1、 第 1 页PSA 净化项目初步方案附件 1 装置设计要求1.1 技术条件及规格1.1.1 原料气条件组分 CO H2 CO2 N2+Ar CH4Vol，% 3033 65.8168.81 50ppm 1.10 0.06CO 理论含量为 30.5%（此时 H2 含量为 68.31%，其它组份的百分比同上表）。流量：79200Nm 3/h（CO 含量为 30.5%即理论含量时，装置所需的原料气量）压力：3.2 MPag 温度：401.1.2 CO 产品气组分 CO CO2含量，mol% 98 200ppm压力：0.0050.02 MPag温度：401.1.3 H2 产品气组分 H2 N2+Ar+
2、CH4含量，mol% 99.9 0.1压力：3.0MPag温度：40第 2 页1.2 装置工艺流程与物料平衡 低 温 甲 醇 洗脱 硫 脱 碳 后 气 体 预 处 理 PSA-CO压 缩H2解 吸 废 气产 品 氢 气CO产 品 气152346图 1 变压吸附提纯 CO/H2 流程框图物流说明：1原料气，2 CO 产品气，3 氢气产品气，4PSA-CO 吸附尾气，5解吸废气，6CO 置换气附件 3 装置工艺流程描述3.1 工艺流程简述本设计方案拟采用变压吸附（PSA）气体分离技术从原料气中分离提纯CO 和 H2。整个工艺过程分为三个工序，即原料气预处理工序、变压吸附提纯CO 工序（PSA-CO
3、 ） 、变压吸附提纯氢气工序（PSA-H 2） 。经过低温甲醇洗脱硫脱碳后的原料气，首先通过预处理将其中的重组分杂质脱除，然后送入 PSA-CO 工序分离提纯得到 CO 产品气，PSA-CO 吸附尾气送入 PSA-H2 工序，在 PSA-H2 工序得到 H2 产品气。流程框图见图 1。3.1.1 预处理工序经过低温甲醇洗脱硫脱碳后的原料气首先进入预处理工序。预处理工序的目的是将经过低温甲醇洗后的原料气中的甲醇等重组分杂质脱除，保护 PSA-CO 工序吸附剂。3.1.2 变压吸附提纯 CO 工序（PSA-CO ）PSA-CO 工序的作用是使 CO 进一步与其它组份如 H2、N 2 等杂质组份分离
4、，得到 CO 产品。来自预处理工序的原料气，进入 PSA-CO 吸附塔，吸附尾气从塔顶流入 PSA-H2 工序。经过一定循环步骤后，吸附塔内合格的 CO 通过逆向放压和抽真空方式排出吸附塔，进入 CO 产品气缓冲罐。第 3 页为了保证 CO 产品的连续性，PSA-CO 装置由 18 个吸附塔组成，任何时刻均有 5 台吸附塔处于吸附步骤，其余各塔处于吸附剂再生过程的不同阶段，18 个塔交替工作从而达到连续分离提纯 CO 的目的。在一个周期中每个吸附塔均经历：吸附、均压降压、顺放、逆向放压、置换、抽空、均压充压、终充压等步骤。下面以其中的一个吸附塔为例对吸附塔的各个操作步骤进行简要描述。a吸附来自
5、于预处理工序的原料气进入 PSA-CO 工序的吸附塔中，在预定的吸附压力下，混合气中的 CO 被专用吸附剂吸附下来，H 2、N 2 等未被吸附的组份作为吸附尾气从吸附塔顶流出吸附塔，经过 PSA-CO 吸附尾气缓冲罐后送入PSA-H2 工序。当吸附塔中的 CO 传质区前沿到达吸附塔的预定位置后，关闭吸附塔的原料气进口阀门和吸附尾气出口阀门，吸附塔停止吸附步骤，开始转入再生过程。b均压降压结束吸附步骤后，将吸附塔依次与处于低压的吸附塔连通，将吸附塔死空间内的有用组份回收。c顺放吸附塔经过多次均压步骤后，CO 在吸附塔中的吸附前沿进一步向吸附床层的出口移动，为了提高吸附床中的 CO 含量，需要进一
6、步降低吸附床的压力，将吸附床中的其他组份顺向排出吸附塔，流出气用于冲洗预处理塔。d置换顺放结束后，用部分 CO 产品气顺着吸附方向自吸附塔底进入吸附塔，将吸附塔内残存的 H2、N 2、CH 4 等气体顺向从吸附塔置换出去，从而使吸附塔内的CO 达到 CO 产品气纯度要求。e逆向放压经过以上一系列的操作步骤，吸附塔内的 CO 纯度已经达到产品规格要求，此时打开吸附塔底部的逆向放压阀门，逆着吸附方向将吸附塔压力降至常压，逆向放压过程中流出的气体即为产品 CO，进入产品气缓冲罐。f抽真空逆向放压结束后，为得到更多产品 CO 并使吸附剂得到彻底地再生，用真第 4 页空泵逆着吸附方向对吸附塔进行抽真空操
7、作，使被吸附的 CO 得以较为彻底地解吸，解吸下来的 CO 流入 CO 产品气缓冲罐。g均压升压抽真空步骤结束后，吸附塔依次与压力较高的吸附塔相连通进行均压升压。h吸附尾气对吸附塔最终升压经历了以上各个均压升压步骤的吸附塔的压力还未达到预定的吸附压力，为了使吸附塔可以平稳地切换到下一次吸附并保证吸附塔中的 CO 浓度前沿在终充过程中平稳移动，需要导入部分吸附尾气，使其压力升至预定的吸附压力。至此，吸附床完成了一个完整的吸附再生过程，并为下一次循环做好了准备。每个吸附塔交替进行以上各个步骤的操作，从而得到满足产品规格要求的产品一氧化碳。3.1.3 变压吸附提纯氢气 工序（PSA-H 2）本变压吸
8、附工序中由 16 台吸附塔组成，装置的 16 个吸附塔中始终有 5 个吸附塔处于吸附状态，在每一个循环周期中每个吸附塔依次进行吸附、均压降压、逆向放压、抽空、均压升压、终升压等步骤。下面以其中的一个吸附塔为例对吸附塔的各个操作步骤进行简要描述。a吸附来自 PSA-CO 的吸附尾气从吸附塔底部进入 PSA-H2 工序的吸附塔中，在预定的吸附压力下，混合气中的 N2、CO 被吸附剂吸附截留，H 2 作为未被吸附的组分从吸附塔顶流出吸附塔，进入产品气缓冲罐。当吸附塔中的杂质传质区前沿到达吸附塔的预定位置后，关闭吸附塔的原料气进口阀门和吸附尾气出口阀门，吸附塔停止吸附步骤，转入再生过程。b均压降压顺着
9、吸附方向将具有较高压力的吸附塔内死空间气体依次放入到其他已经完成再生的具有较低压力的吸附塔中，从而将这部分气体和机械能加以回收。c逆向放压过程在顺向放压过程结束后，吸附床中的杂质前沿已经达到吸附塔的出口位置。这时，逆着吸附方向将吸附塔压力降至常压。在此过程中，吸附塔中被吸附的第 5 页杂质开始从吸附剂上大量解吸下来。逆向放压气放入到解吸气缓冲罐，作为预处理塔冲洗气。d抽空过程逆向放压结束后，为使吸附剂得到较为彻底地再生，对吸附塔抽空，使吸附剂彻底解吸。抽真空流出气用于冲洗预处理吸附塔。e连续均压升压吸附床完成抽空再生步骤后，依次用来自于其它处于高压的吸附塔进行压力均衡，提高吸附床的压力。f产品
10、气对吸附床最终升压在经历了多次均压升压过程后，吸附塔还未达到预定的吸附压力，为了使吸附塔可以平稳地切换到下一次吸附并保证产品氢气纯度在吸附塔的吸附过程中不发生波动，需要部分吸附尾气将吸附塔压力升至预定的吸附压力。至此，吸附塔完成了一个完整的吸附再生循环过程，并为下一个循环过程做好了准备。每个吸附塔交替进行以上各个步骤的操作，从而得到满足产品规格的产品氢气。3.2 装置主要设备和吸附剂3.2.1 预处理工序主要设备和吸附剂3.2.1.1 预处理工序非标设备（主要材质： Q345R）序号 设备名称 主要规格 数量(台)1 PSA-CO 吸附塔 DN2800，V=57m3 182 PSA-H2 吸附
11、塔 DN2200，V=32m3 163 预处理吸附塔 DN2800，V=70m 3 24 原料气缓冲罐 DN1800，V=20m 3 15 解吸气缓冲罐DN3000，V=100m316 吸附尾气缓冲罐DN3000，V=100m317 逆放气缓冲罐DN3000，V=170m31第 6 页8 置换气缓冲罐DN3000，V=100m319 置换气除油器 DN2200，V=30m3 110 真空缓冲罐 DN2200，V=30m3 111 顺放气缓冲罐DN3000，V=100m3112 CO 产品气缓冲罐DN3500，V=170m3613 H2 产品气缓冲罐DN3000，V=100m313.2.1.2
12、吸附剂序号 型号 规格 堆密度 t/m3 总用量(t)1 HQ-901 35 0.72 102 HQ-602 235 0.58 703 HQ-606 24 0.81 204 HQ-102 23 0.75 7503.2.1.3 预处理工序程控阀 （含 ASCO 电磁阀、SMC 气控阀和 P+F 阀检）规格 DN400 DN350 DN300 DN250 DN200 DN150 DN100 DN80 DN65 DN50 DN40 数量(台)27 19 35 78 129 73 52 90 16 16 17 5523.2.1.4 真空泵往复式真空泵 21 台 19 开 2 备3.2.1.5 置换气压
13、缩机置换气压缩机（往复式无油润滑）2 台，1 开 1 备第 7 页3.2.4 控制系统3.2.4.1 设计原则1本套装置的过程控制采用 DCS 集散控制系统，并在局部辅以现场仪表，保证了装置的高可靠性及高自动化水平。2仪控系统能有效地监控整套装置生产过程，确保设备长期稳定可靠运行，操作维护方便。3选用的仪表和 DCS 系统是可靠和先进的，在可靠的前提下考虑先进性。DCS 系统选择有较好业绩、较高性能、性价比高的系统。4装置的监视和控制以中控室 DCS 控制为主，必要的操作和紧急停车在中控室进行，重要的参数在中控室显示、记录、报警。3.2.5 电控系统3.2.5.1 设计原则本着控制系统的可靠性
14、、方便性、先进性的原则，在电机控制、保护和计量设置符合国家有关标准或规范的规定的前提下设计。本投标方案电控系统不包括压缩机电控设备。3.3 公用工程消耗：名称 规格 单位 数量 备 注10KV 3800电220/380VKW30真空泵仪表、照明等用（不包括压缩机）冷却水 0.45MPag，32 t/h 200 真空泵和冷却器用仪表空气 无尘，无油，露点-40， 压力 0.5MPag Nm3/h 500 程控阀和仪表用氮气压力0.3MPa 纯度99.9%Nm3 3000 开车初期用蒸汽 1.0 MPag，180 t/h 1.0 换热器用（间歇用）第 8 页附件4 方案价格初估合计 9896 万元方案说明9.1 吸附剂使用年限 本装置所用吸附剂在正常操作运行下，使用寿命可以在 10 年以上。9.2 装置年开工率装置年开工时间 8000 小时。9.3 报价说明不包括与装置配套的所有公用工程（电、水、氮气和仪表空气）。不包括总图运输、土地征用、土建、电气、安装及安装材料。不包括固定资产投资方向税和其它税金，仅包含报价所列项目费用。不包含置换气压缩机、及压缩机安装材料、运行费用。
