1、氫氣純化裝置作業指導書QCN陳列氫氣純化裝置編制：生產技術部審批：編號：DMZG/JL-51河北東明中硅科技有限公司2011年2月30日1概述QCNB系列氫氣純化裝置能夠去除氫氣中的氧氣和水份雜質，以滿足對氫氣的含氧量和含水量有較高要求的用戶。QCNB系列氫氣純化裝置框架內安裝有脫氧器、干燥器、氣水分離器、過濾器、冷卻器、集水器等設備和各種閥門，以及檢測、控制用的就地儀表和一次儀表。QCNB系列氫氣純化裝置采用三臺干燥器輪流工作，產品氣再生方式，不僅干燥程度高，而且沒有再生氣的損耗。裝置內的氣動閥門由PLC程序控制，可實現干燥器工作狀態的自動切換，并具備自動排水功能，減少了人員工作量，提高了裝

2、置的可靠性。2技術指標2.1 原料氫氣含氧量：&0.5%（V/V）含水量：飽和溫度：&40C2.2 產品氫氣純度：99.999%含氧量：&ppm（V/V）露點：&-70C溫度：&40C2.3 干燥器再生再生方式：產品氫氣再生切換方式：自動切換周期：24h3用戶具備條件1 儀表氣種類：空氣或氮氣壓力0:0.40.7MPa含水量：100ppm1 氮氣干燥、無油含氧量：&0.2%（V/V）1 電源種類：AC380V、50HZ（三相四線）1 冷卻水水質：軟化水（氯離子含量w2mg/1）.一、2）進水溫度：W32c（或W7C）注：1）除注明者外，壓力均指表壓力。2）冷卻水進水溫度根據處理氣量的大小和合同

3、條款來定。4工作原理1 脫氧原料氫氣經氣水分離器1101濾除游離水后進入脫氧器1111,脫氧器內裝填有可催化氫氧反應進行的高效催化劑，脫氧器內裝有電加熱元件，經加溫后，氫氧反應生成的水以氣態被氫氣帶出脫氧器1111進入冷卻器1131，經冷卻器冷凝后隨氫氣進入氣水分離器1102，游離水在氣水分離1102內被濾除并經其底部的排水閥排出。1 干燥原料氫氣的干燥在干燥器內完成，本裝置采用三臺干燥器，每臺干燥器內都裝填有吸水性優良的分子篩，在一個循環周期內，每臺干燥器都依次經歷工作、吸附、再生狀態，從而實現整套裝置工作的連續性。在一個循環周期內，裝置經歷了三種工作狀態，分別被稱作Z1、Z2、Z3。見表4

4、-1:表4-1:裝置的工作狀態工作時間（h）裝置的工作狀態干燥器的工作狀態干燥器1121干燥器1122干燥器11238Z3工作再生吸附8Z2吸附工作再生8Z1再生吸附工作1 工作原料氫氣經脫氧、冷卻、濾水后進入的第一個干燥器處于工作狀態:干燥器不加熱，介質為未脫水的原料氫氣，處理氣量為全氣量；1 再生進入的第二個干燥器處于再生狀態:處理氣量根據調試確定，可能為全氣量，可能為部分氣量；再生狀態包括加熱階段和吹冷階段：加熱階段一-干燥器內的電加熱元件開始工作，干燥器內的溫度逐漸上升，吸附在分子篩上的水分被逐漸解吸，當干燥器上部溫度達到聯鎖值后，認為再生完成，電加熱元件自動停止加熱；吹冷階段-干燥器

5、停止加熱后，氣流繼續按原路流過干燥器，以使干燥器降溫，直至干燥器切換至工作狀態；干燥器處于再生階段時介質為經過脫水的干燥氫氣；1 吸附進入的第三個干燥器處于吸附狀態,干燥器不加熱，介質為再生用氫氣，處理氣量同4.2.2.（注：氣體流經三臺干燥器的順序由干燥器所處的工作狀態決定，氣動三通球閥的動作由PLC程序控制，無需手動。若需手動切換裝置的工作狀態，處于再生狀態的干燥器必須已經進入吹冷階段，且干燥器內溫度已降至50c以下。）1 再生氣量的調節（注：若裝置中沒有設置節流閥，則為全氣量再生，可跳過此節。）脫氧后的原料氫氣首先進入工作狀態的干燥器，流出干燥器的干燥氫氣分為兩路，一路作為再生氣進入再生

6、狀態的干燥器；另一路則為產品氫氣，直接進入過濾器1151。再生氣的流量大小通過調節產品氣管路和再生氣管路上的閥門開度來確定。調整的原則是使再生加熱時間不超過4h,調整時需注意再生氣流量不可太小，否則有可能燒壞電加熱元件，一旦閥門的開度確定后就不需要再進行調整。1 排水整套裝置中共有5個氣水分離器：1101、1102、1103、1104、1105。裝置正常運行時，氣水分離器起到過濾氫氣中游離水的作用，每隔一定時間都要將氣水分離器底部積存的水排出至積液器1141,每臺氣水分離器排完水后，積液器都要通過其底部的氣動球閥排一次水，將水排至水封1161中，當水封中的液位高度達到溢流高度后，水將從水封排污

7、口中流出。氣水分離器與積液器的排水通過各自底部的氣動球閥按時程度設定的時間與次序自動完成。排水以Z1、Z2、Z3狀態開始為計時起點，每次氣動球閥排放10秒鐘，閥門間隔時間為5分鐘。排水時間見表4-2:（注：根據處理氣量的不同，排水時間可能會有調整，以實際程序設定為準。）表4-2:排水時間表Z1狀態Z2狀態Z3狀態時間開啟閥門位號時間開啟閥門位號時間開啟閥門位號0分鐘QZ11250分鐘QZ11250分鐘QZ11255分鐘QZ11205分鐘QZ11205分鐘QZ112010分鐘QZ112510分鐘QZ112510分鐘QZ112515分鐘QZ112115分鐘QZ112115分鐘QZ112120分鐘Q

8、Z112520分鐘QZ112520分鐘QZ112525分鐘QZ112325分鐘QZ112425分鐘QZ112280分鐘QZ112580分鐘QZ112580分鐘QZ112585分鐘QZ112385分鐘QZ112485分鐘QZ1122240分鐘QZ1125240分鐘QZ1125240分鐘QZ1125245分鐘QZ1120245分鐘QZ1120245分鐘QZ1120250分鐘QZ1125250分鐘QZ1125250分鐘QZ1125255分鐘QZ1121255分鐘QZ1121255分鐘QZ1121260分鐘QZ1125260分鐘QZ1125260分鐘QZ1125265分鐘QZ1122265分鐘QZ11

9、22265分鐘QZ1122270分鐘QZ1125270分鐘QZ1125270分鐘QZ1125275分鐘QZ1123275分鐘QZ1123275分鐘QZ1123280分鐘QZ1125280分鐘QZ1125280分鐘QZ1125285分鐘QZ1124285分鐘QZ1124285分鐘QZ11244.5參數檢測及控制4.5.1溫度檢測溫度是保證氫氣純化裝置正常運行的重要參數。脫氧器及三臺干燥器的上部與下部各裝有一個鉗電阻用來測量溫度并將相應的電信號傳送至控制柜。其相應的位號及設定值見表4-3.表4-3溫度檢測點及設定溫度鉗電阻位號安裝位置作用溫度設定范圍常用設定值TE1101脫氧器1111卜部檢測脫氧

10、器進氣溫度120C-160C130cTE1102脫氧器1111上部檢測脫氧器出氣溫度180C-220C180cTE1104脫氧器1111卜部檢測干燥器1121再生時進氣溫度220C-280C240cTE1105脫氧器1111上部檢測干燥器1121再生時出氣溫度170C-230C180cTE1107脫氧器1111卜部檢測干燥器1121再生時進氣溫度220C-280C240cTE1108脫氧器1111上部檢測干燥器1121再生時出氣溫度170C-230C180cTE1110脫氧器1111卜部檢測干燥器1121再生時進氣溫度220C-280C240cTE1111脫氧器1111上部檢測干燥器1121再

11、生時出氣溫度170C-230C180c（注：脫氧器的進氣溫度指原料氫氣經過電加熱元件被加熱后進入催化劑床層前的溫度;脫氧器的出氣溫度指流出催化劑床層的氫氣溫度。干燥器的進氣溫度指進分子篩床層的氫氣溫度；干燥器的出氣溫度指出分子篩床層的氫氣溫度；）1 溫度控制1 脫氧器的溫度控制脫氧器下部鉗電阻檢測溫度達到設定溫度時，會暫停電加熱元件，待溫度低于設定溫度后，會再次啟動電加熱元件。上部鉗電阻檢測溫度達到設定溫度時，會停止電加熱元件，再次啟動電加熱元件則需要操作人員的手動操作。1 干燥器的溫度控制當吸附劑再生時，干燥器下部鉗電阻用來控制再生氣流的溫度，當檢測值超過設定值時，暫停電加熱元件，避免再生氣

12、流超溫。當檢測值低于設定值后，再次啟動電加熱元件。上部鉗電阻為聯鎖鉗電阻，當檢測值達到設定值后，則停止加熱，吸附劑的再生結束。1 壓力檢測與控制裝置進口裝有壓力表PI1101，就地顯示裝置進口壓力；系統壓力由自力式穩壓閥或薄膜調節閥來控制。（注：儀表及閥門的設置根據用戶的要求不同會有所變動，以實際流程為準。）5裝置安裝要求設備框架的安裝本裝置的設備框架和控制系統之間連有儀表氣管道、通訊電纜和電加熱器用電纜。設備框架周圍應留有800mm以上的寬度以便操作和維修。設備框架上部應留有不小于2000mm的操作空間以便更換電加熱元件。純化裝置的各主要設備均組裝在設備框架內，框架底部留有4個。24的地腳螺

13、栓孔，地基建設時應預設M20地腳螺栓4只，螺栓高出基面50mm。設備基礎的具體尺寸可參見相應的圖紙。參照流程圖、裝置外形接口圖連接原料氫氣進口、產品氫氣出口、冷卻水進口、冷卻水出口、氮氣進口、放空口、排污口、儀表氣接口。設備框架與控制系統之間應設置電纜地溝，或者埋置穿線管道。對地基和廠房的要求放置設備框架房間的土建工程設計及施工應執行氫氣站建造的有關規定。各部分設備的地基應能承受自身重量所產生的壓強。對連接管道的要求所有連接管道清除焊渣、污物、氫氣管道應做去油處理。6操作原料氫氣生產裝置運轉正常后，氫氣純化裝置可以開車。開車前的準備工作泄漏量試驗有下列情況之一，裝置開車前應先用氮氣做泄漏量試驗

14、：a.裝置未曾使用過；b.裝置已停置較長時間且裝置未保壓或雖保壓了，但壓力降超過0.3MPa;氮氣經止回閥H1120和球閥Q1120進入純化裝置。泄漏量試驗壓力為裝置的設計壓力，用氮氣充壓至額定壓力后檢查和接頭及法蘭連接處，檢查無泄露后保壓24小時，泄漏率以平均每小時小于0.5%為合格。（泄漏率A的計算公式：A=2（1-空）24RT2式中：A-平均每小時泄漏率，用（/h）表示；P1、p2試驗開始、結束時的絕對壓力，單位為MPa;、T2-試驗開始、結束時的絕對溫度，單位為Ko）系統氮氣置換有下列情況之一，裝置開車前應使用氮氣置換：a裝置未曾使用過；b裝置已停置較長時間且未用氫氣保壓，或做了保壓，

15、但裝置壓力已降為0;置換操作要求：通過充氮口向裝置充入氮氣至0.5MPa,通過系統出口的旁通閥匯壓至0MPa,泄放到0MPa。如此反復，當系統氧氣含量w0.5%后，即為置換合格。系統氧氣含量可通過氧氣分析儀檢測，或根據氮氣純度計算出需充放次數；若采取根據氮氣純度計算充放次數的方法，系統中氧氣含量按21%進行計算；當氮氣純度99.8%,充放4次即可。裝置運行純化裝置運行開車前，氫儲罐及其前續、后續設備應完成投入前的準備工作。裝置運行前除氣動三通球閥外所有閥門應處于關閉狀態，每個氣動三通球閥所處狀態應與流程圖中相符。打開系統中所有壓力表截止閥。打開冷卻水進出口球閥，向裝置供應冷卻水，注意冷卻水回水

16、管溫度，確保冷卻水流通正常。打開水封1161補水閥，向水封加水，溢流口有水流出后，將補水閥關小，略有開度即可，緩慢向水封1161補水。打開氫氣純化裝置出口球閥，打開氫氣純化裝置進口球閥。選定干燥器三個狀態Z1、Z2、Z3中的一個，啟動氫氣純化裝置。氣動三通球閥自動切換到相應狀態（氣動三通球閥所處位置是否正確可根據5.1.2條中的講述進行判斷）；處于再生狀態的干燥器開始加熱，注意觀察干燥器上部溫升、下部溫升和下部溫度控制情況，正常情況下下部溫度及溫升大于上部溫度及溫升，出現異常請停止加熱，檢查裝置及控制部分。脫氧器加熱為手動投入，裝置啟動后，可以加熱脫氧器，并注意觀察上部溫升、下部溫升和下部溫度

17、控制情況；若上部溫度高出下部溫度50c以上，請停止加熱，檢查原料氫氣中氧氣含量。正常運行時，脫氧器始終處于加熱狀態，上部溫度應達不觀察家聯鎖溫度，上部溫度只起保護作用。當純化裝置出口壓力穩定在控制壓力，且脫氧器、干燥器溫升正常時，可認為裝置已運行穩打開微量氧分析儀AE1102進氣閥門，調節減壓閥，使氣體流量處于合適的范圍。打開露點儀ME1101進氣閥門，調節減壓閥，使氣體流量處于合適的范圍。（注：分析儀使用時注意管理的暢通，否則容易造成憋壓，捐壞分析儀。）上位機控制畫面中設有自動充罐/手動充罐選擇按鈕，若選擇則手動充罐，則操作人員根據用戶自己對產品氫氣純度的要求，當產品氫氣純度滿足要求時，手動

18、操作，進行棄罐；當產品氫氣純度不符合要求時，手動操作，切換到放空。若選擇了自動充罐，則系統根據預先設定的值自動轉換產品氫氣出口三通閥的方向進行氫氣的棄罐或放空。產品氫氣充罐后，純化開車步驟完成。當處于再生狀態的干燥器再生出氣溫度達到設定值后，干燥器停止加熱，進入吹冷階段；當處于再生狀態的干燥器再生時間達到設定值8h,氣動三通球閥由程序控制自動切換，裝置進入下一工作狀態。三臺干燥器再生全部完成后，一個切換周期結束。裝置運行過程中注意觀察氣水分離器排水情況。停車純化裝置停車前，原料氫裝置應已停車或已切換到放空狀態。注意純化裝置停車最好選在干燥器牌吹冷階段時進行。停止原料氫供應前，干燥器、脫氧器應處

19、于不加熱狀態。純化裝置停車步驟如下：停止純化裝置運行；關閉裝置進口球閥；關閉裝置出口球閥；關閉微量氧分析儀和露點儀前截止閥和減壓閥；若為短時間停車，冷卻水可以不停；當長時間停車或涉及到冷卻水維修時，應停止供應冷卻水。7注意事項干燥裝置間嚴禁明火，操作人員禁穿釘子鞋入內。應注意觀察原料氫氣的含氧量，若高于0.5%,應停車。干燥器再生進氣溫度不得超過300C。干燥器再生出氣溫度不得超過280C。脫氧器進、出氣溫度禁止超過260c當沒有氫氣流過電加熱器時禁止開啟電加熱器，以防燒毀電加熱器元件。7.5裝置運行時必須保證冷卻水流通正常。各設備、儀表應有良好的接地。設備維修、維護必須在氫氣泄放完并用氮氣置換后才能進行。置換方法見6.1.2.設備維修、維護完畢，開車前必須做泄漏量試驗，泄漏量試驗合格后，用氮氣置換系統到氧氣含量W0.5%。8裝置的維護電加熱元件比較容易損壞，當發現損壞時應及時更換，電加熱元件與中法蘭是焊接在一起的，更換時需整體更換。裝置經長期運行（2年以