PSA吸附塔上線失敗原因分析及應(yīng)對(duì)措施

上海自動(dòng)化儀表有限公司連續(xù)重整 ＰＳＡ裝置采用 ＵＯＰ公司提供的 ＰＯＬＹＢＥＤＴＭ ＰＳＡ提純氫氣技術(shù)，共計(jì)１０個(gè)吸附塔， 采用兩塔同時(shí)吸附，４氣回收率，采用逆放沖洗工藝對(duì)吸附劑進(jìn)行再生，從混合氣中提純分離出純度 大于 ９８％的氫氣，送出界區(qū)至氫氣管網(wǎng)。在正常生產(chǎn)過(guò)程中，１號(hào)、６因泄壓速度變緩，吸附塔沖洗時(shí) 間延長(zhǎng)報(bào)警，后多次上線均因沖洗時(shí)間延長(zhǎng)報(bào)警導(dǎo)致上線失敗。根據(jù) ＰＳＡ裝置運(yùn)行特性，原料氣的組分以及程控 閥開(kāi)著重從工藝方面分析 １號(hào)、６號(hào)吸附塔上線失敗的原因，并提出應(yīng)對(duì)措施。

１ ＰＳＡ裝置介紹

變壓吸附（ＰｒｅｓｓｕｒｅＳｗｉｎｇＡｄｓｏｒｐｔｉｏｎ，ＰＳＡ）是 一種物理吸附，其特點(diǎn)是吸附過(guò)程沒(méi)有化學(xué)反應(yīng)， 吸附過(guò)程進(jìn)行極快，參物質(zhì)間的動(dòng)態(tài) 平衡在瞬間即可完成，這種吸附是完全可逆的。

ＰＳＡ裝置以重整氫為原料，采用變壓吸附氫 氣提純技術(shù)，從混合氣中提純分離出純度大于 ９８％的氫氣，送出界區(qū)至氫氣管網(wǎng)。混合原料氣 在提純氫ＳＡ解吸氣作為制氫裝置轉(zhuǎn) 化爐的燃料。

２ 、ＰＳＡ裝置運(yùn)行特性介紹

根據(jù) ＰＳＡ裝置運(yùn)行特性，整個(gè)變壓吸附過(guò)程 通常由吸附（ＡＤＳ）、均壓力降（均降）（Ｅ１～Ｅ４）、 順?lè)牛ǎ校校?、逆放（ＢＤ）、沖洗（Ｐ）４～ Ｅ１）和終充（Ｒ）等步驟組成。

進(jìn)料氣通過(guò)底部進(jìn)料閥進(jìn)入吸附塔，雜質(zhì)被 選擇性吸附，吸附結(jié)束后，吸附塔里留下了一些雜 質(zhì)。吸附塔底部的雜質(zhì)#多，而越到頂部雜質(zhì)越 少。通過(guò)減壓程序，從吸附塔頂部 回收氫氣，滯留在吸附塔里的純氫用于其他吸附 塔的均壓和沖洗操作中。 雜質(zhì)在吸附劑的前沿轉(zhuǎn)移，在提供沖洗步序 結(jié)束時(shí)至#高位置，在沖洗步序結(jié)束 時(shí)，雜質(zhì)前沿移至吸附劑#底層，依次循環(huán)使用吸 附劑，進(jìn)而實(shí)現(xiàn) ＰＳＡ的吸附和再生。

３、 問(wèn)題的提出

吸附塔自動(dòng)離線有多種原因，例如閥門(mén)故障、 吸附塔壓力變送器故障、排放結(jié)束壓力未達(dá)到、終 充結(jié)束壓力未達(dá)到力未達(dá)到、排放偏 差／終充偏差／提供沖洗偏差超過(guò)程序設(shè)定值等。 在正常生產(chǎn)過(guò)程中，１號(hào)、６號(hào)吸附塔突然因沖洗 時(shí)間延長(zhǎng)報(bào)警致自動(dòng)離線，在排力變 送器等設(shè)備故障后多次上線均因沖洗時(shí)間延長(zhǎng) 報(bào)警，沖洗速度偏差過(guò)大（不小于 ０．２ＭＰａ）導(dǎo)致 上線失敗。

４ 原因分析

４．１ 直接原因

１號(hào)、６號(hào)吸附塔泄壓速度變緩，吸附塔沖洗 時(shí)間延長(zhǎng)報(bào)警，沖洗速度偏差過(guò)大（不小于 ０．２ ＭＰａ）造成吸附塔上線失敗。

４．２ 間接原因

（１）重整裝置增壓機(jī)氫氣密封改為氮?dú)饷芊?時(shí)，ＰＳＡ操作系數(shù)由 １１４降至 １０８，操作系數(shù) １０８ 對(duì)應(yīng)的原料氣雜質(zhì)含量仍然偏高，吸附塔的徹底。 （２）程控閥 ＸＶ ８０１６５／ＸＶ ８０１１５內(nèi)漏嚴(yán)重。 （３）沖洗步序程控閥 ＰＶ ８０１１３在裝置正常 運(yùn)行時(shí)開(kāi)度較其他吸附塔上偏大。

４．３ 根本原因

ＰＳＡ吸附劑被污染，吸附容量下降，造成產(chǎn)品 雜質(zhì)穿透，沖洗氣密度變大，提供沖洗氣的流速 下降。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)操作記錄，在產(chǎn)品氫純度下降后作系數(shù)由 １１４降至 １０８。由于下降后的 ＰＳＡ操作系數(shù)仍然較高，故提供沖洗時(shí)沖洗氣中 的氮?dú)饨M分增加，氣體密度增加，從而使閥門(mén)開(kāi)度 增加洗氣的流速。但是，沖洗氣中雜 質(zhì)增加，吸附劑再生不徹底，且進(jìn)入吸附劑床層的 雜質(zhì)會(huì)隨著吸附時(shí)間的增加而變多。

ＰＳＡ裝置在正常運(yùn)行過(guò)程中無(wú)法在線檢測(cè)原 料氣中雜質(zhì)含量，按照上述模式不斷循環(huán)運(yùn)行，使 吸附劑的吸附容量達(dá)到飽和，在均降步序結(jié)束甚結(jié)束后，吸附塔出口沖洗氣為原料氣， 密度達(dá)到#高值，閥門(mén)開(kāi)度也#大，吸附劑被污染 使吸附容量下降，造成原料氣雜質(zhì)穿透吸附劑床 層，ＰＳＡ正常下，吸附塔提供沖洗氣應(yīng)為 純氫氣，在吸附劑被雜質(zhì)污染穿透后，提供沖洗氣 的為原料氣。氫氣與原料氣的密度不同，相同時(shí) 間內(nèi)通過(guò)相同橫截面積的同，造成吸 附塔降壓速度不同，#終因沖洗時(shí)間延長(zhǎng)報(bào)警致 吸附塔下線。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，檢查沖洗步序程控閥（ＰＶ ８０１１３）的開(kāi)度情況，在地衣次吸附塔上線過(guò)程 中，程控閥（ＰＶ ８０１１３）在很短時(shí)間內(nèi)閥全開(kāi)狀態(tài)。

結(jié)合沖洗步序程控閥（ＰＶ ８０１１３）開(kāi)度變化 趨勢(shì)、產(chǎn)品氫純度下降趨勢(shì)、原料氣中氮?dú)夂孔?化趨勢(shì)以及重整裝置增壓機(jī)氫氣密封更換氮來(lái)看，三者時(shí)間點(diǎn)吻合，進(jìn)而判斷原料氣 中氮?dú)夂吭黾?，?duì)吸附塔吸附劑造成污染，影響 吸附塔泄壓速度，是吸附塔多次上線運(yùn)行失敗的 根本原因。

5、應(yīng)對(duì)措施

（１）對(duì)有故障的程控閥進(jìn)行下線維修，使其 達(dá)到完好狀態(tài)。該裝置程控閥均采用軟密封式 的雙偏心蝶閥。ＰＴＦＥ材質(zhì)在軟密封上的使用，降 低了中線蝶閥的蝶板與閥座始終處 于擠壓、摩擦狀態(tài)，啟閉扭矩較大，磨損快導(dǎo)致閥 門(mén)使用壽命短。程控閥開(kāi)關(guān)頻繁，再加上有吸附 劑粉塵的存在，粉塵隨帶出，對(duì)閥門(mén) 的密封面存在沖蝕，造成閥門(mén)密封面損傷進(jìn)而內(nèi) 漏［４］。頻繁開(kāi)關(guān)還會(huì)導(dǎo)致起密封作用的軟閥座 破損、老化現(xiàn)象加重，失去彈性變形，板與閥座不能正常貼合密封，導(dǎo)致閥門(mén)內(nèi)漏［５］。對(duì) 下線的程控閥 ＰＶ ８０１１３，ＸＶ ８０１６６，ＸＶ ８０１１５進(jìn)行 檢查，均有閥板密封座變形等情況。 此時(shí)對(duì)閥板進(jìn)行激光熔覆，熔覆后的閥板密封面 損傷已全部消除，對(duì)軟閥座進(jìn)行更換。

（２）將連續(xù)重整裝置增壓機(jī)氮?dú)饷芊飧臑闅?氣密封，使 ＰＳＡ裝置原料組分達(dá)到設(shè)計(jì)要求，即 氮?dú)怏w積分?jǐn)?shù)小于 ２％。

（３）對(duì)裝置現(xiàn)場(chǎng)的吸附塔上的單法蘭壓力變器ＰＴ ８０１１０，ＰＴ ８０１１１以及閥門(mén)定位器

行檢查，排除儀表故障。

（４）ＰＳＡ吸附劑的再生。盲板隔離相應(yīng)的工 藝流程，從產(chǎn)品氫控制閥 ＸＶ ８０１１２處通過(guò)手閥 控制逆工藝流程引入產(chǎn)品氫氣，將受污染吸附劑至 ０．５ＭＰａ以上，從安全閥副線處 放空，將該吸附塔憋壓進(jìn)行氫氣置換，將吸附劑中 的雜謘hou櫸紙馕 郊粱钚曰指匆院螅 椿指湊   常工藝流規(guī)程使吸附塔上線運(yùn)行。

６ 效果檢查

ＰＳＡ裝置 １號(hào)、６號(hào)吸附塔成功上線運(yùn)行后， 檢查沖洗步序程控閥（ＰＶ ８０１１３）的開(kāi)度情況，其 開(kāi)度由上線時(shí)的 ９４％逐漸降低至吸附 劑性能恢復(fù)良好。

７ 結(jié)束語(yǔ)

在日常的操作過(guò)程中，ＰＳＡ裝置吸附塔自動(dòng) 離線有多種多樣的原因，如：吸附塔擴(kuò)散硅壓力變送器序運(yùn)行中各個(gè)部序的壓力偏差超過(guò)程序設(shè) 定值、ＰＬＣ電源故障、閥門(mén)故障等等。這就要求操 作人員根據(jù)不同的原因，提出相應(yīng)的解決對(duì)策。 同時(shí)，及及產(chǎn)品氫的分析數(shù)據(jù)，在上 游裝置調(diào)整操作后，ＰＳＡ裝置更應(yīng)及時(shí)調(diào)整操作 參數(shù)到位，在保證產(chǎn)品質(zhì)量合格的情況下，上海自動(dòng)化儀表有限公司通過(guò)分 析吸附塔壓力運(yùn)行曲線的動(dòng)作及開(kāi)度 變化情況好壞，提前預(yù)判 ＰＳＡ裝置運(yùn)行狀態(tài)，保證 ＰＳＡ裝置穩(wěn)定運(yùn)行。