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膜別離氫氣提純系統設備操作說明書邁泰克科技開發2021.09目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"膜法氫氣回收系統簡介 3\o"CurrentDocument"設計依據 3\o"CurrentDocument"進氣工況 3\o"CurrentDocument"工藝流程說明 3\o"CurrentDocument"工藝流程示意圖 4\o"CurrentDocument"工藝流程說明 4\o"CurrentDocument"系統運行 5\o"CurrentDocument"開車前的檢查 5機械設備局部 5管道局部 5電氣和儀表 5\o"CurrentDocument"氮氣置換 6預處理系統 6膜別離器 6\o"CurrentDocument"開車步驟 7預處理開車 7膜別離器開車 8\o"CurrentDocument"停車步驟 9正常停車 9聯鎖停車 91膜法氫氣回收系統簡介膜法氫氣提純技術是利用特殊制造的膜與原料氣接觸，在膜兩側壓差驅動下，氣體分子透過膜的速率不同，滲透速率快的氣體在滲透側富集，而滲透速率較慢的氣體那么在原料側富集，從而到達氫氣回收的目的。目前，氣體中氫氣回收技術主要有深冷、變壓吸附(PSA和膜法別離三種。這三種別離方法都適于從含氫混合氣中別離和提濃氫氣。三種方法各有所長，也各有其短。與深冷法和變壓吸附法相比，膜法別離有以下優點：別離是物理過程，沒有相變，利用原料氣的壓力進行別離，能耗低。無運動部件，操作簡便，使用壽命長。設備結構緊湊、占地面積小。操作彈性大。經濟效益顯著，投資回收期短。從80年代以來，膜法氣體別離技術迅猛開展，膜法氫氣回收技術現已經廣泛應用于化肥和石化行業含氫尾氣中氫的回收。2設計依據本設備是以甲方提供的進氣工況條件和產氣要求的指標為根底來進行設計的。2.1進氣工況工程單位數據氣量Nm3/h2000~5300壓力MPa.G2.3溫度C40組成COmol%0.1H2mol%95.9N2mol%3CH4mol%13工藝流程說明3.1工藝流程示意圖本設計采用的流程如圖3.1所示:原料氣原料氣圖3.1膜別離氫氣提純工藝流程簡圖帶控制點的工藝流程圖見MTC-12-03-S-G-01。3.2工藝流程說明生產系統送來的原料氣以40C的溫度和2.3Mpa(G的壓力進入膜別離系統。首先經過聚結過濾器(X101)，把原料氣中夾帶的霧滴除去，進入加熱器(E101),將原料氣加熱到50C左右，以保證進膜前的氣體遠離露點，否那么冷凝下來的液滴會凝聚在膜別離器的纖維外表，從而影響膜別離器的別離效果，甚至對膜造成損害。加熱器采用套管式熱交換器，原料氣走管程，蒸汽走殼程。原料氣的溫度通過調節閥TV101調節蒸汽的流量來控制。為了平安起見，在加熱器之后，進膜前的管路上設有高溫報警聯鎖停車控制回路(TICSA-101)。原料氣經過加熱器加熱后，進入膜別離器(M101A-D。該膜別離器部裝填中空纖維膜絲，原料氣從下端底面進入膜別離器。在纖維芯側，在恒定壓差作用下，氫氣以較快的速率透過纖維膜絲，在殼程與纖維芯側得到富氫產品，稱為氫氣或滲透氣；擴散速率較慢的組分那么滯留在纖維芯側，稱為尾氣，進入PSA。進入和離開膜別離系統的氣體流量由原料氣流量計〔FT-101〕,及尾氣流量計〔FT-102〕測量顯示，操作時可通過手動設定PICSA-101的壓力及尾氣調節閥〔PV-102〕的閥位來調節氫回收率、滲透氣中的氫濃度和進入 PSA的壓力。4系統運行開車前的檢查機械設備局部檢查各設備的進出口管線是否安裝正確。檢查設備是否已經固定在根底上。管道局部檢查各管路、管件的連接是否正確，與外界管道是否正確連接。平安閥、調節閥已經正確安裝在系統中。各手動閥門的啟閉正常，止回閥方向正確。檢查儀表氣源管路，確保所有調節閥的氣源線均已經安裝完畢。平安閥的啟跳點，已由生產廠調好，但建議在車間對其啟跳點再校驗一次。再次安裝平安閥時必須小心注意其位置，不要安錯地方。并從此次開始就要填寫維修周期表。對所有調節閥進行行程調整，檢查動作的滿量程及方向。4.127關閉膜別離器進氣閥V2、V3、，尾氣出氣閥V9,氫氣出氣閥V6,以及膜前、后所有閥門，以保護膜別離器。用氮氣對其他管線進行試漏。預處理系統管線試漏完畢后，用不含原料氣的純潔氮氣對膜系統管線試漏，試漏過程中注意管線的壓力等級。將所有閥門置于關閉位置。電氣和儀表所有用電設備及儀表均已經上電，并做好靜電接地。電氣閥門定位器都接上儀表空氣。確認所有儀表正確安裝，并已經調試完畢，各報警點和聯鎖點設定在適宜的位置。檢查現場壓力表是否完整無缺。氮氣置換確保整個系統在引入任何工藝氣體之前，或在與大氣相通之前必須用氮氣徹底置換，并按以下步驟進行：預處理系統檢查并關閉膜別離裝置的所有工藝閥門，排凈閥及放空閥。翻開儀表切斷閥。所有壓力表閥翻開后，壓力指示為“0〞,確保系統完全泄壓。向系統送氮氣，翻開V15V16,待預處理系統升壓至10MPa寸。關閉氮氣供給管路上的截止閥V15、V16，停十分鐘。慢慢翻開放空管線VT102上的閥V26,待系統壓力接近零時關閉。用氮氣重復升壓，降壓，對系統進行置換。重復上述操作，直至置換排出氣體中氧含量低于工廠標準。一般需三次升壓、降壓操作。要置換聚結過濾器底部管道，翻開截止閥 V18V21及LV101。421.7當需要泄壓時，通過VT102上的閥V26泄壓。膜別離器翻開進膜氣體旁通管線上的節流閥V2,再翻開膜前、后閥門V4V5、V7,慢慢翻開注氮閥V15V16，向膜別離器送氮氣〔確保氮氣中不含原料氣〕。對膜別離器的升壓速度不要超過0.3MPa/min。當膜別離器壓力接近10MPa寸，關閉V15V16,停十分鐘通過滲透氣放空閥V27泄壓〔注意緩慢泄壓，防止膜別離器壓力突升突降〕。重復上述操作，直至置換合格。當膜別離器的置換完成后，除儀表切斷閥外，所有閥門關閉。關閉去預處理的氮氣管線的截止閥V15、V16。除維修要求外，預處理及膜別離器可處于氮氣壓力保護下。當需要泄壓時，通過滲透氣至放空管線VT103上的閥V27泄壓?！沧⒁饩徛箟骸抽_車步驟在預處理的開車平穩后，溫度、壓力到達要求，方可切入膜別離器管線，投入運行。預處理開車系統用氮氣吹掃、置換合格后，準備開車，開車步驟如下：確認與外界接口的管線聯通且閥門開啟。檢查壓縮空氣管線，確保儀表用氣，儀表空氣壓力? 0.4MP&關閉氮氣進口閥門V15、V16。關閉所有管線手動閥門和自動閥門。確認儀表的切斷閥〔表根閥〕、變送器的切斷閥都已翻開。確信處于膜別離器入口的閘閥V3和旁通閥V2是關閉的?！仓匾?31.7翻開過濾器排液口閥V18V21,蒸汽進口閥V10V11、V14,疏水器前后切斷閥。膜前放空閥V26稍開。稍開合成原料氣進氣閥V1,開始對預處理系統進行升壓和升溫。對預處理的升壓和升溫操作可以采用兩種方法，一種是手動給定PICSA-101和TICSA-101的設定值，系統壓力和溫度穩定后再增加設定值。PICSA-101設定值應以較小的幅度逐步增加，控制升壓速率不超過0.3MPa/min。TICSA-101的溫度設定值也應以較小的幅度逐步增加，以免系統超溫。對預處理的升壓和升溫操作也可以采用另外一種方法，手動給定PV-101和TV-101的閥位。在控制室將預處理壓力設定值設為2.3MPa〔G〕、膜前溫度設定值設為50C。PV-101、TV-101控制方式設為手動并給定較小的閥位，控制升壓速率不超過 0.3MPa/min。設定過濾器液位設定值為40%，同時將控制方式置于“自動〞。觀察過濾器上的差壓值PDIA-101為0.01?0.015MPa,隨著過濾器工作時間的變長，差壓值會逐漸的增大，當差壓值超過 0.1MPa時，證明過濾器性能不好，有堵塞狀況，此時應該停車清洗或更換過濾器濾芯。檢查所有設備及儀表。疏水閥工作是否正常。431.15調節預處理放空閥V26開度，建立原料氣流量。431.16翻開過濾器底部排放閥V28,觀察在預處理開車階段，原料氣是否干凈，根據具體的實際情況決定過濾器底部排放閥 V28的開、閉狀態。4.3.1.17一旦預處理局部的原料氣壓力建立起來，并且溫度也到達了設計要求，各項指標都平穩，這時預處理開車完成，準備進行膜別離器開車。膜別離器開車注意：在開車及膜別離器運行期間，必須防止對膜別離器快速升壓或流量驟增。膜別離器的原料氣在溫度、壓力高于限定值時工作，可對膜別離器造成損害。預處理開車成功后，可以準備膜別離器的運行，運行步驟如下：翻開膜別離器前后閥門V4、V5V7〔開車時根據實際的氣量決定開幾組膜別離器〕。4.322 慢慢翻開進膜旁路閥 V2,給膜別離器逐步升壓。觀察膜前壓力表PI-104，控制升壓速率不要超過0.3MPa/min。當膜滲透側〔即氫氣側〕壓力PI-106高于系統外管網的壓力PI-107時，慢慢翻開V6,使滲透氣送入外管網，PI-107穩定在0.5MP&繼續緩慢向膜充壓，當膜前壓力接近設定壓力時，現場翻開尾氣側手動閥V9,將尾氣調節閥PV-102置于較小開度。緩慢翻開膜前手動閘閥V3,關閉進膜的旁路閥V2和膜前放空閥門V26,在此過程中注意觀察膜前壓力控制是否穩定，防止壓力突升對膜別離器造成損害。一旦氣體全部切換至膜別離器，調整PICSA-101的壓力設定值和調整調節閥PV-101的開度至希望的原料氣流量和壓力。系統運行穩定之后，按照PSA要求把PICSA-102的壓力設定值慢慢提高至指標。運行時可調整膜前壓力PICSA-101及加熱溫度TICSA-101的設定值使其滿足氫氣純度和氫氣回收率的要求。做好各項記錄。取樣分析原料氣入口A-101，過濾器濾液A-106,膜別離器原料氣A-102,氫氣A-103、A-104,尾氣A-105。分析氫氣、一氧化碳、甲烷、液體成分等指標。停車步驟正常停車時,應先停膜別離器,然后停預處理。正常停車控制室將運行模式切換為“停止〞,此時PV-101、TV-101、PV-102、LV-101自動關閉,系統進入停車狀態。關閉膜進口閥V3、膜進口旁通閥V2、進系統閥V1及尾氣出口閥V9。切斷系統并確認?！仓匾钞斈毫档礁哂跐B透氣壓力0.5MPa時，關閉滲透氣的閥門V6,并翻開滲透側放空閥V27,給膜別離器卸壓。假設短時間停車，膜可保有一定壓力。翻開膜前放空閥V26,卸掉膜前壓力。假設長時間停車預處理系統卸壓后，翻開過濾器排液閥 V28及V19,排掉過濾器中殘存的液體,用氮氣對系統置換并用氮氣保護。關閉蒸汽進口閥V10,翻開蒸汽管線排污閥V12。檢查各閥門狀態，除膜前放空V26,過濾器排液閥V28及V19,保持開啟外,其余閥門關閉。4.4.2