[發(fā)明專利]一種智能啟停式變壓吸附制氫系統(tǒng)及其啟停方法

在審

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• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN111545015A
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳健;焦陽;卜令兵;潘云;王鍵;白殿武;李京輝;張杰;羅洋;張宏宇
• 申請（專利權(quán)）人: 西南化工研究設(shè)計(jì)院有限公司;中國石油化工股份有限公司北京燕山分公司;北京燕山玉龍石化工程股份有限公司
• 主分類號: B01D53/047
• 分類號: B01D53/047;C01B3/56
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 劉小彬

本發(fā)明公開了一種智能啟停式變壓吸附制氫系統(tǒng)及其啟停方法，解決現(xiàn)有技術(shù)啟停時(shí)操作繁瑣復(fù)雜導(dǎo)致啟停時(shí)間長的技術(shù)問題。變壓吸附制氫系統(tǒng)包括原料氣輸送管、吸附塔組、逆放降壓管、沖洗出管、產(chǎn)品氣外輸管、一均及終充程控閥管線、均壓程控閥管線、順放沖洗程控閥管線、控制系統(tǒng)、終充管線、終充調(diào)節(jié)閥HV101、放空管線、產(chǎn)品氣放空調(diào)節(jié)閥PV101、可調(diào)式程控閥HV102、可調(diào)式程控閥HV103、程控閥KV102和程控閥KV101。啟停方法主要為通過控制系統(tǒng)控制相應(yīng)吸附塔再生、均壓和充壓，以及控制相應(yīng)吸附塔自動泄壓、自動升壓和自動運(yùn)轉(zhuǎn)。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)智能啟停并利用本身生產(chǎn)的氫氣為系統(tǒng)保壓，省去氮?dú)庵脫Q步驟和置換氮?dú)猓儔何街茪湎到y(tǒng)開車后產(chǎn)品氫氣可以快速合格。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于變壓吸附氣體分離技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種智能啟停式變壓吸附制氫系統(tǒng)及其啟停方法。

背景技術(shù)

變壓吸附制氫技術(shù)是利用吸附劑對非氫氣雜質(zhì)的吸附容量大于氫氣的吸附容量，并且吸附容量隨著壓力的升高而升高，隨著壓力的降低而降低的特性完成氫氣的提純。變壓吸附制氫技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于冶金、化工、能源等各種領(lǐng)域。變壓吸附提純氫氣分離過程沒有溫度的變化，在常溫下即可完成，氫氣純度高，操作簡便，是目前應(yīng)用最廣泛的氫氣提純方法。

變壓吸附制氫的應(yīng)用場景一般要求裝置連續(xù)運(yùn)行時(shí)間盡量長，開停車時(shí)間盡量短，因此，變壓吸附的吸附劑和程控閥門的配置都能夠滿足裝置長期運(yùn)行的要求。石化裝置的檢修周期在3～5年，并且一般的變壓吸附制氫裝置僅在檢修期間進(jìn)行開停車操作。

變壓吸附制氫的吸附劑在停車期間容易被污染而受損，影響下次開車時(shí)裝置的分離效果，因此，變壓吸附裝置在停車后需要泄壓，然后用氮?dú)膺M(jìn)行置換，置換后再用氮?dú)獗骸Ｒ话愕淖儔何窖b置有4～12個(gè)吸附塔，每個(gè)吸附塔完成泄壓后依次進(jìn)行氮?dú)庵脫Q及充壓操作，過程繁瑣，費(fèi)時(shí)較長，而且手動操作比較多。對于某些需要經(jīng)常停車的變壓吸附制氫裝置來說，如為生產(chǎn)質(zhì)子交換膜燃料電池汽車用燃料氫氣的變壓吸附制氫裝置，由于夜間無加氫需求，氫氣需求主要集中在白天，提供氫源的變壓吸附裝置需要白天開車，晚上停車，甚至在一些地區(qū)由于氫氣需求量比較小，一天的氫氣產(chǎn)量可以滿足幾天的用量，需要變壓吸附制氫裝置經(jīng)常啟停。如果采用傳統(tǒng)的變壓吸附裝置啟停方法，每次啟停車費(fèi)時(shí)長，操作復(fù)雜。

因此，設(shè)計(jì)一種智能啟停式變壓吸附制氫系統(tǒng)及其啟停方法，將原本啟停操作時(shí)需要手動操作的過程，轉(zhuǎn)化為程序自動判斷和執(zhí)行的過程，實(shí)現(xiàn)變壓吸附制氫裝置的智能啟停，并利用裝置本身生產(chǎn)的氫氣為裝置保壓，省去氮?dú)庵脫Q步驟和置換氮?dú)猓蔀樗鶎偌夹g(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種智能啟停式變壓吸附制氫系統(tǒng)及其啟停方法，解決現(xiàn)有技術(shù)啟停時(shí)操作繁瑣復(fù)雜導(dǎo)致啟停時(shí)間長的技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種智能啟停式變壓吸附制氫系統(tǒng)，包括原料氣輸送管、吸附塔組、逆放降壓管、沖洗出管、產(chǎn)品氣外輸管、一均及終充程控閥管線、均壓程控閥管線、順放沖洗程控閥管線、以及用于控制制氫系統(tǒng)運(yùn)行的控制系統(tǒng)，一均及終充程控閥管線和產(chǎn)品氣外輸管之間連接有終充管線，終充管線上設(shè)有終充調(diào)節(jié)閥HV101，產(chǎn)品氣外輸管上連接有放空管線，放空管線上設(shè)有產(chǎn)品氣放空調(diào)節(jié)閥PV101，原料氣輸送管上設(shè)有可調(diào)式程控閥HV102，逆放降壓管上設(shè)有可調(diào)式程控閥HV103，沖洗出管上設(shè)有程控閥KV102，產(chǎn)品氣外輸管上設(shè)有程控閥KV101。

進(jìn)一步地，控制系統(tǒng)分別與終充調(diào)節(jié)閥HV101、產(chǎn)品氣放空調(diào)節(jié)閥PV101、可調(diào)式程控閥HV102、可調(diào)式程控閥HV103、程控閥KV102和程控閥KV101連接。

進(jìn)一步地，吸附塔組設(shè)有用于檢測吸附塔內(nèi)氣體壓的壓力檢測儀表。

進(jìn)一步地，原料氣輸送管上設(shè)有與控制系統(tǒng)連接的原料氣流量計(jì)FQ101。