氢气制备技术规格书讲解.docx
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氢气制备技术规格书讲解
氢气制备装置
技术协议
买方：
卖方：
二○一二年十月
1装置概况1
3装置技术要求4
4公用工程条件9
5卖方供货范围24
6工作范围、文件交付和技术联络24
8性能保证26
9卖方人员技术服务28
10买方人员技术培训29
11装置进度计划31
1装置概况
1.1装置名称
1.2装置地点
1.3项目概况
本项目根据装置规模确定的主要建设内容有：
XXXXXX装置，另外包括为工艺装置配套的空分装置、配套的动力中心及辅助生产设施。
氢气制备装置的设置主要为了处理经低温甲醇洗后的富氢变换气和经CO分离后的富氢气以及XXXXXX装置返回的富氢气,提纯其中的H2作为下游装置的原料，同时将副产的解吸气通过压缩机送至CO变换单元循环利用。
2设计基础
2.1装置规模
氢气公称生产能力：
Nm3/h。
氢气正常生产量：
Nm3/h。
装置保证年操作时间：
8000小时。
2.2产品（界区处）
2.2.1氢气产品技术规格
表2.2-1氢气产品技术规格
氢气产品
技术指标（mol%）
H2
≥99.9
N2
≤0.04
CH4
≤0.04
Ar
≤0.02
CO+CO2,ppm
≤500
O2,ppm
≤10
H2O,ppm
≤10
S,ppm
≤0.1
As,ppm
≤0.1
Cl2,ppm
≤0.1
流量Nm3/h
温度（℃）
40
压力MPa（G）
相态
气
2.2.2氢气产品回收率
氢气回收率保证值应不低于92％。
2.2.3解吸气（尾气）
用途：
返回至CO变换单元。
要求：
压缩机出口压力≥4.2MPa（G），解吸气需在变压吸附单元内用压缩机压缩到上述压力，要求压缩机入口的解吸气流量波动范围±5%，压力波动范围±5kpa。
压缩机出口解吸气不经冷却直接送至变换单元，温度由压缩机供应商确定。
2.3原料（界区处）
2.3.1原料来源
原料气为三股气体，即来自甲醇洗单元的已脱除酸性气的变换气、CO深冷分离后的富氢气、XXXXXX装置返回的富氢气的混合气体。
三股气体中，CO分离后的富氢气、XXXXXX装置返回的富氢气的量及组成由上游装置决定，不可调节；只能通过调节酸脱变换气的流量满足氢气产品量的要求。
表2.3-1原料来源及流量
原料/产品
流量
单位
来源
正常
100%
最大
110%
甲醇洗后变换气
Nm3/h
酸性气脱除单元
CO分离富氢气
Nm3/h
CO分离单元
XXXXXX返回富氢气
Nm3/h
XXXXXX装置
2.3.2原料规格
表2.3-2甲醇洗后变换气技术规格
描述
单位
注释
酸脱后变换气
相态
气
操作温度
℃
30
操作压力
MPa（G）
组分
mol%
CO
2.6050
H2
94.3259
N2
2.9525
CH4
0.0501
Ar
0.0599
CH3OH
0.0067
表2.3-3CO分离后富氢气技术规格
描述
单位
注释
CO分离后富氢气
相态
气
操作温度
℃
45
操作压力
MPa（G）
组分
mol%
CO
13.17
H2
84.77
CO2
0.48
N2
0.17
CH3OH
1.16
表2.3-4XXXXXX装置返回富氢气规格
描述
单位
注释
CO分离后富氢气
相态
气
操作温度\
℃
40
操作压力
MPa（G）
组分
mol%
H2
96.01
N2
2.96
H2O
0.17
CH3OH
0.87
3装置技术要求
3.1一般要求
3.1.1卖方所提供的氢气制备装置所有技术、设备和分供货商须具有同等或以上规模氢气制备装置至少两年的运行验证，同时须提供的所有技术和设备具体应用的业绩。
3.1.2本技术规格书规定的数据和条件将作为工程设计、设备设计、操作、装置性能和性能保证的基础。
3.1.3在确保满足HSE、生产、操作性和可靠性要求的前提下，卖方须提供当前世界上能耗最优、技术先进的变压吸附技术。
3.1.4电机额定功率，包括使用条件系数至少应等于泵在下表中给出的额定条件下功率的百分数。
电机额定功率
额定功率的百分数
≤19（kW）
20～55（kW）
125%
115%
＞55（kW）
110%
3.2装置运行
3.2.1装置设计寿命
装置设计操作寿命：
≧20年
3.2.2装置连续运行时间
装置连续运行时间：
≧3年
3.2.3装置负荷范围
装置负荷范围：
50~110%
3.2.4吸附剂使用寿命
吸附剂在正常操作条件下的使用寿命：
≧20年
3.2.5转动设备的驱动方式
本装置压缩机采用蒸汽透平驱动。
3.3装置安全要求
卖方必须充分理解并执行本技术规格书对于氢气制备装置的所有安全要求，包括但不限于以下内容。
3.3.1要考虑应有的安全措施和劳动保护，所提供的技术必须满足国家和地方HSE的要求。
3.3.2由于PSA的产品氢气对于下游装置的稳定操作是至关重要的，因此PSA设施操作的稳定性和连续操作的可靠性必须给以充分考虑。
3.3.3安全阀排放出的氢气及有毒物质不允许直接排向大气，必须进入密闭的放空系统，泄压排放应满足GB50160的要求。
3.3.4上游和下游存在切断阀的所有的压力容器都必须配备安全阀等安全措施。
3.3.5对于关键工艺参数设置必要的手动分析取样点，作为开车、事故分析及备用。
3.4控制系统和仪表
3.4.1控制系统
3.4.1.1本装置采用DCS控制系统对整个生产过程参数进行监视和自动控制；此外设置安全仪表系统（SIS）用于保护工艺生产装置的安全；压缩机的控制由压缩机控制系统CCS完成。
3.4.1.2本装置的开停车均由净化岛的现场机柜间操纵，就地仅设置紧急停车按钮及试车用手动按钮。
对于必须在现场操作和监视的机组等设备还须在现场设开、停车按钮及必要的就地显示仪表。
3.4.1.3DCS/SIS硬件不属于卖方范围；压缩机控制系统CCS由压缩机供货商成套供货。
卖方完成氢气制备装置的DCS软件组态，买方参与；卖方配合完成氢气制备装置DCS的FAT及SAT。
3.4.1.4卖方须提供最优化的控制系统组态程序，使装置的操作过程最优化、消耗最低。
3.4.1.5装置的负荷调整通过DCS调节。
3.4.1.6设产品氢气压力控制及超压放空；设PSA尾气压力控制。
3.4.1.7设产品氢气纯度和微量CO+CO2在线分析仪。
3.4.2仪表
3.4.2.1仪表设计一般原则
氢气制备单元的自动控制水平及仪表选型应与装置保持一致，现场仪表供货商名单应满足买方的要求。
根据装置的生产规模、流程特点、操作要求和自动控制水平，选择技术先进、性能可靠、价格合理的仪表和自动控制设备，供货商应具有良好的售后服务和技术支持。
现场仪表原则上选用电子式（智能型），罐区等公用工程监测用现场仪表可选用无线网络仪表。
SIS/ESD用关键的现场仪表应独立设置。
同时参与安全联锁和控制时，现场仪表应在现场分别独立设置。
当无法独立设置时，采用信号分配器，现场仪表供电由SIS系统提供。
现场仪表原则上不采用气动调节器。
现场安装的变送器带输出信号指示。
3.4.2.2仪表防护
现场仪表的选用应满足工厂所在地的地域气候环境要求。
现场安装的电子式仪表应至少满足IEC60529和GB4208标准规定的IP65的防护等级，非电子式的现场仪表应至少满足IP55的防护等级。
3.4.2.3仪表防爆
所有现场安装的电子式仪表应根据危险区域的等级划分，选用符合IEC60079标准或GB3836标准，具有国家防爆合格证的产品。
1）0区内的仪表应选用本安型仪表（EExi），采用隔离型安全栅。
2）1区和2区的电子式仪表优先选用隔爆型（EExd）。
3）1区和2区的仪表接线箱选择增安型（EExe）或隔爆型（EExd）。
3.4.2.4仪表信号
1）电信号传输主要采用二线制、4-20mA.DC叠加HART信号。
2）气信号采用20-100kPa标准信号。
3）控制阀的位置信号采用干接点式接近开关，当必要时也可采用阀位变送器。
4）罐区等公用工程监测回路现场仪表可采用无线通信方式。
5）与马达控制中心（MCC）/变配电室相连的开关量输入/输出信号采用继电器隔离，6kV以上电机采用大功率继电器。
6）来自现场的DI输入为干接点信号，原则上不采用继电器隔离，宜采用带熔断器端子。
7）原则上SIS的DO输出卡直接驱动低功耗电磁阀（4W），由SIS系统卡件供电，
不采用隔离继电器，DCS及其它系统DO输出信号应设置隔离继电器。
8）工业色谱分析仪系统与DCS系统之间采用4-20mADC硬线连接或采用RS485接口，Modbus-RTU协议通信方式进行信号传输。
9）SIS系统、设备包PLC系统、CCS系统等与DCS系统之间采用RS485接口，
Modbus-RTU协议冗余通信方式进行信号传输，或按系统集成方案执行。
3.4.2.5仪表电源
原则上由电气专业提供冗余的220V.ACUPS电源，分两路接入配电盘供给各控制系统（如DCS、SIS等的控制器、操作站，工程师站等）。
24V.DCUPS电源由仪表专业提供，直流电源转换单元应冗余配置。
仪表工业电源（IPS）提供盘内照明、维护插座和风扇等。
UPS电源要求：
220V±5%、50±0.5HZAC。
蓄电池容量应保证电源故障时持续30分钟供电，切换时间5ms。
仪表工业电源（IPS）要求：
220V±10%、50±1HZAC。
现场电磁阀供电采用24VDC。
现场需要外部供电的仪表设备，优先采用24VDC供电，由设置在机柜室的直流配电盘提供。
3.4.2.6仪表气源
仪表气源应符合如下要求：
正常操作压力：
0.7MPa（表压，进入界区处）。
温度：
环境温度
含油量：
＜10mg/m3
含尘量：
＜1mg/m3
含尘粒径：
3mm
露点：
-47℃在0.7MPaG。
不含有腐蚀及有毒气体。
如工艺装置局部需要更高气源压力，由装置设计单位在装置内解决。
3.4.2.7仪表接地及防雷
1）仪表接地采用等电位接地方式，仪表控制系统侧设有工作接地和安全接地两个汇流条，仪表安全接地与电气的接地网络连接，仪表工作接地需单独设置。
2）现场盘、分析小屋、仪表电缆桥架、仪表设备、仪表接线箱和仪表密封接头的仪表安全接地在现场通过框架直接与电气接地网连接；工作接地应在仪表控制系统侧接至仪表工作接地汇流条上。
3）防雷保护区外的仪表设备，原则上在现场电子仪表侧和控制系统侧加装电涌保护器（SPD）。
4）中央控制室（CCR）、现场机柜室（FAR）及现场控制室（FCR）的仪表进线口应距电气避雷引下线2000mm以上。
3.4.3测量管路防护、防冻、防堵、防腐蚀措施
根据现场环境条件和介质特性设置仪表保护箱；对于易凝固、结晶的介质须防止测量管路堵塞，根据需用对导压配管采用保温伴热等；对于高粘度或腐蚀性强的介质，采用膜片密封隔离或耐腐蚀材料的方法。
现场气源管（包括阀门成套附件）禁止使用铜材质。
3.4.4卖方初步提供至少以下内容：
3.4.4.1DCS的I/O点数如下（不含动力设备系统点数；最终点数以设计为准）：
DI:
DO:
AI：
AO：
3.4.4.2所有仪表的清单和台件数。
3.5电气系统要求
3.5.1电气电源
公用工程装置所使用的变电所中，当具有1、2级负荷时，采用不同母线段的双回路供电，每回路均能带100%负荷。
当一路电源故障时，另一路电源不同时受到损坏。
10kV配电装置采用单母线分段接线，分列运行，分段开关处设自投装置。
变电所内设10kV配电变压器，负荷率不大于50%。
0.38kV配电装置采用单母线分段接线，分列运行，分段开关处设自投装置。
本装置的低压配电系统为单母线分段、母联设自投，安装于电气室的低压配电装置的型式为抽屉式开关柜。
由BED设计单位统一设计。
使用异步电机，对于功率小于200kW的电机须采用低压（0.38kV）供电；对于功率大于等于200kW的电机须采用中压（10kV）供电。
3.5.2电机防护等级
卖方设计选择的电动机须适合安装环境，并且能够按工艺要求连续或间歇运行，所有电动机为全封闭扇冷型。
电机防护和电机绝缘等级如下：
防爆等级：
DIICT3
防护等级：
IP54
绝缘等级：
F（按B级温升考核）
4公用工程条件
4.1公用工程规格
4.1.1水
4.1.1.1循环水
供水温度30℃
回水温度40℃
设计温差10℃
供水压力（界区点）0.42MPaG
回水压力（界区点）0.25MPaG
氯离子含量≤300ppm
污垢系数0.0004（m2.K）/W
4.1.1.2新鲜水
供水温度环境温度
供水界区压力0.4MpaG
水质
PH值7.53
总硬度（asCaCO3）197.9mg/l
钠离子2.58mg/l
氯离子18mg/l
不溶固体1.2mg/l
钙离子55.33mg/l
镁离子14.30mg/l
氟离子0.68mg/l
SO42-95.08mg/l
总铁（asFe）0.13mg/l
水温＜52℃0.0002（m2.h.℃）/Kcal
水温≥52℃0.0004（m2.h.℃）/Kcal
4.1.1.3生活水
供水温度环境温度
供水界区压力0.4MPaG
4.1.1.4锅炉给水
（1）高压锅炉给水
界区压力15.0MPa（G）（Min14.0MPa;Max.18.0MPaG）
界区温度158℃
25℃的pH值8.8～9.3
25℃的导电率≤0.3μs/cm
硬度≤2μmol/l
含SiO2≤20μg/L
含铁≤30μg/L
含铜≤5μg/L
溶解的氧气≤7μg/L
油≤0.3mg/L
（2）中压锅炉给水
界区压力5.8MPa（G）（Min5.0MPa;Max.6.8MPaG）
界区温度127℃
25℃的pH值8.8～9.2
25℃的导电率≤0.3μs/cm
硬度≤2μmol/l
含SiO2≤20μg/L
含铁≤50μg/L
含铜≤10μg/L
溶解氧≤15μg/L
油≤1mg/L
（3）低压锅炉给水
界区压力1.8MPa（G）（Min1.5MPa;Max.2.2MPaG）
界区温度127℃
4.1.1.6脱盐水
界区压力1.2MPa（G）（Min1.3MPa;Max.1.0MPaG）
界区温度40℃
硬度≈0μmol/L
电导率≤0.2μs/cm
铁≤30μg/L
铜≤5μg/L
SiO2≤20μg/l
4.1.2电
4.1.2.1正常电源
10KV±7%用于≥200Kw电机
中性点不接地
380V/220V±5%，用于＜200Kw电机
中性点直接接地
频率50HZ±0.2Hz
4.1.2.2事故电源
电压380V/220V±5%
频率50HZ±0.5HZ
三相四线，中性点直接接地
4.1.2.3DCS电源AC,220V±5%和DC,24V
4.1.3蒸汽及冷凝液
4.1.3.1高压蒸汽
蒸汽界区压力9.0MPaG（Min.8.7MPaG;Max.9.8MPaG）
蒸汽界区温度525℃（Min.510℃;Max.540℃）
污垢系数0.0001（m2.h.℃）/Kcal
4.1.3.2中压蒸汽
蒸汽界区压力4.0MPaG（Min.3.6MPaG）
蒸汽界区温度400℃（Min.380℃Max.420℃）
污垢系数0.0001（m2.h.℃）/kcal
4.1.3.3低压蒸汽
蒸汽界区压力1.0MPaG
蒸汽界区温度~184℃
污垢系数0.0001（m2.h.℃）/kcal
4.1.3.4低低压蒸汽
蒸汽界区压力0.5MPaG
蒸汽界区温度~160℃
污垢系数0.0001（m2.h.℃）/kcal
4.1.3.5透平冷凝液
界区输出温度≤50℃
界区输出压力1.2MPaG
硬度≤2.0μmol/L
电导率≤5.0μs/cm
SiO2≤0.1mg/L
4.1.3.6工艺冷凝液
界区输出温度≤100℃
界区输出压力≥0.6MPaG
悬浮物≤1mg/L
硬度（asCaCO3）≤5.0μmol/L
油≤5mg/L
4.1.4仪表空气
界区压力0.7MpaG
温度环境温度
露点（压力状态下）-47.0℃
油＜10mg/m3
尘≤1mg/m3
粒度≤3μm
4.1.5工厂空气
界区压力0.7MpaG
温度环境温度
油＜10mg/m3
尘≤1mg/m3
粒度≤3μm
4.1.6氧气
4.1.6.1中压氧气
气化界区压力5.2MPaG
温度40℃或环境温度
纯度99.8%（mol.）
4.1.6.2低压氧气
气化界区压力0.5MPaG
温度40℃或环境温度
纯度99.8%（mol.）
4.1.7氮气
4.1.7.1高压氮气
界区压力8.1MPaG
温度环境温度
O2含量≤10ppm（mol.）
4.1.7.2中压氮气
工艺界区压力4.0MPaG
温度环境温度（设计按照40℃考虑）
氮气纯度指标：
其中氩气含量≤30ppm（mol.）
O2含量≤10ppm（mol.）
4.1.7.3低压氮气（同保安氮气）
界区压力0.42MPaG
温度环境温度
O2含量≤10ppm（mol.）
4.1.7.4低低压氮气
界区压力0.005MPaG
温度环境温度
O2含量≤10ppm（mol.）
4.1.7.5液氮
界区压力0.45MpaG
温度低于饱和温度3度
O2含量≤10ppm（mol.）
4.1.8冷冻水
界区压力0.5MpaG
温度0℃
纯度20%CaCl2
4.1.9暴雨强度公式和设计频率
采用的参数：
暴雨强度公式：
q=885[1+1.58lg（P+0.66）]/（t+6.37）0.604
式中：
P=2
T=t1+mt2其中：
t1:
地面集水时间按10min考虑；m=2；t2:
灌渠内雨水流行时间
4.1.10事故工艺热火炬放空气
正常操作状态背压0.02MPaG
事故/或开工状态系统最大背压0.2MPaG
4.1.11酸性火炬放空气
正常操作状态背压0.02MPaG
系统最大背压0.05MPaG
4.1.12氨火炬放空气
正常操作状态背压0.01MPaG
系统最大背压0.02MPaG
4.2建厂地区自然条件
4.2.1气温
年平均气温7.3℃
年平均最高气温14.2℃
年平均最低气温1.3℃
最冷月平均气温-10.7℃
最热月平均气温21.8℃（设计点）
最热月平均最高气温24.7℃
最冷月平均最低气温-14.7℃
极端最高气温38.1℃
极端最低气温-32.3℃
土壤平均温度10.1℃
最热月地温31.2℃
极端最高地面温度69.5℃
极端最低地面温度-35.4℃
4.2.2气压
年极端最高气压884.5mbar
年极端最低气压840.7mbar
年平均气压861.3mbar（设计点）
4.2.3湿度
相对湿度47.5%
最热月平均相对湿度53%（设计点）
最冷月平均相对湿度54%
最热月14：
00平均相对湿度的平均值37%
月最小相对湿度
多年逐月最高平均相对湿度
多年逐月最低平均相对湿度
4.2.4降水量
年平均降水量274.9mm
年最大降水量61.8mm
年最小降雨量0.1mm
日最大降雨量61.8mm
小时最大降雨量39.5mm
4.2.5蒸发量
年最大蒸发量2802.7mm
最小蒸发量2184.6mm
4.2.6日照
年全日照天数（晴天）274天
年多云（阴天）天数37.5天
历年平均日照时数3028.4小时
4.2.7风
年平均风向SSE
夏季主导风向SSE
冬季主导风向SSE
年平均风速3.0m/s
10米高度的最大风速24.3m/s
10米高度的最大风压0.57kN/m2
4.2.8霜期
无霜期122~144天
蒸发量
年最大蒸发量2955mm
年最小蒸发量2100mm
4.2.9雷暴日
全年平均雷暴日数24.9天
历年最多雷暴日数28天
历年最少雷暴日数21.8天
4.2.10降雪
历年平均降雪日数天
历年最多降雪日数天
历年最少降雪日数天
最大降雪厚度80mm
雪载荷7kg/m2
4.2.11沙尘暴
全年平均沙尘暴日数4天
4.2.12雾
全年平均雾日数6天
历年最多雾日数11天
历年最少雾日数2天
4.2.13冻土深度
最大冻土深度1.51m
冻结日期每年10月初
解冻日期每年4月20日~5月中
4.2.14日照
年全日照天数（晴天）274天
年多云（阴天）天数37.5天
历年平均日照时数3028.4小时
4.2.15海拔高度
海拔高度1095.73～1112.83米（黄海高程）
4.3装置界区
4.3.1界区及界区交接点
装置界区定义为整个氢气制备装置占地面积红线外1米。
4.3.1.1原料气
以本装置管廊出口1米为界。
4.3.1.2氢气产品及解吸气
以本装置管廊出口1米为界。
4.3.1.5公用工程
循环水以进出装置界区1米为界。
蒸汽/冷凝液以装置管廊出口1米为界。
仪表空气以装置管廊出口1米为界。
工厂空气以装置管廊出口1米为界。
仪表界区以现场接线箱出口为界。
供电界区以高压电机或低压电机的接线箱出口为界。
4.4标准规范
4.4.1总则
装置设计、制造、试验、检验、施工须符合中国法规、相关标准规范和成功的工程惯例，装置建设过程中须遵守中国各级政府颁布的法规。
适用于装置设计、制造、试验、检验、施工的标准规范的优先顺序为：
a.中华人民共和国的法律、法规
b.中华人民共和国的国家标准
c.国际通用标准
d.本工程相关的工程规定（开工会时确认）。
e.制造厂标准
当中国及国际通用标准无相关规定时，可采用制造厂标准，但须经过买方的批准。
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