XXXX生化有限公司1500NM3/H沼氣制氫裝置方案及投資目錄第一部分技術(shù)方案1、產(chǎn)品方案2、天然氣裂解制氫工藝方案3、工藝流程4、控制方案及儀表5、主要設(shè)備及三劑6、公用工程及原材料消耗7、裝置占地8、工廠組織和勞動(dòng)定員9、工程進(jìn)度施實(shí)計(jì)劃第一部分技術(shù)方案1、產(chǎn)品方案裝置氫氣生產(chǎn)能力1000NM3/H名稱(chēng)指標(biāo)備注氫氣額定產(chǎn)量1500NM3/H操作彈性50110產(chǎn)品氫氣純度9999（V/V）CH410PPM、COCO220PPM系統(tǒng)操作壓力20BARG產(chǎn)品氫氣壓力16BARG輸出壓力產(chǎn)品氫氣溫度40裝置運(yùn)行方式年開(kāi)工日8000小時(shí)，連續(xù)運(yùn)行2、沼氣裂解制氫工藝方案21、烴類(lèi)蒸汽轉(zhuǎn)化制氫工藝簡(jiǎn)介以輕烴為原料制取工業(yè)氫，國(guó)內(nèi)外均認(rèn)為蒸汽轉(zhuǎn)化法為最佳方案。大型合成氨廠以及煉油廠和石油化工廠的制氫裝置，其造氣工藝大多為水蒸汽轉(zhuǎn)化法。經(jīng)過(guò)多年的生產(chǎn)實(shí)踐，目前已積累了許多成功的工程設(shè)計(jì)和操作經(jīng)驗(yàn)。因此本方案采用水蒸汽轉(zhuǎn)化法造氣工藝。國(guó)內(nèi)外蒸汽轉(zhuǎn)化制氫的凈化工藝主要有兩種。即化學(xué)凈化法和變壓吸附凈化法（PSA凈化法）。國(guó)內(nèi)早期建設(shè)的制氫裝置均采用化學(xué)凈化法。由于近年P(guān)SA技術(shù)的進(jìn)步（多床多次均壓，吸附劑性能的改進(jìn)等），使氫的回收率最高達(dá)95，加之PSA技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化，極大降低了PSA裝置的投資以及其操作成本，使該技術(shù)在新建制氫裝置中占主導(dǎo)地位。采用天然氣為原料生產(chǎn)氫氣。選擇PSA凈化氣體，其制氫成本比采用化學(xué)凈化法的制氫成本低，同時(shí)采用PSA技術(shù)具有流程簡(jiǎn)短、自動(dòng)化程度高、產(chǎn)品氫純度高等特點(diǎn)，因此，我們推薦用戶(hù)采用PSA凈化技術(shù)。綜上所述，制氫裝置采用水蒸汽轉(zhuǎn)化法加PSA凈化工藝。22、原料氣條件壓力004007KPAG溫度3039。原料氣組成原料氣組成表（V）序號(hào)組分（V）備注1CH46002H2S043H2O飽和水4CO23505COH2266N2127O208總計(jì)10022、公用工程要求1循環(huán)冷卻水供水溫度32回水溫度40供水壓力04MPA（G）回水壓力015MPA（G）固體含量5MG/L總磷46PPM游離氯051MG/LPH值759污垢系數(shù)00005KCAL/M2H2電源電壓10KV380V220V頻率50HZ（單相）電機(jī)用電等級(jí)及相數(shù)電壓等級(jí)380V10KV電機(jī)額定功率200KW200KW相數(shù)333蒸汽低壓蒸汽10MPA（G）飽和4儀表空氣5氮?dú)?除氧水3、工藝流程31工藝概述本制氫裝置是以沼氣為原料，采用蒸汽轉(zhuǎn)化造氣工藝制取粗氫氣。系統(tǒng)壓力20BARG，粗氫經(jīng)變換和PSA分離雜質(zhì)后得純度9999的氫氣。32基本原理321原料脫硫可采用的氣體脫硫工藝方法有兩種。一是干法脫硫，二是濕法脫硫。干法脫硫雖然精度較高，但是用此方法來(lái)脫除煤氣中含量為6G/NM3的H2S，不但脫硫成本會(huì)很高，而且會(huì)伴隨大量的脫硫劑廢物產(chǎn)生，造成環(huán)境污染。因此，不宜選用干法脫硫。對(duì)脫除氣體中較高硫化氫，最經(jīng)濟(jì)、有效的工藝方法還是濕法脫硫。濕法脫硫有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)一是脫硫液可以再生循環(huán)使用，二是可以將單質(zhì)硫分離出來(lái)，副產(chǎn)硫膏。通過(guò)對(duì)大量脫硫裝置的綜合分析，結(jié)合對(duì)目前國(guó)內(nèi)各種脫硫工藝的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行反復(fù)對(duì)比，經(jīng)過(guò)對(duì)多家煤氣脫硫的生產(chǎn)裝置和我們以前設(shè)計(jì)建設(shè)的在用裝置的長(zhǎng)期跟蹤和考察，我們認(rèn)為采用“濕式氧化脫硫”的PDS（或888）法是最恰當(dāng)工藝選擇。PDS法屬于濕式氧化法，其主要特點(diǎn)采用堿液為載體，用雙核鈦菁鈷磺酸鹽系（PDS）加少量專(zhuān)用活化劑組合成的復(fù)合型催化劑，不但能脫除硫化氫，對(duì)有機(jī)硫也有很好的脫除作用。本法采用自吸空氣對(duì)脫硫富液進(jìn)行氧化再生。經(jīng)過(guò)濕法脫硫以后的沼氣硫含量降至200PPM以下。為降低精脫硫槽的脫硫量，濕法脫硫后串氧化鐵脫硫塔將硫含量脫至20PPM以下。FE2O3H2OH2FE2S3H2O3H2O精脫硫是在一定溫度、壓力下，原料氣通過(guò)氧化錳及氧化鋅脫硫劑，將原料氣中的有機(jī)硫、H2S脫至02PPM以下，以滿(mǎn)足蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑對(duì)硫的要求，其主要反應(yīng)為COSMNOMNSCO2H2SMNOMNSH2OH2SZNOZNSH2O322烴類(lèi)的蒸汽轉(zhuǎn)化脫除硫后的原料氣經(jīng)壓縮機(jī)壓縮至035MPAG后送入脫氧工序在脫氧工序，原料首先經(jīng)原料換熱器換熱至400，然后進(jìn)入脫氧塔，在催化劑的作用下氧與甲烷反應(yīng)生成二氧化碳，從而達(dá)到脫氧的目的。反應(yīng)后的脫氧氣經(jīng)原料換熱器與原料氣換熱，然后再經(jīng)冷卻器冷器至常溫，送入冷凍干燥工序。為了達(dá)到產(chǎn)品氣的露點(diǎn)溫度，同時(shí)滿(mǎn)足產(chǎn)品氣溫度要求，在進(jìn)入PSA脫碳之前，先對(duì)脫氧氣進(jìn)行冷凍干燥，進(jìn)一步降低水含量。經(jīng)冷干機(jī)冷卻，經(jīng)二級(jí)過(guò)濾器過(guò)濾后脫氧氣送入PSA脫碳工序。脫氧冷干氣進(jìn)入變壓吸附脫碳工序，通過(guò)變壓吸附脫除二氧化碳，從而獲得產(chǎn)品甲烷，最終產(chǎn)品送出界外。變壓吸附脫碳工序采用512/V工藝，經(jīng)過(guò)五個(gè)塔的循環(huán)吸附，最終連續(xù)獲得轉(zhuǎn)化原料氣。烴類(lèi)的蒸汽轉(zhuǎn)化是以水蒸汽為氧化劑，在鎳催化劑的作用下將烴類(lèi)物質(zhì)轉(zhuǎn)化，得到制取氫氣的原料氣。這一過(guò)程為吸熱過(guò)程,故需外供熱量，轉(zhuǎn)化所需的熱量由轉(zhuǎn)化爐輻射段提供。在鎳催化劑作用下其主要反應(yīng)如下CH4H2OCO3H2QCOH2OCO2H2Q323一氧化碳變換轉(zhuǎn)化氣溫度在360OC進(jìn)入變換爐，在高變催化劑的作用下，一氧化碳與水蒸氣發(fā)生如下反應(yīng)COH2OCO2H2QCO變換反應(yīng)為放熱反應(yīng)，低溫對(duì)變換平衡有利，可得到較高的CO變換率，進(jìn)而可提高單位原料的產(chǎn)氫量。設(shè)置低溫變換會(huì)降低原料氣消耗，但是變壓吸附解吸氣熱值降低，將增加燃料消耗同時(shí)增加操作的復(fù)雜性。為簡(jiǎn)化工藝流程，節(jié)省投資，通常天然氣轉(zhuǎn)化制氫只采用一段變換。324變壓吸附裝置提純氫氣基本原理吸附是指當(dāng)兩種相態(tài)不同的物質(zhì)接觸時(shí)，其中密度較低物質(zhì)的分子在密度較高的物質(zhì)表面被富集的現(xiàn)象和過(guò)程。具有吸附作用的物質(zhì)（一般為密度相對(duì)較大的多孔固體）被稱(chēng)為吸附劑，被吸附的物質(zhì)（一般為密度相對(duì)較小的氣體）稱(chēng)為吸附質(zhì)。變壓吸附氫提純裝置中的吸附主要為物理吸附。物理吸附是指依靠吸附劑與吸附質(zhì)分子間的分子力（包括范德華力和電磁力）進(jìn)行的吸附。其特點(diǎn)是吸附過(guò)程中沒(méi)有化學(xué)反應(yīng)，吸附過(guò)程進(jìn)行得極快，參與吸附的各相物質(zhì)間的動(dòng)態(tài)平衡在瞬間即可完成，并且這種吸附是完全可逆的。變壓吸附提氫工藝過(guò)程之所以得以實(shí)現(xiàn)是由于吸附劑在這種物理吸附中所具有的兩個(gè)性質(zhì)一是對(duì)不同組分的吸附能力不同，二是吸附質(zhì)在吸附劑上的吸附容量隨吸附質(zhì)的分壓上升而增加，隨吸附溫度的上升而下降。利用吸附劑的第一個(gè)性質(zhì)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)含氫氣源中雜質(zhì)組分的優(yōu)先吸附而實(shí)現(xiàn)氫提純的目的；利用吸附劑的第二個(gè)性質(zhì)，可實(shí)現(xiàn)吸附劑在低溫、高壓下吸附而在高溫、低壓下解吸再生，從而構(gòu)成吸附劑的吸附與再生循環(huán)，達(dá)到連續(xù)提氫的目的。工業(yè)PSA裝置所選用的吸附劑都是具有較大比表面積的固體顆粒，主要有活性氧化鋁類(lèi)、活性炭類(lèi)、硅膠類(lèi)和分子篩類(lèi)。吸附劑最重要的物理特征包括孔容積、孔徑分布、表面積和表面性質(zhì)等。不同的吸附劑由于有不同的孔隙大小分布、不同的比表面積和不同的表面性質(zhì)，因而對(duì)混合氣體中的各組分具有不同的吸附能力和吸附容量。對(duì)于組成復(fù)雜的氣源，在實(shí)際應(yīng)用中常常需要多種吸附劑，按吸附性能依次分層裝填組成復(fù)合吸附床，才能達(dá)到分離所需產(chǎn)品組分的目的。33工藝流程簡(jiǎn)述流程框圖如下蒸汽轉(zhuǎn)化原料沼氣脫氧水變壓吸附產(chǎn)品氫氣解吸氣作燃料燃料氣變換脫硫增壓脫氧脫碳增壓331變壓吸附裝置提取純氫本變壓吸附提氫采用613/P工藝（6個(gè)吸附塔，1塔吸附，3次均壓，常壓解吸）。原料氣由吸附塔入口端進(jìn)入，在出口端獲得需要純度的氫氣。變壓吸附基本工作步驟分為吸附和再生兩步驟。吸附劑的再生又是通過(guò)以下三個(gè)基本步驟來(lái)完成的（1）吸附塔壓力降至低壓首先是經(jīng)過(guò)均壓和順著吸附的方向進(jìn)行降壓（以下簡(jiǎn)稱(chēng)為順?lè)臥P），順?lè)艜r(shí)，有一部分吸附劑仍處于吸附狀態(tài)，接著逆著吸附的方向進(jìn)行降壓（以下簡(jiǎn)稱(chēng)為逆放D），逆放時(shí)，吸附劑得到初步再生。（2）用較純的含氫氣體沖洗待再生的吸附塔，使吸附劑解析同時(shí)清除尚殘留于吸附劑中的雜質(zhì)。（3）吸附塔升至吸附壓力，以準(zhǔn)備再次分離原料氣。裝置采用五塔工藝，即一塔吸附三次均壓，常壓解析的變壓吸附過(guò)程，每個(gè)吸附塔在一次循環(huán)中均需經(jīng)歷吸附（A）、一均降（E1D）、二均降（E2D）、三均降（E3D）、順?lè)牛≒P）、逆放（D）、沖洗（P）、三均升（E3R）、二均升（E2R）、一均升（E1R）以及終充（FR）等十一個(gè)步驟。五個(gè)吸附塔在執(zhí)行程序的安排上相互錯(cuò)開(kāi)，構(gòu)成一個(gè)閉路循環(huán)，以保證原料連續(xù)輸入和產(chǎn)品不斷輸出。解吸氣全部回收提供給轉(zhuǎn)化爐作燃料。PSA方案技術(shù)特點(diǎn)（1）提氫裝置采用6塔工藝，在滿(mǎn)足處理氣量的前提下，減少了吸附塔及其相關(guān)配置的數(shù)量，因此降低了裝置的硬件投資，并具有較大的操作彈性。（2）提氫裝置采用常壓解吸方式，有利于解析氣全部回收去燃燒，同時(shí)也保證了吸附劑的解吸效果及氫氣的純度。（3）關(guān)鍵吸附劑采用經(jīng)過(guò)我單位長(zhǎng)期驗(yàn)證的高效、高性能吸附劑，保證了裝置的吸附凈化性能。（4）吸附劑的裝填采用密實(shí)裝填方法，最大限度避免了吸附器內(nèi)死空間（沒(méi)有被吸附劑占用的空間）對(duì)氣體凈化帶來(lái)的影響。（5）主要程序控制閥采用我公司監(jiān)制的高性能氣動(dòng)截止閥，具有性能可靠（兩年免維護(hù)）、形式合理、價(jià)格適中和良好的互換性等特點(diǎn)。（6）對(duì)原料氣壓力采取了有效的監(jiān)控措施，設(shè)置了超壓放空系統(tǒng)，保證了裝置的安全性。（7）采用以613/P運(yùn)行方式為主的工藝流程，當(dāng)與某一吸附塔相連的程控閥或控制閥門(mén)開(kāi)關(guān)的元件出現(xiàn)故障時(shí)，可根據(jù)對(duì)產(chǎn)品氣的要求情況，切換為513/P運(yùn)行方式，然后切除故障塔，實(shí)現(xiàn)不停產(chǎn)的目的，從而大大增加了裝置長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的可靠性。34控制系統(tǒng)特點(diǎn)（1）硬件控制器的選擇采用SIEMENSS7300控制系統(tǒng)，可以提供與其他控制系統(tǒng)的通訊接口（本方案中的配置無(wú)此功能，可根據(jù)用戶(hù)需要增加相應(yīng)的硬件）?，F(xiàn)場(chǎng)儀表的選擇主要采用國(guó)內(nèi)合資產(chǎn)品，如川儀YOKOGAWA、上海YOKOGAWA、承德KROHNE、上海山武YAMATAKE、蘇州WIKA等品牌。（2）軟件控制方法采用上位計(jì)算機(jī)監(jiān)控和操作模式。提供仿真監(jiān)控畫(huà)面、操作調(diào)節(jié)畫(huà)面、報(bào)警畫(huà)面和數(shù)據(jù)報(bào)表自動(dòng)生成打印等完善操作功能。控制軟件編制除檢測(cè)顯示、調(diào)節(jié)、報(bào)警和聯(lián)鎖等常規(guī)手法外，軟件還編制了壓力保護(hù)緩釋回路，使裝置的安全保護(hù)措施更加完善。還可根據(jù)用戶(hù)的需要進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，提供裝置故障自動(dòng)檢測(cè)功能。4、控制方案及儀表41基本控制功能411順序控制本裝置的順序控制功能要求對(duì)全部程控開(kāi)關(guān)閥進(jìn)行可靠的開(kāi)關(guān)控制，保證各程控開(kāi)關(guān)閥按照工藝給定的條件和順序開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)PSA裝置的正常切換工作。所有程控開(kāi)關(guān)閥均由防爆電磁閥驅(qū)動(dòng)，所有程控閥均帶閥位傳感器。計(jì)算機(jī)可隨時(shí)監(jiān)控、顯示所有程控閥的動(dòng)作情況，并可對(duì)程控閥故障進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警和聯(lián)鎖處理。順序控制功能還可實(shí)現(xiàn)多種切塔和恢復(fù)的控制，運(yùn)行多套程序。412均壓限速調(diào)節(jié)PSA裝置在運(yùn)行過(guò)程中，吸附塔除在吸附狀態(tài)外，都處在某種降壓和升壓過(guò)程中，這些過(guò)程中都要求氣流均衡、穩(wěn)定，特別是均壓過(guò)程如果太快將嚴(yán)重影響吸附劑的使用壽命，因而本裝置的程控閥門(mén)采用氣動(dòng)，并具有慢開(kāi)啟快關(guān)閉功能，可有效控制氣流沖擊，保證吸附劑長(zhǎng)期、有效使用。413回路調(diào)節(jié)本裝置控制系統(tǒng)的回路調(diào)節(jié)功能可實(shí)現(xiàn)可靠的PID調(diào)節(jié)、串級(jí)調(diào)節(jié)、分程調(diào)節(jié)等多種控制功能，保證天然氣轉(zhuǎn)化和PSA系統(tǒng)的控制自動(dòng)進(jìn)行，確保裝置穩(wěn)定可靠運(yùn)行，所有控制回路均由計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)控，參數(shù)修改方便。并可自動(dòng)對(duì)各參數(shù)的異常進(jìn)行報(bào)警和聯(lián)鎖處理。414自適應(yīng)隨動(dòng)控制對(duì)于影響吸附效果的關(guān)鍵調(diào)節(jié)回路產(chǎn)品氣升壓回路和沖洗控制回路采用自適應(yīng)隨動(dòng)控制，可使產(chǎn)品氣升壓過(guò)程和沖洗過(guò)程能隨著其它吸附參數(shù)自動(dòng)調(diào)整，始終符合工藝的理想調(diào)節(jié)曲線(xiàn)。415優(yōu)化控制控制系統(tǒng)的優(yōu)化控制功能是可依據(jù)PSA進(jìn)料量的大小，和產(chǎn)品氫氣的純度自動(dòng)地調(diào)整影響吸附的最主要參數(shù)吸附循環(huán)時(shí)間參數(shù)，在保證裝置產(chǎn)品的純度的同時(shí)保證裝置的產(chǎn)量最大，使裝置自動(dòng)處于的最佳運(yùn)行狀況。416聯(lián)鎖控制控制系統(tǒng)的聯(lián)鎖控制可實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)超壓和進(jìn)口低壓聯(lián)鎖；吸附塔故障時(shí)的自動(dòng)聯(lián)鎖切除；系統(tǒng)超壓時(shí)自動(dòng)聯(lián)鎖放空與保護(hù)；燃燒尾氣超壓聯(lián)鎖放空保護(hù)；中壓蒸汽超壓聯(lián)鎖放空保護(hù)控制等。417管理功能本裝置控制系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)如下的管理功能可以進(jìn)行完善直觀的工藝流程監(jiān)控與動(dòng)態(tài)顯示，控制系統(tǒng)具有故障自診斷功能，歷史趨勢(shì)記錄功能，事故記錄功能、各種操作記錄功能、自動(dòng)報(bào)表打印功能。418故障診斷功能本控制系統(tǒng)可根據(jù)壓力、閥位檢測(cè)、產(chǎn)品純度、溫度、流量等參數(shù)自動(dòng)對(duì)工藝或設(shè)備故障進(jìn)行自動(dòng)診斷、報(bào)警和聯(lián)鎖處理。同時(shí)對(duì)控制系統(tǒng)自身的主要故障如CPU故障、通訊故障也可進(jìn)行自診斷，并提出故障警告和安全處理。42控制軟件的特點(diǎn)421自適應(yīng)隨動(dòng)調(diào)節(jié)本裝置的關(guān)鍵調(diào)節(jié)回路產(chǎn)品氣升壓回路和沖洗控制回路采用自適應(yīng)隨動(dòng)控制，其控制回路框圖如下XX科技股份有限公司開(kāi)發(fā)的這套變壓吸附自適應(yīng)控制軟件，可根據(jù)變化中的工藝參數(shù)自動(dòng)生成控制操作曲線(xiàn)，按此曲線(xiàn)自動(dòng)控制變壓吸附裝置的沖洗和升壓過(guò)程，可最大限度地接近于理想過(guò)程。422自動(dòng)控制回路自動(dòng)調(diào)節(jié)根據(jù)工藝要求，設(shè)定工藝操作參數(shù)（液位、壓力、流量等），通過(guò)自動(dòng)控制回路，完成自動(dòng)的閉環(huán)控制。423故障塔切除與恢復(fù)控制軟件故障塔切除在變壓吸附裝置運(yùn)行過(guò)程中，如因閥門(mén)、控制線(xiàn)路、電磁閥等問(wèn)題，使某塔不能正常工作時(shí)，就需要切掉一個(gè)塔，讓其余的塔正常運(yùn)行，保證生產(chǎn)不間斷,以此類(lèi)推可根據(jù)裝置配置情況和生產(chǎn)情況切除一個(gè)或多個(gè)塔,系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行，這是提高變壓吸附裝置壓力給定值曲線(xiàn)PID輸出閥門(mén)開(kāi)度壓力變化的吸附時(shí)間參數(shù)啟止壓力點(diǎn)（實(shí)測(cè)值）設(shè)定值壓力、液位等PID（PI、PD、P等）輸出調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)度過(guò)程值可靠性的一個(gè)關(guān)鍵，也是變壓吸附控制技術(shù)的一個(gè)核心。本系統(tǒng)可作從六塔到五塔的任意切換運(yùn)行。切塔過(guò)程如下A故障塔判斷根據(jù)壓力、閥檢、雜質(zhì)超標(biāo)等檢測(cè)值進(jìn)行三選二判斷；B自動(dòng)發(fā)出切除故障塔信號(hào)，關(guān)斷該塔所有程控閥，開(kāi)始運(yùn)行切塔后程序，并產(chǎn)生報(bào)警提示。C自動(dòng)建立切塔后的正常運(yùn)行條件并自動(dòng)修改相關(guān)參數(shù)；D進(jìn)入切塔后的正常運(yùn)行狀態(tài)。切除塔恢復(fù)當(dāng)被切除塔修復(fù)之后，需要將其投入正常運(yùn)行，但投入的時(shí)機(jī)不對(duì)將引起較大的波動(dòng)，甚至出現(xiàn)故障，本軟件能夠自動(dòng)找到最佳狀態(tài)恢復(fù)，使系統(tǒng)波動(dòng)最小?；謴?fù)過(guò)程如下A在故障處理完成后，操作人員發(fā)出恢復(fù)指令；B程序根據(jù)該塔狀態(tài)，確定恢復(fù)的最佳步序，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)無(wú)擾動(dòng)恢復(fù)；C自動(dòng)建立切塔后的正常運(yùn)行條件并自動(dòng)修改相關(guān)運(yùn)行參數(shù)；424優(yōu)化控制本軟件可根據(jù)裝置進(jìn)料量的大小、產(chǎn)品氫分析的變化和原料氣組分，適時(shí)地自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，特別是吸附時(shí)間，優(yōu)化PSA的運(yùn)行狀況。以保證在任何處理量和不同的原料氣組分下，都能達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量要求并獲得最高的氫回收率。43控制系統(tǒng)說(shuō)明本裝置控制主機(jī)按進(jìn)口西門(mén)子S7300系列PLC配上位監(jiān)控站選型?？刂葡到y(tǒng)配置為11的單機(jī)對(duì)單站結(jié)構(gòu)。配置方案本裝置控制系統(tǒng)采用西門(mén)子S7300PLC組成的控制系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中，包含一個(gè)CPU和帶若干I/O模塊的組成的三個(gè)機(jī)架，PLC與上位機(jī)通訊采用西門(mén)子MPI方式進(jìn)行通訊，滿(mǎn)足數(shù)據(jù)采集和通訊需要，控制系統(tǒng)保證平穩(wěn)、安全、長(zhǎng)期的運(yùn)行。上位監(jiān)控與管理系統(tǒng)配置上位監(jiān)控與管理系統(tǒng)由1個(gè)操作員站組成，并兼工程師站，它們包括計(jì)算機(jī)、顯示器、聲光報(bào)警元件和操作臺(tái)等部分。操作員站上都能顯示裝置的全部流程圖畫(huà)面和控制操作參數(shù)，利于操作人員進(jìn)行監(jiān)控和控制，系統(tǒng)運(yùn)行可靠、監(jiān)控、管理先進(jìn)、操作方便。上位監(jiān)控站選擇美國(guó)DELL公司的PIV的計(jì)算機(jī)。顯示器選用高性能的19純平彩顯，它能提供較大的顯示窗口和很高的分辨率，使畫(huà)面顯示更加清晰、操作更加準(zhǔn)確。在上位機(jī)上安裝有WINCC60或以上版本（完全版）的監(jiān)控軟件和STEP7編程軟件。儀表維護(hù)工程師可在工程師站上方便地進(jìn)行流程圖畫(huà)面修改、控制組態(tài)修改、控制程序修改等操作，修改后的程圖畫(huà)面、控制組態(tài)可直接存儲(chǔ)，然后進(jìn)行運(yùn)行；修改后的PLC控制程序通過(guò)MPI口下載到PLC，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行文件或程序更新。WINDOWSPROFESIONAL2000或WINDOWSXP和WINCC的分級(jí)用戶(hù)管理可以避免無(wú)關(guān)人員進(jìn)入工程師環(huán)境，保證系統(tǒng)的安全和完整。系統(tǒng)配置圖如下5設(shè)備及程控閥選擇根據(jù)本裝置中的工藝物料特性、設(shè)計(jì)參數(shù)等要求，設(shè)備材料主要采用國(guó)產(chǎn)普通碳素鋼、低合金鋼、不銹鋼。設(shè)備制造材料主要采用國(guó)產(chǎn)普通碳素鋼（Q235A、20R），低合金鋼（16MNR），高合金鋼（1CR25NI20、0GR18NI9、00CR18NI5MO3SI2、15CRMO、INCOLOY800H等），其標(biāo)準(zhǔn)為碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋薄鋼板及鋼帶GB91289PLC控制系統(tǒng)示意圖上位控制站主機(jī)架（電源、CPU、擴(kuò)展模塊和I/O模塊）MPI擴(kuò)展I/O機(jī)架（電源、擴(kuò)展模塊和I/O模塊）擴(kuò)展I/O機(jī)架（電源、擴(kuò)展模塊和I/O模塊）碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋厚鋼板及鋼帶GB327488不銹鋼熱軋鋼板GB4237921）轉(zhuǎn)化爐轉(zhuǎn)化爐采用圓筒爐，頂燒（上部進(jìn)原料氣），單面輻射。在輻射段內(nèi)有共8根轉(zhuǎn)化管，轉(zhuǎn)化管有效長(zhǎng)度100M。圓筒爐頂中心設(shè)有1個(gè)燒嘴。對(duì)流段設(shè)置了混合氣，天然氣，廢鍋等4個(gè)預(yù)熱盤(pán)管組，使輻射段來(lái)的高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)4個(gè)預(yù)熱盤(pán)管組以后，煙氣溫度降至280左右，再經(jīng)空氣預(yù)熱器降溫到180左右，由風(fēng)機(jī)和煙囪排入大氣。轉(zhuǎn)化爐是采用直接火焰加熱的高溫，中壓爐管，爐管最高溫度高達(dá)880，操作條件惡劣，而爐管的設(shè)計(jì)壽命正常情況下可達(dá)十萬(wàn)小時(shí)，因此，如前所述，只有設(shè)計(jì)、制造、操作都給與足夠的重視，方能使轉(zhuǎn)化爐安全、長(zhǎng)周期運(yùn)行。由于操作條件的需要，本設(shè)計(jì)輻射段采用高鎳鉻合金離心鑄造爐管HPNB，以及軋制的INCOLOY800H管；回收余熱盤(pán)管材料采用0CR25NI20、1CR19NI9、20G等材料。特點(diǎn)采用圓筒爐占地小，熱效率高。2）轉(zhuǎn)化氣廢熱鍋爐轉(zhuǎn)化氣廢熱鍋爐是高溫中壓的壓力容器，由于轉(zhuǎn)化氣溫度高達(dá)830左右。在高溫進(jìn)口端采用INCOLOY800H鍛件制作的管口帶澆注料內(nèi)襯的中溫鋼制作管箱結(jié)構(gòu)。管板的管箱側(cè)也采用澆注料內(nèi)襯，使得管板的最高溫度不超過(guò)350，因此，管板和換熱管的材質(zhì)原則上可以使用普通低合金鋼。在本設(shè)計(jì)中，管板和換熱管分別選用15CRMOR和15CRMO材質(zhì)，實(shí)踐證明是安全可靠的。3）中變爐中變爐是高溫中壓壓力容器，經(jīng)冷卻到360左右的轉(zhuǎn)化氣進(jìn)入中變爐進(jìn)行放熱反應(yīng)，在中變氣出口端溫度達(dá)到460左右，操作壓力為22MPA，因此設(shè)備主體材料選擇15CRMOR，滿(mǎn)足操作工況的要求；在中變爐的上、中、下段設(shè)置了溫度的遠(yuǎn)傳檢測(cè)，可以有效的監(jiān)控床層溫度。4）程控閥的相關(guān)性能和特點(diǎn)PSA閥門(mén)在PSA裝置運(yùn)行過(guò)程中起著至關(guān)重要的決定作用，所以要求也非常之高而嚴(yán)，其應(yīng)用的場(chǎng)合具有如下的特點(diǎn)啟閉十分頻繁；閥門(mén)啟閉要求快；氣流方向有交變；氣流量也有起伏變化；閥門(mén)內(nèi)外密封要求高而且嚴(yán)格。與本裝置配套的程序控制閥為我公司根據(jù)長(zhǎng)期PSA設(shè)計(jì)、運(yùn)行和制造所沉積經(jīng)驗(yàn)、特別精制的PSA專(zhuān)用高性能氣動(dòng)截止閥。閥門(mén)的制造同時(shí)借鑒了國(guó)外商家的工程技術(shù)經(jīng)驗(yàn)并采用了多項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)，其密封性能、防沖刷性能、抗疲勞性能均達(dá)到或接近國(guó)際先進(jìn)水平，具有很好的簡(jiǎn)便安裝性能、在線(xiàn)檢修性能和產(chǎn)品互換性能。它還成功地運(yùn)用在國(guó)外氣體公司的PSA裝置中閥門(mén)的，閥門(mén)出廠檢驗(yàn)執(zhí)行美國(guó)ANSI標(biāo)準(zhǔn)。41程控閥性能體現(xiàn)亞聯(lián)的高性能氣動(dòng)截止閥是借鑒國(guó)外多個(gè)廠家在PSA成功使用的產(chǎn)品和技術(shù)，并有自己的風(fēng)格和特點(diǎn)，主要體現(xiàn)在以下方面（1）缸與電磁換向閥之間采用國(guó)外最新潮流實(shí)現(xiàn)無(wú)管接頭連接，安裝方便簡(jiǎn)單。（2）支架可實(shí)現(xiàn)全封閉四年不調(diào)整，設(shè)有檢漏孔和高性能閥必設(shè)的帶壓堵漏孔。（3）閥門(mén)密封件全部采用進(jìn)口名牌密封件。（4）獨(dú)特的內(nèi)平衡密封機(jī)理。（5）具有截止閥才能實(shí)現(xiàn)的防沖刷結(jié)構(gòu)。（6）在較潔凈介質(zhì)和正常使用工況下壽命上100萬(wàn)次。（7）防腐涂料采用防靜電涂料，防止靜電積聚導(dǎo)致放電產(chǎn)生火花。42程控閥主要技術(shù)和構(gòu)件程控閥由閥體、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、閥位檢測(cè)三部分組成，詳細(xì)構(gòu)件介紹如下（1）閥芯閥芯密封結(jié)構(gòu)有多種形式，可根據(jù)用戶(hù)要求選擇A鎧裝式安裝較麻煩、適合薄型可繞曲密封片如PTFE等。密封特點(diǎn)抗沖刷，密封效果好。B平裝式裝拆簡(jiǎn)單、適合有一定強(qiáng)度厚型密封片如PI、EKONOL或PEEK、填充PTFE等。密封特點(diǎn)抗沖刷、密封穩(wěn)定長(zhǎng)久。（2）防沖刷問(wèn)題由于PSA工藝的特殊性，在較高壓差下高速的H2和分子篩粉塵對(duì)密封產(chǎn)生沖刷，使密封失效。蝶閥和球閥由于結(jié)構(gòu)原因均無(wú)法有效防止、保護(hù)密封面，只能用較大泄漏量的金屬密封閥門(mén)來(lái)解決沖刷問(wèn)題。沖刷常發(fā)生在閥門(mén)開(kāi)啟瞬間流道最窄（節(jié)流）處，通過(guò)轉(zhuǎn)移沖刷位置，保護(hù)密封面不受沖刷。密封座采用抗沖蝕抗擦傷的堆焊焊條焊接而成。（3）密封片與新材料閥芯密封有多種材料可供選擇只有金屬對(duì)非金屬的密封（軟密封才能達(dá)到長(zhǎng)期零泄漏。而金屬對(duì)金屬的密封（硬密封國(guó)外通常最高達(dá)到級(jí)密封，僅個(gè)別能保證出廠達(dá)到零泄漏，因金屬對(duì)金屬密封比壓大，易損壞密封面。（4）閥桿閥桿設(shè)計(jì)采用穩(wěn)定設(shè)計(jì)法和抗疲勞設(shè)計(jì)法，材質(zhì)多種，采用國(guó)際先進(jìn)的無(wú)心磨床加工技術(shù)，進(jìn)行多道表面處理以及外表高頻強(qiáng)化處理技術(shù)，外表硬而耐磨，內(nèi)部韌，加粗設(shè)計(jì)有效地防止閥桿疲勞斷裂和密封磨損（永不斷裂）。閥桿采用高精密無(wú)心磨床、高速拋光機(jī)以及電鍍專(zhuān)用設(shè)備，經(jīng)過(guò)15道工序加工而成，嚴(yán)格保證材質(zhì)成分、機(jī)械性能和尺寸、形位公差、鍍層厚度、表面粗糙度。還被廣泛用于各種氣缸、油缸、活塞桿的加工。（5）活塞與缸體活塞與缸體不是硬對(duì)硬摩擦，而是在他們之間加有耐磨導(dǎo)向帶，具有耐磨減摩、刮塵、抗粘著、平穩(wěn)導(dǎo)向、提供固體潤(rùn)滑之功效，實(shí)現(xiàn)氣、液缸無(wú)油潤(rùn)滑?；钊捎娩X合金和襯優(yōu)質(zhì)耐磨導(dǎo)向環(huán)提供潤(rùn)滑、防止金屬活塞啃缸、摩擦力過(guò)大造成缸體密封失效，能實(shí)現(xiàn)無(wú)油操作。（6）彈簧與軸承A閥桿軸承采用多層復(fù)合軸承，淘汰傳統(tǒng)的銅套。B彈簧采用抗疲勞新型模具彈簧，解決普通彈簧易疲勞斷裂的問(wèn)題。彈簧使閥門(mén)始終處于關(guān)閉的安全狀態(tài)。（7）密封圈與耐磨帶有世界級(jí)液壓密封品牌美國(guó)PARKER、日本NOK、德國(guó)MERKEL和DICHTOMATIK供選擇。（8）填料函功能自密封、自補(bǔ)償、可檢漏、可帶壓堵漏、不調(diào)整、設(shè)防分子篩粉塵刮塵圈、高彈性/低摩擦/自潤(rùn)滑材料。（9）在線(xiàn)維修與無(wú)管式安裝檢修閥門(mén)不用拆閥門(mén)兩端法蘭，只需將中法蘭拆卸即可對(duì)閥門(mén)進(jìn)行檢修。蝶閥和球閥無(wú)此優(yōu)點(diǎn)。電磁閥和氣缸之間聯(lián)接無(wú)氣管和接頭，實(shí)現(xiàn)NAMUR聯(lián)接。43程控閥主要特點(diǎn)高性能液動(dòng)截止閥又稱(chēng)程控閥或平板閥，它是氣體分離（PSA法）和造氣裝置中應(yīng)用最廣泛的閥門(mén)。該閥具有以下特點(diǎn)（1）閥門(mén)開(kāi)關(guān)迅速，動(dòng)作靈活可靠。（2）可在線(xiàn)維修，閥體無(wú)須從管道上拆下就可維修。（3）閥芯密封采用特種結(jié)構(gòu)與材料，抗沖刷、零泄漏、長(zhǎng)壽命。（4）閥門(mén)在頻繁開(kāi)關(guān)狀態(tài)下保持高的密封性能。（5）油缸無(wú)沖擊，開(kāi)關(guān)速度可調(diào)。（6）油缸體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)行平穩(wěn)。（7）具有可在現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)閥門(mén)行程指示；開(kāi)啟、關(guān)閉狀態(tài)的功能。（8）同型號(hào)、同規(guī)格的程控閥的各組成部分可以互換、互用。（9）密封性能好，無(wú)內(nèi)、外泄漏，連續(xù)無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間2年。6、主要設(shè)備及三劑以最終設(shè)計(jì)為準(zhǔn)一特殊設(shè)備備注1轉(zhuǎn)化爐轉(zhuǎn)化管12根,MANXM,INCOLOY800H,SS,CSETC1套煙氣廢鍋1臺(tái)原料氣預(yù)熱器1臺(tái)混合氣加熱器1臺(tái)燃燒器1臺(tái)包括空氣預(yù)熱器1臺(tái)二非標(biāo)設(shè)備1水封罐1BAR/1臺(tái)2脫水罐1BAR/1臺(tái)3脫硫塔1臺(tái)4再生槽1臺(tái)5原液槽1臺(tái)6貧液槽1臺(tái)7富液槽1臺(tái)8泡沫槽1臺(tái)9脫硫槽1BAR/Q235A2臺(tái)10脫硫槽20BAR/15CRMOR2臺(tái)11中變爐20BAR/15CRMOR1臺(tái)12壓縮機(jī)回路冷卻器DN300/L23341臺(tái)13廢熱鍋爐20BAR/15CRMOR1臺(tái)14中變后換熱器23BAR/15CRMOR1臺(tái)15鍋爐給水預(yù)熱器23BAR/0CR18NI10TI1臺(tái)16脫鹽水預(yù)熱器20BAR/0CR18NI10TI1臺(tái)17水冷器20BAR/0CR18NI10TI1臺(tái)18原料氣緩沖罐20BAR/Q345R1臺(tái)19燃料氣緩沖罐20BAR/Q345R1臺(tái)20除氧器1臺(tái)21汽包23BAR/Q345R22變換氣分離器20BAR/0CR18NI91臺(tái)23排污罐常壓/Q235A1臺(tái)24蒸汽分離器23BAR/Q345R1臺(tái)25空氣吸入管常壓/Q235A1臺(tái)26煙囪常壓/Q235A1臺(tái)27氣液分離緩沖罐16BAR/Q345R1臺(tái)28吸附塔16BAR/Q345R6臺(tái)29順?lè)艢夤?BAR/Q345R1臺(tái)30逆放氣罐4BAR/Q345R1臺(tái)31解吸氣罐氣4BAR/Q345R1臺(tái)32產(chǎn)品氫氣緩沖罐16BAR/Q345R1臺(tái)33阻火器Q235A3臺(tái)34原料氣緩沖罐01MPA1臺(tái)35原料氣換熱器04MPA1臺(tái)36脫氧塔04MPA1臺(tái)37原料冷卻器04MPA2臺(tái)38汽液分離器04MPA1臺(tái)39脫碳塔04MPA5臺(tái)40產(chǎn)品氣緩沖罐04MPA1臺(tái)三定型設(shè)備21臺(tái)1羅茨風(fēng)機(jī)2臺(tái)2原液泵2臺(tái)3貧液泵2臺(tái)4富液泵2臺(tái)5泡沫泵2臺(tái)6引風(fēng)機(jī)2臺(tái)7空氣鼓風(fēng)機(jī)2臺(tái)8鍋爐給水泵2臺(tái)9鍋爐水循環(huán)泵2臺(tái)10原料氣壓縮機(jī)2臺(tái)11磷酸鹽加藥裝置1套12原料過(guò)濾器13原料壓縮機(jī)14電加熱器15冷干機(jī)16冷干機(jī)后過(guò)濾器17水環(huán)式真空泵四催化劑吸附劑1轉(zhuǎn)化催化劑ALCAZ111/Z1072氧化錳脫硫劑ALCASHT5123氧化鋅脫硫劑ALCAT3084中變催化劑ALCAB113ALGAC0101ALGAB0101ALGAA01015吸附劑ALGAA03016脫氧劑ALGAD0101五程序控制閥75臺(tái)PN40DN25PN40DN32PN40DN40PN40DN50PN40DN100PN40DN150六電氣控制設(shè)備1套1低壓配電柜電氣元件/GGD3臺(tái)2防爆操作柱立式防爆11臺(tái)3照明設(shè)備防爆照明燈具，節(jié)能燈，DIICT420臺(tái)4檢修電源箱DIICT41臺(tái)5照明控制箱DIICT41臺(tái)6電氣安裝材料穿線(xiàn)管/電纜/氣管等30M1批七色譜及氧分儀1色譜及工作站色譜數(shù)據(jù)PC軟件標(biāo)氣1套2煙氣氧分