毛小敏

摘要：在石油企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)經(jīng)常使用到PSA裝置來(lái)進(jìn)行氫氣的提純工作，通過(guò)PSA制氫裝置提取的氫氣不僅純度較高，而且制造氫氣的效率也比較的高。在PSA制氫裝置的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中如果壓力曲線出現(xiàn)異常，就證明了控制PSA裝置的多個(gè)程控閥出現(xiàn)了內(nèi)漏的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致PSA的收率下降。因此本文就針對(duì)制氫裝置PSA程控閥內(nèi)漏原因進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析，并提出相應(yīng)的解決策略。

關(guān)鍵詞：制氫裝置;PSA;程控閥;內(nèi)漏

1 PSA程控閥的相關(guān)概念

程控閥就是一種切斷閥，它是依靠液動(dòng)或者是氣動(dòng)的的方式來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的。為了了實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)程控閥的遠(yuǎn)程控制，需要將閥門與PLC或者是DCS集散控制系統(tǒng)相連接。程控閥主要應(yīng)用于變壓吸附的氣體分離行業(yè)，例如：多晶硅尾氣回收、甲醇制氫、回收二氧化碳、制氮等。程控閥的使用不僅可以保障系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，還可以保障吸附工作的順利進(jìn)行，因此是吸附裝置中的重要設(shè)備。由于程控閥的使用頻率較高，因此對(duì)程控閥的操作性能和要求也相對(duì)較高。

PSA是一種變壓吸附技術(shù)，主要應(yīng)用于氣體的吸附與分離，使用此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行氣體分離不僅得到的產(chǎn)品純度較高，而且生產(chǎn)的效率也相對(duì)較高，并且操作比較簡(jiǎn)單。因此，PSA工藝在程控閥中的應(yīng)用是其吸附性能以及生產(chǎn)效率得到了進(jìn)一步的提升。在進(jìn)行氣體吸附的時(shí)候可以采用變壓吸附或者是變溫吸附，在保持吸附平衡的情況下，壓力越高，溫度越低其吸附能力也就越強(qiáng)。由于PSA程控閥的使用頻率較高，比較容易發(fā)生磨損，從而導(dǎo)致內(nèi)漏問題的產(chǎn)生。

2 制氫裝置PSA程控閥出現(xiàn)的問題及現(xiàn)象

在制氫裝置PSA的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)程控閥內(nèi)漏的現(xiàn)象，一旦發(fā)生內(nèi)漏現(xiàn)象就會(huì)有一部門的氫氣通過(guò)內(nèi)漏的程控閥進(jìn)入到解吸氣中，從而造成解吸氣流量的組分發(fā)生大幅度的變動(dòng)。當(dāng)解吸氣進(jìn)入到轉(zhuǎn)化爐的時(shí)候，轉(zhuǎn)化爐爐膛內(nèi)的溫度會(huì)隨著解吸氣流量組分的變化而產(chǎn)生相應(yīng)的變化。存在以下現(xiàn)象：

（1）爐膛溫度的波動(dòng)幅度會(huì)比較大，溫度由檢查之前的20攝氏度增長(zhǎng)到了100攝氏度左右，在很大程度上增加了轉(zhuǎn)化爐出口溫度控制的難度;

（2）解吸氣的流量出現(xiàn)異常的變化，由原來(lái)5dam3/h的平均流量增長(zhǎng)到現(xiàn)在的8dam3/h;

（3）程控閥內(nèi)漏導(dǎo)致吸附塔的壓力或高或低，嚴(yán)重影響了吸附再生的效果，因此PSA吸附的曲線會(huì)出現(xiàn)異常的變化;

（4）解吸氣中的氫氣含量過(guò)高，但是在承受的符合壓力相同的情況下，就算是延長(zhǎng)吸附的時(shí)間也不降低解吸氣中氫氣的含量。通過(guò)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)分析可以得出解吸氣中的氫氣含量會(huì)從原有的45%增加到70%，這也是導(dǎo)致氫氣回收率降低的主要原因。

3 制氫裝置PSA程控閥內(nèi)漏的原因及對(duì)策分析

3.1 原因

為了了解程控閥出現(xiàn)內(nèi)漏的原因，對(duì)PSA裝置進(jìn)行了停工檢查，當(dāng)打開吸附塔A塔頭蓋發(fā)現(xiàn)出口線管收集器的底蓋出現(xiàn)了脫落的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致了吸附塔中的粉劑進(jìn)入到了管道之中，而經(jīng)過(guò)粉化的吸附劑磨損了程控閥的閥座和密封件，所以就造成了程控閥發(fā)生了內(nèi)漏問題。吸附塔在實(shí)際的工作流程中，在進(jìn)行均降和吸附工作的時(shí)候原材料是從底部其中的一個(gè)程控閥進(jìn)來(lái)的，然后再經(jīng)由頂部進(jìn)行排出，最后經(jīng)過(guò)均升、沖洗、逆放等工作流程后，產(chǎn)生的氣體會(huì)從頂部進(jìn)入底部排出。在這樣的狀況下吸附塔的底蓋會(huì)不斷的承受兩個(gè)方面的相反力。吸附塔收集器的底蓋與A塔收集器的底蓋相比較，A塔收集器的底蓋會(huì)很容易出現(xiàn)焊接上的缺陷。A塔收集器的底蓋在進(jìn)行焊接的時(shí)候采用的是雙面焊，在使用的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)一定程度的磨損，導(dǎo)致會(huì)經(jīng)常有粉塵附著在A塔收集器的絲網(wǎng)表面上，而為了保障吸附塔的壓力，A塔收集器的底蓋會(huì)長(zhǎng)期受到兩個(gè)不同方向力的作用，從而造成A塔收集器底蓋脫落的現(xiàn)象。底蓋脫落后吸附劑會(huì)直接進(jìn)入到PSA裝置中，在運(yùn)行的過(guò)程中不斷的受到吸附劑的粉化磨損，最終造成了程控閥發(fā)生內(nèi)漏的問題。

3.2 對(duì)策

在上文中已經(jīng)大致分析了程控閥出現(xiàn)內(nèi)漏的原因，因此就可以有針對(duì)性的采取防止程控閥出現(xiàn)內(nèi)漏的相關(guān)措施。首先，可以先分析吸附塔塔頂收集器底蓋的受力情況，根據(jù)分析的結(jié)果對(duì)其進(jìn)行加固工作，盡量避免收集器的底蓋出現(xiàn)脫落的問題?？梢圆捎谩笆旨訌?qiáng)筋”的方式對(duì)附塔的頂蓋焊接加固，同時(shí)好需要根基PSA的壓力曲線找到程控閥內(nèi)漏的集中位置，然后定期的對(duì)程控閥進(jìn)行檢修工作并及時(shí)更換老舊的程控閥密封件，在更換密封件后還需要進(jìn)行打壓復(fù)檢工作，以確保經(jīng)過(guò)更換后的程控閥不會(huì)在出現(xiàn)內(nèi)漏的問題。

導(dǎo)致程控閥出現(xiàn)內(nèi)漏的另一個(gè)原因就是吸附劑粉化，導(dǎo)致吸附塔定福收集器的底蓋出現(xiàn)脫落的現(xiàn)象。針對(duì)此項(xiàng)問題，一定要對(duì)吸附塔中的吸附劑進(jìn)行及時(shí)檢修和更換工作，以此來(lái)有效的避免吸附劑粉化現(xiàn)象的發(fā)生。在更換吸附劑的時(shí)候還需要使用氮?dú)鈱?duì)PSA單元線管中的吸附劑進(jìn)行清理工作，以此來(lái)避免程控閥密封件的磨損問題。在進(jìn)行操作的過(guò)程中還需要有效的控制均壓的速度，因?yàn)榫鶋旱乃俣瓤梢灾苯佑绊懳絼┑馁|(zhì)量，而吸附劑質(zhì)量的好壞會(huì)直接影響到制氫裝置PSA的操作性能。如若均壓上升的速度和降壓的速度過(guò)快，就很容易造成吸附劑的床層出現(xiàn)壓碎和浮動(dòng)的情況，從而就在很大程度上降低了吸附劑的使用性能，嚴(yán)重過(guò)影響到了吸附劑的使用壽命，不僅會(huì)對(duì)制氫的純度產(chǎn)生一定的影響，還會(huì)對(duì)氫氣的收集率產(chǎn)生一定的影響。而壓碎的吸附劑還會(huì)增加吸附塔的阻力，在制取氫氣的過(guò)程中泄漏出來(lái)的粉塵因?yàn)闀?huì)對(duì)程控閥的閥座造成一定的磨損，同時(shí)也會(huì)影響PSA單元操作性能的穩(wěn)定性，所以，控制好均壓的速度就顯得尤為重要。除了要控制均壓的速度外還要掌控好吸附的時(shí)間，在PSA制氫裝置的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，相關(guān)的人員一定要根據(jù)進(jìn)料的組分和分量或者是某些特定的要求來(lái)調(diào)整吸附的時(shí)間，以此保障制取氫氣的純度以及收集率。同時(shí)制取氫氣的相關(guān)操作人員還需要根據(jù)PSA單元實(shí)際的工作運(yùn)行規(guī)律來(lái)記錄好均壓的時(shí)間，并對(duì)均壓的時(shí)間進(jìn)行定期的檢查，才能有效的做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。還要定期的對(duì)照PSA單元的實(shí)際曲線和壓力曲線，以便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題的癥結(jié)所在，從而及時(shí)的進(jìn)行糾正。

4 結(jié)語(yǔ)

首先要找到制氫裝置PSA程控閥出現(xiàn)內(nèi)漏的真正原因，才能根據(jù)生產(chǎn)運(yùn)行中的實(shí)際狀況針對(duì)問題的原因提出相應(yīng)的解決策略，有效的從問題的根源進(jìn)行問題的分析和解決，才能夠保障PSA裝置制造氫氣的純度和收集率，使制氫作業(yè)得以順利的開展。

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（作者單位：南京揚(yáng)子石油化工工程有限責(zé)任公司）