1、安徽豐原集團(tuán)有限公司1500Nm3/h天然氣轉(zhuǎn)化制氫裝置項(xiàng)目建議書(shū)編號(hào):FU-2013-1112聲明：未經(jīng)我公司許可，請(qǐng)不得將本文件復(fù)制或轉(zhuǎn)交給第三方 一、總論1.1 裝置名稱及建設(shè)地點(diǎn)裝置名稱：1500Nm3/h 天然氣制氫裝置建設(shè)地點(diǎn)：安徽1.2 裝置能力和年操作時(shí)間裝置能力：H2：1500Nm3/h；純度: 99.99(V/V) 壓力2.0 MPa(待定)年操作時(shí)間：8000h操作范圍:40%-110%1.3 原料天然氣(參考條件,請(qǐng)根據(jù)實(shí)際組分修改完善):序號(hào)名稱單位數(shù)量備注1 組成C1甲烷mol%0.95C2乙烷mol%0.032C3丙烷mol%0.0038IC4異丁烷mol%0.0

2、012NC4正丁烷mol%IC5異戊烷mol%0.01NC5正戊烷mol%0.00C6已烷mol%0.00N2氮?dú)鈓ol%0.013CO2二氧化碳mol%0.00水露點(diǎn)/1.4 產(chǎn)品氫氣產(chǎn)品序號(hào)名稱單位數(shù)量備注1 純度 mol %99.992流量 Nm3/h 15003溫度 404壓力MPa2.0待定1.5 公用工程規(guī)格1.5.1 脫鹽水 溫度：常溫 壓力：0.05MPa(G) 水質(zhì)：電導(dǎo)率 5S/cm溶解O2 2 mg/kg氯化物 0.1 mg/kg硅酸鹽(以SiO2計(jì)) 0.2 mg/kgFe 0.1 mg/kg1.5.2 循環(huán)冷卻水 供水溫度： 28 回水溫度： 40 供水壓力： 0.4

3、0MPa 回水壓力： 0.25MPa氯離子25 mg/kg1.5.3 電 交流電： 相數(shù)/電壓等級(jí)/頻率 3 PH/380V/50Hz 交流電： 相數(shù)/電壓等級(jí)/頻率 1 PH/220V/50Hz UPS交流電： 相數(shù)/電壓等級(jí)/頻率 1 PH/220V/50Hz 1.5.4 儀表空氣 壓力： 0.7MPa 溫度： 常溫 露點(diǎn)： -55 含塵量： 1mg/m3，含塵顆粒直徑小于3m。 含油量： 油份含量控制在1ppm以下1.5.5 氮?dú)?壓力： 0.6MPa 溫度： 40 需求量：在裝置建成初次置換使用，總量約為5000 Nm3正常生產(chǎn)時(shí)不用1.6 公用工程及原材料消耗序號(hào)項(xiàng)目規(guī)格單位數(shù)量備注

4、一原材料1天然氣見(jiàn)天然氣組成表Nm3/h0.45單耗0.420.453脫鹽水t/h1.5部分自身回用二公用工程1電裝機(jī)用量380V，220VKw220含照明外輸過(guò)熱蒸汽t/h0.3連續(xù)開(kāi)工蒸汽t/h1.8除氧，汽提，滅火3氫氣H299.5% 鋼瓶瓶5開(kāi)車時(shí)用4氮?dú)釴299.8% O20.2% P0.3MPaNm3/h1500系統(tǒng)置換N299.5% O20.5% 鋼瓶1000循環(huán)升溫6冷卻循環(huán)水T33.5 P0.3MPat/h1507儀表空氣符合GB4830-84 P:0.6MPaNm3/h60注：電耗與原料天然氣壓力有關(guān)。1.7 占地面積主裝置占地：約5040=2000 m2 (不包括公用工程

5、及生活設(shè)施等)二、工藝方案2.1 工藝流程簡(jiǎn)述基本的工藝流程框圖如下：副產(chǎn)蒸汽余熱回收脫鹽水解吸氣作燃料 天然氣氫氣壓縮PSA氫提純轉(zhuǎn)化脫硫變換補(bǔ)充燃料天然氣注:原料天然氣壓力達(dá)到1.7Mpa以上,則不需要配置天然氣壓縮機(jī)。2.1.1天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化來(lái)自管網(wǎng)溫度常溫天然氣，燃燒用氣部分去轉(zhuǎn)化爐燃燒器作燃料使用，大部分經(jīng)增壓至1.7-2.7 MPa(g)左右與循環(huán)氫混合后進(jìn)入原料氣緩沖罐。原料氣再經(jīng)流量調(diào)節(jié)后進(jìn)入轉(zhuǎn)化器對(duì)流段加熱后進(jìn)入鈷鉬加氫催化劑/氧化鋅硫槽，使原料氣中的硫脫至0.1ppm以下。脫硫后的原料氣與工藝蒸汽按一定比例混合，進(jìn)入混合氣過(guò)熱器，進(jìn)一步預(yù)熱后進(jìn)入轉(zhuǎn)化管，在催化劑床層中，甲烷

6、與水蒸汽反應(yīng)生成H2、CO和 CO2，甲烷轉(zhuǎn)化所需熱量由轉(zhuǎn)化器燒嘴燃燒燃料混合氣提供。轉(zhuǎn)化氣出轉(zhuǎn)化器后，進(jìn)入廢熱鍋爐轉(zhuǎn)化氣側(cè)盤管產(chǎn)生工藝蒸汽。出廢鍋轉(zhuǎn)化氣溫度約為350進(jìn)入中溫變換反應(yīng)器，在催化劑的作用下CO和水蒸汽變換為CO2和H2，變換氣進(jìn)入變換后換熱器，與鍋爐給水換熱，再依次進(jìn)入MDEA脫碳再沸氣、脫鹽水預(yù)熱器和循環(huán)冷卻水，逐步回收熱量最終冷卻到40以下，再經(jīng)氣液分離器分液后進(jìn)入脫碳工序。工藝?yán)淠哼M(jìn)入酸性水氣體塔氣體，氣相與工藝蒸汽進(jìn)入轉(zhuǎn)化爐、液相作為鍋爐補(bǔ)水，無(wú)排放，環(huán)保節(jié)能。2.1.2氣體提純脫碳工序:天然氣制氫提純脫除二氧化碳有兩種方式: (雙方討論后才能工藝確定)?；瘜W(xué)凈化法即

7、MDEA脫碳和變壓吸附（PSA）脫碳。一般需要回收提純食品級(jí)CO2，則采用化學(xué)凈化法脫碳， PSA提純氫氣。該方法脫出的二氧化碳純度雜質(zhì)含量少，但投產(chǎn)及生產(chǎn)成本較高。另一種方法是脫碳和提純氫均選擇PSA技術(shù)(抽空脫碳解析的方式) 其投資，和生產(chǎn)成本低于化學(xué)凈化法的制氫。PSA提純工序:由脫碳塔來(lái)粗氫氣進(jìn)入變壓吸附提氫系統(tǒng)，氣體采用8-2-5vPSA工藝，即提純裝置由8個(gè)吸附塔組成。采用2個(gè)吸附塔吸附，5次均壓。每個(gè)吸附在一次循環(huán)過(guò)程中要經(jīng)歷吸附、4次壓力降、逆放、4次均壓力升、最終升壓等步驟。PSA工藝設(shè)計(jì)要求是;連續(xù)的、穩(wěn)定和提高氫氣收率。采用 “均壓” “順?lè)拧薄?順?lè)拧?“逆放”“ 沖洗

8、” 或抽空”等達(dá)到設(shè)計(jì)目的。2.1.3 尾氣回收變壓吸附過(guò)程排出的解吸氣(已脫碳)通過(guò)2臺(tái)解吸氣緩沖罐和自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)在較為穩(wěn)定的壓力下，提供給轉(zhuǎn)化爐作燃料。2.1.4 余熱回收:在原料氣的預(yù)熱方面，采用轉(zhuǎn)化爐對(duì)流段煙氣預(yù)熱方案。采用該方案后，不僅增加了原料預(yù)熱溫度調(diào)節(jié)的靈活性，節(jié)約了投資.2.2 工藝方案的選擇 (技術(shù)交流后確定)2.2.1 脫硫工段轉(zhuǎn)化催化劑在使用過(guò)程中極易受到毒害而喪失活性，對(duì)原料中的雜質(zhì)含量有嚴(yán)格的要求，一般要求精制后的原料氣硫含量小于0.1PPm，氯小于0.5PPm。為了防止催化劑中毒，保障裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行，本技術(shù)方案設(shè)有脫硫凈化工序，精制脫硫反應(yīng)器可將有機(jī)硫轉(zhuǎn)換成無(wú)機(jī)硫

9、，在脫有機(jī)硫反應(yīng)器后串一臺(tái)脫無(wú)機(jī)硫反應(yīng)器，以保障將天然氣中硫含量降到最低。2.2.2 蒸汽轉(zhuǎn)化工藝條件的選擇天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)操作條件的選擇是影響制氫裝置經(jīng)濟(jì)性的重要因素轉(zhuǎn)化溫度蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)過(guò)程是受熱力學(xué)限制的，為滿足高溫轉(zhuǎn)化反應(yīng)的工藝要求，提高轉(zhuǎn)化反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，降低轉(zhuǎn)化氣中的甲烷含量，應(yīng)維持較高的轉(zhuǎn)化氣出口溫度，以降低原料消耗。選用一種種性能優(yōu)良的新型耐高溫爐管。轉(zhuǎn)化壓力轉(zhuǎn)化壓力選擇為1.7-2.8Mpa(G)左右。由于轉(zhuǎn)化壓力較低，盡管設(shè)備壁厚降低，但設(shè)備直徑加大，投資不一定降 低，尤其是轉(zhuǎn)化爐和蒸汽發(fā)生系統(tǒng)的投資和中壓方案相比，基本不變；在低壓操作條件下，中變氣的露點(diǎn)降低，使得中變氣的低

10、溫位潛熱無(wú)法有效利用，降低了中壓蒸汽產(chǎn)量，增加了冷卻中變氣的水電消耗；在低壓操作條件下，則氫氣回收率降低，造成原料耗量增加。高壓力過(guò)高，增加裝置投資成本外也加大了系統(tǒng)的安全隱患根據(jù)上述情況，制氫裝置一般應(yīng)采用中壓轉(zhuǎn)化方案設(shè)計(jì)較為理想,同時(shí)氫氣緩沖罐在較高壓力下供氫，可以很好保證下游用氫的穩(wěn)定性，對(duì)負(fù)荷變動(dòng)的調(diào)整也十分有利。2.2.3 一氧化碳變工段 采用一段中變流程(若建設(shè)方同時(shí)需要CO，則不需要中變工段，增加從CO回收系統(tǒng))采用一氧化碳變換，降低原料單耗節(jié)省轉(zhuǎn)化爐、吸附工段投資。為此在制氫裝置設(shè)計(jì)中，均采用一氧化碳變換工藝。CO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，

11、進(jìn)而可提高單位原料的產(chǎn)氫量，由轉(zhuǎn)化部分來(lái)的約340-360的轉(zhuǎn)化氣進(jìn)入中溫變換反應(yīng)器，在催化劑的作用下發(fā)生變換反應(yīng)： CO+H2O=CO2+H2 Ho298 =-41.4KJ/mol將變換氣中CO含量降至2左右，同時(shí)繼續(xù)生產(chǎn)氫氣。中變氣經(jīng)過(guò)鍋爐給水預(yù)熱器、脫鹽水預(yù)熱器進(jìn)行熱交換回收部分余熱后，再經(jīng)中變氣水冷器冷凝除去水分，經(jīng)分水后進(jìn)入PSA生產(chǎn)部分。2.2.4 工藝?yán)淠旱幕厥绽脕?lái)自裝置外的脫鹽水經(jīng)脫鹽水預(yù)熱器預(yù)熱后與來(lái)自酸性水氣提塔的凈化水混合后進(jìn)入除氧器裝置。除氧器所需的蒸汽由裝置自產(chǎn)水蒸氣提供。除氧水經(jīng)過(guò)中壓鍋爐給水泵升壓后經(jīng)過(guò)鍋爐給水預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入汽包。鍋爐水通過(guò)自然循環(huán)的方式分別

12、經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化爐煙道氣產(chǎn)汽段、轉(zhuǎn)化氣蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生蒸汽。所產(chǎn)生的蒸汽一部分作為工藝蒸汽使用；多余部分減壓作為除氧器除氧用、外輸出裝置。 2.2.5 優(yōu)化余熱回收和PSA解析氣利用變壓吸附解析氣經(jīng)緩沖罐混合、穩(wěn)壓后全部去轉(zhuǎn)化爐燃燒器作為燃料，與燃料天然氣一起燃燒放出熱量，根據(jù)轉(zhuǎn)化爐出口氣體溫度的高低調(diào)節(jié)燃料天然氣的流量，根據(jù)煙氣殘氧量調(diào)節(jié)鼓風(fēng)量，根據(jù)裝置負(fù)荷高低的工況情況調(diào)節(jié)對(duì)流段煙氣溫度。2.3 主要設(shè)備選擇2.3.1轉(zhuǎn)化爐選擇本裝置轉(zhuǎn)化爐采用方箱式強(qiáng)制配風(fēng)頂燒爐、臥式對(duì)流段設(shè)計(jì)。該方法具有以下特點(diǎn):1) 有利于延長(zhǎng)爐管的使用壽命眾所周知,在相同使用壓力情況下,高溫金屬材料的壽命與其承受的金屬壁溫有

13、著直接的關(guān)系：使用溫度越高、其使用壽命呈指數(shù)關(guān)系下降。從上圖能看出，方箱爐爐管為雙面輻射，而圓筒爐為單面輻射、單面反射，所以，如果采用相同的反應(yīng)強(qiáng)度（即爐管的傳熱量相等）和出口溫度，那么圓筒爐爐管迎火側(cè)壁溫一定大于方箱爐。制氫轉(zhuǎn)化爐轉(zhuǎn)化管工況已經(jīng)十分惡劣，其金屬壁溫已高達(dá)950度左右,所選用的hp-nb材料設(shè)計(jì)使用壽命為10萬(wàn)小時(shí)，而壁溫較高的圓筒爐爐管壽命必然會(huì)縮短。同時(shí),由于圓筒爐為單面輻射、單面反射，徑向溫差較大，也容易使?fàn)t管變形。方箱爐由于熱場(chǎng)分布均勻，爐管徑向溫差小，不易變形、使用壽命長(zhǎng)。2) 有利于裝置連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行由圖可以看出，圓筒爐只有一個(gè)燃燒器,一旦熄火就必須緊急停爐，然后吹掃

14、后重新點(diǎn)火，裝置重新恢復(fù)供氣需要數(shù)個(gè)小時(shí)時(shí)間。而方形爐有多個(gè)燃燒器,可以有效維持爐溫在800度以上,熄火機(jī)率非常小，即使某個(gè)燃燒器熄火，由于爐內(nèi)仍有其它明火持續(xù)引燃,所以不需要停爐,只需關(guān)閉熄火的燃燒器數(shù)分鐘后重新點(diǎn)燃即可，這個(gè)過(guò)程不會(huì)導(dǎo)致氫氣停止供應(yīng)。3) 故障時(shí)，有利于裝置快速恢復(fù)生產(chǎn)假如由于意外原因?qū)е履掣鶢t管變形、或者產(chǎn)生熱斑甚至破裂，對(duì)于方箱爐來(lái)講,只需采用蒸汽降溫置換、并在通氮?dú)獗Ｗo(hù)下將該管上下豬尾管切斷、堵焊，就可重新升溫恢復(fù)生產(chǎn)（對(duì)應(yīng)燃燒器適當(dāng)關(guān)小燃料氣）, 損壞的爐管大修時(shí)再更換管，整個(gè)過(guò)程可以在48小時(shí)內(nèi)完成。由于方形爐按照矩陣式布置，因而爐內(nèi)熱場(chǎng)非常容易調(diào)整。圓筒爐為環(huán)形

15、布置爐管、燃燒器呈星形放射式輻射傳熱，一旦某根爐管不吸熱就會(huì)引起爐內(nèi)熱場(chǎng)更加不均勻，使耐火材料受到破壞。同時(shí)，它只有一個(gè)燃燒器,也沒(méi)有辦法定向調(diào)整某個(gè)區(qū)域的熱量輸出。4) 方箱爐有利減少Nox排放量方箱式轉(zhuǎn)化爐燒嘴由多個(gè)燃燒器組成，且采用套管式燃燒器，降低了火焰最高溫度；圓桶爐只有中心一個(gè)高強(qiáng)度燃燒器,在總輸出功率相同條件下，中心火焰溫度大于方箱爐，因而Nox排放量也大于方形爐。綜上所述，圓筒爐適合于小規(guī)模、低強(qiáng)度、生產(chǎn)負(fù)荷等級(jí)不高的場(chǎng)合；方箱爐適合與生產(chǎn)強(qiáng)度高、生產(chǎn)要求連續(xù)穩(wěn)定長(zhǎng)周期場(chǎng)合，生產(chǎn)規(guī)模從幾百方到數(shù)萬(wàn)方每小時(shí)均可。除此而外,本工藝設(shè)計(jì)的方形爐還有以下特點(diǎn)：1） 最適合轉(zhuǎn)化反應(yīng)的要求

16、根據(jù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)需要，最大傳熱量位于工藝溫度較低的管子進(jìn)口處，其平均熱通量是爐管平均熱通量的兩倍。在頂燒爐內(nèi)，由于火焰向下，爐子上部釋放大量熱，而此處工藝氣體反應(yīng)強(qiáng)烈，吸熱強(qiáng)度大，使?fàn)t管壁溫維持較低水平，爐子下部已沒(méi)有燃燒放熱，而此處工藝介質(zhì)吸熱反應(yīng)基本完成，主要以CO重整放熱反應(yīng)為主。因此爐管表面溫度沿軸向分布均勻，使轉(zhuǎn)化爐管的耐高溫性能得以充分發(fā)揮，延長(zhǎng)爐管壽命。2） 輻射效率高，燃料消耗少火焰與工藝物流并流的另一優(yōu)點(diǎn)就是頂燒爐的傳熱方式為兩面輻射，效率要比一面輻射、一面反射效率高。同時(shí)，在頂燒爐內(nèi)燃燒產(chǎn)物來(lái)自輻射室頂部的混合區(qū)。隨著燃燒物的冷卻和變重，自然趨于下流。而在底部燃燒的轉(zhuǎn)化爐內(nèi)，燃

17、燒產(chǎn)物在輻射室的底部，隨著燃燒物的向上通過(guò)燃燒室，燃燒物冷卻下來(lái)引起逆向混合，這種逆向混合將引起輻射室壓力波動(dòng)及溫度場(chǎng)不均勻，影響傳熱效率和操作穩(wěn)定性3） 采用臥式對(duì)流段設(shè)計(jì)，節(jié)約鋼結(jié)構(gòu)用量，便于維護(hù)，更有利與煙氣廢鍋采用自然循環(huán)方式，避免立式煙道的煙氣廢鍋需要增設(shè)強(qiáng)制循環(huán)熱水泵，或建造更高的汽包安裝框架。4） 采用高效空氣預(yù)熱器預(yù)熱空氣回收煙氣熱量，一方面可以使低熱值的解析氣燃燒充分、防止氫氣尾燒、降低燃料消耗，另一方面降低了引風(fēng)機(jī)入口煙氣溫度，使風(fēng)機(jī)和風(fēng)閥的壽命更長(zhǎng)。5） 爐膛底部進(jìn)入對(duì)流段的位置設(shè)有輔助燃燒器，一方面可以縮短開(kāi)車時(shí)間，另一方面有利于裝置低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)調(diào)整對(duì)流段盤管組溫度，已

18、滿足工藝要求。2.3.2 關(guān)鍵設(shè)備廢熱鍋爐特點(diǎn)該設(shè)備是維持蒸汽系統(tǒng)平衡、降低能耗的關(guān)鍵，同時(shí)也是裝置安全運(yùn)行的重要節(jié)點(diǎn)。針對(duì)以往小規(guī)模天然氣制氫中，轉(zhuǎn)化廢鍋有出現(xiàn)故障的現(xiàn)象，我公司技術(shù)部門與制造單位合作開(kāi)發(fā)的套管式廢鍋。消除管板廢鍋熱應(yīng)力，克服下集氣管與廢鍋高溫端管箱接口處斷裂的故障發(fā)生。2.3.3 吸附塔吸附塔是凈化部分的核心設(shè)備之一，設(shè)計(jì)使用壽命10年，循環(huán)次數(shù)達(dá)40萬(wàn)次，工作壓力03.0Mpa（G）。該塔材料為16MnR，具有優(yōu)良的力學(xué)性能、機(jī)械性能、焊接性能、工藝性能，并且可以在交變載荷的作用中工作，整個(gè)容器空間全裝滿吸附劑,上下封頭開(kāi)孔處為折邊結(jié)構(gòu)減少應(yīng)力集中。2.3.4 專用程控閥

19、由于PSA自身工藝流程的特點(diǎn)，對(duì)程控閥有以下要求： 動(dòng)作頻繁。一般情況下，26分鐘就要開(kāi)閉一次，一年按照8000小時(shí)計(jì)，要開(kāi)閉近二十萬(wàn)次。 開(kāi)閉時(shí)間要求短。一般情況下要求23秒就要開(kāi)閉到位。 能用于有毒，易燃易爆場(chǎng)合。 能抵抗高速氣流和少量粉塵（吸附劑沖刷。 有良好的耐溫特性（TSA）。本項(xiàng)目采用亞連公司自己生產(chǎn)的高性能程控閥，已在幾百個(gè)工程項(xiàng)目中運(yùn)用，有成功的長(zhǎng)期工業(yè)化運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，具有非常優(yōu)良的高密封性能(閥門外漏帶來(lái)的是原料的損失浪費(fèi)及造成安全隱患，閥門內(nèi)漏帶來(lái)的是產(chǎn)品品質(zhì)的影響)以及抗磨蝕性能，是裝置平穩(wěn)運(yùn)行的有效保證。2.4 工藝設(shè)備一覽表(技術(shù)交流后詳細(xì)提供)報(bào)建用設(shè)備有: 序號(hào) 設(shè)

20、備 名 稱臺(tái)數(shù) 介 質(zhì) 材質(zhì) 一反應(yīng)器類1脫硫反應(yīng)器2原料氣15CrMoR2中溫變換反應(yīng)器1轉(zhuǎn)化氣15CrMoR小 計(jì)4二塔 類1汽提塔1工藝?yán)淠篛Cr18Ni9三冷換設(shè)備類1轉(zhuǎn)化廢熱鍋爐1轉(zhuǎn)化氣15CrMo+水、蒸汽16MnR，2中變廢鍋1中變氣Ocr18Ni9水、蒸汽16MnR3鍋爐給水預(yù)熱器1中變氣Ocr18Ni9水、蒸汽16MnR4脫鹽水預(yù)熱器1中變氣Ocr18Ni9水20R5中變氣水冷卻器1中變氣Ocr18Ni9水20R小 計(jì)5四容器類1原料氣緩沖罐1天然氣20R2汽包1汽 、水20R3中變氣分水罐1中變氣、水OCr18Ni94中變氣分水罐1中變氣、水OCr18Ni95脫氧器及水箱

21、1汽、水Q235-A6加藥溶解槽1Na3PO4Q235-A.F7連續(xù)排污擴(kuò)容器1汽、水Q235-A小 計(jì)7五加熱爐類1轉(zhuǎn)化爐包括輻射段、對(duì)流段、煙囪（1）轉(zhuǎn)化管9 材質(zhì)25Cr35Ni(2)煙道廢鍋115CrMoR(3)空氣預(yù)熱器1C.S（4）原料氣預(yù)熱器1S.S（5）天然氣蒸氣預(yù)熱器1S.S（6）引風(fēng)機(jī)2C.S（7）鼓風(fēng)機(jī)1C.S（8）煙囪1C.S小計(jì)六機(jī)械設(shè)備類1天然氣壓縮機(jī)2天然氣C.S2鍋爐給水泵2鍋爐水C.S3加藥泵2磷酸鹽溶液316S.S小計(jì)62 PSA部分主要工藝設(shè)備表 序號(hào)設(shè) 備 名 稱臺(tái)數(shù)介 質(zhì)材質(zhì)1吸附塔6中變氣16MnR2解吸氣緩沖罐1 解析氣16MnR3逆放緩沖罐1解析

22、氣16MnR4氫氣緩沖罐1氫氣16MnR小計(jì)92.5 自動(dòng)控制系統(tǒng)(技術(shù)交流后確定)采用先進(jìn)的DCS(或PIC)集散控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。本項(xiàng)目將吸收國(guó)內(nèi)化工裝置自控系統(tǒng)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)生產(chǎn)裝置DCS(或PIC)自動(dòng)控制。DCS(或PIC)具有通訊功能，并有OPC接口，以適應(yīng)工藝對(duì)控制的高要求，確保裝置的安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)久的運(yùn)行，生產(chǎn)出合格優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。各生產(chǎn)裝置工藝操作所需監(jiān)控的參數(shù)均由DCS監(jiān)視和控制，操作人員通過(guò)CRT對(duì)各參數(shù)進(jìn)行操作，在工藝參數(shù)越限時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，并通過(guò)自動(dòng)控制回路使煤制氫裝置自動(dòng)進(jìn)入安全狀態(tài)，并由打印機(jī)自動(dòng)打印報(bào)警信息。所有的工藝過(guò)程參數(shù)和控制

23、信息全部進(jìn)入計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存器長(zhǎng)期儲(chǔ)存，并可隨時(shí)提取。2.5.1 基本控制功能1） 順序控制本裝置的全部程控開(kāi)關(guān)閥和控制調(diào)節(jié)閥將按照工藝給定的條件進(jìn)行順序控制和模擬調(diào)節(jié)，使裝置正常工作。這要求順序控制和模擬控制能有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，進(jìn)行復(fù)雜控制。并且對(duì)于多種切塔和恢復(fù)的控制，能實(shí)現(xiàn)多種不同的控制程序。所有的程控開(kāi)關(guān)閥均帶閥位檢測(cè)、顯示和報(bào)警功能。2）自適應(yīng)調(diào)節(jié)這是由開(kāi)關(guān)信號(hào)和模擬信號(hào)組合運(yùn)行的復(fù)雜控制，分三個(gè)步驟：首先是順序開(kāi)關(guān)信號(hào)啟動(dòng)，然后進(jìn)入自適應(yīng)隨動(dòng)控制，最后由順序開(kāi)關(guān)信號(hào)關(guān)斷或開(kāi)啟。該功能用于保證各關(guān)鍵壓力變化曲線能和理想曲線基本完全吻合，從而保證了變壓吸附工況的穩(wěn)定和優(yōu)化。3)參數(shù)優(yōu)化控制依據(jù)

24、原料氣量的變化和產(chǎn)品純度的變化自動(dòng)地計(jì)算出最佳吸附循環(huán)時(shí)間，優(yōu)化裝置的運(yùn)行狀況，使裝置在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，可以自動(dòng)地獲得最高的產(chǎn)品回收率，獲得最佳的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效益。4)聯(lián)鎖控制包括工藝參數(shù)聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)，工藝參數(shù)安全聯(lián)鎖，產(chǎn)品質(zhì)量聯(lián)鎖控制等。5)動(dòng)力設(shè)備監(jiān)控真空泵等各種動(dòng)力設(shè)備關(guān)鍵參數(shù)的監(jiān)控，動(dòng)力設(shè)備故障的報(bào)警和動(dòng)作聯(lián)鎖。6)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。如故障自診斷，歷史趨勢(shì)，事故狀態(tài)和各種操作記錄及打印報(bào)表。主要功能： 總貌圖 動(dòng)態(tài)工藝流程詳圖（多幅） 報(bào)警畫(huà)面 調(diào)節(jié)回路棒圖 參數(shù)設(shè)定 參數(shù)優(yōu)化 閥門狀態(tài)顯示與操作 動(dòng)力設(shè)備監(jiān)控 歷史趨勢(shì)（壓力、流量、溫度、液位、純度等）

25、實(shí)時(shí)趨勢(shì)（壓力、流量、溫度、液位、純度等） 打印 班報(bào)表 日?qǐng)?bào)表 月報(bào)表 故障記錄打印7) 故障診斷功能此控制系統(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)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。2.5.2 關(guān)鍵回路控制軟件及特點(diǎn)1)、 水碳比自動(dòng)調(diào)節(jié)功能賣方提供的制氫裝置“專家系統(tǒng)控制軟件”可根據(jù)原料氣流量的變化以及轉(zhuǎn)化氣出口CH4的含量自動(dòng)計(jì)算和調(diào)整蒸汽加入量，使轉(zhuǎn)化爐在最經(jīng)濟(jì)的水碳比條件下運(yùn)行，降低裝置的天然氣消耗。2）、 轉(zhuǎn)化爐溫度控制功能賣方提供的制氫裝置“專家系統(tǒng)控制軟件”可根

26、據(jù)轉(zhuǎn)化爐內(nèi)的轉(zhuǎn)化氣出口溫度的變化趨勢(shì)自動(dòng)調(diào)整補(bǔ)充燃料天然氣量，自動(dòng)消除溫度變化的純滯后現(xiàn)象，既可以保轉(zhuǎn)化爐不超溫，延長(zhǎng)轉(zhuǎn)化爐管壽命，又可以保證天然氣的轉(zhuǎn)化效率。3）、 高效燃燒控制賣方提供的制氫裝置“專家系統(tǒng)控制軟件”可根據(jù)轉(zhuǎn)化爐煙氣中的殘余氧含量，自動(dòng)調(diào)燃燒配風(fēng)量，保證合理的燃燒過(guò)氧系數(shù)，提高燃料氣的燃燒效率，同時(shí)減少空氣帶走的熱量，進(jìn)一步達(dá)到節(jié)能降耗的目的。4）、 PSA自適應(yīng)隨動(dòng)調(diào)節(jié)軟件裝置在運(yùn)行過(guò)程中，PSA單元的各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。在這個(gè)過(guò)程中要求氣流均衡、穩(wěn)定。因此對(duì)這類過(guò)程的控制是關(guān)系PSA單元運(yùn)行質(zhì)量包括吸附劑壽命長(zhǎng)短的一個(gè)關(guān)鍵，本裝置方案中以壓力為控制量，通過(guò)控制吸附壓力均勻上升和下降，達(dá)到穩(wěn)定控制氣體量的目的。按照上述要求開(kāi)發(fā)的變壓吸附自適應(yīng)控制軟件，可根據(jù)變化中的工藝條件進(jìn)行預(yù)估,隨工藝狀況的改變，自動(dòng)生成控制操作曲線，按此曲線自動(dòng)控制變壓吸附裝置的升壓和降壓過(guò)程，可最大限度地接近于理想過(guò)程。5）、 優(yōu)化控制該功能可保證裝置在處理量變化時(shí)、原料氣組成、壓力和溫度變化時(shí)，均能自動(dòng)保證產(chǎn)品的質(zhì)量并獲得最高的氫回收率。從而大大提高了裝置在運(yùn)行過(guò)程中的經(jīng)濟(jì)性。6）、 解吸氣燃燒系統(tǒng)控制由于PSA裝置的解吸