１ ＰＳＡ裝置介紹

變壓吸附（ＰｒｅｓｓｕｒｅＳｗｉｎｇＡｄｓｏｒｐｔｉｏｎ，ＰＳＡ）是 一種物理吸附，其特點是吸附過程沒有化學(xué)反應(yīng)， 吸附過程進(jìn)行極快，參與吸附的各相物質(zhì)間的動態(tài) 平衡在瞬間即可完成，這種吸附是完全可逆的［１］。

 

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 在提純氫后剩余的 ＰＳＡ解吸氣作為制氫裝置轉(zhuǎn) 化爐的燃料，工藝流程如圖 １所示。

２ 、ＰＳＡ裝置運行特性介紹 

根據(jù) ＰＳＡ裝置運行特性，整個變壓吸附過程 通常由吸附（ＡＤＳ）、均壓力降（均降）（Ｅ１～Ｅ４）、 順放（ＰＰ）、逆放（ＢＤ）、沖洗（Ｐ）、均壓升（Ｅ４～ Ｅ１）和終充（Ｒ）等步驟組成，運行壓力曲線如圖 ２ 所示。

進(jìn)料氣通過底部進(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。通過一系列的順向減壓程序，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，雜質(zhì)前沿移至#高位置，在沖洗步序結(jié)束 時，雜質(zhì)前沿移至吸附劑#底層，依次循環(huán)使用吸 附劑，進(jìn)而實現(xiàn) ＰＳＡ的吸附和再生［２］。

 

３、 問題的提出

 吸附塔自動離線有多種原因，例如閥門故障、 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、提供沖洗壓力未達(dá)到、排放偏 差／終充偏差／提供沖洗偏差超過程序設(shè)定值等。 在正常生產(chǎn)過程中，１號、６號吸附塔突然因沖洗 時間延長報警致自動離線，在排除程控閥、壓力變 送器等設(shè)備故障后多次上線均因沖洗時間延長 報警，沖洗速度偏差過大（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、６號吸附塔泄壓速度變緩，吸附塔沖洗 時間延長報警，沖洗速度偏差過大（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)氫氣密封改為氮氣密封 時，ＰＳＡ操作系數(shù)由 １１４降至 １０８，操作系數(shù) １０８ 對應(yīng)的原料氣雜質(zhì)含量仍然偏高，吸附塔的吸附 劑再生不徹底。 （２）程控閥 ＸＶ�玻福埃保叮担�ＸＶ�玻福埃保保祪�(nèi)漏嚴(yán)重。 （３）沖洗步序程控閥 ＰＶ�玻福埃保保吃谘b置正常 運行時開度較其他吸附塔上的程控閥開度偏大。

 

 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)場操作記錄，在產(chǎn)品氫純度下降后， ＰＳＡ操作系數(shù)由 １１４降至 １０８。由于下降后的 ＰＳＡ操作系數(shù)仍然較高，故提供沖洗時沖洗氣中 的氮氣組分增加，氣體密度增加，從而使閥門開度 增加，以便提高沖洗氣的流速。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)會隨著吸附時間的增加而變多［３］。 

           ＰＳＡ裝置在正常運行過程中無法在線檢測原 料氣中雜質(zhì)含量，按照上述模式不斷循環(huán)運行，使 吸附劑的吸附容量達(dá)到飽和，在均降步序結(jié)束甚 至吸附步序結(jié)束后，吸附塔出口沖洗氣為原料氣， 密度達(dá)到#高值，閥門開度也#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正常運行情況下，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 間內(nèi)通過相同橫截面積的氣體流量不同，造成吸 附塔降壓速度不同，#終因沖洗時間延長報警致 吸附塔下線。 

 

根據(jù)現(xiàn)場情況，檢查沖洗步序程控閥（ＰＶ�� ８０１１３）的開度情況，在地衣次吸附塔上線過程 中，程控閥（ＰＶ�玻福埃保保常┰诤芏虝r間內(nèi)閥門即呈現(xiàn) 為全開狀態(tài)。

       結(jié)合沖洗步序程控閥（ＰＶ�玻福埃保保常╅_度變化 趨勢、產(chǎn)品氫純度下降趨勢、原料氣中氮氣含量變 化趨勢以及重整裝置增壓機(jī)氫氣密封更換氮氣密 封的時間來看，三者時間點吻合，進(jìn)而判斷原料氣 中氮氣含量增加，對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行失敗的 根本原因。

 

 5、應(yīng)對措施 

（１）對有故障的程控閥進(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型式 的雙偏心蝶閥。ＰＴＦＥ材質(zhì)在軟密封上的使用，降 低了閥體成本，但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 門使用壽命短。程控閥開關(guān)頻繁，再加上有吸附 劑粉塵的存在，粉塵隨工藝介質(zhì)一起帶出，對閥門 的密封面存在沖蝕，造成閥門密封面損傷進(jìn)而內(nèi) 漏［４］。頻繁開關(guān)還會導(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，閥門關(guān)閉時閥 板與閥座不能正常貼合密封，導(dǎo)致閥門內(nèi)漏［５］。對 下線的程控閥 ＰＶ�玻福埃保保�，ＸＶ�玻福埃保叮叮�ＸＶ�玻福埃保保颠M(jìn)行 檢查，均有閥板密封面損傷和軟閥座變形等情況。 此時對閥板進(jìn)行激光熔覆，熔覆后的閥板密封面 損傷已全部消除，對軟閥座進(jìn)行更換。 

（２）將連續(xù)重整裝置增壓機(jī)氮氣密封改為氫 氣密封，使 ＰＳＡ裝置原料組分達(dá)到設(shè)計要求，即 氮氣體積分?jǐn)?shù)小于 ２％。 

（３）對裝置現(xiàn)場的吸附塔上的單法蘭壓力變送器 ＰＴ�玻福埃保保埃�ＰＴ�玻福埃保保币约伴y門定位器、回訊器等進(jìn) 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�玻福埃保保蔡幫ㄟ^手閥 控制逆工藝流程引入產(chǎn)品氫氣，將受污染吸附劑 的吸附塔充壓至 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�，吸附剂活性恢复以后，即恢笢�?常工藝流程，按照操作規(guī)程使吸附塔上線運行，吸 附劑再生流程操作見圖 ３。

 

６ 效果檢查 

            ＰＳＡ裝置 １號、６號吸附塔成功上線運行后， 檢查沖洗步序程控閥（ＰＶ�玻福埃保保常┑拈_度情況，其 開度由上線時的 ９４％逐漸降低至 ７８％，說明吸附 劑性能恢復(fù)良好。 

７ 結(jié)束語 

            在日常的操作過程中，ＰＳＡ裝置吸附塔自動 離線有多種多樣的原因，如：吸附塔擴(kuò)散硅壓力變送器故 障、程序運行中各個部序的壓力偏差超過程序設(shè) 定值、ＰＬＣ電源故障、閥門故障等等。這就要求操 作人員根據(jù)不同的原因，提出相應(yīng)的解決對策。 同時，及時關(guān)注原料氣及產(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，通過分 析吸附塔壓力運行曲線，判斷程控閥的動作及開度 變化情況好壞，提前預(yù)判 ＰＳＡ裝置運行狀態(tài)，保證 ＰＳＡ裝置穩(wěn)定運行。