[發明專利]分子篩脫水裝置脫水塔優化控制方法

在審

• 申請號: 201610291011.9
• 申請日: 2016-05-05
• 公開（公告）號: CN105749697A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: 袁東筱;鐘小木;周明軍;李峰;段明亮;張磊
• 申請（專利權）人: 中國石油集團工程設計有限責任公司
• 主分類號: B01D53/04
• 分類號: B01D53/04;B01D53/26;B01D53/28;C10L3/10
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 鄧世燕

技術領域

本發明屬于石油天然氣行業分子篩脫水裝置工藝自動控制技術領域，具體涉及分子篩塔初始化與切換控制方法。

背景技術

分子篩是人工合成沸石，是強極性吸附劑，對極性、不飽和化合物和易極化分子(特別是水)有很大的親和力，故可按照分子極性、不飽和度和空間結構不同對原料氣進行分離。分子篩熱穩定性、化學穩定性高，又有許多孔徑均勻的微孔道與排列整齊的空腔，其比表面積大(800～1000m²/g)，且只允許直徑比其孔徑小的分子進入微孔。分子篩對水的吸附有很好的選擇性，從而實現了水與原料天然氣的分離。

工藝過程簡述如下：

從上游裝置來的的原料氣，經濕凈化氣聚結器除去夾帶的水滴后進入分子篩脫水塔。原料氣進行脫水吸附過程。脫除水后的凈化氣通過產品氣粉塵過濾器輸送至下游管線。

從產品氣管線或原料氣管線上引出一部分作為冷卻氣，冷卻氣自上而下通過剛完成再生過程的分子篩脫水塔，以冷卻該塔。

冷卻氣出塔后進入再生氣加熱爐，加熱至200至300℃后作為貧再生氣，貧再生氣自下而上通過剛完成吸附過程的分子篩脫水塔，以加熱分子篩床層，使吸附的水脫附并進入再生氣中。再生氣出口溫度達到240至280℃，并穩定20min視為完成再生過程。

由于天然氣分子篩脫水工藝種類繁多，每個分子篩脫水塔需控制的閥門至少包括吸附閥組、再生閥組、冷卻閥組，有的分子篩塔還包括低壓再生壓力控制閥組、裝置內需在切換過程中控制的閥門包含再熱爐啟停控制或冷吹閥旁路控制等，由于需要控制的閥門數量多，造成初始化操作過程繁瑣，程序運行時錯誤排查困難，故障后恢復步驟復雜。程序一經設定修改困難，工況一旦發生變化原程序難以適應多種工況的需求，需重新組態調試，耗費大量調試時間，給現場使用造成極大不變。

發明內容

為了克服現有技術的缺點，本發明提供了一種分子篩脫水裝置脫水塔優化控制方法，具有極強的適應性，可滿足不同分子篩脫水工藝對分子篩塔初始化及切換的需求。

本發明所采用的技術方案是：一種分子篩脫水裝置脫水塔優化控制方法，包括如下內容：

一、單塔優化控制：采用時序自動控制模式，切換時間人為設定，主程序切換按照：原冷卻改吸附—>原吸附改再生—>原再生改冷卻的步驟執行；切換時間包括首次切換時間T1、正常切換時間T2和閥組切換周期T3；

二、降塔操作優化控制：

4塔轉3塔的控制，切換前確保4塔中有1座塔(如A塔)處于冷卻狀態、4塔中有2座塔(如B塔和C塔)處于吸附狀態、4塔中有1座塔(如D塔)處于再生狀態，在等待首次切換時間T1后按照原冷卻塔(如A塔)轉吸附、原吸附塔(如B塔)轉再生、原再生塔(如D塔)轉冷卻的順序進行切換，此時原2座吸附吸附塔中有1座塔(如C塔)退出切換程序轉為檢修檢修狀態，首次切換完成后，按正常切換時間T2等待，然后進行下一次3塔切換。

3塔轉2塔的控制，切換前確保3塔中有1座塔(如A塔)處于冷卻狀態、3塔中有1座塔(如B塔)處于吸附狀態，3塔中有1座塔(如C塔)處于再生狀態，在等待首次切換時間T1后按照原冷卻塔(如A塔)轉吸附、原吸附塔(如B塔)轉再生冷卻的順序進行切換，原再生塔(如C塔)退出切換程序轉入檢修狀態。

與現有技術相比，本發明的積極效果是：

本發明的分子篩單塔控制方法能適應于各種類型的天然氣分子篩脫水工藝裝置，包括等壓再生、降壓再生工藝過程分子篩塔的切換，設有冷吹旁通管線的分子篩脫水裝置工藝閥門的控制、需要對再生氣熱爐等熱源進行啟停控制的脫水工藝過程。本發明同時提出一種4塔轉3塔、3塔轉2塔運行的降塔操作優化控制方法，可大大提高分子篩脫水裝置使用經濟性與適應性，提高工藝運行效率。本發明在程序中加入分子篩塔運行狀態識別，方便操作人員排除故障迅速恢復生產。具體表現如下：

1、采用統一的執行架構，僅僅需要選擇切換，即可適應各種分子篩脫水裝置的初始化與切換過程控制。大大提高了設計與運行效率，降低了開發與操作難度，提高了工程質量。

2、降塔操作優化控制算法，大大提高分子篩脫水裝置使用的適應性、安全性與經濟性，提高工藝運行效率。

3、在程序中加入分子篩塔狀態識別算法，方便操作人員排除故障迅速恢復生產。

具體實施方式

一種分子篩脫水裝置脫水塔優化控制方法，包括以下內容：