[發明專利]變壓吸附裝置最優吸附時間確定方法及系統

有效

• 申請號: 201710563851.0
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN109248542B
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發明（設計）人: 王陽峰;張英;張龍;張勝中;孟凡忠;高明
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司大連石油化工研究院
• 主分類號: B01D53/047
• 分類號: B01D53/047;G06F30/20;G06F111/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種變壓吸附裝置最優吸附時間確定方法及系統，所述方法包括：建立變壓吸附裝置的數學模擬模型；對建立數學模擬模型進行數學求解；判斷求解結果中的產品氫組成和流量是否滿足預設計算要求，若未滿足預設計算要求，則修正吸附平衡動力學參數初始值；若滿足預設計算要求，則建立所述變壓吸附裝置的非線性規劃模型，并對建立的非線性規劃模型進行求解，判斷是否達到退出條件，若是，則退出求解過程，并將此時得到的吸附時間作為所述變壓吸附裝置的最優吸附時間；否則，修改所述非線性規劃模型中的吸附時間變量，并繼續求解。本發明能夠在確保氫氣回收質量、效率以及吸附劑不被污染的前提下，確定變壓吸附裝置的最優吸附時間。

技術領域

本發明涉及氣體吸附技術領域，具體涉及一種變壓吸附裝置最優吸附時間確定方法及系統。

背景技術

變壓吸附是煉廠獲得高純氫的最主要手段，主要利用含氫物流中雜質組分“高壓下吸附、低壓下解吸”的原理進行氫氣富集。變壓吸附吸附塔是多種吸附劑的復合床層，通常情況下，從塔底至塔頂依次裝填活性氧化鋁、硅膠、活性炭、各種類型的分子篩吸附劑，根據處理的原料不同，各種吸附劑裝填的種類及比例略有差別，其中，氧化鋁類吸附劑對H₂O、H₂S等組分具有良好的吸附作用，硅膠易吸附H₂O、CO₂、重烴類雜質，活性炭對CO₂、各種烴類雜質吸附較好，各種類型的分子篩吸附劑均是針對特定組分的吸附分離，如CO專用吸附劑、碳分子篩吸附劑等。

在實際生產中，變壓吸附裝置的吸附壓力、再生解吸壓力等與上下游系統相匹配，基本是恒定不變的，只有吸附時間是裝置操作調節的重要參數。通常情況下，延長吸附時間，意味著單位時間內再生頻率減少，可提高目的產品氫氣的回收效率，但吸附時間過長易造成雜質穿透床層使產品氫質量不合格，嚴重情況下造成吸附劑中毒；反之，縮短吸附時間，意味著單位時間內再生頻率增加，則降低了氫氣回收效率。因此對于確定的變壓吸附裝置，最優吸附時間的確定及準確計算是變壓吸附裝置運行、操作優化的核心技術。

實際生產中變壓吸附的吸附時間確定主要有以下兩類方法：

(1)操作工根據原料氣流量、產品流量等儀表顯示，按照經驗判斷進行吸附時間的調整。由于人工調節方法主要依靠操作工經驗，受人為因素影響較大，又因在裝置運行中原料氣流量、原料氣產品組成頻繁波動，操作工很難及時準確的進行相應最優吸附時間的調整，往往造成滯后或偏差，也就使得產品收率較低、產品質量較差；

(2)基于變壓吸附原料氣或產品氣流量、組成信息的吸附時間自動調節。中國專利CN1314200A提供了一種改進的變壓吸附裝置控制系統，能根據原料氣流量、原料氣產品含量和產品氣流量的變化自動調節控制吸附時間，達到提高產品收率和質量的目的。中國專利CN102527188A提供了一種變壓吸附裝置吸附時間的確定方法，基本思想是分別計算變壓吸附裝置預置基準參數的吸附時間-原料流量關系曲線、預置操作條件下的吸附時間-原料流量控制曲線，再由實時檢測數據計算變壓吸附裝置實時動態吸附點，通過判斷實時動態吸附點與上述兩種曲線的關系，進而調節吸附時間。上述兩專利涉及的吸附時間的確定方法均以吸附塔進出物流信息與吸附時間進行簡單關聯，未深入考察吸附時間與各吸附劑層的關系，不能本質上論證、獲取最優吸附時間。例如重整氫提濃變壓吸附、煉廠干氣提濃變壓吸附等裝置或變壓吸附裝置原料氣組分、流量變化較大時的吸附時間確定，不能簡單的僅以產品氫收率、產品氫純度或某時刻動態吸附點與設計工況的偏差而調整吸附時間，而是應該在保證產品氫質量合格、收率最大化前提下，還需考慮吸附塔內吸附劑不被某些組分污染中毒等因素，綜合確定最優吸附時間。

因此，如何將現有技術問題加以解決，提供一種新的煉廠氣變壓吸附最優吸附時間確定的方法及系統，即為本領域技術人員的研究方向所在。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明提供一種變壓吸附裝置最優吸附時間確定方法及系統，本發明能夠在確保氫氣回收質量、效率以及吸附劑不被污染的前提下，確定變壓吸附裝置的最優吸附時間，從而提高企業經濟效益。