１ ＰＳＡ装置介绍

变压吸附（ＰｒｅｓｓｕｒｅＳｗｉｎｇＡｄｓｏｒｐｔｉｏｎ，ＰＳＡ）是 一种物理吸附，其特点是吸附过程没有化学反应， 吸附过程进行极快，参与吸附的各相物质间的动态 平衡在瞬间即可完成，这种吸附是完全可逆的［１］。

 

ＰＳＡ装置以重整氢为原料，采用变压吸附氢 气提纯技术，从混合气中提纯分离出纯度大于 ９８％的氢气，送出界区至氢气管网。混合原料气 在提纯氢后剩余的 ＰＳＡ解吸气作为制氢装置转 化炉的燃料，工艺流程如图 １所示。

２ 、ＰＳＡ装置运行特性介绍 

根据 ＰＳＡ装置运行特性，整个变压吸附过程 通常由吸附（ＡＤＳ）、均压力降（均降）（Ｅ１～Ｅ４）、 顺放（ＰＰ）、逆放（ＢＤ）、冲洗（Ｐ）、均压升（Ｅ４～ Ｅ１）和终充（Ｒ）等步骤组成，运行压力曲线如图 ２ 所示。

进料气通过底部进料阀进入吸附塔，杂质被 选择性吸附，吸附结束后，吸附塔里留下了一些杂 质。吸附塔底部的杂质#多，而越到顶部杂质越 少。通过一系列的顺向减压程序，从吸附塔顶部 回收氢气，滞留在吸附塔里的纯氢用于其他吸附 塔的均压和冲洗操作中。 杂质在吸附剂的前沿转移，在提供冲洗步序 结束时，杂质前沿移至#高位置，在冲洗步序结束 时，杂质前沿移至吸附剂#底层，依次循环使用吸 附剂，进而实现 ＰＳＡ的吸附和再生［２］。

 

３、 问题的提出

 吸附塔自动离线有多种原因，例如阀门故障、 吸附塔压力变送器故障、排放结束压力未达到、终 充结束压力未达到、提供冲洗压力未达到、排放偏 差／终充偏差／提供冲洗偏差超过程序设定值等。 在正常生产过程中，１号、６号吸附塔突然因冲洗 时间延长报警致自动离线，在排除程控阀、压力变 送器等设备故障后多次上线均因冲洗时间延长 报警，冲洗速度偏差过大（不小于 ０．２ＭＰａ）导致 上线失败。

 

 ４ 原因分析 

４．１ 直接原因

 １号、６号吸附塔泄压速度变缓，吸附塔冲洗 时间延长报警，冲洗速度偏差过大（不小于 ０．２ ＭＰａ）造成吸附塔上线失败。

４．２ 间接原因 

（１）重整装置增压机氢气密封改为氮气密封 时，ＰＳＡ操作系数由 １１４降至 １０８，操作系数 １０８ 对应的原料气杂质含量仍然偏高，吸附塔的吸附 剂再生不彻底。 （２）程控阀 ＸＶ?８０１６５／ＸＶ?８０１１５内漏严重。 （３）冲洗步序程控阀 ＰＶ?８０１１３在装置正常 运行时开度较其他吸附塔上的程控阀开度偏大。

 

 ４．３ 根本原因 

           ＰＳＡ吸附剂被污染，吸附容量下降，造成产品 杂质穿透，冲洗气密度变大，提供冲洗气的流速 下降。根据现场操作记录，在产品氢纯度下降后， ＰＳＡ操作系数由 １１４降至 １０８。由于下降后的 ＰＳＡ操作系数仍然较高，故提供冲洗时冲洗气中 的氮气组分增加，气体密度增加，从而使阀门开度 增加，以便提高冲洗气的流速。但是，冲洗气中杂 质增加，吸附剂再生不彻底，且进入吸附剂床层的 杂质会随着吸附时间的增加而变多［３］。 

           ＰＳＡ装置在正常运行过程中无法在线检测原 料气中杂质含量，按照上述模式不断循环运行，使 吸附剂的吸附容量达到饱和，在均降步序结束甚 至吸附步序结束后，吸附塔出口冲洗气为原料气， 密度达到#高值，阀门开度也#大，吸附剂被污染 使吸附容量下降，造成原料气杂质穿透吸附剂床 层，ＰＳＡ正常运行情况下，吸附塔提供冲洗气应为 纯氢气，在吸附剂被杂质污染穿透后，提供冲洗气 的为原料气。氢气与原料气的密度不同，相同时 间内通过相同横截面积的气体流量不同，造成吸 附塔降压速度不同，#终因冲洗时间延长报警致 吸附塔下线。 

 

根据现场情况，检查冲洗步序程控阀（ＰＶ? ８０１１３）的开度情况，在地衣次吸附塔上线过程 中，程控阀（ＰＶ?８０１１３）在很短时间内阀门即呈现 为全开状态。

       结合冲洗步序程控阀（ＰＶ?８０１１３）开度变化 趋势、产品氢纯度下降趋势、原料气中氮气含量变 化趋势以及重整装置增压机氢气密封更换氮气密 封的时间来看，三者时间点吻合，进而判断原料气 中氮气含量增加，对吸附塔吸附剂造成污染，影响 吸附塔泄压速度，是吸附塔多次上线运行失败的 根本原因。

 

 5、应对措施 

（１）对有故障的程控阀进行下线维修，使其 达到完好状态。该装置程控阀均采用软密封型式 的双偏心蝶阀。ＰＴＦＥ材质在软密封上的使用，降 低了阀体成本，但中线蝶阀的蝶板与阀座始终处 于挤压、摩擦状态，启闭扭矩较大，磨损快导致阀 门使用寿命短。程控阀开关频繁，再加上有吸附 剂粉尘的存在，粉尘随工艺介质一起带出，对阀门 的密封面存在冲蚀，造成阀门密封面损伤进而内 漏［４］。频繁开关还会导致起密封作用的软阀座 破损、老化现象加重，失去弹性变形，阀门关闭时阀 板与阀座不能正常贴合密封，导致阀门内漏［５］。对 下线的程控阀 ＰＶ?８０１１３，ＸＶ?８０１６６，ＸＶ?８０１１５进行 检查，均有阀板密封面损伤和软阀座变形等情况。 此时对阀板进行激光熔覆，熔覆后的阀板密封面 损伤已全部消除，对软阀座进行更换。 

（２）将连续重整装置增压机氮气密封改为氢 气密封，使 ＰＳＡ装置原料组分达到设计要求，即 氮气体积分数小于 ２％。 

（３）对装置现场的吸附塔上的单法兰压力变送器 ＰＴ?８０１１０，ＰＴ?８０１１１以及阀门定位器、回讯器等进 行检查，排除仪表故障。 

（４）ＰＳＡ吸附剂的再生。盲板隔离相应的工 艺流程，从产品氢控制阀 ＸＶ?８０１１２处通过手阀 控制逆工艺流程引入产品氢气，将受污染吸附剂 的吸附塔充压至 ０．５ＭＰａ以上，从安全阀副线处 放空，将该吸附塔憋压进行氢气置换，将吸附剂中 的杂?hou榉纸馕???郊粱钚曰指匆院螅?椿指凑 常工艺流程，按照操作规程使吸附塔上线运行，吸 附剂再生流程操作见图 ３。

 

６ 效果检查 

            ＰＳＡ装置 １号、６号吸附塔成功上线运行后， 检查冲洗步序程控阀（ＰＶ?８０１１３）的开度情况，其 开度由上线时的 ９４％逐渐降低至 ７８％，说明吸附 剂性能恢复良好。 

７ 结束语 

            在日常的操作过程中，ＰＳＡ装置吸附塔自动 离线有多种多样的原因，如：吸附塔扩散硅压力变送器故 障、程序运行中各个部序的压力偏差超过程序设 定值、ＰＬＣ电源故障、阀门故障等等。这就要求操 作人员根据不同的原因，提出相应的解决对策。 同时，及时关注原料气及产品氢的分析数据，在上 游装置调整操作后，ＰＳＡ装置更应及时调整操作 参数到位，在保证产品质量合格的情况下，通过分 析吸附塔压力运行曲线，判断程控阀的动作及开度 变化情况好坏，提前预判 ＰＳＡ装置运行状态，保证 ＰＳＡ装置稳定运行。