1、大唐国际煤基烯烃项目 版本 A 版gz JC-2007-002甲醇分厂生产准备文件第 1 页 共 11 页目 录1 介绍 22 工艺资料 32.1 本装置的目的 .32.2 工艺说明 .33 工艺设计的技术说明 43.1 工况的定义 .43.2 装置能力 .43.2.1 能力 43.2.2 氢气产品 43.2.3 尾气的组分和条件： 53.3 给料的技术说明： .54 具体的设计考虑 64.1 吸附器的数量 .64.2 机械设计 .64.2.1 吸附器 64.2.2 尾气塔 64.2.3 尾气系统的过压保护 74.2.4 氢气过滤器 74.3 故障自动切换（减少吸附器的数量） .74.4 火炬
2、背压 .84.5 能力控制 .84.6 开车要求 .84.7 变压吸附（PSA）装置的可靠性 .84.8 管线连接 .85 现场条件及其公用工程 95.1 现场资料 .95.2 环境条件 .95.3 公用工程 .95.3.1 电能 96 工艺保证 96.1 装置能力 .96.2 产品质量 .96.3 氢气回收 .96.4 尾气压力 .96.5 吸附剂的使用年限 .106.6 开工率 .10大唐国际煤基烯烃项目 版本 A 版gz JC-2007-002甲醇分厂生产准备文件第 2 页 共 11 页变压吸附（PSA）1 介绍 本技术说明规定了变压吸附(PSA)装置的设计，制造以及供货要求，该装置将作
3、为日产5000公吨甲醇装置的一个部分，地点位于中国内蒙古的锡林郭勒。本装置的业主是大唐国际电力。本甲醇装置则是包括有煤气化、低温甲醇洗气体净化以及生产汽油用的MTP 工艺联合 总厂中的一部分。在甲醇合成回路开始运转的时候，本变压吸附(PSA)装置应该可以在 60%和110%之 间的负 荷进行操作。2 工艺资料 2.1 本装置的目的 本变压吸附（PSA）装置生产的氢气来和低温甲醇洗的合成气进行混合，从而得到较为理想的用于甲醇合成的气体组分。少量的氢气将用于聚丙烯工艺，但是要确定所需氢气的纯度。来自甲醇合成回路的吹扫气将作为本变压吸附（PSA）装置的给料气。该吹扫气来自甲醇分离器（不在厂家的范围内
4、），在此粗甲醇（水+甲醇)从气体中分离出来。来自变压吸附（PSA）装置的尾气，进入到燃料管网，作为其他单元的燃料或MTP装置中的燃油加热器烧嘴的燃料。因此，需要有一个恒定的尾气流量和理想的Wobbe指数。把尾气和其它的气体一起送到燃料气压缩机的入口（不在厂家的范围内），在此把尾气压缩到燃料气总管所需要的压力。在甲醇装置和变压吸附（PSA）装置正常开车和停产期间，该尾气送到火炬进行大唐国际煤基烯烃项目 版本 A 版gz JC-2007-002甲醇分厂生产准备文件第 3 页 共 11 页燃烧。每隔几年当新鲜的甲醇催化剂必须进行还原，来自PSA的氢气将作为还原剂。在这种情况下，没有吹扫气，而低温甲醇
5、洗合成气将作为PSA的给料。2.2 工艺说明在吸附和再生替换周期，本变压吸附（PSA）装置应该采用多层吸附剂的床层系统进行操作，从而提供连续 和恒定的产品和尾气流量。原则上， 该周期包括下列这些工艺步骤：吸附；减压；最后的再生；再加压。本变压吸附（PSA）装置的正常操作应该是完全自动化的。吸附器的数量（参见4.1 章节）以及周期的详细情况应该由厂家来确定。3 工艺设计的技术说明 3.1 工况的定义在本变压吸附（PSA）装置的设计中，应该考虑下列的这些工况：工况 说明 备注 1 SOR 运转开始 2 EOR 运转结束3.2 装置能力3.2.1 能力 根据SOR和EOR（3.3章节）原料的技术说明
6、以及在产品技术说明（3.2.2章节）中大唐国际煤基烯烃项目 版本 A 版gz JC-2007-002甲醇分厂生产准备文件第 4 页 共 11 页给出的最大氢气需求量，本变压吸附（PSA）装置的设计能力为100%。本装置应该可以在工况1和工况2的条件下100%的进行操作，也可以在工况1的条件下在60%和110% 负荷之 间进行操作。3.2.2 氢气产品氢气产品需求和条件：工况1 工况2 流量： kmol/h 560 630 2界区温度： C 40 40 界区压力： MPa g 3.2 3.2 需要的氢气纯度： 氢气(H2)： mol % 99.9 氮气(N2)+ 氩 (Ar)： mol % 0.
7、1 总的碳氢化合物： wt ppm 1 水(H2O) ： mol ppm 2 一氧化碳(CO)+二氧化碳(CO2)：mol ppm 1 所给出的纯度是由聚丙烯工艺确定的，而不是由甲醇合成确定的。 3.2.3 尾气的组分和条件：工况1 工况2 流量： kmol/h 界区温度：C 界区压力：1) MPa g 0.3 0.3 1) 尾气控制阀的下游； 没有的数据将由厂家提供。工况1 工况2 大唐国际煤基烯烃项目 版本 A 版gz JC-2007-002甲醇分厂生产准备文件第 5 页 共 11 页氢气(H2)： mol% 氮气(N2)： mol% 氩(Ar)： mol% 甲烷(CH4) ： mol%
8、二氧化碳(CO2)： mol% 一氧化碳(CO)： mol% 没有的数据将由厂家提供。 厂家应该把尾气质量、流量和压力的波动控制在最小的范围内。尾气混合槽要有足够的尺寸是非常重要的。Wobbe指数的变化不应该超过+/- 3%。3.3 给料的技术说明：工况1 工况2 流量1) ： kmol/h 1057 1158 界区温度： C 40 40 界区压力： MPa g 6.90 7.24 组分：二氧化碳(CO2)：mol% 3.71 3.79 一氧化碳(CO)： mol% 3.30 5.62 氢气(H2)： mol% 75.53 75.20 甲醇(CH3OH)： mol% 0.59 0.56 水(H
9、2O) mol% 0.01 0.01 氩(Ar)： mol% 0.96 0.85 氮气(N2)： mol% 15.73 13.81 甲烷 (CH4) mol% 0.17 0.15 C3： mol ppm 45 45 C4： mol ppm 68 68 大唐国际煤基烯烃项目 版本 A 版gz JC-2007-002甲醇分厂生产准备文件第 6 页 共 11 页C5+： mol ppm 56 56 1) 本估算是基于氢气的回收率至少在70%，这将由厂家进行确认。4 具体的设计考虑 4.1 吸附器的数量 吸附器的数量应该由厂家进行选择，但是其数量不得少于六个。吸附器安装的数量和可以得到的氢气能力以及吸
10、附器在使用中的减少数量应该以 6.6 章节中的开工率为基础。厂家应该指出 氢气能力以及吸附器在操作中的减少数量。4.2 机械设计4.2.1 吸附器 吸附器的机械设计条件是：设计压力1) ：MPa g 最小高于操作 压力的10%；设计温度1) ：C 80 腐蚀余度： mm 3.0 1) 将由厂家来确定； 吹扫气到变压吸附（PSA）装置管线的过压保护将由其它方做。 机械设计必须考虑周期循环负荷。4.2.2 尾气塔 尾气塔的机械设计条件是： 设计压力1) ： MPa g 0.35用在低于0.2MPa的操作压力+ 0.15 MPa用在0.2MPa到1.5MPa之间的操作压力1.08用在高于1.50MP
11、a的操作压力本设计应该是全真空的 2)。大唐国际煤基烯烃项目 版本 A 版gz JC-2007-002甲醇分厂生产准备文件第 7 页 共 11 页设计温度1) ： C 最低 80 腐蚀余度： mm 3.0 1) 将由厂家来确定；2) 燃料气 压缩机位于尾气控制阀的下游。4.2.3 尾气系统的过压保护厂家应该考虑在正常的吹扫气或者合成气给料条件下吸附器的阀门出现故障，并且应该在其界区范围内为本尾气系统安装采取过压保护措施。本压力安全阀的设计应该考虑到变压吸附（PSA）装置吹扫气体的最大流量，这将在详细工程设计阶段提供。到变压吸附（PSA）装置的最大吹扫或转化气： kmol/h 待定 到变压吸附（
12、PSA）装置的最大压力： MPa g 待定 4.2.4 氢气过滤器 应该包括一台氢气过滤器。还要一台带有单个节流阀和一个旁路的过滤器。作为设计基础，考虑的过滤粒度 应该大于5m。厂家应该指出在通常情况下和氢气产品一起出来的颗粒的预期粒度。作为产品，氢气送到透平压缩机的入口， 这样一个过滤器的形式和分离效率最后都要和压缩机的制造厂家一起协商确定。4.3 故障自动切换（减少吸附器的数量）本控制系统应该能够发现故障，并且可以通过减少吸附器的数量（最少一个自动切换）对某种操作模式进行切换。氢气产品的流量不应随着使用中吸附器数量的减少而发生变化。但是，在这种情况下，产品的杂质水平可能会超过其保证值。大唐
13、国际煤基烯烃项目 版本 A 版gz JC-2007-002甲醇分厂生产准备文件第 8 页 共 11 页厂家应该指出在这些情况下预期的杂质水平。在操作中吸附器数量的减少对氢回收、给 料、 产 品流量和组分以及对循环周期的影响。吸附；减压；最后的再生；再-加 压。应该由厂家来确定。在操作中自动切换到减少的吸附器的数量期间，应该指出尾气中压力、流量和Wobbe指数的波动情况(通 过计算或者测量得到证明的 )。4.4 火炬背压 火炬系统将有一个最大的背压为0.15 MPa（表压）。4.5 能力控制 应该提供按照装置负荷进行的自动循环周期时间控制/优化。4.6 开车要求 在开车之前吸附器的加压将采用人工
14、的形式进行。在首次加压后，开车将自动进行。本 变压吸附（PSA）装置的开车不得影响其上游的装置，例如：过量的流量会引起某个系统的压力下降，这 在开车期间必须予以避免。4.7 变压吸附（PSA）装置的可靠性本设计应该考虑到变压吸附（PSA）装置是甲醇装置中的一个关键部分，因而必须达到一个较高的、连续的并且没有故障的性能。变压吸附（PSA）装置设计的开工率至少应该保持在99.0%。该值不包括主要的停车以及外部的干扰影响。 大唐国际煤基烯烃项目 版本 A 版gz JC-2007-002甲醇分厂生产准备文件第 9 页 共 11 页4.8 管线连接主要的进出物料在交接点的初步管线尺寸为：到变压吸附（PS
15、A）装置的给料气： 6“ 介质符号: GP 来自变压吸附（PSA）装置的纯净氢气： 4“ 介质符号: H 来自变压吸附（PSA）装置的尾气： 16“ 介质符号: GFA 氮气吹扫： 厂家提供 介质符号: NL 仪表空气： 厂家提供 介质符号: VI 安全阀拍发： 厂家提供 介质符号: BF 1变压吸附（PSA）吸附器的管道和隔离阀的设计应该让每个吸附器都可以隔离起来，在隔离阀内（可选择的方案：对一对吸附器进行隔离，如果本系统的设计允许的话）对控制阀进行维修。这对 生产流量以及杂质水平的影响应该是有限的。对于吸附器容器的隔离（可选择的方案：容器组的隔离），应该采用某个单个的节流阀和带双圈的盲板，
16、假设有适当的吹 扫程序对此带双圈的盲板进行调整。要给厂家提供相关的管道等级，并且应该在变压吸附（PSA）的设计中应该遵守这些规定。5 现场条件及其公用工程5.1 现场资料本装置位于中国内蒙古的锡林郭勒，大约在海平面1270米以上。 5.2 环境条件参见设计基础中的资料，文件编号no I697180103002。5.3 公用工程 大唐国际煤基烯烃项目 版本 A 版gz JC-2007-002甲醇分厂生产准备文件第 10 页 共 11 页参见设计基础中的资料，文件编号no I697180103002。5.3.1 电能参见设计基础中的资料，文件编号 no I6971801036 工艺保证变压吸附（P
17、SA）装置的厂家应该向采购方提供下列各项工艺性能保证值（以3.3章节中的原料组分为基础）：6.1 装置能力 对3.2.2章节中给出的工况1和工况2提供100%的能力。6.2 产品质量氢气的纯度和3.2.2章节中提出的纯度一样。6.3 氢气回收 在设计条件的氢气回收：最小70%。6.4 尾气压力 在变压吸附（PSA）装置界区的尾气压力: 最小0.3 MPa g (对所有工况)； 允许的最大压力波动: 最大 +/- 50 mbar (在恒定流量条件下 )；允许的最大Wobbe指数波 动：最大+/- 3.0% (对所有工况)；给出的尾气压力参见尾气控制阀的出口。6.5 吸附剂的使用年限吸附剂最低的使用年限: 由厂家提供保证。6.6 开工率开工率: 最低为99.0% 大唐国际煤基烯烃项目 版本 A 版gz JC-2007-002甲醇分厂生产准备文件第 11 页 共 11 页该数据不包括主要的停车/检修或者外部的干扰影响。装置在 95%负荷以上进行操作，氢气的能力才考虑为 开工。
