PSA提氢装置操作规程.doc
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1、Q/QHGL/J14(05)00012014PSA提氢装置操 作 规 程2014年1月1日发布 2014年1月1日实施中国石油青海油田分公司格尔木炼油厂发布前 言本规程是在Q/QHGL/J-14-0001-2011的基础上,根据炼油化函(2011)71号关于修订炼化生产装置操作规程的通知相关精神要求,进行了全面性的修订工作。本次修订的主要内容有:1、工艺技术规程:增加2012年大检修技改内容,完善原料质量指标、操作条件,明确各种化工原料材料的有效组分含量等质量指标。2、操作指南:补充分系统具体操作要求,细化和量化关系到装置安全和长周期运行的操作条件,将操作控制失效与事故处理预案相结合,并结合装
2、置实际运行情况,落实优化操作条件下的小指标控制范围。3、开工规程:补充投用前安全检查及界面交接内容,增加开工风险分析、环境因素识别及消减措施内容,强调燃料气管线投用、加热炉点炉前的安全确认步骤。4、停工规程:增加停工风险分析、环境因素识别及消减措施内容。5、专用设备操作规程:结合装置专用设备实际运行情况及长周期运行要求,完善专用设备操作规程。6、基础操作规程:将现行操作卡变更的内容修订拓展到操作规程中,使两者内容保持一致,强调冷换设备升温、降温过程,补充辅助设备的操作要求。 7、事故处理预案:补充装置HAZOP分析提出的安全风险及防范措施,与操作指南中操作控制失效相结合,补充停电状态下同时停供
3、蒸汽、氮气、循环水、净化风等工况下事故处理预案,结合实际操作,将装置事故处理程序与全厂应急处理预案相结合, 提升事故处理的可操作性。8、操作规定:完善内、外操岗位定期工作规定,补充交接班管理规定、巡回检查管理规定、设备维护保养管理规定、冬季防冻防凝操作规定等。9、仪表控制系统操作规程:补充自保联锁的逻辑控制规程,补充现场报警仪表使用方法。10、安全环保操作规程:完善安全环保规定、补充三级防控操作规程。11、附录:进一步更新、完善、细化附录内容。审 批 表签 字日 期执 笔车间主任年 月 日参加编制设备管理科年 月 日质量安全环保科年 月 日生产运行科年 月 日工艺技术科年 月 日打字排版审 批
4、年 月 日校 对目 录目 录3第一章 工艺技术规程81.1 装置概况81.2 工艺原理81.2.1吸附剂81.2.2吸附分离方法181.2.3变压吸附气体分离装置181.3 工艺流程说明201.3.1 0113A甲醇驰放气PSA提氢装置201.3.2 0113B混合气PSA提氢装置211.4 工艺原则流程图241.5 工艺指标251.5.1 原料指标251.5.2 半成品、成品指标261.5.3 公用工程指标261.5.4 主要操作条件271.5.5 原材料消耗、公用工程消耗及能耗指标27第二章 操作指南302.1 操作原则302.1.1 正常操作法302.1.2 工艺参数对操作的影响332.
5、1.3 吸附塔操作时序352.1.4吸附步序描述402.1.5正常操作说明442.2 操作指南622.2.1 0113A 氢气外送压力控制622.2.2 0113B外送氢气压力控制632.2.3 0113B外送解吸气压力控制64第三章 开工规程673.1 0113A甲醇驰放气提氢装置开工规程673.1.1 开工要求673.1.2 开工准备673.1.3 开工统筹图693.1.4 开工纲要703.1.5 开工操作713.1.6 说明803.1.7 开工过程盲板表823.1.8 开工过程风险评估833.1.9 开工过程环境因素识别843.2 0113B混合气提氢装置开工规程853.2.1 开工要求
6、853.2.2 开工准备853.2.3 开工统筹图873.2.4 开工纲要88 3.2.5 开工操作893.2.6 说明973.2.7 开工盲板表993.2.8 开工过程风险评估1003.2.9 开工过程环境因素识别101第四章停工规程1024.1 0113A甲醇驰放气提氢装置停工规程1024.1.1 停工要求1024.1.2 停工准备1024.1.3 停工统筹图1034.1.4 停工纲要1044.1.5 停工操作1054.1.6 说明1094.1.7 甲醇驰放气提氢装置停工过程盲板表1104.1.8 停工过程风险评估111 4.1.9 停工过程环境因素识别1124.2 0113B混合气提氢装
7、置停工规程1134.2.1 停工要求:1134.2.2 停工准备:1134.2.3 停工统筹图1144.2.4 停工纲要1154.2.5 停工操作1164.2.6 说明1204.2.7 混合气提氢装置停工盲板表1224.2.8 停工过程风险评估1234.2.9 停工过程环境因素识别124第五章 专用设备操作规程1255.1 干气压缩机1255.1.1 开机操作规程1255.1.2 停机操作规程1395.1.3 日常检查与维护1415.1.4 压缩机事故处理1425.2 产品氢气压缩机1505.2.1 开机操作规程1505.2.2 停机操作规程1565.2.3 切换操作规程1595.2.4 日常
8、检查与维护1635.3 甲醇解吸气压缩机1645.3.1 开机操作规程1645.3.2 停机操作规程1735.4 水环真空泵1775.4.1 开泵操作规程1775.4.2 切泵操作规程1795.4.3 停泵操作规程181第六章 基础操作规程1836.1 离心式风机1836.1.1 启机操作规程1836.1.2 停机操作规程1856.1.3 操作指南1876.2 干式空冷器1896.2.1 启机操作规程1896.2.2 停机操作规程1906.2.3 操作指南1916.3 离心泵1926.3.1 启机操作规程1926.3.2 停机操作规程1966.3.3 切换操作规程1986.3.4 操作指南20
9、26.4 螺杆泵2056.4.1 启机操作规程2056.4.2 切换操作规程2076.4.3 停泵操作规程2076.5 提升泵2086.5.1 启机操作规程2086.5.2 停机操作规程2096.6 往复泵2106.6.1 启机操作规程2106.6.2 停机操作规程2126.7 冷换设备2126.7.1 投用操作规程2126.7.2 停用操作规程2156.7.3 切换操作规程2176.8 取样操作规程2196.9 安全阀投用、切除操作规程219第七章 事故处理预案2207.1 事故处理原则2207.2 紧急停工方法2207.2.1 A套紧急停工2207.2.2 B套紧急停工2217.3 事故处
10、理预案2217.3.1 火灾事故处理预案2217.3.2 装置仪表风压力中断事故处理预案2257.3.3 全装置停电事故处理预案2287.3.4 DCS黑屏、死机事故处理预案2317.3.5 甲醇驰放气中断事故处理预案2357.3.6 甲醇驰放气提氢装置解吸气压缩机(KT-101)跳车事故处理预案2397.3.7 甲醇驰放气提氢装置氢气外送中断事故处理预案2427.3.8 混合气提氢装置氢气外送中断事故处理预案2467.3.9 混合气提氢装置原料气中断事故处理预案2507.3.10 混合气提氢装置解吸气压缩机(KT-102)跳车事故处理预案2547.3.11 装置氮气中断应急事故处理预案257
11、7.3.12 装置中压蒸汽中断应急事故处理预案2607.3.13 装置循环水中断事故处理预案2637.3.14 停电状态下同时停公用工程的事故处理预案2667.4 事故处理预案演练规定2697.5 装置HAZOP分析安全风险及防范措施269第八章 操作规定2738.1 定期工作规定2738.1.1 内操岗位定期工作规定2738.1.2 外操岗位定期工作规定2738.2 长期操作规定2748.2.1 交接班制度2748.2.2 巡回检查管理制度2768.2.3 设备保养管理制度2778.2.4 冬季安全生产管理规定2798.2.5 装置开停工管理规定2868.3 临时操作规定2888.3.1 吸
12、附剂装填操作规定2888.4 装置长周期攻关工作规范和要求289第九章 仪表控制系统操作规程2929.1 DCS集散系统概述2929.2 主要工艺操作仪表逻辑控制说明及工艺控制流程图(PID)2949.2.1 装置的几种控制方案2949.2.2 控制仪表的常见故障及处理2959.2.3 系统控制回路的一般使用要求2959.2.4 变压吸附程序控制系统2969.2.5工艺操作仪表的逻辑控制说明2969.3 装置自保的逻辑控制规程3019.3.1 联锁逻辑概述3019.3.2 联锁逻辑控制说明3019.3.2.1 装置自保的逻辑控制说明3019.3.2.1.1甲醇解吸气压缩机KT101联锁说明30
13、19.3.2.2催化干气压缩机KT102联锁说明3029.3.2.2 装置自保的逻辑控制图3059.3.3 装置自保的投用、切除及恢复操作说明3099.4 仪表及自动控制设备管理规定312第十章 安全生产及环境保护32010.1 安全环保知识32010.2 安全环保规定33410.3 装置防冻防凝措施35010.4 本装置历史上发生的主要事故、处理方法及经验教训35110.5 本装置易燃易爆物的安全性质35510.6 本装置主要有害物、介质35610.7 本装置污染物及主要排放部位36110.8 本装置三级防控操作规程364第十一章 附录36711.1设备明细表36711.2 主要设备结构图3
14、7111.3 装置平面布置图38511.4 可燃气体和硫化氢报警仪布置图38611.5 装置消防设施布置图38711.6 安全阀定压值38811.7 控制参数报警值39011.8 常用基础数据39611.9 工艺原则流程图40011.10 PID图纸403第一章 工艺技术规程1.1 装置概况格尔木炼油厂两套PSA提氢装置均采用四川天一科技股份有限公司(西南化工研究设计院)开发的变压吸附气体分离及技术提纯氢气,装置于2009年3月动工,同年10月正式投料生产。本装置分A、B两套,A套原料是甲醇装置未反应完的弛放气经过减压进入装置界区利用变压吸附(PSA)的技术从中分离H2 ,供下游各加氢装置使用
15、,装置尾气(即解吸气)经加压后送至甲醇装置。B套原料是重整、催化等装置的含硫干气经过脱硫成净化干气进入装置界区利用变压吸附(PSA)的技术从中分离H2 ,经过压缩机K101A/B加压后并入A套氢气系统一起供下游各加氢装置使用,装置尾气(即解吸气)经加压后送至全厂瓦斯系统做燃料。本装置吸附剂为:活性氧化铝(吸附H2O、H2S)、活性碳(吸附C1及以上组分),硅胶(吸附CO2),5A分子筛(吸附CH4),使用寿命20年。脱氧剂(脱除O2)使用寿命5年。1.2 工艺原理吸附是指:当两种相态不同的物质接触时,其中密度较低物质的分子在密度较高的物质表面被富集的现象和过程。具有吸附作用的物质(一般为密度相
16、对较大的多孔固体)被称为吸附剂,被吸附的物质(一般为密度相对较小的气体或液体)称为吸附质。吸附按其性质的不同可分为四大类,即:化学吸附、活性吸附、毛细管凝缩、物理吸附。化学吸附是指吸附剂与吸附质间发生有化学反应,并在吸附剂表面生成化合物的吸附过程。其吸附过程一般进行的很慢,且解吸过程非常困难。活性吸附是指吸附剂与吸附质间生成有表面络合物的吸附过程。其解吸过程一般也较困难。毛细管凝缩是指固体吸附剂在吸附蒸气时,在吸附剂孔隙内发生的凝结现象。一般需加热才能完全再生。物理吸附是指依靠吸附剂与吸附质分子间的分子力(即范德华力)进行的吸附。其特点是:吸附过程中没有化学反应,吸附过程进行的极快,参与吸附的
17、各相物质间的平衡在瞬间即可完成,并且这种吸附是完全可逆的。 (PSA制氢装置中的吸附主要为物理吸附。)1.2.1吸附剂工业PSA制氢装置所用的吸附剂都是具有较大比表面积的固体颗粒,主要有:活性氧化铝类、活性炭类、硅胶类和分子筛类。不同的吸附剂由于有不同的孔隙大小分布、不同的比表面积和不同的表面性质,因而对混合气体中的各组分具有不同的吸附能力和吸附容量。吸附剂是吸附分离过程得以实现的基础,一般固体的表面都会有一定的吸附作用,但没有实际应用意义。能够在工业上使用的吸附剂最主要的特征为固体内部具有多孔的结构,类似于海绵体状态,具有极大的内表面积,而一般固体的外表面积是微不足道的。吸附剂都是多孔性物质
18、,具有较大的比表面积,从而具有较大的比表面自由能。自由能产生是由于固体表面原子所受的力处于不平衡状态,总是产生一个向着固体内部方向的合力,这个力会延伸到固体以外的空间,有从外界捕获其它原子以降低这种额外力的趋向,因此表面具有吸附各种分子的能力。当气体或液体分子被吸附在固体表面时,就会使力场达到平衡,固体表面自由能降低。自由能转变为热能,也就是吸附过程中放热的原因。1.2.1.1工业吸附的性能要求实际工业应用中,由于不同的混合气(液)体系及不同的净化度要求,而采用不同的吸附剂,但作为吸附剂一般都有如下的性能要求。一、 具有大的比表面积在吸附过程中,吸附质在固体颗粒上的吸附多为物理吸附,由于这种吸
19、附通常只发生在固体表面几个分子直径的厚度区域,单位面积固体表面所吸附的吸附质量非常小,作为工业吸附剂,需要有较大的吸附容量,因此必须有足够大的比表面积以弥补这一不足。吸附剂之所以具有如此大的比表面积,是因为它具有发达的微孔结构。二、 具有较高的机械强度和耐磨性 由于在吸附分离工艺过程中,吸附剂颗粒要经受气(液)体的反复冲刷,压力变化频繁,有时还会涉及较高的温差变化,工作条件极其苛刻,如果吸附剂没有足够的机械强度和耐磨性,在实际应用中就会产生破碎粉化现象,破坏吸附床层的均匀性,使分离效果下降,而且产生的粉末还会堵塞管道和阀门,导致系统阻力增大,使整个分离装置的生产能力大幅度下降。因此对于工业吸附
20、剂,均要求具有良好的物理机械性能。三、 具有一定的吸附分离能力使用吸附剂的目的是实现混合气(液)体的分离净化,因此吸附剂均应具有在某一特定条件下对气(液)体混合物的分离净化能力。即对要吸附的物质(组分)吸附速度快、吸附容量大,对不需要吸附的组分吸附速度慢、吸附容量小,具有较好的选择性。四、 颗粒大小均匀,流动阻力系数小吸附剂的外形通常为球形和短柱形,也有其他如无定形颗粒的,颗粒大小均匀可以使流体通过床层时分布均匀,避免产生短路、偏流及返混现象,提高吸附剂的利用率和吸附分离效果。吸附剂的颗粒大小和形状对吸附剂床层的压力将影响很大,颗粒大小均匀可以减小流动阻力系数,实际应用中应根据工艺要求适当选择
21、。1.2.1.2在制氢中常见的几类吸附剂的特性如下:一、 活性氧化铝类吸附剂活性氧化率类吸附剂对H2O均有很高的吸附能力,同时再生非常容易,并且该吸附剂还具有很高的强度和稳定性,因而适合于装填在吸附塔的底部脱除水分和保护上层吸附剂。二、 硅胶类吸附剂硅胶类吸附剂属于一种高空隙率的无定型二氧化硅,化学特性为惰性,无毒、无腐蚀性.通常可装于吸附塔中下部,用于吸附水分、CO2和重烃。三、 活性碳类吸附剂 活性碳类吸附剂是吸附剂以煤为原料,经特别的化学和热处理得到的孔隙特别发达的专用活性炭。属于耐水型无极性吸附剂,对原料气中几乎所有的有机化合物都有良好的亲和力。装填于吸附塔中部主要用于脱除CO2和部分
22、甲烷组分。四、 分子筛类吸附剂 分子筛类吸附剂为一种具有立方体骨架结构的硅铝酸盐,无毒,无腐蚀性。HX5A-98H吸附剂不仅有着较大的比表面积,而且有着非常均匀的空隙分布,其有效孔径为0.5nm。分子筛吸附剂是一种吸附量较高且吸附选择性极佳的优良吸附剂,通常装填于吸附塔的上部,用于脱除甲烷、CO、N2等组份,保证最终的产品纯度。由于不同的吸附剂材料对不同的气体组份有特定的结合能力,因此,吸附床层往往设计成多层的不同吸附剂混合装填模式,以达到将氢从不同气体的混合物中分离出来的目的。表1.1 本装置所装吸附剂如下装置吸附剂型号装填量装置吸附剂型号装填量处理方式甲醇驰放气提氢装置吸附剂CNA-418
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