一种便于检修的变压吸附系统的制作方法

本发明涉及氢气提纯领域，具体涉及一种便于检修的变压吸附系统。

背景技术：

1、变压吸附(简称psa)是一种新型气体吸附分离技术，它有如下优点：产品纯度高；一般可在室温和不高的压力下工作，床层再生时不用加热，节能经济；设备简单，操作、维护简便；连续循环操作，可完全达到自动化。因此，当这种新技术问世后，就受到各国工业界的关注，竞相开发和研究，发展迅速，并日益成熟。尤其是在氢气提纯的过程中，变压吸附技术的使用非常普遍。

2、变压吸附提纯氢气技术是利用吸附剂在物理吸附中所具有的两个性质:一是对不同组分的吸附能力不同，可实现对含氢气源中杂质组分的优先吸附而使氢气得以提纯；二是吸附质在吸附剂上的吸附容量随吸附质的分压上升而增加，随吸附温度的上升而下降，可实现吸附剂在低温、高压下吸附而在高温、低压下解吸再生，从而构成吸附剂的吸附与再生循环，达到连续分离提纯氢气的目的，是目前应用最广泛的氢气提纯技术。通常，利用变压吸附技术提纯氢气时，需要使用多个相互连通且填充有吸附剂的吸附塔，向各吸附塔内通入原料粗氢气，原料粗氢气在吸附塔内经过吸附、均压降压、逆放、抽真空、均压升压、终升等步骤最终得到产品氢气；连通吸附塔的管道上设置程控阀控制气体流动的通断，并且各吸附塔内气体流动非常频繁，便导致程控阀需要经常打开、关闭。经常不断的打开、关闭，使用时间长之后，便导致程控阀内漏严重，严重影响系统稳定、长周期运行，且部分程控阀还存在外漏情况，使得系统运行存在较大安全隐患，需要及时进行维修。而由于现有的所有的吸附塔均是相互连通的，且连通吸附塔的管道上是通过程控阀控制气体流动的通断，所以无法在系统运行时对程控阀进行维修，因为检修程控阀需将程控阀拆卸、撤离装置现场，在线根本无法操作，所以当有程控阀发生泄漏之后，只能将整个系统停车之后才能对程控阀进行维修，但是将整个系统停车对程控阀进行维修，会使得整个系统停工停产，使得氢气提纯收率严重下降，影响提纯效率。

3、因此，为了减少泄漏造成的危险同时不让系统停车，发明人尝试当发现有程控阀发生泄漏时，将与发生泄漏的程控阀连接的吸附塔切除停止运行，即发生泄露的程控阀处于关闭状态，使其不再受程序控制，使得气体不能再经此流通，只由其他的吸附塔运行，使得整个系统不停工停产，当因其他原因系统必须停车之后，再对发生泄漏的程控阀进行维修。上述方法虽然不用立即将装个系统停车，但是仍然存在以下问题：

4、将与发生泄漏的程控阀连接的吸附塔切除停止运行，会使得系统减少一个吸附塔工作，导致原本应该此吸附塔提纯的原料粗氢气无法进入到此吸附塔中，只能进入到其他的吸附塔中，而其他吸附塔的吸附能力是固定的，所以多进入的部分原料粗氢气无法完成提纯只能作为解析气排出，进而导致氢气提纯收率会严重下降，且由于部分原料粗氢气没有完成提纯便排出了，还会导致生产成本增加；若是减少往吸附塔中通入原料粗氢气的量降低系统负荷运行，仍然会使得氢气提纯效率下降。

技术实现思路

1、本发明意在提供一种便于检修的变压吸附系统，可以解决不能对变压吸附系统中程控阀在线检修，导致氢气提纯收率下降，生产成本增加的问题。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种便于检修的变压吸附系统，包括至少两个吸附塔组，所述吸附塔组上均连通有原料管和产品管，所述原料管和产品管上均连通有分支管，且所述原料管的进料端均连通于原料汇总管上，所述产品管的出料端均连通于产品汇总管上；所述分支管、原料汇总管和产品汇总管上均设有切断阀，且所述切断阀位于两个吸附塔组之间。

4、本方案的原理为：在对原料粗氢气进行提纯的过程中，切断阀始终处于打开状态，通过程控阀控制原料管、产品管以及连通于原料管和产品管上的分支管的开关，通过原料管往吸附塔内输送原料粗氢气，经变压吸附后的产品氢气经产品管输送至下一工序，而通过若干分支管进行吸附塔的其他操作，如：均压降压、逆放、抽真空、冲洗抽真空、解析气的排放等。当程控阀在长时间运行后出现内漏的情况时，将发生内漏的程控阀所在的吸附塔组上的原料管、产品管以及连接于原料管和产品管上的分支管上的切断阀全部关闭，进而将发生内漏的程控阀所在的吸附塔组与其他的吸附塔组隔离开，然后对出现内漏的程控阀进行维修，而其他吸附塔组中的吸附塔可以照常运行；维修完之后，将关闭的切断阀全部打开，使得被隔离开的吸附塔组能及时投入系统使用。

5、本发明的有益效果在于：

6、1、可以对程控阀在线进行检修或者维修，即实现对氢气进行提纯的同时对程控阀进行检修或者维修，保证氢气提纯的效率与产量：本发明的技术方案通过设置至少两个吸附塔组，且在吸附塔的原料管、产品管以及连通于原料管和产品管上的分支管上均设置切断阀，当程控阀在系统长时间的运行下发生内漏的情况时，操作人员将发生内漏的程控阀所在的吸附塔组上的原料管、产品管以及连通于原料管和产品管上的分支管上的切断阀全部关闭，进而将发生内漏的程控阀所在的吸附塔组与其他的吸附塔组隔离开，此时操作人员便可以对发生内漏的程控阀进行维修或者检修，而其他吸附塔组中的吸附塔便可以正常运行，即可以在系统对氢气进行提纯的同时对发生内漏的程控阀进行维修，且维修完成之后的程控阀可以立即投入使用，即将关闭的切断阀全部打开，使得被隔离开的吸附塔组能及时的投入系统使用，既不会造成整个系统停车，也不会造成将与发生泄漏的程控阀连接的吸附塔切除停止运行的情况发生，进而保证氢气提纯的效率以及产量。

7、2、保证所有程控阀随时处于能正常运行的状态，减少停车次数，提高产品氢气收率：本发明的技术方案通过将吸附塔设置成至少两个吸附塔组，且在每两个吸附塔组之间的原料管、氢气管以及分支管上均设置切断阀，当其中一个吸附塔中在运行的过程中，操作人员能随时对另一个未处于运行状态的吸附塔组上的程控阀进行检修，若是出现程控阀发生泄漏的情况，可以将发生泄漏的程控阀所在的吸附塔组上的所有切断阀全部关闭，然后便能及时的进行维修，进而保证所有程控阀均处于能正常运行的状态，可以有效的减少停车的次数，避免系统停工停产，既不耽误对氢气的提纯又能进一步保证程控阀的安全运行，避免出现严重内漏或者外漏，进而保证氢气提纯的效率，提高产品氢气收率。

8、进一步，每两个吸附塔组形成一个吸附区。

9、采用上述技术方案，可以减少设置的切断阀的个数，降低成本，只用在一个吸附区内的两个吸附塔组之间的原料管、产品管和连通于原料管和产品管上的分支管上设置切断阀，可以不用在不同吸附区但是相邻的两个吸附塔组之间的原料管、产品管和连通于原料管和产品管上的分支管上设置切断阀。

10、进一步，所述吸附区包括左吸附区和右吸附区；所述吸附塔组均包括3个吸附塔，且每一个吸附塔上均电连接有控制系统。

11、吸附区包括左吸附区和右吸附区，且吸附塔组均包括3个吸附塔，即系统中一共包括12个吸附塔，为了能解决在线对程控阀进行检修的问题，发明人一开始是采用在每一个吸附塔的原料管和产品管上均设置切断阀的方法，进而使得能单独的将发生内漏的程控阀所连接的吸附塔隔离开，但是在实际操作过程中发明人发现由于设备安装管线复杂且安装间距近，在每一个吸附塔的原料管和产品管上安装切断阀，需要安装的切断阀的个数非常多，具体的，每一个塔需要安装10个切断阀，12个塔就需要120个切断阀，没有足够的空间在每一个吸附塔的原料管和产品管上安装切断阀，除非对管线全部重新布置，但是对管线全部重新布置首先需要足够的场地，另外重新布置管线施工周期长，更换、增加管线的成本太高，且安装切断阀的个数太多，切断阀的成本投入高，进而导致整体成本太高。于是发明人继续深入研究，既然要使得安装的阀门个数比较少，那么就直接将12个吸附塔分成2个吸附塔组，每组6个吸附塔，这样安装的切断阀的个数就非常的少，但是在实际的操作过程中，发明人又发现分成每组6个吸附塔，那么就需要将程序设定为6个吸附塔运行，但是6个吸附塔运行变压吸附工段需将负荷调至最低运行，解析气量大幅度增加，会影响氢气提纯后的下一工序的正常运行，生产成本大大增加。

12、而为了保证能顺利的对原料粗氢气进行提纯且不影响氢气提纯后的下一工序的正常运行，即保证系统的正常运行，发明人暂且将成本的问题搁置继续研究，发现8个吸附塔运行便可以满足不同吸附塔分别在进行吸附、均压降压、逆放、抽真空、均压升压等步骤，既可以保证提纯的氢气能源源不断的输出，又可以保证下一工序的顺利进行且不会对下一工序的正常运行造成影响；但是8塔运行的话12个吸附塔没有办法平均分组，只能分成3组，即4个吸附塔一组，哪一个吸附塔上的程控阀发生内漏便将那一个吸附塔所在的吸附塔组全部隔离开，这种方法虽然可以实现，但是发明人依旧还是继续深入的对系统的顺利运行进行考虑，发现若是只分成3组的话，隔离开一组后万一出现极端情况，剩余的8个吸附塔中的程控阀若是发生内漏，那么就会影响系统的正常运行，所以为了保险起见，就还需要至少一个塔作为备用，而发明人发现8个塔运行1个塔备用正好是9个塔，而要从12个塔中分离出9个塔正好剩下3个塔，即12个塔正好可以分成4组；对吸附塔分好组后发明人就着手与切断阀的安装，而在实际安装过程中，发明人发现将12个塔分成4组，不仅可以保证系统能顺利的对原料粗氢气进行提纯且不影响氢气提纯后的下一工序的正常运行，而且需要的安装空间比较少，不需要对管线重新布置也不需要更换新的安装场地，且安装的切断阀的个数相对较少，施工周期短，成本更低。而通过在每一个吸附塔上均电连接有控制系统和显示屏，便于控制每一个吸附塔的运行模式。

13、进一步，所述原料管上连通有充氮管；所述充氮管包括充氮主管和连通于充氮主管上的若干根充氮支管，每一个吸附塔组的原料管上均连通有一根充氮支管，且充氮支管连通于切断阀靠近吸附塔的一侧；所述充氮支管上均设有充氮阀。

14、采用上述技术方案，通过在原料管上连通充氮管，可以通过充氮管往吸附塔内通入氮气对吸附塔内的气体进行置换，防止在对吸附塔进行维修或者吸附塔运行时发生安全事故；而通过将充氮管设置为充氮主管和连通于充氮主管上的充氮支管，每一个吸附塔组的原料管上均连通一根充氮支管，在充氮支管上连通充氮阀，当需要往哪一个吸附塔或者哪一组吸附塔通入氮气时就打开对应充氮支管上的充氮阀，更加便于控制对其中的某一组吸附塔或者某一个吸附塔充入氮气。

15、进一步，所述出气管线组上连通有放空管。

16、采用上述技术方案，当某一程控阀出现故障需要检修时，可以通过放空管将其中的产品氢气进行排放，防止直接对吸附塔进行维修时发生安全事故。

17、进一步，所述放空管包括放空主管和连通于放空主管上的若干根放空支管，且每一个吸附塔组的产品管上均连通有一根放空支管；所述放空支管上均设有放空阀。

18、采用上述技术方案，通过将放空管设置为放空主管和连通于放空主管上的放空支管的形式，每一个吸附塔组的产品管上均连通一根放空支管，且放空支管上均设有放空阀，当需要将某一吸附塔组隔离开时，便可以只打开连通与需要隔离开的吸附塔组上的产品管上的放空支管上的放空阀，其他的放空阀全部关闭，进而防止影响其他吸附塔的正常运行。且通过设置放空主管，不管排放哪一个吸附塔组中的产品氢气时，都可以使得排放至一个固定的系统或者地点进行集中处理，更加的方便，如：集中排放至火炬燃烧。

19、进一步，所述放空主管上连通有取样管，所述取样管上设有取样阀。

20、采用上述技术方案，对程控阀在线隔离检修完成之后将隔离的吸附塔继续投入使用前，可以通过取样管对被隔离出来的吸附塔组内的气体进行取样分析，防止氧气残留在吸附塔中，使得吸附剂中毒失活。

21、进一步，所述放空主管上设有闸阀。

22、采用上述技术方案，通过在放空主管上设置闸阀，可以对放空管起到双重保障，防止在系统运行时操作人员不小心未将放空阀关紧、内漏；另外，对程控阀在线隔离检修完成之后，吸附塔继续投入使用时，在对放空主管内的气体取样分析合格之前通过闸阀进一步将放空总管关闭，防止火炬管线进入空气闪爆，发生安全事故。

23、进一步，所述原料管上均设有压力检测表。

24、采用上述技术方案，通过在原料管上设置压力检测表，便于显示屏仪表故障时可以在压力检测表上显示吸附塔压力，进而便于操作人员随时观察吸附塔内压力变化。

25、进一步，所述原料管上连通有原料氢气输送管，所述原料氢气输送管远离原料管的一端连通有分液罐。

26、采用上述技术方案，当往吸附塔内通入原料粗氢气时，可以通过分液罐对原料粗氢气中的水分进行分离。