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， 吸附過(guò)程進(jìn)行極快，參與吸附的各相物質(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［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，送出界區至氫氣管網(wǎng)�；旌显�料氣 在提純氫后剩余的 ＰＳＡ解吸氣作為制氫裝置轉 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 ＰＳＡ裝置運行特性，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）、均壓升（Ｅ４～ Ｅ１）和終充（Ｒ）等步驟組成，運行壓力曲線(xiàn)如圖 ２ 所示。

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)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)在吸附劑的前沿轉移，在提供沖洗步序 結束時(shí)，雜質(zhì)前沿移至#高位置，在沖洗步序結束 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 ＰＳＡ的吸附和再生［２］。

 

３、 問(wèn)題的提出

 吸附塔自動(dòng)離線(xiàn)有多種原因，例如閥門(mén)故障、 吸附塔壓力變送器故障、排放結束壓力未達到、終 充結束壓力未達到、提供沖洗壓力未達到、排放偏 差／終充偏差／提供沖洗偏差超過(guò)程序設定值等。 在正常生產(chǎn)過(guò)程中，１號、６號吸附塔突然因沖洗 時(shí)間延長(cháng)報警致自動(dòng)離線(xiàn)，在排除程控閥、壓力變 送器等設備故障后多次上線(xiàn)均因沖洗時(shí)間延長(cháng) 報警，沖洗速度偏差過(guò)大（不小于 ０．２ＭＰａ）導致 上線(xiàn)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(shí)間延長(cháng)報警，沖洗速度偏差過(guò)大（不小于 ０．２ ＭＰａ）造成吸附塔上線(xiàn)失敗。

４．２ 間接原因 

（１）重整裝置增壓機氫氣密封改為氮氣密封 時(shí)，ＰＳＡ操作系數由 １１４降至 １０８，操作系數 １０８ 對應的原料氣雜質(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�玻福埃保保祪嚷﹪乐�。 （３）沖洗步序程控閥 ＰＶ�玻福埃保保吃谘b置正常 運行時(shí)開(kāi)度較其他吸附塔上的程控閥開(kāi)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。根據現場(chǎng)操作記錄，在產(chǎn)品氫純度下降后， ＰＳＡ操作系數由 １１４降至 １０８。由于下降后的 ＰＳＡ操作系數仍然較高，故提供沖洗時(shí)沖洗氣中 的氮氣組分增加，氣體密度增加，從而使閥門(mén)開(kāi)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(huì )隨著(zhù)吸附時(shí)間的增加而變多［３］。 

           ＰＳＡ裝置在正常運行過(guò)程中無(wú)法在線(xiàn)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到飽和，在均降步序結束甚 至吸附步序結束后，吸附塔出口沖洗氣為原料氣， 密度達到#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正常運行情況下，吸附塔提供沖洗氣應為 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) 間內通過(guò)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(shí)間延長(cháng)報警致 吸附塔下線(xiàn)。 

 

根據現場(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(xiàn)過(guò)程 中，程控閥（ＰＶ�玻福埃保保常┰诤芏虝r(shí)間內閥門(mén)即呈現 為全開(kāi)狀態(tài)。

       結合沖洗步序程控閥（ＰＶ�玻福埃保保常╅_(kāi)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氫氣密封更換氮氣密 封的時(shí)間來(lái)看，三者時(shí)間點(diǎn)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(xiàn)運行失敗的 根本原因。

 

 5、應對措施 

（１）對有故障的程控閥進(jìn)行下線(xiàn)維修，使其 達到完好狀態(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(xiàn)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，粉塵隨工藝介質(zhì)一起帶出，對閥門(mén) 的密封面存在沖蝕，造成閥門(mén)密封面損傷進(jìn)而內 漏［４］。頻繁開(kāi)關(guān)還會(huì )導致起密封作用的軟閥座 破損、老化現象加重，失去彈性變形，閥門(mén)關(guān)閉時(shí)閥 板與閥座不能正常貼合密封，導致閥門(mén)內漏［５］。對 下線(xiàn)的程控閥 ＰＶ�玻福埃保保�，ＸＶ�玻福埃保叮�，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(shí)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）將連續重整裝置增壓機氮氣密封改為氫 氣密封，使 ＰＳＡ裝置原料組分達到設計要求，即 氮氣體積分數小于 ２％。 

（３）對裝置現場(chǎng)的吸附塔上的單法蘭壓力變送器 ＰＴ�玻福埃保保�，ＰＴ�玻福埃保保币约伴y門(mén)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。盲板隔離相應的工 藝流程，從產(chǎn)品氫控制閥 ＸＶ�玻福埃保保蔡幫ㄟ^(guò)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(xiàn)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，按照操作規程使吸附塔上線(xiàn)運行，吸 附劑再生流程操作見(jiàn)圖 ３。

 

６ 效果檢查 

            ＰＳＡ裝置 １號、６號吸附塔成功上線(xiàn)運行后， 檢查沖洗步序程控閥（ＰＶ�玻福埃保保常┑拈_(kāi)度情況，其 開(kāi)度由上線(xiàn)時(shí)的 ９４％逐漸降低至 ７８％，說(shuō)明吸附 劑性能恢復良好。 

７ 結束語(yǔ) 

            在日常的操作過(guò)程中，ＰＳＡ裝置吸附塔自動(dòng) 離線(xiàn)有多種多樣的原因，如：吸附塔擴散硅壓力變送器故 障、程序運行中各個(gè)部序的壓力偏差超過(guò)程序設 定值、ＰＬＣ電源故障、閥門(mén)故障等等。這就要求操 作人員根據不同的原因，提出相應的解決對策。 同時(shí)，及時(shí)關(guān)注原料氣及產(chǎn)品氫的分析數據，在上 游裝置調整操作后，ＰＳＡ裝置更應及時(shí)調整操作 參數到位，在保證產(chǎn)品質(zhì)量合格的情況下，通過(guò)分 析吸附塔壓力運行曲線(xiàn)，判斷程控閥的動(dòng)作及開(kāi)度 變化情況好壞，提前預判 ＰＳＡ裝置運行狀態(tài)，保證 ＰＳＡ裝置穩定運行。