氢气纯化装置作业指导书
QCNB系列氢气纯化装置
编制：生产技术部
审批：
编号：DMZG/JL-51
河北东明中硅科技有限公司
2011年2月30日
1 概述
QCNB系列氢气纯化装置能够去除氢气中的氧气和水份杂质，以满足对氢气的含氧量和含水量有较高要求的用户。
QCNB系列氢气纯化装置框架内安装有脱氧器、干燥器、气水分离器、过滤器、冷却器、集水器等设备和各种阀门，以及检测、控制用的就地仪表和一次仪表。
QCNB系列氢气纯化装置采用三台干燥器轮流工作，产品气再生方式，不仅干燥程度高，而且没有再生气的损耗。装置内的气动阀门由PLC程序控制，可实现干燥器工作状态的自动切换，并具备自动排水功能，减少了人员工作量，提高了装置的可靠性。
2 技术指标
2.1原料氢气
含氧量：≤0.5%（V/V） 含水量：饱和 温度：≤40℃ 2.2产品氢气
纯度：99.999%
含氧量：≤ppm（V/V） 露点：≤-70℃ 温度：≤40℃ 2.3干燥器再生
再生方式：产品氢气再生 切换方式：自动 切换周期：24h
3 用户具备条件 3.1仪表气
种类：空气或氮气
）
压力1：0.4~0.7MPa 含水量：≤100ppm 3.2氮气
干燥、无油
含氧量：≤0.2%（V/V） 3.3电源
种类：AC380V、50HZ（三相四线） 3.4冷却水
水质：软化水（氯离子含量≤2mg/1）
）
进水温度：≤32℃（或≤7℃）2
注：1）除注明者外，压力均指表压力。
2）冷却水进水温度根据处理气量的大小和合同条款来定。
4 工作原理 4.1脱氧
原料氢气经气水分离器1101滤除游离水后进入脱氧器1111，脱氧器内装填有可催化氢氧反应进行的高效催化剂，脱氧器内装有电加热元件，经加温后，氢氧反应生成的水以气态被氢气带出脱氧器1111,进入冷却器1131,经冷却器冷凝后随氢气进入气水分离器1102,游离水在气水分离1102内被滤除并经其底部的排水阀排出。 4.2干燥
原料氢气的干燥在干燥器内完成，本装置采用三台干燥器，每台干燥器内都装填有吸水性优良的分子筛，在一个循环周期内，每台干燥器都依次经历工作、吸附、再生状态，从而实现整套装置工作的连续性。在一个循环周期内，装置经历了三种工作状态，分别被称作Z1、Z2、Z3。见表4-1：
表4-1：装置的工作状态 工作时间（h） 8 8 8 装置的工作状态 干燥器1121 Z3 Z2 Z1 工作 吸附 再生 干燥器的工作状态 干燥器1122 再生 工作 吸附 干燥器1123 吸附 再生 工作 4.2.1工作
原料氢气经脱氧、冷却、滤水后进入的第一个干燥器处于工作状态：干燥器不加热，介质为未脱水的原料氢气，处理气量为全气量； 4.2.2再生
进入的第二个干燥器处于再生状态：处理气量根据调试确定，可能为全气量，可能为部分气量；再生状态包括加热阶段和吹冷阶段：
加热阶段—--干燥器内的电加热元件开始工作，干燥器内的温度逐渐上升，吸附在分子筛上的水分被逐渐解吸，当干燥器上部温度达到联锁值后，认为再生完成，电加热元件自动停止加热；
吹冷阶段----干燥器停止加热后，气流继续按原路流过干燥器，以使干燥器降温，直至干燥器切换至工作状态；
干燥器处于再生阶段时介质为经过脱水的干燥氢气； 4.2.3吸附
进入的第三个干燥器处于吸附状态，干燥器不加热，介质为再生用氢气，处理气量同4.2.2. （注：气体流经三台干燥器的顺序由干燥器所处的工作状态决定，气动三通球阀的动作由PLC程序控制，无需手动。若需手动切换装置的工作状态，处于再生状态的干燥器必须已经进入吹冷阶段，且干燥器内温度已降至50℃以下。） 4.3再生气量的调节
（注：若装置中没有设置节流阀，则为全气量再生，可跳过此节。） 脱氧后的原料氢气首先进入工作状态的干燥器，流出干燥器的干燥氢气分为两路，一路作为再生气进入再生状态的干燥器；另一路则为产品氢气，直接进入过滤器1151。再生气的流量大小通过调节产品气管路和再生气管路上的阀门开度来确定。调整的原则是使再生加热时间不超过4h，调整时需注意再生气流量不可太小，否则有可能烧坏电加热元件，一旦阀门的开度确定后就不需要再进行调整。 4.4排水
整套装置中共有5个气水分离器：1101、1102、1103、1104、1105。装置正常运行时，气水分离器起到过滤氢气中游离水的作用，每隔一定时间都要将气水分离器底部积存的水排出至积液器1141,每台气水分离器排完水后，积液器都要通过其底部的气动球阀排一次水，将水排至水封1161中，当水封中的液位高度达到溢流高度后，水将从水封排污口中流出。
气水分离器与积液器的排水通过各自底部的气动球阀按时程度设定的时间与次序自动完成。排水以Z1、Z2、Z3状态开始为计时起点，每次气动球阀排放10秒钟，阀门间隔时间为5分钟。排水时间见表4-2：
（注：根据处理气量的不同，排水时间可能会有调整，以实际程序设定为准。）
表4-2：排水时间表 Z1状态 时间 0分钟 5分钟 10分钟 15分钟 20分钟 25分钟 80分钟 85分钟 240分钟 245分钟 250分钟 255分钟 260分钟 265分钟 270分钟 275分钟 280分钟 285分钟 开启阀门位号 QZ1125 QZ1120 QZ1125 QZ1121 QZ1125 QZ1123 QZ1125 QZ1123 QZ1125 QZ1120 QZ1125 QZ1121 QZ1125 QZ1122 QZ1125 QZ1123 QZ1125 QZ1124 时间 0分钟 5分钟 10分钟 15分钟 20分钟 25分钟 80分钟 85分钟 240分钟 245分钟 250分钟 255分钟 260分钟 265分钟 270分钟 275分钟 280分钟 285分钟 QZ1125 QZ1120 QZ1125 QZ1121 QZ1125 QZ1122 QZ1125 QZ1123 QZ1125 QZ1124 240分钟 245分钟 250分钟 255分钟 260分钟 265分钟 270分钟 275分钟 280分钟 285分钟 QZ1125 QZ1120 QZ1125 QZ1121 QZ1125 QZ1122 QZ1125 QZ1123 QZ1125 QZ1124 QZ1125 QZ1124 80分钟 85分钟 QZ1125 QZ1122 Z2状态 开启阀门位号 QZ1125 QZ1120 QZ1125 QZ1121 QZ1125 QZ1124 时间 0分钟 5分钟 10分钟 15分钟 20分钟 25分钟 Z3状态 开启阀门位号 QZ1125 QZ1120 QZ1125 QZ1121 QZ1125 QZ1122 4.5参数检测及控制 4.5.1温度检测
温度是保证氢气纯化装置正常运行的重要参数。脱氧器及三台干燥器的上部与下部各装有一个铂电阻用来测量温度并将相应的电信号传送至控制柜。其相应的位号及设定值见表4-3.
表4-3 温度检测点及设定温度 铂电阻位号 TE1101 TE1102 TE1104 TE1105 安装位置 脱氧器1111下部 脱氧器1111上部 脱氧器1111下部 脱氧器1111上部 作用 检测脱氧器进气温①度 检测脱氧器出气温②度 检测干燥器1121再③生时进气温度 检测干燥器1121再④生时出气温度 温度设定范围 120℃~160℃ 180℃~220℃ 220℃~280℃ 170℃~230℃ 常用设定值 130℃ 180℃ 240℃ 180℃ TE1107 TE1108 TE1110 TE1111 脱氧器1111下部 脱氧器1111上部 脱氧器1111下部 脱氧器1111上部 检测干燥器1121再生时进气温度 检测干燥器1121再生时出气温度 检测干燥器1121再生时进气温度 检测干燥器1121再生时出气温度 220℃~280℃ 170℃~230℃ 220℃~280℃ 170℃~230℃ 240℃ 180℃ 240℃ 180℃ （注：①脱氧器的进气温度指原料氢气经过电加热元件被加热后进入催化剂床层前的温度；②脱氧器的出气温度指流出催化剂床层的氢气温度。③干燥器的进气温度指进分子筛床层的氢气温度；④干燥器的出气温度指出分子筛床层的氢气温度；） 4.5.2温度控制
4.5.2.1脱氧器的温度控制
脱氧器下部铂电阻检测温度达到设定温度时，会暂停电加热元件，待温度低于设定温度后，会再次启动电加热元件。
上部铂电阻检测温度达到设定温度时，会停止电加热元件，再次启动电加热元件则需要操作人员的手动操作。
4.5.2.2干燥器的温度控制
当吸附剂再生时，干燥器下部铂电阻用来控制再生气流的温度，当检测值超过设定值时，暂停电加热元件，避免再生气流超温。当检测值低于设定值后，再次启动电加热元件。 上部铂电阻为联锁铂电阻，当检测值达到设定值后，则停止加热，吸附剂的再生结束。 4.5.3压力检测与控制
装置进口装有压力表PI1101,就地显示装置进口压力； 系统压力由自力式稳压阀或薄膜调节阀来控制。
（注：仪表及阀门的设置根据用户的要求不同会有所变动，以实际流程为准。）
5 装置安装要求 5.1设备框架的安装
本装置的设备框架和控制系统之间连有仪表气管道、通讯电缆和电加热器用电缆。 设备框架周围应留有800mm以上的宽度以便操作和维修。
设备框架上部应留有不小于2000mm的操作空间以便更换电加热元件。
纯化装置的各主要设备均组装在设备框架内，框架底部留有4个φ24的地脚螺栓孔，地基建设时应预设M20地脚螺栓4只，螺栓高出基面50mm。设备基础的具体尺寸可参见相应的图纸。 参照流程图、装置外形接口图连接原料氢气进口、产品氢气出口、冷却水进口、冷却水出口、氮气进口、放空口、排污口、仪表气接口。
设备框架与控制系统之间应设置电缆地沟，或者埋置穿线管道。 5.2对地基和厂房的要求
放置设备框架房间的土建工程设计及施工应执行氢气站建造的有关规定。 各部分设备的地基应能承受自身重量所产生的压强。 5.3对连接管道的要求
所有连接管道清除焊渣、污物、氢气管道应做去油处理。 6 操作
原料氢气生产装置运转正常后，氢气纯化装置可以开车。
氢气纯化装置作业指导书
