УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ЗАПУСКА УСТАНОВКИ ПАРОВОГО РИФОРМИНГА В НОРМАЛЬНЫЙ РЕЖИМ РАБОТЫ, ПРИМЕНЕНИЕ, УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ/РЕГУЛИРОВКИ И КОМПЬЮТЕРНЫЙ ПРОГРАММНЫЙ ПРОДУКТ
DEVICE AND METHOD FOR AUTOMATED START OF STEAM REFORMING UNIT INTO NORMAL OPERATION MODE, APPLICATION, CONTROL/REGULATING DEVICE AND COMPUTER SOFTWARE PRODUCT

Изобретение относится к устройству и способу для автоматизированного запуска установки парового риформинга в нормальный режим работы, в частности, из состояния покоя. Далее изобретение относится к применению системы горелок, содержащей, по меньшей мере, три группы горелок, соответственно, подсоединённых к, по меньшей мере, одному реактору с трубами для риформинга, для запуска установки парового риформинга из состояния покоя в нормальный режим работы. В частности, изобретение относится к процессу запуска, при котором большое количество горелок должно приводиться в действие таким образом, чтобы не был превышен определённый перепад температур. В частности, изобретение относится к устройству и способу в соответствии с ограничительной частью соответствующего независимого или последующего пункта формулы изобретения.
Процессы парового риформинга требуют сравнительно продолжительного или комплексного запуска или ввода (ввода в эксплуатацию). При выходе из состояния покоя установке для перехода в нормальный режим работы (производства, по меньшей мере, на определённом минимальном уровне максимального выпуска, к примеру, по меньшей мере, 40%) или до достижения максимального выпуска установки необходимы сравнительно высокие затраты по использованию персонала и времени. Затраты по времени составляют во многих вариантах применения явно более одного или двух дней. Установки парового риформинга во многих случаях подключены к нефтеперерабатывающим заводам. Если нефтеперерабатывающий завод остановлен, так как остановлена установка парового риформинга, то это может приводить к дополнительным затратам в размере, к примеру, миллиона долларов США в день.
Во многих ситуациях, к примеру, зажигание горелок и/или обслуживание клапанов и распределителей осуществляется в ручном режиме или посредством индивидуального ручного управления (ручные клапана, трубки для поджига). К примеру, в течение сравнительно большого промежутка времени соответствующие компоненты установки должны быть вручную настроены таким образом, чтобы заданные параметры в отношении давления и температуры (в частности, скорость нагрева) соблюдались максимально точно. К примеру, операторы или контролёры должны также осуществлять контроль за акустическими характеристиками отдельных факелов. Что касается общего времени процесса запуска, то он требует, не в последнюю очередь, и больших затрат в плане привлечения персонала. Часто имеют место строгие температурные границы, которые не должны быть превышены. Перепад температур, к примеру, в 50 K/ч может быть назван обычной максимальной нагрузкой на установку. Так как при обслуживании в ручном режиме должен учитываться сравнительно большой фактор безопасности, то это приводит к процессу запуска, при котором перепад температур существенно ниже.
К тому же, выяснилось, что большая доля ошибок или даже повреждений установки объясняются несогласованностью на фазе запуска. Имеется статистика, которая, в зависимости от конфигурации установки, до 90% всех возникающих ошибок или повреждений относит именно на фазу запуска, в частности, касательно компонентов оснащения или используемых материалов, к примеру, материалов катализаторов. Поэтому, имеется интерес в отношении того, чтобы оптимизировать ведение процесса именно на фазе запуска, в частности, сделать его также более надёжным, то есть также менее подверженным ошибкам.
В установках парового риформинга, к примеру, уровень температуры в 700°С в реакторе (трубы для риформинга) может быть обозначен как нижняя граница для нормального режима работы. К тому же, должен осуществляться контроль давления в настоящий момент времени, которое на фазе запуска, в зависимости от конфигурации установки, также должно постепенно повышаться. К тому же, на фазе запуска должны быть проведены и определены также многочисленные потоки сред, в частности, также с целью рециркуляции в процесс. Параллельно с этим должен контролироваться, к примеру, также паровой процесс, и во времени он должен быть приведён или должен приводиться в соответствие с рабочим состоянием в реакторе в настоящий момент времени.
DE 10 2008 046 800 А1 описывает способ регулировки касательно проблемы предотвращения перегрева труб для риформинга во время «тёплого» пуска.
DE 10 2016 221 602 А1 описывает мероприятия для своего рода самовоспламенения горелок также и для случая, когда температура оказывается ниже температуры самовоспламенения.
US 2011/0265379 А1 описывает аспект смешения газов в связи со встроенными пусковыми горелками.
US 2,085,195 описывает некоторые обеспечивающие безопасность мероприятия касательно фазы запуска осуществляющих способ установок.
Задача изобретения состоит в том, чтобы предоставить в распоряжение устройство и способ с вышеописанными признаками, в соответствии с которыми запуск процессов в установке парового риформинга может быть осуществлён предпочтительно, в частности, за счёт надёжной оптимизации процесса, в частности, также в отношении затрат на персонал, в частности, касательно автоматизации, стандартизации, надёжности эксплуатации.
Эта задача решается посредством устройства и способа в соответствии с независимыми пунктами формулы изобретения. Предпочтительные примеры осуществления представлены в последующих зависимых пунктах формулы изобретения.
Эта задача в соответствии с изобретением решается, в частности, посредством установки парового риформинга, в частности, для производства водорода, или метанола, или аммиака, или синтез-газа, с большим количеством подсоединённых к, по меньшей мере, одному реактору с трубами для риформинга горелок, причём установка парового риформинга осуществлена для регулируемого запуска производственного процесса, причём установка парового риформинга осуществлены для автоматизированного запуска производственного процесса, без произведения работ в ручном режиме ни на распределителях или клапанах, ни на горелках, причём установка парового риформинга имеет, с одной стороны, обеспечивающие нормальный режим работы горелки, в частности, непусковые горелки, а, с другой стороны, предусмотренные специально для запуска горелки, в частности, контрольные горелки и пусковые горелки, причём предусмотренные специально для запуска горелки осуществлены для опосредованного, зависящего от температуры, зажигания предусмотренных для нормального режима работы горелок, в частности, автоматизированным способом, в зависимости от сигналов, по меньшей мере, одного блока контроля горения и/или, по меньшей мере, одного блока измерения температуры.
Автоматизированное зажигание и разгон могут с большой степенью надёжности предотвращать состояние перегрузки. В частности, при этом любые действия в ручном режиме могут быть автоматизированы. В частности, лишь старт / начало процесса запуска задаётся в ручном режиме. При этом могут быть сэкономлены, к примеру, затраты на несколько человеко-дней. При этом у оператора установки дополнительно остаётся выбор в отношении того, должен ли процесс производиться полностью в автоматическом режиме или же отдельные этапы процесса, как и ранее, должны быть решены или отрегулированы в ручном режиме. Иными словами, концепция запуска в соответствии с изобретением предоставляет возможность максимальной вариативности и индивидуализации.
Значение конечной температуры процессов запуска лежит, к примеру, в пределах 1000°С. Выявило себя то обстоятельство, что благодаря автоматизации в соответствии с изобретением может быть реализована экономия по времени в пределах, по меньшей мере, 25% или даже до 50%, то есть в несколько часов.
При этом предусмотренные специально для запуска горелки (пусковые горелки) дополнительно могут быть использованы также для нормального режима работы, по меньшей мере, частично, а по желанию также все вместе.
При используемых ранее процессах запуска в ручном режиме имеет место риск отказов в связи с человеческим фактором, с соответствующими отягощающими негативными последствиями.
Пример 1: зажигание горелок в ручном режиме производится таким образом, что выставляется слишком большой перепад температур – тогда это может привести к выходу из стоя материала и к пережиганию.
Пример 2: ошибочно могут быть одновременно зажжены все горелки – у установки для риформинга, к примеру, с 200 трубами это приводит в возможном варианте к выходу из строя всех труб (материальные затраты, в частности, в пределах 2 миллионов евро) и в возможном варианте также к выходу из строя установки на много месяцев, что было бы сопряжено с ещё более драматичными финансовыми потерями.
На этих примерах можно видеть значимую пользу мероприятий по автоматизации в соответствии с изобретением.
Изобретение основывается при этом на концепции создания устройства и способа, посредством которых дополнительно можно обеспечить возможность осуществления запуска посредством одного единственного процесса запуска (сигнал «single ramp-up button»). Эта степень автоматизации может обеспечивать, с одной стороны, высокую степень стандартизации и простой и, соответственно, систематический контроль за процессом (сигнал «система управления процессом»), а, с другой стороны, затраты для оператора установки ощутимо минимизируются. Эта концепция «single ramp-up button» может быть, к примеру, не окончательным образом, реализована при процессах запуска, в частности, для производства водорода, или для производства метанола, или для производства аммиака. Под концепцией «single ramp-up button» может пониматься при этом концепция «запуска одной кнопкой или одиночным переключателем», то есть одиночный переключатель (переключатель для запуска) или одиночный пункт переключения для управления или для инициирования последовательности запуска процесса риформинга. В частности, предложенное на рассмотрение изобретение может быть отнесено ко всем типам процессов производства водорода, при которых используется технология парового риформинга. В качестве старта процесса запуска может быть определено, к примеру, введение в действие системы регулировки газообразного азота, а в качестве окончания может быть определено, в частности, время введения в действие системы абсорбции при перемене давления (на выбор в комбинации со сжиганием в факеле водорода).
В частности, с обслуживающего персонала могут быть сняты все производимые ранее обычно в ручном режиме этапы последовательности запуска, за счёт автоматического и контролируемого или регулируемого стандартизируемого пуска установки.
Соотношение количества предусмотренных для нормального режима работы горелок (основные горелки или непусковые горелки) и количества дополнительно предусмотренных для процесса запуска горелок (пусковые горелки и, соответственно, контрольные горелки) составляет при этом, к примеру, 3:1. Иными словами: к примеру, предусмотрено 100 пусковых горелок и 100 контрольных горелок, которые осуществлены для того, чтобы обеспечивать температуру самовоспламенения для примерно 300 основных горелок. Обычным является также, к примеру, наличие 200 основных горелок.
При этом специально предусмотренные для запуска (для процесса запуска) горелки могут содержать, к примеру, два различных типа горелок и могут быть расположены в блоках горелок, в частности, с, по меньшей мере, одной контрольной горелкой на блок горелок.
На выбор для осуществления последовательности запуска в соответствии с изобретением могут быть предусмотрены отдельные или дополнительные распределители горючего газа или регуляторы расхода горючего газа, в частности, для отходящего газа, и/или для продувочного газа (газа для продувки), и/или для пускового пара.
На выбор для осуществления последовательности запуска в соответствии с изобретением могут быть предусмотрены дополнительные вентиляционные клапана, в частности, по ходу потока от устройства регулировки горючего газа (в частности, горючего газа «let down»).
На выбор для осуществления последовательности запуска в соответствии с изобретением могут быть предусмотрены дополнительные вентиляционные клапана, в частности, по ходу потока от горелок, которые подсоединены, к примеру, к распределителю горючего газа или к регулятору расхода горючего газа на головке риформерга, и/или подсоединённые к паровым барабанам вентиляционные клапана, и/или подсоединённые к участку десульфитации вентиляционные клапана.
В соответствии с примером осуществления установка парового риформинга предназначена для осуществления трёхступенчатой последовательности процесса зажигания, включающей в себя два зажигания перед финальным зажиганием соответствующей основной горелки (непусковой горелки). Это позволяет также осуществлять безопасный процесс автоматизации.
В соответствии с примером осуществления установка парового риформинга имеет: первую группу горелок в варианте осуществления в виде контрольных горелок, следующую группу горелок в варианте осуществления в виде пусковых горелок, причём установка парового риформинга осуществлена для создания в реакторе температуры самовоспламенения («auto ignition temperature» AIT) посредством двух первых групп горелок, так что после достижения температуры самовоспламенения опосредовано может быть произведено зажигание следующей группы горелок в варианте осуществления в виде непусковых горелок, в частности, опосредованно лишь за счёт подачи горючего газа. Благодаря этому, посредством простых мероприятий уже может быть автоматизирована и стандартизирована очень большая часть работ, выполняемых ранее в ручном режиме.
В соответствии с примером осуществления различные группы горелок локально распределены на блоки горелок и в блоках горелок расположены относительно друг друга, в частности, по меньшей мере, одна контрольная горелка в соотношении с, по меньшей мере, одной пусковой горелкой в соответствующем блоке горелок. Благодаря этому, регулировка может быть также индивидуализирована, к тому же, создаётся возможность масштабирования устройства и способа. При этом непусковые горелки могут располагаться локально сепарировано от пусковых горелок.
Выявило себя то обстоятельство, что посредством автоматически зажигаемых контрольных горелок, которые подсоединены, соответственно, к пусковым горелкам, можно добиться особенно ощутимой оптимизации процесса, в частности, в плане особенно точно отрегулированной по температуре и времени последовательности запуска.
В соответствии с примером осуществления горелки расположены в двух различных типах блоков горелок, а именно в большом количестве первых блоков горелок, по меньшей мере, содержащих контрольные горелки и пусковые горелки, и в большом количестве вторых блоков горелок, по меньшей мере, содержащих непусковые горелки, причём к первым блокам горелок ведут, соответственно, по меньшей мере, три трубопровода, содержащие, по меньшей мере, один трубопровод для пускового горючего газа и, по меньшей мере, один трубопровод для контрольного газа и, по меньшей мере, один трубопровод для отходящего газа, и причём ко второму блоку горелок ведут, соответственно, по меньшей мере, две трубопровода, содержащие, по меньшей мере, один трубопровод для непускового горючего газа и, по меньшей мере, один трубопровод для отходящего газа. В предпочтительном варианте расход в каждом трубопроводе может регулироваться индивидуально, в частности, по меньшей мере, расход для пусковых горелок и для непусковых горелок. Иными словами, регулировка расхода для контрольных горелок не является необходимой в обязательном порядке. По выбору непусковые горелки расположены во вторых блоках горелок, соответственно, индивидуально. Иными словами, вторые блоки горелок не обязательно содержат большое количество горелок, однако, содержат, по меньшей мере, два трубопровода или элемента подключения к среде.
К примеру, контрольные горелки поддерживают жёстко заданное предварительное давление и остаются не регулируемыми. Пусковые горелки могут быть отрегулированы, в частности, за счёт перепада температур на выпуске труб для риформинга. При этом предварительное давление в горелке устанавливается таким образом, что предварительно заданный перепад, в частности, максимально 50 K/ч, не превышается.
В соответствии с примером осуществления каждой пусковой горелке назначена контрольная горелка, в частности, с попарным расположением в блоке горелок. Благодаря этому, также максимально увеличивается гибкость в отношении системы зажигания, в частности, каждая пусковая горелка может управляться индивидуально.
В соответствии с примером осуществления отдельные непусковые горелки выполнены с возможностью поджигания индивидуально или совместно как общая группа, посредством самовоспламенения, в частности, опосредовано лишь за счёт подачи горючего газа. Концепция запуска в соответствии с изобретением позволяет вводить в эксплуатацию основные горелки индивидуально, в зависимости от режима работы, причём должен быть лишь подан горючий газ желаемым способом или методом. Установка парового риформинга для непусковых горелок индивидуально или совместно может иметь, по меньшей мере, один регулятор расхода, в частности, осуществлённый для регулировки пошагово, соответственно, от 0,5% до 5% расхода при нормальном режиме работы.
В соответствии с примером осуществления установка парового риформинга имеет для соответствующей пусковой горелки распределитель. Установка парового риформинга может иметь для соответствующей непусковой горелки распределитель, и/или может иметь для соответствующей непусковой горелки клапан регулировки расхода. Благодаря этому, вариативность процесса может быть оптимизирована далее.
В соответствии с примером осуществления установка парового риформинга имеет, по меньшей мере, один клапан регулировки расхода для пускового пара, в частности, с возможностью регулировки для расходов в диапазоне от 5% до 40% и более относительно 100% расхода в соответствии с нормальным режимом работы, в частности, с возможностью регулировки с точностью градации, по меньшей мере, 0,5% расхода для нормального режима работы. Благодаря этому, может быть обеспечено в предпочтительном варианте точное согласование на фазе запуска со сравнительно небольшим выходом или при возможных сравнительно нестабильных условиях работы.
Установка парового риформинга может иметь, по меньшей мере, один блок измерения температуры, в частности, блок измерения температуры на впуске системы высокотемпературного сдвига (процесс или компоненты установки) или реактора для конвертации монооксида углерода (СО) и блок измерения температуры на выпуске реактора или на выпуске установки риформинга.
Установка парового риформинга может иметь, по меньшей мере, один блок измерения давления, в частности, блок измерения давления для рабочего давления в реакторе, блок измерения давления для давления пара, блок измерения давления для выводимого давления пара и/или блок измерения давления для давления рабочего конденсата-пара (PК).
Установка парового риформинга может иметь, по меньшей мере, один блок контроля горения, в частности, большое количество реле контроля горения, для отдельных или для всех контрольных горелок, и/или для отдельных или для всех пусковых горелок, и/или для отдельных или для всех непусковых горелок. Это обеспечивает также возможность хорошего контроля.
Вышеупомянутая задача решается в соответствии с изобретением также посредством способа запуска установки парового риформинга (в частности, из состояния покоя) в нормальный режим работы, в частности, для производства водорода, или метанола, или аммиака, или синтез-газа, причём настраивается и регулируется большое количество горелок, которые подсоединены к, по меньшей мере, одному реактору с трубами для риформинга, причём запуск производится и регулируется автоматическим способом, без ручного управления, как на распределителях или клапанах, так и на горелках, посредством того, что обеспечивающие нормальный режим работы (производственный режим работы) горелки, в частности, непусковые горелки зажигаются опосредованно, в зависимости от температуры, посредством специально предусмотренных для запуска (для процесса запуска) горелок, в частности, контрольных горелок и пусковых горелок, в частности, в зависимости от автоматически произведённого анализа контроля горения и/или контроля температур, по меньшей мере, на контрольных горелках. Это обеспечивает вышеупомянутые преимущества. В частности, процесс может быть на выбор инициирован полностью автоматически в соответствии с заданной последовательностью или же также в альтернативном варианте может быть реализован обычный запуск с дополнительными вмешательствами в ручном режиме.
В соответствии с вариантом осуществления обеспечивающие нормальный режим работы горелки зажигаются опосредованно, в зависимости от температуры, в результате самовоспламенения посредством того, что сначала предусмотренные специально для запуска горелки (пусковые горелки) зажигаются опосредованно при помощи контрольных горелок. Такая трёхступенчатая последовательность зажигания обеспечивает преимущества в отношении возможности автоматизации.
В соответствии с вариантом осуществления запуск производится и регулируется автоматическим способом посредством того, что сначала на первой фазе запуска первая группа горелок зажигается в качестве контрольных горелок, а затем следующая группа горелок зажигается в качестве пусковых горелок, в частности, посредством контрольных горелок, причём обе эти первые группы горелок приводятся в действие таким образом, что температура в реакторе поднимается выше температуры самовоспламенения смеси горючего газа, причём после достижения температуры самовоспламенения на следующей фазе запуска зажигаются и приводятся в действие предусмотренные для нормального режима работы горелки (в качестве так называемых в данном случае непусковых горелок или основных горелок) в следующей группе горелок, либо индивидуально, либо как общая группа. Благодаря этому, процесс запуска может быть также, в частности, предпочтительным образом скомбинирован с фазой запуска для парового режима.
Зажигание контрольных горелок может осуществляться, к примеру, посредством электрического поджига по истечении нескольких секунд, в частности, в устанавливаемом диапазоне секунд. Процесс зажигания контрольных горелок может включать в себя, к примеру, контроль за ходом процесса зажигания, в частности, на основании определения пламени в течение нескольких секунд.
Зажигание, по меньшей мере, одной пусковой горелки может осуществляться, в зависимости от состояния контрольной горелки, в частности, в зависимости от того, были ли зажжены все контрольные горелки. Для этого может быть генерирован соответствующий сигнал отпуска.
Непусковые горелки могут зажигаться опосредовано, в частности, за счёт дозированной подачи соответствующей горючей среды.
Выборочно может быть произведён контроль герметичности, в частности, перед запуском, в частности, по меньшей мере, в отношении трубопроводов для контрольного газа.
В соответствии с вариантом осуществления сначала зажигаются все контрольные горелки установки парового риформинга, причём затем зажигается одна отдельная пусковая горелка, в частности, опосредованно через соответствующую контрольную горелку, причём следующие пусковые горелки зажигаются, соответственно, лишь после минимального временного интервала, в частности, самое раннее через несколько минут. Такая последовательность обеспечивает, не в последнюю очередь, также хороший контроль и высокую безопасность при эксплуатации, в частности, при точной регулировке температуры, в частности, при соблюдении максимального диапазона температур, к примеру, 50 K/ч.
Выявило себя то обстоятельство, что фаза в несколько минут в нижнем двухзначном диапазоне, к примеру, по меньшей мере, около 10 минут, между зажиганием отдельных пусковых горелок является предпочтительной, в частности, в отношении времени реакции установки риформинга (в частности, пауза в диапазоне нескольких минут). Выявило себя то обстоятельство, что изменения состояний во время процесса могут быть измерены посредством измерительных инструментов после примерно десяти мнут с хорошей допустимой нагрузкой (надёжность измеренных данных). За счёт соблюдения такого времени простоя в ходе процесса запуска может быть обеспечена особенно хорошая стабильность в последовательности процесса запуска.
В соответствии с вариантом осуществления пусковые горелки, в противоположность непусковыми горелками, настраиваются и регулируются, в частности, относительно расхода горючих газов. То есть, в той мере, в какой непусковые горелки переходят на более высокие режимные параметры (увеличение расхода поданного горючего газа), пусковые горелки могут переводиться на более низкие режимные параметры (уменьшение расхода поданного горючего газа).
В соответствии с вариантом осуществления отдельные пусковые горелки зажигаются последовательно друг за другом, в зависимости от нарастания температуры в реакторе, в частности, при подъёме температуры менее или равной 100 K/ч, в частности, менее или равной менее 50 K/ч. При этом отдельные пусковые горелки могут зажигаться последовательно друг за другом до достижения предварительно заданной температуры на выпуске реактора, в частности, температуры на выпуске реактора, по меньшей мере, 350°С. Благодаря этому, регулируемый по температуре запуск может осуществляться также опосредованно через некоторое количество активированных пусковых горелок. Такая вариативность процесса является, в частности, предпочтительной и в плане хорошей безопасности процесса, а также вариативности процесса запуска, что желательно и в отдельном случае. К примеру, слишком сильному подъёму температуры можно противодействовать посредством уменьшения количества активных пусковых горелок. Диапазон регулировки для температуры на выпуске реактора может определяться при этом, в зависимости от индивидуального случая применения, к примеру, также от 300°С до 400°С.
В соответствии с вариантом осуществления в следующей фазе запуска, в зависимости от порогового значения минимальной температуры, непусковые горелки зажигаются за счёт самовоспламенения (на выбор индивидуально или совместно), в частности, опосредованно за счёт подачи горючего газа, в частности, постепенно с пошаговым подъёмом расхода горючего газа, соответственно, после временного интервала, по меньшей мере, в несколько минут, в частности, на основании регулировки расхода горючего газ (в частности, пошагово от 0,5% до 5% расхода при нормальном режиме работы через временной интервал в несколько часов), в частности, в управляемом согласовании с регулировкой давления, в зависимости от температуры на выпуске реактора в настоящий момент. За счёт опосредованно инициируемого самовоспламенения может быть обеспечена, в частности, также и хорошая безотказность.
В соответствии с вариантом осуществления для запуска регулируются, по меньшей мере, три потока сред, в частности, в зависимости друг от друга, содержащие контрольный газ для контрольных горелок, горючий газ для пусковых горелок, горючий газ для непусковых горелок, причём соответствующий поток сред в предпочтительном варианте через центральный распределитель подаётся к соответствующим горелкам. Такой объём регулировки является также предпочтительным в плане вариативности и безотказности процесса.
В соответствии с вариантом осуществления процесс запуска осуществляется в, по меньшей мере, трёх следующих друг за другом фазах запуска, до достижения состояния нормального режима работы или до изготовления продукта, к примеру, водорода, причём после, по меньшей мере, одной из фаз запуска устанавливается или удерживается фаза выдержки, причём следующая за ней фаза запуска может быть инициирована индивидуально, в частности, посредством того, что оператор освобождает переход в последующую фазу. Благодаря этому, безопасность при эксплуатации и безотказность процесса запуска могут быть оптимизированы и далее. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления процесс подразделяется точно на три фазы запуска.
В соответствии с вариантом осуществления процесс запуска происходит в трёх следующих друг за другом фазах запуска, с последующей рабочей фазой, а именно в одной первой / первой фазе запуска, включающей в себя зажигание как контрольных горелок, так и пусковых горелок (и, в частности, также работу установки с азотом в ходе процесса), во второй фазе запуска, включающей в себя (чисто) паровой режим (дополнительно операция смешивания с азотом и паром), в третьей фазе запуска, включающей в себя (само)воспламенение непусковых горелок и подачу загружаемого газа (в частности, азота), причём в следующей за этим рабочей фазе осуществляется производство, в частности, с рабочей фазой, включающей в себя, по меньшей мере, одну последовательность перемены давления для запуска системы абсорбции при перемене давления. Эта система выявила себя особо предпочтительным образом, в частности, для производства водорода. По ходу потока в рабочей фазе тогда может использоваться отработавший газ (не равен синтез-газу), в частности, для рециркуляции и регенерации тепла для процесса парового риформинга. При производстве метанола, аммиака или другого продукта рабочая фаза может включать в себя и другие процессы (не равно абсорбции при перемене давления). В частности, в рабочей фазе в альтернативном варианте может подаваться также лишь отработавший газ из блока последующего технологического процесса или из-за пределов установки.
Важно упомянуть, что фазы зажигания горелок и фазы заполнения средой в ходе процесса могут быть индивидуальны, в зависимости от конфигурации установки. К примеру, непусковые горелки первой установки зажигаются уж в ходе подачи пара, а во второй установке лишь тогда, когда в установку проводится используемый газ.
Фаза останова позволяет при этом определить оператору, в частности, также рабочее состояние в данный момент времени как стабильное или подходящее для инициирования последующих фаз запуска или рабочих фаз. Эта опция может дополнительно быть использована для последующего контроля, в частности, в плане максимальной безопасности при эксплуатации.
В соответствии с вариантом осуществления регулировка температуры производится посредством того, что, по меньшей мере, температура в реакторе и/или на выпуске реактора и на выбор также температура на впуске контролируется для регулировки соответствующей фазы запуска. При этом в дымовом газе или на выпуске реактора может быть зарегистрировано первое пороговое значение температуры в диапазоне от 150°С до 250°С, в частности, по меньшей мере, 200°С, и при превышении устанавливается перепад температур максимально 100 K/ч, в частности, максимально 50 K/ч, за счёт последовательного зажигания следующих пусковых горелок. Это позволяет также сравнительно быстро или несложно достичь минимальной температуры, от которой может начаться предварительно заданный подъём.
Регулировка в зависимости от температуры может относиться при этом также специально к температуре на выпуске установки риформинга и/или к температуре дымового газа на стороне дымового газа (туннель для дымового газа, переходный канал). Иными словами, на выбор регулировка может осуществляться относительно температуры установки риформинга и/или относительно температуры дымового газа.
При этом в дымовом газе или на выпуске реактора может регистрироваться следующее пороговое значение температуры в диапазоне 200°С, при котором паровые клапана (в частности, паровые вентиляционные клапана на парогенераторах) закрываются или регулируются. Это позволяет осуществлять также предпочтительное согласование нагнетательных систем друг с другом, в частности, синхронизацию давления рабочего газа и давления пара в, по меньшей мере, одной паровой системе.
При этом в дымовом газе или на выпуске реактора может регистрироваться следующее пороговое значение температуры в диапазоне 350°С, до которого продолжается последовательное зажигание следующих пусковых горелок. Это пороговое значение может быть расценено, в частности, как стартовая точка для инициирования следующей фазы запуска.
При этом в дымовом газе или на выпуске реактора может регистрироваться следующее пороговое значение температуры, по меньшей мере, 250°С и/или, по меньшей мере, 350°С, причём при превышении порогового значения температуры активируется регулировка давления в реакторе и/или в паровой системе, в частности, посредством того, что давление повышается на, по меньшей мере, 20 бар и/или посредством того, что регулируется перепад давления в 0,5 бар/мин, в частности, в первой и/или второй фазе запуска. Параллельная регулировка давления от этой температурной зоны обеспечивает, в частности, также высокую степень безопасности системы. В предпочтительном варианте регулировка давления осуществляется в любом случае, по меньшей мере, в паровой системе.
При этом в дымовом газе или на выпуске реактора может регистрироваться следующее пороговое значение температуры, по меньшей мере, 350°С, и/или следующее пороговое значение температуры, по меньшей мере, 180°С системы высокотемпературного сдвига или реактора для конвертации СО, причём, соответственно, при превышении инициируется одна следующая / следующая, в частности, вторая фаза запуска, в частности, посредством введения пара в реактор. Это также обеспечивает предпочтительный компромисс или время для инициирования следующих этапов запуска.
Синонимом системы высокотемпературного сдвига (процесс или компоненты установки) в предложенном на рассмотрение варианте может именоваться также, соответственно, и реактор для конвертации СО.
При этом может быть зарегистрировано следующее пороговое значение температуры 500°С, причём при превышении активируется регулировка давления в реакторе для настройки заданного рабочего давления, в частности, посредством того, что перепад давления регулируется в диапазоне от 0,5 бар/мин до 1,0 бар/мин. Эти пороговые значения выявили себя как предпочтительный компромисс, в частности, также в плане управляемости паровыми клапанами. При этом активируется регулировка давления в реакторе для настройки заданного рабочего давления при пороговом значении температуры ниже, чем следующее пороговое значение температуры для зажигания непусковых горелок, в частности, посредством того, что перепад давления регулируется в диапазоне от 0,5 бар/мин до 1,0 бар/мин. Такая вариативность в ходе процесса также может быть хорошо освоена.
При этом в дымовом газе или на выпуске реактора может быть зарегистрировано следующее максимальное пороговое значение температуры 700°С, до которого продолжается зажигание пусковых горелок, причём при превышении инициируется одна следующая / следующая, в частности, третья фаза запуска, в частности, посредством зажигания непусковых горелок. Это обеспечивает предпочтительный компромисс или время для инициирования следующих этапов запуска. В частности, выявило себя то обстоятельство, что желаемые условия самовоспламенения, начиная с этого порогового значения температур, могут быть обеспечены с хорошей степенью безопасности. Температура самовоспламенения (AIT) может зависеть при этом также от состава горючего газа. Пороговое значение температуры 700°С, в частности, для природного газа выявило себя как предпочтительное, в частности, для таких природных газов, которые используются, в основном, для установок по производству водорода и аммиака в качестве горючего газа.
При этом в дымовом газе или на выпуске реактора может быть зарегистрировано следующее максимальное пороговое значение температуры в диапазоне от 850°С до 1050°С, до которого загружаемый газ вводится с нарастающей во времени пропускной способностью / расходом. Начиная с этого порогового значения, переход в нормальный режим работы также является особенно предпочтительным.
При этом привязанный ко времени перепад температур максимально 100 K/ч, в частности, максимально в 50 K/ч, может быть отрегулирован на подъём температуры в соответствующей фазе. Это также обеспечивает предпочтительный компромисс в плане безотказности, стабильности и длительности процесса. При этом соответствующая фаза запуска может инициироваться, в зависимости от минимальных пороговых значений температуры (нижняя граница). Управление температурой, в частности, в комбинации с подключением индивидуальных горелок, делает возможным предпочтительный технологический процесс.
Формулировка «в диапазоне» включает в себя при этом, в частности, также точно соответствующее значение, а также лёгкую в ходе осуществления процесса и регулируемую вариативность в установленном процентном диапазоне.
В соответствии с вариантом осуществления регулировка давления осуществляется, в зависимости от температуры на выпуске реактора, в частности, регулировка давления в паровой системе. Это обеспечивает также возможность хорошего контроля за процессами в реакторе. При этом давление в первой фазе запуска повышается, в частности, на, по меньшей мере, 20 бар. В первой и/или второй фазе запуска нарастающий перепад давления может регулироваться, в частности, в диапазоне от 0,5 бар/мин до 1,0 бар/мин. В одной третьей / третьей фазе запуска в паровой системе или на переднем конце установки нарастающий перепад давления может регулироваться, в частности, до 10 бар/ч. Это значение выявило себя, соответственно, как особо целесообразный с технологической точки зрения диапазон параметров.
Выявило себя то обстоятельство, что автоматизированная регулировка давления также даёт большой потенциал экономии или значительное повышение эффективности. Ранее зачастую обычно регулировка давления осуществлялась в ручном режиме, то есть посредством того, что вручную поэтапно производилось согласование давления. В установках парового риформинга при этом обычно, по меньшей мере, две или три паровые системы должны быть согласованы друг с другом, а именно давление рабочего газа и давление в, по меньшей мере, одной паровой системе (обычно в, по меньшей мере, дух паровых системах). В частности, давление рабочего газа в настоящий момент времени должно быть установлено меньше, чем давление пара в настоящий момент времени. В соответствии с изобретением и такая регулировка давления может быть осуществлена автоматическим способом.
В соответствии с вариантом осуществления в соответствующей фазе запуска нагрузка или расход соответствующей среды регулируется в значении максимально 40% от максимального выхода или максимальной загрузки установки, в частности, посредством того, что регулируется поток пара и/или загружаемого газа. Благодаря этому, постепенное нарастание запуска может осуществляться до предпочтительной точки перехода к нормальному режиму работы, в частности, в качестве предпочтительного компромисса совокупности безопасной работы, стабильности процесса и затрат по времени.
В соответствии с вариантом осуществления для запуска обеспечивается, по меньшей мере, одно первоначальное граничное условие из следующей группы условий: дополняется продувка азотом, включается автоматическая регулировка давления реактора, активно регулируется температура на выпуске реактора, в зависимости от давления и расхода горючего газа. Благодаря этому, может осуществляться также, соответственно, контроль достоверности или может инициироваться следующий этап процесса. На выбор при этом может контролироваться предварительное давление азота.
В частности, все рабочие среды, к примеру, также подаваемый пар доступен на границе установки парового риформинга или подаётся туда.
В частности, система подачи воды в паровой котёл (деаэратор и паровые барабаны, насосы) заполнена и находится в работе.
В частности, устройства контроля уровня наполнения паровых барабанов находятся в режиме AUTO, в частности, с заданным значением примерно 10% ниже обычной нормальной рабочей точки.
В частности, в технологической системе осуществлена продувка и подача азота под давлением.
В частности, вентиляционное устройство для дымового газа и горючего газа находится в работе, в частности, при минимальном нарастании расхода.
В частности, все подсистемы (горючий газ, загружаемый газ, пар) подключены или соединены.
В частности, все устройства контроля температуры, которым требуется подача воды для питания парового котла посредством паровых охлаждающих устройств, находятся в режиме AUTO, в частности, с заранее заданным значением для нормальной обычной рабочей точки. Для пароперегревателя может быть полезным уменьшить заданное значение таким образом, чтобы предотвратить достижение или превышение обычной заданной рабочей температуры во время фазы (фаз) пуска.
В частности, подсоединённое к трубам для риформинга устройство контроля давления находится в режиме AUTO, причём, в частности, настраивается контур регулирования для поддержания давления в установке риформинга.
В частности, контур регулирования для настройки температуры на выпуске устройства для охлаждения рабочего газа находится в режиме AUTO.
В частности, устройства контроля уровня наполнения сепараторов рабочего конденсата находятся в режиме AUTO, и система включена онлайн и осуществлена для удаления рабочего конденсата, пока к системе подаётся пар.
В частности, в системе рабочего газа инициируется циркуляция азота, в частности, при помощи компрессора.
В частности, автоматические вентиляционные клапана на паровых барабанах находятся в открытом положении.
В частности, вентиляционные клапана обеих паровых систем (высокое давление и технологический конденсат) в направлении к паровому поглотителю находятся в открытом положении.
В частности, температура на выпуске установки риформинга настраивается или регулируется в каскадном режиме (последовательность: температура перед давлением горючего газа или расходом горючего газа). Заданное значение может быть последовательно предварительно задано, в частности, с учётом заданной кривой температуры (желаемая или предварительно заданная степень нагрева).
В частности, оборудование, которое совершает вращательные движения, держится в адекватном подготовленном состоянии и готово к работе.
В частности, охлаждающая жидкость подаётся ко всем потребителям процесса.
В частности, устройство для охлаждения воздуха находится в работе.
В частности, выпускной клапан находится против течения потока блока перемены давления в режиме AUTO, в частности с заданным значением 7 бар.
В соответствии с вариантом осуществления при запуске контролируется, по меньшей мере, один из следующих параметров: расход снабжающей непусковые горелки среды (в частности, горючего газа), характеристика горения соответствующей контрольной горелки, характеристика горения соответствующей пускового горелки. За счёт контроля расхода и горения процесс может быть автоматизирован особенно простым и надёжным способом.
В соответствии с вариантом осуществления при запуске, в частности, в связи с вышеописанной концепцией запуска посредством одного переключателя, осуществляется, по меньшей мере, один контур регулирования в отношении, по меньшей мере, одного параметра из следующей группы параметров: соотношение пар / углерод, температура на выпуске реактора или на выпуске установки риформинга, давление реактора или рабочее давление в системе, расход среды (в частности, расход воздуха, выход продукта «hudrogen to feed»), давление пара (в частности, верхнее давление выводимого пара), давление рабочего конденсата – пара (в частности, верхнее давление). Благодаря этому, обеспечивается обширный мониторинг процесса.
В соответствии с вариантом осуществления способ включает в себя также, по меньшей мере, частичный автоматизированный выход (останов) установки парового риформинга из нормального режима работы в состояние ожидания в рабочем состоянии или в полностью выключенное состояние, в частности, в порядке, обратном вышеописанному запуску. Благодаря этому, вышеописанные преимущества могут быть реализованы и для останова (синергетический эффект при реализации).
Вышеуказанная задача решается в соответствии с изобретением также посредством устройства управления / регулировки, образованного для осуществления способа по любому из предыдущих пунктов, причём устройство управления / регулировки подсоединено к, по меньшей мере, трём группам горелок, содержащим контрольные горелки, пусковые горелки и непусковые горелки, причём устройство управления / регулировки подсоединено далее к, по меньшей мере, трём распределителям для, по меньшей мере, трёх потоков среды, содержащих среды контрольного газа, горючего газа для пусковых горелок, горючего газа для непусковых горелок, и при этом осуществлено для регулировки этих потоков сред, в частности, во временной зависимости друг от друга и/или в зависимости от температуры. Это обеспечивает вышеуказанные преимущества.
Вышеуказанная задача решается в соответствии с изобретением также посредством применения системы расположения горелок, включающей в себя, по меньшей мере, три группы горелок, соответственно, присоединённых к, по меньшей мере, одному реактору с трубами для риформинга, для запуска установки парового риформинга, в частности, из состояния останова в нормальный режим работы, в частности, для производства водорода, или метанола, или аммиака, или синтез-газа, в частности, в вышеописанной установке парового риформинга, причём первая группа горелок в виде контрольных горелок для зажигания, в частности, последовательного зажигания, управляется и приводится в действие второй группой горелок, а именно пусковых горелок (в частности, полностью автоматизированным способом, без вмешательства в ручном режиме при зажигании пусковых горелок), и причём пусковые горелки (вторая группа) таким образом управляются или приводятся в действие, по меньшей мере, до порогового значения минимальной температуры в соответствии с температурой самовоспламенения третьей группы горелок, а именно непусковых горелок, что непусковые горелки могут зажигаться после этого опосредованно за счёт подачи горючего газа на или выше температуры самовоспламенения, в частности, с регулировкой давления и температуры до заданного значения температуры нормального режима работы на выпуске реактора (в частности, 850°С). Это даёт вышеуказанные преимущества. В частности, выявило себя то обстоятельство, что за счёт автоматического зажигания пусковых горелок может быть сэкономлена большая доля затрат.
Вышеуказанная задача решается в соответствии с изобретением также посредством компьютерного программного продукта для осуществления способа по любому из предыдущих пунктов, когда способ осуществляется на компьютере, причём при помощи компьютерного программного продукта обеспечивается процесс настройки / регулировки как для настройки предусмотренных для нормального режима работы горелок (непусковых горелок), так и для горелок, предусмотренных специально для запуска (в частности, контрольных горелок и соответствующих пусковых горелок), в частности, в отношении зависящего от температуры времени зажигания и/или потока / расхода среды. Это даёт вышеуказанные преимущества. В частности, соответственно, желаемые характеристики параметров, в частности, заданные характеристики температуры / давления могут рассчитываться непрерывно и задаваться в отношении ситуации в процессе в настоящий момент времени. При этом могут, соответственно, задаваться максимальные / минимальные пороговые значения для соответствующих параметров.
При этом посредством компьютерного программного продукта может быть задано зависящее от температуры и/или зависящее от давления предписанное время для зажигания отдельных горелок, в частности, как функция перепада температур в настоящий момент. Максимальный перепад температур может быть заранее определён, к примеру, 50 K/ч, так что включение горелок регулируется, к примеру, в диапазоне от 40 K/ч до 50 K/ч или от 45 K/ч до 50 K/ч. Таким образом, зажигание и режим эксплуатации отдельных горелок может осуществляться относительно перепада температур, к примеру, в диапазоне от 43 K/ч до 48 K/ч. Это позволяет осуществить также особенно эффективный по времени запуск на верхнем лимите допустимого перепада температур.
Далее предлагаются специальные примеры последовательного перехода соответствующей фазы запуска в следующую за этим рабочую фазу.
Представленные в качестве примера последовательности, в частности, в первой фазе запуска.
Первая фаза запуска может быть обозначена также как «введение в действие азота в комбинации с зажиганием пусковых горелок». Вышеупомянутые входные граничные условия, в частности, все вместе выполнены. Следующие последовательности могут быть, в частности, полностью в автоматическом режиме инициированы в качестве реакции на – в частности, также образно говоря – приведение в действие «single ramp-up button»:
1.1/ Продувка установки парового риформинга / установок парового риформинга перед зажиганием, в частности, на 15 мин, после инициирования процесса старта.
1.2/ Автоматический контроль герметичности системы горючего газа: загрузка азотом и поддержание тестового давления; по окончании проверки аварийный клапан (emergency shut down) против течения потока отводится от каждой горелки, в частности, на 2 мин, чтобы спустить тестовый газ.
1.3/ Автоматический контроль герметичности системы отходящего газа: загрузка азотом и поддержание тестового давления.
1.4/ Отведение клапанов, в частности, на 1 мин, для подачи контрольного газа к горелкам и клапанам / распределителям; зажигание контрольных горелок, в частности, посредством электрического воспламенения, в частности, в течение 5 сек. Контроль сигнала обнаружения пламени, в частности, во временном окне в 10 сек после зажигания; как только на всех контрольных горелках определится / подтвердится наличие пламени, освобождение для зажигания первой пусковой горелки.
1.5/ Отведение одного автоматического продувочного клапана / автоматического продувочного клапана (английский вариант: vent valve), который подсоединён к распределителю горючего газа на вершине установки риформинга, а также одного продувочного клапана / продувочного клапана по ходу течения потока первого горючего газа – «let down»; при необходимости регулировка скорости открытия клапанов, в частности, ограничение скорости, для уменьшения воздействий на регулятор давления горючего газа; за счёт этих шагов горючий газ проходит через распределители и клапана; в течение примерно 5 минут тестовый газ заменяется горючим газом (фаза замены газа); по истечении примерно 5 минут может быть произведено освобождение для отведения предохранительного клапана (английский вариант: ESDV emergency shut down valve) против течения потока от соответствующей пусковой горелки.
1.6/ Зажигание первой пусковой горелки: отведение задействованного оборудования; постепенное открывание (в течение 30 с).
1.7/ По прошествии 10 мин: зажигание второй пусковой горелки: отведение задействованного оборудования.
1.8/ Продолжение последовательного зажигания до достижения температуры дымового газа 200°С; после этого удержание перепада температур максимально 50 K/ч.
1.9/ Один автоматический продувной клапан / автоматический продувной клапан горючего газа, а также один продувной клапан / продувной клапан по ходу течения потока одного горючего газа – «let down» / горючего газа – «let down» медленно закрываются (в частности, процесс закрытия длится, к примеру, 2 минуты), пока примерно, по меньшей мере, пять пусковых горелок не будут приведены в стабильный режим работы с сигналом горения.
1.10/ Продолжение последовательного зажигания до достижения температуры дымового газа 350°С, в частности, за счёт старта / зажигания такого количества горелок, которое возможно, и за счёт подъёма давления горючего газа; когда / как только все пусковые горелки окажутся в работе, регулирующий температуру на выпуске установки риформинга регулятор температуры (каскад для давления горючего газа) переключается в автоматической режим работы, в частности, с заданным диапазоном температур, к примеру, максимально 50 K/ч.
1.11/ Параллельно с зажиганием горелок клапана (в частности, вентиляционные клапана) паровых барабанов закрываются, в частности, когда температура на выпуске установки риформинга достигает 200°С.
1.12/ Как только температура на выпуске установки риформинга достигает 250°С давление в паровой системе, в частности, в двух паровых системах, поднимается на 20 бар (относительно t_sat = 212°C), в частности, при перепаде 0,5 бар/мин; этот перепад (давление-подъём) может быть представлен через сигнал в диапазоне (нескольких) секунд, благодаря чему может быть обеспечена хорошая управляемость или реактивность при регулировке (реактивность включённых паровых клапанов); при этом определение перепада давления может быть настроено индивидуально.
1.13/ Как только температура на выпуске установки риформинга превысит 350°С, температура на впуске системы высокотемпературного сдвига устанавливается более 180°С и процесс стабилизируется, так что оператор может активизировать следующий этап последовательности запуска (вторая фаза запуска).
Представленные в качестве примера последовательности, в частности, во второй фазе запуска.
Вторая фаза запуска может быть обозначена также как «введение в действие пара».
2.1/ Байпас-соединение клапана регулировки расхода основного пара оснащено отдельным регулировочным клапаном пуска.
2.2/ Регулировочный клапан пускового пара постепенно открывается, в частности, на 5%. Система удерживается в этом состоянии, в частности, на временной интервал 30 мин. По окончании времени удержания поток пара увеличивается, в частности, на 0,5% в минуту (относительно 100% нагрузки), в частности, до рабочей точки, соответствующей 40% нагрузки потока пара.
2.3/ Параллельно с этим продолжается последовательное зажигание, в частности, при перепаде температур ниже 50K/ч, в частности, пока температура на выпуске установки риформинга не достигнет 700°С, в частности, за счёт зажигания всё большего и большего количество пусковых горелок и за счёт последующего подъёма давления.
2.4/ Как только температура на выпуске установки риформинга достигнет 500°С, давление в обеих паровых системах повысится до нормального рабочего уровня, в частности, при перепаде давления 0,5 бар/мин, в частности, на основании возвращающегося в течение нескольких секунд сигнала, который связан с, по меньшей мере, одним клапаном регулировки давления.
2.5/ Одна циркуляция азота / циркуляция азота прерывается, как только температура на выпуске установки риформинга достигнет 700°С; в частности, поток азота за счёт закрывания регулировочных клапанов в течение 5 мин уменьшается; клапан циркуляции азота открывается; когда клапан регулировки азота закрыт, компрессор азота автоматически останавливается.
2.6/ Как только температура на выпуске установки риформинга превысит 700°С, можно исходить из достаточно стабильных рабочих условий, так что оператор может инициировать третью фазу запуска (на выбор полностью автоматическое инициирование).
Представленные в качестве примера последовательности, в частности, в третьей фазе запуска.
Третья фаза запуска может быть обозначена также как «feed in».
3.1/ Прежде чем в процесс будет введён следующий газ, зажигаются непусковые грелки; на непусковые горелки через, по меньшей мере, один соответствующий распределитель горючего газа подаётся горючий газ; оператор может для этого открыть, к примеру, клапана против течения потока каждого горючего газа; регуляторы расхода для непусковых горелок открываются, в частности, к примеру, на 5%, к примеру, на 5 минут; при этом фаза удержания или фаза одинаковой пошаговой регулировки может удерживаться, к примеру, по меньшей мере, 15 минут, в частности, с целью стабилизации процесса; к примеру, с интервалом регулировки 3 часа соответствующий регулировочный клапан пошагово открывается на 100%; при этом или благодаря этому может быть осуществлена регулировка давления, в частности, посредством того, что температура на выпуске установки риформинга регулируется соответствующим образом.
3.2/ Циркуляция азота прерывается; клапан регулировки основного расхода против течения потока точки смешивания загрузочного газа и пара закрывается; конфигурация блок-распределителя и вентиляционного распределителя (комбинация клапанов с двойным перекрытием и разгрузочной вентиляцией / промежуточной вентиляцией; английский вариант: db&b double block and bleed) обеспечения азотом изолирует азот.
3.3/ Один автоматический продувной клапан / автоматический продувной клапан по ходу течения потока одного участка десульфитации / участка десульфитации постепенно открывается, в частности, для установления расхода загружаемого газа соответственно 40% нагрузки установки (или 40% максимального выхода).
3.4/ Один впускной клапан / впускной клапан на границе установки постепенно открывается, в частности, для постепенного нагружения давлением системы при нарастании давления, к примеру, на 10 бар/ч.
3.5/ Как только оказывается обеспечено стандартное рабочее давление участка десульфитации, в процесс подаётся загружаемый газ.
3.6/ Клапан основного потока (feed valve) открывается, в частности, к примеру, на 5%, к примеру, на 5 мин, в частности, для инициализации парового риформинга; давление на горелках может быть, соответственно, дополнительно подрегулировано, в частности, так как температура в реакторе, вследствие эндотермической реакции, сначала падает.
3.7/ Для пошаговой регулировки в сторону увеличения на 40% выхода установки расход загружаемого газа (feed flow) с 5% расположения клапана пошагово увеличивается, в частности, за счёт 0,25% дополнительного открытия клапана в минуту; в частности, для установок производства аммиака процедура реактивации (после контакта с паром) может задаваться также в зависимости от используемых материалов катализатора.
3.8/ Норма расхода пара поддерживается; как только достигается 40% максимального выхода, активируется регулировка соотношения пар / углерод, причём норма расхода пара регулируется в сторону увеличения до стандартного рабочего значения, в частности, при подъёме 1.000 кг/ч/ч.
3.9/ Параллельно с увеличением нормы расхода пара давление на заднем конце установки (от смешивания загружаемого газа / пара до, к примеру, участка процесса против течения потока системы абсорбции при перемене давления) увеличивается, в частности, за счёт дросселирования, по меньшей мере, одного продувного клапана на соответствующем участке процесса, в частности, при подъёме 0,1 бар/мин, до достижения стандартных рабочих параметров.
3.10/ Параллельно с увеличением нормы расхода пара температура на выпуске установки риформинга поднимается до стандартного рабочего параметра, в частности, при подъёме менее чем 50 K/ч, в частности, до примерно 850°С.
Итак, установка парового риформинга полностью приведена в действие и может осуществлять производство неочищенного водорода, который поставляется, к примеру, к системе абсорбции при перемене давления.
Представленные в качестве примера последовательности в последующей рабочей фазе.
В последующих примерах в качестве продукта представлен водород.
4.1/ Расположенный против течения потока системы адсорбции при перемене давления (PSA) предохранительный клапан (ESDV) отводится назад и медленно открывается, в частности, на временной интервал, по меньшей мере, 5 минут, для подачи давления на систему абсорбции при перемене давления; на выбор может быть предусмотрен автоматический байпас.
4.2/ Клапан регулировки давления по ходу течения потока от системы абсорбции при перемене давления полностью закрывается.
4.3/ Оба продувных клапана для рабочей среды (водород) и отходящего газа находятся в состоянии регулировки AUTO, со стандартными рабочими параметрами в качестве контрольных значений.
4.4/ Процесс абсорбции при перемене давления начинается при выравнивании давления.
4.5/ Клапан регулировки давления против течения потока от системы адсорбции при перемене давления медленно закрывается, причём регулируемый по давлению, расположенный по ходу течения потока продувочный клапан открывается, чтобы поддерживать давление для PSA.
4.6/ Водород подаётся для сжигания в факеле; отходящий газ PSA собирается и также подаётся для сжигания в факеле, в частности, через клапан регулировки давления системы отходящего газа.
3
4.7/ После рабочей фазы PSA, к примеру, в 30 минут, чистый водород перерабатывается для реактора гидрирования участка десульфитации; водородный компрессор запускается автоматически, причём регулирующий расход к реактору гидрирования клапан закрывается; по истечении, к примеру, 5 минут работы компрессора для рециклинга водорода расход водорода, к примеру, с нарастанием 10 Нм/ч/ч поднимается до стандартного рабочего параметра.
4.8/ Оператор открывает клапана / все клапана против хода течения потока в горелках, прежде чем будет запущен отходящий газ PSA, один или несколько регулировочных клапанов для отходящего газа PSA медленно открываются, в частности, пошагово в 5%; первое (самое маленькое) положение открытия удерживается, в частности, в течение 15 минут; это обстоятельство выявило себя для стабилизации регулировки температуры и давления в установке риформинга как предпочтительное.
4.9/ По истечении, к примеру, 10 минут расход отходящего газа PSA в соответствии с заданным подъёмом увеличивается, в частности, таким образом, что весь отходящий газ проводится к установке риформинга, то есть без сжигания отходящего газа в факеле; к примеру, такая регулировка расхода / регулировка распределителя заканчивается через временной интервал в 60 минут.
Итак, установка, в частности, при 40% загрузки, находится в работе. Загрузка может быть, по желанию, увеличена, при хорошей безопасности процесса и стабильности процесса, в частности, за счёт автоматизированной системы управления процессом.
Расход горючего воздуха, в частности, ещё находится на минимуме. Для увеличения нагрузки на установку расход горючего воздуха, основанный на заданной зависимости (функция, подъём) может увеличиваться, в частности, как функция выхода, в частности, полностью автоматически.
На выбор оператор на фазе старта может вмешиваться в автоматизированный процесс запуска или может индивидуально регулировать или согласовывать его; автоматизированный процесс запуска к этому моменту времени прерывается (иерархия команд отдаёт предпочтение индивидуальной регулировке); оператор снимает запрет с дополнительного автоматизированного продолжения автоматизированного процесса запуска; на выбор оператор ведёт процесс в ручном режиме, по меньшей мере, до следующей фазы запуска, начиная с которой затем процесс может особенно просто снова осуществляться в полностью автоматическом режиме.
Другие признаки и преимущества изобретения выявляются из описания, по меньшей мере, одного примера осуществления на основании чертежей, а также из самих чертежей, на которых представлены:
фиг. 1 в схематичном изображении горелки и потоки сред в соответствии с расположением согласно примеру осуществления,
фиг. 2 в схематичном изображении установка парового риформинга в соответствии с примером осуществления,
фиг. 3 в схематичном изображении наглядное пояснение контуров регулировки установки парового риформинга в соответствии с примером осуществления.
В отношении ссылочных позиций, которые указываются не явно в отношении одной отдельной фигуры, даются ссылки на другие фигуры. Фигуры, с целью облегчения восприятия, по меньшей мере, частично описываются совместно, со ссылкой на все ссылочные позиции. Представленные на соответствующих фигурах детали или особенности описываются в индивидуальном порядке.
Фиг. 1 наглядно представляет четыре различные системы трубопроводов, соответственно, со специальной функцией, причём системы трубопроводов обслуживают, по меньшей мере, три типа горелок установки 100 парового риформинга и при этом регулируют, по меньшей мере, четыре потока сред.
Первая система 1 трубопроводов (сплошные линии) предусмотрена для первой группы горелок 10, а именно для контрольных горелок. Вторая система 2 трубопроводов (штрихпунктирные линии) предусмотрена для второй группы горелок 20, а именно для пусковых горелок. Третья система 3 трубопроводов (пунктирные линии) предусмотрена для третьей группы горелок 30, а именно для непусковых горелок или для основных горелок.
По первой системе 1 трубопроводов к отдельным устройствам горелок или к отдельным контрольным горелкам подводится первая среда М1, а именно контрольный газ, который может регулируемым образом подводиться через несколько распределителей или регулировочных клапанов 71. По второй системе 2 трубопроводов к отдельным устройствам горелок или к отдельным блокам 11 горелок, или к отдельным пусковым горелкам подводится вторая среда М2, а именно пусковой газ, который может регулируемым образом подводиться через распределители или регулировочные клапана 72. По третьей системе 3 трубопроводов к отдельным устройствам горелок или к отдельным основным горелкам подводится третья среда М3, а именно горючий газ, который может регулируемым образом подводиться через несколько распределителей или регулировочных клапанов 73. По четвёртой системе 4 трубопроводов (точечные линии) к соответствующему устройству горелок или к соответствующем блоку 11 горелок подводится четвёртая среда М4, а именно отходящий газ / выхлопной газ / продувочный газ, который может регулируемым образом подводиться через несколько распределителей или регулировочных клапанов 74.
Отдельные горелки образуют на соответствующей трубе 104 для риформинга блоки 11 горелок, которые содержат, по меньшей мере, три типа горелок, а именно контрольные горелки, пусковые горелки и основные горелки.
Ссылочная позиция 50 относится к измерительному устройству, в частности, оптическому и/или акустическому, в частности, содержащему блок контроля горения. К примеру, измерительное устройство 50 может содержать как одно или несколько реле 51 контроля горения для контрольных горелок, так и одно или несколько реле 52 контроля горения для пусковых горелок.
Фиг. 2 демонстрирует установку 100 парового риформинга, которая содержит в целом описанную выше систему регулировки.
Ссылочная позиция 56 относится к блоку измерения температуры, в частности, содержащему первый блок 56а измерения температуры на входе системы высокотемпературного сдвига, а также второй блок 56b измерения температуры на выпуске реактора 103.
Ссылочная позиция 57 относится к блоку измерения, в частности, содержащему блок 57а измерения давления для рабочего давления, и/или блок 57b измерения давления для выводимого давления пара, и/или блок 57с измерения давления для давления рабочего конденсата-пара PК.
Устройство 60 управления / регулировки обращается к базе 61 данных процесса, в которой могут депонироваться данные для различных параметров Р1, Р2, Р2, Р4, Р5, Р6, Р7, Р8. Устройство 60 управления / регулировки обеспечивает систему 101 включения: посредством системы 101 переключения (сигнал «ramp-up button»), которая связана с устройством управления / регулировки, может быть инициирован стандартизированный процесс запуска. Система 101 переключения может быть в данном случае в качестве примера обозначена также как пользовательский интерфейс.
Устройство 60 управления / регулировки находится, к тому же, в коммуникационном взаимодействии или в коммуникационном соединении с отдельными регуляторами 62, 63, 65 расхода, соответственно, для, по меньшей мере, одного потока среды, а также находится в коммуникационном взаимодействии с устройством 66 регулировки температуры на выпуске (блок регулировки температуры), а также с устройством 67 регулировки давления (блок регулировки давления) и с устройством 68 регулировки S/C для настройки соотношения пара и углерода.
Ссылочная позиция 70 относится к устройству регулировки расхода, в частности, содержащему регулировочные клапана для потоков сред М1, М2, М3, М4.
Ссылочная позиция М5 относится к отведённым дымовым газам.
Вентиляционное устройство 80 может содержать, в зависимости от индивидуального варианта осуществления процесса, несколько (автоматических) вентиляционных клапанов (не изображены) в соотношении с отдельными компонентами, в частности, в соотношении с отдельными горелками, паровыми барабанами, на участках десульфитации. Также соединительные трубопроводы могут быть предусмотрены между компонентами вентиляционного устройства и отдельными распределителями или регулировочными клапанами.
Ссылочная позиция 105 относится к байпасу на основном клапане регулировки пара.
Фиг. 3 демонстрирует установку 100 парового риформинга, которая содержит в целом описанную выше систему регулировки, причём установка 100 парового риформинга содержит также систему охлаждения газа, или систему реакции сдвига, или систему адсорбции при перемене давлении (ссылочная позиция 106) или подсоединено к ней, и эта система может быть предусмотрена, в частности, по ходу процесса риформинга.
Соответствующий блок 66 регулировки температуры (в частности, TIC Temperature Controller) осуществлён, в частности, для регулировки температуры на выходе из установки риформинга, в частности, посредством подачи большего или меньшего количества топлива для подпитки (Make-up-Fuel).
Соответствующий блок 67 регулировки давления (в частности, PIC Pressure Controller) осуществлён, в частности, для регулировки давления, в частности, на выходном конце водородной установки, в частности, посредством открытия / закрытия выпускного водородного клапана.
Ссылочная позиция M6 относится к загружаемому газу (feed gas).
Ссылочная позиция M7 относится к потоку продукта, в частности, водорода.
Перечень ссылочных позиций
1 первая система трубопроводов, в частности, для первой группы горелок
2 вторая система трубопроводов, в частности, для второй группы горелок
3 третья система трубопроводов, в частности, для третьей группы горелок
4 четвёртая система трубопроводов, в частности, для четвёртой среды
10 первая группа горелок, в частности, горелок первого типа, в частности, контрольных горелок
11 блок горелок, содержащий, по меньшей мере, три типа горелок
20 вторая группа горелок, в частности, горелок второго типа, в частности, пусковых горелок
30 третья группа горелок, в частности, горелок третьего типа, в частности, непусковых горелок или основных горелок
50 измерительное устройство, в частности, блок контроля горения, в частности, оптический и/или акустический
51 реле контроля горения для контрольных горелок
52 реле контроля горения для пусковых горелок
56 блок измерения температуры
56а блок измерения температуры на впуске системы высокотемпературного сдвига
56b блок измерения температуры на выпуске реактора
57 блок измерения давления
57а блок измерения давления для рабочего давления
57b блок измерения давления для выводимого давления пара
57с блок измерения давления для давления рабочего конденсата-пара PК
60 устройство управления / регулировки
61 база данных процесса
62 регулятор расхода для пускового пара
63 регулятор расхода для следующей среды
65 регулятор расхода для продукта, в частности, для водорода
66 устройство регулировки температуры на выпуске или блок регулировки температуры
67 устройство регулировки давления или блок регулировки давления
68 устройство регулировки S/C (соотношение пара и углерода) 70 устройство регулировки расхода
71 распределитель или регулировочный клапан для контрольного газа
72 распределитель или регулировочный клапан для горючего газа для пусковых горелок
73 распределитель или регулировочный клапан для горючего газа для непусковых горелок
74 распределитель или регулировочный клапан для отходящего газа и/или продувочного газа
80 вентиляционное устройство
М1 первая среда, в частности, контрольный газ
М2 вторая среда, в частности, пусковой газ
М3 третья среда, в частности, горючий газ или непусковой газ
М4 четвёртая среда, в частности, отходящий газ / выхлопной газ / продувочный газ
М5 пятая среда, в частности, отработавшие газы / дымовые газы
М6 шестая среда, в частности, загружаемый газ (feed gas)
М7 седьмая среда, в частности, продукт (в частности, водород)
Р1 первый параметр, в частности, расход первой среды
Р2 второй параметр, в частности, расход второй среды
Р3 третий параметр, в частности, расход третьей среды
Р4 четвёртый параметр, в частности, расход четвёртой среды
Р5 пятый параметр, в частности, температура отработавших газов/дымовых газов или температура на выпуске реактора
Р6 шестой параметр, в частности, температура на впуске
Р7 седьмой параметр, в частности, давление в паровой системе
Р8 восьмой параметр, в частности, давление в реакторе
100 установка парового риформинга
101 система включения или переключения для процесса запуска («ramp-up button»)
103 реактор
104 труба для риформинга
105 байпас на основном клапане регулировки пара
106 система охлаждения газа, или система реакции сдвига или система адсорбции при перемене давления