ICS27.180 F19 中华人民共和国国家标准 GB/T29412—2012 变 压吸附提纯氢用吸附器 Adsorberofpressureswingadsorptionforhydrogenpurification 2012-12-31发布 2013-10-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准由全国氢能标准化技术委员(SAC/TC309)提出并归口。 本标准起草单位:西南化工研究设计院、四川天一科技有限公司、中国标准化研究院、浙江大学、上 海华西科技有限公司、四川亚联科技有限公司。 本标准主要起草人:潘世俊、周耀、杨靖、李燕、徐平、吴芳、高建华、李琼、万兴、邓龙伟、傅宗国、 张杰。 ⅠGB/T29412—2012 变压吸附提纯氢用吸附器 1 范围 本标准规定了变压吸附提纯氢用吸附器的基本要求、材料、设计、制造、检验与试验和标志、包装与 运输。 本标准适用于设计压力大于或等于0.1MPa且小于10MPa,真空度不小于0.02MPa的变压吸附 提纯氢用吸附器。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB150.4 压力容器 第4部分:制造、检验和验收 GB713 锅炉和压力容器用钢板 GB/T5330 工业用金属丝编织方孔筛网 GB12337 钢制球形储罐 GB/T20663 囊式蓄能用压力容器 JB/T4700 压力容器法兰分类与技术条件 JB/T4711 压力容器涂敷与运输包装 JB/T4730.2 承压设备无损检测 第2部分:射线检测 JB/T4730.3 承压设备无损检测 第3部分:超声检测 JB/T4730.4 承压设备无损检测 第4部分:磁粉检测 JB/T4730.5 承压设备无损检测 第5部分:渗透检测 JB4732 钢制压力容器 分析设计标准 NB/T47008 承压设备用碳素钢和合金钢锻件 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 变压吸附提纯氢的吸附器 adsorberofpressureswingadsorptionforhydrogenpurification 内装吸附剂,承受交变载荷、从含氢气体中分离提纯氢气用单体设备。 3.2 气流分布器 gasdistributor 用于吸附器进、出气的分配、过滤或吸附剂的压紧、承载,确保气流分布均匀的装置。 3.3 花板 perforatedplate 设有排列规整的小孔,用以分布气流或承载吸附剂的多孔板。 3.4 鼠笼 rotorcage 设有排列规整的小孔或孔形格栅,用以分布气流或承载吸附剂的圆筒形组件。 1GB/T29412—2012 4 基本规定 4.1 一般规定 变压吸附提纯氢用吸附器的设计、制造、检验和验收除应符合本标准规定外,还应符合JB4732等 压力容器相关标准的规定。 4.2 资格与职责 4.2.1 吸附器的设计、制造单位应具备健全的质量管理体系。 4.2.2 设计单位的职责包括: a) 设计单位应具有压力容器分析设计(SAD)设计资质,并应对设计文件的准确性和完整性负责。 b) 吸附器的设计文件应至少包括设计计算书(或应力分析报告书)和设计图样,若为第Ⅲ类压力 容器,还应包括风险评估报告。 c) 吸附器设计总图和应力分析报告应盖有压力容器设计资质印章。 d) 设计文件保存期应不少于十年。 4.2.3 制造单位的职责包括: a) 变压吸附提纯氢的吸附器,应由具有第Ⅲ类压力容器制造资质证书(A2)和吸附器制造经验的 单位制造。 b) 制造单位应严格按设计文件和本标准的要求进行制造,若需对原设计进行修改时,应得到原设 计单位的签章认可。 c) 吸附器制造完工后应由制造单位出具检验报告,并应对检验报告的准确性和完整性负责。 d) 吸附器应具有下列技术文件备查,技术文件保存期应不少于十年: 1) 质量计划; 2) 制造工艺图或制造工艺卡; 3) 产品质量证明文件; 4) 吸附器的焊接工艺和热处理工艺记录; 5) 标准中允许制造厂选择的项目的记录; 6) 吸附器制造过程中及完工后的检查记录; 7) 吸附器的原设计图和竣工图。 4.3 分类与命名 4.3.1 吸附器的结构型式分为直立式、径向式,其结构参见附录A的规定。 4.3.2 吸附器型号表示方法应符合图1的规定。 图1 吸附器型号表示方法 2GB/T29412—2012 5 材料 5.1 基本要求 5.1.1 吸附器元件用材料的选用宜符合GB/T20663的有关规定,并应考虑吸附器的使用条件(如设 计温度、设计压力、介质特性等)、制造工艺以及经济合理性。 5.1.2 吸附器用钢应附有钢材生产单位的钢材质量证明书(或其加盖材料供应单位检验公章和经办人 章的复印件)。吸附器制造单位应按质量证明书对钢材进行验收,必要时还应进行复验。 5.2 材料选择 5.2.1 吸附器受压元件的材料宜采用抗拉强度极限下限值小于540MPa的碳素钢、低合金钢等,并应 符合GB713的有关规定。 5.2.2 吸附器非受压元件应选用镇静钢,当与受压元件焊接时,应具有焊接性能与受压元件相当的 钢材。 5.2.3 吸附器用接管管材宜采用碳素钢、低合金钢钢管,钢管的标准及设计应力强度应符合JB4732 的有关规定。 5.2.4 吸附器应选用符合NB/T47008规定的Ⅲ级或Ⅳ级锻件。 5.2.5 螺柱与螺母用钢的标准、使用状态及设计应力强度和试验应符合JB4732的有关规定。 5.2.6 吸附器的内部紧固件用于固定丝网,其螺栓应采用C3-80(1Cr17Ni2)材质,螺母应采用C1-70 (1Cr13)材质,垫片应采用不污染介质的软质材料。 5.2.7 吸附器内铺设在筛板、鼠笼上的丝网应采用不锈钢丝网(OGr18Ni9),并应具有一定的抗拉强度 且无锈迹、无明显折痕、无破损,确保吸附剂的正常装填与使用,减小气体阻力。常用丝网的规格应符合 表1的要求,并应符合GB/T5330的有关规定。 表1 丝网的规格 丝网规格/ 目a10 20 30 丝径/ mm0.56 0.315 0.20 型号 GFW2.0/0.56(平纹) GFW0.95/0.315(平纹)GFW0.67/0.20(平纹) a目为非国际单位,每25.4mm长度上的开孔数。 6 设计 6.1 设计参数 6.1.1 设计压力是指设定的容器顶部的最高压力,与相应的设计温度一起作为设计载荷的条件,其值 不低于工作压力。一般取1.05~1.1倍工作压力。 6.1.2 工作压力是指正常工作情况下,容器顶部可能达到的最高压力。 6.1.3 设计温度是指容器在正常工作情况下,设定的元件的金属温度(沿元件金属截面的温度平均 值)。吸附器的设计温度通常为50℃。 6.1.4 设计载荷是容器设计应考虑各种载荷及载荷的组合,一般应至少包括下列载荷: 3GB/T29412—2012 a) 内压、外压; b) 吸附器自重,一般为正常工作条件下内装物料重力载荷; c) 附加载荷,如隔热材料、管道、扶梯、平台等的重力载荷; d) 风载荷、雪载荷及地震载荷; e) 裙座、耳座及其他形式支座的反作用力; f) 由各种工作条件引起的不均匀应变载荷及由连接管道或其他部件的膨胀或收缩所引起的作 用力。 6.2 设计计算 6.2.1 吸附器用吸附剂体积、直径和高度,应按变压吸附提纯氢系统工艺设计和吸附器结构等确定。 6.2.2 吸附器的设计计算应包括筒体、封头、接管开孔、法兰、连接螺栓等主要受压元件,受压元件的强 度计算及疲劳校核应符合JB4732的有关规定。涉及真空的吸附器还应按GB150.4核算刚度和稳 定性。 6.2.3 吸附器筒体厚度的计算: a) 筒体的计算厚度应按式(1)计算: δ=PDi 2KSm-P…………………………(1) 式中: δ———筒体的计算厚度,单位为毫米(mm); P———设计压力,单位为兆帕(MPa); Di———筒体内直径,单位为毫米(mm); K———载荷组合系数; Sm———设计应力强度,单位为兆帕(MPa)。 载荷组合系数和设计应力强度应按JB4732的有关规定选用。 b) 筒体的设计厚度按式(2)计算: δd=δ+C2 …………………………(2) 式中: δd———筒体的设计厚度,单位为毫米(mm); δ———筒体的计算厚度,单位为毫米(mm); C2———腐蚀裕量,单位为毫米(mm)。 筒体的名义厚度等于筒体的设计厚度加上钢材厚度负偏差后向上圆整至钢材标准规格厚度。 钢材的腐蚀裕量应根据吸附器预期使用寿命和介质对材料的腐蚀速率确定。预期使用寿命一般由 操作工况、吸附剂的使用周期和用户要求确定。 钢材厚度负偏差应按GB713和相应钢材标准的规定选取。 6.2.4 吸附器宜采用成形封头,封头型式有凹面受压的半球形封头、碟形封头和椭圆形封头等,各种封 头的厚度应按JB4732的有关规定进行计算。 6.2.5 开孔补强应采用插入式或对接式整体补强结构。接管与壳体连接处应倒圆角,内角半径r1不 低于壳体厚度的1/8;外角半径r2一般不应小于壳体厚度的1/2中较大值。开孔补强的计算应符合 JB4732的规定。 6.3 吸附器内部构件、填充物 6.3.1 吸附器内除填装吸附剂外,主要内部构件是气流分布器。吸附器应设有进气或上部气流分布器 和出气或下部气流分布器。 4GB/T29412—2012 6.3.2 进气气流分布器应设置在进