天然氣吸附塔控制方法、裝置、系統及凈化系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及天然氣凈化技術領域，具體而言，涉及一種天然氣吸附塔控制方法、裝置、系統及凈化系統。
【背景技術】
[0002]天然氣是一種清潔的能源和化工原料，我國天然氣長輸管道采用高壓輸氣的方式將天然氣輸送到各天然氣門站，各天然氣門站再對高壓天然氣進行減壓處理后輸送入下游管網，或者進行液化處理成液化天然氣，供用戶使用。
[0003]—般而言，來自天然氣門站的原料氣中含有水、汞、酸性氣體等雜質，各雜質會對天然氣進行降壓處理的系統產生嚴重影響。例如，天然氣中的水分與天然氣在一定條件下形成水合物而阻塞管路，影響冷卻液化過程；天然氣中的酸性氣體游離水中會形成酸，從而侵蝕管路和設備；汞對鋁制設備腐蝕和管道的腐蝕很嚴重；另外由于水分的存在也會造成不必要的動力消耗；由于天然氣液化溫度較低，水和酸性氣體的存在還會導致設備的凍堵，故必須脫除。
[0004]為了解決這一問題，目前常用的方式是在天然氣進行減壓之前，先通過凈化系統對各天然氣門站的原料氣作凈化處理。目前，凈化系統內一般設置有多個凈化單元，每個凈化單元內設置有多個吸附塔，每個吸附塔內裝填有吸附劑，選擇性地脫除原料天然氣中的酸性氣體、汞、水等雜質，多個塔可以同時進行吸附和再生(解吸)循環操作。常用的吸附方法是 TSA (變溫吸附，Temperature Swing Adsorpt1n)和 PSA (變壓吸附，Pressure SwingAdsorpt1n)。其中，TSA吸附方式是從塔底進入的天然氣在塔內吸附劑的作用下將氣體中的酸性氣體、水等雜質吸附下來，吸附完成后，用高溫解吸氣進行再生，即在常溫或低溫下用吸附劑吸附水和酸性氣體等雜質，之后在高溫下對吸附劑進行解吸再生，構成吸附劑的再生循環，達到連續分離和凈化氣體的目的。PSA吸附方式是從塔底進入的天然氣在塔內吸附劑的作用下將氣體中的酸性氣體、水等雜質吸附下來，吸附完成后，用低壓再生氣進行再生，即在較高壓力下用吸附劑吸附天然氣中的水和酸性氣體等雜質，之后在低壓下解吸再生，構成吸附劑的吸附與再生循環，達到連續分離和凈化氣體的目的。
[0005]一般而言，TSA包括吸附、再生和冷吹三個工段，吸附塔上設置有多個閥門，通過各個閥門的切換來實現吸附、再生和冷吹工序的進氣，具體為:打開與吸附工序對應的閥門，高壓天然氣進入吸附塔內，并在塔內吸附劑的作用下將氣體中的酸性氣體等雜質吸附下來，吸附完成后，關閉與吸附工序對應的閥門，打開與再生工序對應的閥門，輸入高溫氣體，用高溫解吸氣使吸附劑進行再生，再生完成后關閉與再生工序對應的閥門，并打開與冷吹工序對應的閥門，向吸附塔內輸送冷吹氣，對吸附塔進行降溫。
[0006]PSA包括吸附和再生兩個工段，吸附塔上設置有多個閥門，通過各個閥門的切換來實現吸附和再生工序的進氣，具體為:打開與吸附工序對應的閥門，高壓天然氣進入吸附塔內，并在塔內吸附劑的作用下將氣體中的酸性氣體等雜質吸附下來，吸附完成后，關閉與吸附工序對應的閥門，再打開與再生工序對應的閥門，來自液化工段的低壓天然氣作為再生氣通過吸附劑，通過壓力的變化將吸附劑中的雜質解吸出來，解吸后的再生氣送往天然氣管網輸入低壓氣體。
[0007]一般而言，TSA吸附方式和PSA吸附方式凈化工藝用吸附時間T1和再生時間T 2來控制各閥門的切換，從而改變吸附塔的工藝狀態，為了提高吸附劑使用效率并降低能耗，必須延長吸附時間T1，縮短解吸時間T2，但簡單的時間調整可能導致吸附效果下降或解吸不徹底。目前，通常是根據吸附和再生過程的機理分析和工程實踐來確定吸附和解吸的時間，但不能根據不同的原料氣的具體情況進行時間的靈活調節，這不僅會降低吸附劑的壽命和效率，也可能會導致能耗的增加。
【發明內容】
[0008]鑒于此，本發明提出了一種天然氣吸附塔控制方法，旨在解決現有控制方法不能對各工序時間進行靈活調節的問題。本發明還提出了天然氣吸附塔控制裝置、控制系統及凈化系統。
[0009]—個方面，本發明提出了一種天然氣吸附塔控制方法，該方法包括如下步驟:第一步驟，發出控制所述吸附塔的吸附工段閥門打開的控制信號；獲取所述吸附工段進口管道中天然氣的流量和雜質含量，并根據所述天然氣的流量和雜質含量確定預設吸附時間，以及在實際吸附時間達到所述預設吸附時間時，發出控制所述吸附工段閥門關閉、所述再生工段閥門打開的控制信號；第二步驟，實時獲取所述吸附塔的再生工段出口管道中天然氣的雜質含量，并在所述雜質含量達到雜質預設值時發出控制所述再生工段閥門關閉的控制信號。
[0010]進一步地，上述天然氣吸附塔控制方法中，所述第二步驟中還包括:發出所述冷吹工段閥門打開的控制信號；該方法還包括:第三步驟，實時獲取所述吸附塔的冷吹工段出口管道中天然氣的溫度，并在所述溫度達到預設溫度時發出控制所述冷吹工段閥門關閉的控制信號。
[0011]本發明通過直接監測吸附工段出口管道中的雜質含量來確定吸附工序是否結束，與現有技術相比，本實施例更能滿足對天然氣中的雜質含量的吸附要求，進而更好地提高吸附劑的效率和使用壽命，節約能耗。
[0012]另一方面，本發明還提出了一種天然氣吸附塔控制裝置，該裝置包括:第一模塊，用于發出所述吸附塔的吸附工段閥門打開的控制信號；獲取所述吸附工段出口管道中天然氣的雜質含量，并在所述雜質含量達到第一預設值時，發出控制所述吸附工段閥門關閉、所述再生工段閥門打開的控制信號；第二模塊，用于實時獲取所述吸附塔的再生工段出口管道中天然氣的雜質含量，并在所述雜質含量達到第二預設值時發出控制所述再生工段閥門關閉、所述冷吹工段閥門打開的控制信號。
[0013]進一步地，上述天然氣吸附塔控制裝置還包括:所述第二模塊還用于控制所述冷吹工段閥門打開的控制信號；所述控制裝置第三模塊，用于實時獲取所述吸附塔的冷吹工段出口管道中天然氣的溫度，并在所述溫度達到預設溫度時發出控制所述冷吹工段閥門關閉的控制信號。
[0014]又一方面，本發明還提出了一種天然氣吸附塔控制系統，該系統包括第一雜質檢測單元和控制器；其中，第一雜質檢測單元用于檢測吸附塔吸附工段出口管道中天然氣的雜質含量；控制器與所述第一雜質檢測單元相連接，用于接收所述吸附工段出口管道中天然氣的雜質含量，并在所述出口管道中天然氣的雜質含量達到第一預設值時，發出控制所述吸附工段閥門關閉、所述再生工段閥門打開的控制信號。
[0015]進一步地，上述天然氣吸附塔控制系統還包括:第二雜質檢測單元，用于實時檢測所述吸附塔的再生工段出口管道中天然氣的雜質含量，所述控制器與所述第二雜質檢測單元相連接，用于接收所述雜質含量，并在所述雜質含量達到雜質預設值時發出控制所述再生工段閥門關閉的控制信號。
[0016]進一步地，上述天然氣吸附塔控制系統中，所述控制器還用于發出控制冷吹工段閥門打開的控制信號。
[0017]進一步地，上述天然氣吸附塔控制系統還包括:溫度檢測單元，用于實時檢測所述吸附塔的冷吹工段出口管道中天然氣的溫度，所述控制器與所述溫度檢測單元相連接，用于接收所述溫度，并在所述溫度達到預設溫度時發出控制所述冷吹工段閥門關閉的控制信號。
[0018]本