塔总吸附时间=T1+T2+T3

以上的预设值为满负荷预设值，且与最终开车后的整定值间可能有差异。

由于吸附塔的大小和装填的吸附剂量是固定的，因而在原料气组成和吸附压力一定的情况下，吸附塔每一次所能吸附的杂质总量就是一定的。

所以随着吸附过程的进行，杂质就会慢慢穿透吸附床，起初是恒量，渐渐就会超过允许值，这时就必须切换至其它塔吸附。

因而，当原料气的流量发生变化时，杂质的穿透时间也就会随之变化，吸附时间参数就应随之进行调整。

流量越大则吸附时间就应越短，流量越小则吸附时间就应越长。

这样才能保证在各种操作负荷下均能充分地利用吸附剂的吸附能力，在保证产品纯度的情况下获得最高的氢气回收率。

但由于原料气的组成和压力也有可能发生波动，这些变化也将影响吸附时间参数。

因而，本装置的PSA部分还设计了一个“操作系数”参数，用于修正这种影响。

“操作系数”参数的含义为：

将自动计算出的吸附时间乘以“操作系数”后作为真实的操作时间。

操作系数对PSA装置运行的影响：

☆增大操作系数→吸附时间延长→产品纯度下降→氢气回收率提高

☆减小操作系数→吸附时间缩短→产品纯度上升→氢气回收率降低

☆操作系数的初始值为1。

由于操作系数的大小决定着吸附时间的长短，因而对本装置的运行状况起着至关重要的影响，所以调整时应特别精心，其调整步骤如下：

1．先将吸附时间按钮设为手动时，观察FT52501的平均流量是否与真实的流量相差不大。

2.调整吸附时间PSA_T3的设定值，使产品氢的纯度和产量达到最佳。

3.调整“操作系数”，使得PSA_T3_1的值接近此时手动设定的PSA_T3的值，此时，

“操作系数”就设定好了。

4.当吸附压力减小时，应相应降低“操作系数”的设定值。

当“吸附时间自动按钮”设为“手动”时

吸附时间不会因原料气的流量变化而自动调整，也不会因产品纯度的变化进行调整。

二．切塔和恢复

由于PSA氢提纯装置是由8台吸附塔组成。

因而为提高装置的可靠性，本装置编制了一套切塔与恢复程序。

即：

当某一台吸附塔出现故障时，可将其脱出工作线，让剩余的吸附塔继续生产。

1）切塔步骤

a.故障塔判断；

当某吸附塔的压力异常和程控阀检出错同时发生时，就认为此塔故障，应予以切除。

吸附塔切除后变成红色。

b.切塔操作；

经操作人员确认故障属实后，点击切除按钮，然后点击要切除塔的按钮。

则程序将自动关断该塔的所有程控阀，将故障塔切出工作线。

c.程序将自动转入与切塔前相对应的各塔压力点步序继续运行，保证切除时各吸附塔压力无大的波动。

e.切塔后，在装置正常运行情况下，请检修人员检修故障塔

f.如果在已切除一台吸附塔后又有吸附塔故障出现，则重复以上的操作即可继续切塔运行。

在塔切除后，如吸附时间按钮为手动时，PSA_T3的设定值将自动减10秒，

如吸附时间按钮为自动时，自动将“操作系数”减去0.03。

注意：

①本装置只允许依次切除，不允许同时切除两个塔。

②吸附塔进气阀XV4701、出气阀XV4702和解吸气阀XV4707、XV4708同时处于开状态且吸附塔压力报警时，程序将强制切塔并报警。

③当有阀门报警且同时压力报警，此时“切塔联锁按钮”按下，按钮上显示“切塔联锁投用”时，程序将自动切塔。

当切除操作完成后，已切除的吸附塔变成红色。

此时将禁止切塔和恢复操作，如此时有故障必须要切塔时，应停车操作。

禁止时间为6步的吸附时间，即为2*（PSA_T1+PSA_T2+PSA_T3）.

2）切除塔恢复

当已切除的塔故障排除后，需要将其重新投入正常运行，但如果投入的时机、状态不对，将引起较大的压力波动和产品纯度变化，甚至可能出现故障和安全事故。

为此，本装置设计的自动恢复软件能够自动找出最佳状态恢复，使系统波动最小。

恢复过程如下：

点击<恢复按钮>，再点击要恢复的塔按钮，使其为恢复状态，此时该塔的颜色为“黄色”，该塔处于恢复等待状态，同时其它的塔不能够进行切除和恢复操作。

如此时要切除塔，只要按下清除按钮，则刚才要待恢复的塔又恢复回原来的红色。

此时可以进行塔的切除。

在画面上有恢复步序和进入步序，只有当正确的操作后才出现要恢复的步序值。

否则其值为零。

在塔恢复后，如吸附时间按钮为手动时，PSA_T3的设定值将自动减10秒，

如吸附时间按钮为自动时，自动将“操作系数”减去0.03。

当运行流程改变后，请主意观察塔压力趋势、阀门开关情况及各调节回路的工作状态。

以上调整经过6个步序后，操作工可根据流量情况调整时间。

四塔时，不能再进行切塔，当有塔需切除时，只能停车操作。

阀门报警含意：

当阀门该打开时，阀检未开，即未变绿色；该关闭时，未关，即未变红色。

此时阀门报警。

三．程控阀门的点动操作。

在停车状态下，可进行阀门的点动操作。

在有塔被切除的情况下，可以进行被切除塔阀门的在线点动操作。

注意：

此时需关闭切除塔的截至阀。

四．调节回路说明

1.终升回路HIC52501

本调节回路由安装于产品气升压总管上的调节阀HV52501构成，用于调节吸附塔产品气升压的速度。

该调节回路的工作状态将影响装置产品气的稳定。

本调节回路有全自动和手动两种模式，正常情况下采用全自动模式，操作工不需要对其进行调节。

只有在调节阀或压力变送器故障时，才需要操作工转到手动操作模式去直接设定阀门开度。

全自动模式：

本调节回路包括两个工作段，第一个工作段是预升压阶段（E1段），此时HV52501的开度按软件内部的阀门开度公式进行计算。

第二个工作段为正式产品气升压的时间段（FR阶段），在此工作段内，采用自适应调节方式，控制回路采用PID控制，其给定值由程序内部给定，给定值为变量，变量的起点为开始升压时刻的正在升压的吸附塔的压力测量值，变量的终止点为此时PT52503的设定值（即：

产品压力值），在第二工作段内变量的变化应该是匀速的，要求在FR段结束前3秒将该升压吸附塔的压力刚好升到吸附压力，然后HV52501的开度迅速回到阀门的下限开度值。

（该调节阀的下限开度设定限制范围为0～50%，上限开度设定限制范围为10～100%）

手动模式：

直接由操作工给出阀门开度下限值和上限值，阀门在第一和第二工作段（扣除3秒）内将从最下限值逐步开大直到上限值，然后在第二工作段的最后3秒回到开度下限值。

上、下限值的设定原则是：

将吸附塔的升压过程控制在终升时间内恰好缓慢完成。

应注意：

升压速度严禁过快。

必须保证最终升到的压力基本等于吸附压力。

2.顺放气罐压力指示调节PIC52504

本调节回路由安装于PSA冲洗气总管上的压力变送器PT52504和调节阀PV52504构成，用于调节冲洗气流量以及顺放过程压力降，是影响装置再生效果的关键调节回路。

本调节回路有全自动和手动两种模式，正常情况下采用全自动模式，操作工不需要对其进行调节。

只有在调节阀或变送器故障时，才需要操作工转到手动操作模式去直接设定阀门开度。

全自动模式：

本调节回路包括两个工作段，第一个工作段为正在顺放的工作段，在此工作段内，阀门开度依据软件内部开度计算公式自动调节。

第二个工作段对应于两次顺放段之间的时间段，在此时间段内，采用自适应调节方式，控制回路采用PID控制，其给定值由程序内部给定；该给定值为变量，变量的起点为前一顺放段结束时的顺放罐压力，变量的终止点为0.03Mpa，在第二段内变量的变化应该是匀速的。

（该调节阀的下限开度设定限制范围为5～20%，上限开度设定限制范围为25～90%）

手动模式：

直接由操作工给出阀门开度下限值和上限值，阀门在第一工作段内将按设定的下限值开启，在第二工作段内阀门将从下限值逐步开大直到上限值。

下限值的设定原则是：

能在每一次顺放结束时，恰好将吸附塔的压力顺放到0.2Mpa.G；上限值的设定原则是：

能在每一次顺放开始前，恰好将顺放气罐内的压力降到0.03～0.05Mpa，不宜太快也不宜太慢。

。

注意：

降压速度太快或太慢均会影响再生的效果。

3.逆放气罐压力指示调节HIC52502

本调节回路由调节阀HV52502构成，用于调节逆放速度，减小逆放罐的压力波动和降低逆放过程产生的噪音。

该调节回路的工作状态将影响装置解吸气的稳定和再生效果。

本调节回路有全自动和手动两种模式，正常情况下采用全自动模式，操作工不需要对其进行调节。

只有在调节阀或某一吸附塔的变送器故障时，才需要操作工转到手动操作模式去直接设定阀门开度。

全自动模式：

本调节回路包括两个工作段，第一个工作段为没有吸附塔逆放的工作段，如果总是有吸附塔逆放，则第一工作段设定为每次逆放过程结束前的最后三秒，在此工作段内，HV52502阀门开度为固定值（等于手动设定的下限值）。

第二个工作段为正在逆放的时间段，在此工作段内，采用自适应调节方式，控制回路采用PID控制，其给定值由程序内部给定，给定值为变量，变量的起点为逆放的起始压力，变量的终止点为0.03Mpa，在第二工作段内变量的变化应该是匀速的。

（该调节阀的下限开度设定限制范围为5～20%，上限开度设定限制范围为25～90%）。

手动模式：

直接由操作工给出HV52502阀门开度下限值和上限值，阀门在第一工作段内将按设定的下限值开启，在第二工作段内阀门将从下限值逐步开大直到上限值。

上、下限值的设定原则是：

能在每一次逆放结束时，恰好将吸附塔内的压力降到0.05Mpa。

注意：

逆放降压速度太快会造成解吸气压力波动和噪音大，而逆放速度太慢会影响再生的效果。

4.产品气压力调节PIC52503A

此调节回路为单回路调节，回路的检测值为PT52503,调节阀为PV52503A

1）手动模式

等于手动输出开度

2）自动模式

该回路为普通单回路调节。

使阀门反应速度慢才能保证吸附压力的稳定。

注：

在开车时应先设定好该回路的SP值

5.产品气放空调节PIC52503B

回路的检测值为PT52503,调节阀为PV52503B

1）手动模式

等于手动输出开度

2）自动模式

该回路为普通单回路调节。

6.逆放气缓冲罐出口压力超压放空调节PICA52507

回路的检测值为PT52506,调节阀为PV52507

1）手动模式

等于手动输出开度

2）自动模式

该回路为普通单回路调节。

7.逆放气缓冲罐出口压力调节PIC52506，PIC52507

回路的检测值为PT52506,调节阀为PV52506

调节回路由安装于解吸气混合罐入口总管上的压力变送器PT52506、PT52507和调节阀PV52506共同构成，用于控制D21502和D21503的压力。

本调节回路有全自动和手动两种模式，正常情况下采用全自动模式，操作工不需要对其进行调节。

只有在调节阀或变送器故障时，才需要操作工转到手动操作模式去直接设定阀门开度。

全自动模式：

PT52506和PV52506构成一个单回路PID调节，当PT52506高于设定值时，增大PV52506的阀门开度；PT52507和PV52506构成一个单回路PID调节，当PT52507低于设定值时，增大PV52506的阀门开度；两个单回路所计算出的阀门开度，应进行选择，按其中较大的值进行开启。

注意在自动的情况下，阀门设有最低开度10%（具体的开度有实际决定）。

手动模式：

直接由操作工给出PV52506阀门开度，通常情况下，该阀门开度应设定为100%。

五．操作注意事项

1）系统严禁将水带入PSA单元，否则将损坏吸附剂。

2）在生产过程中，如须检修与工艺气接触的任何设备均应先进行置换。

3）操作工应定时巡检气压系统。

4）在作切塔、放空等会影响后工段的处理前，应确定故障的真实性，并通知后工段。

5）逆放、均压、产品气升压的速度均不宜太快，应坚持这样的原则：

在保证能达到压力要求的条件下应尽量缓慢进行。

否则可能影响再生效果和吸附剂使用寿命。

6）在吸附时间一定时，冲洗和逆放的时间应尽量长且应缓慢均匀进行。

六．装置停车

装置停车一般可分为三种情况即：

正常计划停车、紧急停车和临时停车。

1.正常停车

首先通知前后工段做相应的调整

1）在DCS上将运行按钮复位至STOP状态，将程控阀全部关闭

2）关闭原料气进气阀、产品气出口阀、解吸气出口阀、火炬线接口阀，使氢提纯系统与界区外隔断。

3）通过DCS上的运行按钮运行系统几步，使PSA程控阀动作数次以使各塔压力基本相等并且都处于较高的正压。

至此，就完成了整个正常停车过程。

停车后，氢提纯系统处于正压状态，且与界区隔断。

因而，系统可较长时间地处于安全停车状态。

但由于停车后系统内仍然是易燃、易爆气体，所以整个界区仍然是防爆界区，严禁动火。

在正常停车后，装置各吸附塔的压力相同，DCS的程序复位，因而再次开车时应按正常开车步骤操作。

2.紧急停车

当本装置出现事故或前后装置出现事故时，需紧急停车其停车步骤如下：

在DCS上将运行按钮复位至“停止”状态，将程控阀全部关闭，同时，程序将自动记住停车时的状态。

这时系统即已处于紧急停车状态。

3.临时停车

如因工作需要做短时间的停车（不超过1小时），则可进行临时停车，其步骤与紧急停车相同。

紧急停车或临时停车后的重新投运

由于程序仍记录着停车时的状态且各吸附塔的压力也与停车时一样，所以这时可从停车时的状态直接投运，让系统无扰动地恢复到正常工作状态。

对产品纯度影响很小。

步骤如下：

1）确认各吸附塔的压力与DCS上显示运行步序状态相符。

2）看吸附塔压力历史记录，确认压力未发生大的变化。

3）在DCS上将“PSA运行/停止按钮”的状态由OFF置为ON，系统即转入正常运行。

千万注意：

采用这种方法恢复运行前，必须确认各吸附塔的压力与停车锁存的状态是一致的。

否则，一旦启动将可能使高压塔的气体串入低压的解吸气系统造成事故！

如果吸附塔压力与显示的状态不符，则必须先点动阀门将吸附塔压力逐渐放掉然后重新启动系统。