一种氢气管网的压力调节系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种氢气管网压力的调节技术，具体为适用于炼油厂的一种氢气管网的压力调节系统。
【背景技术】
[0002]炼油厂的原料中重质化原油和高含硫原油不断增加，且国家对环境保护要求的日益严格，因此炼油厂的加氢装置规模随之增大，一个厂的氢气管网规模加大。
[0003]一个炼油厂的氢气管网主干线上连接生产氢气的连续重整装置及制氢装置，同时连接使用氢气的多个加氢装置。当接在氢气管网上的某个加氢装置从网上断开停止使用，或某个加氢装置接入氢气管网开始使用、或者某个加氢装置进料性质变化、提降处理量、增减反应苛刻度而改变用氢量，或者某个加氢装置切换运行新氢压缩机等均会导致全厂氢气管网压力波动。特别是如果加氢装置的新氢压缩机入口氢气压力过低时，可能造成压缩机联锁停机，将严重影响加氢装置安全平稳运行。
[0004]为了稳定全厂的氢气管网压力，目前各炼油厂一般采用的方法是保持氢气管网内一定的放空量。即在氢气管网经放空控制阀连接燃料气管网，加大供氢量，当加氢装置用不完时，多余的氢气经放空控制阀送入燃料气管网被回收。而当氢气管网压力降低时，减小放空控制阀的开度即原来放空的氢气就能及时补充提高氢气管网压力，以尽量减少氢气管网压力的下降。虽然放空的部分氢气最终是被回收到燃料气管，但这种方法使全厂能耗物耗上升，故有些炼油厂为了能关闭氢气管网的放空控制阀，制定多种氢气管理规定，加强对整个氢气管网的监控，要求各加氢装置在增加用氢量时提前与制氢装置沟通，先提高产氢量才能增加用氢量，这样在一定程度上可以维持氢气管网压力的稳定，但在遇到突发事件时，比如某个加氢装置中有一个安全阀起跳，会造成全厂氢气管网压力骤降，制氢装置无法在短时间提高供氢量，氢气管网压力的下降，将导致各加氢装置重大生产波动甚至装置联锁停产，造成严重损失。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的是设计一种氢气管网的压力调节系统，在氢气管网内接入一个或多个缓冲罐，用缓冲罐中的氢气调节氢气管网的压力，供氢压力控制器、用氢压力控制器和放空压力控制器自动调节供氢压力控制阀、用氢压力控制阀和放空至燃料气管网控制阀及放空至火炬管网控制阀的开度，以维持供氢装置、用氢管网和主干管线的氢气压力在设定范围内。不需要长期保持一定放空量，当用氢量突然增大时，缓冲罐内氢气也可及时补充，保证氢气管网压力稳定。
[0006]本实用新型设计的一种氢气管网的压力调节系统，氢气管网主干管线上连接有I个或多个供氢装置，同时连接有多个加氢装置的用氢管网，供氢装置和加氢装置的具体数量根据炼油厂总体设计而定，主干管线上还连接燃料气管网，本实用新型设计在主干管线上连接一个或多个缓冲罐。每个供氢装置配有一个供氢压力控制阀，各供氢装置分别经其供氢压力控制阀连接主干管线，每个供氢装置同时配有一个连接其氢气输出端的供氢压力控制器，各供氢压力控制器的控制端连接该供氢装置的供氢压力控制阀。各供氢压力控制器为正作用控制器，当测定其所属供氢装置外送氢气的压力超过其设定值时，控制其连接的供氢压力控制阀开度加大，当测定其所属供氢装置外送氢气的压力小于其设定值时，控制其连接的供氢压力控制阀开度减小；主干管线经用氢压力控制阀连接用氢管网，用氢管网接有用氢压力控制器，用氢压力控制器的控制端连接用氢压力控制阀，用氢压力控制器为反作用控制器，当测定用氢管网的压力超过其设定值时，其指令使用氢压力控制阀开度减小，当测定用氢管网的压力小于其设定值时，用氢压力控制阀门开度加大；主干管线经放空至燃料气管网控制阀连接燃料气管网，主干管线接有放空压力控制器，放空压力控制器的一个控制端连接放空至燃料气管网控制阀，放空压力控制器为正作用控制器，当测定主干管线的压力超过其设定值时，其指令使放空至燃料气管网控制阀开度加大，当测定主干管线的压力小于其设定值时，放空至燃料气管网控制阀门开度减小至关闭。正常生产时放空至燃料气管网控制阀处于常闭状态。
[0007]所述主干管线还经放空至火炬管网控制阀连接火炬管网，放空压力控制器的另一控制端连接放空至火炬管网控制阀，当放空至燃料气管网控制阀开度达到最大、测定主干管线的压力仍超过放空压力控制器设定值时，其指令放空至火炬管网控制阀使其开度加大，当测定主干管线的压力小于放空压力控制器设定值时，放空至火炬管网控制阀门开度先减小至关闭，然后再减小放空至燃料气管网控制阀开度。正常生产时放空至火矩管网控制阀处于常闭状态。
[0008]火炬管网为全厂各装置的放空气体管线组成的管网，火炬管网内的气体合格时可回收到燃料气管网作为燃料，不合格时通过火炬头在大气中直接燃烧。
[0009]所述一个或多个缓冲罐的容积总量为300?500m3，缓冲罐用于储存管网氢气，所述缓冲罐最高工作压力等于或大于2.4MPa，设计压力等于或大于2.6MPa。
[0010]所述用氢压力控制器的压力设定值范围1.90MPa?1.95MPa。
[0011]所述供氢压力控制器的压力设定值范围2.25MPa?2.30MPa。
[0012]所述放空压力控制器的压力设定值范围2.30MPa?2.35MPa。
[0013]主干管线压力控制范围为2.15MPa?2.25MPa。用普遍化维里系数关系式计算不同压力下氢气压缩因子，再计算不同压力时容积400m3的缓冲罐中氢气的摩尔数量，即可得出该缓冲罐压力从2.15MPa?2.25MPa下降到1.9MPa时可释放出氢气100Nm3,下降到1.7MPa时可释放氢气1700Nm3。Nm3为标立方，是指在O摄氏度I个标准大气压下的气体体积，N代表标准条件。由此可见，当主干管线连接有400m3的缓冲罐，当出现突发事件，其所连接的用氢管网中某加氢装置用氢量突然增加5000Nm3/h时，缓冲罐通过释放其中氢气进入主干管线可以维持用氢管网压力不低于1.7MPa的时间达20分钟。各加氢装置在不低于1.7MPa的用氢管网压力下将保证维持生产、不会发生装置联锁停工，缓冲罐的设计为供氢装置提高处理量、增加产氢量以保证用氢管网压力，赢得了宝贵的时间。
[0014]反之，当用氢管网中某加氢装置用氢量突然大幅降低时，用氢管网压力控制阀将关小，主干管线的压力升高，缓冲罐储存富裕氢气，赢得时间让供氢装置逐渐降低处理量、减少产氢量，能避免或减少主干管线中的氢气放空量，降低全厂物耗能耗。
[0015]根据各炼油厂的用氢管网中各加氢装置情况，选择缓冲罐的容积。
[0016]本实用新型设计的一种氢气管网的压力调节系统的使用时所述各供氢装置通过其所配置的供氢压力控制阀控制其外送氢气压力为2.25MPa?2.30MPa，各供氢装置的氢气经过各自的供氢压力控制阀进入到主干管线，并给缓冲罐充压，再经过用氢压力控制阀进入用氢管网。当某个供氢装置的供氢压力控制器测定该供氢装置外送氢气的压力超过其设定值时，其控制所连接的供氢压力控制阀开度加大；当测定该供氢装置外送氢气的压力小于其设定值时，其控制所连接的供氢压力控制阀门开度减小。
[0017]用氢管网的压力稳定于1.90MPa?1.95MPa，生产中用氢量小幅改变引起用氢管网压力的小幅波动，通过用氢压力控制阀自动调节。当用氢压力控制器测定用氢管网的压力超过其设定值时，指令使用氢压力控制阀开度减小；当测定用氢管网的压力小于其设定值时，其指令使用氢压力控制阀门开度加大。
[0018]主干管线和缓冲罐的压力相同，控制为2.15MPa?2.25MPa，当主干管线压力有小幅波动时，缓冲罐释放或储存氢气维持主干管线压力稳定在控制范围内。调度人员在多个供氢装置中选择一个作为调节主干管线氢气压力的供氢装置，当主干管线上所接的放空压力控制器测定压力低于2.1MPa时，调度人员提高该供氢装置的处理量、增加其产氢量，以提高主干管线氢气压力。由于主干管线所接缓冲罐的调节，供氢装置并不需要频繁调节该供氢装置的处理量。放空压力控制器测定主干管线的压力超过其设定值时，其指令使放空至燃料气管网控制阀开度加大，同时调度人员降低调节主干管线氢气压力的供氢装置的处理量、减少其产氢量；测定主干管线的压力小于其设定值时，其指令使放空至燃料气管网控制阀门开度减小到关闭。
[0019]当放空至燃料气管网控制阀开度达到最大、放空压力控制器测定主干管线的压力仍超过其设定值时，放空压力控制器指令放空至火炬管网控制阀开度加大，主干管线氢气从两个管道迅速放空泄压