CN208762140U - 尾气制氢系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种尾气制氢系统，其包括第一气动调节阀，第一压力变送器、第二压力变送器和温度变送器均与控制器的输入端电连接，控制器的输出端分别与第一气动调节和第二气动调节阀电连接。优点：通过温度变送器实时监测膜分离器进气温度，且通过第一压力变送器与第二压力变送器对膜分离器的进气压力和渗透气出口压力的差值实时监测，同时将监测到的温度值与压差值实时反馈到控制器，当监测到的温度值未在设定的温度范围值内，或监测到的压差值未在设定的压差范围值内时，控制器向第一气动调节阀和第二气动调节阀发出关闭信号，以此切断进入膜分离器的原料气和膜分离器的非渗透气端，进而避免膜分离器受到破坏，延长其使用寿命。

Description

尾气制氢系统

技术领域：

本实用新型涉及石油化工尾气处理技术领域，特别涉及尾气制氢系统。

背景技术：

石油化工企业进行煤制精细化学品生产过程中会产生大量的尾气，过去通常将产生的尾气通过火炬总管进入火炬顶部，再通过位于火炬顶部的燃烧器进行燃烧后排放到大气中，但尾气中含有许多化学成分，为了有效回收利用尾气中的有关组分，避免能源浪费和环境污染，目前利用各种方法将尾气(即原料气)中的单相气体进行分离回收，其中氢气分离通常采用膜分离技术进行，目前制氢流程为：来自低温油洗单元区的原料气管线送入膜分离单元区，送入的原料气依次通过膜分离单元区的旋液分离器、过滤器、热交换器、气体加热器，再由气体加热器的出口通过进气管进入膜分离器，膜分离器对原料气分离后的非渗透气通过排气管进入尾气转化变换单元进行处理，处理后的尾气进入尾气转化变换单元区供用户使用，膜分离器分离出的渗透气通过出气管与进入热交换器，换热后的渗透气通过供气管进入制氢单元区，并依次通入缓冲罐和制氢吸附塔，开始制氢，制取的氢气进入厂内氢气管网，分离出的解析气进入燃料气管网。

但在实际生产过程中，有时会出现进入膜分离器的原料气温度过高或过低的现象，及膜分离器的原料气进口压力与渗透气出口压力的差值过大或过小的现象，由此导致膜分离器容易受到破坏，严重影响其使用寿命。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于提供一种延长膜分离器使用寿命的尾气制氢系统。

本实用新型由如下技术方案实施：尾气制氢系统，其包括通过管道依次连通的旋液分离器、过滤器、热交换器、气体加热器、膜分离器，所述膜分离器的非渗透气出口通过排气管与尾气转化变换单元连通，所述膜分离器的渗透气出口通过出气管与所述热交换器的渗透气入口连通，所述出气管上设有渗透气调节阀，所述热交换器的渗透气出口通过供气管与缓冲罐入口连通，所述缓冲罐的出口与制氢吸附塔连通，其还包括第一气动调节阀，所述气体加热器与所述膜分离器之间的进气管上依次设有温度变送器、所述第一气动调节阀和第一压力变送器，所述排气管上设有第二气动调节阀；所述出气管上设有第二压力变送器，所述第一压力变送器、所述第二压力变送器和所述温度变送器均与控制器的输入端电连接，所述控制器的输出端分别与所述第一气动调节阀和所述第二气动调节阀电连接。

进一步地，所述第一气动调节阀的入口上的所述进气管与所述第二气动调节阀的出口上的所述排气管之间连通设有排气支管，所述排气支管上设有第三气动调节阀，所述第三气动调节阀与所述控制器的输出端电连接。

进一步地，所述热交换器的原料气入口与所述热交换器的渗透气出口之间连通设有供气支管，所述供气支管上设有第四气动调节阀,所述第四气动调节阀与所述控制器的输出端电连接。

进一步地，所述供气支管上与所述第四气动调节阀并联设有手动阀。

进一步地，所述气体加热器的蒸汽入口管道上设有蒸汽调节阀，所述控制器的输出端与所述蒸汽调节阀电连接。

进一步地，原料气管线与所述旋液分离器的入口连通，所述原料气管线上设有原料气调节阀，所述旋液分离器的出口与所述过滤器的入口连通，所述过滤器的出口通过所述热交换器与所述气体加热器的入口连通，所述气体加热器的出口通过所述进气管与所述膜分离器的入口连通。

进一步地，所述缓冲罐的入口的所述供气管上通过放空管与火炬总管连通，所述放空管上设有第五气动调节阀，所述缓冲罐的入口的所述供气管上设有第三压力变送器，所述第三压力变送器与所述控制器输入端电连接，所述控制器的输出端与所述第五气动调节阀电连接。

进一步地，所述第一气动调节阀、所述第二气动调节阀、所述第三气动调节阀、所述第四气动调节阀、所述第五气动调节阀、所述原料气调节阀、所述蒸汽调节阀和所述渗透气调节阀均为仪表风管线事故关阀门。

本实用新型的优点：通过温度变送器实时监测膜分离器进气温度，且通过第一压力变送器与第二压力变送器对膜分离器的进气压力和渗透气出口压力的差值实时监测，同时将监测到的温度值与压差值实时反馈到控制器，当监测到的温度值未在设定的温度范围值内，或监测到的压差值未在设定的压差范围值内时，控制器向第一气动调节阀和第二气动调节阀发出关闭信号，以此切断进入膜分离器的原料气和膜分离器的非渗透气端，进而避免膜分离器受到破坏，延长其使用寿命。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的电路控制示意图。

附图中各部件的标记如下：原料气管线1、旋液分离器2、过滤器3、热交换器4、气体加热器5、进气管6、膜分离器7、排气管8、尾气转化变换单元9、出气管10、供气管11、缓冲罐12、制氢吸附塔13、氢气管网14、燃料气管网15、排气支管16、供气支管17、第一气动调节阀18、第二气动调节阀19、第三气动调节阀20、第四气动调节阀21、第一压力变送器22、第二压力变送器23、温度变送器24、控制器25、手动阀26、放空管27、第五气动调节阀28、第三压力变送器29、原料气调节阀30、渗透气调节阀31、蒸汽调节阀32。

具体实施方式：

如图1和图2所示，尾气制氢系统，其包括旋液分离器2、过滤器3、热交换器4、气体加热器5、膜分离器7、缓冲罐12和制氢吸附塔13，来自低温油洗单元区的原料气管线1引入膜分离单元区,并与旋液分离器2的入口连通，原料气管线1上设有原料气调节阀30，旋液分离器2的出口与过滤器3的入口连通，通入旋液分离器2的原料气压力为5.3MPa、温度为25℃，旋液分离器2将原料气中的液体和杂质分离出去，过滤器3进一步将原料气中的油雾和部分小颗粒进行分离；过滤器3的出口通过热交换器4与气体加热器5的入口连通，通过热交换器4的原料气由从膜分离器7分离出的渗透气进行预热至40℃，气体加热器5的出口通过进气管6与膜分离器7的入口连通，气体加热器5将通过的原料气加热至65℃后通入膜分离器7，开始进行分离；膜分离器7的非渗透气出口通过排气管8与尾气转化变换单元9连通，膜分离器7分离出的高压侧非渗透气的压力为5.2MPa、温度为65℃，膜分离器7的渗透气出口通过出气管10与热交换器4的渗透气入口连通，在出气管10上设有渗透气调节阀31，膜分离器7分离出的低压侧渗透气的压力为1.5MPa、温度为65℃，热交换器4的渗透气出口通过供气管11进入制氢单元区，并与制氢单元区的缓冲罐12入口连通，缓冲罐12的出口与制氢吸附塔13的入口连通，通过热交换器4的渗透气温度降至38℃，制氢吸附塔13的氢气出口与厂内氢气管网14连通，制氢吸附塔13的解析气出口与燃料气管网15连通。

其还包括第一气动调节阀18，气体加热器5与膜分离器7之间的进气管6上依次设有温度变送器24、第一气动调节阀18和第一压力变送器22，排气管8上设有第二气动调节阀19；出气管10上设有第二压力变送器23，第一压力变送器22、第二压力变送器23和温度变送器24均与控制器25的输入端电连接，控制器25的输出端分别与第一气动调节阀18和第二气动调节阀19电连接；当温度变动器24监测到膜分离器7的入口温度未在设定的温度范围值时，即此时原料气的进气温度不满足膜分离器7正常运行所要求的温度值，或当由第一压力变送器22与第二压力变送器23监测到的膜分离器7的入口压力与渗透气出口压力的差值未在设定的压差范围值内时，为了避免降低膜分离器7的工作性能，延长其使用寿命，此时，控制器25控制第一气动调节阀18和第二气动调节阀19关闭，以此切断膜分离器7的入口原料气和非渗透气端。

第一气动调节阀18的入口上的进气管6与第二气动调节阀19的出口上的排气管8之间连通设有排气支管16，排气支管16上设有第三气动调节阀20，第三气动调节阀20与控制器25的输出端电连接；热交换器4的原料气入口与热交换器4的渗透气出口之间连通设有供气支管17，供气支管17上设有第四气动调节阀21,第四气动调节阀21与控制器25的输出端电连接；当该系统内的膜分离器7的原料气切断后，为了继续保持向后续的制氢吸附塔13和燃料气管网15供气，控制器25同时控制第三气动调节阀20和第四气动调节阀21打开，进而保证企业的生产效益免受损失。

在供气支管17上与第四气动调节阀21并联设有手动阀26，当膜分离单元区内的仪表风管线出现故障，第一气动调节阀18、第二气动调节阀19、第三气动调节阀20、第四气动调节阀21、蒸汽调节阀32和渗透气调节阀31均关闭，且制氢单元区及低温油洗单元区等厂内其他装置仪表风系统运行正常，第五气动调节阀28和原料气调节阀30仍处于打开状态，此时将手动阀26开启，可继续向制氢吸附塔13提供原料气，从而保证制氢吸附塔13正常运行；当全厂内的仪表风管线出现故障，第一气动调节阀18、第二气动调节阀19、第三气动调节阀20、第四气动调节阀21、蒸汽调节阀32、渗透气调节阀31、第五气动调节阀28和原料气调节阀30均关闭，确保各生产单元稳定保压，同时防止膜分离单元区的高压侧气体串入制氢单元区的低压侧而发生安全事故。

气体加热器5的蒸汽入口管道上设有蒸汽调节阀32，控制器25的输出端与蒸汽调节阀32电连接，当温度变送器24监测到的温度值高于设定的上限值时，控制器25控制蒸汽调节阀32的开度减小，以此降低进入膜分离器7的原料气温度，使其达到膜分离器7工作要求的温度值，当温度变送器24监测到的温度值低于设定的下限值时，控制器25控制蒸汽调节阀32的开度增大，以此提高进入膜分离器7的原料气温度，使换热后的原料气的温度恢复到设定的范围值内。

缓冲罐12的入口的供气管11上通过放空管27与火炬总管连通，放空管27上设有第五气动调节阀28，缓冲罐12的入口的供气管11上设有第三压力变送器29，第三压力变送器29与控制器25输入端电连接，控制器25的输出端与第五气动调节阀28电连接，当缓冲罐12的入口处的渗透气压力超出设定值时，为了确保制氢单元区装置的安全，第三压力变送器29传输信号反馈控制器25，控制器25控制第五气动调节阀28打开，将部分渗透气通过放空管27通入火炬顶部进行燃烧。

使用说明：初始状态为原料气调节阀30、第一气动调节阀18、第二气动调节阀19、蒸汽调节阀32和渗透气调节阀31处于打开状态，手动阀26、第三气动调节阀20、第四气动调节阀21和第五气动调节阀28处于关闭状态，原料气管线1送入的原料气通过旋液分离器2和过滤器3，使原料气中的气液分离，并将杂质过滤掉，过滤后的原料气通过热交换器4进行预热，预热后的原料气经过气体加热器5进线加热，使进入原料气的温度满足膜分离器7的进气温度，然后原料气在膜分离器7内进行分离，分离后高压侧的非渗透气通过排气管8进入尾气转化变换单元9进，经处理后的尾气供用户使用，低压侧的渗透气通过出气管10进入热交换器4，与原料气进行换热，经换热降温后的渗透气通过供气管11进入缓冲罐12，然后从缓冲罐12的出口进入制氢吸附塔13开始制氢，制取的氢气进入厂内氢气管网14，而分离出的解析气进入燃料气管网15。

当温度变动器24检测到膜分离器7的入口温度未在设定的温度范围值时，或由第一压力变送器22与第二压力变送器23检测到的膜分离器7的入口压力与渗透气出口压力的差值未在设定的压差范围值内时，信号实时反馈到控制器25，控制器25控制第一气动调节阀18和第二气动调节阀19关闭，以此切断膜分离器7的入口原料气和非渗透气端，以此保护膜分离器7，同时控制第三气动调节阀20和第四气动调节阀21打开，原料气继续向后续的制氢吸附塔13和燃料气管网15供气，保证系统正常运行；当温度变动器检测到膜分离器7的入口温度稳定在设定的范围值时，或由第一压力变送器22与第二压力变送器23检测到的膜分离器7的入口压力与渗透气出口压力的差值稳定在压差范围值内时，控制器25控制第一气动调节阀18和第二气动调节阀19打开，同时第三气动调节阀20和第四气动调节阀21关闭，继续由膜分离器7对原料气进行分离。

当该系统内仪表风管线出现故障，且与该系统连接的其他系统的仪表风管线运行正常时，第一气动调节阀18、第二气动调节阀19、渗透气调节阀31、第三气动调节阀20、第四气动调节阀21和第五气动调节阀28均关闭，此时将手动阀26开启，可继续向制氢吸附塔13提供原料气，从而保证制氢吸附塔13继续运行，并继续向氢气管网14和燃料气管网15供气。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.尾气制氢系统，其包括通过管道依次连通的旋液分离器、过滤器、热交换器、气体加热器、膜分离器，所述膜分离器的非渗透气出口通过排气管与尾气转化变换单元连通，所述膜分离器的渗透气出口通过出气管与所述热交换器的渗透气入口连通，所述出气管上设有渗透气调节阀，所述热交换器的渗透气出口通过供气管与缓冲罐入口连通，所述缓冲罐的出口与制氢吸附塔连通，其特征在于，其还包括第一气动调节阀，所述气体加热器与所述膜分离器之间的进气管上依次设有温度变送器、所述第一气动调节阀和第一压力变送器，所述排气管上设有第二气动调节阀；所述出气管上设有第二压力变送器，所述第一压力变送器、所述第二压力变送器和所述温度变送器均与控制器的输入端电连接，所述控制器的输出端分别与所述第一气动调节阀和所述第二气动调节阀电连接。

2.根据权利要求1所述的尾气制氢系统，其特征在于，所述第一气动调节阀的入口上的所述进气管与所述第二气动调节阀的出口上的所述排气管之间连通设有排气支管，所述排气支管上设有第三气动调节阀，所述第三气动调节阀与所述控制器的输出端电连接。

3.根据权利要求2所述的尾气制氢系统，其特征在于，所述热交换器的原料气入口与所述热交换器的渗透气出口之间连通设有供气支管，所述供气支管上设有第四气动调节阀，所述第四气动调节阀与所述控制器的输出端电连接。

4.根据权利要求3所述的尾气制氢系统，其特征在于，所述供气支管上与所述第四气动调节阀并联设有手动阀。

5.根据权利要求3所述的尾气制氢系统，其特征在于，所述气体加热器的蒸汽入口管道上设有蒸汽调节阀，所述控制器的输出端与所述蒸汽调节阀电连接。

6.根据权利要求5所述的尾气制氢系统，其特征在于，原料气管线与所述旋液分离器的入口连通，所述原料气管线上设有原料气调节阀，所述旋液分离器的出口与所述过滤器的入口连通，所述过滤器的出口通过所述热交换器与所述气体加热器的入口连通，所述气体加热器的出口通过所述进气管与所述膜分离器的入口连通。

7.根据权利要求6所述的尾气制氢系统，其特征在于，所述缓冲罐的入口的所述供气管上通过放空管与火炬总管连通，所述放空管上设有第五气动调节阀，所述缓冲罐的入口的所述供气管上设有第三压力变送器，所述第三压力变送器与所述控制器输入端电连接，所述控制器的输出端与所述第五气动调节阀电连接。

8.根据权利要求7所述的尾气制氢系统，其特征在于，所述第一气动调节阀、所述第二气动调节阀、所述第三气动调节阀、所述第四气动调节阀、所述第五气动调节阀、所述原料气调节阀、所述蒸汽调节阀和所述渗透气调节阀均为仪表风管线事故关阀门。