一种汽油吸附脱硫装置的预警系统的制作方法

本实用新型涉及汽油吸附脱硫技术领域，具体而言，涉及一种汽油吸附脱硫装置的预警系统。

背景技术：

随着全球环保意识的日益增强，各国对车用燃料中的硫含量等指标也提出了越来越严格的要求。

汽油吸附脱硫装置(简称S Zorb装置)基于吸附作用原理，选择性的吸附汽油中含硫化合物中的硫原子，而达到脱硫目的。与传统的选择性加氢脱硫相比，汽油吸附脱硫装置具有脱硫率高、辛烷值损失小、氢耗低、操作费用低等优点。

S Zorb装置主要包括进料与脱硫反应、吸附剂再生、吸附剂循环和产品稳定四个部分，其工艺流程大致如下：

如图1所示，催化裂化产生的汽油经进料缓冲器、吸附进料换热器、进料加热炉进入脱硫反应器，发生流化床吸附脱硫反应，脱硫后的汽油经吸附进料换热器、热产物气液分离罐、冷产物气液分离罐，通过空冷、水冷后去稳定塔产出精制汽油产品。

此外，为了维持吸附剂的活性，使S Zorb装置能够连续作业，需要将反应氢系统中吸附了汽油中硫的吸附剂(以下简称待生吸附剂)，通过闭锁料斗送入低压氧系统氧化成活性较高的吸附剂(以下简称再生吸附剂)，其工作流程主要包括以下几个步序：

S1.1对闭锁料斗进行压力调整。

S1.2吸附了汽油中硫的待生吸附剂从反应器一侧的T型口溢出，进入反应接收器，通过压差和重力作用进入闭锁料斗。

S2.1对闭锁料斗进行初步泄压。

S2.2对闭锁料斗进行第二次泄压。

S3.0对闭锁料斗内部进行氮气吹扫。

S4.1调整闭锁料斗内部的压力。

S4.2将待生吸附剂排入再生进料罐。

S5.0保持闭锁料斗的温度、压力状态。同时，在再生器中，待生吸附剂与空气中的氧气发生氧化反应，生成活性较高的再生吸附剂，之后再生器中的再生吸附剂被送入到再生接收器中。

S6.1调整闭锁料斗内部的压力。

S6.2通过差压和重力作用，使再生吸附剂进入闭锁料斗。

S7.0在闭锁料斗内进行氮气吹扫置换。

S8.0利用热氢气对闭锁料斗进行充压，使再生吸附剂进入反应还原器。

S9.0将闭锁料斗排空，完成一次吸附剂的循环操作。

现有的S Zorb装置的控制系统，主要包括与S Zorb装置连接的闭锁料斗控制系统(Lockhopper Management System，简称LMS)、分布式控制系统(Distributed Control System，简称DCS)组成和安全仪表系统(Safety Instrumentation System，简称SIS)。闭锁料斗控制系统主要用于吸附剂输送过程的逻辑控制，以及安全连锁保护。分布式控制系统又称为集散控制系统，主要用于提供人机界面和通讯功能，通过灵活的分散控制方式，实现S Zorb装置的过程控制。安全仪表系统主要用于监控各个检测仪表的工作状态。

S Zorb装置运行的环境工况复杂，仪表和阀门活动也很频繁，可能导致S Zorb装置运行异常的的因素很多。一旦S Zorb装置出现问题，需要较长时间才能恢复到正常状态。但是，目前并没有一种有效的方式，能够及时发现S Zorb装置出现的异常情况，而S Zorb装置经常出现非计划停车或安全事故，降低了汽油的生产效率。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种汽油吸附脱硫装置的预警系统，能够监控各个检测仪表、闭锁料斗、反应器、再生器的工作状态，有效减少非计划停车或其他安全事故的发生。

本实用新型实施例提供了一种汽油吸附脱硫装置的预警系统，包括与汽油吸附脱硫装置连接的闭锁料斗控制系统、分布式控制系统和安全仪表系统，以及与所述闭锁料斗控制系统、所述分布式控制系统、所述安全仪表系统连接的诊断装置。

本实用新型实施例提供了该系统的第一种可能的实施方式，其中，所述诊断装置与所述闭锁料斗控制系统、所述分布式控制系统、所述安全仪表系统之间通过安全网闸连接。

本实用新型实施例提供了该系统的第二种可能的实施方式，其中，所述诊断装置包括仪表诊断模块、闭锁料斗预警模块、反应器预警模块、再生器预警模块、报警/预警分析模块中的至少一种。

本实用新型实施例提供了该系统的第三种可能的实施方式，其中，所述诊断装置与所述安全网闸之间设置有隔离区网络。

本实用新型实施例提供了该系统的第四种可能的实施方式，其中，该系统还包括中控室操作站，所述中控室操作通过所述隔离区网络与所述诊断装置连接。

本实用新型实施例提供了该系统的第五种可能的实施方式，其中，该系统还包括仪表维护操作站，所述仪表维护操作通过所述隔离区网络与所述诊断装置连接。

本实用新型实施例提供了该系统的第六种可能的实施方式，其中，该系统还包括设备维护操作站，所述设备维护操作通过所述隔离区网络与所述诊断装置连接。

本实用新型实施例提供了该系统的第七种可能的实施方式，其中，该系统还包括现场无线PDA，所述现场无线PDA通过所述隔离区网络与所述诊断装置连接。

本实用新型实施例提供了该系统的第八种可能的实施方式，其中，所述闭锁料斗预警模块中设置有用于检测闭锁料斗的运行变量的软仪表。

本实用新型实施例提供了该系统的第九种可能的实施方式，其中，软仪表包括多个流量软仪表和多个组分软仪表。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：应用本实用新型实施例提供的汽油吸附脱硫装置的预警系统，能够监控汽油吸附脱硫装置的各个检测仪表、反应器、闭锁料斗、再生器的工作状态，使操作人员及时发现故障或异常情况，从而有效减少非计划停车或其他安全事故的发生。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了现有的汽油吸附脱硫装置的示意图；

图2示出了本实用新型实施例所提供的汽油吸附脱硫装置的预警系统的示意图；

图3示出了本实用新型实施例所提供的汽油吸附脱硫装置的预警系统的另一示意图；

图4示出了本实用新型实施例中闭锁料斗工作系统的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一：

本实用新型实施例提供一种汽油吸附脱硫装置的预警系统，能够使操作人员及时发现故障或异常情况，有效减少非计划停车或其他安全事故的发生。

如图2所示，该预警系统包括与汽油吸附脱硫装置1连接的闭锁料斗控制系统2、分布式控制系统3和安全仪表系统(Safety Instrumentation System，简称SIS)4。其中，闭锁料斗控制系统2、分布式控制系统3和安全仪表系统4都是相互独立设置的，三者通过各自独立的网络与S Zorb装置1相连。

闭锁料斗控制系统2主要用于吸附剂输送过程的逻辑控制，以及安全连锁保护。

分布式控制系统3主要用于提供人机界面和通讯功能，通过灵活的分散控制方式，实现S Zorb装置1的过程控制。

安全仪表系统4能够监控闭S Zorb装置1中各个检测仪表的工作状态，使操作人员及时发现检测仪表出现的故障或异常情况，从而有效减少非计划停车或其他安全事故的发生。

本实用新型实施例提供的预警系统中还包括诊断装置5，诊断装置与闭锁料斗控制系统2、分布式控制系统3、安全仪表系统4连接。诊断装置5可以利用已知的诊断方式对S Zorb装置1的异常、故障或其他安全问题进行诊断。作为一个优选方案，诊断装置5可以包括仪表诊断模块、闭锁料斗预警模块、反应器预警模块、再生器预警模块、报警/预警分析模块，以监控汽油吸附脱硫装置的各个检测仪表、反应器、闭锁料斗、再生器的工作状态，使操作人员及时发现故障或异常情况，从而有效减少非计划停车或其他安全事故的发生。

如图3所示，闭锁料斗控制系统2中包括工程师站(Engineering Working Station，简称EWS)21和操作站(Operator Station，简称OPS)22，且工程师站21和操作站22通过LMS网络20与S Zorb装置1相连。

工程师站21的主要功能是为系统设计工程师提供设计工具，使工程师能够利用这些设计工具进行组合，调用系统中的各种资源，因此工程师站21是用来为系统富裕实际工作任务的工作站。工程师站21在功能、运行环境、使用方法等方面都充分考虑了工程设计工作的特点，使其相当于闭锁料斗控制系统2的设计中心。

操作站22是闭锁料斗控制系统2与操作人员进行信息交换的设备。通常可以利用一台微型计算机作为操作站22主机，采用实时多任务操作系统，并配有显示屏、键盘、打印机、拷贝机等。利用显示屏的显示功能和键盘的操作功能对生产过程进行集中操作和监视。

此外，分布式控制系统3中也包括工程师站31和操作站32，且工程师站31和操作站32通过DCS网络30与S Zorb装置1相连。安全仪表系统4中也包括工程师站41和操作站42，且工程师站41和操作站42通过SIS网络40与S Zorb装置1相连。工程师站31、41和操作站32、42的具体功能，与闭锁料斗控制系统2中的工程师站21和操作站22相似，此处不再赘述。

如图4所示，本实施例中，闭锁料斗的内部及其周边管道设置有多个检测仪表，主要包括：流量仪表F3，用于检测闭锁料斗上部气体排出管道的流量；压力仪表P3，用于检测闭锁料斗上部气体排出口的压力；组分分析仪A3，用于分析闭锁料斗顶部释放的气体的组分(氧气含量和烃含量)；流量仪表F9，用于检测热氮气的流量；温度仪表T10，用于检测闭锁料斗内部的温度。

优选的是，除上述检测仪表之外，闭锁料斗预警模块中还设置有用于检测闭锁料斗的运行变量的软仪表，具体包括多个流量软仪表和多个组分软仪表。

其中的流量软仪表包括：流量软仪表F_1M，用于检测吹扫管线到闭锁料斗的气体流量；流量软仪表F_3M，用于检测闭锁料斗上部气体排出管道的流量；流量软仪表F_4M，用于检测从反应接收器到闭锁料斗的气体流量；流量软仪表F_5M，用于检测闭锁料斗底部去反应还原器的气体流量；流量软仪表F_6M，用于检测闭锁料斗底部去再生进料罐的气体流量；流量软仪表F_7M，用于检测从再生接收器到闭锁料斗的气体流量；流量软仪表F_9M，用于检测热氮气的流量；流量软仪表F_10M，用于检测闭锁料斗内部气体流量；流量软仪表F_11M，用于检测循环氢气流量。

组分软仪表包括：组分软仪表A_1M，用于检测吹扫气体组分；组分软仪表A_3M，用于检测闭锁料斗顶部释放气体组分；组分软仪表A_9M，用于检测热氮气气体组分；组分软仪表A_10M，用于检测闭锁料斗内部气体组分；组分软仪表A_11M，用于检测循环氢气的气体组分。以上每个组分软仪表所检测的组分包括氧气、烃含量、氢气、氮气等。

如图3所示，诊断装置与闭锁料斗控制系统2、分布式控制系统3、安全仪表系统4之间分别通过接口服务器23、33、43和安全网闸24、34、44连接。

本实施例中，诊断装置5与安全网闸24、34、44之间还进一步设置有隔离区网络(Demilitarized Zone，简称DMZ)50。隔离区网络50能够为需要保护的内部网络(LMS网络20、DCS网络30、SIS网络40)增加了一道安全防线，同时还提供了一个区域放置公共服务器，从而能有效避免一些需要公开的互联应用，与内部安全策略相矛盾的情况发生。

以下介绍诊断装置5中各个模块的具体功能：

仪表诊断模块：主要诊断仪表检测数据的可靠性，判断仪表输出的检测数据是否属于由故障引起的跳变、冻结，以及仪表或控制系统的通信故障引起的坏值等异常情况。

闭锁料斗的预警模块：包括步序异常诊断、循环速率异常诊断和物料异常诊断。

步序异常诊断：对各个步序的操作性能指数进行异常诊断。首先根据检测变量，计算9个循环步序中每个步序的操作性能指数(KPI)，对于每个闭锁料斗的循环步序，都计算相应的KPI。KPI包括步序内顺控的质量(例如与目标控制值的差距)、步序内特定的压差等指标。

然后判断9个循环步序中每个步序的操作性能指数是否超出了正常范围。闭锁料斗运行过程中可能出现的阀门故障、管线堵塞、授料困难等异常工况，采用单一的仪表实时测量值不容易判断。而本实施例中，根据闭锁料斗的工艺流程，结合多个检测仪表的测量值计算出能够直接表征这些异常工况的KPI值。当出现这些异常工况后，就可以发出预警或报警提示，同时还可以给出导致异常的原因和消除报警的操作建议。KPI的报警上下限可以根据实际情况进行改动，综合KPI的上下限固定为0和1，KPI值接近0表示该步序正常运行，KPI值越接近1则表示异常工况越严重。

此外，还可以增加综合KPI的预警提示功能，通过判断当前工况仪表测量值的异常度，预测并评估当前测量值是否正在变得异常，如果异常度超过限定值，则产生预警提示，表示当前工况正在变得异常。

闭锁料斗在进行9个循环步序操作时，对于闭锁料斗的多路流体的组分不断变化，导致的流量检测误差大的问题，通过对每个步序设置KPI值，使每个步序都能更加精确的诊断出异常情况。并且，对每个步序分别设置KPI值，也解决了现有的统一设定的报警参数无法适用于所有步序的问题。

循环速率异常诊断：对吸附剂的循环速率进行异常诊断。首先根据闭锁料斗的温度、压力、吹扫流量等检测变量，计算闭锁料斗内的流化状态。当流化状态为密相时，根据上述检测变量计算吸附剂的质量。如果此时的流化状态为稀相，则终止本次吸附剂的循环速率的异常诊断。

然后将吸附剂的质量换算为吸附剂的循环速率，即可对比此时的吸附剂的循环速率与正常生产时相比是否存在较大偏差，从而诊断出吸附剂的循环速率是否存在异常。

物料异常诊断：对物料的流量和组分进行异常诊断。首先基于动态观测器算法，根据所读取的检测变量中的流量数据和压力数据，计算出闭锁料斗的多个流量软仪表的值。然后基于组分动态观测器算法，根据所读取的组分数据等检测变量，计算出闭锁料斗中的多个组分软仪表的值。根据流量软仪表的值和组分软仪表的值，即可判断物料的流量和组分是否存在异常，即是否属于正常的物料平衡范围之内。

反应器预警模块：主要用于对反应器运行过程中，可能出现的吸附剂活性问题、反应产品质量问题、管线堵塞等异常工况进行诊断分析并发出预警。

再生器预警模块：主要用于对于再生器常见的泄漏问题、超温等问题进行预警。

报警/预警分析模块：主要用于对S Zorb装置发生异常报警或预警的原因进行分析，还可以根据分析结果得出操作指导信息，提示操作人员相应的操作建议。

在其他实施方式中，诊断装置5也可以根据实际情况，只设置以上五个模块中的一个、两个、三个或四个进行诊断预警。

如图3所示，本实用新型实施例提供的汽油吸附脱硫装置的预警系统还包括中控室操作站6，中控室操作6通过隔离区网络与诊断装置连接。

中控室操作站6中可以设置有人机操作界面。诊断装置5输出的诊断结果，能够人机操作界面在以异常和报警的一览界面进行显示。此外，人机操作界面还能够显示闭锁料斗发生异常的原因分析信息，报警信息和操作指导信息，以及报警历史数据。操作人员通过观看人机交互界面显示的各种信息，能够及时、有效的发现闭锁料斗出现的故障，或能够预测出潜在的故障风险，并及时处理故障。

进一步的是，本实用新型实施例提供的闭锁料斗的预警系统还可以包括仪表维护操作站7、设备维护操作站8和现场无线个人数字助手(Personal Digital Assistant，简称PDA)9，仪表维护操作站7、设备维护操作站8和现场无线PDA 9均通过隔离区网络与诊断装置连接。

仪表维护操作站7为了对异常诊断系统中的各个仪表进行维护而设置，设备维护操作站8主要用于对各个设备进行维护操作，以排除设备故障。现场无线PDA 9可用于操作人员在现场对闭锁料斗及异常诊断系统进行操作，操作人员可以手持现场无线PDA 9随时随地进行操作。

在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。