乙炔加氢反应器的控制方案改造_李泉
炼油与化工
36REFININGANDCHEMICALINDUSTRY第17卷
乙炔加氢反应器的控制方案改造
李泉
(大庆石油化工总厂化工厂,黑龙江大庆163714)
文中详细介绍了大庆石化分公司化工一厂老区裂解碳二加氢装置所使用的全部控制方摘要:
性能可靠、适应性强、操作灵活方便,达到了预案,实践证明:经改造后的控制方案设计合理、期的效果。
串级控制;分程控制;选择控制;比例控制关键词:
中图分类号:TQ031.3文献标识码:B文章编号:1671-4962(2006)03-0036-03
大庆石化分公司乙烯改扩建时,同时完成了控制系统的改造,以日本横河公司的CENTUM-CS取代Σ电Ⅲ型仪表和CENTUM-DDC。根据运行经验,在原有控制方案的基础上,根据C2加氢系统控制方案和控制特性,综合利用CENTUM-CS的PID、
来的物料自上而下通过管内的催化剂,脱除物料(C2H2)。残余的乙炔(C2H2)在起保中大部分的乙炔
证作用的串联的绝热反应器ER-425A和B或C的催化剂填充床中转化[1]。
2控制方案的选择
(ET-421)回C2加氢系统的进料来自脱乙烷塔
(EV-422),进料的组成和流量取决于ET-421流罐
顶部控制的效果。关键是EV-422的压力和液位能否稳定,其稳定与否直接影响C2加氢进料流量的稳定。乙炔、乙烷和ET-421顶馏出物主要由乙烯、
少量的甲烷组成,C2加氢的主要任务是通过催化加氢把乙炔转化为乙烯,氢气的加入比例直接影响反应效果,如果氢气比值过低,则达不到加氢的目的,乙烯产品中炔烃含量超标不合格;如果氢气比值过高,则会产生过量加氢,发生二次反应,将乙烯转化为乙烷,不但会损失乙烯,还会因二次反应放热使反应器温度升高,降低反应器运行周期。随着加氢反应的进行,反应器内催化剂的活性逐渐降低,为保证乙烯产品合格反应初期和反应末
SPLIT、RATIO、FOUT、CALCU、AS-L、AS-H、MLD、
超驰、串MLD-SW等控制算法,组态实现了分程、
级、比值等复杂控制。
1工艺流程
(ET-421)顶,经C2加氢的进料来自脱乙烷塔
冷凝器(EH-422)被丙烯冷剂部分冷凝之后,进入脱乙烷塔回流罐(EV-422)进行气液分离,分离后的气体送到C2加氢系统。C2加氢系统由1台等温的,2台绝热的催化反应器串联组成,并设有1台备用等温反应器和1台备用绝热反应器。等温反应器ER-424A/B是管式反应器,催化剂装于管内,
用汽化壳程里的丁烷来冷却管程。用冷却的方法除去大部分的反应热,防止反应器温度升高,从而改善反应的选择性。在ER-424A/B中,ET-421顶
普通粗略算法时的内力要大得多,尤其是挑梁上的荷载比较大时或构件的截面比较高时,更应该慎重设计。根据国家《砌体结构设计规范》修改组关于对挑梁埋置砌体的部分,试验计算结果表明:(挑梁埋置砌体部分的最大弯矩)/M0(挑梁的MSmax
根部处的弯矩)=1.04~因此,在设计1.14范围内[3]。挑梁时,除计算悬臂梁根部的内力外,尚应计算挑梁埋置砌体部分的内力。
参考文献:
[1]M..N.高尔波诺夫-波沙道夫.弹性地基上结构的计算[M].
苏联国立建筑及建筑工程出版社.1953.60-63.
(GB50009-2001)[S].北京:中国建筑[2]陈基发.建筑结构荷载规范
工业出版社,2002.18-19.
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北京:中国建筑工业出版社,2002.17-18.
(GB50003-2001)[S].北京:中国建筑[4]范振芳.砌体结构设计规范
工业出版社,2002.53-55.
收稿日期:2006-04-21
作者简介:赵兴丽,女,助理工程师,1999年毕业于哈尔滨建筑大学建筑学系,现从事建筑工程设计工作。
2006年第3期李泉.
乙炔加氢反应器的控制方案改造37
期对进料温度的要求各不相同,在不同时期,要保持进料温度相对稳定。同时一套好的控制方案还要兼顾主控制指标以外的其它控制指标,鉴于上述要求,为C2加氢进料系统设计了如下控制方案。
为了保证C2加氢等温反应器及绝热反应器的反应效果,要求C2加氢的进料流量与氢气的流量按着一定的比值进行调节,氢气量随着进料量的变化而变化。氢气/进料流量比值要根据氢气/乙炔比计算得出,首先根据进料中炔烃的摩尔含量(由在线分析仪测量)计算出加氢所需的氢气的摩尔量,再换算成重量,进而得出氢气/进料流量比值。因此,氢气/乙炔进料流量比值控制又可称为氢气/乙炔进料流量变比值控制。
2.1脱乙烷塔回流罐(EV-422)压力控制
脱乙烷塔回流罐(EV-422)设有压力调节器
(EH-422)的冷剂量PC1422,通过调节塔顶冷凝器
来保证压力稳定。当压力增高时,加大LV-1357阀的开度,增大冷剂加入量,,如果压力不回降反而继续升高时,则通过压力超驰选择器打开物料放火矩阀PV-1422,将物料放火炬。为了保证冷剂罐(EV-358)的液位(LC-1357)不要过高,设有液位超驰调节系统,当EV-358的液位超过设定值时,液位调节就自动取代压力调节。
3控制方案的实施
上述控制方案利用日本横河公司的CEN-
TUM-CS来系统实现。CENTUM-CS与其上两代的CENTUM-DDC、CENTUMOV、CENTUM-XL相比,
具有软/硬件容量大、控制算法丰富、组态设计/组态方便、操作界面友好等特点。
2.2脱乙烷塔回流罐(EV-422)液位控制
脱乙烷塔回流罐(EV-422)的液位与压力超驰调节,当EV-422的液位LC-1422超过设定值时,通过超驰选择器(低选器)由液位调节器LC-1422自动取代压力调节器PC-1422,在正常工况下,
3.1详细控制组态
见图1
LC-1422与C2加氢的进料流量调节器FC-1431
串级。
2.3绝热反应器ER-424A/B出料流量控制
C2加氢绝热反应后的出料流量由流量调节器FC-1431控制,正常工况下,由LC-1422给出FC-1431的设定值,先控制出料阀FV-1431-2,当流量增加到FV-1431-2全开时,打开阀FV-1431-1放火炬。为保证流量调节器FC-1431流量测量值的
准确性,组态中增加了温压补偿。
2.4总进料负荷控制
非正常工况(如装置开车试运行)时,在装置负荷较小,脱乙烷塔操作条件不稳定的情况下,C2加氢系统不具备进料条件,则通过手操器HC1426将总进料阀HV1426关死。物料通过PV-1422由压力调节器PC-1422控制放火炬阀,当装置负荷增加到能够使脱乙烷塔稳定操作时,C2加氢系统具备进料条件,按照HC1426的三分程程序,先打开进料阀HV1426和放火炬阀FV1431-1,引氢气进入系统进行加氢生产。随着负荷的增加,操作条件全部满足时,关闭放火炬阀FV-1431-1,打开反应器出料阀FV1431-2,C2加氢后的馏出物进入乙烯精馏塔进行精制。
图1控制组态示意
3.2各功能块的状态设置如下
LC1422:EV422液位控制投AUT;L1422SPL:LC1422信号分程器投CAS;P1422BSL:PV-1422高选器投AUT;P1422SPL:PC1422信号分程器投CAS;X1422SEL:LC1457与P1422SPL低选器投AUT;LC1357:EV358液位控制投AUT;FY1430AJ:ER425B氢炔摩尔比投AUT;FF1430A:ER425B氢炔流量比投CAS;FC1430A:H2去EH-427流量控制投CAS;FC1431:ER425出料流量控制投CAS;F1431BSL:FV1431-2低选器投AUT;F1431ASL:FV1431-1低选器投AUT;FPT1431:FC-1431温度压力补偿投AUT;F1431SPL:FC1431信号分程器投CAS;PC1422:EV422
顶部压力控制
2.5氢气/乙炔流量比控制
38REFININGANDCHEMICALINDUSTRY第17卷
投AUT;HC1426:ER424A/B进料手操器投MAN;出100%参与高选后控制火炬阀PV-1422。手操器
HV1426SPL:HC1426信号分程器投CAS;
FC1430B:H2去EH-427B流量控制投CAS;FY1430BJ:ER425C氢炔摩尔比投AUT;FF1430B:ER425C氢炔流量比投CAS;FC1429:H2去EH-428流量控制投CAS;FY1429J:ER425A氢炔摩尔
比投AUT;FF1429:ER425A氢炔流量比投CAS。
HC1426在0~33%调节时,等温反应器进料阀HV1426按0~100%动作;在33%~100%时输出0~100%的信号到FI1431SPL进行等份分程,即HC1426输出33%~67%信号时,F1431SPL输出0~100%的信号到F1431BSL与FC-1431输出的
信号进行低选控制ER-425出料控制阀FV-1431-
3.3分程功能块的分程范围
见图2
2;HC1426输出67%~100%信号时,F1431SPL输
出0~100%的信号到F1431ASL与FC-1431输出的信号进行低选控制ER-425出料放火炬控制阀
FV-1431-1。
3.5应用中的注意事项
(1)该控制方案对现场一次仪表的准确性提出了较高的要求,要求现场仪表的维护及时到位,
分程器F1431SPL分程范围
才能保证方案的正确投用。
(2)这套复杂控制回路多个控制变量互相关联,相互制约,只有按照文中所述将各功能块设置为相应状态,并且对于选择器、分程器要求内部开关置于文中所述的自动挡位才能整体投用。否则会出现手动初始化(IMAN)的提示。
(3)该方案的投用前提为正常工况下,对于非
分程器L1422SPL分程范围
正常工况如开停工过程中,各调节器的状态应该以MAN或AUT为主,不要投CAS状态。
(4)对于选择器功能块和分程器功能块可以根据生产需要将内部开关挡位设置为1或2,使功能块强制输出OUT1或OUT2的数值。
(5)因现场分析仪表故障率较高,变比值控制方案中可以将氢炔流量比功能块状态设置为
分程器H1426SPL分程范围
图2功能块的分程范围
3.4各功能块的说明
正常操作时,各功能块的状态如上所述,分程器F1431SPL、L1422SPL、H1426SPL的内部开关
AUT,给出设定值,将变比值控制改为固定比值控
制。
(6)调节器处于手动状态控制时,室外调节阀的相应开度不仅仅取决于调节器的输出信号还取决于选择器、分程器的输出信号。
(7)控制系统手动、自动切换时,要求无扰动切换,避免控制系统波动。
SW应置于3,选择器P1422BSL、X1422SEL、
F1431BSL、F1431ASL的内部开关SW应置于4,进行自动选择。比值计算器FF1430A、FF1430B、FF1429投CAS时,其SV值由前一回路计算的
当投AUT或MAN状态时,其SV值CPV值给出。
由操作工设定。
调节器LC-1422输出信号0~50%时,分程器L1422SPL输出0~100%作为调节器FC-1431投ACS时的给定值;调节器LC-1422输出信号
4结束语
该控制方案在运行初期,因操作人员对方案的熟练程度不够,加上该套控制方案比较复杂,众多控制对象相互交叉,互相牵制,所以很多功能块的状态不能正常投用,各调节器基本上投在AUT或MAN状态,处于较低级的控制水平。通过强化培训,该套方案全部正常投用后,
装填相同催化剂
50%~100%时,分程器L1422SPL输出100%作为
调节器FC-1431投ACS时的给定值并且同时输
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石油产品中硫含量测定方法评价
付
刚1,孔德铭1,王新华2,马秀荣1,颜丽梅1
(1.大庆石化分公司炼油厂,黑龙江大庆163711;2.总后勤部大庆军事代表处,黑龙江大庆163711)
石油产品的硫含量质量指标,是与发动机的腐蚀及环保排放有关的重要项目。测定低含摘要:
[1][2]
“燃灯法”同ASTMD4294“硫产品的准确性,从仲裁试验方法考虑,应评价GB/T380X荧光
法”两者的一致性。从试验结果分析,高含硫样品,两种试验方法的测定数据均接近;而对低含硫轻质油样品,燃灯法测定数据和X荧光法的高曲线数据均偏高,而X荧光法的低曲线测定硫含量数据较为合理。
燃灯法;X荧光法;仲裁试验;库仑法关键词:
中图分类号:TE626文献标识码:B文章编号:1671-4962(2006)03-0039-03
我国目前使用的GB17930-1999车用无铅汽油产品标准规定,硫含量允许用GB/T17040[3]方法测定仲裁试验以GB/T380方法测定结果为准;GB
柴油硫含量质量分数平均在0.024%~0.044%之间,部分产品达到世界燃料规范的Ⅱ类(≤0.03%)要求,同Ⅲ类指标(≤0.003%)的差距较大;同欧Ⅲ车用柴油标准(≤0.035%)接近。而降低硫含量对柴油是现代汽车极为重要,提供超低硫含量的汽、提供清洁燃料的重要措施。硫含量指标还是汽、柴油中与发动机腐蚀和环保有关的重要项目,是现代汽车燃料的重要指标,世界各国使用汽油、柴油标准对硫含量指标均呈下降的趋势。因此低硫轻质燃料中的硫含量分析方法具有重要的意义。
252-2000轻柴油可用GB/T11131、GB/T11140和
GB/T17040方法测定,结果有争议时,以GB/T380方法结果为准。而对于2005年7月1日后实施的
满足欧Ⅲ标准质量指标的北京地方标准DB11/
238-2004车用汽油,硫含量测定允许用GB/T380、SH/T0253方法测定,仲裁试验以ASTM
(DBD4294方法测定结果为准;车用柴油产品标准
11/239-2004),可用GB/T11131、GB/T11140和GB/T17040方法测定,结果有争议时,以ASTM
综上所述,对于汽油和柴油D4294方法结果为准。
中硫含量测定结果的准确性,仲裁结果取决于GB/T380同ASTMD4294两个分析方法的精密度和
数据可比性。
从2005年后质量统计结果看,大庆石化分公司炼油厂出厂调合汽油产品的硫含量平均在
1实验部分1.1仪器
石油产品中硫含量测定法(GB/T380-88)使用的仪器包括石油产品硫含量测定器、吸滤瓶、滴定管、水流泵;X荧光硫含量测定法(ASTMD4294-
0.016%~0.024%之间,部分产品已达到了世界燃
料规范的Ⅱ类(≤0.02%)要求,所有汽油产品与世界上先进水平Ⅲ类(≤0.003%)的差距较大;同欧洲标准中规定的欧Ⅲ车用汽油标准指标(≤0.015
我国轻柴油的质量指标为≤0.20%,该厂%)接近。
的反应器运行周期提高1倍以上,减少了过量加氢,提高了乙烯收率,取得了较好的经济效益。
参考文献:
[1]大庆石化公司化工一厂乙烯装置工艺技术规程[M].
2003),英国牛津公司Lab-X3500荧光硫测定仪。
1.2试剂
GB/T380-88方法需要0.3%碳酸钠溶液,
(分析纯),标准正庚0.05mol盐酸溶液,95%乙醇
烷,混合指示剂(5体积的甲酚绿乙醇溶液和1体积的0.2%甲基红乙醇溶液混合而成);ASTMD4294-2003方法需要2-正丁基硫醚,白油及表1
中的校正标准样品。
1995.38-45收稿日期:2006-06-19
李泉,女,助理工程师,1996年毕业于哈尔滨工业大学作者简介:
自动化仪表专业,现从事仪表设备维护工作。
63
vation.
Keywords:expeller;energyconservation;workingprinciple;optimization
Revampofbenzenefeedheaterburner/2006,17(3):32-33
GuoJunhong
(StyrenePlantofDaqingPetrochemicalComplexChemicalPlant,Daqing163714,China)
Abstract:TheStyrenePlantofDaqingPetrochemicalComplexChemicalPlantisequippedwithabenzenefeedheaterHS-10.Thedesignedoilqualityisdifferentfromthatpresentlyusedintheplant,theburnercan'tworkinthenormalway,andthethermalloadoftheheateronlycanreach70%ofthedesignedvalue.Inviewoftheabovesituation,internationalanddomesticdataandmonographsrelatedtopetrochemicalindustryheaterburnerwerecollectedandstudied,theburnerwasrevampedbasedonthis,andtheexpectedresulthasbeenachieved.Keywords:heater;burner;revamp
Discussiononinternalforceofmasonrywallwithcantileverbeamburied/2006,17(3):34-35
ZhaoXingli
(DaqingPetrochemicalEngineeringCo.,Ltd.,Daqing163714,China)
Abstract:BasedonthemethoddescribedinthebookCalculationofStructuresonElasticfoundationwrittenbyGorbunovPoshatovM.N.fromformerSovietUnion,withtheengineeringdesignexamplesincorporated,calculationofinternalforceofmasonrywallwherereinforcedconcretecantileverbeamisburiedisdiscussed.Throughanalysisofengineeringdesignexamples,anaccuratecalculationmethodisprovidedforengineeringdesignerstoperformdesigningworkwhentheymeetthesimilarstructuremembers,thusthede-fectsofleavingtheprojectwithhiddenaccidenthazardsduetoroughcalculationcanbeavoided.Keywords:cantileverbeam;internalforce;calculationmethod
Controlofacetylenehydrogenationreactor/2006,17(3):36-38
LiQuan
(DaqingPetrochemicalComplexChemicalPlant,Daqing163714,China)
Abstract:AllcontrolschemesusedinpyrolyticC2hydrogenationunitintheoldareaofDaqingPetrochemicalCompanyNo.1Chem-icalPlantaredescribedindetail.Ithasbeenprovedinpracticethatthissetofcontrolschemeshaveareasonabledesign,areliableperformance,ahighadaptabilityandaflexibleandconvenientoperability,andreachedtheanticipatedresult.Keywords:cascadecontrol;sequentialcontrol;selectivecontrol;proportionalcontrol
Evaluationontestmethodsofsulphurcontentsinpetroleumproducts/2006,17(3):39-41
FuGang1,KongDeming1,WangXinhua2,MaXiurong1,YanLimei1
(1.DaqingPetrochemicalCompanyRefinery,Daqing163711,China;2.GeneralLogisticsDepartmentDaqingMilitaryRepresentativeOffice,Daqing163711,China)