一种加氢脱氧闭环控制系统
技术领域
本实用新型属于空分设备技术领域，具体涉及一种加氢脱氧闭环控制系统，主要应用在中低纯氮气环境下，采用闭环控制方式自动完成加氢提纯氮气。
背景技术
在现代制造业中，随着生产工艺的先进化、生产过程的安全化发展趋势，隋性气体氮气（N2）成为许多生产型企业必不可少的配套工程产品。目前，变压吸附（PSA）制氮设备由于其现场制氮和轻巧易用的优势，得到了广泛的应用。然而，变压吸附制氮机更适合生产97%-99.9%纯度（制氮行业内关于纯度的注释：统称为无氧含量，举例：产品氮气中含有0.5%的氧气，那么称这个产品氮气的纯度为99.5%。）的氮气。这主要是因为，当氮气纯度大于99.9%时，变压吸附制氮机的能耗会非常高。举例：同样产量的制氮机，99.99%纯度的能耗是99%纯度的2倍。所以，在用户需要高纯度氮气时，往往采用两步法：1、用变压吸附制氮机产出中低纯（一般为99.5%-99.99%）氮气；2、用加氢脱氧的提纯方式将氮气纯度提高（99.99%-99.9995%）。
加氢脱氧原理：
从上述反应式可知，氢气和氧气在催化剂的作用下，发生氧化反应，生成了水分，并放出热量；反应后的产品氮气中，氧含量减小到0.0005%，意味着氮气纯度提高到99.9995%，从而实现氮气的进一步提纯。其工作原理是，反应用氢气通过氢气加注管路和中低纯氮气混合后进入了装有催化剂的脱氧塔，后端的除水除尘装置将反应生成的水和催化剂产生的微量粉尘净化后得到高纯的产品氮气。但是，目前的氮气提纯过程中，由于控制误差，产品氮气中往往会含有残余氢气约0.05%，这就影响了氮气的品质。因此，现有的加氢脱氧系统，有待进一步的改进。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种加氢脱氧闭环控制系统，具有脱氧效率高，能耗低且制备的氮气纯度高的特点，充分利用闭环控制系统特点，更加精确的控制加氢量，使得高纯氮气产品中的残余氢含量更低，提高了氮气纯度，同时更加节省氢气。
为了实现上述目的，本实用新型采取以下的技术方案：一种加氢脱氧闭环控制系统，包括PLC控制系统、催化剂氢氧反应塔和除水除尘装置，所述PLC控制系统连接中低纯氮气压力传感器、中低纯氮气流量变送器、中低纯氮氧量分析仪、氢气流量控制器、氢气压力传感器、高纯氮氧量分析仪和高纯氮氢量分析仪；所述加氢脱氧闭环控制系统还设有低纯氮气进口、氢气进口和高纯氮气出口；所述催化剂氢氧反应塔连接除水除尘装置，所述除水除尘装置连接高纯氮气出口；低纯氮气和氢气一同进入催化剂氢氧反应塔内发生氧化反应，将低纯氮气中的氧气反应消耗，提高氮气纯度。
作为一种改进，所述中低纯氮氧量分析仪、高纯氮氧量分析仪和高纯氮氢量分析仪均连接有过滤减压阀。
作为一种改进，所述中低纯氮气流量变送器后面连接有中低纯氮气切断阀。
作为一种改进，所述中低纯氮气切断阀后面连接有中低纯氮气止回阀。
作为一种改进，所述氢气流量控制器前面设有氢气切断阀，后面设有氢气止回阀。
作为一种改进，所述氢气流量控制器包括信号调节阀和流量变送器。
作为一种改进，所述氢气压力传感器设置在氢气切断阀前面。
作为一种改进，所述除水除尘装置后面设有高纯氮气切断阀，所述高纯氮气切断阀连接高纯氮气出口。
本实用新型的有益效果：一种加氢脱氧闭环控制系统，具有高效提纯氮气，且能耗低的特点。通过中低纯氮氧量分析仪采集中低纯氮气中的氧含量和流量，再通过中低纯氮气流量变送器输送至反应塔，与此同时，在PLC控制系统中植入计算公式得出应加入的氢气理论值，并通过PLC控制系统发送相应信号给氢气流量控制器，使氢气和氧气按理论值充分反应；后面再通过高纯氮氧量分析仪和高纯氮氢量分析仪反馈给PLC控制系统，从而修正加氢量，完成高纯氮气提纯；通过设置过滤减压阀、切断阀、止回阀可以有效降低安全事故，提高进气量的控制精度，使得高纯氮气产品中的残余氢含量更低，节省氢气效果明显；另外，本实用新型还具有如下的报警功能：
报警1：PLC控制系统监测到中低纯氮气压力传感器信号和氢气压力传感器信号，当氢气压力低于氮气压力的报警值时，系统会发出报警，提醒需要增加氢气压力，因为氢气压力下降会导致氢气无法进入管道，系统失效。
报警2：PLC控制系统检测到产品高纯氮气中的氧含量和氢气含量同时高于报警值时，系统会发出报警，提醒检查系统仪表和催化剂氢氧反应塔。
报警3：PLC控制系统检测到产品高纯氮气中的氢气含量高于氢气安全报警值时，系统会自动停机，切断氢气注入阀，关闭氢气流量控制器，以保证系统安全。
附图说明
图1是本实用新型加氢脱氧闭环控制系统的结构示意图。
图中：1、PLC控制系统；2、中低纯氮气压力传感器；3、中低纯氮气流量变送器；4、中低纯氮氧量分析仪；5、氢气流量控制器；6、氢气压力传感器；7、催化剂氢氧反应塔；8、除水除尘装置；9、高纯氮氧量分析仪；10、高纯氮氢量分析仪；11、低纯氮气进口；12、氢气进口；13、高纯氮气出口。
图中：V1、V6、V7为氧量分析仪配置的过滤减压阀；V2为中低纯氮气切断阀；V3为中低纯氮气止回阀；V4为氢气切断阀；V5为氢气止回阀；V8为高纯氮切断阀。
具体实施方式
现结合附图，对本实用新型的较佳实施例作详细说明。
如图1所示，本实施例的一种加氢脱氧闭环控制系统，包括PLC控制系统1、催化剂氢氧反应塔7和除水除尘装置8，所述PLC控制系统1连接中低纯氮气压力传感器2、中低纯氮气流量变送器3、中低纯氮氧量分析仪4、氢气流量控制器5、氢气压力传感器6、高纯氮氧量分析仪9和高纯氮氢量分析仪10；所述中低纯氮氧量分析仪4、高纯氮氧量分析仪9和高纯氮氢量分析仪10分别连接有过滤减压阀V1、V7和V6；所述氢气流量控制器5包括信号调节阀和流量变送器；所述加氢脱氧闭环控制系统还设有低纯氮气进口11、氢气进口12和高纯氮气出口13；所述催化剂氢氧反应塔7连接除水除尘装置8，所述除水除尘装置8连接高纯氮气出口13；低纯氮气和氢气一同进入催化剂氢氧反应塔8内发生氧化反应，将低纯氮气中的氧气反应消耗，实现高纯氮气纯度的提纯。
本实用新型的工作原理：在加氢脱氧装置中，通过采集中低纯氮气中的氧含量和流量，根据反应式
进一步的，所述中低纯氮气流量变送器3后面连接有中低纯氮气切断阀V2，所述中低纯氮气切断阀V2后面连接有中低纯氮气止回阀V3。
进一步的，所述氢气流量控制器5前面设有氢气切断阀V4，后面设有氢气止回阀V5。
进一步的，所述氢气压力传感器6设置在氢气切断阀V4的前面，当氢气含量高于氢气安全报警值时，可实现氢气的切断功能，防止安全隐患。
进一步的，所述除水除尘装置8后面设有高纯氮气切断阀V8，所述高纯氮气切断阀V8连接高纯氮气出口13，设有高纯氮气切断阀V8，可保证氮气安全供应，且能有效处理紧急情况的发生，有效保证生产安全。
最后，需要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的具体实施例。显然，本实用新型不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。
