乙苯耦合塔控制系統(tǒng)的完善

張廣偉

摘要：節(jié)能減排是目前石化行業(yè)的主流，對(duì)于苯乙烯行業(yè)同樣也十分注重節(jié)能減排工作，某苯乙烯裝置首次引進(jìn)美國BADGER公司的雙塔耦合技術(shù)的工藝包。該技術(shù)的關(guān)鍵是應(yīng)用雙分離塔系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的單分離塔，利用高壓塔塔頂?shù)臍庀辔锪髯鳛榈蛪核脑俜袩嵩?，與單塔相比節(jié)能50%。新技術(shù)必然存在設(shè)計(jì)缺陷，尤其是控制系統(tǒng)核算不完善導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定影響了裝置的平穩(wěn)運(yùn)行，通過對(duì)控制系統(tǒng)完善實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。

關(guān)鍵詞：節(jié)能 控制系統(tǒng) 乙苯耦合

一、前言

苯乙烯是一種重要的化工原料，用途廣泛，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，近年來苯乙烯行業(yè)突飛猛進(jìn)，國內(nèi)新建及改擴(kuò)建裝置不斷增加，產(chǎn)能達(dá)到提高，但還不足以滿足經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展對(duì)其需求。同時(shí)，國內(nèi)節(jié)能減排壓力也逐年遞增，行業(yè)內(nèi)都在裝置節(jié)能技術(shù)上潛心研究，其中BADGER公司在其生產(chǎn)工藝包中引入了雙乙苯耦合塔技術(shù)。新技術(shù)的應(yīng)用可使裝置能耗大大降低，提高了產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭力。

二、裝置概述

某石化苯乙烯裝置采用的雙塔乙苯循環(huán)耦合技術(shù)，這個(gè)技術(shù)的關(guān)鍵是應(yīng)用雙分離塔系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的單分離塔，利用高壓塔塔頂?shù)臍庀辔锪髯鳛榈蛪核脑俜袩嵩?，較單塔相比再沸蒸汽和冷卻水消耗量降低50%。應(yīng)用這個(gè)技術(shù)，較傳統(tǒng)的單塔精餾年節(jié)約再沸蒸汽8.2萬噸，年節(jié)約冷卻水640萬噸，節(jié)能效果明顯。

三、技術(shù)立項(xiàng)背景

新技術(shù)在實(shí)際運(yùn)行過程中暴露出一些問題直接影響了裝置高效平穩(wěn)運(yùn)行，主要是以下兩方面問題：

（一）高壓乙苯塔壓力無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制

高壓塔頂氣相流量嚴(yán)重偏離設(shè)計(jì)值，在原設(shè)計(jì)中高壓乙苯塔頂氣相乙苯去低壓乙苯塔的流量應(yīng)該是1178kg/hr。自乙苯耦合塔開車以來，高壓塔這股氣相乙苯流量一直沒有達(dá)到過1178kg/hr。通過對(duì)歷年的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，最大流量在13～55kg/hr，僅為設(shè)計(jì)流量的1.4～2.8%。在很多工況下，氣相乙苯流量時(shí)有時(shí)無，導(dǎo)致高壓壓力波動(dòng)較大，塔的穩(wěn)定性變差，產(chǎn)品質(zhì)量隨之波動(dòng)，造成能源的損失。在工藝包中，為達(dá)到節(jié)能的目的，低高壓塔的進(jìn)料比率為1.15。為盡量減小高壓塔操作壓力波動(dòng)的影響，該塔一直維持較高的回流比進(jìn)行操作，在實(shí)際操作中進(jìn)料比率一直控制在0.9～0.97的范圍。為了盡量提高總的進(jìn)料負(fù)荷并保證產(chǎn)品合格，只能通過改變耦合塔的進(jìn)料比率，增大高壓塔進(jìn)料，減小低壓塔進(jìn)料，這樣操作完全違背了設(shè)計(jì)的進(jìn)料比率，導(dǎo)致高壓塔的蒸汽和冷卻水消耗量大幅度增加，增加蒸汽消耗和冷卻水消耗，耦合塔的節(jié)能優(yōu)勢(shì)沒有發(fā)揮出來。在這種工況下操作，耦合塔根本達(dá)不到節(jié)能效果，嚴(yán)重影響裝置的能耗指標(biāo)，造成了能源的極大浪費(fèi)。

（二）外網(wǎng)噴射蒸汽氣波動(dòng)，產(chǎn)品質(zhì)量難于控制

乙苯耦合塔真空系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)蒸汽為電廠直送1.0Mpa蒸汽，該管網(wǎng)用戶多，壓力溫度變化幅度大，周期短，波動(dòng)劇烈，尤其是冬季。受其影響，耦合塔的操作壓力、溫度等操作參數(shù)也隨之波動(dòng)，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，難于控制。隨機(jī)抽取耦合塔化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)435個(gè)，其中42個(gè)超過設(shè)計(jì)指標(biāo)，樣本超標(biāo)率達(dá)高達(dá)9.6%。

對(duì)于這項(xiàng)新的、先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)，尤其是完全依靠我們自己的技術(shù)力量進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)和設(shè)備制造的工藝來說，發(fā)生和處理這些問題是完全吸收和消化這項(xiàng)技術(shù)所必須經(jīng)歷的過程。

四、主要采取的方案

通過對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)的收集與摸索，提出了對(duì)原有控制系統(tǒng)進(jìn)行完善，主要方向是：

第一，增設(shè)壓力輔助調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制閥;經(jīng)過對(duì)所有的操作數(shù)據(jù)為建立新的控制系統(tǒng)，制定和實(shí)施在不同進(jìn)料負(fù)荷工況下，高壓乙苯循環(huán)塔氣相流量的變化范圍數(shù)據(jù)收集的試驗(yàn)方案。為此，將裝置開工以來高壓乙苯循環(huán)塔氣相流量數(shù)據(jù)進(jìn)行收集對(duì)比和分析，但流量表指示基本處于無指示狀態(tài)，無法準(zhǔn)確地計(jì)算出實(shí)際的氣相流量，但經(jīng)過核算乙苯耦合塔兩塔的進(jìn)料量中乙苯的含量以及兩塔塔頂乙苯采出流量進(jìn)行數(shù)據(jù)偏差值對(duì)比計(jì)算出高壓塔氣相流量實(shí)際區(qū)間為0～100kg/h范圍內(nèi)，針對(duì)目前調(diào)節(jié)閥的選型過大，以及現(xiàn)流量較低的情況，我們提出在原有的基礎(chǔ)上增加高壓乙苯循環(huán)塔輔助壓力控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)控制塔壓力的穩(wěn)定，技術(shù)人員設(shè)計(jì)了輔助控制系統(tǒng)的工藝流程及操作原理，經(jīng)過論證和甄別后為新的流量控制系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)交由設(shè)計(jì)院進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證、儀表調(diào)節(jié)閥選型以及材料出圖，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改造施工。

第二，新上穩(wěn)壓蒸汽控制系統(tǒng);針對(duì)目前1.0MPa蒸汽壓力的不穩(wěn)定，車間進(jìn)過研究分析，根據(jù)目前系統(tǒng)已有的設(shè)備參數(shù)，核算能夠適應(yīng)設(shè)備參數(shù)和操作要求的噴射蒸汽溫度和壓力，盡可能地利用原有設(shè)備、設(shè)施，找出苯乙烯裝置目前存在一條穩(wěn)定的蒸汽壓力控制系統(tǒng)，操作壓力為0.9MPa，且壓力十分穩(wěn)定，經(jīng)過管線的壓力降損失計(jì)算以及查閱耦合塔真空噴射器設(shè)備手冊(cè)中有關(guān)動(dòng)力蒸汽的運(yùn)行要求，此蒸汽完全符合使用要求。

五、結(jié)語

乙苯耦合塔系統(tǒng)經(jīng)過對(duì)控制系統(tǒng)的完善獲得成功后，在裝置標(biāo)定中，與脫氫反應(yīng)器同時(shí)達(dá)到設(shè)計(jì)進(jìn)料量，各項(xiàng)指標(biāo)穩(wěn)定，裝置能耗指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。每年可減少蒸汽消耗0.8萬噸、冷卻水37.5萬噸，年可節(jié)省能源成本約288萬元?？刂葡到y(tǒng)完善的成功實(shí)施使裝置標(biāo)定達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，精餾塔系統(tǒng)操作平穩(wěn)率大大提高，裝置能耗大幅度降低，節(jié)約了大量的能源的消耗，達(dá)到了節(jié)能減排的目的，符合環(huán)保低碳清潔生產(chǎn)的要求。