高纯度氢气生产工艺的安全设计.doc

1、南京工业大学毕业设计课程名称：高纯度氢气生产工艺的安全设计院(系)：浦江学院专 业：安全工程姓 名：林倩玉学 号：浦安全100501起讫日期：2013.122014.6指导老师：陈发明浦江学院 二一二年六月南京工业大学本科生毕业设计（论文）高纯度氢气生产工艺的安全设计摘要氢气在工业上是主要的工业原料，也是最重要的工业气体和特种气体，在石油化工、电子工业、冶金工业、食品加工、浮法玻璃、精细有机合成、航空航天等方面有着广泛的应用；同时，氢也是一种理想的二次能源；在一般情况下，氢极易与氧结合，这种特性使其成为天然的还原剂使用于防止出现氧化的生产中。由于工业生产中对氢气纯度的要求,本次研究通过分析总结

2、提纯高纯度氢气的传统和现代生产工艺,在综合国内外高纯度氢气生产现状的基础上，选择变压吸附工艺生产提纯氢气。变压吸附（PSA）的工艺是利用吸附剂对于不同介质分子的吸附能力的不同来去除氢气中的杂质，再依靠压力的变化来实现吸附剂的吸附与再生，以此得到高纯度产品氢气。本研究通过分析变压吸附工艺过程中存在的危险有害介质的MSDS，针对升压吸附，降压解析工段进行预先危险性分析。并根据介质存在的形态等因素，提出针对性的防范措施。通过辨识工艺中存在的危险有害因素，对变压吸附生产工艺进行PHA分析和FMEA故障类型及影响分析，对氢气提纯生产工艺进行安全设计，提出相应的安全技术措施，预防火灾爆炸，防止人员伤害和财

3、产损失。关键词：氢气 变压吸附 爆炸The Safety design of high purity hydrogen production processAbstractHydrogen is the main raw material and the most important and special gas in industry. Hydrogen is widely used in petroleum chemical industry, electronic industry, metallurgical industry, food processing, float glas

4、s, fine organic synthesis, aerospace and other aspects; at the same time, hydrogen is an ideal energy two times; in general case, hydrogen is easy to combine with oxygen, this characteristic makes it a natural reducing agent used to prevent oxidation of production.Due to industrial production of hyd

5、rogen purity requirements, this study based on the analysis summary of high purity hydrogen for the purification of the traditional and the modern production process, the comprehensive status of high purity hydrogen production at home and abroad on the basis of the selection pressure swing adsorptio

6、n process purified hydrogen. Pressure swing adsorption (PSA) technology is the use of adsorbent adsorption ability of different for different medium to remove the impurities in the hydrogen, to rely on the pressure to achieve change in the adsorbent adsorption and regeneration, in order to get high

7、purity hydrogen product. This study through the analysis of pressure swing adsorption process is dangerous and harmful medium in the process of MSDS, for booster adsorption, step-down parsing section for risk analysis in advance. Factors such as the form and according to the medium, the paper puts f

8、orward corresponding preventive measures. Through the dangerous and harmful factors existing in the identification process, an analysis of the PHA production process pressure swing adsorption (PSA) and fault type and impact analysis, FMEA for hydrogen purification process safety design, put forward

9、the corresponding safety technical measures, prevent fire explosion, prevent injuries and property losses.Keywords Hydrogen Pressure swing adsorption ExplosionIII目录摘要II第1章 绪论11.1 选择生产工艺背景和依据11.2 国外高纯度氢气生产现状31.3 国内高纯度氢气生产现状31.4工艺的主要设备选型设计4第2章 介质危险及控制技术62.1变压吸附工艺原理62.2 变压吸附工艺流程72.3介质危险性分析82.4危险介质控制16第

10、3章 工艺危险性分析173.1工业吸附分离流程的主要工序173.2变压吸附工艺预先危险性分析183.3 故障类型及影响分析21第4章 安全技术和管理对策314.1安全技术314.1.1超压保护314.1.2吸附床的保护314.1.3 尾气系统的保护314.1.4 安全阀314.1.5 常规安全阀324.1.6 安全阀的检修和维护324.1.7 废气处理324.1.8火灾防护324.1.9易燃混合气的预防334.1.10预防火源334.1.11 消防设施344.1.12 火灾防护措施344.1.13 进入容器前的安全准备工作354.1.14 其它安全措施354.2 管理对策354.2.1制定PS

11、A装置安全管理规定354.2.2特种设备使用管理制度364.2.3 设备维护保养制度384.2.4安全生产制度394.2.5工艺操作巡回检查制度40论文总结41参考文献43第1章 绪论1.1 选择生产工艺背景和依据氢气，是目前世界上已知的气体中密度最小的气体。它的密度只有空气的十四分之一，可用作气球的充装气体。氢气在工业上是主要的工业原料，也是最重要的工业气体和特种气体，在石油化工、电子工业、冶金工业、食品加工、浮法玻璃、精细有机合成、航空航天等方面有着广泛的应用；同时，氢也是一种理想的二次能源；在一般情况下，氢极易与氧结合，这种特性使其成为天然的还原剂使用于防止出现氧化的生产中。在玻璃制造的

12、高温加工过程及电子微芯片的制造中，在氮气保护气中加入氢以去除残余的氧。在石化工业中，需加氢通过去硫和氢化裂解来提炼原油。氢的另一个重要的用途是对人造黄油、食用油、洗发精、润滑剂、家庭清洁剂及其它产品中的脂肪氢化。由于氢的高燃料性，航天工业使用液氢作为燃料。用作合成氨、合成甲醇、合成盐酸的原料，冶金用还原剂，石油炼制中加氢脱硫剂等。高纯度氢气的运用途径：（1）电子工业是高纯氢产品的大用户。在电真空材料如钨、钼生产过程中，用高纯氢还原氧化物成粉末，再加工成线材或带材。在半导体行业，大规模和超大规模集成电路制造过程中，需要使用大量的高纯氢甚至超高纯氢作为配制混合气的底气。在制备电子管的阳极、阴极、栅

13、极等器件时，必须用纯氢进行专门的烧氢处理。在光纤预制棒、光缆和光电元器件的制造过程中，均需氢氧焰加热(12001500 )，其对氢气的纯度和洁净度的要求都很高。（2）在精细化工和医药中间体产品制造中，高纯氢是基本原料之一。氢气的纯度对产品质量和能耗影响很大。而在各种使用催化剂的加氢工业中，氢气中杂质含量的高低决定昂贵的催化剂寿命和产品收率，因而决定产品的成本。（3）在冶金工业中，氢气用作还原剂将金属氧化物还原成纯金属，如制备钨、钛、钴、锇、钽、铝、铜、镍、铬、锗、硅等高品质产品时需使用高纯氢。在某些金属的高温加工中必须使用氢气作为保护气，如在冷轧硅钢片生产和铜制品退火中需使用高纯氢。（4）高纯

14、氢在食品加工、建材浮法玻璃制造、空间技术、色谱分析和科研等许多领域都有广泛的用途。传统工业上主要采用深冷分离法、膜分离法和吸附分离法从粗氢气中提纯氢气。 深冷分离法是传统的气体分离提纯方法，由于涉及复杂的预净化系统及安全方面的考虑，同时能耗很高，除特殊情况下已较少采用。膜分离法是最近十多年发展较快的新型气体分离技术，国内在氢膜和氮膜分离技术方面有一定成果，其它领域尚处于研究开发阶段，在国外工业化气体膜分离装置较多，该工艺通常需要较高的分离压差，其产品氢气纯度在95以下。但对高性能膜材料、制膜工艺、膜分离工程技术和膜分离机理等问题还需进一步研究。从目前国内采用膜分离制氢工艺的运行情况看，氢回收率

15、较低，仅在5070%之间，氢浓度也较低，通常只有90%左右。吸附分离是一门古老的学科。早在数千年前，人门就开始利用木炭、酸性白土、硅藻土等物质所具有的强吸附能力进行防潮、脱臭和脱色。但由于这些吸附剂的吸附能力较低、选择性较差，因而难于大规模用于现代工业。吸附是指当两种相态不同的物质接触时，其中密度较低物质的分子在密度较高的物质表面被富集的现象和过程。具有吸附作用的物质（一般为密度相对较大的多孔固体）被称为吸附剂，被吸附的物质（一般为密度相对较小的气体或液体）称为吸附质。吸附按其性质的不同可分为四大类，即：化学吸着、活性吸附、毛细管凝缩、物理吸附。化学吸附是指吸附剂与吸附质间发生有化学反应，并在

16、吸附剂表面生成化合物的吸附过程。其吸附过程一般进行的很慢，且解吸过程非常困难。活性吸附是指吸附剂与吸附质间生成有表面络合物的吸附过程。其解吸过程一般也较困难。毛细管凝缩是指固体吸附剂在吸附蒸气时，在吸附剂孔隙内发生的凝结现象。一般需加热才能完全再生。物理吸附是指依靠吸附剂与吸附质分子间的分子力（即范德华力）进行的吸附。其特点是：吸附过程中没有化学反应，吸附过程进行的极快，参与吸附的各相物质间的平衡在瞬间即可完成，并且这种吸附是完全可逆的。在实际工业应用中，吸附分离一般分为变压吸附和变温吸附两大类。从吸附剂的吸附等温线可以看出，吸附剂在高压下对杂质的吸附容量大，低压下吸附容量小。同时从吸附剂的吸

17、附等压线我们也可以看到，在同一压力下吸附剂在低温下吸附容量大，高温下吸附容量小。利用吸附剂的前一性质进行的吸附分离称为变压吸附(PSA)，利用吸附剂的后一性质进行的吸附分离就称为变温吸附(TSA)。变温吸附工艺由于需要升温，因而循环周期长、投资较大，但再生彻底，通常用于微量杂质或难解吸杂质的净化；变压吸附工艺的循环周期短，吸附剂利用率高，吸附剂用量相对较少，不需要外加换热设备，被广泛用于大气量多组分气体的分离与纯化。在实际工业应用中一般依据气源的组成、压力及产品要求的不同来选择TSA、PSA或TSA+PSA工艺。变压吸附(Pressure Swing Adsorption)气体分离与提纯是六十

18、年代以后发展起来的常温气体分离技术，成为大型化工工业的一种生产工艺和独立的单元操作过程。采用变压吸附技术从含氢工业废气中回收高纯度氢。由于变压吸附技术在富氢气体提浓领域有着产品氢纯度高、氢回收率高、操作压力低、操作压力降小、原料气不需预处理等特点，在石油化工行业已得到广泛的应用。这一方面是由于随着世界能源的短缺，各国和各行业越来越重视低品位资源的开发与利用，以及各国对环境污染的治理要求也越来越高，使得吸附分离技术在钢铁工业、气体工业、电子工业、石油和化工工业中日益受到重视；另一方面，六十年代以来，吸附剂也有了重大发展，如性能优良的分子筛吸附剂的研制成功，活性炭、活性氧化铝和硅胶吸附剂性能的不断

19、改进，以及ZSM特种吸附剂和活性炭纤维的发明，都为连续操作的大型吸附分离工艺奠定了技术基础。由于变压吸附(PSA)气体分离技术是依靠压力的变化来实现吸附与再生的，因而再生速度快、能耗低，属节能型气体分离技术。并且，该工艺过程简单、操作稳定、对于含多种杂质的混合气可将杂质一次脱除得到高纯度产品。因而近三十年来发展非常迅速，已广泛应用于含氢气体中氢气的提纯，混合气体中一氧化碳、二氧化碳、氧气、氮气、氩气和烃类的制取、各种气体的无热干燥等。而其中变压吸附制取纯氢技术的发展尤其令人瞩目。1.2 国外高纯度氢气生产现状自一九六二年美国联合碳化物公司(UCC)第一套工业PSA制氢装置投产以来，UCC公司、

20、Haldor Topsoe公司、Linder公司等已先后向各国提供了近千套变压吸附制氢装置，装置的处理能力最大已达100000Nm3/h以上。1.3 国内高纯度氢气生产现状与国外相比，国内的变压吸附技术起步较晚，特别是在PSA装置大型化技术方面较为落后，以至在七、八十年代，我国的大型变压吸附装置完全依赖进口。为改变这种状况，我们进行了坚持不懈的努力，终于成功地完成了变压吸附计算机集成液压操纵技术和高性能三偏心金属密封程控蝶阀的开发工作，并合作研制成功了比国外制氢分子筛吸附容量更大、强度更高的新型5A制氢分子筛。实现了大型变压吸附装置国产化关键技术的突破。自九十年代中期，成都华西化工科技股份有限

21、公司通过招标承包设计、建设了我国最大的PSA制氢装置“茂名石化公司1x105Nm3/h炼厂氢PSA制氢装置”以后，国内技术在中国PSA制氢领域已基本完全替代了国外技术，并首次实现了大型变压吸附制氢装置的出口，承包设计、建设了“苏丹喀土穆炼油厂11000Nm3/h催化干气PSA制氢装置”。这标志着我国的PSA制氢技术已达到世界先进水平。1.4工艺的主要设备选型设计表1-1 主要设备选型名称规格型号数量原料气冷却器400*3000*61原料气分液罐800*2900*81压缩机DW-16.6/1.6-16.22吸附器DN1400*4200*126半产品气缓冲罐DN1600*6800*121解吸气缓冲

22、罐DN2200*7080*101解吸气混合罐DN2200*7080*101干燥器DN800*2070*102预干燥器DN600*1520*81脱氧器DN400*2050*81脱氧水分离器DN500*1880*81水分离器DN500*1880*81脱氧加热器8”*1500*sch401脱氧后冷却器325*2000*81氢气加热器273*2500*81氢气冷却器273*2000*81真空泵WLW-300B3产品氢气缓冲罐500*2575*81隔膜压缩机GD180-404/13.5-2203解吸气压缩机DW-14.3/0.2-2.52真空泵WLW-30B2543第2章 介质危险及控制技术2.1变压吸

23、附工艺原理在物理吸附中，各种吸附剂对气体分子之所以有吸附能力是由于处于气、固相分界面上的气体分子的特殊形态。一般来说，只处于气相中的气体分子所受的来自各方向的分子吸引力是相同的，气体分子处于自由运动状态；而当气体分子运动到气、固相分界面时(即撞击到吸附剂表面时)，气体分子将同时受到固相、和气相中分子的引力，其中来自固相分子的引力更大，当气体分子的分子动能不足以克服这种分子引力时，气体分子就会被吸附在固体吸附剂的表面。被吸附在固体吸附剂表面的气体分子又被称为吸附相，其分子密度远大于气相，一般可接近于液态的密度。因而对于不同的气体组分，由于其分子的大小、结构、极性等性质各不相同，吸附剂对其吸附的能

24、力和吸附容量也就各不相同。PSA制氢装置所利用的就是吸附剂的这一特性。由于吸附剂对混合气体中的氢组分吸附能力很弱，而对其它组分吸附能力较强，因而通过装有不同吸附剂的混合吸附床层，就可将各种杂质吸附下来，得到提纯的氢气。在工业变压吸附(PSA)工艺中，吸附剂通常都是在常温和较高压力下，将混合气体中的易吸附组分吸附，不易吸附的组分从床层的一端流出，然后降低吸附剂床层的压力，使被吸附的组分脱附出来，从床层的另一端排出，从而实现了气体的分离与净化，同时也使吸附剂得到了再生。但在通常的PSA工艺中，吸附床层压力即使降至常压，被吸附的杂质也不能完全解吸，这时可采用两种方法使吸附剂完全再生：一种是用产品气对

25、床层进行“冲洗”以降低被吸附杂质的分压,将较难解吸的杂质置换出来，其优点是常压下即可完成，但缺点是会多损失部分产品气；另一种是利用抽真空的办法进行再生，使较难解吸的杂质在负压下强行解吸下来，这就是通常所说的真空变压吸附(Vacuum Pressure Swing Adsorption,缩写为VPSA或VSA)。VPSA工艺的优点是再生效果好，产品收率高，但缺点是需要增加真空泵,装置能耗相对较高。在实际应用过程中，究竟采用以上何种工艺，主要视原料气的组成条件、流量、产品纯度及收率要求以及工厂的资金和场地等情况而决定。2.2 变压吸附工艺流程图2-1 变压吸附工艺流程图原料气首先经冷却器冷却，再经

26、压缩机、经过换热器后送往变压吸附装置。在变压吸附系统中，经历吸附工序（在常温、高压下吸附杂质，出产品。）、减压工序（通过一次或多次的均压降压过程，将床层死空间氢气回收。）、逆放工序（逆着吸附方向减压使吸附剂获得部分再生。）、冲洗（或抽真空）工序(用产品氢冲洗（或通过抽真空）降低杂质分压，使吸附剂完成最终的再生。)、升压工序（通过一次或多次的均压升压和产品气升压过程使吸附塔压力升至吸附压力，为下一次吸附作好准备。）等步骤，采用多次均压尽可能回收有效组分。逆放步骤排出吸附器中吸附的部分杂质组分，剩余杂质通过抽空步骤完全解吸。从变压吸附系统得到的半产品气进入等压干燥系统进行干燥，送往界外。解吸气经压

27、缩机加压后送往界外。抽空再生时，引一小股产品气经调节阀减压后对吸附塔进行冲洗，提高氢气纯度由变压吸附工序输出氢气在脱氧器中通过催化剂层，混合气中的氢和氧反应生成水，从而除去产品气中的氧气。PSA制氢装置中的吸附主要为物理吸附。工业PSA制氢装置所用的吸附剂都是具有较大比表面积的固体颗粒，主要有：活性氧化铝类、活性炭类、硅胶类和分子筛类。不同的吸附剂由于有不同的孔隙大小分布、不同的比表面积和不同的表面性质，因而对混合气体中的各组分具有不同的吸附能力和吸附容量。在物理吸附中，各种吸附剂对气体分子之所以有吸附能力是由于处于气、固相分界面上的气体分子的特殊形态。一般来说，只处于气相中的气体分子所受的来

28、自各方向的分子吸引力是相同的，气体分子处于自由运动状态；而当气体分子运动到气、固相分界面时(即撞击到吸附剂表面时)，气体分子将同时受到固相、和气相中分子的引力，其中来自固相分子的引力更大，当气体分子的分子动能不足以克服这种分子引力时，气体分子就会被吸附在固体吸附剂的表面。被吸附在固体吸附剂表面的气体分子又被称为吸附相，其分子密度远大于气相，一般可接近于液态的密度。因而对于不同的气体组分，由于其分子的大小、结构、极性等性质各不相同，吸附剂对其吸附的能力和吸附容量也就各不相同。PSA制氢装置所利用的就是吸附剂的这一特性。由于吸附剂对混合气体中的氢组分吸附能力很弱，而对其它组分吸附能力较强，因而通过

29、装有不同吸附剂的混合吸附床层，就可将各种杂质吸附下来，得到提纯的氢气。2.3介质危险性分析PSA压吸附提纯氢气的工艺装置中存在的最大的危险有害介质是原料气和解吸气中存在的爆炸性气体和有毒气体。表2-2 氢气MSDS名称中文名称氢气英文名称Hydrogen理化性质分子式H2分子量2.01外观与形状无色无味气体闪点-50熔点-259.2沸点-252.8燃烧性易燃，自燃温度400爆炸极限4.174.1(V%)危险特性窒息、火灾、爆炸稳定性稳定禁忌物强氧化剂、卤素毒性毒性分级高浓度引起缺氧窒息，分压高时出现麻醉作用。入侵方式吸入火灾与爆炸易燃，遇到明火高温引起燃烧爆炸，燃烧产物为水。急性中毒较高浓度可

30、能引起窒息，分压高时出现麻痹作用。防护措施泄漏处理迅速撤离人员至上风向，并进行隔离，严格限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿消防防护服。尽可能切断泄漏源。合理通风，加速扩散。如有可能，将漏出气用排风机送至空旷地方或装设适当喷头烧掉。漏气容器要妥善处理，修复、检验后再用。戴防护用具进入现场，切断火源，加强通风。现场急救迅速将患者移至新鲜空气处，保持呼吸道通畅。心跳呼吸停止者立即进行人工心肺复苏。工程防护防火防爆严禁烟火，避免氧气混入。切断气源，若不能立即切断气源，则不允许熄灭正在燃烧的气体。喷淋冷却容器，可能的话将容器从火场移至空旷处。灭火剂：雾状水、泡沫、二氧化碳、干粉。

31、接触机会制氢生产及加氢工艺中均有接确可能。发生源变压吸附的所有装置表2-3 一氧化碳MSDS名称中文名称一氧化碳英文名称Carbon monoxide理化性质分子式 CO分子量28外观与形状无色无臭气体闪点-50熔点-199.1沸点-191.4燃烧性易燃，自燃温度610爆炸极限12.574.2(V%)危险特性中毒、火灾、爆炸。毒性毒性分级造成组织缺氧窒息入侵方式吸入火灾与爆炸与空气的混合气体遇明火、高热引起燃烧，燃烧（分解）产物CO 、CO2。急性中毒轻度表现为头痛、眩晕、恶心，重者面色潮红、口唇樱红、意识模糊，严重者昏迷不醒，瞳孔缩小，大小便失禁，甚至死亡。慢性中毒表现为神经和心血管系统损害

32、。防护措施泄漏处理迅速撤离人员至上风向，并进行隔离，严格限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿消防防护服。尽可能切断泄漏源。合理通风，加速扩散。如有可能，将漏出气用排风机送至空旷地方或装设适当喷头烧掉。漏气容器要妥善处理，修复、检验后再用。戴防护用具进入现场，切断火源，加强通风。现场急救迅速脱离现场至空气新鲜处，保持呼吸畅通，心跳呼吸停止的立即进行心肺复苏术。工程防护防火防爆严加密闭，加强通风，配置防护用具。接触机会生产过程中原料气及解析气发生源吸附塔，原料气缓冲罐，解吸气缓冲罐，输送管道等表2-4 二氧化碳MSDS名称中文名称二氧化碳英文名称Carbon dioxide理

33、化性质分子式CO2分子量44.01外观与形状无色无味气体熔点-56.6沸点-78燃烧性不燃爆炸极限无危险特性窒息中毒稳定性稳定毒性毒性分级窒息性气体入侵方式吸入火灾与爆炸不燃烧急性中毒暴露在空气中1.5%时可引起生理变化，浓度增高时会因缺氧引起谵妄，以后进入麻醉，严重时意识丧失、大小便失禁。10%时可出现呼吸停止及休克，甚至死亡。接确干冰或低温气体可引起皮肤、眼睛严重低温灼伤。防护措施泄漏处理发生泄漏，切断气源，迅速撤离人员至通风处，加强通风。现场急救迅速脱离现场至空气新鲜处，保持呼吸畅通，心跳呼吸停止的立即进行心肺复苏术。皮肤冻伤先用温水洗浴，再涂冻伤膏。眼睛接确用大量流动清水冲洗。工程防护

34、防火防爆良好的自然通风接触机会生产过程中原料气及解析气发生源吸附塔，原料气缓冲罐，解吸气缓冲罐，输送管道等表2-5 氧气MSDS名称中文名称氧气英文名称Oxygen理化性质分子式 O2分子量16外观与形状无色无臭气体闪点-50熔点-218.8沸点-183.1燃烧性助燃临界温度()-118.4禁忌物易燃或可燃物、活性金属粉末、乙炔。危险特征：是易燃物、可燃物燃烧爆炸的基本要素之一。毒性毒性分级造成醉氧入侵方式吸入、食入、经皮吸收火灾与爆炸能氧化大多数活性物质。与易燃物（如乙炔、甲烷等）形成有爆炸性的混合物。急性中毒常压下，当氧的浓度超过40时，有可能发生氧中毒。吸入4060的氧时，出现胸骨后不适

35、感、轻咳，进而胸闷、胸骨后烧灼感和呼吸困难，咳嗽加剧；严重时可发生肺水肿，甚至出现呼吸窘迫综合征。吸入氧浓度在80以上时，出现面部肌肉抽动、面色苍白、眩晕、心动过速、虚脱，继而全身强直性抽搐、昏迷、呼吸衰竭而死亡。 慢性中毒长期处于氧分压为60100kPa(相当于吸入氧浓度40左右)的条件下可发生眼损害，严重者可失明。防护措施泄漏处理迅速切断气源，用水喷淋保护切断气源的人员，然后根据着火原因选择适当灭火剂灭火。迅速撤离泄漏污染区人员至上风处，并进行隔离，严格限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿一般作业工作服。避免与可燃物或易燃物接触。尽可能切断泄漏源。合理通风，加速扩散。

36、漏气容器要妥善处理，修复、检验后再用。用水保持容器冷却，以防受热爆炸，急剧助长火势。现场急救迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸停止，立即进行人工呼吸就医。工程防护防火防爆密闭操作。提供良好的自然通风条件。避免高浓度吸入。接触机会生产过程中原料气及解析气发生源吸附塔，原料气缓冲罐，解吸气缓冲罐，输送管道等表2-6 甲烷MSDS名称中文名称甲烷英文名称Marshgas理化性质分子式CH4分子量16.04外观与形状无色无味气体闪点-118熔点-56.6沸点-195.6燃烧性易燃，爆炸极限5.315(V%)危险特性窒息中毒稳定性稳定毒性毒性分级窒息性气体入侵方式吸入火灾与爆炸与空气混合能

37、形成爆炸性混合物，遇热源和明火有燃烧爆炸的危险。急性中毒对人基本无毒，但浓度过高时，使空气中氧含量明显降低，使人窒息。当空气中甲烷达25%-30%时，可引起头痛、头晕、乏力、注意力不集中、呼吸和心跳加速、共济失调。若不及时脱离，可致窒息死亡。皮肤接触液化本品，可致冻伤。另外，它微溶于水，溶于醇、乙醚。防护措施泄漏处理发生泄漏，切断气源，迅速撤离人员至通风处，加强通风。现场急救迅速脱离现场至空气新鲜处，保持呼吸畅通，心跳呼吸停止的立即进行心肺复苏术。皮肤冻伤先用温水洗浴，再涂冻伤膏。眼睛接确用大量流动清水冲洗。工程防护防火防爆良好的自然通风接触机会生产过程中原料气及解析气发生源吸附塔，原料气缓冲

38、罐，解吸气缓冲罐，输送管道等表2-7 氮气MSDS名称中文名称氮气英文名称Nitrogen理化性质分子式N2分子量28.01外观与形状无色无味气体熔点-209.8沸点-195.6燃烧性不燃爆炸极限无危险特性窒息中毒稳定性稳定毒性毒性分级单纯窒息作用，深度高时可能麻痹作用。入侵方式吸入火灾与爆炸不燃烧急性中毒当环境中氮气含量大于84%，而氧含量小于16%时，会出现窒息症状，表现为头晕、头痛、呼吸困难、胸部压迫、肢体麻木、甚至失去知觉；严重者可迅速昏迷，出现阵发性痉挛、青紫、瞳孔缩小、对光反应迟钝等缺氧症状。防护措施泄漏处理发生泄漏，切断气源，迅速撤离人员至通风处，加强通风。现场急救脱离现场，将窒

39、息者移至新鲜空气流通处，心跳呼吸停止者立即进行人工心肺复苏手术。工程防护防火防爆不燃烧，切断气源，喷水冷却容器。严谨与易燃物或可燃物等混装。接触机会生产过程中管道设备的置换发生源吸附塔，原料气缓冲罐，解吸气缓冲罐，输送管道等置换气体表2-8 危险有害介质PHA分析危险有害因素化学性火灾爆炸：氢气、一氧化碳、甲烷等易燃易爆介质泄漏触发事件运行泄漏：（1）阀门、法兰等泄漏（2）泵破裂或泵、动力设备等动密封处泄漏（3）阀门、泵、管道、流量计、仪表连接处泄漏（4）阀门、泵、管道等因质量或安装不当泄漏撞击或人为破坏等造成的管道等破裂泄漏由自然灾害，如雷击等，造成的破裂泄漏现象易燃易爆气体与空气混合浓度达

40、到爆炸极限易燃易爆气体泄漏形成事故原因事件火花：（1）穿带钉皮鞋（2）用钢制工具敲打设备、管道产生撞击火花（3）电器火花（4）电气线路陈旧老化或受到损坏产生短路火花（5）静电火花雷击进入装置的车辆未配备阻火器事故模式可能引起火灾、爆炸事故后果财产损失、人员伤亡、造成严重经济损失危险等级4措施控制与消除火源：（1）严禁吸烟、携带火种、穿带钉皮鞋等进入装置区域（2）动火必须严格按动火手续办理动火证，并采取有效防范措施（3）使用防爆型电气设备使用铜质工具按规定要求采取防静电措施，安装避雷装置加强门卫，严禁未装阻火器的机动车进入装置区域（4）转动设备部位要保持清洁，缓慢开启关闭，防止摩擦引燃严格控制设

41、备质量及安装质量：（1）泵、阀门、管线等设备及其配套仪表要选用合格产品，并按规定安装管道等（2）有关设备在投产前要按要求进行试压，吹扫对设备、管线、泵、仪表等要定期检查、包养、维护、保持完好状态2.4危险介质控制易燃混合物的燃烧源是多种多样的。但是，在许多场合，燃烧的真正原因尚未查明。因此，不可能完全排除燃烧源的存在。预防易燃混合气的形成是防止火灾、爆炸的最重要的保护措施。对于PSA装置的运行，下列安全预防措施是非常重要的。（1）对装置区的空气应进行周期性的监测，一旦检测到泄漏应立即采取控制措施，并尽可能迅速地补救这些泄漏点。必须定期地检查阀的填料箱，因为那里是发生气体泄漏最频繁的部位之一，如

42、果不可能立即维修，那么必须使泄漏管线及设备停止运行。（2）在维修工作开始之前，容器的出入口管线或相关的管线必须隔断。（3）在安装和拆卸盲板之前，要确保所有管线泄压。对于低于常压的管线只有在特殊的情况下才可安装或拆除盲板。必须安装带有明显警告标记的盲板法兰。（4）制作一张能表明已安装的全部盲板清单。在工作结束后，要对再次已经拆除的盲板作上记号，在装置再次投入运行之前，确保彻底拆除全部盲板。（5）在检修前，为了置换所有的易燃气体，必须用氮气吹扫设备和管线，吹扫进行期间应进行气体采样。要连续吹入氮气，直到检查结果表明设备和管道中没有易燃气体为止。（6）绝对禁止在装置区内动火和吸烟。如果必须在装置运行

43、时动火，那么必须使用无火花工具。必须排除一切静电火源。不允许穿钉子鞋进入装置。所有电气设备和机械设备（如电机、变压器、照明、手提灯、电动工具、电加热器、电插座、测量仪表、信号系统、变送仪表等）必须符合根据预防爆炸事故发生的规则制定的要求。第3章 工艺危险性分析3.1工业吸附分离流程的主要工序吸附工序-在常温、高压下吸附杂质，出产品。减压工序-通过一次或多次的均压降压过程，将床层死空间氢气回收。逆放工序-逆着吸附方向减压使吸附剂获得部分再生冲洗（或抽真空）工序用产品氢冲洗（或通过抽真空）降低杂质分压，使吸附剂完成最终的再生。(本装置采用抽真空再生)升压工序-通过一次或多次的均压升压和产品气升压过

44、程使吸附塔压力升至吸附压力，为下一次吸附作好准备本装置主流程的工序包括:吸附、一五均降、逆放、抽真空、五一均升、产品氢终升共十四个工艺步序。本次研究选用的PSA工艺采用VPSA工艺流程，即：装置的十个吸附塔中有二个吸附塔始终处于同时进料吸附的状态。其吸附和再生工艺过程由吸附、连续五次均压降压、逆放、抽真空、连续五次均压升压和产品最终升压等步骤组成。具体过程简述如下：吸附过程：原料自塔底进入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，其中的H2O、CO（2）C2C5烃类、N（2）CH4和CO等杂质被吸附下来，未被吸附的氢气作为产品从塔顶流出，经压力调节系统稳压后送出界区去后工段。其中

45、H2纯度大于99.9%，然后部分氢气经过氢气压缩机压缩后送高压氢气管网，剩余的氢气直接进入低压氢气管网。当被吸附杂质的传质区前沿(称为吸附前沿)到达床层出口预留段某一位置时，关掉该吸附塔的原料气进料阀和产品气出口阀，停止吸附。吸附床开始转入再生过程。均压降压过程：这是在吸附过程结束后，顺着吸附方向将塔内的较高压力的氢气放入其它已完成再生的较低压力吸附塔的过程，该过程不仅是降压过程，更是回收床层死空间氢气的过程，本流程共包括了五次连续的均压降压过程，因而可保证氢气的充分回收。逆放过程：在均压过程结束后，吸附前沿已达到床层出口。这时，逆着吸附方向将吸附塔压力降至接近常压，此时被吸附的杂质开始从吸附剂中大量解吸出来，逆放解吸气经过自适应调节系统调节后平缓地放进逆放解吸气缓冲罐，然后再经稳压调节阀调节后送解吸气混合罐。抽真空过程：逆放结束后，通过抽真空进一步降低杂质组分的分压，使吸附剂得以彻底再生。真空解吸气进入解吸气混合罐。所有的解吸气经过混合后经解吸气压缩机压缩送去燃气管网。均压升压过程：在真空再生过程完成后，用来自其它吸附塔的较高压力氢气依次对该吸附塔进行升压，这一过程与均压降压过程相对应，不仅是升压过程，而且更是回收其它塔