PSA单元程控阀运行中内漏的现象、影响及判断方法

PSA单元程控阀运行中内漏的现象、影响 及判断方法

刘行

大庆石化公司炼油厂 黑龙江大庆 163000

摘要：PSA在运行过程中程控阀内漏会导致尾气量增多，氢气收率降低,本文对PSA单元运行过程中程控阀产生内漏常见类型进行总结，提出了判断程控阀内漏的相应判断方法。

关键词：制氢装置；PSA；程控阀；变压吸附系统

一、引言

制氢装置PSA的程控阀由DCS系统中计算机编程实现自动开关，从而实现PSA系统的自动化运行。程序控制阀门的可靠性是PSA装置整体可靠性的关键。其工艺特点是密封性能要求高、开关次数频繁，开关最频繁的程控阀，其中开关最频繁的每年开关可达到87600次。

以大庆石化制氢装置的20000Nm³/h PSA为例，以加氢裂化低分气及重整氢作为原料。装置共由10台吸附塔组成，其中3台始终处于吸附状态，其余7台处于再生的不同阶段。吸附塔的整个吸附与再生过程都是通过82台程控阀门按一定的工艺步序和顺序进行开关来实现的，程控阀采取液压驱动。

2. 程控阀内漏的现象及影响

2.1 程控阀内漏的现象

程控阀门发生内漏时，吸附曲线波动变大。当阀门内漏的吸附塔进行均压至一致时，如果存在高压阀内漏，塔压力会缓慢上升；如果存在低压阀内漏，压力会缓慢下降。

由于阀门内漏导致的是程控阀无法正常关闭，当存在内漏的程控阀打开进行均压时，若其他阀无问题此时均压后压力应该处于稳定状态，但当内漏阀门关闭时，若低压阀门内漏，会导致在该吸附塔处于高于其集合管压力的条件的工序下均对其进行充压，最终导致尾气量会增大。同理，当高压阀内漏时，会对低压工序进行充压，也会导致尾气量增大。

2.2 程控阀内漏的影响

由于程控阀内漏，尾气量会导致脉冲式的变化，波动程度变大，对于利用尾气作为转化炉燃料的，会导致炉温不稳定。尾气中氢气组成变大，产氢量也会减小，氢气收率降低。

图1 程控阀维修前后产氢量的对比

图1为制氢装置的20000Nm³/h PSA在程控阀维修前后产氢量的对比，对内漏程控阀进行更换后，原料量在13000Nm³/h左右的条件下，PSA的产氢能力由6000Nm³/h提高到了12000Nm³/h左右。尾气中的氢气含量由检修前87.40%（体积分数）降低至81.70%（体积分数）。

2. 程控阀内漏的原因及判断方法

3.1 程控阀内漏的原因及应对方法

1. 程控阀密封面由于冲刷失效或阀板磨损：由于吸附剂粉化或泄漏，导致在程控阀开关时粉尘随气流冲刷密封面，导致密封面失效或阀板磨损。针对此类问题需加强源头管理，加强对原料气氯的检测，加强对装剂的监管，保证吸附剂的装填过程中无问题。

2. 执行机构开关不到位：执行机构中齿轮发生机械磨损，导致阀门无法关闭到位。此情况可以利用扳手检查是否可以手动将阀门回正，可以通过更换执行机构解决此类问题。

3. 油路原因，导致开关不到位：油路发生堵塞、冻凝等情况导致阀门开关变慢或开关不到位的情况。针对此类情况，要加强对油路运行的监控，定期清理油路过滤器，冬季保证程控阀油路的保温及伴热有效。

3.2 通过吸附塔压力曲线判断程控阀内漏的方法

1. 对于少量阀门内漏的情况，可以通过吸附塔压力曲线进行判断。

图2 PSA运行过程的吸附塔压力曲线

根据各塔吸附压力的变化判断程控阀门内漏，可以遵循三个原则：

⑴当阀门内漏的吸附塔进行均压时，高压阀内漏会导致塔压力会缓慢上升；低压阀内漏，会导致压力会缓慢下降，但同时作用于两个塔。

⑵在内漏的程控阀打开进行均压时，均压时不会导致均压塔存在压力的上升和下降。

⑶当多个程控阀门内漏时，塔压力的变化可能是由于其他阀门通过内漏使得集合管内的压力发生变化，进而影响该均压塔压力的变化，即阀门内漏会影响对应均压过程其他吸附塔均压过程塔压的变化，而对本身均压过程无影响。

2. 对于多个程控阀门内漏的，由于漏量大的阀门对漏量较小阀门的效果有遮蔽作用，部分阀门内漏在生产期间无法判断。可以通过将各吸附塔逐个切除，关闭出口阀门，通过塔出口压力表来表示内漏阀门的集合管压力来判断塔顶端（2、3、4、5、6号）阀门内漏情况。通过吸附塔内压力变化来判断塔底端（1、7、8号）阀门内漏情况。

3. 可以利用检维修期间，将部分泄漏严重的阀门更换后，利用氮气充压的方式，检测内漏阀门。

2. 结语

综上所述，PSA程控阀内漏情况会导致PSA单元的产氢能力大幅度下降以及尾气的波动。无论从安全还是提质增效的角度来看，严格管控程控阀的运行，消除安全阀的内漏是保障PSA系统安全、高效稳定运行的关键。

参考文献

1. 杨明,许志红,刘红星.变压吸附系统程控阀故障原因分析及对策[J].化工设备,2020,11(06):55-57.

2. 唐复兴.变压吸附程控阀的故障判断与维修[J].石河子科技,2009(06):40-41.