唐強(qiáng)

摘 要：變壓吸附（PSA）裝置屬于每個(gè)煉油裝置的起始點(diǎn)，其中的控制系統(tǒng)是讓PSA裝置得到正常運(yùn)行的關(guān)鍵組成，通過對原有的PSA制氫裝置進(jìn)行改造，使用高級編程語言來實(shí)現(xiàn)床層的多種方式、多個(gè)時(shí)間點(diǎn)切換，最大程度的減少故障問題的不利影響，避免產(chǎn)品流量出現(xiàn)損失，讓氫氣的收率可以得到提升。

關(guān)鍵詞：PSA制氫裝置;改造;問題

引言

想要讓總產(chǎn)氫的能力得到提升，讓最終的產(chǎn)品可以更好的滿足氫氣純度要求，讓技術(shù)改進(jìn)可以與PSA單元結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)對吸附能力的有效推進(jìn)。在對PSA制氫裝置進(jìn)行改造之后，可以讓新吸附劑的性能和裝填量得到有效提升，這樣可以讓制氫原材料的消耗得到有效的降低，讓富氫資源可以得到充分的利用。

1.變壓吸附系統(tǒng)工作原理

對于變壓吸附技術(shù)來說，它主要是一種應(yīng)用在分離氣體混合物的新分離技術(shù)，是將原料氣在較高的壓力下來通過吸附劑床層來讓原料氣中的雜質(zhì)組分得到選擇性的吸附。PSA裝置所發(fā)揮的主要作用就是提純氫氣，其原料可以說是制氫單元來的變換氣，其中主要的成分就是氫氣，剩下的就是一氧化碳和二氧化碳以及微量的水分，而吸附劑就是發(fā)揮出活性碳和分子篩的重要作用。在對同一氣體進(jìn)行吸附的過程中，任何一種吸附劑在達(dá)到吸附平衡的狀態(tài)之后，吸附劑的吸附量就會出現(xiàn)隨氣體壓力升高而增加的現(xiàn)象。在吸附的過程當(dāng)中，主要是在40℃下通過水分離器來除去原料氣中的可能會夾帶的機(jī)械水，接著就會進(jìn)入到吸附床和程控閥組成的變壓吸附系統(tǒng)當(dāng)中，其中每個(gè)吸附床都是由12臺程控閥來構(gòu)成，而PSA系統(tǒng)主要是采用10塔來進(jìn)行操作，由3塔同時(shí)進(jìn)料4次均壓。在原料氣進(jìn)行吸附的時(shí)候，主要是從入口端進(jìn)入，然后再采用自下而上的方式通過3個(gè)吸附器，做好對原料氣中強(qiáng)吸附組分的吸附，其中的氫組分要作為產(chǎn)品氣從出口端來流出，而剩余的7塔需要分別不同的步驟來進(jìn)行操作。當(dāng)10個(gè)塔在進(jìn)行交替循環(huán)工作的時(shí)候，需要將時(shí)間的相互交錯(cuò)性多加關(guān)注，讓原料氣可以實(shí)現(xiàn)不斷的輸入，從而達(dá)到產(chǎn)品氣不斷輸出的重要目的。對于整個(gè)變壓吸附過程來說，它是由16個(gè)步驟來組成，并且由PLC來進(jìn)行具體的控制，并且每個(gè)步驟都是根據(jù)所需要的時(shí)間和原料負(fù)荷以及壓力參數(shù)來確定，整個(gè)工藝過程都是一套時(shí)序控制過程。

在天然氣的制氫過程當(dāng)中，主要可以包含著兩個(gè)部分的內(nèi)容，一個(gè)部分是由天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化為氣，另一個(gè)部分就是變壓吸附（PSA）提純氫氣。對于天然氣來說，它主要是通過鎳催化劑的反應(yīng)來讓天然氣和水蒸氣可以得到混合，然后再經(jīng)過一定的壓縮和脫硫之后實(shí)現(xiàn)相關(guān)的物質(zhì)轉(zhuǎn)換工作，從而變成二氧化碳、一氧化碳和氫氣的轉(zhuǎn)化氣。另外還可以利用一定的變換條件來將轉(zhuǎn)化氣一氧化碳轉(zhuǎn)變?yōu)闅錃?，這種就被稱為是變換氣。再經(jīng)過一定的變壓吸附作用之后，具有較高純度的氫氣就可以從變換氣和轉(zhuǎn)化氣中得到。

2.PSA單元存在的主要問題

對于PSA單元處理能力偏小問題來說，需要及時(shí)做好處理。一般來說是在原有的PSA單元進(jìn)行開工之后就可以發(fā)現(xiàn)一定的問題。原有單元的極限產(chǎn)量還沒辦法很好的符合設(shè)計(jì)的要求，基本上只能達(dá)到產(chǎn)量的74%左右，無法很好的對氫裝置的產(chǎn)氫需求來進(jìn)行滿足。在經(jīng)過詳細(xì)的分析和探討之后，主要的問題會集中在幾個(gè)方面的內(nèi)容：首先來說，在對改造前后的PSA裝置建設(shè)時(shí)間進(jìn)行一定的比較之后可以看出，后期所增設(shè)的6臺吸附罐內(nèi)的吸附劑和先前已經(jīng)投入到使用當(dāng)中的6個(gè)罐都會存在不匹配的問題。從裝填量方面來說，也無法很好的對生產(chǎn)需求進(jìn)行有效滿足;其次來說，吸附劑裝填方面也存在著不合理的問題，容易出現(xiàn)偏大的吸附劑床層死空間;第三就是氫氣回收率較低的重要性問題，尤其是對于一氧化碳和二氧化碳來說，它們在氫氣產(chǎn)品中的控制量是必須要重點(diǎn)關(guān)注的問題，沒有經(jīng)過改造的氫氣回收率僅能達(dá)到80%左右;最后，對于沒有經(jīng)過改造的PSA裝置來說，一般都具有較小的吸附塔的解析氣管線，這是需要重點(diǎn)優(yōu)化和改造的方面，需要多加注意。

3.PSA制氫裝置改造方案的實(shí)施

3.1改造措施分析和思考

在對上述的所存在的PSA單元問題進(jìn)行一定的分析之后，將其與實(shí)際的情況作出結(jié)合，讓設(shè)計(jì)單位和相關(guān)的專家都可以進(jìn)行積極的探討和論證，從而提出相關(guān)的改造和優(yōu)化措施，讓制氫裝置可以更好的發(fā)揮出其效果和作用。第一，在整個(gè)工程中增加一臺順放氣緩沖罐，可以讓沖洗調(diào)節(jié)回路的位置進(jìn)行一定的優(yōu)化和修改;第二，對于所有的吸附劑都要進(jìn)行更換和處理;第三，要做好對DN250的解吸氣出口程控閥門的增設(shè)管理;第四，將所有的解吸氣都充分的混合在解吸氣混合罐當(dāng)中，然后再將其放在相應(yīng)的轉(zhuǎn)化爐當(dāng)中;第五，要對計(jì)算機(jī)控制程序進(jìn)行一定的修改，并且要做好對其流程的優(yōu)化護(hù)理，讓其可以更好的發(fā)揮出自身的作用。

3.2具體方案實(shí)施探討

流程的優(yōu)化是在進(jìn)行相應(yīng)的改造之后所展現(xiàn)的運(yùn)行方式，在這個(gè)時(shí)候，三個(gè)吸附塔在裝置的十二個(gè)吸附塔中就會一直的處在一個(gè)進(jìn)料吸附的狀態(tài)當(dāng)中，這是一個(gè)四次均壓的過程，在對其吸附能力和再生工藝過程進(jìn)行分析和處理之后就可以發(fā)現(xiàn)，其中所涉及到的內(nèi)容主要包括著吸附、連續(xù)四次均壓降壓、沖洗、順放、連續(xù)四次均壓升壓，還有相關(guān)的產(chǎn)品氣升壓等幾部分來共同的組成。

3.3改造遺留問題

在對PSA單元的產(chǎn)氫能力瓶頸進(jìn)行確定之后，需要對操作參數(shù)進(jìn)行利用，讓其可以在極限負(fù)荷測試中來進(jìn)行，其中主要包括著吸附塔內(nèi)的沖洗再生壓力，在對其進(jìn)行觀察之后可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)處在滿負(fù)荷狀態(tài)下的時(shí)候，其再生壓力可以達(dá)到0.09～0.1MPa（G），將其與正常設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較，可以發(fā)現(xiàn)有明顯的偏高現(xiàn)象，很容易造成解吸效果的降低，讓整個(gè)制氫裝置的處理能力都受到了一定的制約影響。

為了讓潤滑油加氫裝置以及加氫裂化等方面的需求得到更好的滿足，讓氫氣資源可以得到更為優(yōu)質(zhì)的利用，需要做好對原進(jìn)燃料管網(wǎng)中重整氫和制氫中的變氣的混合性處理，然后再進(jìn)入到相關(guān)的PSA單元當(dāng)中，對其提出相應(yīng)的操作，讓一些原料的應(yīng)用都可以得到一定的降低，實(shí)現(xiàn)對剩余資源的有效利用，讓裝置成本也可以得到有效的降低。

結(jié)語

綜上所述，PSA裝置的生產(chǎn)工藝和控制方式改進(jìn)需要重要的平臺支撐，將多級均壓的方式應(yīng)用在其中，可以讓氫氣的回收率得到很大的提升，同時(shí)也能讓故障問題發(fā)生的時(shí)候依舊保持著對于更多床層的運(yùn)行，不讓氫氣出現(xiàn)減少的現(xiàn)象，避免給生產(chǎn)造成不良的影響。對原有的SPA裝置進(jìn)行改造，將新的工藝和技術(shù)都應(yīng)用在其中，可以讓制氫裝置的可靠性得到有效提升，同時(shí)也能在很大程度上降低操作的難度，不管是在發(fā)生故障需切除床層還是排除故障后都可以恢復(fù)到正常運(yùn)行的方式，并且都可以達(dá)到自動實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。

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（成都華西堂環(huán)?？萍加邢薰?，四川 成都611730）