基于PKS的制氢装置控制系统的设计与实现

发布时间：2021-06-09 18:50

　　氢能,作为化石燃料之后新的洁净能源,它必将成为人类历史发展过程中的重要能源。以前,氢气基本上是由煤、石油等化石燃料生产的,这种方法得到的氢气产量低,而且会造成环境污染。另外,在生产过程中产生的含有大量氢的废气通常作为燃料燃烧或送到火炬烧掉,从而浪费大量的氢能。本文介绍的制氢装置采用的变压吸附工艺具有工艺流程简单、成品质量高、生产成本低、环境污染小、原料气源适应性广和系统操作简单灵活等特点。该工艺已成为制氢厂家生产氢气通常采用的方法。首先介绍了国内外制氢技术以及控制系统的现状与发展,并对PKS控制系统进行了简要介绍,阐述了研究本课题的意义,并且进行了对变压吸附制氢吸附和再生过程的介绍,列出了变压吸附数学模型的三个控制方程,重点论述了顺序控制图的算法推导。接着详细分析了系统变压吸附的顺序控制方案,即当系统中吸附塔因检修或故障时需停止该塔运行时,则进行切塔操作。在吸附塔检修完成或故障排除后,则进行加塔操作。在切塔和加塔过程中,需要根据各塔的压力状态,在塔内压力接近的最佳时机切出或者切入,保证塔内压力波动幅度小,实现系统的稳定生产。然后简要介绍了吸附塔在吸附再生阶段的压力斜率控制方案,来保证各... 

【文章来源】：吉林化工学院吉林省

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

变压吸附物流数据图

图 2.2 制氢装置工艺流程图2.1.3 制氢装置工艺流程说明本套 PSA-H2制氢装置原料气为酸脱变换气、深冷富氢气和乙二醇驰放气三部分组成。原料气从吸附塔的底部进入，净化气体 H2从吸附塔出口端输出[37]。吸附剂中吸附的气体组分在再生阶段产生的低纯度气体，称为解吸气，主要包含 CH4、C2H5OH、CH3OH、N2及少量 H2气体，解吸气返回到前工序回收。在通过该装置处理之后，实现了氢气的提纯。本课题使用的制氢装置工艺流程为 12-3-9，即在运行过程中总是有三个吸附塔用于吸附操作，其余 9 个吸附塔进行脱附，实现催化剂的再生。在 12 个吸附塔依次进行吸附和脱附的周期循环过程中，系统可以连续的对原料气进行提纯。每台吸附塔在一个循环周期内依次经历吸附、6 次均压降、3 次顺向放压、2 次逆向放压、3 次冲

假设操作 O’3中的所有产出都用于对另一床进行加压，则可令 S5≥D。同样地，通过令 Sj≤D（j≠5）则有：1 1 2 3 4 5 6D J = S + 2S + 2S + S + S + S > D（2.5）2 2 3 4 5D J = S + 2S + S + S > D（2.6）3 3 4 5D J = S + S + S > D（2.7）6 1 6 73D 3 D J = S + S + S> 0（2.8）由算式 2.5，2.6 得：( )1 2 1 2 6D J - J = S + S + S（2.9）由算式 2.6，2.7 得：( )2 3 2 3D J - J = S + S（2.10）


本文编号：3221126