CN103613070B - 合成氨混合气提氢纯氢自动配入合成气系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于氢气回收技术领域，特别公开了一种合成氨混合气提氢纯氢自动配入合成气系统。该合成氨混合气提氢纯氢自动配入合成气系统，包括通过纯氢供气管路连通混合气提氢产品缓冲罐的甲烷化工段出口管线，其特征在于：所述甲烷化工段出口管线上安装有一只通过氢氮气流量变送器连接集散控制系统的流量计，甲烷化工段出口管线上流量计左右分别连通设置有温度变送器和压力变送器。本发明结构简单，使用方便，设计合理，应用灵活，控制精确，有效利用混合气提氢99.93%的纯氢产品，节约生产成本，节省资源，保护环境，适于广泛推广应用。
Description
（一） 技术领域
本发明属于氢气回收技术领域，特别涉及一种合成氨混合气提氢纯氢自动配入合成气系统。
（二） 背景技术
合成氨甲烷化工段出口氢氮比是3:1，在合成塔内氢气和氮气也是按3:1合成NH3的，但合成气中的甲烷和惰性气体是无法合成的，在合成工段系统中会越积越多，并影响氢气和氮气合成NH3的转化率，为此，要通过冷交换器后排放一部分反应后气体（驰放气）去等压氨回收，将氨洗下后，剩余气体去混合气提氢工段，在这里通过变压吸附可获得99.93%的纯氢，其余的甲烷气、氮和惰性气体去气柜或火柜。
上述获得的99.93%的纯氢就通过管线直接进入甲烷化工段出口管线，因为驰放气量、99.93%的纯氢与甲烷化工段出口气压差、原料气量的变化使得99.93%的纯氢与甲烷化工段出口气混合后的氢氮比变化很多，影响氢气和氮气合成NH3的转化率，若氢气含量过高甚至会发生合成气压缩机喘振事故，因为用不了只好放火柜烧掉。
（三） 发明内容
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种自动化程度高、节约生产成本的合成氨混合气提氢纯氢自动配入合成气系统。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种合成氨混合气提氢纯氢自动配入合成气系统，包括通过纯氢供气管路连通混合气提氢产品缓冲罐的甲烷化工段出口管线，其特征在于：所述甲烷化工段出口管线上安装有一只通过氢氮气流量变送器连接集散控制系统的流量计，甲烷化工段出口管线上流量计左右分别连通设置有温度变送器和压力变送器，氢氮气流量变送器通过氢流量计算单元连接安装在纯氢供气管路上的纯氢流量控制系统，纯氢流量控制系统通过纯氢流量调节阀连接纯氢供气管路。
本发明根据氢氮比的要求，将混合气提氢的99.3%的纯氢通过自动控制加入到甲烷化工段出口管线中，使纯氢压力控制系统的给定值高于甲烷化工段出口管线运行压力，保证了纯氢系统对甲烷化工段出口系统的供气顺利。
本发明的更优方案为：
所述混合气提氢产品缓冲罐出口管线上设置有与纯氢供气管路并列的去火柜管路，去火柜管路上安装有纯氢压力控制系统。
所述甲烷化工段出口管线上设置有氢含量测量仪，氢含量测量仪通过氢流量计算单元连接纯氢流量控制系统。
所述纯氢供气管路上设置有混合气提氢出口纯氢流量仪，混合气提氢出口纯氢流量仪连接纯氢流量控制系统。
本发明先将混合气提氢产品放空去火炬，通过调节转化富氧中的氧含量，使甲烷化工段出口管线中氢含量等于74%，然后逐步减少转化富氧中的氧含量，使甲烷化工段出口管线中氢含量小于74%，同时开启本专利自控系统使混合气提氢的纯氢逐步进入甲烷化工段出口管线中并将其氢含量补至74%，直至混合气提氢产品不放空去火炬。
本发明结构简单，使用方便，设计合理，应用灵活，控制精确，有效利用混合气提氢99.93%的纯氢产品，节约生产成本，节省资源，保护环境，适于广泛推广应用。
（四） 附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的结构示意图。
图中，1纯氢供气管路，2甲烷化工段出口管线，3氢氮气流量变送器，4温度变送器，5压力变送器，6氢流量计算单元，7纯氢流量控制系统，8纯氢流量调节阀，9去火柜管路，10纯氢压力控制系统，11氢含量测量仪，12混合气提氢出口纯氢流量仪。
（五） 具体实施方式
附图为本发明的一种具体实施例。该实施例包括通过纯氢供气管路1连通混合气提氢产品缓冲罐的甲烷化工段出口管线2，所述甲烷化工段出口管线2上安装有一只通过氢氮气流量变送器3连接集散控制系统的流量计，甲烷化工段出口管线2上流量计左右分别连通设置有温度变送器4和压力变送器5，氢氮气流量变送器3通过氢流量计算单元6连接安装在纯氢供气管路1上的纯氢流量控制系统7，纯氢流量控制系统7通过纯氢流量调节阀8连接纯氢供气管路1；所述混合气提氢产品缓冲罐上设置有与纯氢供气管路1并列的去火柜管路9，去火柜管路9上安装有纯氢压力控制系统10；所述甲烷化工段出口管线2上设置有氢含量测量仪11，氢含量测量仪11通过氢流量计算单元6连接纯氢流量控制系统7；所述纯氢供气管路1上设置有混合气提氢出口纯氢流量仪12，混合气提氢出口纯氢流量仪12连接纯氢流量控制系统7。
上述系统的具体应用为：
1.根据氢氮比的要求，将混合气提氢的99.93%的纯氢通过自动控制加入到甲烷化工段出口管线中。
（1）在甲烷化工段出口管线2上新加一只流量计通过氢氮气流量变送器3将流量信号送到集散控制系统。
（2）在甲烷化工段出口管线2上新加流量计左右分别加温度变送器4和压力变送器5也将相应信号远传至集散控制系统。
（3）用温度变送器4和压力变送器5远传信号将氢氮气流量变送器3流量信号补偿到标准条件下的流量值F并输入到氢氮气中氢流量计算单元6。
（4）将安装在甲烷化工段出口管线2上氢含量测量仪11信号H2含量（百分数）x，输入到氢流量计算单元6。
（5）在氢流量计算单元6中用（74%-x）F计算出甲烷化工段出口管线2中所缺的氢流量值F0并输入到纯氢流量控制系统7中作为基准值。
（6）将混合气提氢出口纯氢流量仪12的瞬时值F1输入到纯氢流量控制系统7中作为测量值。
（7）在纯氢流量控制系统7中将F1与F0作比较并输出一信号去控制纯氢流量调节阀8，若为正值则关小纯氢流量调节阀8，若为负值则开大纯氢流量调节阀8。
（8）使纯氢压力控制系统10给定值高于甲烷化工段出口管线2运行压力，以便纯氢能进入甲烷化工段出口管线2中去。
2.操作：先将混合气提氢产品放空去火炬，通过调节转化富氧中的氧含量，使甲烷化工段出口管线中氢含量等于74%，然后逐步减少转化富氧中的氧含量，使甲烷化工段出口管线中氢含量小于74%，同时开启本专利自控系统使混合气提氢的纯氢逐步进入甲烷化工段出口管线中并将其氢含量补至74%，直至混合气提氢产品不放空去火炬。
3.生产系统出现大的波动，马上关闭纯氢流量调节阀（PV02），将混合气提氢产品放空去火炬，待系统稳定后，再重复第三条。
4. 经济效益
（1）根据生产经验满负荷生产时混合气提氢工段每小时产99.93%的纯氢600Nm3。
（2）每标立方米99.93%的纯氢1.5元。
（3）一年生产按8000小时。
一年经济效益是1.5×600×8000=720（万元）。
Claims (2)
1.一种合成氨混合气提氢纯氢自动配入合成气系统，包括通过纯氢供气管路（1）连通混合气提氢产品缓冲罐的甲烷化工段出口管线（2），其特征在于：所述甲烷化工段出口管线（2）上安装有一只通过氢氮气流量变送器（3）连接集散控制系统的流量计，甲烷化工段出口管线（2）上流量计左右分别连通设置有温度变送器（4）和压力变送器（5），氢氮气流量变送器（3）通过氢流量计算单元（6）连接安装在纯氢供气管路（1）上的纯氢流量控制系统（7），纯氢流量控制系统（7）通过纯氢流量调节阀（8）连接纯氢供气管路（1）；所述甲烷化工段出口管线（2）上设置有氢含量测量仪（11），氢含量测量仪（11）通过氢流量计算单元（6）连接纯氢流量控制系统（7）；所述纯氢供气管路（1）上设置有混合气提氢出口纯氢流量仪（12），混合气提氢出口纯氢流量仪（12）连接纯氢流量控制系统（7）。
2.根据权利要求1所述的合成氨混合气提氢纯氢自动配入合成气系统，其特征在于：所述混合气提氢产品缓冲罐出口管线上设置有与纯氢供气管路（1）并列的去火柜管路（9），去火柜管路（9）上安装有纯氢压力控制系统（10）。
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