氢气提纯装置

★　石油化工安全环保技术　★1 氢气提纯1.1 氢气提纯装置大庆石化公司开发公司氢气提纯装置始建于1993年，主要生产的产品是高纯氢和纯氢。

氢气生产提纯是采用西南化工研究院设计制造的变压吸附技术。

产品检测采用美国高迈公司专业检测设备。

该装置主要有氢气变压吸附部分、压缩机部分、汇流排和供氢系统四部分组成。

1.2 工艺流程来自大庆石化公司化工一厂的3.2 MPa 原料粗氢进入本装置，经压力调节后在1.6 MPa 、环境温度下进入由4个吸附塔组成的PSA ―H2系统，系统采用4―1―1/P 工艺流程，进行吸附提纯。

提纯后输送至V202储罐的合格氢气以1.55 MPa 的压力进入压缩机，经过压缩机压缩至13MPa ，一部分氢气输送至汇流排进行充装。

另一部分氢气充入固定的钢瓶（2组，共计300支）储存，经自立式调节阀减压到3.0 MPa 后，通过管线输送到聚丙烯装置和线性聚乙烯装置。

1.3 装置风险分析工作开展状况该氢气提纯装置按照《大庆石化公司风险管理规定》风险分析按照风险管理规定，采用全员危险因素识别、风险评价、风险防控等程序进行了风险分析，并制定了《氢气提纯装置风险防控措施台账》。

按省、市两级政府部门及大庆石化公司对危险化工工艺开展HAZOP 分析的要求，开发公司气体车间组织开展了氢气提纯装置的HAZOP 分析工作，在原有风险分析的基础上，进一步识别了工艺安全风险。

1.4 HAZOP 分析方法危险和可操作性分析（Hazard and Qperability Anlysi ，缩写HAZOP)是20世纪60年代ICC （英国帝国化学工业公司）开发的，1977年英国化学工业协会（CIA ）对外发布。

自20世纪70年代以来得到广泛应用[1]。

HAZOP 分析方法是工艺安全管理体系（PSM ）中，工艺危害分析工作所使用的方法之一，适用于装置从设计值退役的工艺危害分析。

该方法广泛应用于化工、炼油、精细化工、气体处理、油田、污水处理、新能源工厂等领域。

XXXXX有限公司加氢精制和制氢联合装置200000Nm3/h 制氢装置PSA氢提纯单元操作手册XXXXXXX有限公司2007-1编制：校对：审核：审定：目录序言 (4)第一章概述 (5)第一节前言 (5)第二节装置概貌 (6)第三节设计基础 (7)第二章工艺过程说明 (8)第一节吸附工艺原理 (9)第二节工艺流程说明............................................................................ 错误！未定义书签。

第三章装置的操作 (20)第一节装置的开车 (20)第二节装置的运行 (25)第三节装置的停车 (28)第四章维修与故障处理........................................................................................ 错误！未第一节故障查找指南 ............................................................................. 错误！未定义书签。

第二节故障处理 ..................................................................................... 错误！未定义书签。

第五章安全规程 (29)序言本操作手册是XXXXX有限公司专为XXXXXXX有限公司建设的200000Nm3/h制氢装置PSA氢提纯单元编写的。

用于向装置操作人员提供正确的操作步骤，以及预防和处理事故的方法。

本装置是采用变压吸附（简称PSA）法从变换气中提纯氢气的成套装置。

在启动和运行本装置前，要求操作人员透彻地阅读本操作手册及相关图纸。

因为，不适当的操作会导致运行性能低劣、产品不合格，甚至吸附剂损坏或造成安全事故。

膜分离技术氢气提纯装置在哈电600MW双流环发电机组的应用摘要：膜分离技术，能够分离出氢气中的杂质气体，提高氢气纯度到99%以上，有效的提高了发电机氢气纯度，并减少了人工操作。

关键词：氢气纯度；膜分离；净化提纯；双流环；氢中氧；煤耗1.前言福建大唐国际宁德发电有限责任公司3号发电机为哈尔滨电机厂有限责任公司制造的QFSN-600-2YHG型汽轮发电机，额定功率600MW，双流环密封油系统。

统计系统内25台双流环密封油系统发电机氢气纯度，其中4台机组氢气纯度在98%以上，9台机组氢气纯度在97%～98%，12台机组氢气纯度在96%～97%。

而系统内18台单流环密封油系统发电机组机氢气纯度能达到98%及以上的有12台机，占机组总数的66.7%；发电机氢气纯度能达到97%及以上的有16台机，占机组总数的88.9%。

可以看出单流环发电机组氢气纯度较双流环发电机组有明显的优势。

1.我厂目前氢气纯度的现状我公司3号发电机额定氢压为0.4MPa，发电机内充氢容积110 m³，采用手动控制阀门进行补排氢提纯方式控制在氢气纯度在97%左右，3号机组每个月补排氢次数在15次左右，一次补排氢消耗氢气32Nm3，月补氢量约450Nm3，年补氢量约4500Nm3。

人工补排氢提纯方式运行人员工作量增大，氢气消耗量增大，制氢站供氢压力增大等。

根据统计发电机氢气纯度在97.5%～98%之间时，补排氢一次耗氢32m³，提高氢气纯度大约在0.1%左右，当氢气纯度在98%以上时，补排氢一次提高氢气纯度大约在0.7%左右，随着氢气纯度越高，手动补排氢提纯的效果越差。

进行人工提纯试验，氢气纯度由97.6%人工提高到98.1%，需要8次补排氢操作（一个班一次需约3天，一次2小时），耗氢256m³，成本在15*256=3840元，而提高0.5%的氢气纯度，发电机一天可以多发2880度电，产生1360元效益（纯度不降的情况下），3天也就是4080元效益，所以人工提纯耗时耗力，且效益甚微。

氢气提纯装置PSA单元常见故障及优化发布时间：2023-02-23T00:51:58.315Z 来源：《中国科技信息》2022年第33卷17期作者：侯佳偲李佳园[导读] 随着原油逐渐劣质化重质化，加氢处理装置负荷提高。

侯佳偲李佳园中国石油锦州石化公司辽宁锦州 121001摘要：随着原油逐渐劣质化重质化，加氢处理装置负荷提高。

同时，随着全球气温变暖，低碳能源的发展提上日程，氢能源作为一种新型能源，具有来源多样、清洁低碳、灵活高效的特点，能够帮助可再生能源大规模消纳，实现电网大规模调峰和跨季节、跨地域储，可广泛应用于能源、交通运输、工业等领域。

以上应用均对纯度有较高要求，目前炼厂提纯氢气应用得最为广泛的技术就是变压吸附（PSA），优化PSA操作与降低故障故障率可实现氢气提纯装置“长满优”运行。

关键词：PSA；变压吸附；氢气；程控阀1.装置PSA单元概述概述锦州石化公司目前有四套装置内设有氢气PSA提纯单元：连续重整装置、新连续重整装置、制氢装置以及氢气回收装置，本次分析对象选用制氢装置以及氢气回收装置。

制氢装置PSA单元采用10-2-4工艺流程PSA H2提纯单元由十台吸附塔、三台缓冲罐、一套液压系统构成。

氢气回收装置PSA单元采用8-2-2PSA工艺流程，即装置的8个吸附塔中有2个吸附塔始终处于同时进料吸附的状态。

2.PSA单元常见故障2.1程控阀故障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。

PSA程控阀门的可靠性是装置整体可靠性的关键，其工艺要求特点是密封性能要求高、开关次数频繁，其中开关最频繁的程控阀每年开关次数可达13万次以上[1]。

氢气回收自2017年6月开车至2021年末，共发生19次程控阀故障，其中电磁阀4次，阀位回讯10次，阀门内漏5次。

程控阀的故障会直接导致程序自动切塔或操作员手动切塔操作。

切塔会影响产氢量和解吸气量，容易造成生产波动，严重时会对氢气和瓦斯系统造成影响。

制氢装置PSA氢提纯单元装置的操作1.压力平衡阶段：将氢气与杂质气体的混合物（通常为CO、CO2、CH4等）进入PSA装置中，首先需要在装置中建立恒定的压力平衡。

这一阶段的目的是使吸附剂床达到与混合物相平衡的状态，通常需要保持数十分钟至数小时。

2.吸附阶段：当压力平衡达到后，装置开始进行吸附阶段。

此时，瞬时开启进料阀门，以恒定流量将混合气流入PSA柱床。

吸附床是由吸附剂填充而成，一般使用硅胶、沸石或活性炭等具有吸附性能的材料。

在吸附阶段，混合气体中的杂质气体会被吸附剂选择性地吸附，而氢气则通过吸附剂层流经，进入下一轮的吸附柱。

3.平衡阶段：在吸附阶段结束后，需要进行平衡阶段，以确保吸附剂的饱和度。

在这个阶段，气流关闭，进料阀门关闭，吸附柱中残留的气体被释放出来，以平衡吸附剂的状态。

4.脱附阶段：当平衡阶段结束后，装置进入脱附阶段。

此时，瞬时关闭进料阀门，打开脱附阀门，通过减压来减少吸附柱内的压力，从而将吸附剂上的吸附气体释放出来。

该阶段通常采用较低的压力下进行，在脱附过程中需要控制脱附速度，以避免压力过快导致吸附剂的破坏。

5.再生阶段：在脱附阶段结束后，吸附柱内的吸附剂已经饱和，需要进行再生。

再生过程中，需要使用逆向流进行冲洗，以去除吸附剂上的残余杂质气体。

通过调节再生气体的压力和流量，可以有效地去除吸附剂上的杂质。

6.压缩阶段：再生后的吸附剂已经恢复到初始状态，可以进行下一轮的吸附阶段。

在压缩阶段，需要通过压缩机将氢气压缩至所需的压力水平，以便用于后续的工艺或应用。

以上便是PSA氢提纯单元装置的基本操作流程，由压力平衡、吸附、平衡、脱附、再生和压缩组成。

不同的PSA装置可能会有一些细微的差异，但总体操作流程大致相同。

操作人员需要严格按照工艺要求进行操作，确保装置的正常运行和氢气的提纯效果。

第53卷第1期 辽 宁 化 工 Vol.53，No. 1 2024年1月 Liaoning Chemical Industry January，2024HAZOP分析在氢气提纯工艺装置设计阶段的应用青小柯（山东三维化学集团股份有限公司，山东 青岛 266071）摘 要： HAZOP（危险与可操作性分析）是定性分析危害的一种风险分析方法。

石油化工装置由于其自身物料的特性，危险系数极高，对其进行HAZOP分析非常有必要。

通过对装置进行HAZOP分析，识别装置存在的潜在危险，结合风险评价与HAZOP，进而制定一系列的措施来提高装置运行的安全性和可靠性，以保证生产投用中的生命和财产安全。

以某石化公司的氢气提纯装置为例，进行了HAZOP分析，优化了工艺流程，为装置的长期可靠稳定运行提供保障。

结果显示，HAZOP分析方法是辨识风险的一种可靠有效的方法，HAZOP分析能够在石油化工装置的安全管理方面发挥巨大的作用，能够为安全管理者提供依据，进而降低安全等级。

关 键 词：危险与可操作性分析；氢气提纯工艺装置；安全中图分类号：TQ086 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2024）01-0132-041 氢气提纯1.1 氢气提纯装置某石化公司拟新建1套氢气提纯装置，该装置采用中国石化大连石油化工研究院的变温吸附技术，以粗氢气为原料气，生产的最终产品为纯氢和高纯氢。

本装置采用三塔流程，两塔串联吸附，一塔再生。

装置依据物理吸附原理，利用多孔性固体吸附剂选择性脱除原料氢气中的微量一氧化碳、二氧化碳，获得高纯度的氢气。

1.2 工艺流程简述某石化公司某装置的操作压力为2.0 MPa（G）的原料粗氢进入本装置，经过滤器（F84101）过滤掉气体中携带的固体颗粒等杂质后，进入吸附塔（VE84101）进行吸附，吸附后的气体再进入吸附塔（VE84102）深度吸附，产品气经后置过滤器（F84102）过滤掉气体中的粉尘后送出合格的成品气。

PSA提纯氢气装置开车操作规程第一节初次开车前的准备工作在PSA装置安装完毕，完成了整个装置的吹扫、强度试验、气密性试验后、吸附塔装填了吸附剂，应对自控系统进行严格的检查及调试，以保证整个装置可随时投入运行。

但在通入原料气前还必须用干燥、无油的氮气对整个装置的设备和管道进行置换，使含氧量降到0.5％（V％）以下，以上工作完毕后，应将全部阀门处于关闭状态。

第二节投料启动在经过整个装置的工艺、仪表检查并确定氮气置换合格后，装置已处于随时可以投料的运行状态。

一、阀门开启度设定1.阀门开启度设定全开所有压力表阀，但应注意逐步开启，以防止压力表损坏；不合格产品经管道DR0202或VG0206去放空总管VG0210；全开WG0202管路上截止阀，半开WG0203管路上截止阀。

2.调节阀和连锁阀的设定（见表4－1）表4－1 调节阀和连锁阀的设定3门。

二、PSA程序控制设定将微机控制器退到停机状态，在上位机设置自动工作状态，各步骤时间按正常运行的操作参数设定。

三、启动1渐开进气阀，将原料气流量控制在每一吸附周期使吸附塔压力均匀升高的速度。

2当吸附塔压力升至吸附压力时，可将吸附压力自动调节系统（PICA－0201）投入自动操作。

在升压过程中，通过顺放流量手动遥控（HV－0201）和终充流量手动遥控系统（HV－0202），随时调整顺放和最终升压流量。

3当吸附塔的吸附压力升到1.4Mpa时，可将原料气流量逐步增大，同时通过调整终充流量调节系统（HV－0202）将最终升压终止时压力调整到比吸附压力低0.01～0.05，通过调整顺放流量手操遥控系统(HV－0201)将顺放压差调整在0.2～0.3Mpa。

4产品达到要求后，通知后续工段准备接受纯H2产品。

四、正常运行调节1.1#工艺变压吸附系统主要操作参数（见表4－2）表4－2 变压吸附系统个步骤压力及时间分配2.2#工艺变压吸附系统主要操作参数（见表4－3）表4－3 变压吸附系统各步骤压力及分配时间分配2、运行检查项目和调整、为了良好的运行，在运行期间要检查和调整下列项目；●吸附压力。