關(guān)于活性炭吸附法油氣回收裝置的電氣控制

關(guān)于活性炭吸附法油氣回收裝置的電氣控制張靜;王志鵬;周鋒【摘要】Thispaperdiscussingtheelectricalcontrolschemeofactivatedcarbonadsorptionofvaporrecoveryprocessinge-quipment,mainlyaimedatthekeypointsinthedeviceproductionprocesscontroloftheanalysisanddesign,throughthisprogramsothattheentiredeviceismoresecureandreliableandhaveahighercollectionefficiency.%筆者就該裝置的電氣控制方案進(jìn)行了論述，主要針對(duì)在裝置生產(chǎn)工藝過(guò)程中的關(guān)鍵點(diǎn)控制進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì)，通過(guò)該方案使整套裝置的運(yùn)行更加安全可靠且具備較高的回收效率?！酒诳Q】《科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力》【年(卷),期】2015(000)009【總頁(yè)數(shù)】4頁(yè)(P91-93,96)【關(guān)鍵詞】溫度;爆炸極限;液位平衡;最佳吸收效率【作者】張靜;王志鵬;周鋒【作者單位】山西汾西機(jī)電有限公司，山西太原030027;山西汾西機(jī)電有限公司，山西太原030027;山西汾西機(jī)電有限公司，山西太原030027【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類】TP2731t5m360t6700m3理”已列入我國(guó)的重要環(huán)保工程[1]。目前油氣回收處理的方法中活性炭吸附法由于其回收效率高，能耗少的特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)得到了大力的推廣，但活性炭在吸附回收的過(guò)程中有些關(guān)鍵點(diǎn)，在工藝執(zhí)行過(guò)程中控制不到位、不及時(shí)就會(huì)有可能造成排放不達(dá)標(biāo)，甚至出現(xiàn)危險(xiǎn)報(bào)警狀況[2]。以下就活性炭吸附法油氣回收處理工藝過(guò)程當(dāng)中的關(guān)鍵電氣控制進(jìn)行介紹?；钚蕴课椒ㄊ抢没钚蕴繉?duì)油氣/空氣混合氣吸附力大小的不同，實(shí)現(xiàn)油氣和空氣的分離。油氣通過(guò)活性炭等吸附劑時(shí)，油氣組分吸附在吸附劑表面，然后再經(jīng)過(guò)減壓脫附，富集的油氣用真空泵抽吸到吸附塔經(jīng)過(guò)噴淋汽油吸收液化；而活性炭等吸附劑對(duì)空氣的吸附力非常小，未被吸附的尾氣經(jīng)排氣管排放。22部分是將富油氣變成液態(tài)汽油[3]?；钚蕴课接蜌鈺r(shí)溫升大100℃，此時(shí)就需要控制系統(tǒng)做出反應(yīng)，及時(shí)切換工作進(jìn)入真空泵的氣體濃度超過(guò)極限范圍解析再生一方面可以使被吸附的油氣得到回收，另一方面可以使活性炭重新具備較強(qiáng)的吸附能力。在解析的最后階段，由于罐內(nèi)壓力較低（5kPa左右），此時(shí)將外界的空氣引入罐中，利用高速流動(dòng)的氣流，將一些分子量較大的、不易脫附的烴分子從活性炭表面吹掃下來(lái)，但由于空氣的進(jìn)入，在一定的時(shí)間范圍內(nèi)，通過(guò)吸附罐進(jìn)入真空泵的氣體濃度處于爆炸極限范圍之內(nèi)，而真空泵內(nèi)螺桿在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，由于螺桿不斷摩擦?xí)a(chǎn)生高溫甚至火花，此時(shí)發(fā)生爆炸的可能性較大。為避免事故的發(fā)生，此時(shí)需要通過(guò)一定的電氣控制手段改變進(jìn)入真空泵的油氣濃度從而消除安全隱患?？刂破臀找旱倪M(jìn)出流量達(dá)最佳吸收效率進(jìn)入吸收塔內(nèi)的噴淋汽油流量較小時(shí)，不能最大限度地吸收來(lái)自吸附罐的高濃度油氣，流量較大時(shí)，噴淋汽油自身的揮發(fā)量增加，降低回收效率；另外進(jìn)出吸收塔的有利于油氣被汽油吸收。整體電氣控制方案PLC1?，F(xiàn)場(chǎng)儀表對(duì)裝置運(yùn)行過(guò)程中的溫度、壓力、流量、液位進(jìn)行監(jiān)控，并將信號(hào)反饋至控制室內(nèi)的PLC系統(tǒng)，PLC接收到信號(hào)后對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的閥門、管道泵、電磁閥等執(zhí)行元件做出指令，使裝置按照規(guī)定的工藝流程進(jìn)行運(yùn)作，當(dāng)某一溫度、壓力、流量或液位超過(guò)設(shè)定值時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警或停機(jī)，確保裝置安全運(yùn)行[4]?，F(xiàn)場(chǎng)電氣設(shè)備功能簡(jiǎn)述炭吸附法油氣回收處理裝置的管道儀表工藝流程主要包括吸附部分、再生部分、吸收部分、電氣控制柜。1）吸附部分用來(lái)吸附油氣。主要部件包括：油氣吸附罐D(zhuǎn)120，D130；活性炭床；MOV102，MOV103MOV104，MOV105；MOV106，MOV107SV110，SV111，用于炭床上活性炭的再生；溫度變送器TT121，TT131LT301PLC，PLC4）電氣控制柜由動(dòng)力柜和PLC柜組成，上位機(jī)為一臺(tái)戴爾商務(wù)機(jī)?；钚蕴课椒ǖ碾姎饪刂品椒ㄡ槍?duì)活性炭吸附油氣時(shí)溫升大的控制方案尤其是在有氧氣的環(huán)境當(dāng)中，堆積在一起的活性炭在吸附油氣時(shí)，內(nèi)部溫度能迅速100℃以上，再加上氧氣的作用，烴分子開始氧化分解，放出大量熱量，溫度極難控制。通過(guò)實(shí)驗(yàn)另外發(fā)現(xiàn)活性炭一旦吸附過(guò)一次油氣之后，不管使用什么辦法脫附再生，之后再進(jìn)行吸附油氣時(shí)，吸附熱量就會(huì)變得很小，溫度最高也不會(huì)超過(guò)90℃，一般在60℃。針對(duì)上述特性，控制程序的編寫除正常運(yùn)行的主程序外，另外編寫一個(gè)子程序，即鈍化程序，該程序只在裝置投運(yùn)之前或裝置更換活性炭后使用。具體方案是，在鈍化之前，啟動(dòng)真空泵將吸附罐內(nèi)的空氣全部抽出，然后置換成體積濃度為99%的氮?dú)?，此時(shí)起動(dòng)鈍化程序，電動(dòng)閥門MOV102，MOV104，MOV105，MOV107打開，真空泵起動(dòng)，進(jìn)回油管道泵起動(dòng)，在真空泵的作用下，氣體在吸附罐和吸收塔之間形成循環(huán)流動(dòng)的流體，在流動(dòng)過(guò)程中利用管道泵內(nèi)汽油循環(huán)產(chǎn)生的油氣，作為鈍化的吸附氣體對(duì)罐內(nèi)的活性炭鈍化。在鈍化過(guò)程中，吸附罐上的溫度變送器將時(shí)時(shí)數(shù)據(jù)反饋至PLC系統(tǒng)，并在上位機(jī)上顯示并記錄下來(lái)，當(dāng)溫度上升過(guò)高過(guò)快時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警，當(dāng)溫度超出鏈鎖值時(shí)，系統(tǒng)停止工作，鈍化停止，系統(tǒng)發(fā)出指令關(guān)閉油氣進(jìn)口和排氣口的電動(dòng)閥門，打開再生閥門，真空泵起動(dòng)對(duì)高溫報(bào)警的炭床進(jìn)行抽真空再生，從而使溫度停止上升并逐漸下降下來(lái)。防止進(jìn)入真空泵氣體濃度過(guò)高的方案在吹掃開始后，空氣迅速進(jìn)入吸附罐，部分烴分子繼續(xù)從活性炭上脫附出來(lái)，一些烴分子在空氣流的強(qiáng)力吹掃下也被脫附下來(lái)，此時(shí)形成混合的氣體，在這個(gè)混合的過(guò)程中，氣體體積濃度在某一時(shí)間區(qū)間內(nèi)會(huì)處于1%~8%的爆炸極限范圍內(nèi)，這個(gè)混合氣體直接進(jìn)入真空泵，由于真空泵內(nèi)溫度高而存在爆炸的隱患。這就需要使進(jìn)入真空泵的油氣濃度發(fā)生改變，脫離出爆炸極限范圍之內(nèi)。具體方案：在二次回氣管與真空泵進(jìn)氣管之間增加一套旁路管，使二次回氣管內(nèi)的油氣與處于爆炸極限范圍內(nèi)的油氣混合，提高油氣濃度，然后再進(jìn)入真空泵。增加旁路管以后為避免對(duì)吸附罐的解析和再生造成影響，所以要在旁路管上增加一個(gè)電吹掃結(jié)束時(shí)該閥門關(guān)閉即可。進(jìn)油流量以及吸收塔內(nèi)液位平衡的控制進(jìn)油泵開啟后，進(jìn)油管道上流量計(jì)開始計(jì)量并顯示流速，因?yàn)椴煌厥昭b置所需要的流量是不同的，但流量計(jì)本身不具備流量調(diào)節(jié)的功能，此時(shí)需要根據(jù)流量計(jì)測(cè)量出的數(shù)據(jù)進(jìn)行手動(dòng)的調(diào)節(jié)，通過(guò)調(diào)整管道上閥門的開度將流量調(diào)整到與該型號(hào)裝置匹配的流量，然后鎖定閥門把手，此時(shí)的流量可使真空泵解析出來(lái)的高濃度油氣得到較高的回收率，不同處理量的油氣回收處理裝置進(jìn)油流量見表1。噴淋汽油（貧油）進(jìn)入吸收塔內(nèi)噴淋高濃度油氣，吸收了油氣的汽油（富油）需要及時(shí)發(fā)回儲(chǔ)油罐，此時(shí)如果進(jìn)油和回油的速度相差較大，塔內(nèi)的液位不能穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，則可能致使塔內(nèi)壓力不穩(wěn)定，影響吸收效果，并且液位不易控制，容易使汽油倒灌真空泵和吸附罐，所以進(jìn)油流量調(diào)整好后，在電氣控制方面做了如下控制方案。40cm，回油泵因增加了變頻器控制，其轉(zhuǎn)速的快慢由變頻器的輸出頻率所決40cmPLCSH3097—2000活性炭吸附法油氣回收裝置的電氣部分采用了"組態(tài)王軟件"和PLC控制，實(shí)現(xiàn)了吸附、解析（再生）、噴淋、空氣分離、排放潔凈空氣、回收的富汽油輸入到油庫(kù)儲(chǔ)油罐等功能，實(shí)現(xiàn)了手動(dòng)及遠(yuǎn)程控制和過(guò)程監(jiān)測(cè)，同時(shí)通過(guò)人機(jī)畫面可以更直觀的觀測(cè)設(shè)備運(yùn)行情況并輸出報(bào)表，操作簡(jiǎn)單易于用戶掌握。滿足了GB3836—2000爆炸性環(huán)境用電氣設(shè)備的要求，使裝置在安全性上得到了保障。【相關(guān)文獻(xiàn)】[1]魏星,郭建春,趙金洲,等.中國(guó)油氣資源現(xiàn)狀及發(fā)