[发明专利]一种防止变换反应器飞温的多层级控制装置及方法

说明书

本发明属于控制或调节系统技术领域，公开了一种防止变换反应器飞温的多层级控制装置及方法，装置包括气液分离器、与气液分离器相连接的换热器、与换热器相连接的变换反应器、温度调节阀、未变换系统压力调节阀、变换系统压力调节阀、氮气进料调节阀、含氧量监测仪、温度监测仪和气液分离与蒸汽发生装置，温度调节阀安装在换热器的短接管线上，变换反应器的进口管线上设有事故氮气线，氮气线上设有氮气进料调节阀，变换反应器出口处设有温度监控仪，含氧量监测仪安装在合成气进入变换反应器前的管线上。本技术方案提供了自动的控制方法，避免工人操作的滞后效应，有效避免由于变换反应器飞温而导致的事故。

技术领域

本发明属于控制或调节系统技术领域，具体涉及一种防止变换反应器飞温的多层级控制装置及方法。

背景技术

CO变换的原理是气体中的CO和水蒸汽在一定温度和压力条件下，在变换催化剂的作用下发生变换反应生成H₂和CO₂。反应式为：CO＋H₂O＝CO₂＋H₂＋41.2 kJ/mol

当水/气比低时会发生甲烷化副反应，氧气含量偏高时发生氧化副反应，这两类反应的反应热远高于CO的变换反应。因此，如果变换反应器中发生甲烷化或氧化副反应，会导致变换反应器温度急速上升，轻则使触媒活性降低，重则烧坏触媒、损坏变换反应器及内件，甚至爆炸。

为避免变换反应器的飞温危险，通常的措施有：紧急加入氮气，开变换反应器前后压力调节阀放空降压，降低进变换反应器入口温度，提高水/气比，降低CO含量，提高空速等等。目前CO变换反应器防止飞温的安全措施存在以下问题：1.针对变换反应器飞温的危险，没有自动控制系统，多只依靠工人手动进行处理，反应滞后，误操作可能性高；2.针对变换反应器飞温的危险，没有量化的控制指标。如果全部依赖经验与手动进行处理与控制，变换反应器的飞温事故仍然很难避免与控制。因此，提供一种防止变换反应器飞温的控制方法是很有必要的。

发明内容

本发明为克服现有技术的不足，采用下述技术方案予以实现：

一种防止变换反应器飞温的多层级控制装置及方法，包括气液分离器、与气液分离器相连接的换热器、与换热器相连接的变换反应器、温度调节阀、未变换系统压力调节阀、变换系统压力调节阀、氮气进料调节阀、含氧量监测仪、温度监测仪和气液分离与蒸汽发生装置，温度调节阀安装在换热器的短接管线上，变换反应器的进口管线上设有事故氮气线，氮气线上设有氮气进料调节阀，变换反应器出口处设有温度监控仪，含氧量监测仪安装在合成气进入变换反应器前的管线上。

换热器进口处安装气液分离与蒸汽发生装置，该装置出口处设置有未变换系统压力调节阀；换热器出口处安装气液分离与蒸汽发生装置，该装置出口处设置有变换系统压力调节阀。

含氧量监控仪设置在气体分离器前。

温度监控仪和含氧量监控仪内含有报警装置，超过设定值即发出警报。

监测机构为氧含量监测仪及温度监测仪，其中，氧含量监测仪安装在合成气进入变换反应器前的管线上，可以在气液分离器前后，温度监测仪安装在变换反应器出口并换热器之前。执行机构包括变换反应器前的温度调节阀，未变换系统压力调节阀，变换系统压力调节阀，氮气进料调节阀等，其中温度调节阀安装在换热器的短接管线上，通过加大调节阀的开度降低进料温度，在变换反应器的进料管线上连通有事故氮气线，上设氮气进料调节阀。控制系统主要为集散式控制系统（DCS）。

一种防止变换反应器飞温的多层级控制方法，包括以下步骤：

（1）监控合成气的温度和含氧量，并设定三级报警值；

（2）当出现一级警报时，加大温度调节阀的开度；

当出现二级警报时，增加未变换系统压力调节阀和变换系统压力调节阀的开度；