Очистка водорода короткоцикловой адсорбцией (КЦА)

Синтез-газ после конверсии СО из реактора поз. V-102 подаётся в подогреватель сырьевого газа поз. HX-101, где синтез-газ охлаждается сырьевым газом (температура синтез-газа после поз. HX-101 не более 338 ºС¹), далее синтез-газ направляется на охлаждение в аппарат воздушного охлаждения (АВО) поз. HX-104, где охлаждается потоком воздуха, создаваемого двумя вентиляторами, до 60 ºС¹.Затем синтез-газ подаётся в теплообменник поз. HX-110, где происходит дополнительное охлаждение газа подпиточной водой до температуры не более 43 ºС¹.После охлаждения в теплообменнике поз. HX-110, синтез-газ отделяют от конденсата в сепараторе поз. V-104. Температуру синтез-газа после сепаратора поз. V-104 регулируют. При повышении температуры синтез-газа до 44 ºС срабатывает световая и звуковая сигнализации. При максимальной температуре синтез-газа на входе в систему КЦА равной 49 ºС срабатывают блокировки: прекращение подачи топливного газа к печи риформинга (закрытие клапана FIC-203), прекращение подачи сбросного газа из системы КЦА к горелке печи риформинга (закрытие клапана FIC-205), остановка системы КЦА.

Уровень конденсата в сепараторе поз. V-104 замеряют. Нормальный рабочий уровень конденсата равен 40-55 %¹. При повышении уровня до значения равного 70% от регламентируемого и снижению до значения равного 30% срабатывает звуковая и световая сигнализация. При дальнейшем повышении уровня до максимального равного 90% или снижение до минимального равного 10%, срабатывает блокировка подачи сбросного газа КЦА к горелкам (закрытие клапана FIC-205) и система КЦА останавливается.

После отделения конденсата в сепараторе поз. V-104, синтез-газ с температурой не более 43ºС¹ направляется в систему КЦА на очистку от примесей СО, СО2, СН4, Н2О.

Система КЦА для очистки загрязненного синтез-газа и получения продуктового водорода использует 4 адсорбера (А-101 А, В, С, D), каждый из которых содержит по 3 слоя адсорбента, такие как: оксид алюминия, активированный уголь и молекулярные сита.

Оксид алюминия служит для удаления основного количества влаги, активированный уголь - для удаления СО2 и СН4 и молекулярные сита - для удаления СО и более тщательной очистки от остальных примесей.

После очистки в адсорбционной системе образуется водород с концентрацией 99,999% и давлением 14,1 бар -14,5¹ бар

Отбросной газ из системы КЦА направляется в ресивер сбросных газов поз. V-105 и используется как топливный газ для горелки риформера. Давление в ресивере сбросных газов поз. V-105 0,34-0,96 бар¹.

Процесс КЦА действует как повторяющийся цикл, состоящий из двух основных шагов: адсорбции и регенерации:

-Во время шага адсорбции адсорбентами улавливаются все «ненужные» примеси, и на выходе получается продукт высокой степени очистки.

-Во время шага регенерации примеси очищаются в адсорбенте таким образом, чтобы можно было повторить адсорбции-регенерации.

Регенерация адсорбента осуществляется на трех основных этапах:

1. В адсорбенте понижается давление до более низкого уровня для «десорбции» некоторых примесей из адсорбента.

2. Адсорбент продувается чистым водородом для удаления оставшихся примесей в ресивер сбросных газов (поз. V-105).

3. В адсорбере вновь повышается давление до величины давления адсорбции, и он снова готов для очистки подаваемого газа.

В свою очередь два основных шага делятся еще на 12 шагов которые описаны в таблице 1.

Таб.1 Шаги цикла КЦА

HPEQ = выравнивание высокого давления

LPEQ = выравнивание низкого давления