CN106090612A - 一种触媒安全保护装置及甲醇合成塔系统 - Google Patents

一种触媒安全保护装置及甲醇合成塔系统 Download PDF

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Abstract

一种触媒安全保护装置，包括气源、单电控电磁换向阀、气动调节阀、信号比较器、智能阀门定位器、气动保位阀以及控制系统，所述信号比较器的使能端连接于所述控制系统的输出端；所述信号比较器的输出端与智能阀门定位器的使能端连接。本发明还公开了一种采用上述触媒安全保护装置的甲醇合成塔系统。本发明应用自动化技术，以气动保位阀为核心，信号比较器、单电控电磁换向阀为辅助部件，及时准确判断生产过程中气动调节阀存在的“三断”故障，并能及时进行防护动作，进而智能实现对甲醇合成塔触媒的安全保护。

Description

一种触媒安全保护装置及甲醇合成塔系统
技术领域
本发明涉及一种甲醇生产设备，尤其是指一种触媒安全保护装置及甲醇合成塔系统。
背景技术
甲醇合成塔的操作是甲醇生产的中心，不仅关系甲醇的产量质量、消耗，而且影响催化剂和设备的使用寿命，乃至全厂的经济效益，因此，一切操作条件都要维护甲醇合成塔的生产条件。影响合成甲醇的各种因素有：温度、压力、空间速度、气体组份等。甲醇合成触媒需要在一定范围内才能发挥最大的活性、所以合成反应需要严格控制好触媒床层的温度。要控制好触媒床层的温度必需依附于自动化过程控制系统，但实际情况是：过程控制装置无法100%的保证整个装置生产的稳定性和连续性，因此，对于影响甲醇合成塔的触媒床层温度的气动调节阀要采用相应的保护措施，即气动调节阀的断电、断气、断信号（简称“三断”）保护，使气动调节阀保持在故障前的原有位置处，以保证调节回路被调温度参数不变，温度的被调作用不中断，保障整个装置生产的稳定性和连续性，减少不必要的停产和经济损失。
然而，就目前而言，现有甲醇合成塔并没有对气动调节阀进行三断保护的装置。
发明内容
本发明提供一种触媒安全保护装置及甲醇合成塔系统，其主要目的在于克服现有甲醇合成塔容易因气动调节阀三断而出现停产和经济损失的缺陷。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种触媒安全保护装置，包括气源、单电控电磁换向阀、气动调节阀、信号比较器、智能阀门定位器、气动保位阀以及控制系统，所述信号比较器的使能端连接于所述控制系统的输出端；所述信号比较器的输出端与智能阀门定位器的使能端连接；所述气源分成两路，一路与所述单电控电磁换向阀的进气端连接，另一路与所述智能阀门定位器的进气端连接；所述单电控电磁换向阀的出气端与气动保位阀的进气端连接；所述气动保位阀的进气端与智能阀门定位器的出气端连接，气动保位阀的出气端与气动调节阀的膜室连接。
进一步的，所述信号比较器用于接收控制系统输出控制气动调节阀的电流信号，并与标准设定值进行运算比较。
进一步的，所述智能阀门定位器用于接收信号比较器输出的电流信号，并将该电流信号转换成气动信号给气动调节阀的膜室，当气动调节阀的弹簧产生反作用力与该气动信号相平衡时，气动调节阀的阀位开度动作至预定的开度。
进一步的，还包括一空气过滤减压器，该空气过滤减压器的进气端与气源相连接，出气端分成两路，一路与所述单电控电磁换向阀的进气端连接，另一路与智能阀门定位器的进气端连接。
进一步的，所述控制系统为DCS控制系统，所述信号比较器上设置有一供电源，该供电源与所述DCS控制系统的电源系统并接。
进一步的，所述单电控电磁换向阀与所述供电源电连接。
一种甲醇合成塔系统，包括甲醇合成塔、至少一组触媒安全保护装置，每组触媒安全保护装置均包括气源、单电控电磁换向阀、气动调节阀、信号比较器、智能阀门定位器、气动保位阀以及控制系统，所述信号比较器的使能端连接于所述控制系统的输出端；所述信号比较器的输出端与智能阀门定位器的使能端连接；所述气源分成两路，一路与所述单电控电磁换向阀的进气端连接，另一路与所述智能阀门定位器的进气端连接；所述单电控电磁换向阀的出气端与气动保位阀的进气端连接；所述气动保位阀的进气端与智能阀门定位器的出气端连接，气动保位阀的出气端与气动调节阀的膜室连接。
进一步的，所述触媒安全保护装置共设置有四组，分别为第一触媒安全保护装置、第二触媒安全保护装置、第三触媒安全保护装置和第四触媒安全保护装置，甲醇合成塔的循环气经油水分离后气体分两路一路进甲醇合成塔作为冷激气f1，该冷激气f1组成第一触媒安全保护装置的气源，经由第一触媒安全保护装置的气动调节阀后向通入甲醇合成塔中催化剂层的第二径向层；另一路经热交换器换热后分四股，其中第一股作为冷激气f2组成第二触媒安全保护装置的气源，经由第二触媒安全保护装置的气动调节阀后向通入甲醇合成塔中催化剂层的第一径向层；其中第二股作为冷激气f3组成第三触媒安全保护装置的气源，经由第三触媒安全保护装置的气动调节阀后向通入甲醇合成塔中催化剂层的第二轴向层；其中第三股作为合成塔副线气体f4，组成第四触媒安全保护装置的气源，经由第四触媒安全保护装置的气动调节阀后由甲醇合成塔的塔底中心管进入甲醇合成塔内；其中第四股作为主气流a从甲醇合成塔的环隙进入底层换热后由中心管与合成塔副线气体f4混合进入第一径向层反应，经四个绝热层反应的气体b排出甲醇合成塔。
和现有技术相比，本发明产生的有益效果在于:
本发明应用自动化技术，以气动保位阀为核心，信号比较器、单电控电磁换向阀为辅助部件，及时准确判断生产过程中气动调节阀存在的“三断”故障，并能及时进行防护动作，进而智能实现对甲醇合成塔触媒的安全保护。
附图说明
图1为本发明中所述甲醇合成塔系统的结构示意图。
图2为本发明中所述触媒安全保护装置的结构示意图。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的具体实施方式。
参照图1和图2。一种甲醇合成塔系统，包括甲醇合成塔1、四组触媒安全保护装置2以及用于给甲醇合成塔1内触媒提供稳定环境的循环气。该四组触媒安全保护装置2分别为第一触媒安全保护装置2a、第二触媒安全保护装置2b、第三触媒安全保护装置2c和第四触媒安全保护装置2d。
参照图1和图2。每组触媒安全保护装置2均包括气源3、单电控电磁换向阀4、气动调节阀5、信号比较器6、智能阀门定位器7、气动保位阀8以及控制系统9，所述信号比较器6的使能端连接于所述控制系统9的输出端；所述信号比较器6的输出端与智能阀门定位器7的使能端连接；所述气源3分成两路，一路与所述单电控电磁换向阀4的进气端连接，另一路与所述智能阀门定位器7的进气端连接；所述单电控电磁换向阀4的出气端与气动保位阀8的进气端连接；所述气动保位阀8的进气端与智能阀门定位器7的出气端连接，气动保位阀8的出气端与气动调节阀5的膜室连接。
参照图1和图2。所述信号比较器6用于接收控制系统9输出控制气动调节阀5的电流信号(4~20mA)，并与标准设定值进行运算比较。所述智能阀门定位器7用于接收信号比较器6输出的电流信号，并将该电流信号(4~20mA)转换成（0~0.14MPa）气动信号给气动调节阀5的膜室，当气动调节阀5的弹簧产生反作用力与该气动信号相平衡时，气动调节阀5的阀位开度动作至预定的开度。
参照图1和图2。每组触媒安全保护装置2均包括一空气过滤减压器10，该空气过滤减压器10的进气端与气源3相连接，出气端分成两路，一路与所述单电控电磁换向阀4的进气端连接，另一路与智能阀门定位器7的进气端连接。
参照图1和图2。所述控制系统9为DCS控制系统，所述信号比较器6上设置有一供电源11(可选交流~220VAC，或直流24VDC)，该供电源11与所述DCS控制系统的电源系统并接。另外，所述单电控电磁换向阀4也与所述供电源11电连接。
参照图1和图2。甲醇合成塔1的循环气经油水分离后气体分两路一路进甲醇合成塔1作为冷激气f1，该冷激气f1组成第一触媒安全保护装置2a的气源3，经由第一触媒安全保护装置2a的气动调节阀5后向通入甲醇合成塔1中催化剂层的第二径向层。另一路经热交换器换热后分四股，其中第一股作为冷激气f2组成第二触媒安全保护装置2b的气源3，经由第二触媒安全保护装置2b的气动调节阀5后向通入甲醇合成塔1中催化剂层的第一径向层；其中第二股作为冷激气f3组成第三触媒安全保护装置2c的气源3，经由第三触媒安全保护装置2c的气动调节阀5后向通入甲醇合成塔1中催化剂层的第二轴向层；其中第三股作为合成塔副线气体f4，组成第四触媒安全保护装置2d的气源3，经由第四触媒安全保护装置2d的气动调节阀5后由甲醇合成塔1的塔底中心管进入甲醇合成塔1内；其中第四股作为主气流a从甲醇合成塔1的环隙进入底层换热后由中心管与合成塔副线气体f4混合进入第一径向层反应，经四个绝热层反应的气体b排出甲醇合成塔1。
参照图1和图2。本发明的控制原理为：甲醇合成过程控制装置“三断”保护措施动作必须及时、准确、可靠，以避免任一气动调节阀5自动全关发生不必要的事故。本发明以气动保位阀8为核心，通过采集气源压力，即气动保位阀8的信号压力与气动保位阀8的设定压力（假设设定压力为0.14MPa,可根据现场情况而定）比较，使智能阀门定位器7输出的气动信号管路与气动调节阀5膜室的气源管路连通或切断,气动调节阀5根据智能定位器的输出指令进行动作。
1）当控制系统9气源故障时，即“断气源”，气动保位阀8的信号压力小于气动保位阀8的设定压力（假设设定压力为0.14MPa，可根据现场情况而定），气动保位阀8自动关闭，使智能阀门定位器7输出的气动信号管路与气动调节阀5膜室的气源管路切断，气动调节阀5膜室内压力信号被锁死不受外界气源影响，从而实现气动调节阀5的阀位保持在故障前的位置。从而实现甲醇合成塔1触媒安保状态。
2）当控制系统9电源故障时，即“断电源”，信号比较器6检测到电源，信号比较器6动作，使得单电控电磁换向阀4失电动作，单电控电磁换向阀4换向切断气动保位阀8的气源供应，气动保位阀8自动关闭，后续的保护动作和断气源时相同，实现气动调节阀5的阀位保持在故障前的位置。从而实现甲醇合成塔1触媒安保状态。
3）当控制系统9失信号故障时，即“断信号”丢失电流(4~20mA)信号，信号比较器6检测到并动作，使得单电控电磁换向阀4失电动作，单电控电磁换向阀4换向切断气动保位阀8的气源供应，气动保位阀8自动关闭，后续的保护动作和断气源时相同，实现气动调节阀5的阀位保持在故障前的位置。从而实现甲醇合成塔1触媒安保状态。
有上述可知，本发明能及时准确判断过程控制装置的故障，并智能保位入甲醇合成塔1各路冷激气的气动调节阀5，及时准确判断生产过程中气动调节阀5存在的“三断”故障，并能及时进行防护动作，进而智能实现对甲醇合成塔1触媒的安全保护，避免事故的发生。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (8)

1.一种触媒安全保护装置，其特征在于：包括气源、单电控电磁换向阀、气动调节阀、信号比较器、智能阀门定位器、气动保位阀以及控制系统，所述信号比较器的使能端连接于所述控制系统的输出端；所述信号比较器的输出端与智能阀门定位器的使能端连接；所述气源分成两路，一路与所述单电控电磁换向阀的进气端连接，另一路与所述智能阀门定位器的进气端连接；所述单电控电磁换向阀的出气端与气动保位阀的进气端连接；所述气动保位阀的进气端与智能阀门定位器的出气端连接，气动保位阀的出气端与气动调节阀的膜室连接。
2.如权利要求1所述一种触媒安全保护装置，其特征在于：所述信号比较器用于接收控制系统输出控制气动调节阀的电流信号，并与标准设定值进行运算比较。
3.如权利要求1或2所述一种触媒安全保护装置，其特征在于：所述智能阀门定位器用于接收信号比较器输出的电流信号，并将该电流信号转换成气动信号给气动调节阀的膜室，当气动调节阀的弹簧产生反作用力与该气动信号相平衡时，气动调节阀的阀位开度动作至预定的开度。
4.如权利要求3所述一种触媒安全保护装置，其特征在于：还包括一空气过滤减压器，该空气过滤减压器的进气端与气源相连接，出气端分成两路，一路与所述单电控电磁换向阀的进气端连接，另一路与智能阀门定位器的进气端连接。
5.如权利要求1所述一种触媒安全保护装置，其特征在于：所述控制系统为DCS控制系统，所述信号比较器上设置有一供电源，该供电源与所述DCS控制系统的电源系统并接。
6.如权利要求5所述一种触媒安全保护装置，其特征在于：所述单电控电磁换向阀与所述供电源电连接。
7.一种甲醇合成塔系统，包括甲醇合成塔，其特征在于：还包括至少一组触媒安全保护装置，每组触媒安全保护装置均包括气源、单电控电磁换向阀、气动调节阀、信号比较器、智能阀门定位器、气动保位阀以及控制系统，所述信号比较器的使能端连接于所述控制系统的输出端；所述信号比较器的输出端与智能阀门定位器的使能端连接；所述气源分成两路，一路与所述单电控电磁换向阀的进气端连接，另一路与所述智能阀门定位器的进气端连接；所述单电控电磁换向阀的出气端与气动保位阀的进气端连接；所述气动保位阀的进气端与智能阀门定位器的出气端连接，气动保位阀的出气端与气动调节阀的膜室连接。
8.如权利要求7所述一种甲醇合成塔系统，其特征在于：所述触媒安全保护装置共设置有四组，分别为第一触媒安全保护装置、第二触媒安全保护装置、第三触媒安全保护装置和第四触媒安全保护装置，甲醇合成塔的循环气经油水分离后气体分两路一路进甲醇合成塔作为冷激气f1，该冷激气f1组成第一触媒安全保护装置的气源，经由第一触媒安全保护装置的气动调节阀后向通入甲醇合成塔中催化剂层的第二径向层；另一路经热交换器换热后分四股，其中第一股作为冷激气f2组成第二触媒安全保护装置的气源，经由第二触媒安全保护装置的气动调节阀后向通入甲醇合成塔中催化剂层的第一径向层；其中第二股作为冷激气f3组成第三触媒安全保护装置的气源，经由第三触媒安全保护装置的气动调节阀后向通入甲醇合成塔中催化剂层的第二轴向层；其中第三股作为合成塔副线气体f4，组成第四触媒安全保护装置的气源，经由第四触媒安全保护装置的气动调节阀后由甲醇合成塔的塔底中心管进入甲醇合成塔内；其中第四股作为主气流a从甲醇合成塔的环隙进入底层换热后由中心管与合成塔副线气体f4混合进入第一径向层反应，经四个绝热层反应的气体b排出甲醇合成塔。
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