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。
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