制氢乙炔DCS实施方案

1、制氢乙炔DCS系统实施方案张洪垠1、系统规模总体结构：2个操作站、2个控制站、一个机柜；控制站1台，6只电源，其中四块电源（1： 1）冗余给模块供电，另两块电源给电气柜 供电；2、项目工艺描述A、制氢工段制氢的主要工艺过程为：甲醇催化转化、变压吸附PSA、氢气压缩和氢气装瓶。1、甲醇催化裂化主要是将甲醇和脱盐水按比例混合后，用泵加压送入系统进行预 热、汽化、过热至转化温度（此阶段称为原料汽化）；在此规定的转化温度和压力下， 混合气在转化器中完成气相催化裂化和转化两个反应，得到含有CO2和H2的混合气 体和部分尚未完全反应的气体甲醇和水蒸汽等物质（此为催化转化阶段）；从转化器中 出来的混合气经过

2、两次冷凝后，除去尚未完全反应的气体甲醇和水蒸汽等物质，主要 含有CO2和H2的气体经过净化后，送入变压吸附PSA工段，净化的主要作用为：将 甲醇和水蒸气重新进入系统循环（此阶段为冷却和净化阶段）。2、变压吸附工段的工作原理为：利用吸附剂对不同吸附质的选择性和吸附剂对吸 附质的吸附容量随压力变化而有差异的特性，在高压下吸附原料中的杂质组分，低压 下脱附这些杂质而使吸附剂获得再生。在此工段新昌工业园利用吸附塔在高压（1.2Mpa）下利用吸附剂吸附杂质（杂质 的主要成分为CO2），除却了杂质后的高纯度氢气送入后阶段，吸附完毕后的吸附塔进 行降压（至常压）和释放杂质的工作。现场共设置了5个吸附塔，5个

3、吸附塔分时间段 分别进行吸附、一均降压、二均降压、逆放、顺放、冲洗、一均升压、二均升压和终 冲九个小步，同时，利用5个吸附塔在不同的阶段所处的压力不同，而互相利用转换 压力以减少能源消耗和保证每个时间段连续进原料气和产出氢气。3、吸附了杂质之后的气体含有99.5%以上的产品氢气，这些氢气经压缩后送入其他工段或装瓶。B、乙焕工段生产乙炔采用古老的电石法制乙炔。电石加水，在86度和一定的压力下生成乙炔。3、控制方案A、制氢工段1、甲醇催化转化工序：在此工段中，甲醇和脱盐水通过计量泵和流量控制按一定 的比例混合，通过换热器和汽化塔加热汽化后，温度达到180C左右，送入转化器，在 一定的温度和压力下，

4、通过催化剂的作用，生成混合气，进入净化塔，控制净化塔的 液位，气液分离后，去PSA工段，此时，需控制出口氢气的压力在1.0MPa，对流量进 行压力补偿后，显示和累积。由于工艺对此工序的控制精度要求不高，采用单回路PID控制完全可实现。对于 压力补偿，由于现场仪表无法进行实际的压力补偿，但是为了使现场仪表显示与补偿 后的流量基本一致的数字，现场仪表进行了以下的处理：管道工作压力大致在1.0Mpa， 现场仪表按1.0Mpa对流量进行了计算，得出的数据传送到集散控制系统，DCS系统必 须先对此信号进行还原，然后，再进行信号的实际压力补偿。2、变压吸附工序：在此工段中，需要5个吸附塔分阶段进行吸附，因

5、此，在此工 段有配有21个开关阀，按各吸附塔所处状态不同而确定各开关阀的状态。工艺对PSA的要求较高，各阀门按一定的时间，一定的顺序工作，并设有停止键、 暂停键、步进键，可按工艺工作状态的不同进行时间的修改，以更好的适应工艺的要 求。其中，停止键为ON状态，要求各阀门全关，一旦置为OFF使，则所有阀门状态 应与ON前状态一致，再按时间顺序进行动作；暂停键为ON时，要求各阀门维持原 状态不动，直至暂停键状态为OFF为止。步进键为一个自复位开关，其状态为ON时， 要求时间跳跃至下一个步骤，步进键复位，同时再按正常时间顺序进行动作。以操作 工手工操作根本无法同时对21个开关阀以时间顺序进行操作，这个工段的控制必须采 用自动化控制技术。DCS对此工段以自定义语言做了联锁控制。在试投产过程中，DCS 控制灵活，操作方便，生产出的氢气纯度较高，产量较大。B