山东清源制氢装置操作规程

山东清源制氢装置操作规程 山 东 清 源 5000NM/h干气制氢装置 操 作 规 程 3 山东清源沥青科技有限公司 2008年7月7日 目 录 第一章 装置概述 第一节 装置概况4页 第二节 工艺技术特点 4页 制氢工艺原理 第二章 第一节(制氢工艺原理 6页 第二节(制氢化学反应机理 页 第三节 PSA变压吸附原理 7页 第三章 生产工艺过程 第一节. 8页 第二节.13页 第三节. 15页 第四章 装置生产工艺技术指标 第一节.原材料及产品质量 17页 第二节.生产过程气体性质，消耗 化验 19页 第五章 装置正常操作 第一节.23页 第二节.脱硫精制系统操作法页 第三节.转化中变系统操作法页 第四节.页 第五节.,,,系统操作法页 第六节.页 第六章 装置正常开工 页 80页 第七章 装置正常停工 第一(停工前准备工作 88页 2 第二(停工处理注意事项87页 第三(停工步骤 87页 第八章 装置主要控制及连锁自保 第一节. 装置主要控制回路 90页 第二节. 94 页 第九章 新装置气密与催化剂装填 第一节. 装置气密方案页 第二节. 催化剂的装填页 第十章 事故处理 第一. 停电事故处理 107页 第二. 停风事故处理 109页 第三. 停水事故处理 111页 第四. 停瓦斯事故处理112页 第五. 重大工艺、设备故障紧急处理113页 第十一章 安全技术知识 1. 概述 117页 2. 氢气的基本性质 118页 3. 系统的安全设施 118页 4. 氢气系统安全运行要点 118页 5. 消防 119页 6. 安全生产注意事项 119页 第十二章 生产工艺技术问答 120页 附图 附表 140页 1 制氢装置工艺控制流程图 2 制氢装置设备一览附表 3 制氢装置设备平面图 3 第一章 装置概述 第一节.装置概况 5000m3N/h干气制氢装置由江西省化学工业 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 院承担设计，由扬州安装公司负责施工。装置由原料气压缩、原料气精制、转化、中温变换、PSA、化学水处理、余热锅炉等部分组成.装置产氢能力为5000,5500NM3/h, 可供30万吨/年加氢精制装置用氢，装置年运转时间为8000小时。装置于2007年12月破土动工，2008年8月竣工投产。 第二节.装置工艺技术特点 1.制氢装置设计以焦化干气为原料，以天然气为备用原料。原料蒸汽是由本装置 余热锅炉供给。 2.制氢装置采用上海华西化工科技有限公司专有技术，选用国内研制生产的新型 净化催化剂、转化催化剂及中温变换催化剂。装置采用先进工艺流程及设备。 3.工艺上选择合理的工艺操作参数，采用较高的转化温度(820? )，提高转化深 度，提高产氢率。 4. 转化选用较低的水碳比(3.5)，有效降低了转化炉燃料消耗。 5(原料精制方面，采用固定床轴向绝热反应器及脱硫反应器并串联工艺。 6(装置原料选择方面，可选用天然气、焦化干气作制氢原料气。 7(装置选用了成熟可靠的催化剂，提高了装置操作稳定性，确保长周期运转。 8(CO变换部分采用中温变换，进一步提高氢气的收率。 9(氢气净化选用PSA工艺技术，简化流程提高了氢气质量。 10(利用转化炉烟道气高温位余热预热原料气，利用烟道气和转化气的高温位余热发生3.5MPa中压饱和蒸汽，一部分作为装置自用蒸汽，另一部分减压至1.0MPa外输至全厂蒸汽管网。 11( 回收工艺未反应水，降低了除盐水耗量。 在中变气冷却、分离过程中，冷凝一定量的未反应水。水中除含有微量CO2等物质外，还含有少量金属离子。这部分酸性水不能直接排放，将会污染环境或增加污水处理场负担。 这部分酸性水经汽提脱除CO2等杂质后，需经除 4 氧可作锅炉给水的补充用水。本设计采用了这一先进成熟的回收技术，工艺未反应水经汽提后直接进入除氧器除氧，除氧后可作为锅炉给水。这样，既保护了环境，又减少了脱盐水用量。 12. 转化炉设计结构。 转化炉采用顶烧炉，对流段横卧于地面。这种炉型具有以下特点: ?. 热效率高，在对流段尾部设置空气预热器，使燃烧空气与烟道气换热后进入烧嘴助燃。这样，一方面将烟道气的低位热能转化为高位热能，提高了火焰温度，降低了燃料消耗;另一方面降低了排烟温度减少了排烟热损失，提高了热效率。 ?. 采用顶部火嘴。由于采用顶部火嘴，火焰向下与物流并流，更适合于转管内反应的要求。 ?. 对流段设置于地面，便于安装和检修，同时又降低了汽包安装高度。 ?. 转化炉管的热补偿形式，采用弹簧吊架，借上尾管吸收热膨胀量，改善了炉管及下集合管的受力情况，降低了工程造价。 ?. 采用新型顶烧燃烧器，对燃料的适应性强，既可单烧高压瓦斯，又可混烧高、低压瓦斯。 ?. 转化炉选用新型耐火及保温材料，如轻质浇注料、锆铝陶瓷纤维模块、摩根热陶瓷耐火砖。 ?. 为了充分利用高温烟道气热量，提高传热效率，对流蒸发段采用钉头管，空气预热器采用新型板式空气预热器。 13. 提高自动控制水平 ?. 本设计采用集散型计算机控制系统(DCS)。以提高装置运行安全可考靠性。 ?. 设置连锁自保系统，提高装置安全运行的考靠性。 14. 采用PSA净化工艺，简化了制氢装置流程，提高了氢气质量。降低装置能耗。 ?. 本PSA装置运行程序 采用8-1-4运行程序。并设置了(7-1-3、6-1-2、5-1-2)8塔操作切换至7塔6塔5塔操作的功能，大大提高装置的可靠性。 ?. PSA装置程控阀为气动程控阀，体积小，重量轻，运行准确，平稳，开关速度快。 5 第二章 制氢工艺原理 第一节 工艺原理 制氢工艺采用轻烃蒸汽转化法制氢。转化制氢过程可分为原料净化、轻烃蒸汽转化、CO中温变换等过程。 制氢装置全系统包括原料气压缩、原料气精制、轻烃蒸汽转化、CO中温转换、余热锅炉、PSA、化学水处理、循环水站等部分。 制氢工艺过程: 1.原料气净化是原料气进入精制系统加氢、脱硫反应器，在一定的操作温度、氢气压力和空速条件下，在加氢、脱硫、脱氯催化剂作用下，进行加氢烯烃饱和 脱硫、脱氯化学反应，把原料气中有机硫化物、氯化物脱除，烯烃完全饱和。 精制后硫含量可降至0.2PPm，氯含量降至1PPM，烯烃含量可降至零。确保后序催化剂的正常运行。 2 精制原料气进入转化炉炉管反应器，并在一定压力、温度、空速、水碳比条件 下，通 过转化催化剂作用，原料气与蒸汽进行转化反应，生成氢气和一氧化碳 二氧化碳和少量的甲烷。 3 转化气中含有一氧化碳，进入中变反应器，在一定的温度、压力、空速、水碳 比的条件下，通过中温变换催化剂的作用,使CO与水蒸汽 进行中温变换反应 生成氢气和CO2。 4 原料蒸汽来源于余热锅炉，一是余热锅炉利用高温转化气，通过E4001蒸汽发生器，利用转化气高温热发生3.5Mpa蒸汽供转化配汽。二是通过对流段高温烟气加热余热锅炉蒸发段发生蒸汽。 5 中变气进入PSA氢提纯装置，进行变压吸附脱除中变气中杂质，得到纯度 99.9%的高纯度氢气。 6 第二节. 制氢的反应机理 1 原料烃中的硫化物以多种形态存在，一般分为无机硫化物和有机硫化物, 有些 硫化物不能被氧化锌脱硫剂直接反应脱除，必须经加氢生成无机硫化物方可被氧 化锌脱硫剂吸附脱除，原料气中有机硫化物一般是指硫醇、硫醚、二硫化物和环 状硫化物等，原料气中的硫化物绝大部分是有机硫化物。 加氢脱氯过程是将有机氯转变为无机氯，采用高活性的金属氧化物为活性组分，氯化物反应后，被吸附固定载体上，达到脱出氯化物目的。 硫醇加氢: R-SH + H2 = RH + H2S 硫醚加氢: R-S-R + H2 = RH + RH + H2S 噻吩加氢: C4H4S + 2H4 = C4H10 + H2S 氧化锌脱硫: H2S + ZnO = ZnS + H20 2烃类的蒸汽转化是将烃类与蒸汽转化为H2和CO少量残余CH4 CH4 + H20 = CO + 3H2 CO + H20 = CO2 + H2 3 CO中温变换是将转化气中的CO与水蒸气继续反应生成CO2和氢气 CO + H20 = CO2 + H2 第三节.变压吸附原理 制氢的PSA氢提纯装置就是将含有氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、氮气的混合气经变压吸附达到对混合气体进行分离提纯氢纯度的工艺过程，该工艺原理是多孔性固体物质 H2<N2<CH4<CO<CO2 活性炭对一般气体吸附顺序: H2<N2<CO<CH4<CO2 制氢PSA技术特点: 7 1. 产品纯度高:对于绝大多数气源，变压吸附几乎都可除去其中所有杂质，得到纯度为99.9%高纯氢。 2. 工艺流程短:对于含有多种杂质的气体，在大多数情况下，变压吸附都可一步将多种杂质脱除而获的高纯氢。 3. 原料气适应性强:对于氢含量从15,98%，杂质包括 H2O、N2、O2、CO、CO2、烃类、硫化物、氮氧化合物等复杂气源 ，均可以利用变压吸附予以提纯。 4. 操作弹性大:变压吸附氢提纯的操作弹性一般可为30,120%。 5. 产品纯度易调节:只需调整运行参数，变压吸附氢提纯装置 即可得到各种不同纯度的产品氢。 6. 操作简便:变压吸附氢提纯装置流程简单，运行设备少，操作全部自动化，装置容易开 停，所用时间较短。 第三章 生产工艺过程 第一节.工艺流程简述 1.原料气压缩部分 来自装置外的焦化干气进入原料油缓冲罐(V4001)，经原料气压缩机(C4001)升压后进入原料预热炉(F4001)，预热至230?进入加氢脱硫部分。 2.加氢脱硫部分 经压缩的原料气进入加氢脱硫部分，首先经加热炉预热后进入绝热反应器R-4001，原料气在加氢催化剂的作用下，进行烯烃饱和反应及有机硫、有机氯的转化反应，使有机硫转化为无机硫，有机氯转化为无机氯被脱除。然后进入脱硫反应器(R4002/AB)，硫化氢与氧化锌发生反应生成硫化锌吸附在催化剂上，精制后的气体硫含量小于0.2PPm。 3.转化部分 精制后的原料气在进入转化炉F-4002之前，按一定水碳比与3.5Mpa的水蒸气混合，再进入转化炉对流段(原料预热段)预热到500?，由上集合管进入转化炉炉管。转化炉管内装有转化催化剂，在催化剂的作用下，原料气与水蒸气发生复杂的转化反应，整个反应过程表现为强吸热过程，反应热由转化炉燃烧脱 8 附气、高压瓦斯气供给。出转化炉的高温转化气经转化蒸汽发生器发生中压蒸汽后，转化气温度降至350-380?进入中温变换部分。 4.中温变换部分 由转化气蒸汽发生器(E4001)来的350?转化气进入中温变换反应器，在中变催化剂的作用下，CO与水蒸汽的发生变换反应后出R4003。再经锅炉给水第二预热器、锅炉给水第一预热器与锅炉给水换热后，进入除盐水预热器与除盐水换热，再进中变气水冷器降温至40?，进入PSA部分进行氢气提纯。 5.PSA部分 来自中温变换部分的中变气压力为2.45Mpa温度为40?，进入界区后自吸附塔底依次进入吸附塔(T4101A ~ T4101H)进行(单塔或双塔)吸附，在其中多种吸附剂的一次选至吸附，一次性除去氢以外的几乎所有杂质，获得纯度大于99.9%的氢气，经压力调节系统稳压后出界区。 当吸附剂吸附饱和后，通过程控阀切换至其它吸附塔，吸附饱和的塔则转入再生过程。在再生过程中，吸附塔首先经过连续四次均压，降压尽量回收塔内死空间的氢气，然后通过顺放步序，将剩余的大部分氢气放入顺放气罐，(用作以后冲洗步序的冲洗气源)，在通过逆放和冲洗两个步序使被吸附杂质解析出来，逆放解析气进入解析罐(V4102)，冲洗气进入解析罐(V4103)，然后经调节阀混合稳后送往造气工段用作燃料气。 PSA部分的具体操作过程:(8 2 4运行程序，以A塔为例) ?.吸附过程 原料气自塔底进入吸附塔A，在吸附压力2.45Mpa下，选择吸附所有杂质，不被吸附的氢气作为产品从塔顶排出，当吸附前沿(传至区前沿)达到吸附预留段的下部时停止吸附. ?.一均降压过程 吸附结束后，A塔停止进料，然后通过程控阀与刚完成一均升步骤的D塔相连进行均压，这时A塔死空间内的高压氢气就进D入塔得以回收，直到两塔的压力基本相等，结束一均降压过程。 ?.二均降压过程 一均降压结束后，A又通过程控阀与刚完成二均升步骤的E塔相进行均压，这 9 A塔死空间内的高压氢气就接着均入E塔，得以继续回收。直到两塔的压力基本平衡，结束二均降压过程。 ?.三均降压过程 二均降压结束后，A又通过程控阀与刚完成三均升步骤的塔相进行均压，这A塔死空间内的高压氢气就接着均入F塔，得以继续回收。直到两塔的压力基本平衡，结束三均降压过程， ?.四均降压过程 三均降压结束后，A又通过程控阀与刚完成四均升步骤的塔相进行均压，这A塔死空间内的高压氢气就接着均入G塔，得以继续回收。直到两塔的压力基本平衡，结束四均降压过程。 ?.顺放过程 四均降压过程结束后，A塔压力已降至0.49Mpa左右，这时塔经过程控阀降塔内剩余的部分氢气放入顺放气缸V4101直到压力降至0.22Mpa 结束顺放过程。 ?.逆放过程 逆放过程结束后，A塔压力降至0.22 Mpa左右，这时杂质开始从吸附剂解析出来，于是打开逆放程控阀，逆着吸附附方向将吸附塔压力降0.03Mpa至逆放出的解析气被送入解析气缓冲罐 ?.冲洗过程 逆着吸附方向，用顺放气缸中的气体经程控阀和调节阀对吸附塔进行冲洗，使被吸附组分在吸附剂中完全解析出来。 ?.四均升过程 冲洗过程结束后，A塔经通过程控阀与刚刚三均降的C塔相连进均升压，这时C塔使空间内的高压氢气就流入A塔被回收,同时A塔压力待以升压，直到两塔压力基本相等. ?.三均升过程 冲洗过程结束后，A塔经通过程控阀与刚刚均降的D塔相连进均升压，这时D塔使空间内的高压氢气就流入A塔被回收同时A塔压力待以升压，直到两塔压力基本相等. 11.二均升过程 ? 10 冲洗过程结束后，A塔经通过程控阀与刚刚三均降的E塔相连进均升压，这时E塔使空间内的高压氢气就流入塔被回收同时塔压力待以上压，直到两塔压力基本相等. 12.一均升过程 ? 冲洗过程结束后，A塔经通过程控阀与刚刚三均降的F塔相连进均升压，这时F塔使空间内的高压氢气就流入塔被回收同时A塔压力待以上压，直到两塔压力基本相等. 13.产品升压过程 ? 经继续四次均压升压过程后， 塔压力至1.96 Mpa左右，这时间用产品氢气对吸附塔进行最后升压，直到使其达到吸附压力 经过以上步骤后，A塔一吸附剂得到了完全再生，同时又重新达到了吸附压力，因而又可转入下一吸附脱吸周期。 其它7个吸附塔的工作过程与A塔完全相同，只是在时间上互相错开吸附时间的一半，八个塔交替吸附即可实现连续分离提纯氢气的目的。 6.工艺冷凝水回收系统 在转化炉前引入的工艺蒸汽，一部分参与转化反应，变换反应生成H2 、CO 、 CO2另外一部分则在热量交换过程中被冷凝，并经中变气三级分水罐被分离出来。 中变气三个水分罐V4004、 V4005、 V4006将水相继冷却分离后送入酸性水汽提塔(T4001)。工艺冷凝水经汽提塔除去微量的CO2等杂质后由塔底泵P4003送入除 氧器，除氧后作为锅炉给水回收利用。 7.热回收及产汽系统 ?(除盐水除氧系统 自化学水处理装置来的除盐水经液控调节阀进入除盐水预热器(E4004)预热至55?左右，然后与酸性水汽提塔底泵(P4003/AB)来的104?净化水混合至80?左右一并进入除氧器，用进入除氧器的蒸汽量来控制V-4007的压力。除氧水经过锅炉给水泵(P4004/AB)升压后送至中压产汽系统。 ?(中压产汽系统 来自中压锅炉给水泵P4004/AB的除氧水经过锅炉给水第一预热器E4003，锅 11 炉给水第二预热器E4002预热至240?温度后进入中压气水分离器(V4003)中，饱和水通过自然循环方式进入转化炉对流段的蒸发段及转化蒸汽发生器(E4001)发生饱和蒸汽。该蒸汽一部分供转化炉配汽用，另一部分经减压送出装置至1.0Mpa蒸汽管网。 ?.加药系统及排污系统 固体的磷酸三钠加入(V4013)中，用来自中压锅炉给水泵除氧水溶解。然后用加药泵(P4002)把药液送至中压汽水分离器(V4003)，为了减少系统的热损失和保护环境，系统设置连续排污扩容器和定期排污扩容器，由于中压产汽系统的排污水温度高，首先送至连续排污扩容器，扩容蒸汽再返至除氧器与除氧水加热混和。连排扩容器污水送入定期排污扩容器，并加新鲜水冷却至50?以下排入下水。 8.化学水处理系统 齐鲁工业园原水进入化学水处理装置，该装置的设计及设备的制造均由济南美丰环保有限公司负责。该成套水处理装置工艺过程是首先经过多介质过滤、杀菌剂灭菌、还原剂除氯、阻垢剂的保护及保安过滤，再进入两级反渗透装置，脱去各类盐类，所产除盐水质量指标均达到制氢工艺要求。 工艺流程示意图 杀菌剂 还原剂 ? ? 原水? 原水泵? 多介质过滤器? 板式换热器? 保安过滤器??? ? ? ? 反洗水泵? ?? 阻垢剂加入 ? ? 二级反渗透? 二级高压泵?中间水箱? 一级反渗透?高压泵? ? ? 水箱 ?药洗水泵?药洗精滤器?? ? 产品水箱?除盐水泵?装置用水处 第二节 装置物料平衡及工艺操作条件 12 1. 装置生产物料平衡 2. 主要工艺操作条件 ?.加氢反应器(R4001) 入口温度?:230? 出口温度?:360? 入口压力Mpa:3.21 出口压力Mpa:3.19 加氢催化剂装入量:3.54m3 Ф6瓷球:0.13m3 Ф15瓷球:0.22m3 ?.氧化锌脱硫剂反应器(R4002AB) 入口温度?:360? 出口温度?:358? 入口压力Mpa:3.19 出口压力Mpa:3.15 脱氯剂装入量:0.39m3×2 13 氧化锌脱硫剂装入量:3.14 m3×2 Ф6瓷球:0.13m3×2 Ф15瓷球:0.22m3×2 ?.转化炉辐射段 入口温度?:500? 出口温度?:820? 入口压力Mpa:3.05 出口压力Mpa:2.75 碳空速h-1:796 水碳比:3.5 催化剂装入量:2.4m3 ?. 中温变换反应器 入口温度?:350? 出口温度?:413? 入口压力Mpa:2.73 出口压力Mpa:2.70 空速n-1 ::2257 催化剂装入量:3.08m3 Ф6瓷球:0.25m3 Ф15瓷球:0.53m3 ?.PSA部分 14 第三节 催化剂、吸附剂性质及技术规格 1.原料气精制催化剂 2. 转化中变催化剂 15 3.吸附剂 4 . 瓷球填料 16 第四章 装置生产工艺指标 第一节 .原料性质及产品质量 1. 原料部分 ?原料干气组成 17 ? 开工用氢 装置开工用氢采用液氨热分解制取。在转化催化剂还原时用注液氨分解制氢来解决转化开 工用氢问题。 ?除盐水水量及达到质量指标 ? 转化配汽 转化炉所配蒸汽来源于本装置余热锅炉所产3.5MPa蒸汽，蒸汽参与转化反应，属原料蒸 汽。 ? 蒸汽质量指标 2. 主要产品规格 ?工业氢质量指标 ?脱附气 18 脱附气为PSA的解吸气，该解吸气全部作为转化炉的燃料 第二节生产过程气体性质，消耗，化验 ?.生产过程气体性质 ?生产动态生产过程压力、温度流量动态表 19 ?气体性质 生产过程气体性质 20 ?. 装置消耗指标 公用工程消耗表 ?. 生产控制分析表 21 22 ? 开工分析项目表 第五章 装置正常操作 第一节 装置主要动设备操作法 一 原料气压缩机(由维坊生建集团压缩机厂制造) 1.原料气压缩机技术参数 23 24 2. 压缩机操作参数 ?油压: 正常?0.15Mpa 报警，0.15Mpa 辅助油泵自启动 联锁停机?0.1Mpa ?0.4Mpa 辅助油泵自停 ?油温: 正常?27? 报警,27? 不能启动主机，启动油箱加热器 ?35? 停油箱加热器 ?45? ?水压:正常?0.2Mpa ?0.2Mpa 主电机不能启动。 ?排气压力:?4.0Mpa发讯报警。 ?4.1 Mpa联锁停机。 ?报警值: a 油压低 ,0.15Mpa b 压差大 ,0.05Mpa c油温高 ,60? d 原料机一级排气温度 ?`140?二级排气温度 ?140?报警。 排气温度 ?`150?联锁停机。 g主电机定子温度高 ?110? h 主电机轴承温度高 ?70? 3.原料气压缩机机组结构 ?主机部分 ?机身(内有曲轴、两端轴承、连杆、大头瓦) ?中体(内有十字头、十字头连节器、小头瓦、上下滑履、滑履注油孔、刮油环) ?气 缸(内有活塞、活塞杆、密封填料、出入口气阀) ?压力润滑油路: 曲轴箱?稀油站油箱?油泵?冷却器?过滤器?集合管 ?曲轴两端轴承?曲轴箱 油管?滑道?十字头衬套钻孔?连杆小头瓦?连杆大头瓦?曲轴箱。 ?润滑油部分 ?稀油站结构: 油箱、油泵、过滤器、冷却器、注油管、回油管。 ?润滑部位: 曲轴两端轴承、上下滑履。 ?主电机部分 电机定子、转子、轴承、风轮 测温电偶 联轴节。 4.压缩机开、停、切换步骤 25 ?开机条件 ?6000V高压电送至开关柜。 ?气缸冷却水送至机前。 ?主机检修后试运合格。 ?仪表调校合格。 ?密封冷却水送至机前。 ?开机步骤: ?机体氮气置换。 ?气缸、稀油站给冷却水。 ?盘车360度。 ?开压缩机出口阀。 ?启动润滑油泵，油压调至0.25,0.35Mpa。 ?一回一、二回二保持一定开度。 ?启动主电机。 ?缓慢开压缩机入口阀。 ?根据一级缸出口温度调整一回一阀，根据二级缸出口温度调整二回二阀。 ?停机步骤: ?开大一回一阀、二回二可降负荷(调压缩比)。 ?缓慢关闭压缩机入口阀。 ?机体泄压放空。 ?停主电机。 ?关闭压缩机出口阀。 ?停润滑油泵。 ?盘车360度。 ?停冷却水。 ?换机步骤:(A机换至B机) ?B机按开机步骤已开机运转(无负荷)。 ?缓慢开B压缩机入口阀,同时缓慢关A压缩机入口阀。 ?调整B机一回一阀、二回二阀运行。 ?开大A机一回一阀、二回二阀降负荷。 ?A机机体泄压放空。 ?停A机主电机。 ?关闭A压缩机出口阀。 ?停A机润滑油泵。 ?A机盘车360度。 ?停A机循环水。 5. 压缩机故障及处理 26 6. 压缩机紧急停车: ?主电机冒烟着火。 ?压缩机严重超压。 ?压缩机强烈震动。 ?压缩机严重泄 漏。 二 空气鼓风机和引风机操作法 1 风机技术参数 27 2.开车前的准备工作 a) 检查各部连接螺丝; b) 检查润滑油油量、质量是否合乎要求; c) 确保冷却水系统畅通好用; d) 确保电气、仪表灵敏好用; e) 盘动主轴转子和固定部分无摩擦、轻重一致时装好叶轮防护罩，检查调节 碟阀灵活好用并关闭入口碟阀; f) 联系电工送电准备开车。 3 开车 a) 按启动按钮，当出口风压、风量及电流符合要求时，逐渐打开入口调节碟 阀; b) 随后应检查轴承温度，滑动轴承温度?65?，滚动轴承温度?70?; c) 检查各管路、 轴承及壳体连接处应不漏气、不漏油，检查机体和机座振动 情况。 4 停车 ? 应先关出口或入口调节碟阀，而后按停车按钮; ? 随后关上冷却水，冬天水阀保持一定开度防冻。 5. 正常维护 a) 按巡回检查制，按时认真做好检查; b) 检查各轴承温度，应不超过规定; c) 检查冷却水是否堵塞，水温不得超过40?; d) 检查操作压力、风量是否正常; e) 检查润滑油的液面和质量是否符合要求; f) 检查各螺丝与基础地脚螺栓有无松动，发现松动时应及时处理; g) 检查风机运转中有无异常杂音，有杂音时应查明原因并立即进行处理，情 况严重时应立即停车，以免事故发展。 6. 风机常见故障及处理方法: ? 风机震动(见表2) 28 表2 风机震动的故障原因及消除方法 ? 轴承温度高(见表3) 表3 轴承温度高的故障原因及消除方法 7. 紧急停机: ?电机冒烟着火。 ?机体严重震动。 ?轴承箱严重震动、超温。 三 中压锅炉给水泵操作法 1 技术参数 2.开泵准备工作 ? 检查机泵各部件完好。 ? 检查润滑油油量、质量是否合乎要求。 ? 冷却水系统畅通。 29 ? 操作柱好用，压力表好用。 ? 盘动360?，对轮防护罩无摩擦，电机风翅无摩擦。 ? 联系电工送电准备开车。 3 开泵 ?打开泵入口阀，稍开返回阀。 ?启动电机，开泵出口阀，调整返回水量。观查泵出口压力，控制电机不超电电流。 ? 检查机泵、电机的震动情况?6微米。检查轴承温度，轴承温度?70?。 ? 检查各管路应不漏水、油箱不漏油，检查机座振动情况。 4 停车 ? 关出口阀，按停车按钮停泵。 ? 随后关上冷却水，冬天水阀保持一定开度防冻。 ?关泵入口阀，机体放空。 5. 正常维护 ? 按巡回检查制，按时认真做好检查; ? 检查各轴承温度，应不超过规定; ? 检查冷却水是否堵塞，水温不得超过40?; ? 检查操作压力是否正常; ? 检查润滑油的液面和质量是否符合要求; ? 检查各螺丝与基础地脚螺栓有无松动，发现松动时应及时处理; ? 检查机泵运转中有无异常杂音，有杂音时应查明原因并立即进行处理，情 况严重时应立即停泵，以免事故发展。 6 注意的问题 锅炉给水泵正常操作，严防泵抽空，发生汽蚀，损坏机泵。 30 第二节. 脱硫精制系统操作法 1. 原料气预热炉F-4001的点火与正常操作 ?加热炉点火应具备的条件 在加热炉点火前，操作人员必须严格检查是否具备加热炉点火条件，决不可盲目点火。 ? 点火前必须掌握由加氢装置V-111送至本装置的燃料气组成，确保使用燃料气的安全。要对燃料气取样分析，燃料气氧含量小于0.2,方可点火，分析不合格时应置换处理直至合 格，以防止点火过程中造成燃料气管线或设备爆炸。 ? 点火前炉管点火前必须对加热炉炉膛，进行采炉膛气作爆炸气分析，如分析不合格必须进行炉膛蒸汽吹扫，直至合格为止，否则绝对不允许点火，以防止加热炉回火炉膛爆炸。 ? 点火前必须确认炉前手阀是否烟道挡板灵活好用，并调整适当开度(约半开)。风门灵活好用，并调在适当开度(1/3)，以保火嘴充分燃烧。 ? 室点火时操作人员要斜对点火孔将火把伸入，且火把要有一定长度，以防止万一有燃料气漏入炉膛，点火时喷出火焰将人烧伤。 ? 火把一定要伸入到火嘴上方，确保一开燃料气阀即可点燃。 31 ? 火把一定要求火苗大，燃烧稳定，确保一次点燃。 ? 如火嘴突然熄灭，要先关闭炉前手阀，然后开炉膛吹扫蒸汽吹扫10,20 分钟(或烟囱顶大量冒蒸汽)后，确保炉膛可燃气体吹扫干净，才允许点火。 ? 初点着的火嘴，因火盆砖与炉膛都为冷态，风门不要过大，以防灭火，须 等火盆砖烧红后，才能根据具体情况将火焰调到正常颜色。 ? 点火后一定要注意观察(观察时间约半小时)，待火焰稳定或火盆砖已烧 红后火嘴才能稳定燃烧不易灭火。 ? 点火后要注意炉膛各点温度，按升温速度进行升温，发现异常及时处理。 ?点火后的调节与正常操作 新建加热炉必须进行烘炉，脱出加热炉衬里表面水、结晶水 最后烧结，才能达到正常使用。加热炉正常操作，炉膛温度控制?900?，炉出口温度控制?380?，以免影响加热炉炉管使用寿命。 炉子燃烧正常的情况下，应是完全燃烧，炉膛明亮。烧瓦斯时，火焰呈蓝白色，火焰刚直有力，不飘不跳，不脱火，不偏烧，各喷头火焰大小、长短一样。从烟囱冒的烟无色或呈淡蓝色，天气冷时呈浅白色，是因为燃料气不允许带油，瓦斯带油烟囱冒黑烟，炉出口超温。及时联系进行瓦 斯罐切油处理。 ? 燃料气组成、压力、流量要求稳定，稳定瓦斯压力及流量才能保证炉出口 温度稳定。 ? 燃料与空气混合良好，这要取决于火嘴、喷头的结构和风门调节。 ? 入炉空气量适宜。入炉空气量太小，炉膛发暗，火焰红、软、飘，末梢带 黑烟，严重时烟囱冒黑烟。入炉空气量太大，火焰硬、短，火嘴脱火。适宜的入炉空气量应是将风门关小，发现火焰燃烧不良后，缓慢开大，当刚刚燃烧良好时，过剩空气系数约在1.1,1.25 之间。必要时需分析烟道气组成，通过计算，看过剩空气系数大小以确认过剩空气量是否适宜，必要时通过烟道挡板或风门进行调节。 32 计算公式是: 100 – CO2 – O2 α,???????-……………………………………(1) 100 – CO2 - 4.76O2 式中: α_____过剩空气系数; CO2--------烟气中CO2的体积百分数; O2--------烟气中O2的体积百分数。 2.脱硫系统正常操作参数调整及影响 ?主要操作参数对脱硫效果的影响 ? 混氢量对反应的影响 加氢脱硫系统的混氢量要随原料气氢气含量的变化而调整，混氢的操作是控制PSA氢气返回进入V4001入口流量。原料气硫含量在200PPm的情况下，配氢量应大于300Nm3/h，可保证脱硫后精制气硫含量小于0.5PPm。在装置处理量、反应器及压缩机负荷允许的情况下，适当增加返氢量(即增加反应氢分压)对加氢脱硫有利，同时还可弥补一下散热损失和因线速度过低所造成的气体偏流。但混氢量不能过多的增加，因过多的增加混氢会使反应器 配氢组成及混后原料气氢纯度必须控制一定的指标，如果配氢中含有CO和CO2气体时，反应温度在300?以上时，钴钼镍催化剂可以使CO CO2与H2将发生甲烷化反应，并强烈放热。 CO ， 3H2 ,CH4 ， H2O ， Q CO2 ， 4H2 ,CH4 ， 2H2O ， Q 以上两个反应为强放热反应，会造成反应器超温，烧毁催化剂，因此一般要求配氢中(CO，CO2)含量小于0.5,(体)。 ? 反应器床层温度的影响 钼钴镍加氢催化剂用于原料气烯烃饱合及加氢脱硫，加氢反应器床层操作温度应控制在350,380?，床层温度过高易造成烃类裂解积碳。故在能满足脱硫及饱和烯烃要求的情况下，床层温度应控制在下限温度为好。 氧化锌脱硫剂在反应温度为250?,380?条件下，基本上可将气体中H2S脱至接近零。其反应为: 33 H2S ， ZnO ,H2O ， ZnS 因为本反应为放热反应，随着温度的增加，气体中H2S浓度有所增加(受平衡常数影响)，但较高的温度可使吸收速度加快。当停留时间短(气速大)时，较高的温度反而对脱硫有利。在250?,380?温度下，氧化锌脱硫剂也能脱除有机硫，以硫醇为例，其反应方程式为: ZnO，CnH2n+1SH，H2,ZnS，CnH2n+2，H2O 但噻吩不能用氧化锌直接脱除。因此，当钴钼镍加氢催化剂活性下降时，适当提高一下脱硫床层温度，不但对脱硫有利，而且有利于在氧化锌床层中将未转化的有机硫吸收。但温度过高，氧化锌的脱硫能力将下降。 氧化锌脱硫剂的硫容(每100kg 脱硫剂吸收硫的重量，常以百分数来表示)随操作温度的升高而增加，因此当硫容饱和而使脱硫不合格时，适当提高一下操作温度，则可增大其硫容，可继续使用一段时间。氧化锌脱硫剂的硫容一般在20,36,之间。 ? 反应压力的影响 本装置脱硫系统设计压力为3.2MPa。在加氢脱硫过程中，反应压力影响常常是通过氢分压来体现的。系统中的氢分压取决于操作压力和氢油比。 本装置原料为气相，提高反应压力实际上也就是增加了氢浓度、原料气浓度和原料在反应器中的停留时间。因此适当地提高反应压力对脱硫有利，而且氧化锌脱硫剂脱硫反应是在较高压力下进行，压力过低，脱硫效果会明显下降，通常反应压力在3.2MPa。但现脱硫系统压力受全装置压力和后部系统压力的影响，不能单独控制脱硫反应器压力。 ? 进料量的影响 进料量的调整实际上是调整反应空速。一般情况下，脱硫进料量过大而导致脱硫不合格。 控制配氢和进料量的稳定以保证脱硫的稳定，以防止因操作波动而造成瞬间停留时间不足，因波动不仅影响脱硫的效果。更重要的是将会造成水碳比失调，而使转化催化剂结碳，这在任何情况下都是不允许的。 ?原料精制系统正常操作 ?原料气预热炉出口温度控制与调节。 原料气预热炉F4001出口温度应根据装置的原料不同，所控制的反应器 34 入口温度也不同，以焦化干气为原料绝热反应器入口温度控制在230?，反应器出口温度应为350,380?。控制加热炉出口温度是控制反应的一项重要指标，直接影响加氢效果，温度通过TRC-4201的瓦斯控制阀调节燃料气流量来控制的。 ?影响炉出口温度原因及调节: a 原料气流量波动，及时调整原料气流量。 b 燃料气组成发生较大变化，要及时调节燃料气流量。 c 燃料气压力波动，影响炉温，调整瓦斯压力。 d 干气带油，会造成炉温波动，及时脱油。 ? 原料预热炉冒黑烟的处理 F4001正常燃烧排出的烟气是无色的。由于瓦斯带油，燃烧不完全就会造成冒黑烟，及时查找原因，排油至放空系统。另外燃料气量大而风门开的过小或者烟道挡板开度过小，都会造成黑烟，及时调整风门及烟道挡板开度。 ? 配氢量调节，手动调节配氢进入V-4001流量 。正常配氢量应为200Nm3/h。 配氢量波动主要是配氢压力波动引起的，要加强岗位之间相互联系。 ?. 原料气量调节 原料气量调整是由装置生产来确定，是不能随意更改调整。调整原料气量要缓慢进行，严禁大幅度调整会造成脉冲进料。更不允许在配氢中断，直接进气或增加原料气量，以免影响加氢效果。FR-4204显示原料气流量，压控PIC-4103，是控制脱硫系统压力的，调整压控原料气流量也受影响。 ? 脱硫精制系统压力是通过PIC-4103压控阀调节压缩机出口返回量来控制的， 精制系统压力波动要影响后序转化，中变的操作。 3. 一般操作工艺事故的处理 脱硫系统的工艺事故处理: ?脱硫系统在事故状态下，操作压力只允许在低于设计值下操作，不允许超压运行。超压时要及时泄压，但不允许高压瞬间降低到过低压力而影响设备强度和造成催化剂粉碎及冲击床层，更不允许高速倒流造成催化剂床层浮动。 脱硫系统泄压，不允许将原料气大量泄入转化，防止转化催化剂造成积炭。 在转化正常操作时，不能因脱硫泄压而造成转化进料量下降，影响转化操作。 35 ?全系统在事故状态下，温度只允许低于设计值，不允许超过设计值，否则应及时采取 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 进行处理。因供热过多而超温时，要及时调节F-4001的温度;因取热不足造成R-4001、R-4002a/b 床层超温时，要考虑增加返氢量以降低反应器床层温度。 反应器床层反应放热超温时(R-4001上层温度高于入口温度，下层温度高于上层温度)，要了解超温是返氢中含CO和CO2 引起的，要及时减少返氢量，也可 短时间内不配氢，等床层温度正常后再投用返氢。 ? 原料气中断时，及时与转化配合，加大返氢量，但不要提量太快而把原料气扫入转化造成结碳。 ?返氢中断时，要及时查明原因，并及时观察调整床层温度尽量使R-4002在350?左右，利用其脱除有机硫。控制R-4001不超过400?以防止催化剂结碳，如果是短时间(半小时以内)，也可以不用调整。 其余设备或仪表有问题时，则应本着不违背温度、压力、进料量及催化剂性能要求的情况下，灵活处理。 4. 装置停工加氢反应器、脱硫反应器保护措施 停工操作要根据的停工不同目的，采取不同的处理方法。其基本原则是保证安全，保证催化剂和设备不受损害。 ?停工后加氢反应器、催化剂的保护 加氢催化剂主金属是钴钼镍经硫化后才能使用。停工时催化剂若与空气接触硫化物与空气发生自燃，造成烧毁催化剂。因此，停工期间用N2对反应器冲压保护，防止空气漏入。如果想要换新催化剂时，旧催化剂在反应器内必须先作氧化处理，并冷却到常温下卸出。泄出时，准备好水带，必要时喷水降温。 ?氧化锌脱硫剂吸硫后，停工时若与空气接触会发生自燃，因此也需要冲氮气隔绝空气保护。 36 第三节 .转化、中变系统操作法 1. 转化造气系统 在制氢装置转化系统中，精制原料气与一定量的水蒸汽相混合，进入转化炉对流室原料预热段预热到480?,500?，再进辐射室转化炉管 转化系统的特点是设备多，流程长，开、停工操作复杂，而且高温、高压，操作稍有不慎便会发生事故，造成损失。因此，转化岗位操作人员需要精心操作，确保装置正常运行、安全生产。 转化岗位的内、外操要加强团结，互相配合，必须紧盯DCS控制台，坚持按时进行巡回检查，及时发现和消除事故苗头、事故隐患，保证设备的正常运行和人身安全，延长催化剂的使用寿命和开工周期。 2. 岗位从属关系和责任分工 转化岗位的内、外操服从领导，听从班长的统一指挥，发现问题及时向班长汇报，未经班长的允许不得擅自改变工艺条件。 转化岗位内操主要负责控制室内的控制台操作，调节转化部分各参数在规定的工艺指标之内，负责记录转化岗位操作参数。 转化岗位外操负责巡回检查，并负责记录转化岗位室外操作参数及必要时分析和采样;外操还负责转化岗位的环境卫生和堵漏工作，负责鼓风机和引风机的安全运行，负责整个燃料系统的平稳操作，负责转化炉现场调节操作。 外操在内操的指挥下进行装置现场工艺 设备的操作或事故处理。 事故状态，班长指挥装置事故全面处理，内操负责本岗位的事故处理，通过调整操作使装置恢复到安全的状态。外操在内操指挥下，负责室外设备的重新启动、安全切除或进一步处理，各操作员在做了紧急处理后要立即向班长汇报。班 37 长立即向车间回报事故处理情况。 3. 制氢装置工艺原理 ?轻烃蒸汽转化反应 ?转化反应式 转化反应是指水蒸汽和烃类进入转化炉炉管通过高温的催化剂作用，进行转 化反应，生成H2、C0和CO2。 反应式: CnH2n，2，nH2O,nCO，(2n，1)H2 -Q CnH2n，2，2nH2O,nCO2，(3n，1)H2 -Q ?主要参数对转化反应的影响: A 反应压力 转化反应是体积膨胀的反应，提高压力对平衡不利，压力增加，转化率会 降低。但在工业实践中，转化增压有以下好处: 1) 转化增压可节省动力，对制氢来说，转化增压可节省加氢压缩机的动力消耗。 2) 转化增压可以提高设备能力，操作的空间速度可以大一些，催化剂的利用率可以提高，设备制造材料较省。 3) 转化增压可以提高过剩蒸汽的热效率。转化反应需要过量的蒸汽，高压蒸 汽温度高，在变换后可回收的热能，从而降低了生产成本。但是，对于定型 装置来说，压力却不可以任意提高，只是随着阻力降的增大，前部压力被迫 逐步提高到设计值。 B 反应温度 因为转化反应是吸热反应，因此提高温度不仅可以加快反应速度，而且有利于反应平衡，即可以多生成CO和H2，降低转化尾气中残余CH4的含量。但 是，提高温度受到转化炉管的材料的限制。对本装置Cr25Ni35Nb离心浇铸炉管， 设计管外壁温度不允许超过 910?，因此只能在设计允许的出口气体温度 820?左右的一定范围内加以调节。相反，为了延长价格昂贵的转化管的寿命，还应在满足工业氢质量的前提下，尽量采用较低的出口温度。 C 空间速度 38 空间速度一般是进料的碳空速。碳空速是用碳流量除以催化剂的体积来表示的。空速对每个转化炉来说都有一定的范围，空速太大时，由于原料在催化剂床层中停留的时间太短，转化不完全，甚至会发生重烃穿透床层、引起催化剂结碳;但碳空速太小时有可能有些烃类进料在各炉管中分配不均匀，会出现炉管温度不同的现象。 D 水碳比 水碳比是转化操作的一个重要参数，它是指进入转化炉的水蒸汽的流量和 碳流量的比值。因为水蒸汽是转化反应的反应物之一，增大水碳比即增大水蒸汽的流量，也就增加了一种反应物的浓度，平衡向右移动，有利于降低CH4，增加CO和H2的浓度。 水碳比的调节幅度较大，对于制氢纯度较高的氢气转化炉来说，多采用 3.5,5.0的水碳比。水碳比过小时结碳倾向增大，但H2O/C 过大亦不经济，会 增加燃料消耗。甚至会引起转化催化剂的钝化。 转化温度、压力、H2O/C对尾气组成的影响可简单表示如下: T?:CH4?、CO?、 CO2?、 H2? P?:CH4?、CO?、 CO2?、 H2? H20/C?:CH4?、CO?、CO2?、 H2? ?CO蒸汽变换反应 ?变换反应的基本原理 变换是CO和水蒸汽作用生成H2和CO2的过程。 a) 变换反应式: C0 ， H2O = CO2，H2 ，410MJ/ g-mol /25? b) 变换率的求法: 生产上对于变换反应进行的程度常用变换率来表示: ,CO,,CO’ 变换率(,),?????? ,100„„„„„„„„„„„„(2) ,C0,(100，,CO’) 式中: ,CO--------入口干气中CO的体积百分数; ,CO--------’出口干气中CO的体积百分数。 ?主要参数对变换反应影响 a) 压力 39 变换反应是一个等分子反应，压力对反应平衡无影响，但加压可增加反应 速度，反应速度约与压力的平方根成正比，所以加压变换可采用较大的空速，即可以省催化剂，设备较紧凑。本装置设计中变入口压力为 2.73MPa，床层总压降0.05MPa。 b) 温度 变换反应是放热反应，温度越低越有利于变换反应的进行。但降低温度 必须与反应速度和催化剂的性能统一考虑，工业生产中，所有的催化剂都有一定的活性温度，低于它反应就不能进行或进行缓慢，而高于此温度会损坏催化剂。由于变换反应开始时，CO浓度较高，为加快反应速度，采用在较高温度下进行反应。本装置设计中变入口350，出口413? 如果变换反应已接近平衡，提高温度会使CO变换率降低，降低温度， CO变换率增加;如果反应尚未接近平衡，提高温度CO变换率增加，降 低温度CO变换率降低。 c) 水气比(水蒸汽/CO) 增加水气比，即增加水蒸汽流量，可使反应向生成H2和CO2的方向进行;但 如果变换反应已接近平衡，增加蒸汽量CO变换率也增加，减少蒸汽量CO变换率降低;如果变换反应未接近平衡，增加蒸汽量CO变换率降低，减少蒸汽量CO变换率增加。但变换反应所需要的水蒸汽是转化前加入的，由于制氢采用H2 O/C较大，故变换水气比很高，足够变换反应的需要。 ?转化系统常用计算 碳原、碳空速和水碳比是烃类蒸汽转化制氢中所用的三个重要概念，在转化工艺操作中经常用到，这三个重要概念必须清楚，并能熟练计算。 ?碳原: 碳原也称―总碳‖或―总碳原‖或―总碳数‖，一般写作εc(无单位)。 a) 定义:碳原即每立方米烃类进料中所含有的碳元素，全部气化成气态碳原 子(象CH4那样)时所占的立方米数。 对于气体进料而言，碳原即平均每个烃类分子所含有的碳原子个数。 b) 求法: C1,，C2,X2，„„CnXn εc, ???????? (气态烃进料)„„„„„„„„„„(3) 40 100 式中: Cn--------含有几个碳原子的烃分子的体积百分数。 进料含有50,的CH4和50,的C3H8 50X1，50X3 则:εc, ????? ,2.0 100 ?碳空速 碳流量:将每小时烃类进料中所含有的碳元素全部计算成碳原子时的流量。 求法:碳流量(Nm3/h),气态烃类进料流量(Nm3/h)Xεc。 对于相同体积的气体进料来说，εc大则转化强度就大，为了比较转化进料强 度，引入了碳空速的概念。 定义:工程上把每小时通过反应器的物料流量除以催化剂的体积所得的商称为空速。碳流量除以转化催化剂的体积所得的空速即为转化之碳空速，单位为h-1。详细叙述为:碳空速为每小时的烃类进料中所含的碳元素在 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 状况下全部以气态原子存在时所占的体积，除以转化催化剂的体积(相同单位)所得到的空速，单位h-1。 ?过剩空气系数的计算: 转化炉在保持燃烧正常的前提下，应尽量减少热风量和漏入炉膛的冷风量，以便在保持出口温度的情况下节约燃料气。 一般控制过剩空气系数为1.1,1.2。 采样分析烟道气中O2、CO2的量，则 100,CO2,O2 过剩空气系数,????„„„„„„„„„„„„„„„(4) 100,CO2,4.76O2 式中: O2---------烟道气中O2的百分含量; CO2-------烟道气中CO2的百分含量。 ?变换率的计算: 对于中变用CO的变换率来衡量变换反应进行的程度，变换率反应进入变换反应器的CO有多少进行了反应，公式为: Y1,Y2 变换率„„„„„„„„„„„„„„„„„„(5) Y1(1，Y2) 41 式中: Y1--------表示变换前气体中的CO浓度(干基)，写成小数形式; Y2--------表示变换后气体中的CO浓度(干基)，写成小数形式。 4. 顶烧转化火嘴操作法 ，转化炉并非是一台炉子，而是一个列管式外热反应器。因此，转化炉管也称为反应管。烃类和水蒸汽进入转化炉管里，在高温下，在催化剂的表面上进行转化反应，生成CO、CO2和H2。由于转化反应是强烈的吸热反应，所以要维持反应连续进行，就必须不断从管外供给足够的热量。进行转化反应除要求一定的热量供应外，还要求此热量沿反应管周围及轴向均匀分布，而且要求对炉 在转化炉对流室的空气预热段被加热了的热空气经蝶阀调节进入风箱，一部分进入喷嘴和可调内件组成的环形通道，与喷嘴喷出的燃料气混合，这部分气 体称为一次风;另一部分进入可调内件和烧嘴砖之间的环形空间，与已混合的燃料 42 气再次混合，这部分气体称为二次风。一次风和二次风的比例通过设在可调件上搭波形螺母调节。 安装时要求喷枪、可调 来自PSA部分的脱附气进入瓦斯混和器后再进入转化炉大火嘴。 加热了的助燃空气由机C-4002提供，正常时可一台运转，一台备用。通过调节入口蝶阀开度实现对空气流量和压力的调节。 通过调节引风机C-4003出口蝶阀的开度实现对转化炉膛负压的调节，开关对流室的冷风进口蝶阀也可调节炉膛负压。 火嘴的排列及编号 转化炉顶火嘴的分南中北三排 ，每排4个火嘴，总共十二个火嘴，编号如下: 南-1 南-2 南-3 南-4 中 -1 中-2 中 -3 中 -4 北-1 北-2 北-3 北-4 ?转化炉点火 A 点火前的准备工作: 1) 查炉膛及对流室应无施工时遗留杂物，人孔全部封好，各处保温良好，热风道挡板灵活好用。 2) 燃料气管线已吹扫干净，气密合格。炉前手阀严密不漏，燃料系统氮气氮气置换合格。燃料系统的全部阀门处于关闭状态，各处压力表都装好，打开压力表阀，指示正压。 3) 启动原料气压缩机建立冷氮循环，循环量?1200NM3/h各种仪表指示准确。 4) 检查并启动烟气引风机C-4003建立炉膛负压，PI-4309、PI-4310负压值为-(50,60)Pa，PIA-4301负压值为-(120,150)Pa。 43 5) 将引瓦斯引进燃料气控制阀，再引到炉顶并进行置换。 6) 炉顶消防蒸汽线接胶带。 7) 分析炉膛气，准备点火火把。 8) 投用TRCA-4301，FRC-4301。 B 点火及升温方法: 1) 点火顺序原则:先点中排火嘴，再点南北两排火嘴，火嘴要对称、间隔。 如果需要继续增点火嘴时，可以按照点火程序规定的点火顺序进行。 2) 将需要点的火嘴的供风量调小，伸入点火棒，缓开燃料气阀，当确认点着后，缓慢加大热风，使燃烧稳定后再抽出点火棒，点下一个火嘴。若第一个火嘴熄灭后，并有燃料气进入炉膛的情况下，要待引风机抽,分钟后再重新点火，不可熄灭后立即点火。 3) 任何一个火嘴都必须用点火棒点燃，不准用邻近火嘴的火焰去引燃。 4) 每个火嘴点着后都要先调至火焰正常，不冒烟，不飘，不脱火，不自灭，然后再点下一个，此时，重要的是调节好炉膛负压。最初点火时要有人配合，火嘴点燃后不要立即离开。 5) 在全部火嘴点燃前，不准用提燃料气压力的方法来升温，此时燃料气压力要尽量低，以便全炉尽量均匀升温。 6) 转化炉点火后，炉管受热伸长时，要注意逐个检查炉管、尾管。 7) 当炉膛上部燃烧良好，炉膛上部温度、中部温度、下部温度横向分布均匀，纵向温差稳定。 C 顶烧火嘴的调节: 1) 正常火焰的颜色层次: 距离炉顶(mm) 200,300 300,500 500,700 >700 火焰颜色 淡天兰色 兰色或橙色 橙色 桔黄色 2) 正常火焰的状态 燃烧正常时火焰应稳定，火焰刚直有力，呈细长状，垂直向下，火焰 随负荷增加而增长，一般在1.4m,3.5m之间，火焰的直径也随负荷 增大而变粗，一般为0.5m,0.9m，火焰的高温度区在2.3m,3m之间。 3) 不正常状态的处理方法见表1 44 4) 火焰正常燃烧的设计条件 燃料气压力 0.35MPa 燃料气温度 20? 燃料气流量 74.5Nm3/h 助燃空气压力 150mmH2O,300mmH2O 助燃空气温度 ,130? 过剩空气系数 α,1.15 转化岗位应使PT-4303、TIC-4301调节系统好用，燃料气的温度、压力符合要求并且平稳， 转化火嘴燃烧得好，炉温才平稳，不可只调节火嘴的燃料气量和风量而忽略了燃料气系统的 平稳运行，转化炉炉膛负压应保持稳定。 点燃火嘴排列图 45 5.转化系统操作法 ?转化炉的升温 转化炉的升温步骤 转化升温以转化出口温度为准，先进行催化剂干燥氮气升温(120?、250?)，当转化入口达到480?、中变床层达到230?时，•转化配入蒸汽，进入蒸汽升温阶段;转化出口温度达到700?时注液氨。出口达到800?时转化催化剂还原。 ? 转化催化剂的还原条件 压力1.0MPa，氢空速在300h-1以上，H2浓度60,以上，H2O/H2分子比为3,7.5:1，入口温度480,500?，出口温度780,800?，还原时间12h，短时间(不超过12h)被水蒸汽钝化的催化剂重新还原的时间可减至8h。 ?转化投料操作法 ?投料前原循环流程不变，将PIC-4402改自动以便于控制系统压力，一定要注意循环量FI4401。 ?造气投料调量分三次进行，依次为800Nm3/h，1300Nm3/h和1800Nm3/h，投料过程中注意保持水碳比在工艺要求范围内，同时注意调节转化出、入口温度。 ?造气投料后转化系统压力由1.0Mpa逐渐提至2.5Mpa，调整PIC-4402压控达到平稳提压。 46 ?造气提量、系统提压，一定要保证水碳比?3.5。汽包压力压提至3.5MPa，保证配汽量的稳定。化验分析每半小时进行一次，工业氢质量指标合格后，调节各工艺参数符合工艺卡片，准备工业氢进,,,系统。第三次提量根据加氢装置用氢量的需要适时进行。 ?中变操作: ? 升温:中变升温随着转化升温而升温，中变反应器床层达到230?时转化 方可配蒸汽。 ? 降温停工:中变可以和转化同时循环降温停工，但在温度降到220 ?前， 转化就应切除蒸汽，以免中变催化剂遇到饱合水粉碎。 ? 反应器停后处理:停工后，要将中变器泄压至0.2Mpa，将反应器出入口 加盲板，再冲氮气保护，防止中变催化剂遇氧发生超温。 ?转化系统紧急停工处理方法: a) 迅速切断进料，切断与加氢、脱硫系统的联系。 b) 用锅炉剩余蒸汽维持蒸汽吹扫转化炉管。蒸汽温度低于230?停止吹扫。 c) 降低转化炉炉温，至熄火。紧急降温拉开防爆门，炉膛紧急降温。 d) 关死炉顶全部火嘴阀门。 e) 联系调度，等待进一步操作的指示。 ?中变催化剂B-113的氧化处理 中变催化剂在有效使用期间，要打开反应器检查催化剂，或计划将催化剂安全卸出后处理一下再使用，必须进行氧化处理。否则，不建议将催化剂氧化;任何氧化处理都会损害催化剂的结构和活性。 氧化过程:反应器温度用工艺或蒸汽调节到290 ?左右，蒸汽流量约10T/h，加入空气约3,, 4,(体积分数)，在上述条件下，氧化时床层的压降应不大于0.05MPa。 只要蒸汽中的空气浓度不大于3,,4,，氧化时的温升就不会超过83?。如果反应器出口不凝气中氧含量超过体积分数为15,，则进口气的温度可提高至340?左右。 如果氧含量保持不变，或有所增加，可将进口气中空气含量提高至6,,8, 47 (体积分数)，并使氧化过程持续1h,2h，整个氧化期间控制热点温度不大于450?。 如果催化剂床层温度不升高，可通过降低蒸汽,空气混合物的温度的办法，对催化剂进行 冷却，待冷却至160 ?以后还可以进一步降低出口压力，待冷却至大约120 ?后，如果还需进一步冷却，可采用氮气降温。 若用空气冷却时，还应注意温升，如果发现温升超过110?，就应再次引入蒸汽，在催化剂被冷却到60?以下后就可以从反应器卸出了。 ?转化中变的正常操作 焦化干气经加氢脱硫后，含硫量小于0.2ppm，达到后序转化中变的要求，气体进入转化炉F4002。对流段预热至500?，再进入幅射段炉管进行转化反应，炉出口820?，F4002是本系统重要操作工艺设备。 ?. 烟气氧含量调节 在保证火嘴燃烧正常的情况下，氧含量越低，炉子热效率越高。通常要求炉子氧含量的调节必须达到火嘴燃烧完全，炉膛明亮，火焰不扑炉管，烟囱排出烟气无色。具体控制如下: A稳定炉膛负压，可控制引风机出口碟阀的来调节炉膛负压，碟阀开度越大，炉子负压越大，氧含量也就越小。引风机控制炉膛负压。 B在炉膛负压稳定的条件下，可直接调节转化炉鼓风机C4003AB的供风量，来达到控制氧含量的目的。 C火嘴风门是调节火嘴燃烧情况的手段，仔细调节火嘴风门开度，以求达到最佳燃烧效果。 ?. 转化炉出口温度 出口温度控制是装置主要控制参数之一，是通过TRCA-4301瓦斯控制阀调节入炉的燃料气量控制的。炉出口控在820?。 ?. 转化进料量调节及水碳比波动及处理。 进转化的原料气用FRC-4303的流控调整原料气进转化的流量，转化配汽用FRC-4302的流控阀调整进转化蒸汽量。两个流量的调节设置为水碳比调整参数，是转化关键参数，水碳比越大，转化气中甲烷含量越低，同时也有利于防 48 止催化剂结焦。如果水碳比过大，不仅降低了设备的能力，也会增加转化炉燃料的消耗;而水碳比过低，将会导致催化剂积碳，破坏转化过程的正常运行。因此，保证适宜的水碳比并防止其波动，对转化操作至关重要。 a 水碳比可视操作负荷高低控制在3.5~4.0，当装置提量时，先提水蒸汽量后提原料气量;装置降量时，先降原料气量再降蒸汽量。 b 保证蒸汽压力的平衡是保证水碳比平稳的重要条件，即必须控制好配入蒸汽压力要比脱硫后的原料气压力高0.3~0.4MPa。 c 保证配氢压力和原料气量的平稳是保证H2O/C平稳的又一重要因素，必须精心调节。 d 原料中总碳变化对水碳比也有一定影响。因此总碳变化较大时，水蒸汽量也须作相应调整。 ?.转化气中甲烷含量的调节。 A 转化气中甲烷含量高的原因: a转化气温度低。 b水碳比小 c原料变化 B 处理方法: a 增加转化炉燃料量，提高转化炉出口温度。 b 严格控制H2O/C，并适当增加H2O/C。 c 检查R4002AB，是否出现硫穿透现象，并及时处理以保证脱硫效果。 ? .中变反应器 温度调整操作。 转化气进入中变反应器，转化气中的CO与水反应生成CO2+H2，反应主要控制中变反应器入口温度是通TRC-4302的温控阀调节，进入转化气蒸汽发生器(E4001)的转化气体换热流量来调节的。进入温度为350?。入口温度影响中变气中CO含量，中变入口温度失控的主要原因是TRC-4302失灵造成，如发生上述情况，应及时仪表处理。 ?一般操作工艺问题的处理 ?转化催化剂结碳 转化催化剂结碳时，催化剂活性下降，出口尾气中微量甲烷含量增加，炉管 49 上部温度升高，炉管出现花斑或红带，甚至床层阻力降增加，当单管严重结碳时，该管会超温，管壁颜色明红耀眼。 转化管结碳轻微时(普遍) 转化炉降温，切除原料气进行烧碳;蒸汽量控制在5t/h，转化出口压力 降到1.5MPa，转化入口温度不大于500?、出口降到750?左右，恒温烧碳6h,12h。 当蒸汽中配入氮气时，根据情况可适当降低出口压力，从出口气中的CO2 含量判断烧碳情况，当CO2含量降到0.1,时，认为烧碳结束。 b) 结碳严重时(普遍) 可在上述条件下配入少量空气，控制氧气浓度到0.5,左右进行烧碳，根 据温升情况可逐渐将氧气浓度增加到2,,3,，当CO2含量降到0.1,， 且不再增加时认为烧碳结束;用空气烧碳时应严格控制转化出口温度不大于750?。 根据烧碳情况，进行还原后恢复投料。当仅用蒸汽烧碳时再还原4h,6h 即可;当用空气烧碳后要在正常还原条件下还原12h，然后投料。 ?转化系统压力及流量波动 原因:原料气流量波动。发现大波动时，首先要降低原料气的流量，防止因波动造成瞬间H2O/C太小而结碳。 原料流量波动的特点是转化出口甲烷含量明显时大时小，这是由于原料气和水蒸汽交替增大或减小造成的，此时应立即关小脱硫出口总管的阀门，使其影响减小，然后再找出引起波动的原因并进行处理，系统稳定后再逐渐恢复流量。 当出现原料气和水蒸汽流量大幅度交替波动时，要注意这是一种即将发生结碳的苗头，千万不可等闲视之，应立即采取适当措施，保护好催化剂。 ?转化火嘴普遍燃烧不良以至灭火 a) 原因: 1) 燃料气中带水。 2) 助燃空气流量过大或过小。 3) 炉膛负压太大或太小。 50 b) 处理: 1) 当采样确定为燃料气带水时，要加强来气管线各低点导淋排水，并投 用伴热蒸汽。 2) 调节助燃空气流量，火焰长而发红或发暗是空气不足，火焰蓝色或无 色，火嘴根部有脱火现象时是空气过量。 3) 调节炉膛负压在3mmH2O,5mmH2O间。 ?转化蒸汽发生器E4001管束漏 a) 现象:饱和水漏入中变气中，中变入口温度下降，未反应水量增加。 b) 处理:泄漏严重、损坏中变催化剂，不能维持时按停车处理。防止中变催 化剂损坏。 ?转化系统日常操作法 ?防止转化催化剂结碳 防止转化催化剂结碳是转化操作中最主要的任务之一。催化剂装填时必须作到炉管装填后达到同重量、同高度、同压降，防止发生偏流。其次，火嘴安装要垂直、同心，防止火嘴偏烧，火焰直扑炉管，造成局部过热结碳。 结碳的途径有两个，在一定条件下，CO、CO2、CH4和H2O的混合物中游离碳在热力学上是可能存在的，碳可由以下反应2CO,C，CO2，CO，H2,C，H2O生成，称之为热力学碳;热力学碳能产生最严重的事故，它能造成催化剂结构上的破坏，会使催化剂破碎，管热带:在个别炉管上出现无规律性的清晰而明显的热带，通常与在该部 位催化剂床层出现空隙有关; b) 热区:热区的界线不象热带那么清晰，一般是由于催化剂失活而形成的， 催化剂的失活可能是由于硫中毒，活性下降或轻微结碳的结果; 51 c) 热管:当催化剂的结碳或破碎已严重到足以阻碍气流通过炉管时，整根 炉管将过热。 当全部炉管的管壁温度均较正常温度高，而总管阻力降增加时则有两种可能: a) 整个床层催化剂的活性低(这也可从转化出口气的分析看出)，如果是刚 开工时发生该情况，则应怀疑催化剂还原不充分或是硫中毒了，需要继续还原一段时间. b) 转化出口的热电偶指示偏低，因而使得转化管在过高温度下运行。 通常Cr25Ni35Nb离心浇铸炉管的设计使用寿命为10×104h，若在4.0MPa操作压力下，管壁温度由900?超温到950?时，使用寿命会降到一年，在1.5MPa, 3.5MPa 的压力下，管壁温度为900?,960?时，使用寿命为2,6年。 每班接班时或巡回检查时，都要目测观察一下全部炉管的颜色，发现有温度过高的炉管时要用光学高温计测出它的温度，并将炉管的编号、发生的时间、高温的部位都记录下来，及时汇报车间。 ?操作条件对转化反应的影响: CnH2n+2，nH2O,nCO，(2n+1)H2 ，Q CO，H2O,CO2，H2 ，411981MJ/kmol 在通常情况下，影响平衡组成的因素是温度、压力、水碳比和原料油的氢碳比。 简单表示如下: 1) T?:CH4?、CO?、CO2?、H2? 2) P?:CH4?、CO?、CO2?、H2? 3) H20/C?:CH4?、CO?、CO2?、H2? 4) H/C?:CH4? 温度不可随意提高，应采用能保持出口甲烷合格时的最低转化温度操作，以便延长转化管的使用寿命。 水碳比高有防止结碳的优点，但不可太高，否则会导致更多的燃料消耗，甚至会引起转化催化剂的钝化。 ?控制烟气中氧含量从而降低能耗 转化炉在保持燃烧正常的情况下尽量减少供风量(通过调节蝶阀降低流量和适 52 当减少炉膛负压，减少漏入炉膛的冷风量)(后者靠堵塞转化管穿出炉顶和炉底的空隙来实现)以便在保持出口温度为规定值的情况下，节约燃料气的消耗量。 一般控制过剩空气系数为1.1,1.2。 ?中变的操作 a) 中变催化剂的粉化是影响其寿命的主要问题。在较低温度下进水蒸汽或因蒸汽发生器漏，使其入口气中带水都会引起中变催化剂的粉化，粉化会造成床层阻力降增加，此外，如果转化催化剂流失的钾碱或催化剂的粉尘、碎屑沉积在中变催化剂的上层，也会引起中变床层阻力降增加。当由于波动而使得中变催化剂上结成的沉淀层破裂形成孔洞时，便引起沟流，从而使中变气出口CO上升。 b) 温度的影响 温度是变换的最重要的工艺条件，因变换反应是放热反应，提高温度使变换率降低，但可以加快变换速度，当变换反应接近平衡时，提高温度会降低变换率;如果变换反应尚未接近平衡，则提高温度可能提高变换率。 一般情况下，新催化剂采用较低的入口温度，随运转时间的延长，缓慢地提高入 口温度，以弥补催化剂活性的损失，但中变催化剂的报废往往不是活性丧失，而是由于结块或粉化造成的过大的压差。 ?.空气鼓风机和烟气引风机操作法 1 开车前的准备工作 ? 检查各部连接螺丝; ? 检查润滑油油量、质量是否合乎要求，油路是否畅通; ? 确保冷却水系统畅通好用; ? 确保电气、仪表灵敏好用; ? 盘动主轴转子和固定部分无摩擦、轻重一致时装好叶轮防护罩，检查调节 阀灵活好用并关闭入口调节阀; ? 联系电工要电准备开车。 2 开车 ? 按启动按钮，当出口风压、风量及电流符合要求时，逐渐打开入口调节阀; ? 随后应检查轴承温度，滑动轴承温度?65?，滚动轴承温度?70?; 53 ? 检查各管路、轴承及壳体连接处应不漏气、不漏油，检查机体和机座振动 情况。 3 停车和紧急停车 ? 应先关出口或入口调节阀，而后按停车按钮; ? 随后关上冷却水，冬天可留少许以防冻。 4 正常维护 ? 按巡回检查制，按时认真做好检查; ? 检查各轴承温度，应不超过规定; ? 检查冷却水是否堵塞，水温不得超过40?; ? 检查操作压力、风量是否正常; ? 检查润滑油的液面和质量是否符合要求; ? 检查各螺丝与基础地脚螺栓有无松动，发现松动时应及时处理; ? 检查风机运转中有无异常杂音，有杂音时应查明原因并立即进行处理，情 况严重时应立即停车，以免事故发展。 5 风机常见故障及消除方法 a) 风机震动(见表2) 表2 风机震动的故障原因及消除方法 b) 轴承温度高(见表3) 54 ? 停工期间中变催化剂的保护 中变催化剂B113-2在停工期间需采用隔绝空气的保护性措施，因为中变催化剂能和空气中的氧气发生猛烈反应，放出大量的热，甚至烧坏催化剂自身和反应器，造成重大的事故。 保护方法: a) 长时间停工时，反应器进、出口加盲板，将中变反应器隔离保护;加盲板 要在微正压的状态下进行，且进、出口盲板不能同时抽换，防止形成对流。 b) 短时间停工时，反应器充氮气保护:将反应器充氮气至0.5MPa，关出、 入口阀进行保压，当反应器压力降至0.1MPa时，再充氮气;注意反应器 的泄压速度应小于0.02MPa/h，否则应检查消灭漏点。应专门设立压力记 录，发现异常时及时进行处理。 第四节 .锅炉系统操作法 1 引言 制氢装置的余热锅炉，承担着向转化提供烃类转化反应所需要的蒸汽的任务，蒸汽质量的好坏、压力和流量是否平稳，直接关系到转化炉的安全运转。所以，余热锅炉是本装置举足轻重的设备，操作人员必须特别注意保持蒸汽发生系统的平稳运转;又因蒸汽锅炉是承受高温、高压设备，存在着因受压部件损坏引起爆炸事故的可能性。所以，要求操作人员认真学习有关蒸汽锅炉的基本知识和操作特性，精心操作，勤检查，勤维护，严格执行操作法，确保锅炉安全和平稳运行。 2 锅炉系统的化学清洗 ?化学清洗(煮炉)的目的 新建、大修改造或长期停用的锅炉，里面含有很多铁锈、油脂和污垢，投用前要进行化学清洗(亦称煮炉)，清洗这些杂质和污物，以免影响其蒸汽质量。 ?化学清洗的准备工作: a) 准备好煮炉流程(同正常生产流程)，从蒸发段及E4001低放空给汽。 b) 锅炉系统经试压合格，汽包本系统的全部自动控制仪表已经校核良好，处于备用状态。 55 d) 1.0MPa蒸汽、除盐水;引进装置。 e) 煮炉用的化学药品已准备齐全，煮炉期间的分析项目和分析频率已经确 定。 ? 煮炉方法 ?煮炉用药规定 煮炉用药量的多少按照锅炉的清洁程度而定:见表4。 a) 新锅炉从制造到煮炉，期间不超过九个月，氧化腐蚀及清洁程度较好。 b) 新锅炉露天库存，有较大量的氧化锈蚀等，清洁程度较差。 c) 长期停运的锅炉，除清除铁锈外还要清除水垢。 ?加药方法 药液浓度应配成20,左右，NaOH可按计算的用量一次加入，Na3PO4可先加入计算量的50,，其余50,在煮炉过程中加入。锅炉加药前应先将汽包上水至最低可见水位。 ?煮炉步骤 a) 锅炉系统引入锅炉水进行循环冲洗，分析水的浑浊度小于10×10-6为合 格，不合格时继续进行冲洗排放。 b) 将1.0MPa蒸汽自废锅底部排污口引入，将锅炉水加热到沸腾状态，在保 持汽包最低可见水位的情况下，开始加药。 c) 加药后煮炉时间约为24h，一般以水中油脂浓度达到饱和不变时为结束， 每,h分析一次。 d) 煮炉时要分析水的碱度，磷酸根过高时排放，不足时加药，煮炉时要保持 较高水位操作。 e) 煮炉结束后，打开全部排污阀和低点导淋阀，放出碱水，同时停止循环及 蒸汽加热;排尽碱水后，关上全部排污及导淋阀。 f) 引锅炉水入系统进行冲洗，至水的,,值小于8.5、出水清净为止。 ?煮炉完好的标准 56 煮炉后应将汽包人孔打开进行检查，锅炉的金属 锅炉系统的操作 ?锅炉开工前需要具备的条件: a) 整个系统安装或检修结束，保温和油漆完好，流程打通，锅炉附件齐全好 用。 b) 系统经过水冲洗和煮炉，认为合格，自动控制仪表已经调试完毕好用。 c) 系统水压试验合格: 水压试验是用来检查受压部件的严密性和有无残余变形的检查性试 验，分超压水压试验和工作压力下的水压试验两种。新安装和经过大修的锅炉需要进行超压水压试验。 1) 水压试验的条件: 锅炉外观检查完毕，在超压水压试验时，应拆除安全阀，加盲板，关 水位计阀;在工作压力下水压试验时，安全阀、压力表、水位计均应 参考试压。环境温度应不低于,?，不得低于-5?，进水温度应比环 境温度高10?,20?。 2) 水压试验的进行: 当上水至满后，关汽包顶部排空气阀，开始加压; 在工作压力前，升压速度每分钟0.2MPa,0.3MPa;在超过工作压力后，升压速度不超过每分钟0.1MPa。本锅炉系统超压水压试验压力为3.2MPa; 检查工作结束后以每分钟0.3MPa,0.5MPa的速度降压。 降压到常压放水时，需打开汽包顶上的放空阀。 3) 水压合格的标准 对于焊接锅炉，应在水压试验压力下维持,min，压力不变，所有焊缝及受压 部件表面没有水痕、水雾及任何漏水现象;在水压试验结束后，锅炉受压部件没有用肉眼发现的残余变形。 57 d) 锅炉的三大安全附件压力表、水位计、安全阀已经校核完毕，灵敏好用， 安全阀定压合理，水位表外要有良好的照明。 ? 锅炉开工步骤 ?通知化学水处理装置向装置送除盐水进入除氧器，启动锅炉给水泵缓慢将除盐水由除氧器水引入汽包，一般要求水温与汽包壁温差不大于50?，上水至液位正常，上水前应打开汽包排气阀。上水至正常水位时，停止进水，检查上水管道及锅炉的阀门、法兰及排污阀应严密不漏，水位应不上升或下降，否则应停下修理。 ?当转化点火、炉膛温度100?以后，应提高或降低水位，试验水位准确及报警。 ?当有蒸汽发生时，投用PIC-4601控制汽包缓慢升压，升压速度每小时小于1.0MPa，或蒸汽升温速度每小时不大于50?。 在升压期间应做好以下工作: a) 加强排污，以使锅炉各部温度均匀，并保持联系给水;当目视水位表是脏的时，应在每个排污点每小时排两次，每次排,min,,min，到正常后每班至少排一次; b) 升压到1.0MPa后，应冲洗水位计，确保水位计指示准确。 c) 经常检查各个压力表的指示，压力表及弯管在冬季应保温并用蒸汽伴热。 d) 压力升至1.0MPa后，•视情况将自产蒸汽引入蒸汽管网。 e) 仪表校核PIC-4601及LIC-4601;适时将汽包提至工作压力。 ?安全阀定压 当汽包升压至操作压力后，应在车间领导、设备及安全负责人在场领导下进行安全阀定压，安全阀定压后，应作铅封标记，并设保护罩。 ?锅炉系统的日常管理与操作 ?保证水位在水位表的1/2处，波动范围最大为?5,。每班应至少冲洗水位表一次。经常检查室开启排水阀，将水位表中存水放出。 58 b) 关闭水阀，冲洗汽通路 c) 开启水阀。 d) 关闭汽阀，冲洗水通路。 e) 开启汽阀 f) 缓慢关闭排水阀，水位上升至正常水位处，冲洗操作完毕。 ?汽压的控制 应保持蒸汽压力平稳，波动范围不大于0.1MPa。 本装置的余热锅炉，蒸发量主要受转化炉热负荷的影响，热源不能调节。•正常运转中只能通过PIC-4601来控制蒸汽的压力，即通过控制排汽量来调节汽包的压力，因此应特别注意保持PIC-4601灵敏好用。 ?排污操作 随着炉水的不断蒸发，溶解的盐份和其它杂质的浓度也逐渐增加，使炉水品质变坏，引起汽水共腾或受热结垢。 排污的方式: a) 连续排污:也称表面排污，是为了排除水表面的杂质和排除含盐浓度较高的炉水，以维持额定炉水含盐量。本装置锅炉连续排污管出口是V4008连排扩容器。 3.5MPa、245?的饱和水经减压直接进入V4008，•产生的蒸汽进入除氧器，未蒸发的水经液控去V-4009排入明沟。 b) 定期排污:也称间断排污，目的在于排除锅炉水的沉淀物，排污管出口接V4009, 与连续排污配合，加速调节炉水品质，当炉水品质不良或悬浮物增多时，应加强定期排污，如水位过高，也可利用其大量放水，以恢复正常水位。平时每班至少排污一次，每次不少于半分钟。 注意: a) 排污前通知班长，注意汽包液位。 b) 排污前应保持较高水位，液位不正常时立即停止排污。 定期排污的方法: a) 先开第二道排污阀(隔绝阀)，然后微开第一道排污阀(调整阀)，以便 预热排污管道系统。 59 b) 再缓慢开大第一道排污阀。此时排污管道排污完毕后，应先关第一道排污阀，再关第二道排污阀;这样操作，可以 使第二道排污阀(隔绝阀)不受损害，保持严密不漏。 d) 上汽包的排污不要和废热锅炉的排污同时进行，以免对液位的影响太大。 e) 排污量:本锅炉系统的连续排污量为0.3t/h，实际需要排污量可按下式 计算: ,排,,给,,,,炉.................................................................(6) 式中: ,排:排污量，单位为kg/h; ,给:给水中的含盐量,单位为mg/L; ,:给水量，单位为kg/h; ,炉:炉水含盐量，单位为mg/L。 •本锅炉系统的排污量应为给水流量的,,左右。 ?锅炉给水及蒸汽指标 锅炉给水及蒸汽指标表 ?锅炉系统的正常停运 锅炉系统的停运与整个装置的停工同时进行，由于热源的递减，被动地使蒸发量减少，随着转化炉的降量、降温以至熄火，锅炉蒸发量逐渐减少到完全停运，要注意保持汽包液位正常。 a.锅炉停运前，先详细地检查设备及各附件的缺陷，以便列入检修计划。 b.为了保证转化工艺蒸汽需要，应在装置停工降量前先将外网蒸汽并入蒸汽管路，并使其正常供汽。 60 c.由于蒸发量逐渐减少，要注意控制上汽包液位;如因控制阀泄漏引起液位上升时，应关小截止阀直至停止上水。此后，应停止连续排污。 d.当转化停用蒸汽后，••上汽包在半小时充氮养护(短期停运) 当锅炉系统停工冷却时，将全部炉水排出，关死排污阀，炉湿法养护 锅炉系统充满水，加入N2H4，并随时补加，保持该浓度。 c) 干法养护(适用于三个月以上长期停运) 将锅炉系统存水排干，并用氮气扫净对流段管组的存水，然后在上汽包锅炉严重缺水，虽经水位清洗，仍未看到炉水水位时。 b) 炉水水位迅速下降，虽不断给水并采取其它措施，仍不能使水位回升时。 c) 给水系统发生严重故障，不能保证锅炉给水需要时。 d) 水位表、安全阀、压力表等安全附件有任何一种完全失效时。 e) 锅炉受压部件泄漏或严重损坏。 紧急停炉的操作程序: a) 请示班长，准备全装置紧急停工，转化炉熄火。 b) 只要不是因缺水停炉，就应继续向炉61 c) 如因严重缺水紧急停炉时，严禁向炉内给水或调节汽包压力，以防锅炉系 统压力急骤变化而扩大事故;此时要密切注意上汽包压力，•必要时关PIC-4601，适当开启紧急放空阀。 ?余热回收系统正常操作 ?除氧器V4007的操作 除盐水进装置经E4004换热后同酸性水一并进入除氧器除氧处理，除氧器压力是通过PICA-4604控制阀调整除氧蒸汽进入量E4004液位控制通过LIC-4603控制阀调整除盐水进入量。V4007压力:温度:炉水氧含量高，调整除氧蒸汽量。 ?中压汽水分离器V4003的操作 除氧水经E4003、E4002换热后进V4003炉水自V4003至F4001对流段，加热自然返回V4003，另一路炉水自V4003至E4001蒸汽发生器，产生蒸汽返回V4003。V4003顶蒸汽去转化配蒸汽，一路经压控PIC-4001压控阀出装置。V4003液面是通过LICA-4601的液控阀调整除氧水进入量。压力与液位是采取分程控制。V4003压力3.5MPA温度:242?。 ?中压汽水分高器液位操作 中压汽水分离器(V4003)液位是本系统关键操作参数，过高将会引起汽水共沸，引起自产蒸汽带水等不良后果，过低会引起干锅事故，严重影响转化系统的正常操作。 中压汽水分离器液位波动的主要原因如下: a)锅炉给水量波动(给水泵操作异常)或排污过猛。 b)自产蒸汽压力波动或管网压力波动。 c)炉水质量差，引起汽水共沸。 d)系统泄漏或仪表失灵。 处理时可视情况精心调节锅炉给水量，并且对波动的原因分析处理。 ?炉水水质不合格处理 炉火的质量直接关系到产汽品质，转化操作的正常运行，因此必须严格控制。 a)炉水氧 含量高，要适当增加除氧器的除氧蒸汽量，确保除氧效果。 b)炉水其他指标偏高(PH值、硬度)及时增加炉水加药量。 c)及时进行连续排污和间断排污，确保炉水总固体指标合格。 62 ?中变气冷却脱水操作。 中变气经E4002、E4003换热冷却后进入V4004脱水又经E4004换热冷却进V4005脱水 又经E4005水冷进V4006脱水后进PSA产出合格氢气。三个分水容器的未反应水进汽提塔 T4001，用蒸汽汽提，净化水进除氧器作锅炉给水。 第五节 ,,,系统操作法 1 装置概况 ?原料:中变气 温度 40? 压力 2.45MPa(G) 流量 7644Nm3/h 组成 mol% H2 73.49 CO 2.43 CO2 17.87 CH4 4.84 N2 1.09 H2O 0.28 合计 100.00 ?产品 本装置的主要产品为氢气，用作加氢精制装置原料氢;副产品为解吸气，用作转化炉燃料 气。在实际生产中，产品氢的纯度可通过改变PSA装置的操作条件进行调节，而解吸气的 组成也会随原料气和产品气的不同而不同。 以下为设计的产品气规格: 1) 产品氢气 温度 40? 压力 2.45MPa(G) 流量 5000Nm3/h 组成 mol% 63 H2 99.9 N2 0.08 CH4 0.02 CO+CO2 ?50ppm 合计 100.00 2) 副产解吸气(燃料气) 温度 40? 压力 0.03MPa(G) 流量 2644NM3/h 组成 mol% H2 23.37 CO 7.02 CO2 51.66 CH4 13.98 N2 3.14 H2O 0.83 合计 100.00 2 工艺原理 ?工艺原理 中变气主要组份是H2，其它杂质组份有CO、CO2、CH4、水等。•,,,单元由,塔变压吸附氢提纯系统组成，在变压吸附氢提纯系统脱除大部分杂质组份，得到纯净的氢气产品。 变压吸附原理是利用不同气体组分相同压力下在吸附剂上的吸附能力不同和同一气体组份不同压力下在吸附剂上的吸附容量有差异的特性，来实现对混合气中某一组份的分离提纯。变换气中氢是吸附能力最弱的组份，吸附压力下中变气中的其它强吸附组份被吸附在固体相吸附剂中，在吸附塔出口端获得弱吸附组分产品氢气。通过降压、逆放和冲洗方式使强吸附组分从吸附剂上脱吸出来，吸附剂得到再生，用于下一个吸附分离过程。八个吸附塔交替循环操作，达到连续制 64 取氢气的目的。 ?工艺流程 工艺流程简图由图1示出。 原料气 ?????? 产品氢气 ???????? ,,, ??????? ?????? ? 解吸气 ?????????? 图1 工艺流程简图 2.45MPa、•40?的原料气进入,,,单元，进入八个吸附塔组成的变压吸附系统(PSA)•。变压吸附系统中原料气自下而上通过正处于吸附步骤的吸附塔(T4101A,H)杂质组份被吸附在吸附剂上，在吸附塔的出口端获得的弱吸附组份氢在压力2.45MPa下送出装置。吸附在吸附剂上的杂质组份通过逆放和冲洗方式解吸出来，逆放初期压力较高•(?0.1MPa)•的部分逆放气经过解吸气缓冲罐4102，经调节降压进入解吸气混合罐4103，•逆放后期压力较低(,0.05MPa)的部分逆放气和冲洗再生气直接进入解吸气混合罐，混合罐中的解吸气送至转化炉顶作为辅助燃料燃烧。 ?. PSA的正常操作 中变气进入8个吸附塔(T4101 1—8)及66个程控阀和7组调节阀组成的变压吸附系统。采用8塔操作，8塔单塔依次吸附，四次均降四次均升，常压解吸。原料气由入口端自下而上通过吸附步骤的吸咐塔，塔内装填的吸附剂吸附非氢物质，氢组分作为产品气从出口端流 出去用氢装置。其它七个塔分别进行其它步骤的操作。八个吸附塔交替循环运行，时间上互相交错，从此达到原料气不断输入，产品气不断输出目的。变压吸附过程13个步骤由DCS控制完成。PRCA-4701是控制吸附塔压力的，设分程控制，超压由PV4701阀放空火炬。KC-4701总控制产品氢充压，PRC-4704是控制顺放罐V4101压力，PICA-4707是控制逆放速度的，PICA-4703是控制逆放罐超压放空的，PICA-4702是控制解吸气压力的。 ?工艺设备 ,,,单元配备的设备和功用列表见表28: 设备和功用表 65 3 自控调节系统及工艺过程参数检测 本装置的基本控制与管理功能包括:程控阀开关控制、模拟量检测与调节、故障报警与记录、历史数据记录、流量累计等功能。 ?. 程控阀开关控制功能 本装置的吸附与分离过程都是依赖于程控阀门的开关来实现切换的，因而程控阀门的开关控制是本装置最重要的控制部分。 本装置的程控阀开关控制过程示意图如下: 程控阀开关控制过程说明: DCS系统根据工艺要求制订出控制运行程序，然后按一定的时间顺序将DC24V开关信号送至程控阀，驱动程控阀门按程序开、关。 同时，程控阀门将其开、关状态通过3040阀位传感器反馈给DCS系统，用于状态显示和监控，并通过与输出信号的对比实现阀门故障的判断与报警。 ?.程控阀门说明: 本装置程控阀门的运行可靠性是本装置整体运行可靠性的关键，其工艺要求程控阀密封性强、开关次数频繁。 本装置的程控阀选用成都华西化工科技股份有限公司专门生产的金属密封平板阀。该程控阀可实现开关过程无摩擦磨损和冲刷磨损后的自动补偿，并执行了 66 严格的材质标准，因而保证了阀门的高密封性能和超长寿命。 而且，为保证吸附压力的平稳变化和吸附剂的使用寿命，PSA工艺还要求均压和逆放等阀门应具有缓开功能。为此，还为本装置程控阀专门设计了一套开启速度调节装置，使程控阀的开启速度在1,20秒内均可调节。 ?模拟量检测与调节功能 本装置模拟量调节均由DCS完成，共包括20个模拟量检测点和7个模拟量调节点。各检测及调节信号的功能与控制方式简述如下: A吸附塔压力指示记录PRA4706A,H安装于吸附塔T4101A,H的出口总管上，用于指示记录各吸附塔的压力。 B 吸附压力指示记录调节PRCA4701 本调节回路由安装于PSA产品出口总管上的压力变送器PT4701调节阀PV4701AB组成。 PT4701调节阀PV4701A构成一个单回路调节系统，用于控制吸附压力，本调节回路的设定值一般定为比原料气压力低0.05MPa左右。 PT4701调节阀PV4701B构成一个单回路调节系统，用于超压放空，本调节回路的设定值定为2.5MPa左右，并且在压力(PV值)低于2.5MPa时，调节阀PV4701B必须全关。 C顺放罐压力指示记录调节PRC4704 本调节回路由安装于PSA冲洗气总管上的压力变送器PT4704和调节阀PV4704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。 本调节回路设置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，才需要操作工将其切换到手动操作模式去直接控制调节阀开度。 全自动模式:本调节回路包括两个工作段，第一个工作段为顺放的工作段，在此工作段内，阀门开度为固定值(等于手动设定的下限值10,20%开度)，吸附塔气体进入顺放罐，吸附塔压力由0.51Mpa将至0.2Mpa。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 67 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0.2Mpa，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10,20%，上限开度设定限制范围为50,90%)。 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0.03Mpa，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。) D逆放气压力记录指示调节PRC4707 本调节回路由安装于解吸气缓冲罐V-4102进口总管上的压力变送器PT4707和调节阀PV4707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，才需要操作工切换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，第一个工作段是指吸附塔没有进行逆放的工作段。在此工作段内，PV4707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(0.2Mpa)，变量的终止点为0.04Mpa，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10,20%，上限开度设定限制范围为50,90%)。 手动模式:直接由操作工给出PV4707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。 68 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。 E 逆放缓冲罐超压放空调节PRC4703 本调节回路由安装于上解吸气混合罐V4102出口总管上的压力变送器PT4703和放空管线上的调节阀PV4703构成，用于解吸气混合罐出口压力超压放空调节，避免解吸气缓冲罐瓦斯混合器压力过高，造成转化炉操温。设定值为0.1MPa。 F 解吸气压力记录调节PRC4702 本调节回路由安装于上解吸气混合罐V4102出口总管上的压力变送器PT4702和调节阀PV4702构成，用于稳定解吸气出界区流量和压力，减小解吸气去转化炉的流量波动。本调节回路有手动和自动两种工作模式，在自动模式下，该回路的设定值将根据原料处理量及相应的解吸气量由软件自行计算。手动模式:由操工设定固定模式工作。 G 产品气升压调节KV4701 本调节回路由安装于产品气升压总管上的调节阀KV4701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，第一个工作段为吸附塔没有作产品气升压的工作段(一均升)，在此工作段69 应注意:?升压速度严禁过快。?必须保证最终升末的压力基本等于吸附压力。 H 产品气流量指示记录积算FRQ4702 产品氢流量计FT4702安装于产品气出口总管上，用于指示和记录装置的产品氢流量，并在DCS中积算其累积值。 4 PSA系统的开车 ? 开车前的准备 开车前，所有的检测仪表和自动调节系统通过调试合格。 ?系统吹扫 用氮气对设备和管道进行吹扫，将设备和管道内的焊渣、污物吹除干净。 ?气密性试压 用无油、干燥、清洁的空气或氮气对所有的设备、阀门和管道进行气密试验。所有的设备和管道在其最高压力下进行保压试验。要求保压24h后计算平均泄漏率小于0.05,。 ?氮气置换 气密完成后，要进行系统氮气置换，将系统中的氧置换干净。防止开工时原料气、产品气和解吸气均是与氧混合达到爆炸极限引起爆炸事故。所以必须将系统氧置换到小于0.5,(体积分数)为合格。 置换吹扫完成后，应对所有的容器设备在0.2MPa压力下保压。 ? PSA氮气模拟运行 ?吸附塔、顺放罐、解吸罐模拟运行压力 PSA系统完成气密试验合格后，对系统进行降压，达到模逆运行压力 解吸气缓冲罐V4102和解吸气混合罐4103及其所有连接管道内压力为0.01MPa。吸附塔T4101A-H压力保持0.05MPa。 ?模拟开车和调试 PSA开工前，要用清洁干燥的氮气进行模拟开车调试。模逆运行吸附塔压力控制在0.5 ,0.7MPa。 70 运行中检查运行程序和程控阀开关动作是否正常，返讯是否正常。检查在线的检测仪表和自动控制系统，必要时应对一些设定的参数进行调整，发现的问题及时解决处理。 ?装置投料运行 系统完成氮气模拟运行后可以进入投料试车阶段。 按8,2,4运行方式•进行投料运行。 ? 系统泄压 系统完成氮气模拟运行后，设备和管道还保持一定压力。运行之前通过各设备的排污阀和泄压阀将压力泄放。各设备和管道排污阀和泄压阀缓慢开启，设备和管道达到要求的压力时应立即关闭，避免吸入环境空气。泄压后各设备和管道的压力要求如下: ? ? 解吸气缓冲罐和瓦斯混合器及其所有连接管道内压力保持0.01MPa; 吸附塔压力保持0.05MPa。 ? DCS控制及工艺参数的设定 A 时间的显示及设定 a 显示 在PSA控制画面的左上角显示―运行时间‖及―T1‖、―T2‖、―T3‖时间，运行时间是当前步序已运行的时间。 ―T1‖表示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‖的显示: 在8塔、5塔运行时顺放时间设定值需小于T3的时间 在4塔运行时顺放时间设定时应小于T1的时间。 b(设定 在―弹出式流程图‖中点击―TIME . DSG‖, 即弹出―PSA装置吸附时间设定‖画面。在白色部分的―时间设定窗口‖中设定各步序的运行时间。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: 71 8塔吸附时间 注:单塔总吸附时间=2×(8Time1+8Time2+8Time3) 7塔吸附时间 注:单塔总吸附时间=2x(7Time1+7Time2+7Time3) 当按以上原则设定好―运行时间T1‖和―运行时间T2‖后， ―运行时间T3‖的设定如下:当―吸附时间自动按钮‖为手动时，可参考―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: ―运行时间T3‖=720000 / 原料气流量,T1-T2. 当按下―吸附时间自动按钮‖后，吸附时间自动计算的数值就传递给―运行时间T1‖ 、―运行时间T2‖和―运行时间T3‖。 以下为其它塔的时间设定 6塔吸附时间 注:单塔总吸附时间=2x(6Time1+6Time2+6Time3) 5塔吸附时间 72 注:单塔总吸附时间=2x(5Time1+5Time2+5Time3) 4塔吸附时间 注:单塔总吸附时间=4Time1+4Time2+4Time3 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。 当按下―吸附时间自动按钮‖后，实际上计算的只是―运行时间T3‖而其它参数则等于手动输入的值。 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。 请注意: 在手动设定吸附时间参数时应参照前吸附时间表内的原则。 B 操作系数的调整 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 73 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。 a)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 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: b) 增加操作系数 (当产品氢纯度高于要求值时，增加操作系数) a)以0.01为单位增加操作系数 b)等三个完整的PSA循环周期(即:单塔总吸附时间x12) c)重复以上的步骤增加操作参数直到产品纯度下降至允许的最低值 d)以0.02为单位降低操作系数，使装置能在高收率下安全运行 c) 减小操作系数 (当产品氢纯度低于要求值时，减小操作系数) a)以0.02为单位减小操作系数 b)等三个完整的PSA循环周期(即:单塔总吸附时间x12) c)重复以上的步骤减小操作参数直到产品纯度上升至允许值以内 然后按增加操作系数的步骤调整，直到装置能在高收率下安全运行为止 当 ― 吸附时间自动按钮 ‖设为―OFF‖时吸附时间不会因原料气的流量变化而自动调整。 ?投料启动 DCS启动8,2,4运行方式。 缓慢开启原料气输入阀 ，吸附塔进原料气。 手动调整终升调节阀KV4701的开度使最终升压的压力接近吸附压力。 手动调整顺放调节阀PV4704的开度使顺放压力接近0.25Mpa。 当吸附压力达到1.0MPa时，逐渐增加PICA4701的吸附压力设定值，直到规定的吸附压力2.40 ,2.45Mpa。 74 PSA系统提纯的氢气纯度?99.9,和吸附压力达到2.45MPa时，逐步增加调节系统 的流量设定值，直到规定的原料流量7644Nm3/h; PSA系统提纯的氢气纯度?99.9,时，氢气向外输送，当产品各项指标达到设计要求氢气向外输送，关闭火炬放空，PSA系统进入正常运行状态。 ?正常运行下的操作 正常运行条件下要经常检查系统的自控仪表和工艺控制参数。 PSA氢提纯系统的下列情况会导致氢气纯度或氢气提取率下降: 原料气中氢含量降低; 压力均衡结束时未达到要求值; 顺放结束时，顺放压力过高或过低; 最终升压压力与吸附压力相差较远; 解吸气缓冲罐压力过高或冲洗步骤开始时吸附塔压力过高。 在正常操作中要关注上述情况，一旦有上述问题发生，修改相应步骤的时间或调整控制该参数的调节阀开度 ?PSA系统运行方式的切换 PSA氢提纯系统的稳定运行是制氢装置正常运转的关键，当PSA系统出现阀门故障时，按照《PSA操作手册》介绍的方法立即切换到相应的运行方式。 切换到不同的运行方式下，有不同的原料气负荷能力，按设定原料气流量调节系统的流量设定值，•以适应相应运行方式下的原料气负荷。 ?PSA系统停车和重新启动 a) 临时停车 停车时间在24h之短时期停车 75 停车时间在二周之长时期停车 停车时间在二周以上的停车。 关闭产品输出阀。 PSA系统运行较长的时间以深度净化各吸附塔。 关原料气输入阀。 PSA系统泄压; 打开放空阀，•将一部分氢气放空排入火炬; 关闭放空阀。 用氮气进行置换吹扫和低压保压。 停DCS，所有程控阀处于关闭状态。 d 紧急停车 紧急停车时，•关闭所有的程控阀，关闭原料气输入阀 和产品输出阀. 第六节 30m3/h双级反渗透水处理装置操作法 1 装置概况 30M3/h双级反渗透水处理装置是由济南美丰环保产品有限公司设计并提供成套设备。全装置由多介质过滤装置、杀菌剂加入装置、还原剂加入装置、保安过滤器、一级反渗透装置、二极反渗透装置等部分组成。原料水是齐鲁工业园提供工业原水，装置处理能力:30M3/h,可满足制氢 加氢两装置对除盐水用量的需求。运行时间8000小时/年，装置生产控制均由PIC全自动控制操作，工艺流程及主要控制参数远传DCS画面显示。 76 2 工艺原理 ?原料水预处理: 工业原水进入多介质过滤器(滤料为各规格优质石英沙、活性炭)，可有效除去原水中悬浮物、机械杂质、有机物、胶体等，使原水污染指数(SDI)?4。可满足反渗透装置进水水质要求。 ?保安过滤器 保安过滤器作用是用来截留预处理过程漏过少量机械杂质。滤料为聚丙烯蜂房滤芯 。 ?两级反渗透装置 经过滤后的净化原水进入反渗透装置经过两级反渗透脱盐处理，脱除有机盐和无机盐，达到转化对水质的要求。一 二级均采用美国海德能公司生产的CPA3型高脱盐率反渗透膜。CPA3膜的特点是脱盐率高，单根膜脱盐率可达99.6%。 ?杀菌处理 原水需经过杀菌处理，用具有氧化性的次氯酸钠对原水中的微生物进行灭活处理，防止在水处理介质上产生生物污染。 ?消除余氯 对剩余未反应的余氯进行氧化还原反应，使游离氯含量降至0.05PPm以下。达到反渗透聚酰胺复合膜对进水的要求。还原剂为亚硫酸氢钠，加入量每1.0PPm 氯进入1.8,3.0PPm亚硫酸氢钠。 ?聚酰胺复合膜的保护 在预处理水中加入阻垢剂 防止钙、镁、铁、铝、硅及氧化铁的结锈和污染。延长聚酰胺复合膜使用寿命。 3 工艺流程示意图 77 4 水处理工艺过程说明 齐鲁工业园工业原水进装置经原水泵增压至0.32Mpa，进入多介质过滤器，通过滤层中优质石英沙、活性炭进行过滤，滤掉原水中悬浮物、机械杂质、有机物、胶体等杂物。过滤后的原水通过杀菌剂加入装置加入杀菌剂次氯酸钠，对滤后原水中的微生物进行灭活处理。过滤灭菌后的原水进入加热器提高水温后再加入还原剂亚硫酸氢钠，除去未反应的余氯，使水质达到反渗透聚酰胺复合膜对进水的要求。同时加入阻垢剂防止钙、镁、铁、铝、硅等离子形成沉淀沉积，对聚酰胺复合膜起到保护作用。 经过预处理后的原水进入反渗透装置，先进入保安过滤器进行精滤，截留预处理过程漏过少量机械杂质，达到对水质进一步净化。 净化后的原水经高压水泵升压至1.3Mpa进入一级RO装置脱盐，进入中间水箱，成品水经脱碳后进入二级高压水泵升压至1.3Mpa进入二级RO装置脱盐。 经过二级反渗透处理后生产出合格除盐水进入除盐水池经除盐水泵升压送至制氢 、加氢两装置。 5 水处理装置操作 78 该二级反渗透水处理装置设计为全自动运行，水处理控制系统实现全自动控制无需人工操作。 对电动阀门、泵、仪表等设备，可通过PLC进行程序控制、远程控制及就地控制。 ? 装置用电设备设置现场手动控制箱，可单独启、停设备。 ? 一、二级高压泵通过程序控制自动运行。 ? 加药泵、药洗泵通过程序控制自动运行。 ? RO装置的启停通过程序控制。 ? 装置运行不稳定或发生故障通过程序控制自动停机。 ? 多介质过滤器反冲洗操作:原水由低部进入，顶部排空放水进行反方向冲洗。 第六章 装置正常开工 制氢装置开工过程分为:装置气密、冷氮循环、热氮循环，加氢催化剂预硫化，转化、中变氢还原，造气投料，余热发汽，PSA投运。 1(开工前准备工作 ?装置工程全部结束，工程质量验收合格。 ?装置气密合格，单机试运负荷试车合格，均达到良好备用状态。 ?加热炉烘炉结束检查合格，余热煮炉试运结束，达到发汽并网正常。 ?加氢、脱硫、转化、中变、PSA、催化剂及吸附剂全部装填完毕。 ?焦化装置开工正常，加氢装置待氢开工。 ?水电汽风氮气瓦斯引进装置并可正常供给。 ?仪表联锁程控DCS系统调试完毕，并可全部投用。 ?化工原料要按计划数量到现场。(液氨、磷酸三钠)。 ?开工分析项目安排好。 ?做好开工技术准备工作。 11准备好消防工具，落实各项安全措施及事故处理措施。 ? 12装置开工方案已向操作人员交底，岗位操作人员要经考核合格持证上岗。 ? 2(开工步骤。 装置吹扫、冲洗、单机试运负荷试车，装置气密，加热炉烘炉、热氮试运， 79 余热锅炉煮炉、脱硫，转化、中变各反应器催化剂装填，PSA吸附剂装填，仪表、DCS调校已在试运阶段完成。正式进入开工阶段。 1)(气密。 ?(气密的要求。 装置气密必须在催化剂装填前后分别进行，以保证系统的严密性。气密时以氮气为介质，启动原料气压缩机C4001升压。 装置气密应分段进行。各段气密压力要求见表 气密压力表 ?(气密方法 先将脱硫系统的两端装上盲板，充氮到3.55Mpa。合格后拆下R4002/B出口盲板，让脱硫系统氮气向转化系统扩散。中变入口应事先装好盲板，待氮气串气平衡后，加上R4002出口盲板。充氮气到3.0Mpa对转化进行气密，合格后(将氮气回串入脱硫系统或转化泄压)，拆开中变V403入口盲板联接好，由C4001引氮气将转化与中变冷换脱水系统压力升到2.7Mpa。经对已拆卸的密封部位认真检查8小时压降?0.05Mpa为合格。结束装置气密。 2)(脱硫系统升温开工。 加氢催化剂主金属CoO、NiO、MoO3是以氧化态出厂，不具备加氢活性。使用前必须硫化成Co9S8、MoS2、NiS才具有加氢活性。焦化干气含有较高的有机硫需 先转成无机硫，并有大量的烯烃需饱和。要求加氢催化剂要有较高的活性，所以新鲜加氢催化剂必须进行预硫化。 ?(硫化原理 未经处理过的加氢催化剂金属活性组分均为氧化态，为了使催化剂获得较高的活 80 性，必须使氧化态转化为硫化态，即进行预硫化。加氢催化剂可采用液体DMDS或CS2作为硫化剂。 硫化反应式如下: CS2+4H2==2H2S+CH4 MoO+2H2S+H2==MoS2+3H2O 9CO+8H2S+H2==Co9S8+9H2O NiO+H2S==NiS+H2O ?(硫化条件 配氢中含硫量:0.1~0.5%(V) 空速:500~700h-1 压力:0.7~1.0Mpa 升温速度:?20?/h 最高温度:350? ?(升温脱水配氢 a 按热氮循环要求进行加热炉点火升温，以15?/h的速度升温至120?。 b 120?为恒温脱水区，根据计量脱水情况，可适当增减脱水时间。 c 120?脱水结束 提温至250?，继续脱水，同时进行设备热紧。 d 确认脱水完成后，将温度降到170?开始配氢，逐渐提氢浓度达到60%以上。 加氢催化剂硫化过程表 81 ?(注硫硫化 a(开启注硫泵，向反应器入口管线注硫化剂(注硫量现场确定)，配氢注硫温度为170?。 b(调节注硫化剂量，保持反应器入口H2S浓度为2000ppm。同时以5?/h的速度升温至220?。分析反应器入口出口H2S含量2次/时，反应器出口见硫时1次/10分钟，必要时随时加样，要求现场分析。 c(升温至220C后，恒温至H2S穿透催化剂床层。 硫化为放热反应，故不可任意加大注硫量或提温，以防止硫化反应过于剧烈，导致飞温，也不得减少分析次数。 注硫时要加强脱水计量和记录，这是判断硫化进度的主要参数之一。 H2S穿透床层是指出口H2S含量达1000ppm以上，而且至少有三次重复结果。 H2S穿透床层前，要求严格控制床层温度，不得超过230?。 H2S穿透床层后，催化剂已经硫化50%左右。 d(调节注CS2量，保持反应器入口H2S浓度为5000ppm，同时以15?/h时的速度升温。保持反应器出口H2S含量在1000~2000ppm间，如超过2000ppm，暂停注硫。 e(升温到350?时恒温，直至出口气中H2S含量达5000ppm，连续三个样含量不变，硫化已经结束。 f(系统氢浓度必须保持大于70%，压力在1.0Mpa左右，如氢浓度低，补充氢气，系统压力低补充氮气或氢气。 g(根据总注硫量，系统残硫量及脱水量，评估硫化程度及效果。 ?(降温置换 a(当确认硫化完成后，开始以10?/h的速度降温。 b(一边降温一边氮气置换系统，放火炬。 c(系统降至180?时停止循环，用氮气反复充压、降压、直至置换符合常规安全标准。 ?注意事项: a 催化剂硫化特点是:硫化量大、时间长、过程复杂，一定要保证硫化效果。 82 b硫化时系统H2浓度高，因此在硫化之前要专门进行一次高要求的气密，防止氢气泄漏。 c硫化过程中，H2S含量高，操作、取样、分析过程中应特别注意安全，穿戴好防护用品，防止H2S中毒。 d硫化是放热反应，无论是提温还是加注硫，一定要观察反应器的温升情况，保证温升小于20?，防止飞温。 ?(催化剂硫化后性能考核。 新装置开工对经过预硫化后新鲜催化剂要进行加氢活性的投料试运考核。掌握R4001出口气体质量，R4002出口气体质量，可以确认催化剂的活性及原料气是否达到转化的质量指标。 a (建立氮气循环升温。 b(炉出口温度控制在230?。 c (打开压缩机入口原料气阀门，停补氮气开始进原料气，由闭路循环改为开路操作，加氢后的原料气在V4010顶经压控阀放入火炬。 d(及时分析R4002A/B出口硫含量和烯烃含量。 e(R4002A/B出口气体硫含量小于0.2PPm和烯烃小于1%时，说明加氢催化剂硫化后达到活性要求。 3)(转化、中变催化剂氢还原。 ? 氢还原目的。 ? 转化催化剂Z-417、Z418出厂时呈氧化态，在使用前需要将NiO还原为具有活性的金属镍。还原反应式如下: NiO + H2 == Ni + H2O 此反应的热效应很小，工业装置上可以不考虑。由于该反应的平衡常数很大，反应比较容易进行。 ? 中变催化剂B-113在出厂时，其活性成分是铁氧化物，主要是Fe2O3，不具有活性。在使用前需要用H2或CO将Fe2O3还原成为Fe4O3才具有较高活性，还原反应式如下: 3Fe2O3 + H2 == 2Fe3O4 + H2O 3Fe2O3 + CO == 2Fe3O4 + CO2 83 在达到还原温度前，一定要先配入足够的蒸汽量，才允许配入还原气进行还原，否则会发生深度还原，生成金属铁。 Fe3O4 + 4H2 == 3Fe + 4H2O Fe3O4 + 4CO == 3Fe + 4CO2 ?(转化、中变催化剂还原条件 ?(还原介质 还原介质一般用氢气。转化催化剂还原时，工业上一般都采用湿氢还原方法。用纯氢还原的催化剂活性高于湿氢还原的活性。但用湿氢还原有许多好处，有利于提高催化剂床层入口温度，增大气体流量，保证了还原介质在每根转化炉管内分配均匀，防止还原介质中少量烃类裂解积炭，防止中变催化剂的过度还原。实际上催化剂在使用中就是处于种高水蒸汽分压的还原气氛条件下，采用湿氢还原后催化剂的活性更能代表催化剂在使用状态下的活性。转化催化剂所需蒸汽对氢的比值随着温度而改变。 ?(还原温度 提高温度有利于转化催化剂的还原。在整个还原期间催化剂床层入口温度应尽可能高。应维持在入口温度470~500?，出口温度800?，中变催化剂通常在200~250?就能与CO和H2发生还原反应。 ?(还原压力 还原压力一般为0.8~1.0MPa ?(还原空速。 氢空速?300h-1 ?(转化系统升温流程 转化系统升温时，如果脱硫系统未曾进料或已确认脱硫系统升温可连同脱硫系统一起进行。建立包括原料预热炉F4001及加氢脱硫反应器(R4002/AB)在内的大循环。如果脱硫系统带有烃类，应把脱硫系统切出。建立单独的转化系统循环升温，此种情况下，在转化配汽前绝对不通话将脱硫系统串入系统。 ?(转化系统升温方法 ? (氧化气氛升温;转化催化剂床层先充氮气循环升温，温度达水蒸汽露点以上20?时便可用水蒸汽直接升温，但由于此时中变床层温度较低，为避免水蒸汽冷 84 凝损坏中变催化剂，通常在中变床层温度高于水蒸汽露点温度以上20?时，才改为用水蒸汽升温。 ? (还原气氛升温:转化催化剂处于还原或部分处于还原态，此种情况转化床层升温必须在还原气氛中进行。用氮气循环升温至中变床层温度高于水蒸汽露点以上20?时，首先向转化系统配入水蒸汽，并及时配入氢气，控制H2O:H2 ?7.5，再升至还原温度。 ?(转化、中变还原步骤。 ?按上图改好转化中变升温流程，启动压缩机建立氮气循环，其循环量1500Nm3/h左右，入口压力维持在0.7~0.8MPa。 ?(除盐水引入锅炉系统，建立锅炉系统水循环。 ?(启动引风机C4002、鼓风机C4003，控制炉膛负压-2~-5mmH2O。 ?(烟道气采样作爆炸性分析，分析合格后点火。 ?(催化剂升温初期应严格控制升温速度，一般20~25?/H，升至120?时，转化催化剂恒温脱水24小时，或在不增加火嘴和燃料气量的情况下，催化剂床层自动上升时，认为脱水已经结束。切忘在催化剂脱结束之前提温，以防导致催化剂破碎。中变伴随转化升温而升温。当转化炉出口达400?左右时，中变床层温度才达120?，此时中变恒温脱水24小时。 ?(120C恒温脱水结束后，以30~40?/h将中变床层温度提至230?，即蒸汽露点20?以上开始配入水蒸汽。进入催化剂蒸汽升温阶段配汽量逐渐提高。当炉出口达670C~700?时，转化炉入口配入液氨，液氨进入转化炉后，在高温下会分解为氢气和氮气，注氨量应逐渐增大至炉出口气体中的氢气含量达60%为止。转化炉出口温度在800?，恒温循环8~12小时，可以认为转化催化剂还原完毕。配液氨量逐步提高主要考虑到中变催化剂的还原需要，防止还原温升过快。注意氢还原时，中变催化剂还原在先，转化催化剂还原在后。 ?(中变催化剂通常在200~250?就能发生还原反应。当还原气中的水汽/干气比为1时，消耗1%氢温升约为1.5?，消耗1%的CO温升约7?，操作过程中可据此确定还原气体中的还原性组分的浓度以保证温升在允许范围内，温升不太大，B-113中变催化剂的本体硫含量小于0.06%放硫时间48小时。 ?(中变催化剂还原期间有H2S放出。因此配氢前应及时将脱硫反应器并入系统， 85 以免H2S毒害转化催化剂。 ?(中变床层达430?，维持24小时，当进出口氢浓度在60%以上，中变床层无温升，出口气含硫量小于3PPM时，调整水蒸汽满负荷的60%左右运行，为进原料气作好准备。 ?(自产蒸汽切入系统。 转化炉出口300C以前自产蒸汽在V-4003就地放空。转化炉出口在300~500?时，引至消音器放空。炉出口达500?，时将自产蒸汽提压至3.5MPa保压放空。将分析合格后切入系统，多余部分切入3.5MPa蒸汽系统。并入时要保证压力平稳安全并网。 ?造气投料(转化进原料气，中变催化剂继续放硫。 ?(转化进原料气前要分析原料气的组成，毒物杂质含量，掌握烯烃、硫、氯、铅、砷等毒物含量，确保经过钴、钼、镍加氢催化剂精制后硫含量小于0.2PPm，氯含量小于1PPm，铅含量小于2PPb，砷含量小于2PPb，烯烃小于1%。 ? 进气前校对原料量、蒸汽流量表，调校各种控制仪表。 ? 当转化炉入口500?，出口780?，中变入口温度360?时，加氢反应器R4001入口温度230?，脱硫反应器床层温度300?时，经V4001压控向系统进原料气。控制原料气量应为满负荷的30~40%，控制H2O/C为4,5左右，以后每隔半小时提量5-6%，提高原料气量时应严格遵循先提蒸汽量后提原料气量的原则，保证水碳比在3.5以上。同时要特别防止脉冲进料。若出现脉冲进料时，应立即停进原料气，找出存在问题彻底解决后才能恢复进料，以免损坏催化剂。 ?(转化进气后，因发生转化反应炉温下降应及时调节燃料气量使转化气温度?780?，以免重质烃进入下段催化剂床层，造成积炭。应及时调节火嘴开度使炉温平稳炉膛温度分布均匀。 ?(转化进气后，中变催化剂开始大量放硫，将R4001并入系统操作，打开循环，执行开路操作气体由经V4006压控排至火炬。 ?(转化进气后，中变催化剂放硫，中变反应器入口温度要略高于正常操作温度。以保证安全放硫，当中变气出口硫含量小于1PPm时放硫结束。转入正常调节。 ?(转入正常调节。 转化催化剂还原结束进原料气，中变催化剂进原料气达最后放硫，装置转入 86 正常调节阶段，原料气进脱硫系统R4001、R4002后进入转化，至气体经V4006排至火炬放空，已打通全流程。装置各操作参数按正常生产指标控制。转化中变气经分析合格进PSA变压吸附系统。 ?(正常操作参数。 R4001 R4002 入口温度:300? 入口温度:380? 出口温度:380? 出口温度:380? 入口压力:3.25Mpa 入口压力:3.2Mpa 出口压力:3.2Mpa 出口压力:3.19Mpa 转化炉辐射段 中变R4003 入口温度:500? 入口温度:350? 出口温度:820? 出口温度:409? 入口压力:3.04Mpa 入口压力:2.74Mpa 出口压力:2.77Mpa 出口压力:2.71Mpa 水碳比:3.5 第七章 装置正常停工 (制氢装置停工方案) 制氢装置停工可分为降量降负荷、停PSA、切断进料、闭路循环、转化烧焦、氮气置换、余热锅炉停运等步骤。 1 停工前的准备工作 ?组织操作人员学习停工方案，经技术考核合格后方可参加停工。 ?联系调度准备好停工用氮气。 ?分析化验做好停工分析项目的准备工作。 ?检查消防器材、消防设备、使其处于完好备用状态。 ?检查通讯设备，照明设施，使其完好备用状态。 ?准备停工用的工具。 ?检备好空气呼吸器，并能熟练使用。 ?停工方案需车间提前报公司批准。 87 2 停工处理注意事项 ?吹扫管线设备要求严格按方案进行，需动火的管线需用蒸汽吹扫。 ?装置动火前，要加好管线在边界线处于全部盲板并登记造册。 ?吹扫管线、设备登记要清楚，标明责任者。 ?停工过程要严防超温超压并保护好催化剂。 ?停工期间对反应器采取保护催化剂措施。 3 装置停工步骤: ?装置降量降负荷 装置降量降负荷的原则，先降转化原料气量再降转化配汽量，保证水碳比在 3.5以上。转化原料气量按300NM3/h的速度将原料气量由1741NM3/h降至900NM3/h，转化配汽由5381Kg/h降至2764Kg/h。转化炉出口温度?780?. 加氢脱硫系统入原料炉原料气量随转化降量而逐渐减少。降负荷期间加氢反应器、脱硫反应器、中变反应器的操作温度按正常指标控制。注意控制中变气CO?3%。 ?切出PSA ?转化原料气降到一定范围时，将中变气补入瓦斯混和器。严格控制转化炉温。 ?将PSA变压吸附切除，中变气体经压控PIC-4402排至火炬。 ?PSA切出系统后 PSA存气放空火炬，氮气置换合格。 ?切断原料气 ?转化炉大火嘴改小火嘴操作，保持炉温稳定。 ?切断转化进料，停止干气进V4001。装置改大循环。 ?切断进料后，系统补氢(继续注氨办法)控制转化系统压力。 ?切出R4001、 R4002/AB通氮气保护。 ?转化催化剂烧焦 ?改好烧焦流程,: ?转化催化剂烧焦，控制好转化炉入口温度为480-500?，配汽量3.5-4.5t/h.系统压力:1.0MPa，循环量1500-2000NM3/h 。 ?.分析转化出入口CO+CO2浓度CO+CO2<1%时可停止补氢，若CO+CO2>1%时必须再补氢置换 ?.烧焦时间为8小时。根据催化剂结焦的情况定烧焦时间。 88 ?.烧焦时需半小时采样分析CO+CO2含量。 ?.若CO+CO2含量无上升趋势且小于1%，CH4含量为零，F4002出口温度为无明显温升，此时烧焦结束。 ?. 烧焦结束，切断配氢(停止注氨)，补入氮气，置换氢气，F4001、 F4002以20-30?的速度降温。 ?.F4001出口将至150?，立即熄灭关风门、烟道挡板闷炉。 ?降温置换 ? F4002出口降至600时大量补入氮气，置换氢气在8小时内循环气氢气浓度降至零。 ?当转化出口达400?，中变温度达250?循环气氢气为零时，转化停止配汽， 脱水罐排净水后关闭放控阀。 ?转化炉出口达150?时加热炉熄火，停压缩机。当炉膛温度降至60? 停引风机，鼓风机。 ?中变反应器出入口加盲板，通氮气保护催化剂。 ?转化炉采取保护措施。 ?余锅炉系统随降温而降温至停工，放水并采取保护措施。 ?化学水处理装置，放净存水，通氮气保护。 ?瓦斯系统进行氮气置换合格。 89 第八章 装置主要控制及连锁自保系统 第一节 装置重要控制回路 1 转化水碳比控制回路 该控制回路是制氢装置的主要控制回路，它是控制转化水碳比值。一般转化水碳比值在3.5,4.0。若比值,3.5催化剂易积碳，比值,4.0浪费蒸汽能耗高。 该控制可为全自动控 制水碳比。也可以将控制水碳比改为原料气流量、蒸汽流量单参数控制。 2 转化系统压控回路 PIC-4402 该控制回路是控制转化系统压力的，是用分程控制的方法控制。它的控制过 90 程是转化压力上升，开大Pv-4402A阀，加大中变气去PSA排量，当Pv-4402A阀开至50%时，转化系统压力仍然很高，这时去火炬的Pv-4402B阀开启，中变气放止火炬。此时转化系统压力必然调整至正常值。 3 余热锅炉水位三冲量控制回路 „ 余热锅炉水位三冲量控制回路 该回路控制实际是锅炉水位与给水流量与产蒸汽流量差值串级调节，锅炉水位是正参数LTCA-4601(主回路)，锅炉给水量FIQ-4601与发生蒸汽量FIQ-4602差值为负参数(负回路)。主回路输出信号作为负回路给定值，负回路输出信号控制给水流量控制阀。采取水位三冲量控制对汽包液位控制是非常稳定的。 余热锅炉压控PIC-4601是控制汽包压力的，当汽包压力上升，控制输出信号减小，控制阀开大，增大蒸汽去蒸汽管网排量。汽包的压力控制稳定。 4 转化炉炉温度控制回路 91 转化炉温度控制回路 控制主回路TRCA-4301是控制转化炉总出口温度的，温度控制较滞后，TRCA-4308是控制转化炉辐射出口温度的，较灵敏。两主回路必须切换为单一回路控制。另一回路只作温度显示。 负回路控制也分为两路控制，一路是控制高压瓦斯进入小火嘴的瓦斯流量来控制炉温。另一路是控制补入瓦斯混和器高压瓦斯来控制炉温， 一般来炉温控制只控制一路，不能两路同时控制。一般瓦斯混和器高压瓦斯补入量应为单独控制为好。 92 5 瓦斯混和器控制回路 瓦斯混和器的控制回路 瓦斯混和器共设置三个控制回路 一是入口压控PIC-4501，用补入中变气控制瓦斯混和器入口压力的，开工时补入中变气。 二是出口压控PIC-4502，用排入火炬瓦斯量来控制瓦斯混和器出口压力(脱附气压力)，平稳时此控制阀应关闭不排放瓦斯。 三是入口瓦斯流量控制，原设计此回路与转化炉出口温度串级调节。转化炉温度与瓦斯混和器补入瓦斯流量串级调节难以实现控制，一般脱附气不足时只作补入瓦斯量控制。 第二节 装置自保连锁系统 1 原料气压缩机系统 ?原料气压缩机C-4001自保连锁逻辑原理图 93 主电机 启 动 循环水压力 停 止 附助油泵 启动 ?启动条件连锁 ?润滑油泵启动，供油主管压力?0.15Mpa，主电机可启动。 ?供水压力?0.15Mpa，主电机可启动。 ?运行保护连锁 ?润滑油压力,0.15Mpa，DCS声光报警。 ?润滑油压力,0.10Mpa，连锁停机。 ?一、二级排气温度,150?，DCS声光报警。 94 ?电机定子温度,110?DCS声光报警，,120?连锁停机。 ?电机轴承温度,70?DCS声光报警，,80?连锁停机。 ?主机轴承温度,70?DCS声光报警，,80?连锁停机。 ?润滑油过滤器压差,0.05Mpa，DCS声光报警。 ?冷却水总管水压,0.15Mpa，DCS声光报警。 ?润滑油供油温度,60?，DCS声光报警。 ?排气压力, Mpa，DCS声光报警。 11电机工作电流?45A连锁停机。 ? 2 制氢装置 ? PSA系统 ?自保连锁系统。 报警一览表 ?连锁逻辑框图 95 ? 余热锅炉系统 汽包低液位自保连锁逻辑框图 第九章 装置开工重要步骤 装置气密方案 管道，容器经过强度试验，吹扫后，可以进行装置的系统气密检查。 气密的目的: 检查所有法兰、阀门的填料、密封，焊口等处的严密性，以防止在正常开工时，因可燃气体，有毒有害气体泄漏而造成火灾及其它事故。 1(气密的条件: ?装置开工所必需的设施全部完好并确认合格，所有施工项目已完成，测量及控 制仪表均安装好并调试合格。 ?所有过滤器、盲板，孔板，安全阀、单向阀均已全部复位，并已装上正式垫片， 临时隔离盲板拆除。 ?气密用氮气符合质量要求 ?系统内所有的现场压力表取压管根部阀打开，所有现场玻璃液位计联结阀打开。 ?系统内所有变送器，电磁阀关电，调节阀的气浮接通，变送 ?系统内所有放空阀、排凝阀，采样阀通向地沟的阀门排净存液后关闭。 ?系统所有流量孔板变送器的取压管线上的阀应开。至现场分析仪的取样管的根 部阀关闭。 ?气密检查处不要保温，已保温的要拆除。 96 ?气密用的压力表已选定并检验合格。 ?气密用的工具、临时材料(肥皂液、小塑料桶、手电、反射镜、喷壶、粉笔)已备好送到现场。 11气密检查进度情况应有专人作记录。 ? 2(气密检查及安全注意事项: ?给气阀与排气阀处，操作人员保持及时联系，一旦压力达到，应及时排放或关闭给气阀。 ?管道压力等级不同，应分别进行气密检查。 ?泄压排放处，要设有危险标志或用绳围圈。 ?只有常压下，才能装拆盲板，法兰。 ?高空作业人员应系好安全带。进入现场戴好安全帽。 ?高压系统试漏时，应注意与之相临近的低压系统隔开，以防串压。 ?现场就地排放惰性气体时，要站在上风。要注意人身安全，以防窒息。 ?气密检查合格后，应由专人确认签字，所用临时材料应作记录并及时拆除。 ?所有安全阀投用，确认放空后路畅通。 3(气密检查点: 检查设备管道上所有连接点，法兰面及密封面，其中包括管线，仪表连接处，放空阀，排凝阀、阀门连接处和阀门的盘根。 4气密检查方法 系统气密检查的压力等级应能满足实际操作压力。可先将系统升至0.05MPA，对系统进行普查，若无泄漏，则继续升压至50%操作压力，若检查仍无泄漏后升压至操作压力75%的操作压力，检查无泄漏后升压至操作压力检查。 合格标准是在试验等级压力下24小时保证压力表显示压力下压降不超过10%，为系统气密检查合格，低压部分总压障应小于5%。 5(气密程序 为了便于气密工作，可将本装置分成若干系统。 ?原料罐至脱硫系统 气密流程: 焦化干气 C4001 F4001 R4002 97 关闭R4002B底出口阀门，隔绝转化。引低压氮气将系统充压至0.05MPa，对系统进行普查，若有泄漏作好记录，可根据情况进行带消漏，若需泄压处理则可先关闭氮气阀。V4001、R4001、R4002低点排空。消漏完毕后，排空关闭，继续充氮检查。 ?压缩机入口线 N2 焦化干气 V4001 C4001AB入口 V4010 关闭焦化干气进装置阀门，关V4010顶阀门，由压缩机入口引氮气。充压至0.05MPa，确认无泄漏继续升至1.0MPa，人员在分别在每个密封点，用喷壶浮上肥皂水检查，若无泄漏则认为该压为等级合格。若有泄漏则需要联系人员消漏，是否带压作业可视情况而定。 ?压缩机出口至R4001/AB a 压缩机入口线气密完成后，将氮气串入压缩机出口将系统升至0.05MPa，对每一密封点检查，确认无泄漏开压缩机C4001升压至1.5MPa时，气密人员分别在每个密封点，用喷壶除肥皂水检查，若无绁漏8小时压降小于0.05MPa认为合格。若有泄漏则联系人员处理漏处。 b 检查合格继续由C4001将系统至2.5MPa阶段对每个气密点进行喷肥皂水检查，有漏处联系人员处理，需要带压或泄压处理根据情况而定，恒压8小时，8小时压降小于0.05MPa为合格，向下阶段进行。 c 检查合格后将压力升至3.55MPa，组织人员继续检查密封点，恒 压8小时，8小时压降小于0.05MPa为合格。 d 完成本系统气密后，将系统氮气缓慢串入转化系统进行气密。 ?转化系统 a(转化气密流程 氮气线 转化开工线 F4002对流 F4002幅射 中变反应器入口(加盲板)。 b(转化中变脱水全流程 氮气线C4001 F4002对流段幅射段 E4004 V4006 98 c准备工作 以上流程打通确认分两步进行。 V4004、V4005、V4006液控付线及后手段关闭。 d气密程序: ?先进行转化系统气密，中变反应器入口加盲板。 ?转化气密结束后泄压拆中变反应器入口盲板。打通全流程气密。 ? 脱硫系统气密结束后，缓慢打开R4002B的出口阀门，向转化充压至1.0MPa，检查转化系统泄漏情况，恒压8小时，压降小于0.05MPa，为合格向下阶段进行。脱硫继续向转化串压，如果脱硫系统压力不够，关R4002氮加盲板，引氮气启动C4001经开工线向转化系统升压至2.0MPa，恒压8小时，检查泄漏情况，压降小于0.05MPa为合格继续升压至2.7MPa，恒压8小时，检查密封点有无泄漏，如果压降小于0.05MPa，转化气密结束。为节约氮气，将转化的氮气回充脱硫至平衡压，关闭R4002出口阀，转化泄压拆中变反应器入口盲板。打通全流程试压。 ? 转化气密结束后，对中变器后部进行气密，由于流程原因只能打通全流程气密。氮气经80N24001线引入C4001入口充入转化至中变升压气密，压力达1.0MPa检查密封点，无问题向2.0MPA升压恒压8小时，检查中变及后部的泄漏情况，如果压降小于0.05MPa，完成气密工作。 99 转化催化剂的装填方案 用防雨遮盖物搭建临时催化剂存放棚，以便下雨时防雨及时放催化剂。 1(装填前需用筛子筛去因运栓或搬运过程中造成破碎的催化剂和瓷球，并在过筛后作称重编号，将数据记录入表。 2.装填步骤及方法 2(1预先将装填漏斗、帆布袋、连接件等装填器具吊到反应器平台上，将帆布袋从反应器顶部人孔入反应器内。 2(2将,15mm瓷球称重后倒入吊装漏斗，吊到平台倒入装填漏斗，装入反应器，装至反应器底部切线处，进人耙平铺上金属网。 2(3 B-113催化剂装入吊装漏斗吊至平台倒入装填漏斗，装入反应器。 2(4装至300mm高度下人耙平再继续装填。 2(5装至2000mm高度，进人耙平铺上金属网再吊装瓷球，高度为100mm，耙平。 2(6催化剂瓷球装完好，经检查合格，封好人孔，出入口加盲板，有条件可通入0.05Mpa氮气保护。 3.转化催化剂Z-417、Z-418装填程序 转化催化剂装填的好坏对于装置开工后的正常运行，炉管及催化剂的寿命都有很大影响。所以必须给以足够的重视，较理想的情况是各炉管装催化剂同重量，同高度，同压降，但实际上因几种原因达不到预期目的。 3(1催化装填重量、体积、破碎之间关系。 3(1(1虽然装入同数量的催化剂，但因振荡程度不同，松紧程度不同，造成各管之间阻力降不同。 3(1(2虽然每管装入了在重量上相同的催化剂但由于催化剂环大小不同(造成破碎)，吸湿量不同，导致催化剂重量相同时个数不同，也会造成阻力降同。 3(1(3催化剂每批配料可能略有不同，造成堆比重不同，装填重量相同时高度可能不一样。 3(1(4如催化剂装填时易造成破碎，会使床层高度降低，也会产生较大的阻力降。 100 3(1(5装填不好，催化剂床层间有―架桥‖，床层偏高，使压力降减小。 为使催化剂在装填后能达到理想的状态，应兼顾重量和容积两方面，并采取必要的措施，用木锤敲击炉管消除―架桥‖。 时间安排: 准备工作:3天(分袋) Z-417装填需:3天/炉(包括测压降) Z-418装填需:3天/炉(包括测压降) 收尾: 1天 共需:10天/炉 3(2装填需用工具 101 3(3装填人员编编制表 102 3(4准备工作 3(4(1必须将转化炉顶炉底清扫干净，烘炉完毕并检查合格。 3(4(2在转化炉管下端，用脚手架搭成平台、高度以能在炉管下法兰处很好地作业为准。 3(4(3打开转化炉管的上、下法兰。 3(4(4先用非净化风逐个吹扫转化炉管。 3(4(5用尼龙绳系上毛刷或汗布，上、下拉刷炉管内壁。 3(4(6逐个检查出口猪尾管，确认无堵塞。 3(4(7用五节手电筒或安全灯逐个检查炉管，确认炉管内无杂物，内壁洁净。 3(4(8装上炉管底部托栅。 3(4(9根据专人指令，安装，检验并调节好测炉管压差计(压力降测定器)。 3(4(10可在靠近转化炉选一块空地，用油布及竹手架搭一催化剂临时存放棚。规格以能在雨天安全存放下转化催化剂为准。 3(4(11可将催化剂从库区运至现场临时存放棚。 3(4(12可先将Z-417、Z-418催化剂，并作必要的过筛。过筛时可边过筛边用风吹扫。若过筛后仍有破碎催化剂，应进行人工拣出。 3(4(13上述各项工作准备完毕后，必须由专门负责催化剂装填的人员检查合格后，才可以进行催化剂装填。 3(5装填步骤方法 3(5(1第一步:催化剂分袋 A参加催化剂装填人员分成2组，按预定的催化剂装填量分袋。 B 2组人员分别对两种催化剂按每袋5公斤分袋好编号存放。分袋过程中需过筛称重记录。 C 1组负责第一排炉管，2组负责第二排炉管。 3(5(2催化剂装填 每组责任:分袋、装填、测压降。 A每根炉管装填高度为12米，Z-417装填高度6米，Z-418装填高度6米，Z-418装入底部，Z-417装入上部。 B每根炉管分四次装填。每根炉管共装20袋(Z-417 10袋、Z-418 10袋)每 103 组对12根炉管按顺序分两次装入Z-418再分两次装入Z-417。 C先将分袋后的催化剂Z-418吊至炉顶平台，每组一排炉管，3人配合，一人解袋扣，一人钩牢催化剂袋，另一人将催化剂袋另一端叠起100mm，然后贴炉管内壁慢慢将催化剂放下，到底时，将吊装绳轻轻向上一提，催化剂装入炉管中。 D将空袋提上来后，可用木锤连敲5下，然后再装入第二袋。 E每根炉管均装入2袋后，全部用木锤连敲10下，测量空高，每根炉管空高与平均空高相差在50mm之内为正常情况，超过65mm的炉管重敲或用振荡器振荡20秒，空高不合格，需卸出重装。 F依上述方法继续装填Z-417直到全部装完，全炉测出空高，压差。不合格的炉管需重新调整若调整后空高或压差仍不合格则必须卸重装。直到合格为止。对测量的空高、压差作记录。 G Z-418装完并调整合格后，用石棉板将上法兰盖好，将炉顶的空袋或剩余Z-417全部运下，再将Z-417全部吊至炉顶。 H参照Z-418装填方法，将Z-417全部装好。 M每给炉管全部装好后测一次空高、压降，作好记录，若有压降低于平均压降的5%或高于5%的均视为不合格，均作重新调整。压降低于平均压降5%的炉管视高空高可加入Z-418作调整。压降高于平均压降5%的炉管视空高可取出少许Z-418，锤敲或振荡后压降仍高的需卸出重装，直到合格为止。 3(6转人催化剂装填注意事项: A吊装绳要在15米以上，吊钩另一端应找固定点系牢;不可将空袋或满袋催化剂脱催化剂脱钩掉入炉管内。 B炉管中下降要缓慢，提起高度不应大于1米。 C装填中途布袋开口时，如离已装好催化剂面不超过1米时，要立即检测床层高度，若偏低太多或布袋开口时位置超过1米，该炉管应卸出重装，以免破碎太多，该管阻力降大。 D若炉管内不慎落入螺帽，螺栓等金属物可立即用磁铁将其吸出，若吸不上来应重新装该管，特别是落入较大，较重的物品时更要卸掉重装。 3(7测炉管及后尾管阻力降的方法。 3(7(1所使用的工具 104 精密压力表3块，限流孔板，手阀2个，测炉管压力降的专门工具(需有备用胶圈)，,,,,,米胶管。 3(7(2测阻力降的准备工作 ,转化炉管 PG-2 PG-3 仪表风 炉管 3(7(3测量原理 如图所示，仪表风自装置来，经过,,,,减压，并维持压力表,,,,一定的压力。又经过限流板降压，降压后的仪表风压力由,,,,测得减压扣仪表风经,,,,和测阻力降的专门门工具后进入炉管之后放空。由图可见，大气的表压为零，所以压力表,,,,的压力即是仪表风通过炉管的压力降，亦即炉管的阻力降。 3(7(4测量的方法 ,,,,,测量的是仪表风总压，,,,,测量的是经手阀,,,,后的风线压力，,,,,测量的是经限流孔板后的仪表风的压力。 ,在测量过程中，将如图右边的密封圈置于炉管口处，切记漏风，并在下尾管集合管的后路放空。 ,开手阀,,,,的值即是所测炉管的阻力降。 ,读出,,,,的值即是所测炉管的阻力降。 ,用同样的方法测量其他炉管的阻力降，测量过程中要注意,,,,的值的要维持不变。 ,空管压降之前，要先将转化炉管反复擦试干净，何等到转化炉管中没有杂 105 物及油脂。 3(7(5测量需注意的问题 ,测量炉管阻力降必须在擦干净炉管，下尾管做过滤珠实验后方可进行。 ,测量之前必需封好炉管的法兰，不能有泄漏。 ,胶皮管与其管线的连接处必须紧密，不能泄漏。 ,测量过程中必须维持,,,,的指示不变，这是准确测量炉管阻力降的关键。 ,测量后必须作好各个炉管阻力降的记录。 ,,,分筛，活性炭装填方案 ,,吸附剂需设计院给出方案 第十章 紧急事故处理 (紧急事故处理预案) 事故处理的原则 为保障制氢装置安全生产的需要，遵照―安全第一，预防为主‖的原则，制定事故紧急处理预案 事故处理的一般原则是保护设备、保护催化剂和保证人身安全。制氢装置具有高温、高压、易燃、易爆的特点，而且操作受外网影响较大，因此容易发生事故，如果处理不当，就可能引发火灾、爆炸、人员伤亡等严重事故。 第一节 停电事故紧急处理 (停电事故紧急处理预案) ?(瞬时)紧急停电事故处理 清源沥青厂现为双电源供电，一路是齐鲁石化氯碱线6000V,另一路是临淄热电厂热电线6000V,两条供电线路互为备用输入厂内总变。 1 恍电现象: ?装置照明眨闪。 106 ?转化炉鼓风机、引风机自停。 ?锅炉给水泵、汽提塔底、加药泵泵停止运转。 ?装置机械噪音突然减小。 2 停电原因: ?运行供电母线故障跳闸，备用供电母线切入并投入运行。 ?系统电网电压波动。 ?系统电网线路切换。 3 紧急处理: (瞬间停电按恢复装置运行处理) ?立即启动原料气机润滑油泵。 ?迅速启动转化炉鼓风机、引风机调整好炉膛负压。 ?迅速启动锅炉给水泵、保证汽包液位。 ?启动汽提塔底泵、加药泵。 ?检查原料气压缩机运行情况。 ?严密注视转化炉入炉原料气量、配汽量、炉出口温度及炉膛温度。 ?严密注视R-4001、R-4002、R-4003运行情况。 ?严密注视V-4003、V-4007运行情况。 4 需注意的问题: ?原料气机设置瞬时停电自启动，虽不受瞬时停电影响。但要注意压缩机厂家 没有配置轴头泵，设置单独稀油站，瞬时停电润滑油泵自停，所以首先要先启动润滑油泵，保证压缩机安全运行。 ?启动锅炉给水泵，应先关出口阀再启动电机，严防带负荷启动。 ? (长时间)紧急停电事故处理 1 停电现象: ?装置照明全部熄灭。 ?运转设备停止运转。 ?装置机械噪音消失。 ?DCS由UPS供电显示画面。 2 停电原因: ?所用供电母线故障掉牌，备用供电母线不能切换并入运行。 ?双路供电母线存在故障。 ?系统电网故障。 ?高压配电故障。 3 紧急处理: (装置停电按紧急停工处理。) ?加热炉熄火，迅速切断转化炉、原料气预热炉燃料气，关闭瓦斯混合器切断阀及高压瓦斯阀。 ?炉膛泻压降温，迅速拉开转化炉上部防爆门，炉膛紧急泻压、降温，防止 烧毁炉管及催化剂。 ?切断原料气，迅速关闭转化炉原料气进料阀组，关闭脱硫反应器底阀，切 断脱硫与转化的联系，脱硫系统保压。 ?停PSA,关闭转化压控阀，切断与PSA联系。PSA系统保压。 ?吹扫炉管，利用汽包剩余压力蒸汽短时吹扫炉管保护催化剂，蒸汽温度低 107 于230?停止吹扫，蒸汽放空。 ?关闭原料气压缩机出入口阀、压控阀组。防止串压。 ?PSA紧急停车，在DCS上用停车密码将运行按钮置为STOP状态，关闭程控 阀。程序将自动记忆停车时的状态。再关闭吸附塔总进口、出口阀门，保持8个吸附塔压力，供氢开工，关闭顺放罐、逆放罐、吹扫罐进出口阀，防止串压。 ?余热锅炉处理 严密注视R-4003液位及压力，待炉管短时吹扫结束后，蒸 汽放空。 4 需注意的问题: ?转化炉设置大火嘴、小火嘴，大火嘴烧脱附气 2600NM3/h，小火嘴烧高压瓦斯 100NM3/h,停电时不及时熄火，会造成烧穿炉管，烧毁催化剂。 ?转化炉为顶烧式，设置上部防爆门紧急速开拉线，停电时，炉膛正压，火焰直烧炉管， 易烧毁炉管。迅速拉开防爆门，瓦斯火焰从防爆门冒出，达到炉膛泻压、降温的目的。 ?迅速切断原料气，配汽不停，用,230?蒸汽吹扫炉管，防止催化剂结焦。但注意蒸汽温度太低容易造成催化剂崩裂。 ?转化炉降温时，要注意R-4003床层温度，当床层温度?230?，停止配汽， 防止催化剂崩裂。 ?PSA停止运行，8个吸附塔保存压力，不允许泻压。等待装置开工时，用内存的氢气开工。 第二节 停风事故紧急处理 (停风事故紧急处理预案) ? 低风压紧急处理 1 供风情况及要求 ?仪表风供风情况: ?原有三台空压机，可供风180NM3/h×3 ?新增两台空压机，可供风900NM3/h×2 ?仪表风供风要求: ?总供风量:?1260NM3/h ?仪表正常供风,0.4Mpa,,0.3Mpa报警，,0.24Mpa仪表控制阀失去控制。 ?装置仪表需风量:,200NM3/h。 2 低风压现象: 108 ?DCS画面发生低风压声光报警。 ?控制阀失去控制，操作参数波动。 3低风压原因: ?部分空压机停车，造成风压下降。 ?空气干燥控制失控。 ?净化风大量泄漏或放空。 4 紧急处理 (一般情况按维持装置运行处理，特殊情况按紧急停工处理) ?联系减压装置空压机岗位迅速启动空压机，提高风压，保证供风。 ?联系减压装置空压机岗位调整空气干燥操作，保证供风正常。 ?停止滥用净化风，保证仪表用风正常。 ?短时间低风压，为了维持不停工可改旁路操作(短时间) ?长时间低风压，可按紧急停工处理。 5 需注意的问题: ?严格控制F-4001、R-4001、R-4002的操作，做到反应器不超温。 ?严格控制转化炉的操作，做到不超温。 ? 中断仪表风紧急处理 1 停风现象: ?DCS画面发生低风压声光报警。 ?控制阀完全失去控制，风开阀阀位全关，风关阀阀位全开。 ?操作参数大幅度波动。 2停风原因: ?空压机全部停车，不能及时启动。 ?空气机配电故障。 ?净化风主线断裂。 3 紧急处理 (停风按紧急停工处理) ?加热炉熄火，转化炉、原料气预热炉燃料气控制阀停风关闭，加热炉熄火。切断瓦斯，关闭瓦斯混合器切断阀及高压瓦斯控制阀组。 ?炉膛降温，迅速拉开转化炉防爆门，打开对流段人孔，对炉膛进行降温。 ?关闭转化炉原料气进料阀组，关闭脱硫反应器底阀切断脱硫与转化的联系，脱硫系统维持系统正压。 ?关闭转化压控阀，切断与PSA联系。 109 ?转化炉继续配汽吹扫炉管，蒸汽温度低于230?停止配汽。 ?关闭原料气压缩机出入口阀、压控阀组。防止串压。 ?PSA紧急停车，在DCS上用停车密码将运行按钮置为STOP状态，关闭程控阀。程序将自动记忆停车时的状态。再关闭吸附塔总进口、出口阀门，保持8个吸附塔压力，准备开工供氢，关闭顺放罐、逆放罐、吹扫罐进出口阀，防止串压。 ?汽包操作维持锅炉给水及供汽，待炉管短时吹扫结束后停锅炉给水泵，蒸汽 放空。 4需注意及说明的问题: ? 装置停风按紧急停工处理，要掌握紧急停工做到不超温，不超压、不损坏催化剂这一原则。操作人员要熟记装置所配置控制阀那些是风开阀、风关阀。 ? 原料气炉温度调节器为反作用，配风开阀，停风时，控制阀关，加热炉熄火。 ? 转化炉配汽调节器为正作用，配风关阀，停风时，控制阀开，配汽不中断， 保护催化剂。 ?转化炉原料气调节器为反作用，配风开阀，停风时，控制阀关，中断原料气，保护催化剂。 ?转化炉瓦斯量调节器为反作用，配风开阀，停风时，控制阀关，转化炉小火嘴熄火。 ?中变器入口温控调节器为反作用，配风开，停风时，塞阀关，保护催化剂不超温。 ?三个分水罐液控调节器为正作用，配风开阀，停风时，控制阀关，防止氢气串入汽提塔系统，防止串压、串氢。 ?汽包液控调节器为正作用。配风关阀，停风时，控制阀开，锅炉给水不中断。 第三节 停水事故处理 (停水事故处理预案) ? 停除盐水紧急处理 1 停除盐水现象: ?除盐水流量回零。 ?除氧器液位显著下降。 2停除盐水原因: ?化学水处理装置故障，暂时无法供除盐水。 ?除盐水管线破裂，无法恢复。 3 紧急处理 ?除氧器液位下降，将汽提塔净化水迅速返回除氧器，以维持除氧器液位。 除盐水短时间无法恢复时，装置按紧急停工处理。 110 ?迅速切断转化炉、原料气预热炉燃料气，关闭瓦斯混合器切断阀及高压瓦斯阀。 ?迅速拉开转化炉上部防爆门，打开对流室人孔，形成对流，迅速降低对流室、 辐射室温度。 ?关闭转化炉原料气进料阀组，关闭脱硫反应器底阀，切断脱硫与转化的联系，脱硫系统保压。 ?关闭转化压控阀，切断与PSA联系。 ?转化炉继续配汽吹扫炉管，蒸汽温度低于230?停止蒸汽吹扫。 ?关闭原料气压缩机出入口阀、压控阀组。防止串压。 ?PSA紧急停车，在DCS上用停车密码将运行按钮置为STOP状态，关闭程控阀。程序将自动记忆停车时的状态。再关闭吸附塔总进口、出口阀门，保持8个吸附塔压力，准备开工供氢，关闭顺放罐、逆放罐、吹扫罐进出口阀，防止串压。 ?严密注视汽包液位变化，待炉管短时吹扫结束后停配汽，蒸汽放空。 4需注意及说明的问题: ?除盐水中断，判断准确，果断处理。 ?中断除盐水处理，要根据汽包液位的情况迅速、果断处理，杜绝发生汽包 V-4003液位超低限的现象出现，造成蒸汽发生器、蒸发段中断循环、超温、超压事故。 ?紧急处理过程中，确保转化炉炉管、转化催化剂不受损伤。 ? 停循环水紧急处理 1 停循环水现象: ?循环水流量下降至零。 ?冷却器冷后温度上升。 ?压缩机汽缸温度上升。 2停循环水原因: ?2#循环水站1#、2#水泵无法启动。 ?循环水塑料管线破裂，无法恢复。 3 紧急处理 ?装置停循环水按紧急停工处理。 ?加热炉熄火，将F-4001、F-4002迅速熄火，关闭瓦斯、脱附气阀。 ?停止原料气，关闭原料气阀组。 ?停PSA，迅速停止PSA运行，中变气放空火炬。 ?吹扫炉管，切除脱硫系统，吹扫转化炉管。 ?脱硫系统切除保温保压。 ?转化炉停止吹扫炉管，蒸汽由汽包放空。 ?转化炉继续降温。 ?余热锅炉停锅炉给水。 ?汽包压力低于1Mpa,关闭蒸汽压控阀。 4 需注意的问题 111 ?停水会造成E-4005冷后温度升高，导致水蒸汽进入中变气，严重影响吸附 剂寿命。 ?停循环水，压缩机汽缸温度上升，会发生设备事故。 ?紧急处理时，要防止转化炉超温导致烧毁炉管、催化剂。 第四节 停瓦斯紧急处理 (停瓦斯紧急处理预案) 1 停瓦斯现象: ?原料气炉炉温显著下降。 ?转化炉炉温下降。 2停瓦斯原因: ?地方停供天然气 ?焦化、催化装置脱硫系统故障。 3 紧急处理 ?停供天然气，按中断原料气紧急停工处理(制氢以天然气为原料) ?焦化干气中断，用天然气补充瓦斯系统。(天然气供应正常) ?紧急时可补充中变气应急解决。(转化炉炉温较低时) 4 需要注意的问题 ?制氢装置以天然气为原料时，停天然气按紧急停工处理。 ?制氢装置以天然气、焦化干气混合气为原料，停焦化干气时，用天然气补充瓦斯。 第五节 重大设备、工艺问题紧急处理 (重大设备、工艺问题紧急处理预案) ? 原料问题的紧急处理预案 1原料气中断紧急处理 ? 中断原料气现象: ?原料气入炉流量下降为零。 ?V-4001压力下降。 112 ?中断原料气原因: ?地方停供天然气。 ?焦化、催化装置脱硫系统故障。 ? 紧急处理 ?按中断原料气停工处理。 ?F-4001迅速熄火，关闭瓦斯控制阀组。转化炉降温逐个熄灭火嘴。 ?R-4001、R-4002/AB切除保温保压。建立转化循环，关闭转化炉原料气阀组。 ?降低转化炉配汽量，蒸汽温度低于230?停止配汽，蒸汽放空。 ?PSA紧急停车，在DCS上用停车密码将运行按钮置为STOP状态，关闭程控阀。程序将自动记忆停车时的状态。再关闭吸附塔总进口、出口阀门，保持8个吸附塔压力，准备开工供氢，关闭顺放罐、逆放罐、吹扫罐进出口阀。 ?根据汽包压力及蒸汽温度情况，停止锅炉给水。 ?转化炉炉膛温度低于400?，停压缩机。 ?停余热锅炉系统。 ? 需要注意的问题 ?停原料气处理，要防止未精制原料气进入转化，导致催化剂结焦。 ?停原料气处理， 要防止配汽含水造成催化剂崩裂。 2原料气含硫超标处理 ? 原料气含硫超标现象: R-4001床层温度急剧上升。 ?原料气含硫超标原因: ?天然气混入油田气。 ?焦化、催化装置脱硫系统故障。 ? 紧急处理 ?及时查明含硫超标原因。 ?加大PSA返氢量稀释原料气。 ?原料气含硫超标无法解决，按停工处理。 ? 需要注意的问题 ?加大返氢量，要注意JT-1G催化剂还原问题。 ?严防脱硫反应器硫穿透问题。 113 ? 制氢反应器超温紧急处理预案 1 R-4001床层超温紧急处理 ? 反应器超温现象: R-4001床层温度急剧上升。 ?加氢反应器超温原因: ?天然气混入油田气。 ?焦化装置焦炭塔含氧 。 ? 紧急处理 ?及时查明超温原因。 ?加大PSA返氢量稀释原料气。 ?反应器飞温严重，停原料气。 ?注入高压氮紧急降温。 ? 需要注意的问题 ?加大返氢量，要注意JT-1G催化剂还原问题。 ?严防烧毁催化剂。 2中变反应器床层超温紧急处理 ? 反应器超温现象: R-4003床层温度急剧上升。 ?中变反应器超温原因: ?中变反应器氢还原后，氮气保护氮气含氧造成超温。 ?塞阀失灵，造成超温。 3 紧急处理 ?向反应器充高压氮置换降温。 ?处理塞阀。 ? 重要设备突然停机紧急处理预案 1原料气机停机紧急处理 ? 停机现象: 114 ?原料气入炉流量下降为零。 ?脱硫系统压力下降。 ?停机原因: ?配电开关柜故障。 ?系统电网故障。 ? 紧急处理 ?按紧急停工处理。 ?加热炉熄火，迅速切断转化炉、原料气预热炉燃料气，关闭瓦斯混合器切断阀及高压瓦斯阀。 ?炉膛泻压降温，迅速拉开转化炉上部防爆门，炉膛紧急泻压、降温，防止 烧毁炉管及催化剂。 ?切断原料气，迅速关闭转化炉原料气进料阀组，关闭脱硫反应器底阀，切 断脱硫与转化的联系，脱硫系统保压。 ?停PSA,关闭转化压控阀，切断与PSA联系。PSA系统保压。 ?吹扫炉管，利用汽包剩余压力蒸汽短时吹扫炉管保护催化剂，蒸汽温度低 于230?停止吹扫，蒸汽放空。 ?关闭原料气压缩机出入口阀、压控阀组。防止串压。 ?PSA紧急停车，在DCS上用停车密码将运行按钮置为STOP状态，关闭程控 阀。程序将自动记忆停车时的状态。再关闭吸附塔总进口、出口阀门，保持8个吸附塔压力，供氢开工，关闭顺放罐、逆放罐、吹扫罐进出口阀，防止串压。 ?余热锅炉处理 严密注视R-4003液位及压力，待炉管短时吹扫结束后，蒸 汽放空。 2锅炉给水泵停泵的紧急处理 ? 停泵现象: ?锅炉给水量为零。 ?汽包液位迅速下降。 ?停机原因: ?配电开关柜故障。 ?两台水泵无法启动。 ? 紧急处理 115 ?按紧急停工处理。 ?加热炉熄火，迅速切断转化炉、原料气预热炉燃料气，关闭瓦斯混合器切断阀及高压瓦斯阀。 ?炉膛泻压降温，迅速拉开转化炉上部防爆门，炉膛紧急泻压、降温，防止 烧毁炉管及催化剂。 ?切断原料气，迅速关闭转化炉原料气进料阀组，关闭脱硫反应器底阀，切 断脱硫与转化的联系，脱硫系统保压。 ?停PSA,关闭转化压控阀，切断与PSA联系。PSA系统保压。 ?吹扫炉管，利用汽包剩余压力蒸汽短时吹扫炉管保护催化剂，蒸汽温度低 于230?停止吹扫，蒸汽放空。 ?关闭原料气压缩机出入口阀、压控阀组。防止串压。 ?PSA停止运行。 3 锅炉缺水、汽水共腾与处理 ?缺水的事故 a) 现象:LIC-4601指示低于正常值并发出低水位报警; b) 原因: 1) 液位调节阀LIC-4601失灵; 2) 水位计指示不正确，操作错误; 3) 给水系统发生故障，实际给水量下降; 4) 锅炉排污后未关阀或泄漏严重; 5) 对流室管组管子破裂。 c) 处理:首先进行液位计冲洗，如果仍见不到水位时，应紧急停炉;如果经 检查可见水位时，应加大上水量，建立汽包液位，并检查原因，进行处理。 ?汽水共腾 a) 现象:水位表原因:炉水水质差，碱度高，给水中含油多，水位过高，在极限浓度时炉 水负荷剧增; 116 c) 处理:加强连续排污和间断排污，同时注意加强给水调节，防止液位过低， 通过换水来改善炉水品质;当炉水分析合格后，调整排污量到正常标准。 ?液位计玻璃破裂 a) 现象:汽包液位计一端大量冒汽，有响声; b) 处理:迅速从另一侧接近液位计，关闭其汽阀和水阀;同时组织力量更换 玻璃板。换好玻璃板后，应先微开汽阀，预热液位计玻璃板，然后缓慢开启水阀，开大汽阀，投用液位计。 第十一章 安全技术 1.概述 安全生产是关系到人民生命、国家财产安全的大事，操作人员应该掌握有关的安全生产基本知识，自觉遵守有关的 规章制度 食品安全规章制度下载关于安全生产规章制度关于行政管理规章制度保证食品安全的规章制度范本关于公司规章制度 ，确保实现安全、文明生产。 本系统产品为氢气，•按GB4968-85的火灾分类法属,类火灾;按TJ16-74 第三章第一节火灾危险性分类的规定，本区域为甲类;按爆炸危险场所划分的规定，本区域设备的程控阀布置区为Q-3级场所(正常情况下不能形成，在不正常情况下形成爆炸性混合物可能性较小的场所)。 2.氢气的基本特性 众所周知，氢气是易燃易爆的气体，在大气压力和室温下系无色、无味、无毒的气体。它的沸点很低(20.4K)，同时也无腐蚀性。•但在高温下(,260?)，它将腐蚀某些金属，如炭钢，它与金属中炭起作用产生―氢脆‖。氢是所有元素中最轻的一种，原子量为2，对空气的比重为0.07，密度最小，它还具有高度的渗透性。氢气在空气或氧气中于一定条件下(指有水源或催化剂等)能产生爆炸，•氢气在空气中的爆炸范围是4.0,,75.6,，氢气不能供给呼吸，故在高浓度下能使人窒息，氢气的自燃点为560?。 117 3.系统的安全设施 本系统设于户外，各工序多处设有安全阀，排放气汇集于放空总管，最后经阻火器于高处放空。自控仪表系统在设计上已考虑到一旦遇到突然停电或停仪表气源等故障时，系统会自动处于安全状态。工艺管道和管件设计参数的选用都已考虑了含氢介质输送的特殊要求，且符合有关规定，非标设备严格执行―压力容器安全监察规程‖进行验收。 4.氢气系统运行安全要点: ?.输入系统和氢气含氧量不得超过0.5,; ?.氢气系统运行时，不准敲击、不准带压修理和坚固、不得超压、严禁负压; ? 管道、阀门和水封装置冻结时，只能用热水或蒸汽加热解冻，严禁使用明火烘 烤; ?. 设备、管道和阀门连接点泄漏检查，可采用肥皂水或携带式可燃性气体防爆 检测仪，禁止使用明火; ?. 不准在室氮气中含氧量不得超过3,。 置换必须彻底，防止死角末端残留余气。 置换结束后，系统内氧或氢的含量必须连续三次分析合格。 氢气系统动火检修，必须保证系统内部和动火区域氢气的最高含量不超过 0.4,; 118 防止明火和其它激发能源，禁止使用电炉、电钻、火炉、喷灯等一切产生明 火、高温的工具与热物体;不得携带火种进入禁火区，选用铜质或铍铜合金工具，穿棉质工作服和防静电鞋。 5.消防: ?. 供氢站应按TJ16-74的有关规定设置消防用水，并应根据需要配备―干 粉‖、―1211‖和―二氧化碳‖等轻便灭火器材或氮气、蒸汽灭火系统。 ?. 氢气着火应采取下列措施: ? ? ? 切断电源; 冷却、隔离、防止火灾扩大; 保持氢气系统正压状态，以防回火。 c) 氢气火焰不易觉察，救护人员应防止外露皮肤烧伤。 6.安全生产基本注意事项: ? 操作人员必须按操作手册规定操作。凡新来人员，必须经过安全教育和操 作法学习，实习操作技术，未经安全技术和操作法考试合格者，不准进行独立操作; ? 操作人员在上班时必须穿着整齐，不准携带易燃易爆物品进入现场。严格 控制工艺指标，严格执行有关安全规定; ? 本系统界区本系统界区设备在未卸去压力时，绝对禁止任何修理工作及焊接、拧紧螺丝，并禁止 使用铁器敲击设备; ? 设备使用的压力表必须是检验合格并打上铅封的，如压力表指针不回零或 误差大于其级数时，不得继续使用。每年必须校验一次压力表，并打上铅封。对于采用压 力变送器的压力指示仪表在使用前必须校好零点; ? 严禁在本系统界区内吸烟和动火，凡有爆炸及燃烧气体的容器及管道检修 需动火前，即应报请厂安技科及车间同意，先用氮气置换、吹净，经现场 119 分析合格，并采取了安全措施，领取动火证后方可动火。防止违章动火，没有批准的动火证，不与生产系统隔离，不进行清洗置换合格，不把周围 易燃易爆物消除，不按时作动火分崐析，没有消防措施及无人监护，严格 禁止动火; ? 确保设备、管道、阀门的气密性，检修后还应试漏，合格后方能开车，使 用过程中随时注意杜绝气体泄漏现象; 第十二章 生产工艺技术问答 1 什么是催化剂,催化作用及特征, 在化学反应中能改变反应速度而本身的组成和重量在反应前后保持不变的物质为催化剂。 催化作用是改变化学反应的途径，反应过程催化剂参与反应，本身不发生质的变化。 催化作用不能改变化学平衡状态，可缩短达到平衡的时间。催化剂能加入口温度 催化作用的选择性。催化剂可以使相同的反应物朝不同的方向反应生成不同产物。一种催化剂在一定的条件下只能加速一种反应。例如CO和H2分别使用铜和镍两种催化剂，在相应的条件下分别生成CH3OH和CH4，H2O 2 什么是催化剂活性,活性的表示方法 衡量一个催化剂的催化效能采用催化剂活性表示。催化活性是催化剂对反应速度的影响程度，是判断催化剂效能高低的标准。 催化剂的活性,工业上常用转化率来表示。表示方法为:在一定反应条件下，已转化掉的反应物的量(n’A)占原料量(nAo)的百分比 公式 XA(转化率),(n’A)/(nAo)× 100% 例题 原料气量:1500NM3/h 转化炉出口甲烷含量4.5% 转化气量:6000Nm3/h 120 求:转化率 6000NM3/h×4.5%,270Nm3/h 1500NM3/h , 270NM3/h,1230NM3/h 1230NM3/h?1500NM3/h×100%,82% 3 什么是催化剂的选择性, 当化学反应在热力学上可能有几个反应方向时，一种催化剂在一定的条件下只对其中的一个反应起加速作用，这种专门对某一个化学反应起加速作用的性能，称为催化剂的选择性。 催化剂的选择性取决于本身组分 结构和反应条件。 4 什么是催化剂失活,失活主要原因, 催化剂在运行中，积炭 中毒 热老化而引起的活性 选择性下降的过程就为催化剂失活。 原料中的毒物影响，催化剂超温引起的热老化，积炭，进料比例失调，工艺条件波动以及长期使用过程中由于催化剂的固体结构状态发生变化或遭到破坏等原因都会引起的催化剂的活性、选择性衰减。 5 催化剂的化学结构及作用, 催化剂大多数不是单一的化合物，而是由较复杂的多种化合物组成。催化剂组成按作用可分为主活性组分，助剂和载体三部分。 ?主活性组分是催化剂中起主要催化作用的组分。 ?助剂添加到催化剂中用来提高主活性组分的催化性能，提高 催化剂的选择性或热稳定性。助剂可分为结构性助剂和调变性助剂。结构性助剂作用是增大比表面积，提高催化剂热稳定性及主活性组分的结构稳定性。调变助剂作用是改变主活性组分的电子结构、表面性质或晶型结构，从而提高主活性组分的活性和选择性。 ?载体是负载活性组分并有足够的机械强度的多孔性物质。其作用是:作担载主活性组分的骨架，增大活性比表面积，改善催化剂的导热性能以及增加催化剂的抗毒性。载体还可以负载不同功能的活性组分制取多功能催化剂。 6 气—固相催化反应的步骤是什么, ?反应物分子由气体相向催化剂的外表面扩散。(外扩散) ?反应物分子由催化剂外表面向内表面扩散。(内扩散) ?反应物吸附在催化剂表面上。 ?反应物在表面上进行化学反应，生成产物。 ?反应产物从催化剂表面上解吸。 ?产物从催化剂内表面向外表面扩散(内扩散) ?产物从催化剂外表面向气体相扩散(外扩散) 7 催化剂中毒分那几种, 催化剂中毒分为可逆中毒，不可逆中毒，和选择中毒。 ?可逆中毒:毒物在活性中心上吸附或化合时，生成较弱的化合键，可以采用适当的方法破坏化学键除去毒物，使催化剂活性恢复，而不影响催化剂的性质。这 121 种中毒称可逆中毒或暂时中毒。转化催化剂的硫中毒、氯中毒就是此类中毒。 ?不可逆中毒:毒物与催化剂活性组分相互作用形成很强的化学键， 难以用一般的方法将毒物出去，使催化剂恢复活性。这种中毒就是不可逆中毒或永久中毒。例如转化催化剂砷铅中毒就是永久中毒。 ?选择中毒:一个催化剂中毒之后可以失去某一种反应的催化能力，但对别的反应仍具有催化活性，这种现象称为选择中毒。 8( 适用于蒸汽转化制氢的烃类原料有哪些, 答:适用于蒸汽转化的烃类原料大体分为气态烃和液态烃。 (1)气态烃包括天然气、液化石油气和各种炼厂气 天然气一般包括油田伴生气和气田气。天然气的主要成份是甲烷，以及少量乙烷、丙烷等低级烃类，含有一定量的氮、二氧化碳等惰性气体和有害杂质硫化氢。其中气田天然气是以甲烷为主，含微量杂质的气体。 液化石油气是由丙烷、丁烷为主要成份组成的烃类，来源有两种，一种是油田和天然气田伴生出来的天然液化气，另一种是炼油厂和石油化工厂产生的液化石油气。 炼厂气是指原油加工过程中副产的各种尾气，包括催化裂化气、焦化干气、催化重整气、热裂解气、高压加氢裂解尾气等。各种炼厂气的组成变化较大，其中含有烯烃的炼厂气，不宜直接用作蒸汽转化制氢。但经过彻底的烯烃脱除或加氢饱和处理，可以和不含烯烃的加氢干气一样，是很好的蒸汽转化制氢原料。 (2)液态烃包括直馏石脑油、抽余油、拨头油以及二次加工油 直馏石脑油是原油常压蒸馏所得210?以下的馏份。比重一般为0.63,0.77，含硫量小于0.05%，石蜡烃含量较高，芳烃含量小于13%，烯烃含量小于1%。 用作制氢原料的抽余油一般是重整抽余油，即重整抽提芳烃之后剩下的部分。抽余油干点一般在130,150?，芳烃含量很少。 拨头油一般也是重整拨头油，一般都是C5以下的烃类。 二次加工油指经裂化、焦化、减粘等一系列二次加工处理重油得到的轻油。这一类轻油一般不能直接用做制氢原料。但经加氢处理后不含烯烃，干点小于100?，比重较小的油，可以掺入直馏轻油做制氢原料或单独作为制氢原料，但一般需要经过实验评价才能确定。 9 蒸汽转化制氢原料选择原则有哪些, 答:(1)首先选用不含烯烃、芳烃和环烷烃含量低的原料。因为同碳数烃类积炭倾向为:烯烃,芳烃,环烷烃,烷烃;同碳数烃类的C/H值也基本是这个规律。为减少积炭倾向，提高原料的单位产氢量而遵循这项原则。一般要求原料中 122 烯烃含量小于1%，芳烃含量小于13%，环烷烃含量小于36%。 (2)优先选用较轻的原料。因为同族烃类积炭倾向随分子量增大而增大，C/H也随分子量增大而增大，为此，选用气态烃优于液态烃，轻组分液态烃优于重组分液态烃。 (3)优先选用低毒原料。就脱硫而言，一般硫含量小于150ppm时，采用钴钼加氢,,ZnO脱硫就能达到硫含量小于0.5ppm;硫含量大于150ppm，就要先进行预脱硫后再进行钴钼加氢,,ZnO脱硫，但这相应增加能耗、成本和投资。所以，应优先选用低硫原料。氯、砷对催化剂毒害较大，一般不宜选用含氯、砷原料。如果选用，则应设置脱氯、脱砷装置。 (4)就炼厂气制氢而言，往往可供选择的原料有几种，但数量都不多。这种情况下应根据上述原则优先选用平均分子量小，含硫低的饱和烃类。不足时补以分子量稍大的原料。例如宽馏分重整装置稳定塔顶的液态烃数量很少，但却是很好的制氢原料。又如炼油厂加氢干气也是很好的制氢原料。如果将上述两种原料做燃料烧掉，而选用直馏轻油或抽余油做制氢原料则是极不合理的。 3 10天然气用做制氢原料对转化催化剂有什么要求, 答:天然气主要由甲烷和少量乙烷、丙烷等组成，不含较高级的烃类，也不含烯烃。在转化条件下，不发生裂解、聚合等一系列的积炭反应，在反应管内进行的主要是甲烷蒸汽转化反应和变换反应。所以要求天然气转化催化剂具有较高的转化活性、稳定性和强度，以获得较长的使用寿命。 为此，必须保持催化剂具有较大的稳定性的活性表面。天然气转化催化剂目前基本上采用预烧结型载体负载镍的形式，一是保持物理结构的稳定，二是保证镍组分的均匀分布，此外还采用各种优化形状的催化剂(除拉西环外，有车轮状、多孔型、齿轮型)来提高催化剂几何表面积，增大活性表面的利用率来达到提高活性的目的答:天然气主要由甲烷和少量乙烷、丙烷等组成，不含较高级的烃类，也不含烯烃。在转化条件下，不发生裂解、聚合等一系列的积炭反应，在反应管内进行的主要是甲烷蒸汽转化反应和变换反应。所以要求天然气转化催化剂具有较高的转化活性、稳定性和强度，以获得较长的使用寿命。 为此，必须保持催化剂具有较大的稳定性的活性表面。天然气转化催化剂目前基本上采用预烧结型载体负载镍的形式，一是保持物理结构的稳定，二是保证镍组分的均匀分布，此外还采用各种优化形状的催化剂(除拉西环外，有车轮状、多孔型、齿轮型)来提高催化剂几何表面积，增大活性表面的利用率来达到提高 123 活性的目的 11天然气有机硫的加氢转化，其配氢量为多少, 天然气中有机硫的加氢转化，其配氢量取决于天然气中的有机硫含量。目前，国内作为制氢原料的天然气，一般有机硫的含量较低，大部分约为2-15ppm。在这种情况下，其配氢量控制在5-10,(V)即可。 12石油化工厂各种干气的特点如何, 石油化工厂根据装置情况不同，干气主要有:来自加氢精制(或裂化)装置的加氢干气、来自焦化装置的焦化干气、来自催化裂化装置的催化干气、来自重整装置的重整干气以及乙苯装置的烃化尾气等等。加氢干气、焦化干气和催化干气的典型组成见下表: 加氢干气、重整干气、焦化干气和烃化尾气由于氢气含量较高，而且烯烃含量较低，因此，是非常好的制氢原料。而催化干气尽管氢气含量较高，但由于氮气含量较高，在系统跑―龙套‖，造成燃料和公用工程消耗增加;同时烯烃含量也较高，则必须增加烯烃饱和设施，造成装置投资增加。因此，催化干气与其它干气相比，装置投资和消耗均较高，一般不作为制氢装置的原料。 124 在采用干气水蒸汽转化工艺制氢时，一般原料选择顺序为:首选加氢干气、重整干气，其次焦化干气，最后选择催化干气。 在焦化干气作为制氢装置的原料时，应尽可能的通过焦化富气的吸收稳定将烯烃含量降至6-8%以下;同时应注意焦化装置焦炭塔的切换操作，避免大量氧气进入干气中。 上述各种干气在作为制氢装置原料之前，应将干气中的总硫通过湿法脱硫工艺脱至100ppm以下，可以有效的减少氧化锌脱硫剂的耗量，装置操作也较为经济。 13石油化工厂各种干气作为制氢原料时应作如何处理, 根据转化催化剂对于原料中的烯烃、杂志含量的要求，各种干气应作如下预处理: 1)烯烃《1%:根据干气中不同的烯烃含量，可以采用不同的烯烃饱和工艺，将干气中的烯烃含量降至1<%以下。 2)总硫《0.5ppm:可以通过―干法‖脱硫，即有机硫的加氢转化，氧化锌脱硫工艺使干气中的总硫《0.5ppm。在干气中的总硫含量100ppm以下时，―干法‖脱硫才较为经济。 3)氯《0.5ppm:一般情况下干气中是不含氯的，可以不设置脱氯剂。但目前国 RC=CR,+H2?RC-CR,+Q 硫醇: RSH+H2?RH+H2s 硫醚: R1SR2+2H2?R1H+R2H+H2S 二硫醚: R1SSR2+3H2?R1H+R2H+2H2S 125 噻吩: C4H4S+4H2?C4H10+H2S 氧硫化碳: COS+H2?CO+H2S 二硫化碳: CS2+4H2?CH4+2H2S 上述反应均为强放热反应，但由于烯烃含量较高，而有机硫含量很低，因此，主要表现为烯烃加氢反应放出的热量。从理论上来看，1mol的烯烃加氢需要1mol的氢气，但考虑到原料中有机硫的完全加氢转化以及降低烯烃含量(<1%mol)，因此，应尽量提高氢气分压。通常氢气的过剩量高于烯烃含量的5-10%，即可达到上述要求。针对焦化干气和催化干气而言，由于其本身的氢气含量远远高于烯烃含量，因此，在烯烃加氢饱和反应中，仅仅依靠自身的氢气，而不需要另外配氢。 理论计算表明，1%(mol)的烯烃加氢反应放出的热量可以使焦化干气或催化干气的气体温度升高20,30?。在实际生产过程中，考虑到加氢反应器的热损失，实际温升约为18,22?。 值得注意的是，在焦化干气作为制氢的原料时，应密切注意焦化干气中的氧气含量。因为在烯烃饱和反应过程中，干气中氧气会与氢气发生反应，放出大量的热。1%(mol)的氧气反应放出的热量可以使焦化干气或催化干气的气体温度升高90?左右。当焦化干气中的氧气含量达到1%时，采用绝热加氢工艺时，加氢反应器很容易超温。 15烯烃加氢工艺的方案有几种, 焦化干气或催化干气作为制氢原料需要解决的主要问题是烯烃饱和问题。由于烯烃的加氢反应是一个强放热反应，从催化剂的耐热性能来说，加氢过程的操作温度就有一定的限制(小于400?)。因此要使烯烃加氢转化反应顺利进行，就必须合理选择烯烃加氢工艺以及与此相配套的低温性能良好的加氢催化剂，以维持加氢反应的正常进行。目前国内采用的烯烃加氢工艺主要有以下几种:绝热加氢工艺、绝热循环加氢工艺、等温,绝热加氢工艺、变温加氢工艺以及分段加氢工艺。 16、绝热加氢工艺的特点, 烯烃绝热加氢工艺是国内目前处理低烯烃制氢原料的主要工艺，是在固定床反应器中进行，其工艺路线与制氢装置传统的加氢工艺相同(见图1)，只是操作 126 127 19.轻油蒸汽转化过程中结炭反应机理如何, 答:轻油蒸汽转化过程中， 在一定的水碳比之下，结炭反应是一种必然发生的热力学过程，关键是选择良好的催化剂和相应的工艺条件以尽量减少积炭，保证正常运行。结炭反应是转化过程中的一种副反应，它和转化过程密切相关。 进入催化反应床层的反应物只有轻油(CnHm)和水(H2O),很显然，我们的目的产物H2来自CnHm和H2O。我们可以设想轻油的转化首先必须裂解，并伴随进一步脱氢、加氢产生了低碳数的烃和H2，也同时产生了新生态的碳，而碳与水蒸汽反应便生成了CO和H2。因此，轻油水蒸汽转化过程实际上首先是一个裂解过程，而后才是二次产物的进一步反应，最终形成H2、CO、CO2和残余CH4的平衡。根据很多研究结果和理论分析，我们可以把 轻油水蒸汽转化的全过程做如下描述: (1)床层温度低于600?时: CnHm吸附于活性金属Ni表面上，首先发生催化裂解。 Ni„CnHm C(a)，H(a)，CHx(a)，C2Hy(a)，„，CfHg „„„? 128 CH4 CHx(a) CHx-1(a) CHx-2(a) C(a)„„„„? C(a)，H2O(a) CO，H2 „„„„„„„„„„„„„„? CO(a)，H2O(a) CO2，H2 „„„„„„„„„„„„„„? H2O(a)，M O(a)，H(a) „„„„„„„„„„„„„„? a表示吸附态，M代表载体和金属Ni。可以认为水蒸汽先被载体吸附，逆流至Ni上被解离吸附，钾碱亦有可能对H2O发生解离吸附。由于Ni对烃类吸附性能强，烃类占据Ni的活性中心，故使用碱性助剂可提高催化剂对蒸汽的吸附能力。这对增加气化速度，抑制结炭十分重要。 ?式表明CnHm催化裂解产生低分子烷烃、烯烃、甲烷、氢气和炭。低分子烷 烃会进一步发生如?式表征的裂解。 烯烃聚合?聚合物?聚合炭 „„„„„„„„? 烯烃脱氢芳构化?聚合物?聚合炭 „„„„„„? 反应?、?产生的聚合炭实际是含有一定氢元素的高分子缩合产物，即所谓―炭的先驱物‖，有的称为焦油炭，或称为封贴炭膜，它对催化剂表面的活性中心起封闭作用，降低了催化剂的活性。 ?式表示碳碳键断裂产生的吸附态自由基CHx(x在0,3)既可能向左加氢而生成CH4，也可能向右逐步加氢而形成炭。生成的炭和水蒸汽反应即形成气体产物，正如?、?式所示。这也说明结炭反应和消炭气化反应处于竞争之中。该过程中形成的炭通常认为是通过Ni晶粒扩散成―核‖，然后以Ni晶粒为顶点逐渐生成为须状炭。这种炭对活性影响不大，但碳纤维可能堵塞催化剂孔隙和破坏催化剂颗粒。 (2)床层温度高于600?时: CnHm主要发生均相热裂解，产生低分子烷烃、烯烃、甲烷、氢气和炭。 在这部分高温段床层所发生的反应仍然可以用?,?式来表征，最终积炭的形态不同于低温段。 烯烃聚合?聚合物?脱氢?焦炭 „„„„„„„„? 烯烃脱氢、芳构化?稠环芳烃?热裂解焦炭 „„„„? 此段床层内由于温度升高，结炭反应加快，因此积炭较多，这些积炭在高温下很容易转化为有光泽的石墨化炭，石墨化炭掩盖活性表面导致催化剂活性下降，这已被工业装置的实践所证明。 在固定的反应温度和空速下，维持一定的水碳比，催化剂上是否产生积炭，则主要取决于工艺过程中积炭和消炭的动力学平衡，即结炭和消炭反应的相对速度。而轻油转化催化剂的 关键就是要使转化过程中消炭反应速度大于结炭反应速 129 度，从而避免催化剂上炭的沉积，促进目的产物的生成。 20. 如何理解―热力学结炭‖,一般发生在什么条件下, 答:所谓热力学结炭可理解为轻油蒸汽转化过程中，结炭反应的不可避免性。在高于烃类分解的温度下，又有酸性或金属催化作用的存在，烃类的裂解是必然要发生的。然而在一般的设计工艺条件下，热力学结炭不会大量产生，只有当水碳比失调造成水碳比急剧下降或大幅度波动时，才会发生热力学结炭。 21. 如何理解―动力学结炭‖,一般发生在什么条件下, 答:在轻油蒸汽转化过程中，一般有多种反应引起结炭，另一方面还存在着碱性消炭反应，即炭的水煤气反应。当水蒸汽分压提高，消炭反应就可以加速。在固定的反应温度、空速和水碳比条件下，催化剂上是否产生积炭，则取决于积炭和消炭的动力学平衡，即结炭和消炭两种反应的相对速度，当结炭速度大于消炭速度时，就会在催化剂上产生动力学积炭。 22(―结炭和积炭‖的含义有何不同, 答:―结炭‖一般可理解为一种热力学过程，指在轻油转化过程中导致生成炭的反应，而―积炭‖可理解为一种动力学结果，是指当总的结炭反应速度大于消炭反应速度时产生了炭的积累，谓之―积炭‖。 23(如何判断催化剂的积炭, 答:催化剂表面轻微积炭时，因积炭掩盖活性中心，活性下降，吸热减少而出现花斑、热带、出口尾气中芳烃增加等现象，但有时催化剂中毒或钝化活性下降时也会出现类似的现象，因此要结合对容易造成结炭的工艺条件变化和分析做出判断。催化剂床层严重积炭时，表现为床层阻力迅速增加，转化炉管表面温度很快升高，直至出现红管。 24(催化剂积炭的原因有哪些,如何防止, 答:积炭的发生一般是由于催化剂装填不均匀，水碳比失调，负荷增加，原料油重质化，催化剂中毒或被钝化，活性或抗积炭性能下降，转化温度和压力的大幅波动等原因引起。 消除上述可能引起积炭的因素就可以防止积炭。应该严格按照设计的正常操作条件操作，防止因设备、仪表、操作等事故引起的水碳比失调和温度、压力的大幅度波动。严格选用符合催化剂要求的原料，严格控制原料净化工段的工艺条件，保证催化剂始终处于还原态，防止水和原料的脉冲进料(脉冲进料的实质是水碳比瞬时失调)，保证催化剂装填均匀和转化炉炉膛温度的均匀等等即可防止大 130 量产生积炭。 25(转化催化剂常用的烧炭再生条件是什么, 答:催化剂轻微积炭时，可采用缓和的烧炭方法，例如降低负荷，增大水碳比，配入一定量的还原气等条件下运转数小时，以达到除碳的目的。 积炭严重时，必须切除烃类原料用水蒸汽烧炭。蒸汽量为正常操作蒸汽量的30,40,，压力为1.0MPa左右。严格控制温度不高于运转时的温度。出口尾气CO2下降并稳定到一个较低数值时(每隔半小时分析一次)，则烧炭结束。 空气烧炭热效应大，反应激烈，对催化剂危害大，不宜采用。但必要时，可在水蒸汽中配入少量空气，但要严格控制氧含量，防止超温。 烧炭结束后，重新还原方可投料。经过烧炭仍不能恢复正常操作时，则停车更换催化剂。 26(为什么抗积炭性能是轻油蒸汽转化催化剂的主要性能, 答:在比较经济的运行工艺条件下，轻油蒸汽转化催化剂上积炭往往是难以避免的，而积 炭危害又很大，大量积炭是导致催化剂寿命缩短的最主要原因。积炭使催化剂活性下降，大量积炭又使催化剂床层阻力增加，导致转化过程无法完成。虽然可以消炭，但消炭再生会使催化剂表面剥蚀，使催化剂强度下降，并进而影响其使用寿命。积炭的形态各不相同，床层低温段的聚合炭和高温段的石墨化炭对催化剂的表观活性影响最大。因此，良好的抗积炭性能是轻油蒸汽转化催化剂的最主要的性能。 27.转化炉管压差增大的原因有哪些, 答:催化剂装填过程中因高空跌落而引起部分炉管内催化剂粉碎，催化剂的机械强度或热稳定性不好在使用过程中发生粉碎，中毒或水碳比失调等事故状态引起的催化剂床层热力学积炭，催化剂长期运行中积炭增加，压力急剧下降或烧炭反应激烈引起催化剂粉碎，催化剂水合引起的粉化等，都是造成转化炉管压差增大的原因。具体分析如下: (1)催化剂部分破碎引起阻力降增加。催化剂在装填、使用过程中，压力急剧变化造成催化剂的破碎，会使催化剂的装填密度增大，空隙减小，导致转化炉系统压差增大。 (2)催化剂积炭造成转化炉压差增大。在使用过程中，催化剂表面积炭将堵塞气流通道，导致气流受阻，压差增大。此外催化剂积炭后的烧炭再生过程中也会由于烧炭速度过急引起催化剂粉碎或―剥皮‖，催化剂碎块或粉末堵塞转化管底部出气口也会造成转化炉压差增大。 (3)增大反应负荷、增大水碳比也会导致转化炉压差增大。反应负荷的增加，增大了气流量，使得系统阻力增大。 131 28.何谓转化催化剂的毒物,中毒的过程以及如何再生, 答:转化催化剂的毒物主要有硫、氯、砷等非金属以及铅、铜、钒、铁锈等。 硫中毒:主要由原料脱硫不合格引起，中毒后催化剂活性下降，上部温度升高，出口甲烷偏高，芳烃穿透，严重时炉管上部出现花斑，并逐渐向下扩展。在正常操作条件下，Z402、Z409、Z417、Z405G、Z418催化剂等要求原料中硫含量小于0.5ppm。RKNR及Z403H催化剂要求小于0.2ppm。当然原料中的实际硫含量越小越好，只要严格控制进入转化炉的硫含量，一般不会出现明显的硫中毒的情况，而目前的脱硫技术和工艺一般都能将原料中的硫含量降至规定的指标以下。 当操作波动时，脱硫不合格时会引起硫中毒。中毒首先发生在上部低温段的转化催化剂上。经验表明，在排除了发生积炭的可能性以后，当上部转化管出现温度升高，出口甲烷也升高，就可判断是催化剂中毒了。 硫中毒的发生和床层温度有关，在转化炉出口800?的温度下，原料中的硫含量大约在5ppm才会引起催化剂中毒。而在床层入口500?时，0.01ppm的硫就会引起催化剂的中毒。这是因为硫中毒的过程是一种简单的放热吸附过程，温度低时有利于硫的吸附反应。在实际生产中，目前的脱硫技术还无法使原料轻油中的硫达到0.01ppm，但一般催化剂活性有余地，所以轻油脱硫指标要求小于0.5ppm即可。 石脑油转化时，不同温度下引起镍中毒的最小硫浓度见下图。 轻微的硫中毒，可以改换干净的原料在高水碳比条件下运行使催化剂恢复活性。也可以切除原料，改为还原操作条件，使催化剂逐渐放硫，以恢复活性。 不同温度下使镍中毒的最小硫浓度 当硫中毒比较严重时，可采用氧化还原的办法再生，具体程序如下: (1)在接近常压下用蒸汽氧化催化剂，控制床层温度稍低于正常操作温度，蒸汽量控制在正常操作时30,40,，时间6,8h。 (2)在蒸汽中配入氢气，使H2O/H2从20逐渐降到3左右维持2,4小时。 (3)按(1)的方法用蒸汽氧化4,6小时。 (4)按(2)的方法操作，然后建立正常还原条件，最后再建立正常操作条件。 再生过程中定期分析转化出口H2S含量以判断除硫效果。 当催化剂硫中毒很严重时，就会引起催化剂积炭。因此，必须将积炭和硫同时除去，此时应先进行烧炭，然后按上述方法消除催化剂上的硫，使催化剂再生。 砷中毒:砷中毒是永久性的，表现与硫中毒相似。一旦砷中毒，必须更换催 132 化剂并用酸清洗炉管。因砷可以渗透到炉管内壁，对新装入的催化剂造成污染。催化剂上的砷达到50ppm活性就明显下降，达到150ppm就会引起积炭。转化原料中的砷一般要求小于5ppb。 氯中毒:氯中毒也是可逆的，表现与硫中毒相似，可用还原法除氯，但再生要比硫中毒困难。一般氯由锅炉水水质不好，原料轻油含氯较高和换热设备清洗时带入。严重氯中毒时，更换催化剂往往比长时间再生更经济。 有些金属也会使镍催化剂活性下降，其中铜和铅含于原料之中，就象砷一样，它们积累在催化剂上不能除去。钒的作用和铜、铅相似。 工艺管道中的铁锈也常被带到转化催化剂上，覆盖在催化剂表面上引起活性下降，停车期间应将工艺管线用氮气吹扫干净，防止生锈。 29.转化炉管出现热斑、热带、热管的原因及处理方法, 答:形成热斑的原因有:催化剂装填不当引起―架桥‖，局部积碳，或催化剂部分中毒等。 上段床层热带可能由催化剂还原不充分、硫中毒、进料量和水碳比大幅度波动、烧嘴不均匀或偏烧等原因造成局部过热积炭引起。 下段床层热带可能由于下段催化剂活性衰减、进料分布不匀、重质烃穿透到下段催化剂积炭、催化剂粉碎等原因引起。 当催化剂严重积炭或粉碎时，造成管子堵塞，形成热管。有时进出口尾管或导气筛孔堵塞也会形成热管。 上述现象最主要的原因来自积炭。轻微热斑和热带可用调节烧嘴，改善运行条件的方法消除;出现热管时，则需进行烧炭处理，烧炭后若热管不消失，则应停车更换催化剂，以防止烧坏炉管。 为了防止热管产生，要首先保证催化剂装填均匀，床层阻力偏差小，还原充分，要保证原料净化彻底，炉膛火嘴调节均匀，防止局部过热。还要尽量避免进料量、水碳比和压力的波动，防止催化剂的水合。 30.转化催化剂中毒和结炭的表现有何不同,如何处理, 答:对于轻油转化催化剂来讲，中毒和积炭是影响催化剂正常使用的主要因素。在催化剂应用过程中，没办法取出催化剂进行检测，所以只能靠经验观察分析转化炉操作情况来判断。 催化剂中毒一般是硫、氯、砷等毒物引起的，较为常见的是硫、氯中毒。催化剂中毒往往首先从转化炉上部开始，首先表现为转化炉上部床层和壁温升高，而后导致整个炉管壁温升高。中毒一般来讲是普遍性的，不是个别炉管的现象， 133 即整个转化炉内的炉管不同程度出现上述现象。再一个特征就是催化剂活性下降导致转化气中甲烷升高，芳烃穿透量急剧上升，在转化出口气中，甚至高变气中出现芳烃。中毒初期转化炉的阻力没有明显上升，如果严重中毒使催化剂失活引起床层积炭后，转化炉阻力会随之升高。最近几年已发现有多家制氢装置发生因原料净化或水蒸汽质量不好引起转化催化剂中毒的实例，催化剂中毒失活的问题应高度重视。 催化剂积炭主要是工况波动，原料变化引起。特别是水碳比失调很容易引起积炭，也可能是在苛刻的操作条件下长期积累所致。表现形式主要有炉管出现花斑和红管现象，多数情况花斑和红管不是普遍性的，而是炉膛内某个部位或某些炉管。催化剂积炭的第二个主要特征是催化剂床层阻力降升高。结炭导致的催化剂失活没有中毒那么明显，但床层阻力会持续升高或迅速升高;催化剂微量积炭引起少数炉管出现花斑时，催化剂失活现象不太明显，转化气中芳烃穿透和甲烷上升没有中毒时表现的突出。只有当催化剂严重积炭才导致催化剂失活。严重积炭引起催化剂粉碎造成红管。 中毒、积炭的处理办法基本相同，一般采用停止烃类进料，蒸汽脱毒、烧炭方法。即在纯水蒸汽气氛下，在操作温度条件下运行数小时乃至数天时间，以达到脱毒烧炭的目的。一般情况下，硫中毒和较轻程度的积炭可以用蒸汽再生催化剂，而严重积炭或氯、砷中毒则难以使催化剂再生。 防止催化剂中毒的措施包括:严格控制轻油原料中的硫、氯、砷等毒物含量，随时监控加氢脱硫床层温度、配氢量、空速等工艺条件，严防加氢脱硫床层超温，引起结炭，导致失活。经常计算氧化锌床层硫容并及时更换。严格控制工艺水蒸汽中的氯含量，防止水蒸汽中带进毒物。 防止催化剂积炭的措施包括:防止水碳比、空速、压力、温度等工艺参数波动;保持进料组成的稳定，严防轻油原料与其他油品的串混，坚持轻油原料贮运和输送系统专用。严格执行因突然停电或设备事故而导致紧急停车时转化炉的操作程序。 31.影响转化催化剂使用寿命的因素有哪些, 答:催化剂装填不均匀引起偏流，反复多次的开停车，反复多次的氧化还原，反复多次的中毒再生，压力、温度、空速、水碳比等工艺条件的波动和原料重质化引起的多次积炭以及随之而来的多次烧炭再生，都会减少催化剂的实际使用寿命。 催化剂的产品质量不符合标准要求是减少实际寿命的内在因素。 32.国内常用的几种轻油转化催化剂及其性能如何, 134 33(转化催化剂床层温度分布对转化反应有何影响, 答:转化催化剂床层温度分布应根据不同催化剂的性能有所不同。由于转化反应是一种强吸热的反应过程，提高上部床层的温度有利于转化反应的进行，但同时也加快了吸热的裂解反应的速度，从而使结炭增加。对于低温活性和抗结炭性能不同的催化剂，床层上部的温度应有所不同，例如Z403H催化剂床层三米处的温度应不高于630?，而对于Z402、Z409、等催化剂床层三米处的温度可控制的高一些。 实际上，床层温度的分布和空速、水碳比是互相联系的，在床层出口的残余甲烷含量符合工艺要求的前提下，可根据具体的空速和水碳比进行调节，但在较高空速下，出口温度不宜降得太低，否则会引起整个床层温度偏低，从而导致上部床层转化不好，高级烃穿透至下部床层引起结炭。 34.水碳比变化对转化反应有何影响, 答:水碳比是轻油转化过程中最敏感的工艺参数。水碳比提高可以减少催化剂结炭，降低床层出口的残余甲烷，对转化反应非常有利。在没有二段转化炉的制氢工业装置上，一般采用较高的水碳比，以尽量减少出口残余甲烷，提高氢气产率和纯度。当采用重质石脑油作转化原料时，亦应适当提高水碳比以减少积炭。 135 然而水碳比的提高相应增加了能耗，所以只能根据具体的工艺装置确定合适的水碳比。 35.空速对转化反应有何影响, 答:一般用液体体积空速或碳空速来表示转化负荷。空速越大，停留时间越短，在其它工艺条件固定的情况下，空速增大，出口残余甲烷升高，催化剂 在实际的工业装置上，空速的大小是和原料轻油的干点、芳烃含量、床层出口温度互相关联的，当轻油原料干点升高，芳烃含量增加时，则应相应降低空速，以达到满意的转化工艺要求。上述工艺指标的确定又和所选用的转化催化剂的性能有关，因此只能根据具体的情况来确定。 36. 反应压力对转化反应有何影响, 答:轻油转化反应过程是体积增大的一种反应，由组成为CnHm的轻油或其它烃类原料，在同水蒸汽反应后，变成CO、CO2、H2和少量残余CH4，体积膨胀很大。显然增大反应压力对反应过程是不利的。然而，由于转化工艺过程的最终产物一般都是用作高压化工过程，所以从总体节能效果考虑，转化工艺一般都在加压下进行。 37.影响转化出口残余甲烷含量的因素有哪些, 答:较高的水碳比和床层出口温度，较低的空速，使用含芳烃少、干点低的轻质石脑油原料，选用活性好、抗结炭性能高而又还原充分的催化剂，采用净化脱毒比较彻底的原料都会相对降低床层出口的残余甲烷。反之，则会导致出口残余甲烷上升。 压力的波动会引起瞬时空速增加，床层温度和水碳比的波动会引起催化剂表面结炭，原料中硫含量、砷含量的增加和原料净化工段工艺条件的波动等操作条件的恶化也往往会导致出口残余甲烷的升高。 38.紧急停车时怎样确保转化催化剂不结炭, 答:在紧急停车的情况下确保催化剂不结炭，应按以下步骤停车: (1) 首先切断原料油，同时灭掉火嘴。脱硫系统卸压放空。 (2) 减蒸汽量至原负荷50%左右，降压。 (3) 按不同要求分别用蒸汽或氮氢气进行系统吹扫降温。 如果条件允许，在切断原料油的同时引入氢气进行还原气氛保护，防止催化剂氧化，再次开车时可以不进行还原操作。 136 39.转化炉管破裂时如何处理以保证生产, 答:对于设置上下尾管的转化炉在运行过程中一旦有炉管破裂，可以同时将破裂炉管的上下尾管钳死，截断气流，以保证其余炉管的正常运行。 对于竖琴式转化炉这类装置，一旦遇到炉管破裂的情况，就必须停车处理裂管。 40.简述转化催化剂升温工艺条件，不同类型催化剂有何不同, 答:转化催化剂的升温过程，一般采用的有两种方法，一种为还原气氛下升温，另一种为非还原气氛下升温。 还原气氛下升温过程为:从常温升至床层入口约200?阶段，用氮气循环升温。在保证床层各点温度均在水蒸汽露点温度以上20?时。切入蒸汽(当中变与转化串联升温时，还要中变床温在水蒸汽露点以上)，并立即配入还原性气体(氢或氨裂解气)，一般控制水氢比(体积比)为7下，继续升温至还原或进油条件。升温速度一般为30—40?/h。 非还原气氛下升温过程为:从常温升至床层入口约200?阶段，用氮气循环，在保证床层各点温度均在水蒸汽露点温度以上20?时。切入蒸汽继续升温至还原条件。 新转化催化剂分为还原态和氧化态两种，所谓还原态催化剂是指催化剂出厂前预先进行还原，要保证还原态催化剂在升温过程中不被氧化，必须采用还原气氛升温。氧化态催化剂使用前要在装置中进行还原操作，升温阶段可采用还原气氛升温，也可采用非还原气氛升温，对催化剂的正常使用没有影响。 41.转化催化剂还原介质有哪些, 答:凡是能使NiO在一定条件下还原成Ni的介质都可以作为还原介质。对制氢装置及合成氨装置来讲，常用的还原性气体有工业氢、氨合成气、氨裂解气、重整氢、富氢气等，这些还原性气体配入一定量的水蒸汽作为催化剂的还原介质。 当重整氢或富氢气作为还原气体时，由于其中可能含有硫、氯等毒物，因此必须净化后才能进转化系统，另外还原气体中烃类含量(甲烷为主，少量乙烷)一定要少于15%，同时考虑H2O/H2和H2O/C，防止在还原过程中结炭。 还原介质中，氢气与氧化镍反应，还原成镍微晶作为主活性组分。水蒸汽的作用，一是增大气流量，保证还原介质在每根炉管内分配均匀;二是防止还原介质中少量烃类裂解积炭;三是当串联中变升温时，水蒸汽的存在可防止中变催化剂的过度还原。 还原介质中，氮气等惰性气体，除了可以增大气流量，有利于气流均匀分布外，无其它作用。 137 42.转化催化剂还原反应的条件是什么, 答:影响转化催化剂还原的因素有:还原温度、氢空速、还原介质中氢浓度，水氢比以及还原时间等。 还原温度是催化剂还原的主要条件，对不同的催化剂所要求的还原温度是不同的，这主要决定于活性组分与载体的相互作用以及其分散程度。例如RKN催化剂中活性组分NiO与MgO形成镍,镁固溶体，还原温度要求在800?以上。由于催化剂床层上部温度达不到要求，所以RKN催化剂都是以还原态形式出厂，在使用过程中也要始终保持还原气氛。Z402/Z405、Z409/Z405G、Z417/Z418等催化剂还原温度比较低，一般在入口分别控制500?和450?以上，出口800?情况下可以被还原。所以可以以氧化态形式装入转化炉管，在炉内还原。 对轻油转化催化剂来讲，还原的氢空速应大于300h-1，H2O/H2应小于7.0，还 原时间为8,12h。 43.转化催化剂还原为什么要维持H2O/H2值小于7。 答:转化催化剂还原所需蒸汽对氢的比值随温度而改变，氧化镍的还原反应平衡常数很大，在500,800?范围内PH2O/PH2由309变为256，还原是容易的，但 实际还原过程中，要求H2O/H2远远低于理论值，这是因为催化剂的氧化镍处于高 度分散状态，并和催化剂载体相存在不同程度的相互作用。为提高还原反应速度，必须降低H2O/H2才能在工业装置上对催化剂进行有效的还原。下图为实验做出的 NiO氧化还原曲线。 转化催化剂在炉管中的还原温度一般在450,820?之间，图中还原条件所示，温度到820?时，PH2O/PH2在7以下才能保证处于还原区，为此，转化催化剂还原时， H2O/H2值应小于7。 44 反复氧化还原对转化催化剂性能有什么影响, 答:氧化还原过程中，催化剂的活性组分的形态不断发生变化。在高温条件下，镍晶粒随着反复氧化还原次数增多而发生熔结，引起镍晶粒长大，使活性位减少，造成催化剂活性下降。反复氧化还原过程中，对催化剂的体相结构性能影响也较明显，由于气氛的不断改变，温度的改变，容易引起催化剂烧结，比表面下降。另外在此过程中，活性组分与载体组分发生较为剧烈的相互作用引起催化剂活性、选择性的变化。转化催化剂在使用过程 应尽量减少氧化还原次数，这对保障催化剂长期稳定使用是有利的。 45. 转化催化剂还原不充分或在使用中被氧化会造成什么危害，如何 138 防止和处理, 答:转化催化剂还原不充分或在使用中被氧化造成催化剂的活性下降。这种情况一般发生在温度较低的反应管上部。上部催化剂还原不充分对轻油蒸汽转化反应来讲，造成重质烃在上部转化不完全引起重烃下移。由于下部温度较高，重烃移至下部后裂解、脱氢聚合等反应加剧引起催化剂大量积炭。反映在转化气中则表现为残余甲烷高，芳烃含量增加。转化炉管局部红管，红管部位随时间延长而下移和加长，直至整个炉管发红，造成催化剂损坏。为此，一旦确认为还原不充分或被氧化应及时做处理。 附图 附表 1 制氢装置设备附表 换热器 规格表 不锈钢板厚度规格表迅雷下载国标法兰尺寸规格表PDF下载焊接钢管壁厚规格表角钢理论重量表规格表气缸型号规格表 见表1，塔规格表见表2，反应器规格表见表3，加热炉规格表见表4。 表1 换热器规格表 139 140 表4-2转化炉规格表 141 2制氢装置工艺仪表控制流程图 ?制氢装置工艺控制流程图 ?装置设备平面图 142