空分裝置純化器升壓閥門優(yōu)化控制的幾點(diǎn)建議

張彤輝　饒海朋

摘要：神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)烯烴一分公司空分純化器由兩臺(tái)立式安裝的吸附罐組成并交替吸附。文章通過(guò)對(duì)裝置純化器升壓過(guò)程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，得出切換過(guò)程中空氣流量波動(dòng)較大，造成空壓機(jī)C01導(dǎo)葉短時(shí)間波動(dòng)7%，嚴(yán)重時(shí)可造成壓縮機(jī)喘振、跳車等事故，從而闡述了降低純化器升壓過(guò)程中對(duì)機(jī)組負(fù)荷的影響。

關(guān)鍵詞：空分裝置；純化器；升壓閥門；機(jī)組負(fù)荷；優(yōu)化控制 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TQ28 文章編號(hào)：1009-2374（2016）34-0044-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.34.022

神華寧煤有限責(zé)任公司烯烴一分公司現(xiàn)有法液空生產(chǎn)的90000Nm3/h煤化工型空分裝置兩套，該裝置純化器采用立時(shí)雙層床徑向流純化器，其升壓過(guò)程中空氣流量波動(dòng)較為明顯，容易導(dǎo)致短時(shí)間內(nèi)空壓機(jī)導(dǎo)葉波動(dòng)，機(jī)組負(fù)荷難以控制，因此通過(guò)優(yōu)化純化器升壓過(guò)程，有利于降低升壓對(duì)于機(jī)組負(fù)荷的影響。

1 烯烴一分公司空分裝置純化器簡(jiǎn)介

烯烴一分公司空分裝置分子篩吸附系統(tǒng)采用長(zhǎng)周期，雙層床凈化技術(shù)。其作用是吸附空氣中的水分、二氧化碳及碳?xì)浠衔锏入s質(zhì)。該分子篩純化系統(tǒng)采用長(zhǎng)周期設(shè)計(jì)，單個(gè)吸附器吸附時(shí)間為4小時(shí)，當(dāng)一只純化器進(jìn)行吸附的同時(shí)，另一個(gè)純化器處于再生狀態(tài)。

2 純化器升壓實(shí)際現(xiàn)狀分析

2.1 純化器升壓過(guò)程描述

純化器運(yùn)行步驟主要為吸附、高壓隔離、泄壓、放空、加熱、冷吹、低壓隔離、升壓、并行、切換九個(gè)步驟，當(dāng)吸附完畢后，通過(guò)對(duì)再生罐體的充壓，主要是通過(guò)開(kāi)啟均壓閥來(lái)平衡兩個(gè)純化器壓力的過(guò)程。切換時(shí)，均壓閥開(kāi)啟，使得再生氣進(jìn)入再生罐體，為保持切換穩(wěn)定，升壓閥開(kāi)啟時(shí)必須按照一定速率開(kāi)啟，防止分子篩吹翻。

2.2 均壓閥開(kāi)啟曲線

目前均壓閥開(kāi)啟曲線如圖1所示：

曲線X軸為時(shí)間，Y軸為開(kāi)度，由上圖可以看出，因升壓初期壓差較大，因此開(kāi)啟速率曲線相對(duì)平緩，以控制均壓速率，有效防止床層吹翻。后期由于兩罐體間壓差減少，因此開(kāi)啟速率曲線斜率明顯增加。

2.3 目前均壓閥在開(kāi)啟均壓過(guò)程中存在的主要問(wèn)題

2.3.1 由于空分裝置前后工段聯(lián)系緊密，機(jī)組進(jìn)氣量大約在500000Nm3/h，均壓過(guò)程中波動(dòng)量大約在25000Nm3/h，會(huì)導(dǎo)致進(jìn)入精餾系統(tǒng)的進(jìn)氣量減少，影響精餾工況穩(wěn)定。

2.3.2 由于進(jìn)氣量的波動(dòng)，導(dǎo)致空壓機(jī)C01導(dǎo)葉HV7019波動(dòng)7%，正常運(yùn)行時(shí)排氣壓力正常值為0.5MPa，但在純化系統(tǒng)處于均壓步驟的過(guò)程中在0.492～0.507MPa之間波動(dòng)。導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定因素增加。

2.3.3 增壓機(jī)C05正常運(yùn)行時(shí)排氣壓力指標(biāo)控制在4.85MPa，但在純化系統(tǒng)處于均壓步驟過(guò)程中在4.75～4.9MPa之間波動(dòng)，影響增壓機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。

通過(guò)以上分析可以得出，純化器均壓過(guò)程中，空氣流量波動(dòng)較大，機(jī)組負(fù)荷波動(dòng)，對(duì)裝置穩(wěn)定運(yùn)行有較大影響，若在系統(tǒng)工況不穩(wěn)定的前提下，很有可能造成機(jī)組喘振現(xiàn)象，并有可能引發(fā)跳車事故發(fā)生。造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。

2.4 原因分析

2.4.1 表1為純化器均壓過(guò)程中閥門開(kāi)度、壓差、空壓機(jī)導(dǎo)葉HV7019、低壓空氣流量FI1294變化情況。

2.4.2 均壓閥門開(kāi)度、壓差、導(dǎo)葉開(kāi)度、低壓空氣流量趨勢(shì)。純化器進(jìn)入均壓階段時(shí)，均壓閥逐漸開(kāi)啟，此時(shí)再生罐中開(kāi)始充入氣體，因此進(jìn)入精餾系統(tǒng)的氣量減少，由于導(dǎo)葉為自動(dòng)控制，為保證后系統(tǒng)氣量穩(wěn)定，因此導(dǎo)葉開(kāi)度增大，隨著均壓閥開(kāi)度的進(jìn)一步增大，導(dǎo)葉開(kāi)度也隨之增加。通過(guò)對(duì)趨勢(shì)的進(jìn)一步分析和對(duì)比可以看出，純化器均壓閥從14%～23%、23%～35%的這兩個(gè)階段，純化器壓差PDI1227以及空壓機(jī)導(dǎo)葉HV7019變化較大，其中23%～35%這個(gè)階段的變化最大，由以上趨勢(shì)數(shù)據(jù)可以判斷出，閥門在這兩個(gè)階段的時(shí)候閥門開(kāi)啟速率過(guò)快。

3 優(yōu)化控制的幾點(diǎn)建議

3.1 優(yōu)化控制的原則

3.1.1 保持純化器在升壓過(guò)程至并行階段步進(jìn)的條件不變。

3.1.2 在均壓閥目前開(kāi)啟速率（設(shè)計(jì)開(kāi)啟速率）基礎(chǔ)上，有效減緩閥門開(kāi)啟速率。

3.1.3 因目前均閥門開(kāi)啟速率僅6個(gè)區(qū)間，第一階段優(yōu)化可以考慮在14%～23%范圍內(nèi)將動(dòng)作時(shí)間進(jìn)行

調(diào)整。

3.1.4 第一階段進(jìn)行優(yōu)化結(jié)束后，根據(jù)均壓閥門KV1211開(kāi)啟速率對(duì)前系統(tǒng)機(jī)組負(fù)荷的影響程度，進(jìn)行下一步優(yōu)化方案（增加KV1211開(kāi)啟速率控制區(qū)間需程序下裝）。

3.2 優(yōu)化控制具體措施實(shí)施

3.2.1 延長(zhǎng)均壓閥閥門開(kāi)度14%～23%的動(dòng)作時(shí)間，由之前的150s延長(zhǎng)至300s。

3.2.2 均壓閥閥門開(kāi)至23%之后，保持閥門23%的開(kāi)度不變，進(jìn)行延時(shí)，延時(shí)時(shí)間為300s。

3.2.3 均壓閥閥門從23%開(kāi)至35%間階段，動(dòng)作時(shí)間不變?yōu)?00s。

3.2.4 均壓閥閥門從35%-47%-75%動(dòng)作時(shí)間仍然不變?yōu)?20s。

3.2.5 就此來(lái)看，純化器均壓時(shí)間較之間共延長(zhǎng)450s，以上修改由儀表人員在純化系統(tǒng)控制邏輯里面進(jìn)行修改，無(wú)需下裝。

3.2.6 純化邏輯進(jìn)行修改之后，分子篩純化器按設(shè)計(jì)步進(jìn)至升壓步驟時(shí)，將純化器運(yùn)行控制投至手動(dòng)控制，此時(shí)觀察純化器的均壓情況，待兩罐體之間的壓差PDI1227<5kPa的條件滿足后，將狀態(tài)投至自動(dòng)控制；此后的連續(xù)兩個(gè)周期升壓無(wú)異常后，升壓步驟投自動(dòng)模式運(yùn)行。

3.3 優(yōu)化前后對(duì)比

3.3.1 表2為優(yōu)化前后均壓閥KV1211開(kāi)啟速率

對(duì)比：

由圖2可以看出，通過(guò)對(duì)閥門開(kāi)啟優(yōu)化，開(kāi)啟速率曲線優(yōu)化后其斜率明顯緩于優(yōu)化前。

3.3.3 優(yōu)化之后，純化器均壓過(guò)程中均壓閥門KV1211的開(kāi)度、PDI1227壓差、導(dǎo)葉HV7019開(kāi)度、低壓空氣流量變化趨勢(shì)中。導(dǎo)葉開(kāi)度明顯平穩(wěn)，氣量波動(dòng)也相對(duì)較為穩(wěn)定。調(diào)整達(dá)到了預(yù)期的效果。

作者簡(jiǎn)介：張彤輝（1980-），男，神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司烯烴一分公司空分車間主任。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）