沼气PSA脱碳净化装置.docx
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沼气PSA脱碳净化装置
沼气PSA脱碳净化装置
技术方案
德阳恒博秸油有限公司
2011年12月2日
1设计基础..............................................1
2工艺技术..............................................3
3装置主要配置..........................................3
4撬装占地面积..........................................9
5设计、制造及检验执行的标准............................9
6供货范围.............................................10
7装置保证指标.........................................11
8工程报价.............................................12
1设计基础
1.1原料条件
1.1.1.气量：
1.0X10
/d,（417NM
/h）
1.1.2.温度：
30～40
C
1.1.3.操作压力：
0.5MPa.g（原料气压力0.01MPa.g）
1.1.4.气体组分：
组成
CO
CH
含量（mol%）
35～45
55～60
100
设计技术指标
1.1.5.公称处理能力：
417Nm
/h（0
C,101.325KPa）
1.1.6.操作弹性：
60～110%
1.1.7.产品气质量指标：
净化气中：
CO
≦0.5～3.0%（可调）
露点：
低于环境温度5
C
CH
收率≧98.5%
原料气进口H
S≦100PPM.产品气中硫、水含量达到CNG相关标准。
1.1.8.出装置温度：
≦40
C
1.1.9.系统压力降：
≦0.05MPaG
1.2装置可靠性要
1.2.1设备平均无故障时间8000小时
1.2.2装置操作弹性：
60～110%
1.2.3静止设备设计寿命15年
1.2.4脱硫吸附剂正常更换周期大于两年，具体可根据产品气硫含量确定是否更换。
其他吸附剂正常使用寿命大于10年。
1.3界区划分
界区外的原料气通过管道进入本装置，从第一个阀门起；产品净化气通过管道输出本装置，解吸气通过管道输出界区放空，以最后一个阀门为止。
以下图中虚线包围的部分就是本装置界区。
住：
本装置为撬装整体供货，撬外现场对接安装由买方完成，卖方指导和调试。
1.4气象条件
四川德阳地区
2工艺技术
2.1工艺流程
工艺简述：
界区外的沼气（简称原料气），以压力～0.01MPaG,温度～30
C进入界区，经加压到0.50MPaG进入PSA脱硫单元中正处于吸附状态的吸附塔内，在多种吸附剂的依次选择吸附下分别脱出硫化氢、二氧化碳及水。
未被吸附的甲烷及烃类净化气经压力调节系统稳压后送出界区。
装置脱出的二氧化碳等杂志暂时送入放空官网，或另行收集处理
3工艺技术
3.1非标设备
3.1.1非标设备
名称
规格
主要材料
数量（台）
吸附器
DN1000
16MnR
5
脱硫器
DN1600
16MnR
1
分离器
DN500
16MnR
1
小计
7
3.1.2动力设备（最终参数初步设计为准）
名称
规格
主要材料
数量（台）
备注
真空泵
2BE120355kw
过流304
1
压缩机
VW-15/0.5-3
电机：
75kw
1
小计
2
3.1.3吸附材料（最终参数初步设计为准）
型号
规格
堆比重
DKT-100
Φ1.5～2mm，白色球状
0.75
DKT-500
脱硫专用
0.78
DKT-300
Φ1.5～2mm，白色球状
0.78
DKT-511
白色
0.75
3.1.4程控阀
（1）本装置程控阀的技术性能及规格
本装置选用气动平板阀
1）工作条件
操作压力：
0.5～0MPa（g）
关闭压差：
0.5～0MPa（g）
操作温度：
40℃
操作介质：
沼气
动作频率：
10万次/年
2）技术性能
压力等级：
1.6MPa
密封面寿命：
大于6万次
连接方式：
法兰连接
操作方式：
程序控制
驱动方式：
仪表空气
驱动电压：
DC24V
全行程时间：
1秒（阀门开启速度可在1～60秒间调节）
规格、数量：
（2）程序控制阀数量
规格
DN32-100
数量
30
3.2控制
3.2.1技术特点
1）本装置的所有升压和降压过程均采用了自适应调节控制，可保证其吸附塔的压力变化过程接近于理想压力曲线，该功能既可保证吸附、解吸过程的平稳和降低管道气流噪音。
2）本装置先进成熟的控制软件包可自动实现吸附时间的优化，该功能可保证装置长期处于最经济的运行状况，而不受操作水平和操作精心程度的影响。
3.2.2控制系统
1）概述
根据吸附的工艺特点，本装置的控制系统设计和软件设计将在满足工艺要求的前提下，既考虑技术的先进性、操作的简便性和直观性，又特别注意运行的可靠性和稳定性，并兼顾价格因素。
全套控制软件包将充分体现吸附的技术特点，不仅能实现系统的实时控制、优化操作，而且能完全保证装置的长期、稳定、安全运行。
2）基本控制功能
a.顺序控制
本装置的全部程控开关阀和控制调节阀，按照工艺给定的条件进行顺序控制和模拟调节，使装置正常工作。
这要求顺序控制和模拟控制能有机的结合起来，进行复杂控制。
并且对于多种切塔和恢复的控制，能实现多种不同的控制程序。
所有的程控开关阀均带阀位检测、显示和报警功能。
b.程控调节
这是由开关信号和模拟信号组合运行的复杂控制，分三个步骤：
首先是顺序开关信号启动，然后进入自适应随动控制，最后由顺序开关信号关断或开启。
该功能用于保证各关键压力变换能和理想曲线基本完全吻合。
从而保证了吸附工况的稳定和优化。
c.参数优化控制
依据原料气量的变化和产品纯度的变化自动地计算出最佳吸附循环时间，优化装置的运行状况，使装置在保证产品质量的前提下，还可以自动地获得最高的产品回收率、获得最佳的经济运行效益。
d.连锁控制
包括工艺参数联动调解，工艺参数安全联锁，产品质量联锁控制等。
e.动力设备监控
包括真空泵、启动系统等各种动力设备的流程显示、关键参数的监控、动力设备故障的报警和动作联锁。
f.管理功能
可以进行完善直观的工艺流程监控与动态显示，如故障自诊断，历史趋势，事故状态和各种操作记录及打印报表。
可以和工厂管理网络联网，将装置运行参数和数据上传至管理计算机用于工厂管理、调度和数字统计；
显示与操作画面：
总貌图
工艺流程详图（多幅）
报警画面
调节回路棒图
参数设定
参数优化
阀门状态
阀门操作
动力设备监控
历史趋势（压力、流量、温度、液位、纯度等）
实时趋势（压力、流量、温度、液位、纯度等）
打印：
班报表
日报表
月报表
随机打印
故障记录打印
g.故障诊断功能
本控制系统可根据压力、阀位检测、产品纯度、温度、流量等参数自动对工艺或设备故障进行自动诊断、报警和联锁处理。
同时对控制系统自身的主要故障：
如CPU故障、通讯故障也可进行自诊断，并提出故障警告和安全处理。
3）控制系统选型及配置
a.控制系统选型
如果用户要求配置独立的控制系统，我们推荐采用德国西门子系列PLC-200控制系统，则配置如下：
b.控制系统一览表（最终参数初步设计为准）
序号
名称、规格
制造商
数量
备注
1
PLC（德国S7-200控制系统）带上位机系统（已含10%备用量）
AI:
15点
AO:
4点
DI:
40点
DO:
40点
德国西门子公司
一套
c.工程师站兼操作员站配置
序号
订货号
说明
数量
备注
1
主机配置
PIV/2.8G,RAM/1024M,硬盘120G,52X光驱，21′液晶（DELL）
1
如果采用触摸屏，则不提供上位机
2
西门子组态软件
WINCC6.0
1
3
系统软件
WINDOWS2000XP
1
3.3主要控制仪表仪器、仪表（最终参数初步设计为准）
序号
名称、规格
制造商
数量
1
压力变送器
EJA
6台
2
温度变送器
Pt100
2台
3
流量计
川仪
2台
4
调节阀
川仪
1台
5
气动电磁阀
亚德客
30只
6
阀位传感器
施耐德
30只
7
二氧化碳分析仪
川仪
1台
8
DC24V仪表电源
明纬
2台
9
安全栅
上海辰竹
8只
10
控制仪表柜
威图
1套
11
现场仪表
全套
合计
83
3.4公用工程消耗（由业主提供，最终参数以初步设计为准）
名称
规格
单位
数量
备注
仪表空气
P=0.4～0.6MPa,dp-20℃
Nm
/h
10
仪表、程控阀
水
P=0.2～0.4MPa,≦30℃
t/h
1
真空泵
水
P=0.2～0.4MPa,≦30℃
t/h
4
压缩机
电
220V,50Hz
KWh/h
2
照明用电
380V,50Hz
KWh/h
55
真空泵
380V,50Hz
KWh/h
75
原料压缩机
干燥氮气
P=0.4～0.6MPa,露点-60℃
Nm
/h
100
临时
4撬装占地面积
撬装装置占地：
12m×2.3m×3.6m;（压缩机另外成撬）
配电室由业主另行统一考虑。
5设计、制造及检验执行的标准
本装置的设计遵循《石油化工企业设计防火规范》GB50160-92，同时遵循以下标准规范以及相关的标准规范、法令、法规和规定。
5.1压力容器
压力容器设计、制造、检验与验收釆用《钢制压力容器》GB150-1998或JB4792标准，同时遵循国家颁布的有关压力容器的法令、法规和规定。
5.2管道
5.2.1管道规格采用化工部HG20553（Ib系列）、GB5310或GB6479、GB8163。
5.2.2管道的安装和验收采用《工业金属管道工程施工及验收规范》GB50235及《石油化工剧毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》SH3501。
5.3法兰
法兰标准采用HG20615标准、机械部JB、国标GB标准。
5.4电气/自控仪表
5.4.1供配电系统设计规范GB50052-95。
5.4.2低压配电设计规范GB50054-95。
5.4.3石油化工自动化仪表选型设计规范SH3005—1999。
5.4.4爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB50058-92。
5.4.5石油化工企业信号报警、联锁系统设计规范SH3018—1990。
5.4.6石油化工仪表配管配线设计规范SH3019—1997。
5.4.7石油化工企业电气图图形和文字符号SH3072—95。
5.4.8石油化工仪表工程施工技术规程SH3521—1999。
5.4.9石油化工行业相关标准。
6供货范围
6.1设计范围
6.1.1界区范围内本装置的工程设计，包括工艺、设备、配管、仪表各专业的设计（不包括土建设计）；
6.1.2界区内所有设备、管道的防腐保温的设计，仪表的保温和伴热设计，以及管道的着色均由卖方负责，为了保证和总体装置的一致性，设计时将按统一标记提供所使用防腐、保温材料、管道着色的要求；
6.1.3设计中应充分考虑冬天的防冻情况；
6.1.4界区内设备的放静电接地由卖方设计并连接完毕，
设有供买方引接至全厂接地网的接地板：
6.1.5卖方设计中应充分考虑撬块内的操作、维修问题，配备必要的辅助设施；
6.1.6卖方设计中应考虑液体集中排污；
6.2供方供货范围及货期
6.2.1包括界区内的所有设备、管道、管件、阀门、就地仪表、远传仪表等。
6.2.2界区内所有的工艺、设备、仪表及安装材料：
6.2.3系统在卖方出厂前做强度和气密性试验；
6.2.4系统在卖方出厂前做氮气保护，到现场有一定的氮气压力；
6.2.5提供的系统保证内部清洁，无明显杂质和油污；
6.2.6交货期：
4个月。
6.3供方其它义务
6.3.1及时提供配套设计所必需的设计材料；
6.3.2现场指导装置的安装和施工（包括仪表安装）；
6.3.3免费进行PLC组态；
6.3.4幵车培训和开车指导；
6.3.5装置售后服务。
6.4需方承担的义务
6.4.1装置现场土建施工及所需公用工程提供（见3.7）;
6.4.2装置现场安装部分及调试工作由需方负责，供方提供现场指导；
6.4.3提供装置分析所需的仪表仪器，含现场分析仪（二氧化碳分析仪由卖方提供）:
6.4.4为装置提供配电室；
6.4.5负责装置管线、管道、设备等需保温设施；设计由供方负责。
7装置保证指标
7.1装置技术指标
7.1.1处理原料气能力：
417Nm
/h（0℃,101.325KPa）
7.1.2操作弹性：
60～110%
7.1.3产品气质量指标：
净化气中：
CO
0.5≦3.0%
露点：
低于环境温度5℃
CH
收率≧98%
原料气进口H
S≦100PPM，产品气H
S≦1PPM
7.1.4出装置温度：
≦40℃
7.1.5系统压力降：
≦O.05MPaG
7.2质量保证
7.2.2本装置的质量保证期为交货期后一年：
7.2.3所有阀门的质保期为交货后1年，在1年正常生产过程中损坏，免费更换；
7.2.4运转设备的质保期为交货后1年，在1年正常生产过程中损坏，免费维修；
7.2.5卖方为买方长期提供技术支持，收到买方要求，在24小时内响应，如有需要72时赶到现场。
7.3附：
压缩机釆购条件：
7.3.2.1.压缩机形式：
活塞式
7.3.2.2压缩机入口压力：
0-5KPa.g;入口温度≦35℃
7.3.4.3.压缩机出口压力：
0.5MPa.g
7.3.5.4.配置段间及后冷却器（水分离器），后冷后温
度≦35℃;
7.3.6气量及组分：
组成
CO
CH
含量（mol%）
35～45
55～65
100
气量：
417Nm
/h
8工程报价
8.1市场报价：
560万元
8.2中联结算：
460万元
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