本发明涉及氮气提纯技术领域，特别是关于一种加氢纯化系统闭环自动加氢控制系统及控制方法。
背景技术：
采用变压吸附氮气提纯技术已经发展到可以直接获取99.9995％的高纯度氮气，但是，由于产品氮气纯度指标太高，致使氮气回收率很低、运行成本高和能耗大，同时设备一次性投资高，在经济上的实用性不大合理，一般不推荐使用。因此想要获得高纯度氮气，普遍还是采用将普通氮气进行纯化处理，此种方式既经济又实用。
通常将普通氮气(普通氮气的标准为本领域内行业公知的标准，故不再详述)进行纯化处理过程中，需要加氢脱氧反应除去普通氮气中的氧气杂质，为保证高纯度氮气中残氧量≤1ppm。一般加入氢气量都要有一定的富余量(过氢量)，因为加氢纯化系统加氢控制存在着以下不稳定因素：
1)加氢纯化系统随着用气工艺变化而出口气体流量会变化；
2)普通氮气入口氧含量分析仪、普通氮气入口流量计、加氢质量流量计存在着误差，均按照设计值进行，没有反馈过程，因此加氢量不准确。
由于上述原因，导致出口气体(氮气)氢含量过高，影响出口气体(氮气)的纯净度。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中出口氮气中氢气含量高，影响出口氮气的纯净度问题，本发明提供一种加氢纯化系统闭环自动加氢控制系统及控制方法来解决上述问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种加氢纯化系统闭环自动加氢控制系统，其特征在于：它包括一加氢除氧装置，所述加氢除氧装置的入口分别连通一进氮管道和一加氢管道，所述加氢除氧装置的出口连通一出氮管道；所述进氮管道用于向所述加氢除氧装置中输入普通氮气，所述进氮管道上依次设置有一第一截止阀、一氮气流量计和一压力传感器；所述第一截止阀用于稳定普通氮气的流速，所述氮气流量计用于检测所述进氮管道内普通氮气的流速，所述压力传感器用于检测所述加氢除氧装置的纯化入口压力；所述进氮管道的所述第一截止阀前还连通一取氧样管，所述取氧样管上依次设置一第一针型阀和一氧含量分析仪；所述第一针型阀用于稳定所述取氧样管中普通氮气的流速，所述氧含量分析仪用于检测所述取氧样管中普通氮气中氧气的含量；所述加氢管道用于向所述加氢除氧装置中输入氢气，所述加氢管道上依次设置有一氢气压力表、一第二截止阀、一质量流量计和一防爆电磁阀；所述氢气压力表用于检测所述加氢管道中氢气的压力，所述第二截止阀用于稳定所述加氢管道中氢气的流速，所述质量流量计用于检测所述加氢管道中氢气的质量流量，所述防爆电磁阀用于防止所述加氢管道中氢气的加入和切断；所述出氮管道用于输出所述加氢除氧装置中排出的纯化后氮气，所述出氮管道上还连通一取氢样管；所述取氢样管上设置一第二针型阀和一氢气分析仪；所述第二针型阀用于稳定所述取氢样管中纯化后氮气的流速，所述氢气分析仪用于检测纯化后氮气中氢气的含量；所述氮气流量计、所述压力传感器、所述氧含量分析仪、所述质量流量计和所述氢气分析仪分别电连接一plc可编程序控制器。
所述plc可编程序控制器采用西门子s7-200。
一种加氢纯化系统闭环自动加氢控制方法，它包括以下步骤：1)设置一种加氢纯化系统闭环自动加氢控制系统，它包括一加氢除氧装置，所述加氢除氧装置的入口分别连通一进氮管道和一加氢管道，所述加氢除氧装置的出口连通一出氮管道；所述进氮管道用于向所述加氢除氧装置中输入普通氮气，所述进氮管道上依次设置有一第一截止阀、一氮气流量计和一压力传感器；所述进氮管道的所述第一截止阀前还连通一取氧样管，所述取氧样管上依次设置一第一针型阀和一氧含量分析仪；所述加氢管道用于向所述加氢除氧装置中输入氢气，所述加氢管道上依次设置有一氢气压力表、一第二截止阀、一质量流量计和一防爆电磁阀；所述出氮管道用于输出所述加氢除氧装置中排出的纯化后氮气，所述出氮管道上还连通一取氢样管；所述取氢样管上设置一第二针型阀和一氢气分析仪；所述氮气流量计、所述压力传感器、所述氧含量分析仪、所述质量流量计和所述氢气分析仪分别电连接一plc可编程序控制器，且所述plc可编程序控制器内预先设置加氢量v2和加氢量控制公式：
本发明的有益效果是：本发明根据纯化出口的氢含量z来修正加氢量v来达到降低出口氢含量，整个过程采用pid闭环控制，降低出口气体的氢含量，提高出口气体设备的纯净度，符合对特定工艺的用气要求，节约了原料氢气的消耗，降低了运行成本。鉴于以上理由，本发明可以广泛用于氮气提纯技术领域。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明控制系统的整体结构示意图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，一种加氢纯化系统闭环自动加氢控制系统包括加氢除氧装置1，加氢除氧装置1的入口分别连通一进氮管道2和一加氢管道3，加氢除氧装置1的出口连通一出氮管道4。
进氮管道2用于向加氢除氧装置1中输入普通氮气，进氮管道2上依次设置有一第一截止阀5、一氮气流量计6和一压力传感器7；第一截止阀5用于稳定普通氮气的流速，氮气流量计6用于检测进氮管道2内普通氮气的流速，压力传感器7用于检测加氢除氧装置1的纯化入口压力。
进氮管道2的第一截止阀5前还连通一取氧样管8，取氧样管8上依次设置一第一针型阀9和一氧含量分析仪10；第一针型阀9用于稳定取氧样管8中普通氮气的流速，氧含量分析仪10用于检测取氧样管8中普通氮气中氧气的含量。
加氢管道3用于向加氢除氧装置1中输入氢气，加氢管道3上依次设置有一氢气压力表11、一第二截止阀12、一质量流量计13和一防爆电磁阀14；氢气压力表11用于检测加氢管道3中氢气的压力，第二截止阀12用于稳定加氢管道3中氢气的流速，质量流量计13用于检测加氢管道3中氢气的质量流量，防爆电磁阀14用于防止加氢管道3中氢气的加入和切断。
出氮管道4用于输出加氢除氧装置1中排出的纯化后氮气，出氮管道4上还连通一取氢样管15。取氢样管15上设置一第二针型阀16和一氢气分析仪17；第二针型阀16用于稳定取氢样管15中纯化后氮气的流速，氢气分析仪17用于检测纯化后氮气中氢气的含量。
氮气流量计6、压力传感器7、氧含量分析仪10、质量流量计13和氢气分析仪17分别电连接一plc可编程序控制器18，且plc可编程序控制器18内预先设置加氢量v2和加氢量控制公式：
其中，v是设定的加氢除氧装置1的加氢量slm；m是设定的加氢除氧装置1的纯化入口压力bar(纯化入口压力由压力传感器7检测得到)；n是设定的氮气流量计6标定压力bar，其为氮气流量计6上标定的固定值；v1是设定的普通氮气出口流量m3/h(普通氮气出口流量由氮气流量计6检测得到)；x是设定的氮气中含氧量值％(氧含量分析仪10检测)；v2是过氢量ppm，其为预先设定值；y是氢气纯度％，其为已知值；z是加氢除氧装置1的纯化出口氢含量(纯化出口氢含量由氢气分析仪17检测得到)ppm。
上述实施例中，加氢除氧装置1可以采用本领域技术人员常用的加氢除氧的设备中任意一种，其为现有部件，故不再详述。
上述实施例中，氮气流量计6可以采用包括但不限于克罗尼金属管浮子流量计h250系列。
上述实施例中，压力传感器7可以采用包括但不限于日本横河eja系列。
上述实施例中，氧含量分析仪10可以采用包括但不限于上海昶艾p860系列。
上述实施例中，质量流量计13可以采用包括但不限于七星华创d07系列。
上述实施例中，氢气分析仪17可以采用包括但不限于上海昶艾gnl-400。
上述实施例中，plc可编程序控制器18可以采用包括但不限于西门子s7-200。
一种加氢纯化系统闭环自动加氢控制方法：
1)氮气流量计6用于检测向加氢除氧装置1中加入普通氮气的流量，并该流量值v1’传送给plc可编程序控制器18，且v1’＝v1，以防v1’与设定的普通氮气出口流量v1的不一致而产生误差；
2)压力传感器7用于检测进氮管道2中普通氮气在加氢除氧装置1的纯化入口压力，并将该入口压力值m’传送给plc可编程序控制器18，且m’＝m，以防m’与纯化入口压力m不一致而产生误差；
3)氧含量分析仪10用于检测进氮管道2中普通氮气的氧含量，并将该含氧量x’发送给plc可编程序控制器18；
4)质量流量计13用于检测向加氢除氧装置1中加入氢气的质量流量，并将该质量流量值y’发送给plc可编程序控制器18；
5)氢气分析仪17用于检测普通氮气经过加氢除氧装置1纯化后氮气中的氢含量，并将该纯化后氮气中的含氢量z值传送给plc可编程序控制器18；
6)plc可编程序控制器18将纯化后氮气中的含氢量z和其内预先设置的过氢量v2做比较：
若通过氢含量分析仪17检测的纯化后氮气中含氢量z大于预先设定的过氢量v2时，增加加氢量控制公式
根据pid控制原理：u(t)＝kp(e(t)+1/ti∫e(t)dt+td*de(t)/dt)，式中积分的上下限分别是0和t，e(t)为输入量，即x；u(t)为输出量，即v，kp、ti和td的值根据工作人员的经验而定，在此不做详述。上述pid控制公式为经典公式，故不再详述。上述pid控制过程为典型的pid控制，故不再详述。
综上可知，本发明根据纯化出口的给定值(过氢量v2)来修正加氢量v来达到降低出口氢含量，整个过程采用pid闭环控制，使得出口气体变纯净了，符合对特定工艺的用气要求，节约了原料氢气的消耗，降低了运行成本。
上述o2+2h2→2h2o的过程是利用催化转化法的基本原理，即在催化剂存在下，使氮气中氧杂质和加入的氢气发生化学反应而生成水，实现脱除氧杂质的目的。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。