CN103395744B - 变压吸附制氢系统的快速提氢开车方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种变压吸附制氢系统的快速提氢开车方法，解决了现有变压吸附制氢系统开车时间长、污染环境的问题。方法变压吸附制氢系统开车时，先将氮气由变压吸附制氢系统的脱硫装置入口通入，以清洗置换系统内的空气，使其由氢气提纯装置出口排出，其特征在于，当系统氧含量降至体积百分比0.4%以下时，停止通入氮气；然后将氢气由变压吸附制氢统的氢气提纯装置出口通入，以逆向洗清置换系统内的氮气，使其由脱硫装置入口排出或由变温吸附装置的解析气出口排入燃气管网，完成系统内的氮气置换后，变压吸附制氢系统正常投料开车。本发明方法简单、能大幅缩短开车时间、对环境友好。
Description
技术领域
本发明涉及一种变压吸附制氢系统的开车方法，具体的说是一种变压吸附制氢系统的快速提氢开车方法。
背景技术
变压吸附制氢系统一般包括依次连接脱硫装置、煤气压缩机（至少包括两段）、变温吸附装置、变压吸附装置和氢气提纯装置。工作时，原料气先进脱硫装置脱硫，再经煤气压缩机一段压缩后送入变温吸附装置进行变温吸附除脱苯和萘，再回到煤气压缩机进行进一步压缩后送至变压吸附装置分离出氢及解析气，出离出的氢气送入氢气提纯装置进一步提纯后可进入后续的氢气储罐，解析气送入变温吸附装置为其再生后排入燃气管网，生成的污水送污水处理系统（参见图4）。
变压吸附制氢系统运行一段时间后要根据运行情况需要定期检修，检修后再进行重新投料开车，变压吸附制氢系统在正常开车投入原料气之前，必须用氮气对整个系统的设备和管道内的空气进行置换，使氧含量下降，因为本系统中投入的的原料气、产品气和解析气均含有大量的易燃易爆的气体，例如氢气，一氧化碳，甲烷和烃等，如果不预先将装置内的含有氧的空气置换掉，那么在开车时容易引起爆炸燃烧。
传统工艺开车时，先用纯氮气将变压吸附制氢系统（简称制氢系统）内部进行清洗，将氮气由制氢系统的脱硫装置通入，将制氢系统内的空气置换完由氢气提纯装置排出，整个系统氧含量≤0.4%（体积百分比）时即为合格后，启动原料气生产装置，制氢系统投料开车，变压吸附制氢工艺主要是温度和压力控制操作，但开车初期，由于系统内充满氮气因而不能建立工作压力（特别是吸附塔），当原料气到达吸附塔后，由于系统的正常工作压力没有建立起来，原料气中的氢 气无法分离出来，必须经过一段时间运行后，随着压力缓慢稳定，所生产的产品气中氢气浓度逐步提高，吸附剂开始逐步再生，即使如此，此时生产的产品气仍没有达到用户的纯度要求，必须不断的放空，直到氢气纯度达到99.999%之后，才算开车完成，这种传统的开车方法由投料到合格的氢气产出时间需要10～15小时左右，不仅耗费较长的时间，还会向大气中排放大量的有害气体，污染环境并且浪费能源。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种方法简单、能大幅缩短开车时间、对环境友好的变压吸附制氢系统的开车方法。
所述开车方法为：变压吸附制氢系统开车时，先将氮气由变压吸附制氢系统的脱硫装置入口通入，以清洗置换系统内的空气，使其由氢气提纯装置出口排出，当系统氧含量降至体积百分比0.4%以下时，停止通入氮气；然后将氢气由变压吸附制氢统的氢气提纯装置出口通入，以逆向洗清置换系统内的氮气，使其由脱硫装置入口排出或由变温吸附装置的解析气出口排入燃气管网，完成系统内的氮气置换后，变压吸附制氢系统正常投料开车。
当系统内氮气被全部置换后，继续由氢气提纯装置出口通入氢气，对变压吸附制氢系统中的各吸附塔按吸附塔操作压力工艺曲线进行充氢以及升压或降压操作，然后变压吸附制氢系统正常投料开车。
所述氢气来自与变压吸附制氢系统联网的网络内氢气，或者是与变压吸附制氢系统连接的氢气储罐内储存的氢气。这类氢气的压力通常为1-2Mpa
所述吸附塔操作压力工艺曲线是指正常工作时，各吸附塔的充氢的升压或降压的操作流程压力，此为现有技术，不作详述。
所述正常投料开车中的投料是指投入原料气，所述原料气可以为 炼焦炉生产的焦炉煤气、天然气或者是其它含氢气体。
发明人对传统的开车方法进行了研究，发现导致开车时间过长的主要原因是进行氮气吹扫后系统内充满氮气，该氮气是低压的保安用氮气，因而无法建立压力，导致短时间内难以快速分离出氢气以及分离出的氢气纯度不高的问题。通过在氮气吹扫后逆向引入纯净的氢气，将氮气清洗置换出去，然后继续充入氢气使各吸附塔按塔操作压力工艺曲线快速充氢升压，以满足变压吸附制氢系统正常工作时的操作压力，这样当原料气投料进入后，就无需等到压力建立后才能生产出合格的纯净氢气，而是可以快速的生产出合格的产品气。
有益效果：
本发明工艺简单，大大缩短了变压吸附制氢系统的开车时间，提高了工作效率，由投料到合格的氢气产出时间由原来的12小时～15小时缩短到0.5小时，进一步提高了合格氢气产量，投料开车后产生的气体均能有效利用，无有害气体直排，节能环保，具有很大的社会效益。
附图说明
图1为本发明快速提氢开车方法的流程图。
图2为开车时，采用氢气置换氮气时的气体流程图一。
图3为开车时，采用氢气置换氮气时的气体流程图二。
图4为正常投料开车后，变压吸附制氢系统的流程图。
其中，1-脱硫装置、2-100#煤气压缩机、3-200#变温吸附装置、4-燃气管网、5-污水处理装置、6-300#变压吸附装置、7-400#氢气提纯装置、8-氢气储罐。
具体实施方式
以武汉钢铁（集团）硅钢事业部二分厂的变压吸附制氢系统为例对本发明方法作进一步解释说明：
本实施例中，原料气为焦炉煤气。
参照图3，本实施例中，变压吸附制氢系统的变压吸附制氢流程如图3所示，焦炉煤气（COG）先进入脱硫装置1，然后经100#煤气压缩机2的一段压缩送入200#变温吸附装置3进行变温吸附以吸附煤气中的苯和萘，变温吸附后的焦炉煤气回送至100#煤气压缩机2的二段进一步进行压缩，100#煤气压缩机2末端出来的压缩后的焦炉煤气经管道送入300#变压吸附装置6（本实施例中包括5个吸附塔A塔、B塔、C塔、D塔、E塔）进行变压吸附分离出氢气和解析气，产生的解析送入200#变温吸附装置3对其再生后，解析气送入燃气管网4，产生的污水送入污水处理装置5，分离出的氢气送入400#氢气提纯装置7进一步提纯，提纯后生产出合格的氢气产品，所述合格氢气产品可送入氢气球罐8储存，或经氢气储罐8送入下游用户或氢气管网。
参照图1及图2，当需要对变压吸附制氢系统进行停车检修时，先停止投料，然后通入氮气，依次吹扫脱硫装置1（该装置的气体入口相当于变压吸附制氢系统的入口）、100#煤气压缩机2、200#变温吸附装置3、300#变压吸附装置6及氢气提纯装置7（该装置的气体出口相当于变压吸附制氢系统的出口），将氢气置换出来，置换完成后可对系统进行正常检修。
当检修完成，需要进行开车时，先通入氮气，依次吹扫脱硫装置1、100#煤气压缩机2、200#变温吸附装置3、300#变压吸附装置6及氢气提纯装置7，将系统内的空气置换出来，当系统氧含量降至0.4%（体积百分比）以下时，停止通入氮气；然后由氢气储罐8（或由氢气管网经氢气储罐8）逆向引出氢气，依次吹扫氢气提纯装置7、300#变压吸附装置6、200#变温吸附装置3、100#煤气压缩机2及脱硫装置1，以逆向洗清置换系统内的氮气，直至系统内氮气被全部置换（参见图2）；或者依次吹扫氢气提纯装置7、300#变压吸附装置6、200# 变温吸附装置3，最后由200#变温吸附装置3的解析气出口排入燃气管网4以回收高浓度氢气（由于脱硫装置1、100#煤气压缩机2内气体量小、压力低，不通入氢气吹扫也几乎不影响开车时间），直至系统内氮气被大部分置换（参见图3）。当完成系统内的氮气置换后，再经氢气提纯装置7对300#变压吸附装置6的5个吸附塔按照吸附塔操作压力工艺曲线进行充氢升压操作，当各吸附塔的操作压力满足所述压力工艺曲线后，开启原料气（焦炉煤气）入口阀门，向脱硫装置1中投入焦炉煤气正常投料开车。投料开车后最初生产的气体可以排入燃气管网4，供下游煤气用户使用，不再向大气排放。
本发明方法与原方法相比节约时间如表1所示。
表1 单位：小时
本发明方法与原方法相比，节约了9.5小时，其中本发明方法由投料开车到合格的氢气产出时间为0.5小时。所述氢气的合格指标为氧含量≤2PPm，露点≤-60℃，纯度为99.999%（体积百分比）。
Claims (2)
1.一种变压吸附制氢系统的快速提氢开车方法，变压吸附制氢系统开车时，先将氮气由变压吸附制氢系统的脱硫装置入口通入，以清洗置换系统内的空气，使其由氢气提纯装置出口排出，其特征在于，当系统氧含量降至体积百分比0.4％以下时，停止通入氮气；然后将氢气由变压吸附制氢统的氢气提纯装置出口通入，以逆向洗清置换系统内的氮气，使其由脱硫装置入口排出或由变温吸附装置的解析气出口排入燃气管网，当系统内氮气被全部置换后，继续由氢气提纯装置出口通入氢气，对变压吸附制氢系统中的各吸附塔按吸附塔操作压力工艺曲线进行充氢以及升压或降压操作，然后变压吸附制氢系统正常投料开车。
2.如权利要求1所述的变压吸附制氢系统的快速提氢开车方法，其特征在于，所述氢气来自与变压吸附制氢系统联网的网络内氢气，或者是与变压吸附制氢系统连接的氢气储罐内储存的氢气。
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