程控阀在PSA工艺上的应用与改进.pdf

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1、第8期徐艳霞．程控阀在PSA工艺上的应用与改进程控阀在PSA工艺上的应用与改进徐艳霞(神华宁煤集团煤炭化学工业分公司烯烃公司，银川750411)摘要主要介绍了程控阀门在PSA工艺上的应用，分析了程控阀门在应用过程中出现的几种故障及解决措施。重点针对程控球阀外漏的情况，提出从阀门结构上进行改进，从根本上解决外漏的问题。关键词PSA程控阀外漏固定球阀偏分球阀中图分类号THl62文献标识码B文章编号1000—3932(2013)08—1061-04变压吸附(PressureSwingAdsorption，PSA)这种新型的气体吸附分离技术目

2、前已成为现代大型煤化工的一种生产工艺。在工业变压吸附制氢工艺中，吸附剂在常温和较高压力下，将混合气体中易吸附的组分吸附，不易吸附的组分从床层的一端流出，然后降低吸附剂床层的压力，使被吸附的组分脱附出来，从床层的另一端排出，从而实现气体的分离与净化，同时也使吸附剂得到了再生。这种复杂的工艺对自动化控制提出了很高的要求，程控阀门的应用显得尤为重要，特别是程控阀门的工作特性直接影响到产品的性能。神华宁煤烯烃项目采用变压吸附六塔工艺制取高纯氢气是具有代表性的自动化工艺流程，由西门子PLC系统实现集中监测与程序控制，其中44台程控阀起到了核心作

3、用。1程控阀在PSA工艺中的应用1．1PSA工艺对程控阀的要求在PSA生产过程中要求周期性地切换开关阀门，动作频繁(每天上百次甚至上千次)且阀门数量多，切换时间也有严格要求，人工操作阀门是无法实现的，必须采用控制系统执行程序来调节程控阀实现工艺操作。由于PSA装置工艺介质多为氢气等易燃、易爆气体，为保障装置安全长周期稳定可靠运行，就对程控阀门的性能提出了一些特殊的要求：密封性能要好，周期频繁开关阀门而保持阀门不外漏也不内漏，以保证装置安全和产品质量；阀门的开关速度要快，因阀门通径不同，开启和关闭的时间会不同，但其开关时间应小于3s，以

4、保证顺控程序的执行和产品气的质量；要具备双向耐压性和抗高速气流冲刷性能；根据工艺要求，程控阀门不但要实现开关功能还要有现场阀位指示，并对输入、输出信号不一致进行报警⋯。1．2程控阀在PSA装置中的作用宁煤烯烃项目PSA装置是一套自动化程度较高的装置，工艺操作全部按照程序顺序执行，工艺人员仅需按下PSA装置运行按钮，完全实现一键开车。该装置共由6台吸附塔组成，其中一台始终处于吸附状态，其余5台处于再生的不同阶段。吸附塔的整个吸附与再生过程都是通过44台程控阀门按一定的工艺步序和顺序进行开关来实现的。每一个吸附塔都必须经历吸附、一一三均降

5、、顺放、逆放、冲洗、三—一均升、产品氢终升共11个工艺步序，这些工艺步骤正是通过程控阀的开关来完成的，程控阀就如同装置的心脏，频繁、稳定、顺序地开启关闭，以保证顺控程序的顺利运行以及合格产品连续稳定的产出。2程控阀工作原理PSA装置的吸附与分离过程都是依赖程控阀门顺序的开关来实现的，因而程控阀门的开关控制是PSA装置最重要的控制部分。程控阀开关控制过程典型示意图如图1所示。程控阀开关的控制过程说明：根据工艺要求在PLC系统编制出一套顺控程序，然后按一定的收稿日期：2013-07-04(修改稿)1062化工自动化及仪表第40卷阀位检测工

6、艺参数图1程控阀开关控制过程典型示意图时间顺序将24V(DC)的DO信号送至电磁阀，电气缸齿轮齿条机构磨损需更换气缸齿轮齿条机磁阀驱动仪表风，送至程控阀的执行机构，驱动程构；轴密封损坏需更换密封填料；仪表风系统压力控阀门按程序开、关。同时，程控阀门将其开、关低需适当提高仪表风压力，但不能超过气缸允许状态通过阀位开关反馈给PLC系统，用于状态显范围；密封氮气压力高需适当降低密封氮气压力。示和监控，并通过输入与输出信号的对比实现阀PSA装置最大的危险来自爆炸性气体和有毒门故障的判断与报警。气体(如H：、CH。、CO及烃类)的泄漏、火灾与爆

7、3程控阀门常见故障炸。因此，该装置中各部件的密封性是装置设计3．1程控阀外漏和运行中最重要的问题。该项目PSA装置运行程控阀外漏包括填料处泄漏和球阀阀体泄一年来，出现最多的故障就是阀门外漏，32台球漏，填料处发生泄漏时需要紧固填料，要均匀拧紧阀都不同程度出现填料和阀体泄漏情况，导致高各螺栓心1；若填料已紧固到底，需将阀门交出更换纯氢气泄漏严重，影响和制约着现场安全生产。填料。而当球阀阀体出现泄漏时，由于阀门结构4程控球阀的改造为中分式，左右体的结合面处密封圈为分段式，密程控球阀原结构为中分球阀，由于结构设计封圈具有不完整性，需要更换阀

8、体密封组件。不当，密封件互相磨擦，在运行3个月后，32台球3．2系统显示阀门故障报警阀都不同程度出现了左、右阀体结合面处及填料系统显示阀门故障报警的情况有4种：阀位泄漏等问题，每天要进行5次左右的填料紧固，反馈开关错位、