甲醇驰放气膜分离操作规程.docx
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甲醇驰放气膜分离操作规程
驰放气提氢膜分离操作规程
1、工艺规程适用范围
甲醇岗位提氢膜分离
2、工艺原理
膜分离的基本原理就是利用各气体组分在高分子聚合物中的溶解扩散速率不同，因而在膜两侧分压差的作用下导致其渗透通过纤维膜壁的速率不同而分离。
推动力（膜两侧相应组分的分压差）、膜面积及膜的分离选择性，构成了膜分离的三要素。
依照气体渗透通过膜的速率快慢，可把气体分成“快气”和“慢气”。
常见气体中，H2O、H2、He、H2S、CO2等称为“快气”；而称为“慢气”的则有的CH4及其它烃类、N2、CO、Ar等。
普里森分离器的外壳类似一管壳式换热器，内装数万根细小的中空纤维丝。
中空纤维的优点就是能够在最小的体积中提供最大的分离面积，使得分离系统紧凑高效，同时可以在很薄的纤维壁支撑下，承受较大的压力差。
混合气体进入膜分离器壳程后，沿纤维外侧流动，维持纤维内外两侧一适当的压力差，则气体在分压差的驱动下，“快气”（氢气）选择性地优先透过纤维膜壁在管内低压侧富集而作为渗透气导出膜分离系统，渗透速率较慢的气体则被滞留在非渗透气侧，压力几乎跟原料气的相同，经减压后送出界区。
3、工艺流程简述
3.1工艺气流程
膜分离的工艺流程可划分为预处理和膜分离两部分，用于从甲醇驰放气中将氢气浓度提浓，以应用于甲醇生产工艺。
膜分离提氢装置原料气体为回收的氨醇车间T2001出口驰放气、碳一车间801A水洗塔驰放气、801B水洗塔驰放气。
回收驰放气以14944Nm3/h、4.18MPaG、40℃进入膜分离装置界区，此气体首先通过PV41001调节阀稳定压力后，进入装有高效除雾元件的除雾器R41001，以除去小于1µm的粒子，可冷凝的液沫雾滴被捕集形成液体后，通过除雾器底部的阀门V23/V24排出；经过除雾后的原料气进入加热器E41001加热至50℃，使原料气远离露点，并恒定膜分离系统的操作温度，而不影响膜分离性能，用蒸汽流量调节阀TV41001，温度计和温度变送器TG41002，TG41003，TT41001，TICSA41001实现原料气温度控制、指示、报警和联锁。
原料气加热至50℃后，进入膜分离器M41001A~H进行分离，每个膜分离器外形类似一管壳式换热器，膜分离器壳内由中空纤维束填充，类似于管束，原料气从下端侧面进入膜分离器，由于各种气体组分在透过中空纤维膜时的溶解度和扩散系数不同，不同气体在膜中的相对渗透速率不同，各组分中氢气的相对渗透速率最快，从而可将氢气分离，在原料气沿膜分离器长度方向流动时，更多的氢气扩散进入中空纤维，在中空纤维芯侧得到渗透汽产品，该含氢气量92.87%的渗透气以11756Nm3/h，50℃，1.8MPaG的压力进入氢气压缩机进行提压。
壳程得到的3189Nm3/h，50℃，4.08MPaG的非渗透气经减压阀HV41001减压送至0.8MPaG燃料气管网，0.8MPaG燃料气管网超压时燃料气可经减压阀PV4105减压至0.08MPaG燃料气管网，送动力岛热动锅炉回收。
3.2蒸汽流程
来自S5蒸汽管网的0.5MPaG，158℃的饱和低压蒸汽，经温度调节阀TV41001后进入列管式加热器E41001的壳程，将管程内的原料气加热至50℃，冷却后的蒸汽冷凝液经加热器底部的疏水器送回冷凝液管网。
4、工艺设计数据
4.1原料气体技术规格
表1膜分离原料气技术规格表
序号
名称
摩尔百分比（mol%）
温度（℃）
压力（MPaG）
流量Nm3/h
1
原料气
H2：
77.61%；N2：
7.54%；CO：
5.85%；H2O：
0.16%；AR+O2：
0.67%；CO2：
2.26%；CH4：
5.92%；CH3OH：
0.000137%
40
4.18
14944
4.2产品气技术规格
表2膜分离产品气技术规格
序号
名称
摩尔百分比（mol%）
温度（℃）
压力（MPaG）
流量Nm3/h
1
渗透气（氢气）
H2：
92.87%；N2：
1.67%；CO：
1.89%；H2O：
0.20%；AR+O2：
0.24%；CO2：
2.08%；CH4：
1.04%；CH3OH：
0.000126%
50
1.80
11756
2
非渗透气（尾气）
H2：
21.32%；N2：
29.16%；CO：
20.45%；H2O：
0.0024%；AR+O2：
2.27%；CO2：
2.91%；CH4：
23.8%；CH3OH：
0.000176%
50
4.08
3189
4.3公用工程及化学品条件
公用工程包括：
电、蒸汽、仪表空气、氮气等。
少量仪表用电；蒸汽用来加热原料气；仪表空气用于现场仪表的操作和控制；氮气用于开车前的管路置换。
表3公用工程消耗清单
序号
项目
规格
单位
数量
备注
1
低压蒸汽
0.5MPaG，饱和
Kg/h
240
2
电
220V/380V50HZ
KWh
很少
3
仪表空气
0.5-0.7MPa，净化空气
Nm3/h
1
4
氮气
99.5%，无油、无尘
Nm3/次
50
5、工艺指标及联锁、报警一览表（见附页）
6、设备一览表
序号
位号
名称
容器类别
型式
技术规格与主要元件用材
技术参数
制造单位
1
R41001
除雾器
Ⅱ
立式
DN700*3000,T=14,Q345R,内件：
高效不锈钢除雾元件
设计压力：
4.7MPa；设计温度：
100℃；工作压力：
4.2MPa；工作温度：
50℃；容积：
0.75m3
蓬莱禄昊化工机械有限公司
2
E41001
加热器
Ⅱ
卧式
列管式换热器Φ325*1500，F=6.0m2；20G
设计压力：
管程：
4.7MPa,壳程：
1.2MPa；设计温度：
管程：
100℃，壳程：
200℃；工作压力：
管程：
4.2MPa,壳程：
1.0MPa;工作温度：
管程：
50℃，壳程：
179℃工作介质：
管程：
原料气，壳程：
蒸汽
蓬莱禄昊化工机械有限公司
3
M41001A~H
膜分离器
SL8100-P3，,8"*4000；20G
工作压力：
4.2MPa,工作温度：
50℃；设计压力：
4.7MPa,设计温度：
100℃；腐蚀裕度：
3mm
柏美亚（中国）有限公司
7、调节阀一览表
位号
名称
事故状态
位号
名称
事故状态
PV41001
原料气进口压力控制阀
FC
TV41001
原料气温度控制阀
FC
DV41001
膜分离器进口控制阀
FC
HV41001
尾气流量减压阀
FC
PV4105
0.8MPaG燃料气减压阀
FO
8、安全阀一览表
序号
安全阀位号
安装位置
型号
参数
1
PSV41001
除雾器后
1.563HT06H0410B-C
许可证号：
TSF10067-2014
整定压力：
4.62MPaG
开启高度：
≥5.5mm
额定排量系数：
0.872
产品编号：
14-08666
冷态试验差压力：
4.42MPaG
排放压力：
≤5.082MPaG
使用介质：
气体
制造日期：
2014年6月
公称通径：
1.563in
公称压力：
600/150Lb
流道直径：
22mm
回座压力：
≥4.297MPaG
适用温度：
40℃
生产厂家：
北京航天石化技术装备工程公司
2
PSV41002
加热器壳侧
3L4HTBGM0110B-C
许可证号：
TSF10067-2014
整定压力：
0.8MPaG
开启高度：
≥12.88mm
额定排量系数：
0.872
产品编号：
14-08640
冷态试验差压力：
0.808MPaG
排放压力：
≤0.88MPaG
使用介质：
气体
公称通径：
3L4in
公称压力：
150/150Lb
流道直径：
51.5mm
回座压力：
≥0.744MPaG
适用温度：
150℃
制造日期：
2014年7月
生产厂家：
北京航天石化技术装备工程公司
3
PSV41003
渗透氢管
1.563HTO6M0310B-C
许可证号：
TSF10067-2014
整定压力：
2.5MPaG
开启高度：
≥5.5mm
额定排量系数：
0.872
产品编号：
14-08641
冷态试验差压力：
2.3MPaG
排放压力：
≤2.75MPaG
使用介质：
气体
公称通径：
1.563in
公称压力：
300/150Lb
流道直径：
22mm
回座压力：
≥2.325MPaG
适用温度：
50℃
制造日期：
2014年6月
生产厂家：
北京航天石化技术装备工程公司
4
PSV41005
0.8MPaG燃料气管网
YFWA42C-150C
许可证号：
TSF710076-2015
公称通径：
3＂
出口通径：
4＂
流道直径：
48.4mm
压力等级：
0.8~1.0MPa
公称压力：
150Lb
整定压力：
0.9MPa
超过压力：
0.99MPa
启闭压差：
0.135MPa
开启高度：
≥12.1mm
适用温度：
≤300℃
排量系数：
0.15
适用介质：
气体、水、油品等
出厂编号：
PSV4105
制造日期：
2014年10月
生产厂家：
中国永一阀门集团
9、岗位任务及管辖范围
9.1岗位任务
将氨醇车间甲醇合成T2001出口驰放气、碳一车间甲醇合成801A水洗塔驰放气、801B水洗塔驰放气三股气体合并，送至碳一车间甲醇合成驰放气提氢膜分离装置，进行分离、提纯，得到纯度≥92.87%的H2渗透产品气，此气体经氢气压缩机压缩后送至2#甲醇合成装置用于甲醇生产；分离得到的尾气经减压后分别送至0.8MPaG燃料气管和0.08MPaG燃料气管。
9.2岗位管辖范围
①膜分离器：
M41001A/B/C/D/E/F/G/H，共8台。
②加热器：
E41001共1台。
③除雾器：
R41001共1台。
上述设备和设备的附属管线、阀门及仪表等。
10、装置的开停车步骤
10.1开车前的准备
10.1.1检查机械部分
（1）核对膜分离装置对外交接点与现场管路的联接正确无误。
（2）移去所有放空及排净口处的塑料密封片，确认外接管口8字盲板处于盲板状态。
（3）安全阀的压力设定启跳点已由生产厂调好，铅封完好，检查安全阀时必须小心注意其位置。
（4）检查地脚螺栓，管道法兰螺栓垫片，静电接地等结构完整。
（5）检查原料气加热器E41001上的管路畅通。
（6）检查所有应保温的设备及管路已完成保温。
10.1.2检查仪表部分
（1）检查所有仪表接线正确无误。
（2）打开仪表空气界区阀V40，向所有用气仪表供仪表空气。
（3）所有调节阀已调试合格，阀门行程、事故状态、正反作用均正确无误。
（4）对所有仪表进行效验，检查现场温度表，压力表完整无损。
（5）检查报警及联锁功能，联锁调试完毕，具备投用条件。
10.1.3系统管道、设备吹扫已完成，吹扫期间拆除的止逆阀、流量计等已回装，临时管线已拆除，管道上8字盲板处于正确位置，与其他装置连接界区阀已关闭。
10.1.4系统高压区、低压区气密试验均合格，系统保压24小时，压力不降（压力降≤0.1MpaG）。
10.1.5现场已做好分析取样准备工作。
10.2氮气置换
10.2.1置换前所具备的条件
（1）确认N3管网氮气供应正常，纯度99.9%以上，无尘、无油。
（2）确认设备、管道吹扫工作完成。
（3）确认装置仪表及调节阀调试合格，具备使用条件。
（4）确认所有的临时管线已拆除，管道上盲板处于正确位置，界区阀已关闭。
（5）置换用临时压力表已安装好，压力表已经校验。
（6）关闭回路中所有导淋，取样分析点。
10.2.2置换步骤
10.2.2.1置换预处理系统
（1）确保下列手动阀门处于关闭状态：
A原料气管线上游的截止阀V01；
B非渗透气管线下游的截止阀V10；
C非渗透气管线上游的截止阀V08A/B；
D氢气管线下游的截止阀V14；
E氢气上游管线的截止阀V12；
G所有排污阀、放空阀和取样阀；
（2）确保下列调节阀处于失气时的安全位置，相应的调节器处于“手动”位置：
A温度调节阀TV-41001关闭；
B流量调节阀HV-41001关闭；
C导流阀DV-41001关闭；
D非渗透气阀减压阀HV-41001关闭；
E0.8MPaG燃料气管网减压阀PV4105关闭。
（3）打开所有仪表的表根部阀，确保所有的仪表和管路已完全释压，核实所有的压力表指示应为零。
（4）如果除雾器内存有液体，则将其排掉，并关闭底阀V23/V24。
（5）打开原料气管线上的旁通阀VT41002上的阀门V05/V06，手动打开尾气管线减压阀HV41001
（6）打开N3管网低压氮气管线上游阀门，去掉V19阀后8字盲板，先打开V22，然后慢慢打开V19给系统升压至气源压力，关闭注氮阀V19/V22。
（7）打开放空管线150-VT41008上的V18A/B，慢慢地对预处理系统降压。
（8）重复以上升、降压步骤，对预处理系统进行置换，直至置换出的气体中氧含量低于0.2％后；并立即关闭V18A/B。
10.2.2.2置换膜分离器系统
（1）确认膜系统所有手动阀门处于关闭状态，渗透气去火炬串联阀V16A/B阀关闭。
（2）打开膜出口阀V11a~h，渗透气总管阀门V12，非渗透气管线上游的截止阀V08。
（3）打开N3管网低压氮气管线上游阀门，先打开V22，然后慢慢打开V19给原料气管线升压至气源压力。
（4）慢慢打开原料气进膜调节阀DV41001旁路阀V03/04，为膜分离器系统升压，升压速度为0.3MPa/min，直至升压到气源压力（观察压力表PG41005），关闭注氮阀V19/V22。
（5）慢慢打开渗透气管线上的放空管线VT41003上的阀门V16A/B进行放空，对分离器降压。
（6）观察压力表PG41005，当压力降至0.2MPaG时，关闭放空阀V16A/B。
（7）缓慢打开非渗透气管上放空阀V18A/B进行置换，必须保证非渗透气管线压力要始终大于渗透气管线压力。
（8）重复上述升、降压步骤对膜分离器及管路进行置换，直至置换出的气体中氧含量低于0.2％。
注意升降压时需缓慢进行，避免膜分离内部垫圈的移位。
（9）取样分析合格，置换合格后，充氮0.20～0.30MpaG后关闭氮气阀门V19/V22，关闭所有工艺阀门，渗透气和非渗透气管线去火炬管线放空阀V16A/V18B拆口处复位。
系统氮气保护，氮气倒淋V20阀打开。
10.3开车操作步骤
10.3.1预处理部分开车操作
预处理的开车，是通过膜分离器的旁路，经过管路PG41001，PG41002，PG41003，PG41003，VT41002及FG41002进行的。
在预处理的开车平稳后，方可切入膜分离器管线，投入运行。
10.3.1.1将手动阀门置于下列位置：
（1）关闭所有调节阀的旁路及排净阀；
（2）确保氮气管路阀门V19/V22是关闭的；且盲板已恢复关闭位置，其余管路接口处的盲板处于打开状态；
（3）确认膜分离器前升压阀V02，DV41001的旁路阀V03/V04关闭；
（4）所有的仪表根阀打开；
（5）所有安全阀的前后阀门打开；
（6）所有排污阀、排气阀、放空阀和取样阀关闭；
（7）仪表空气可供所有阀门使用。
（8）0.08MPaG燃料气管网、0.8MPaG燃料气管网、火炬管网分别与各自总管切断根部阀打开。
10.3.1.2确保下列调节阀处于安全位置，相应的调节器处于“手动”位置：
（1）温度调节阀TV41001关闭；
（2）原料气进口调节阀PV41001关闭；
（3）导流调节阀DV41001关闭；
（4）手动调节阀HV41001关闭；
（5）减压阀PV4105关闭。
10.3.1.3确保处于DV41001的旁路管线上的阀V02，DV41001的旁路阀V03/V04是关闭的，确保管线FG41001上的膜非渗透气出口总阀V08已关闭。
10.3.1.4打开原料气管线上的旁通管路VT41002上的阀门V05/V06。
10.3.1.5打开原料气T/1上游的阀门V01，然后打开原料气调节阀PV41001，并设为自动，设定值为4.18MPaG。
然后慢慢打开原料进口阀门V01，观察PG41002，以0.3MPa/min的速度，慢慢给系统升压，当系统压力升到原料气压力4.18MPaG后，将界区阀V01全部打开。
10.3.1.6打开非渗透气出口管线FG41003的出口阀门V10，然后慢慢打开调节阀非渗透气管线手动调节阀HV41001将其减压至0.8MPaG燃料气管网，0.8MPaG燃料气可再经PV4105减压至0.08MPaG管网（燃料气管网均超压时开放空阀V18A/B放空至火炬管网），观察流量计FT41001，建立流量为设计流量的35%左右，直至稳定。
10.3.1.7蒸汽系统投用
（1）暖管
A、全开蒸汽管线倒淋V31，全开蒸汽冷凝液疏水旁路阀V35，稍开蒸汽进口阀V25控制暖管速率，低压暖管的目的是为了提高暖管的温度，所以必须注意管道的疏水，控制暖管压力为0.2~0.3MPaG，温升速率3~5℃/min，杜绝暖管太快造成管道水击。
B、观察无疏水排出为合格，此时可缓慢全开蒸汽进口阀门V25，当升压与管网压力相符后，关小管道倒淋阀V31继续暖管至蒸汽投用后关闭。
（2）蒸汽投用
A、确认冷凝液管网具备接受条件。
B、打开加热器E41001蒸汽侧出口疏水器V33前后截止阀V32/V34，关闭疏水器旁路阀V33。
C、将蒸汽调节阀TV41001设为“手动”状态，开度为“0”。
打开调节阀前后手动阀V28和V29，手动调节TV41001的开度通入蒸汽，当原料气稳度升到45℃时，将原料气温度调节器TICSA101设定为50℃，并置于“自动”。
D、轻开加热器E41001上放空阀V37，将加热器可体内空气排净，然后关闭。
10.3.1.8检查原料气温度调节是否稳定，TG41003和TICSA41001的指示均应处于50℃。
10.3.1.9通过液位计LG41001观察液位，并确保气液分离器的液位小于15%。
10.3.1.10确认A41001取样分析合格。
10.3.2普里森膜分离器的启动、运行
10.3.2.1在普里森膜分离器的操作条件稳定之前，不要使用产品气。
因此渗透气出口界区阀V14，非渗透气出口界区阀V10在系统正常工作前保持关闭。
10.3.2.2缓慢打开各膜柱出口阀V11A-H，然后慢慢打开普里森膜分离器升压管线上的DV41001的旁路阀门V03/V04，给普里森膜分离器升压。
注意观察PG41003，控制升压速度0.2~0.3MPa/min。
10.3.2.3升压时严格避免渗透氢气管线的超压现象，确认V12阀门全开后通过控制放空阀V16A/B开度控制氢气管线压力在1.8MPaG左右。
继续升压直至PG41003完全达到工作压力4.18MPaG。
10.3.2.4确认所有报警已解除。
10.3.2.5打开调节阀DV41001的前阀V02和膜非渗透气总管阀门V08。
10.3.2.6按下HS41001A上的“START”按钮，仪表空气启动，确认调节阀DV41001打开，同时缓慢关闭原料气旁路VT41002上的阀门V05/V06。
10.3.2.7状态稳定后，关闭DV41001的旁路阀V03/V04。
10.3.2.8慢慢手动调节HV41001的开度，观察流量计FT41001，建立流量为生产流量的3200Nm3/h左右，直至稳定。
注意：
非常重要的是，DV41001的旁路阀V03/V04必须关闭。
如果此阀门一直开着，并且在停车时也是打开的，则会造成膜分离器的损坏。
10.3.2.9记录流量、温度和压力，并从A41001，A41003，A41004取样分析氢气和其他气体的纯度，连续两个合格为合格。
10.3.2.10调节HV41001和V12开度，建立各气体流量至设计流量，直至达到设计要求的指标为止，并保持稳定。
10.3.2.11当渗透气H2浓度达到设计要求后，氢气压缩机准备接气。
慢慢打开渗透气管路出口界区阀V14，同时慢慢关闭渗透气放空管线VT41003上的阀门V16A/B，向氢气压缩机提供氢气。
10.4停车操作步骤
10.4.1系统减量
（1）缓慢关小非渗透气管线调节阀HV41001，同时关小原料气进口阀门PV41001，控制系统压力4.18MPaG。
（2）当原料气流量减到5230Nm3/h（正常流量14944Nm3/h的35%），即可进行系统停车。
（3）根据加热器E41001原料气出口温度调整蒸汽用量，原料气温度控制TV41001自动改手动控制。
10.4.2普里森膜分离器的停车
（1）按下现场HS41001A上的“停止”按钮或控制室HS41001B上的“停止”按钮，确认DV41001和PV41001将关闭。
（2）中控关闭蒸汽原料气温度控制TV41001，停止加热。
（3）现场打开原料气旁通管线VT41002上的阀门V05/06，关闭膜渗透气出口界区阀门V14，关闭膜非渗透气出口总管阀门V08。
（4）如果普里森膜分离器在2小时内再开，则不需要进一步操作。
如果停车时间超过2小时，则根据氮气置换说明对膜分离器进行置换。
10.4.3预处理部分停车
（1）关闭原料气进料管线界区阀V01。
（2）确认渗透氢气外送界区阀V14阀已关闭。
（3）确认非渗透气管线上游输出管线阀门V08已关闭。
（4）原料气经渗透气管调节阀HV41001减压至0.8MPaG燃料气管网。
（5）如果氢气管线仍带压，则打开渗透气放空阀VT41003管线上V16A/B对膜分离器降压，泄压速率为0.1MPaG/min，不得过快引起着火事故，降压后再将其关闭。
（6）关闭温度控制TV41001，关闭蒸汽进口阀V25，稍开蒸汽管网倒淋阀V27保持疏水，防止管线液击。
关闭疏水器后切V34，打开倒淋阀门V36将设备、管线内的冷凝液排净，防止加热器泄露导致水进入膜中，且防止冬季冻堵造成设备事故。
（7）如果预处理部分及下游管线停车不超过2小时，则不需要进一步操作。
如果停车时间超过2小时，则需将气液分离器冷凝液排掉，并根据氮气置换步骤对系统进行置换。
注意：
膜分离器降压时，一般通过渗透气管线降压，不正确的降压能导致普里森分离器底部密封垫圈移位。
11、紧急停车
11.1岗位出现紧急停车的情况
（1）甲醇合成停车；
（2）仪表中断空气；
（3）现场着火、爆炸；
（4）装置出现严重泄漏；
（5）原料气带水带醇
（6）入口流量高高、温度高高，膜柱压差高高，除雾器液位高高触发联锁停车
（7）DCS断电
（8）仪表假信号造成联锁
（9）误动作停车按钮“HS41001A/B”；
11.2紧急停车的步骤
（1）按下现场停车按钮HS41001A上的“停止”按钮或中控室HS41001B上的“停止”按钮，确认DV41001和PV41001将关闭，现场迅速关闭渗透氢气界区阀V14，非渗透气管下游阀V08。
（2）其余按正常停车步骤对膜分离器和预处理部分停车降压处理。
12、成分的调整
12.1加减负荷调整产品纯度
12.1.1加减负荷包括一台氢气压缩机停车，两台氢气压缩机停车，甲醇合成停车，驰放气气量调整要求膜分离加减负荷，2#甲醇合成要求膜分离成分加减量等。
12.1.2正常情况下，膜分离的负荷和纯度由中控通过缓慢调整膜分离非渗透气的调节
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