一种焦炉煤气变压吸附制氢产量的自动调节装置的制作方法

本实用新型涉及一种能够在氢气产量与用户氢气使用量之间进行自适应调节的焦炉煤气变压吸附制氢的调节装置，属于制氢装置设备技术领域。

背景技术：

在钢铁冶金生产中，企业多采用焦炉煤气变压吸附(PSA) 制氢装置生产氢气，考虑到生产平衡检修等原因，一般的企业多采用多套焦炉煤气变压吸附制氢装置同时生产，为保证用户氢气的供应。氢气用户由于工艺不同、检修等原因，经常造成氢气用量的不稳定，需要不断调节焦炉煤气变压吸附制氢装置的氢气产量，保持氢产产量与氢气使用量的平衡。氢气用户氢气使用量波动大时，还需要调节多套焦炉煤气变压吸附制氢装置的产量，甚至需要采用不断开启和停止某些焦炉煤气变压吸附制氢装置生产的方式，来保证氢气供需平衡。

目前，当氢气用户用量减少时，制氢装置需要放空或者停运制氢装置的方法，保持氢气产量和用量的平衡。氢气放空的调节方式浪费了氢气，增加了运行成本。采用开停制氢装置调节用量平衡的方式的主要缺点是，由于频繁地开停制氢装置，导致设备的磨损严重，故障率显著上升。

随着生产的发展，对企业的经济效益提出了更高的要求，具体在制氢工艺中，制氢装置要大大减少氢气放空造成的浪费，同时也要减小设备的损坏，因此对现有的制氢设备进行改造是十分必要。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种焦炉煤气变压吸附制氢产量的自动调节装置，这种自动调节装置可以根据氢气用户使用氢气量的不同，实现多套焦炉煤气变压吸附制氢装置分阶段、自适应、自动调节，能够提高焦炉煤气变压吸附制氢装置及氢气供应系统的稳定性，可靠性。

解决上述技术问题的技术方案是：

一种焦炉煤气变压吸附制氢产量的自动调节装置，它是一个气动调节阀组，气动调节阀组包括气动调节阀和截止阀，气动调节阀的两端分别通过管道连接截止阀，气动调节阀进气端连接的截止阀通过管道与制氢装置的变压吸附系统前的煤气管道相连接，气动调节阀排气端连接的截止阀通过管道与制氢装置的煤压机入口的煤压机入口阀前端的煤气管道相连接。

上述焦炉煤气变压吸附制氢产量的自动调节装置，所述气动调节阀组还有旁通管道，旁通管道并联连接在气动调节阀和两个截止阀的连接管道两端，旁通管道中安装另一个截止阀。

上述焦炉煤气变压吸附制氢产量的自动调节装置，所述气动调节阀组分别安装在多套焦炉煤气变压吸附制氢装置中。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的气动调节阀通过管道与变压吸附系统前的煤气管道相连接，利用变压吸附系统入口的压力信号调控气动调节阀的启闭。在用户用氢气量减少时，氢气管道压力会逐步升高，气动调节阀打开后，高压氢气通过气动调节阀进入到低压焦炉煤气管网，这时进入变压系统的焦炉煤气量减少，制氢装置的氢气产量相应下降；反之，在用户用氢气量增加时，氢气管道压力会逐步降低，导致气动调节阀逐渐关闭，进入变压系统的焦炉煤气量增加，制氢装置的氢气产量相应增加。

本实用新型结构简单、使用方便，运行稳定可靠，制氢装置可根据氢气用户用氢气量的多少自动调节制氢装置氢气产量，实现氢气产量和氢气用量的平衡。正常生产情况下，不需要采用制氢装置氢气放空或者制氢装置停产的方式就能够保持氢气产量和使用量的平衡，保证了氢气输送管网的稳定性，提高了企业的经济效益。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是制氢装置安装本实用新型的方框图。

图中标记如下：煤压机入口阀1、预处理系统2、气动调节阀组3、煤压机4、变压吸附系统5、净化系统6、气动调节阀7、截止阀8、旁通管道9。

具体实施方式

目前，焦炉煤气变压吸附制氢装置的工艺流程如下：

焦炉煤气（压力约为8~15KPa.G）首先经煤气压缩机的一级加压至～0.22MPa(G)，然后进入预处理系统（TSA）除去萘、焦油、NH3、H2S及其它芳香族化合物；处理后的焦炉煤气返回至压缩机二级入口,经压缩机二级、三级压缩至1.5～1.7MPa(G)后送出压缩工序进入后续（PSA）变压吸附系统,工作压力1.5MPa，获得纯度大于99.9%的粗氢气；然后送至净化工序，工作压力为1.45MPa，获得合格氢气后通过管道送用户。

技术人员和操作人员在生产实践中发现，氢气用户氢气用量的变化反映在氢气管网压力变化，因此可以通过氢气管网压力的变化，调控进入焦炉煤气变压吸附制氢装置的原料-焦炉煤气的量，以此来调控焦炉煤气变压吸附制氢装置的氢气产量，最终达到氢气产量和使用量平衡的目的。

本实用新型的技术方案是：采用气动调节阀组3对进入焦炉煤气变压吸附制氢装置的原料-焦炉煤气的量进行调控。

图1显示，气动调节阀组3包括气动调节阀7和截止阀8，气动调节阀7的两端分别通过管道连接截止阀8，气动调节阀7进气端连接的截止阀8通过管道与制氢装置的变压吸附系统5前的煤气管道相连接，气动调节阀7排气端连接的截止阀8通过管道与制氢装置的煤压机入口的煤压机入口阀1前端的煤气管道相连接。

图1显示，气动调节阀组3还有旁通管道9，旁通管道9并联连接在气动调节阀7和两个截止阀8的连接管道两端，旁通管道9中安装另一个截止阀8。

图2显示，1#气动调节阀组、2#气动调节阀组分别安装在1#焦炉煤气变压吸附制氢装置和2#焦炉煤气变压吸附制氢装置中。

根据工艺条件设定1#焦炉煤气变压吸附制氢装置的1#气动调节阀组的开启压力为1.50MPa，在用户用氢气量减少时，氢气管道压力会逐步升高，氢气用量每减少800NM3/h，净化工序工作压力增加0.1MPa，变压吸附系统的工作压力也相应升高0.1MPa。当变压吸附系统的工作压力超过1.50 MPa时，1#气动调节阀组根据打开，压力上升的大小可以控制1#气动调节阀组的开度。1#气动调节阀组打开后，经过煤压机压缩到1.5MPa的焦炉煤气，通过1#气动调节阀组进入到压力约为8~15KPa.G的低压焦炉煤气管网。这时进入变压系统的焦炉煤气量减少，由于原料焦炉煤气量减少，1#焦炉煤气变压吸附制氢装置的氢气产量相应下降。进入氢气管网氢气量减少，使得氢气管网压力降低，最终达到1.45MPa。反之，在用户用氢气量增加时，氢气管道压力会逐步降低，净化工序、变压吸附系统的压力相应降低，气动调节阀逐渐关闭，进入变压吸附系统的焦炉煤气量增加，1#焦炉煤气吸附制氢装置的氢气产量相应增加。

图2显示，同样，利用2#焦炉煤气变压吸附制氢装置的变压吸附系统入口的压力信号调控2#气动调节阀组的启闭。设定2#焦炉煤气变压吸附制氢装置的气动调节阀组的自动气动调节阀开启压力为1.52 MPa，当氢气用户产量急剧减少时， 1#气动调节阀组打开，调节1#焦炉煤气变压吸附制氢装置的氢气产量，当1#焦炉煤气变压吸附制氢装置减少氢气产量小于用户使用氢气的量时，1#焦炉煤气变压吸附制氢装置和2#焦炉煤气变压吸附制氢装置的变压吸附系统的工作压力将持续上升，变压吸附系统的工作压力超过1.52 MPa时，2#焦炉煤气变压吸附制氢装置的2#气动调节阀组开始调节2#焦炉煤气变压吸附制氢装置的氢气产量，实现两套制氢装置同时调节各自的氢气产量，增强了氢气产量的调节范围，保证了氢气输送管网的稳定性。

如果设定1#焦炉煤气变压吸附制氢装置的1#气动调节阀组的开启压力为1.52MPa，2#焦炉煤气变压吸附制氢装置的2#气动调节阀组的开启压力为1.50MPa，就可实现首先调节2#焦炉煤气变压吸附制氢装置的氢气产量，然后调节1#焦炉煤气变压吸附制氢装置的氢气产量。通过设定1#气动调节阀组和2#气动调节阀组不同的开启压力，任意设定2套焦炉煤气变压吸附制氢装置调节各自氢气产量的先后顺序。

本实用新型的一个实施例如下：

气动调节阀7为气动薄膜式顶部导向型单座调节阀，型号为501T-5227L ADS，口径1-1/2*1，公称压力ANSI 300#；

截止阀8为不锈钢截止阀，型号为J41W-40P，通径DN50。