吐鲁番变压吸附提氢原理气体回收变压吸附提氢

本装置是采用变压吸附（PSA）法从富氢气体中回收或提取氢气。改变操作条件可生产不同纯度的氢气，氢气纯度可达99.999％以上。
工艺流程介绍（见带控制点工艺流程图）
从甲醇重整系统来的重整气先通过KV1A气动程控阀进入吸附塔A进行吸附分离，分离后的产品氢气通过KV2A气动程控阀经计量后进入氢气缓冲罐；吸附塔吸附完毕后，KV1A、KV2A气动程控阀关闭，KV4A气动程控阀打开，分别向吸附塔C、D、E一、二、三次均压，以回收塔内的残余H2。均压结束后，KV4A气动程控阀关闭，并打开KV3A和KS131气动程控阀逆向放压进行A塔吸附剂的再生，至塔内压力接近于常压，解吸气经阻火器排入大气；然后关闭KS131气动程控阀，打开KS132、KS133气动程控阀进行真空解吸至规定时间结束。真空解吸结束后，关闭KV3A气动程控阀，并打开KV6A气动程控阀，分别在规定时间内由B、C、D三塔对A塔进行一、二、三次升压；然后关闭KV6A气动程控阀，并打开KV5A气动程控阀对A塔进行终充压。终充压结束后A塔进入下一轮吸附分离过程。
其它四塔吸附过程与此相同。
五个塔的吸附顺序依A、B、C、D、E分别进行。五塔依次吸附一次则一轮循环结束。每一轮循环共有20个步序，每一步序的时间可通过计算机输入并修改。吸附时间的修改，由技术人员根据工艺对产品氢气的纯度的要求进行修改，其他任何人不得擅自修改操作参数。
在运行过程中，由于种种原因可能导致产品氢气不合格。经再线氢气分析仪检测发现后，须通过操纵进氢气缓冲罐前的放空阀K203进行限流放空，直至合格为止，然后继续进氢气缓冲罐。

吸附剂的再生是通过三个基本步骤来完成的:
1.吸附塔压力降至低压
先是顺着吸附的方向进行降压（以下简称均压），此时有一部分吸附剂仍处于吸附状态；
２.逆向放压
逆向放压时，被吸附的杂质部分从吸附剂中解吸，并被排出吸附塔；
３.升压
吸附塔升压至吸附压力，以准备再次对原料气进行分离。
本装置采用五塔三次均压变压吸附过程，即每个吸附塔在一次循环中均需要经历吸附（Ａ）、一次均压（1ED）、二次均压（2ED）、三次均压（3ED）、逆向放压（D）、真空解吸（V）、一次升压（3ER）、二次升压（2ER）、三次升压（1ER）以及终升压（FR）等十个步骤。五个吸附塔在执行程序的时间安排上相互错开，构成一个闭路循环，以原料连续输入和产品不断输出
整个过程主要由33个气动程控阀来实现（见五塔吸附工艺流程图）
程控阀的功能说明如下：
KV1——各塔进料阀
KV2——各塔产品输出阀
KV3——各塔逆向放压阀
KV4——各塔均压阀
KV5——各塔终充阀
KV6——各塔升压阀
K201——终升压调节阀
K202——均压调节阀

故障与处理方法
发生故障是指外界条件供给失常或吸附系统本身在运行过程中操作失调某一部分失灵，引起产品纯度下降。
在故障原因未查明前装置不需停车，可继续观察，待故障查明后决定视情况而定。常见故障如下：
一、界外条件供给失常
1. 原料气带水
原料气中的机械水进入吸附塔会导致吸附剂逐渐失效。此时应停车，检查带水原因及程度，做出相应处理。
2. 停电
停电时，程控器无输出，装置处于停车状态，可按第四章紧急停车处理。
3. 仪表空气压力下降
本装置要求仪表空气压力不低于0.5MPa，否则气动阀将无常操作。导致各吸附塔工作状态混乱，产品质量下降，此时应停车处理。
二、操作失调
吸附系统运转过程是否正常，关键是各吸附塔的再生状况是否良好。系统操作失调会立即或逐步使塔的再生恶化。由于吸附过程是周期循环过程，因此只要其中一个吸附塔再生恶化，会很快波及和污染到其它吸附塔，终导致产品质量下降。
1. 原料处理量与循环时间
吸附塔内的吸附剂对杂质的吸附能力是定量的，一旦处理量改变，应该对其吸附时间进行调整。
原料处理量大，塔内气速则快，气体容易穿透床层，应缩短循环时间；
原料处理量小，塔内气速则慢，气体不容易穿透床层，应延长循环时间；
2. 顺放气量
吸附时间延长或缩短，而均压阀K102未能及时调整，当均压气量过多时，正在均压得那个吸附塔的吸附提前突破，不仅污染了正升压的那个吸附塔，也使均压吸附塔本身出口部分吸附剂提前被污染，在实施二次、三次均压时，被升压的那个吸附塔污染更严重；均压气量过少，吸附塔的氢利用率降低，逆放初压力偏高，，也会降低氢气的回收率。
三、吸附系统故障
吸附系统故障是指在运转过程中某一部分失灵，引起产品纯度下降；工作程序混乱，严重的使装置无法运行。
可能发生的故障有以下几种：
1. 故障现象：现场各塔的压力指示与程控器显示的工作状态不一致，例如：该均压的不均压；均压后两个塔压力同时上升；该逆放的不放空；均压后的气体全部放空；均压塔的压力不降等。
故障原因：程控阀该开的未开，该关的未关。
⑴、程控阀本身卡死
⑵、无输出信号，使程控阀不动作
故障处理方法：
⑴、如属于程控阀自身问题，为不影响生产，可先将其更换，拆下后将其进行修理；
⑵、如程控阀不动作，可从控制管路开始查，其顺序为：管路（包括气源）   电磁阀   线路    程控机有无输出，并做相应处理。
2. 程控机故障
其故障表现在无信号输出、程序不切换、停留于某一状态或程序执行紊乱。
出现此种情况时及时通知供应商进行维修。
四、产品纯度的调整方法：
产品纯度下降表明吸附塔在吸附步骤中杂质祖坟以达到吸附塔的出口端，其原因主要是操作调节不当，或是自控系统发生故障。一旦找出原因，经处理后应尽快恢复至正常操作状态。调整的有效方法一是低负荷（小的处理量）运转一段时间；二是缩短循环时间。如果二者结合起来更好，产品纯度恢复更快。但注意缩短循环时间要均压和终充所需的时间。

工艺流程中的主要设备：
1.吸附塔（A、B、C、D、E）
五个吸附塔是装置中的关键设备。本吸附塔结构设计为直筒式，气体部分采用下进上出方式，气体进出口均设有气体分布装置，以利于进体的分布并阻止吸附剂的外漏。
2.真空泵
本装置配有真空泵两台（一开一备），用于吸附塔的真空解析。真空泵的使用可大大提高产品气的纯度，并可提高产品回收率，降低运行成本。
3.真空缓冲罐
真空缓冲罐是为真空泵而配置的。吸附工艺过程中，按程序设置，真空泵多数时间是在抽真空缓冲罐，与KS132和KS133程控阀相配合，利用真空缓冲罐容积大的特点，短时间内可将吸附塔的压力抽空至较低状态，满足工艺生产要求。
4.压力调节阀
为全系统的稳定操作，在变压吸附装置出口安装有系统压力调节阀，其压力采样点在重整制氢系统的重整气缓冲罐上。调整压力调节阀的设置，可改变系统的操作压力。
一般情况下，系统操作压力设置完成后，不要随意进行改变。
氢气的基本特性
分子式为H2，分子量2.0158，系无色、无味的可燃气体，气体密度0.0899Kg/M3，熔点-259.18℃，沸点-252.8℃（760mmHg柱），自燃点400℃，爆炸限：4.1-74.2％，微溶于水、醇、及各种液体，常温稳定，在高温下有催化剂时很活泼，易燃、易爆，能与很多金属和非金属化和。氢气不能供给呼吸，故在高浓度下能使人窒息。