甲醇制烯烴裝置主風機控制系統優化研究

郭榮祥　孫保全

【摘 要】本文在熟悉神華包頭煤化工甲醇制烯烴裝置工藝原理和控制要求的基礎上，結合傳統催化裂化裝置主風機控制系統的應用經驗，全面系統地對甲醇制烯烴裝置主風機控制系統進行了分析，重點研究和設計了主風機防喘振控制方案，實現了主風機系統的優化控制，滿足了甲醇制烯烴裝置生產要求。

【關鍵詞】甲醇制烯烴裝置；主風機；防喘振控制

0 前言

甲醇制烯烴裝置是實現傳統煤化工和石油化工有機結合的關鍵，在工藝特點上與傳統催化裂化工藝有著諸多相同或相似部分，但是由于甲醇制烯烴裝置反應再生的特點與催化裂化裝置有著一定區別，對主風機控制系統的要求也不相同，借鑒催化裂化裝置現有控制經驗，優化主風機控制系統，尤其是優化防喘振控制方案，將為煤制烯烴工廠安全平穩運行、節能降耗帶來極大的幫助。

1 甲醇制烯烴裝置工藝過程介紹

MTO裝置由三個系統組成，分別是熱量回收系統、反應再生系統、急冷水洗及污水汽提系統[1]。進料、反應再生與主風三部分構成了反應再生系統。其中，料部分屬于氣相進料。MTO級的液相甲醇從界區外進入裝置，經逐步加熱出現氣化后，經過熱處理輸送到反應器內進行反應。生成的反應氣體通過三級旋風分離器回收攜帶的相關催化劑處理后被輸送至急冷汽提系統中。反應再生系統中所使用的技術為不完全再生技術與循環流化床。為了給主風系統提供足夠的再生燒焦用風，系統內兩臺電動離心式主風機一開一備。

急冷汽提系統主要包括急冷塔、水洗塔和污水汽提塔。反應系統來的反應氣經急冷塔、水洗塔洗去多余熱量和催化劑以后，輸送至烯烴分離單元供分離精制；在急冷水洗塔內已經冷凝的水會通過污水汽提塔，運用相關提煉技術獲得一些甲醇、二甲醚等有機物[2]。同時，將回收到的甲醇、二甲醚隨進料送入反應器進行回煉。熱工系統是用于回收催化劑在再生燒焦過程中形成的多余熱量，并產生蒸汽，其中包括CO焚燒爐、余熱鍋爐以及再生器內外取熱器。

2 甲醇制烯烴裝置主風機

主風機是動力壓縮機，它借助于旋轉運動將能量由壓縮機的轉子傳遞給工藝氣體。氣體壓縮過程是由旋轉葉輪上的葉片完成的，由于離心力的作用，氣體旋轉運動產生一個向外的速度，該速度的切向分量通過擴壓器轉變為氣體的壓力。根據其進氣方式不同，可以分為離心式和軸流式。離心式主風機主要用于處理小流量的氣體，軸流式主要應用于大流量的工況下。甲醇制烯烴裝置主風機組采用離心式壓縮機。

3 對甲醇制烯烴設備風機控制系統進行優化

3.1 甲醇制烯裝置聯鎖控制邏輯優化

甲醇制烯烴裝置中的主風機的某些作用與催化裂化設備比較相似。二者的典型差別在于放熱反應方面。催化裂化反應是通過循環的再生催化劑將熱量輸送到相關反應器中進行反應。在反應轉化過程中要保持反應溫度。這種反應屬于吸熱反應，主風聯鎖為催化裂化裝置中級別最高的聯鎖，一旦主風中斷，進料操作也隨之停止，并且兩器循環也會被切斷。甲醇制烯烴反應屬放熱反應，通過對取熱設備的工藝優化，從而保證在短時間內反應能夠正常進料。如果時間較長則會導致催化劑積碳活性慢慢降低。此時，必須把進料切斷[3]。MTO裝置主風機聯鎖與催化裂化裝置間的區別在于，前者只需把外取熱器與再生系統切除就行。

3.2 改進主風機電機定子線圈溫度模式

目前，單點聯鎖模式是主風機電機定子線圈的傳統模式，容易形成假信號，從而引起主風機停車。因此，可將其改為三取二聯鎖模式，能有效提高主風機的運行穩定性[4]。

3.3 進一步優化主風機主風流量聯鎖儀表取樣

文丘里管方式是主風流量取樣的傳統方式，其中，文丘里管包括3個取樣點，配有三個差壓變送器用于計算流量。過去在安裝過程中通常取樣只需取一個取樣點，因此，一旦取樣點被堵塞或出現其它問題，則易導致流量聯鎖啟動，從而導致一些誤動作。經過改進后采用三點取樣法，選擇三個取樣點進行取樣。這需要三個變送器進行獨立取樣。當一個取樣點出現失誤也不會引起主風流量的聯鎖動作。這極大減少了聯鎖誤動作的出現。

3.4 主風機潤滑油備泵自啟條件優化

1）提高潤滑油泵備泵自啟壓力

潤滑油泵出口正常壓力0.58MPa，原設計主泵出口壓力低于0.45MPa時，備泵自啟，最終確定當主泵出口壓力低于0.48MPa時，備泵啟動，可保證主風機穩定運行。

2）增加運行泵運行信號消失備用泵自啟。

4 小結

（1）主風機主要是提供燒焦風，同時，保證再生系統的流化，并維持再生系統的壓力。因此，它屬于甲醇制烯烴裝置中的一個關鍵設備。

（2）甲醇制烯烴裝置具有獨特的工藝特征，因此，對主風機的要求也比較特殊。對不同工況條件下的主風需求量是明顯不同的。我們通過優化設計防喘振控制曲線，就能在不同負荷條件下實施節能操作。

（3）經對聯鎖控制回路進行優化改進，同時，對潤滑油備泵自啟條件適當調整，從而防止（下轉第102頁）（上接第75頁）異常停車。同時，還能防止裝置出現波動，極大減少了物料損傷與能源損耗。

【參考文獻】

[1]吳秀章.煤制低碳烯烴工藝與工程[M].北京，化學工業出版社，2014：2-5.

[2]陳香生，劉昱，陳俊武.煤基甲醇制烯烴（MTO）工藝生產低碳烯烴的工程技術及投資分析[J].煤化工，2005，5：6-11.

[3]李宏圖.煤制低碳烯烴的技術路線及現狀分析[J].中國煤炭，2006，32（10）：47-49.

[4]張玉卓.煤潔凈轉化工程（神華煤制燃料和合成材料技術探索與工程實踐）[M].煤炭工業出版社，北京，2011.endprint