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1、10申请公布号CN102344119A43申请公布日20120208CN102344119ACN102344119A21申请号201110170666822申请日20110623C01B3/5020060171申请人莱芜钢铁集团电子有限公司地址271104山东省莱芜市钢城区友谊大街33号72发明人吴晓峰段方民张艳艳亓爱峰林同刚孔德恩王彩琴李涛章博韩笑徐志明王亮74专利代理机构北京铭硕知识产权代理有限公司11286代理人郭鸿禧张军54发明名称变压吸附制氢系统中的多塔的自动切换方法57摘要一种变压吸附制氢系统中的多塔的自动切换方法，所述方法包括以下步骤当变压吸附制氢系统在初始运行模式下运行时，根据。
2、每个塔的程控阀的信息来确定该塔是否存在故障；如果确定所述多塔中的至少一个塔存在故障，则根据预先存储的时间参数在合适的时间将变压吸附制氢系统自动切换到另一运行模式，在所述另一运行模式下，不运行存在故障的所述至少一个塔。根据该方法可准确控制在制氢过程中各种运行模式之间的切换，使得在吸附塔发生故障的情况下可切换到其他可行的运行模式，从而降低了PSA制氢系统的故障停机率，保障生产的连续性。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图1页CN102344138A1/1页21一种变压吸附制氢系统中的多塔的自动切换方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤当变压吸附。
3、制氢系统在初始运行模式下运行时，根据每个塔的程控阀的信息来确定该塔是否存在故障；如果确定所述多塔中的至少一个塔存在故障，则根据预先存储的时间参数在合适的时间将变压吸附制氢系统自动切换到另一运行模式，在所述另一运行模式下，不运行存在故障的所述至少一个塔。2如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据每个塔的程控阀的信息来确定该塔是否存在故障的步骤包括当打开该塔的程控阀时，确定在预定时间内是否接收到指示所述程控阀开到位的阀体开限位信号；如果在预定时间内接收到阀体开限位信号，则确定所述该塔不存在故障；如果在预定时间内没有接收到阀体开限位信号，则确定所述该塔存在故障。3如权利要求1所述的方法，其特征在于，。
4、根据每个塔的程控阀的信息来确定该塔是否存在故障的步骤包括当关闭该塔的程控阀时，则确定在预定时间内是否接收到指示所述程控阀关到位的阀体关限位信号；如果在预定时间内接收到阀体关限位信号，则确定所述该塔不存在故障；如果在预定时间内没有接收到阀体关限位信号，则确定所述该塔存在故障。4如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如果所述至少一个塔的故障被排除，则将变压吸附制氢系统从所述另一运行模式自动切换到所述初始运行模式。5如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多塔是6塔，所述初始运行模式是623/P运行模式。6如权利要求5所述的方法，其特征在于，根据存在故障的至少一个塔的数量来确定所述另一运。
5、行模式。7如权利要求6所述的方法，其特征在于，如果存在故障的至少一个塔的数量是1，则所述另一运行模式是5塔运行的运行模式或4塔运行的运行模式。8如权利要求6所述的方法，其特征在于，如果存在故障的至少一个塔的数量是2，则所述另一运行模式是4塔运行的运行模式。9如权利要求7所述的方法，其特征在于，5塔运行的运行模式是522/P运行模式。10如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，4塔运行的运行模式是412/P运行模式。11如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述时间参数是对变压吸附制氢系统在制氢过程中的每个步位在不同的工作方式下设置的不同的时间值。12如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述步位。
6、包括吸附、第1级压力均衡降、第2级压力均衡降、顺放、第3级压力均衡降、逆向放压、冲洗、第3级压力均衡升、第2级压力均衡升、第1级压力均衡升和最终升压中的至少一个。权利要求书CN102344119ACN102344138A1/4页3变压吸附制氢系统中的多塔的自动切换方法技术领域0001本发明涉及一种变压吸附PSA制氢系统中的多塔的自动切换方法，具体地讲，涉及这样一种方法在利用PSA从焦炉煤气中提取氢气的过程中，如果多塔中的特定塔发生故障，则PSA制氢系统控制进行多塔的自动切换。背景技术0002氢气是生产过程中不可缺少的原料和保护气体，随着社会经济的快速发展及人们对环保意识的增强，对氢能源的需求量。
7、也越来越大。在制氢原料价格不断上涨的新形势下，为降低氢气成本，增强市场竞争能力，国内外研究者在制氢方法及净化方面做了大量的研究工作。在化学制氢、电解水制氢、生物制氢和PSA制氢这4种制氢模式中，PSA制氢因其工艺流程简单、产品纯度高、规模变化灵活以及生产成本低等特点而成为当前制氢方式的首选。目前国内外运行的PSA制氢系统一般采用4塔、5塔、6塔运行方式，6塔运行方式一般完成6塔到5塔、6塔到4塔的切换，生产的产品纯度一般为999。0003然而，当6塔中的某一塔出现故障时，如何根据出现的故障在多塔之间进行自动切换是需要解决的问题。因此，需要一种用于PSA制氢的多塔自动切换方法。发明内容0004根。
8、据本发明的示例性实施例，提供了一种变压吸附制氢系统中的多塔的自动切换方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤当变压吸附制氢系统在初始运行模式下运行时，根据每个塔的程控阀的信息来确定该塔是否存在故障；如果确定所述多塔中的至少一个塔存在故障，则根据预先存储的时间参数在合适的时间将变压吸附制氢系统自动切换到另一运行模式，在所述另一运行模式下，不运行存在故障的所述至少一个塔。0005根据每个塔的程控阀的信息来确定该塔是否存在故障的步骤可包括当打开该塔的程控阀时，确定在预定时间内是否接收到指示所述程控阀开到位的阀体开限位信号；如果在预定时间内接收到阀体开限位信号，则确定所述该塔不存在故障；如果在预定时间内。
9、没有接收到阀体开限位信号，则确定所述该塔存在故障。0006根据每个塔的程控阀的信息来确定该塔是否存在故障的步骤可包括当关闭该塔的程控阀时，则确定在预定时间内是否接收到指示所述程控阀关到位的阀体关限位信号；如果在预定时间内接收到阀体关限位信号，则确定所述该塔不存在故障；如果在预定时间内没有接收到阀体关限位信号，则确定所述该塔存在故障。0007所述方法还可包括如果所述至少一个塔的故障被排除，则将变压吸附制氢系统从所述另一运行模式自动切换到所述初始运行模式。0008所述多塔可以是6塔，所述初始运行模式可以是623/P运行模式。0009可根据存在故障的至少一个塔的数量来确定所述另一运行模式。0010如。
10、果存在故障的至少一个塔的数量是1，则所述另一运行模式可以是5塔运行的运行模式或4塔运行的运行模式。说明书CN102344119ACN102344138A2/4页40011如果存在故障的至少一个塔的数量是2，则所述另一运行模式可以是4塔运行的运行模式。00125塔运行的运行模式可以是522/P运行模式。00134塔运行的运行模式可以是412/P运行模式。0014所述时间参数可以是对变压吸附制氢系统在制氢过程中的每个步位在不同的工作方式下设置的不同的时间值。0015所述步位可包括吸附、第1级压力均衡降、第2级压力均衡降、顺放、第3级压力均衡降、逆向放压、冲洗、第3级压力均衡升、第2级压力均衡升、第。
11、1级压力均衡升和最终升压中的至少一个。0016根据本发明的示例性实施例的PSA制氢系统中的多塔的自动切换方法，当检测到某个程控阀存在故障，而导致与该程控阀相应的塔不能正常工作时，就会切除该塔，其余塔正常工作，从而保证生产不间断。类似地，可切除多个塔，PSA制氢系统仍能正常运行。这是提高PSA制氢系统的可靠性的一个关键因素，也是PSA控制技术的核心。0017根据本发明的示例性实施例的PSA制氢系统中的多塔的自动切换方法，可准确控制在制氢过程中各种运行模式之间的切换，使得在吸附塔发生故障的情况下可切换到其他可行的运行模式，从而降低了PSA制氢系统的故障停机率，保障生产的连续性。附图说明0018通过。
12、下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其它目的、特点和优点将会变得更加清楚，其中0019图1是示出根据本发明示例性实施例的PSA制氢系统中的多塔的自动切换方法的流程图；0020图2是示出多塔之间的切换关系的示图。具体实施方式0021图1是示出根据本发明示例性实施例的PSA制氢系统中的多塔的自动切换方法的流程图。0022根据本发明的示例性实施例，如图1所示，在步骤S110，对PSA制氢系统进行初始化。经初始化后的PSA制氢系统在初始运行模式下运行。在步骤S120，根据每个塔的程控阀的信息来确定该塔是否存在故障。如果在步骤S120确定所述多塔中的至少一个塔存在故障，则进行到步骤S130，根据预。
13、先存储的时间参数在合适的时间将PSA制氢系统自动切换到另一运行模式，在所述另一运行模式下，不运行存在故障的所述至少一个塔。0023另外，根据本发明的另一示例性实施例，如果在步骤S120确定所述多塔中的每个塔都不存在故障，则PSA制氢系统在所述初始运行模式下运行。0024根据本发明的另一示例性实施例，所述方法还可包括步骤S140如果所述至少一个塔的故障被排除，则将PSA制氢系统从所述另一运行模式自动切换到所述初始运行模式，即返回步骤S110。0025根据本发明的另一示例性实施例，可通过以下方式来执行步骤S120当打开该塔的程控阀时，则确定在预定时间内是否接收到指示所述程控阀开到位的阀体开限位信号。
14、；说明书CN102344119ACN102344138A3/4页5如果在预定时间内接收到阀体开限位信号，则确定所述该塔不存在故障；如果在预定时间内没有接收到阀体开限位信号，则确定所述该塔存在故障。0026根据本发明的另一示例性实施例，可通过以下方式来执行步骤S120当关闭该塔的程控阀时，则确定在预定时间内是否接收到指示所述程控阀关到位的阀体关限位信号；如果在预定时间内接收到阀体关限位信号，则确定所述该塔不存在故障；如果在预定时间内没有接收到阀体关限位信号，则确定所述该塔存在故障。0027下面，将以多塔是6塔为例给出更为详细的描述。0028图2是示出多塔之间的切换关系的示图。0029如图2所示，。
15、最初PSA制氢系统以6塔运行。在6塔的情况下，运行模式只有623/P这一种运行模式，即采用6个吸附床，两塔同时进料，三次均压的工艺，提纯的氢气纯度可达99999。0030如果检测到6塔中的一个塔出现故障，则PSA制氢系统切换到5塔运行，或直接切换到4塔运行。这里，可根据对产品气产量的需求来确定是切换到5塔运行还是切换到4塔运行。5塔运行的522/P是指5个吸附床，两个塔进料，两次均压。4塔运行的412/P运行模式是4个吸附床，一个塔进料，两次均压。按需要切出的故障塔5塔运行方式有6种组合，即5AP、5BP、5CP、5DP、5EP、5FP，4塔运行方式有3种组合，即4ABP、4CDP、4EFP。。
16、0031这里，需要指出的是，程控阀与吸附床相连接，程控阀出现故障导致吸附床出现故障，从而包括该吸附床的塔出现故障。0032在确定存在有故障塔的情况下，根据本发明的PSA制氢系统自动切换到其他运行模式，从而能不间断地提供原料气，保证生产需要。0033在排除了故障塔中的故障的情况下，可将PSA制氢系统从5塔运行或4塔运行的运行模式切换回6塔运行的运行模式。0034此外，如果检测到2个故障塔，则将PSA制氢系统从6塔运行的运行模式切换到4塔运行的运行模式。同样，在排除了这2故障塔中的故障的情况下，可将PSA制氢系统从4塔运行的运行模式切换回6塔运行的运行模式。0035以上参照图2仅描述了6塔运行、5。
17、塔运行和4塔运行之间的切换，但本发明不限于此。例如，当3个塔出现故障时，需要切换到3塔运行模式，这是所需要的切换操作与之前描述的切换操作类似，在此不再详细描述。0036下面将对如何检测故障塔进行更为详细的描述。0037在本发明的示例性实施例中，根据塔的程控阀的信息来检测塔是否存在故障，这里，故障主要包括程控阀该开未开以及程控阀该关未关。例如，如果需要打开塔的程控阀，而在预定时间内没有接收到指示所述程控阀开到位的阀体开限位信号，即表明程控阀该开未开，则可确定该塔存在故障。另外，如果需要关闭塔的程控阀，而在预定时间内没有接收到阀体关限位信号，即表明程控阀该关未关，则可确定该塔存在故障。0038根据。
18、本发明示例性实施例，可通过计数器来实现所述预定时间。0039下面将对模式切换给出较为详细的描述。0040根据本发明的示例性实施例，如果确定所述多塔中的至少一个塔存在故障，则根据预先存储的时间参数将变压吸附制氢系统自动切换到另一运行模式，在所述另一运行模式下，不运行存在故障的所述至少一个塔。这里，PSA制氢系统在制氢过程中，每台吸附器说明书CN102344119ACN102344138A4/4页6在不同时间要依次经历吸附A、第1级压力均衡降E1D、第2级压力均衡降E2D、顺放PP、第3级压力均衡降E3D、逆向放压D、冲洗P、第3级压力均衡升E3R、第2级压力均衡升E2R、第1级压力均衡升E1R和。
19、最终升压FR等步骤，其中，每一步骤被称为“步位”。因此，步位可包括吸附、第1级压力均衡降、第2级压力均衡降、顺放、第3级压力均衡降、逆向放压、冲洗、第3级压力均衡升、第2级压力均衡升、第1级压力均衡升和最终升压中的至少一个。而时间参数是对PSA制氢系统在制氢过程中的多个步位中的每个步位在不同的运行模式下设置的不同的时间值。0041PSA制氢系统可根据时间参数在不同运行模式之间进行切换。例如，以6塔切换到5塔为例。假设在6塔运行过程中，6塔中的F塔在第一分周期的第3步位出现故障，此时各塔正处在稳定的步骤，所以此时不会马上切换到5塔运行的运行模式，而是根据时间参数在6塔切换5塔的预定的切换时序来控。
20、制最佳步位，在6塔第一分周期的第5步位时切换到5塔运行的第一分周期第8步位。因为在第一分周期第4步除了A塔和F塔在吸附状态外其他塔都在等待状态，第5步是最靠近第3步发生吸附塔状态变化的点，而且在第5步的运行状态与5塔运行时第一分周期第8步吻合度好，只是把F塔切除，E塔切到吸附状态，D塔由逆放切换到第二级压力均衡降，其他塔按原切换状态进行，这样的选择最大限度的减少了切塔对系统产生的波动影响，使系统平稳过渡到另一种运行方式。0042根据本发明的示例性实施例的PSA制氢系统中的多塔的自动切换方法，当检测到某个程控阀存在故障，而导致与该程控阀相应的塔不能正常工作时，就会切除该塔，其余塔正常工作，从而保证生产不间断。类似地，可切除多个塔，PSA制氢系统仍能正常运行。这是提高PSA制氢系统的可靠性的一个关键因素，也是PSA控制技术的核心。0043根据本发明的示例性实施例的PSA制氢系统中的多塔的自动切换方法，可准确控制在制氢过程中各种运行模式之间的切换，使得在吸附塔发生故障的情况下可切换到其他可行的运行模式，从而降低了PSA制氢系统的故障停机率，保障生产的连续性。说明书CN102344119ACN102344138A1/1页7图1图2说明书附图CN102344119A。