本發明涉及氮氣提純技術領域，特別是關于一種加氫純化系統閉環自動加氫控制系統及控制方法。
背景技術：
采用變壓吸附氮氣提純技術已經發展到可以直接獲取99.9995％的高純度氮氣，但是，由于產品氮氣純度指標太高，致使氮氣回收率很低、運行成本高和能耗大，同時設備一次性投資高，在經濟上的實用性不大合理，一般不推薦使用。因此想要獲得高純度氮氣，普遍還是采用將普通氮氣進行純化處理，此種方式既經濟又實用。
通常將普通氮氣(普通氮氣的標準為本領域內行業公知的標準，故不再詳述)進行純化處理過程中，需要加氫脫氧反應除去普通氮氣中的氧氣雜質，為保證高純度氮氣中殘氧量≤1ppm。一般加入氫氣量都要有一定的富余量(過氫量)，因為加氫純化系統加氫控制存在著以下不穩定因素：
1)加氫純化系統隨著用氣工藝變化而出口氣體流量會變化；
2)普通氮氣入口氧含量分析儀、普通氮氣入口流量計、加氫質量流量計存在著誤差，均按照設計值進行，沒有反饋過程，因此加氫量不準確。
由于上述原因，導致出口氣體(氮氣)氫含量過高，影響出口氣體(氮氣)的純凈度。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是：為了解決現有技術中出口氮氣中氫氣含量高，影響出口氮氣的純凈度問題，本發明提供一種加氫純化系統閉環自動加氫控制系統及控制方法來解決上述問題。
本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種加氫純化系統閉環自動加氫控制系統，其特征在于：它包括一加氫除氧裝置，所述加氫除氧裝置的入口分別連通一進氮管道和一加氫管道，所述加氫除氧裝置的出口連通一出氮管道；所述進氮管道用于向所述加氫除氧裝置中輸入普通氮氣，所述進氮管道上依次設置有一第一截止閥、一氮氣流量計和一壓力傳感器；所述第一截止閥用于穩定普通氮氣的流速，所述氮氣流量計用于檢測所述進氮管道內普通氮氣的流速，所述壓力傳感器用于檢測所述加氫除氧裝置的純化入口壓力；所述進氮管道的所述第一截止閥前還連通一取氧樣管，所述取氧樣管上依次設置一第一針型閥和一氧含量分析儀；所述第一針型閥用于穩定所述取氧樣管中普通氮氣的流速，所述氧含量分析儀用于檢測所述取氧樣管中普通氮氣中氧氣的含量；所述加氫管道用于向所述加氫除氧裝置中輸入氫氣，所述加氫管道上依次設置有一氫氣壓力表、一第二截止閥、一質量流量計和一防爆電磁閥；所述氫氣壓力表用于檢測所述加氫管道中氫氣的壓力，所述第二截止閥用于穩定所述加氫管道中氫氣的流速，所述質量流量計用于檢測所述加氫管道中氫氣的質量流量，所述防爆電磁閥用于防止所述加氫管道中氫氣的加入和切斷；所述出氮管道用于輸出所述加氫除氧裝置中排出的純化后氮氣，所述出氮管道上還連通一取氫樣管；所述取氫樣管上設置一第二針型閥和一氫氣分析儀；所述第二針型閥用于穩定所述取氫樣管中純化后氮氣的流速，所述氫氣分析儀用于檢測純化后氮氣中氫氣的含量；所述氮氣流量計、所述壓力傳感器、所述氧含量分析儀、所述質量流量計和所述氫氣分析儀分別電連接一plc可編程序控制器。
所述plc可編程序控制器采用西門子s7-200。
一種加氫純化系統閉環自動加氫控制方法，它包括以下步驟：1)設置一種加氫純化系統閉環自動加氫控制系統，它包括一加氫除氧裝置，所述加氫除氧裝置的入口分別連通一進氮管道和一加氫管道，所述加氫除氧裝置的出口連通一出氮管道；所述進氮管道用于向所述加氫除氧裝置中輸入普通氮氣，所述進氮管道上依次設置有一第一截止閥、一氮氣流量計和一壓力傳感器；所述進氮管道的所述第一截止閥前還連通一取氧樣管，所述取氧樣管上依次設置一第一針型閥和一氧含量分析儀；所述加氫管道用于向所述加氫除氧裝置中輸入氫氣，所述加氫管道上依次設置有一氫氣壓力表、一第二截止閥、一質量流量計和一防爆電磁閥；所述出氮管道用于輸出所述加氫除氧裝置中排出的純化后氮氣，所述出氮管道上還連通一取氫樣管；所述取氫樣管上設置一第二針型閥和一氫氣分析儀；所述氮氣流量計、所述壓力傳感器、所述氧含量分析儀、所述質量流量計和所述氫氣分析儀分別電連接一plc可編程序控制器，且所述plc可編程序控制器內預先設置加氫量v2和加氫量控制公式：
本發明的有益效果是：本發明根據純化出口的氫含量z來修正加氫量v來達到降低出口氫含量，整個過程采用pid閉環控制，降低出口氣體的氫含量，提高出口氣體設備的純凈度，符合對特定工藝的用氣要求，節約了原料氫氣的消耗，降低了運行成本。鑒于以上理由，本發明可以廣泛用于氮氣提純技術領域。
附圖說明
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
圖1是本發明控制系統的整體結構示意圖。
具體實施方式
現在結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發明的基本結構，因此其僅顯示與本發明有關的構成。
如圖1所示，一種加氫純化系統閉環自動加氫控制系統包括加氫除氧裝置1，加氫除氧裝置1的入口分別連通一進氮管道2和一加氫管道3，加氫除氧裝置1的出口連通一出氮管道4。
進氮管道2用于向加氫除氧裝置1中輸入普通氮氣，進氮管道2上依次設置有一第一截止閥5、一氮氣流量計6和一壓力傳感器7；第一截止閥5用于穩定普通氮氣的流速，氮氣流量計6用于檢測進氮管道2內普通氮氣的流速，壓力傳感器7用于檢測加氫除氧裝置1的純化入口壓力。
進氮管道2的第一截止閥5前還連通一取氧樣管8，取氧樣管8上依次設置一第一針型閥9和一氧含量分析儀10；第一針型閥9用于穩定取氧樣管8中普通氮氣的流速，氧含量分析儀10用于檢測取氧樣管8中普通氮氣中氧氣的含量。
加氫管道3用于向加氫除氧裝置1中輸入氫氣，加氫管道3上依次設置有一氫氣壓力表11、一第二截止閥12、一質量流量計13和一防爆電磁閥14；氫氣壓力表11用于檢測加氫管道3中氫氣的壓力，第二截止閥12用于穩定加氫管道3中氫氣的流速，質量流量計13用于檢測加氫管道3中氫氣的質量流量，防爆電磁閥14用于防止加氫管道3中氫氣的加入和切斷。
出氮管道4用于輸出加氫除氧裝置1中排出的純化后氮氣，出氮管道4上還連通一取氫樣管15。取氫樣管15上設置一第二針型閥16和一氫氣分析儀17；第二針型閥16用于穩定取氫樣管15中純化后氮氣的流速，氫氣分析儀17用于檢測純化后氮氣中氫氣的含量。
氮氣流量計6、壓力傳感器7、氧含量分析儀10、質量流量計13和氫氣分析儀17分別電連接一plc可編程序控制器18，且plc可編程序控制器18內預先設置加氫量v2和加氫量控制公式：
其中，v是設定的加氫除氧裝置1的加氫量slm；m是設定的加氫除氧裝置1的純化入口壓力bar(純化入口壓力由壓力傳感器7檢測得到)；n是設定的氮氣流量計6標定壓力bar，其為氮氣流量計6上標定的固定值；v1是設定的普通氮氣出口流量m3/h(普通氮氣出口流量由氮氣流量計6檢測得到)；x是設定的氮氣中含氧量值％(氧含量分析儀10檢測)；v2是過氫量ppm，其為預先設定值；y是氫氣純度％，其為已知值；z是加氫除氧裝置1的純化出口氫含量(純化出口氫含量由氫氣分析儀17檢測得到)ppm。
上述實施例中，加氫除氧裝置1可以采用本領域技術人員常用的加氫除氧的設備中任意一種，其為現有部件，故不再詳述。
上述實施例中，氮氣流量計6可以采用包括但不限于克羅尼金屬管浮子流量計h250系列。
上述實施例中，壓力傳感器7可以采用包括但不限于日本橫河eja系列。
上述實施例中，氧含量分析儀10可以采用包括但不限于上海昶艾p860系列。
上述實施例中，質量流量計13可以采用包括但不限于七星華創d07系列。
上述實施例中，氫氣分析儀17可以采用包括但不限于上海昶艾gnl-400。
上述實施例中，plc可編程序控制器18可以采用包括但不限于西門子s7-200。
一種加氫純化系統閉環自動加氫控制方法：
1)氮氣流量計6用于檢測向加氫除氧裝置1中加入普通氮氣的流量，并該流量值v1’傳送給plc可編程序控制器18，且v1’＝v1，以防v1’與設定的普通氮氣出口流量v1的不一致而產生誤差；
2)壓力傳感器7用于檢測進氮管道2中普通氮氣在加氫除氧裝置1的純化入口壓力，并將該入口壓力值m’傳送給plc可編程序控制器18，且m’＝m，以防m’與純化入口壓力m不一致而產生誤差；
3)氧含量分析儀10用于檢測進氮管道2中普通氮氣的氧含量，并將該含氧量x’發送給plc可編程序控制器18；
4)質量流量計13用于檢測向加氫除氧裝置1中加入氫氣的質量流量，并將該質量流量值y’發送給plc可編程序控制器18；
5)氫氣分析儀17用于檢測普通氮氣經過加氫除氧裝置1純化后氮氣中的氫含量，并將該純化后氮氣中的含氫量z值傳送給plc可編程序控制器18；
6)plc可編程序控制器18將純化后氮氣中的含氫量z和其內預先設置的過氫量v2做比較：
若通過氫含量分析儀17檢測的純化后氮氣中含氫量z大于預先設定的過氫量v2時，增加加氫量控制公式
根據pid控制原理：u(t)＝kp(e(t)+1/ti∫e(t)dt+td*de(t)/dt)，式中積分的上下限分別是0和t，e(t)為輸入量，即x；u(t)為輸出量，即v，kp、ti和td的值根據工作人員的經驗而定，在此不做詳述。上述pid控制公式為經典公式，故不再詳述。上述pid控制過程為典型的pid控制，故不再詳述。
綜上可知，本發明根據純化出口的給定值(過氫量v2)來修正加氫量v來達到降低出口氫含量，整個過程采用pid閉環控制，使得出口氣體變純凈了，符合對特定工藝的用氣要求，節約了原料氫氣的消耗，降低了運行成本。
上述o2+2h2→2h2o的過程是利用催化轉化法的基本原理，即在催化劑存在下，使氮氣中氧雜質和加入的氫氣發生化學反應而生成水，實現脫除氧雜質的目的。
以上述依據本發明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發明技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發明的技術性范圍并不局限于說明書上的內容，必須要根據權利要求范圍來確定其技術性范圍。