一種多段自適應(yīng)設(shè)定的乙烯裂解裝置CO2脫除方法

一種多段自適應(yīng)設(shè)定的乙烯裂解裝置CO2脫除方法100020摘要:中國(guó)石油大慶石化公司化工一廠老區(qū)乙烯裝置CO蒸發(fā)脫除塔一直采用2溫度單回路控制，不時(shí)需要人工干預(yù)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，存在調(diào)節(jié)不準(zhǔn)確不及時(shí)的情況，造成蒸汽能耗高，原料損失大。針對(duì)以上問(wèn)題提出了一種多段自適應(yīng)CO設(shè)2定的乙烯裂解裝置CO脫除方法，實(shí)現(xiàn)了CO蒸發(fā)脫除塔自動(dòng)化控制，大幅地節(jié)省22了人力，降低了工作強(qiáng)度，并實(shí)現(xiàn)S蒸汽的精確自動(dòng)調(diào)節(jié)，減少了加熱蒸汽的熱3能浪費(fèi)，確保塔壓的自動(dòng)平穩(wěn)控制，保證了裂解爐進(jìn)料壓力穩(wěn)定，解決了由于塔頂排放量過(guò)大而造成的原料損失。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，每年可減少原料損失6,720噸，節(jié)約費(fèi)用278.3萬(wàn)元。關(guān)鍵詞：CO脫除；非線性；乙烯裝置；自動(dòng)化21前言CO是乙烯裝置裂解原料中一種常見雜質(zhì)，裂解原料中存在的CO會(huì)對(duì)裂解裝22置以及由乙烯丙烯衍生物加工裝置會(huì)造成很大危害。如CO2含量增加，造成堿洗塔負(fù)荷增大，而且CO2在低溫下結(jié)成干冰，造成深冷分離系統(tǒng)設(shè)備和管道堵塞［1］目前，乙烯裝置采用堿洗塔進(jìn)行脫除，即用苛性鈉溶液（NaOH）洗滌裂解氣，在洗滌過(guò)程中，NaOH和裂解氣中的酸性氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成的硫化物和碳酸鹽溶于廢堿中，從而除去這些酸性氣體［2］。中國(guó)石油大慶石化公司化工一廠（以下簡(jiǎn)稱大慶石化）乙烯裝置裂解原料主要源于大慶油田，近年來(lái)，受大慶油田地質(zhì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部變化和新的采油工藝技術(shù)的影響，大慶油田的輕烴CO含量不斷增加，而且有繼續(xù)升高的趨勢(shì)［3-嘰針對(duì)大慶2石化乙烯裝置輕烴原料中CO含量不斷升高的問(wèn)題，2006年5月中國(guó)石油大慶石2化公司化工一廠（以下簡(jiǎn)稱大慶石化）老區(qū)乙烯裝置在輕烴原料進(jìn)入裂解爐之前增加了CO脫除系統(tǒng)，即在原有輕烴進(jìn)料流程基礎(chǔ)上，輕烴進(jìn)料閥PV-1003前引2出一條管線，并增加一座CO脫除塔AT-001，通過(guò)S蒸氣汽提，將輕烴中的CO2 3 2組分脫除，脫除的CO及部分汽相輕烴進(jìn)入燃料氣系統(tǒng)，塔釜物料經(jīng)再沸、過(guò)濾2后，匯入輕烴進(jìn)料。AT-001塔主要流程如下：圖1CO脫出塔AT-001主要流程2通過(guò)新增的CO脫出塔AT-001，輕烴原料中的CO初步大量脫除，確保進(jìn)入22堿洗系統(tǒng)的酸性氣(CO、SO、HS等)在此系統(tǒng)可完全被洗掉，當(dāng)堿洗塔前CO2222測(cè)量值在0-1500ppm的區(qū)間內(nèi)時(shí)，堿洗塔均可良好的進(jìn)行處理，減小堿洗系統(tǒng)負(fù)荷，有利于降低堿液消耗量，滿足乙烯產(chǎn)品中對(duì)CO指標(biāo)的要求。同時(shí)，塔頂組2分(C/C)可以做燃料供裝置使用。232CO脫除塔控制方案22.1原控制方案CO脫除塔AT-001主要控制進(jìn)料、出料、塔壓和塔釜溫度，均為單回路調(diào)節(jié),2具體如下：進(jìn)料流量通過(guò)FC1702控制調(diào)節(jié)閥FV-1702；出料壓力通過(guò)FC1704控制調(diào)節(jié)閥FV-1704；塔頂壓力通過(guò)PC1709控制壓力調(diào)節(jié)閥PV-1709控制塔頂氣相去EV-221流量；

塔釜溫度通過(guò)TC1713控制溫度調(diào)節(jié)閥TV-1713控制再沸器主蒸汽S的流3量。塔頂CO放空壓力通過(guò)PIC0109控制放空閥。2由于裂解爐原料來(lái)源及組成經(jīng)常變化，造成輕烴原料進(jìn)料量、輕烴原料組分的不穩(wěn)定，導(dǎo)致原料中CO含量波動(dòng)。此時(shí)，若CO脫除塔塔釜溫度設(shè)定值為固定22值，會(huì)導(dǎo)致加熱不夠或加熱過(guò)度，引起塔頂CO量的波動(dòng)大，造成CO脫除塔塔頂22火炬排放量過(guò)度或不足。為解決原料來(lái)源及組成造成的波動(dòng)，操作人員觀察堿洗塔CO分析儀測(cè)量值,2調(diào)節(jié)CO脫除塔塔釜設(shè)定溫度，再手動(dòng)調(diào)整放火炬閥位。但由于手動(dòng)操作粗放，2操作頻繁，控制精度低，導(dǎo)致火炬排放量一直波動(dòng)較大。原方案調(diào)節(jié)思路如下圖所示。方案調(diào)節(jié)思路圖方案調(diào)節(jié)思路2CO脫除塔原控制22.2多段自適應(yīng)控制方案基于日常操作經(jīng)驗(yàn)，CO的控制指標(biāo)在1500ppm以下時(shí)，堿洗塔有能力脫除2CO。為合理經(jīng)濟(jì)控制排放量，并保證CO能有效脫除，提出了一種多段自適應(yīng)設(shè)22定的控制方案，詳細(xì)控制方案如下：1、新增CO含量控制器AC13101,測(cè)量值為堿洗塔前CO含量，通過(guò)自動(dòng)選22擇開關(guān)，選擇與塔釜溫度TC1713組成串級(jí)；2、新增放火炬控制器PIC0109MV，測(cè)量值為放空閥位測(cè)量值，通過(guò)自動(dòng)選擇開關(guān)，選擇與塔釜溫度TC1713組成串級(jí);3、根據(jù)放空閥位、CO含量的歷史趨勢(shì)，設(shè)計(jì)CO含量控制器AC13101和放22火炬控制器PIC0109MV，根據(jù)CO測(cè)量值與放空閥位的范圍，設(shè)計(jì)分段自適應(yīng)控制23、 多段自適應(yīng)設(shè)定的控制方案調(diào)節(jié)總體思路：在確保放空閥開度在合理范圍和CO2含量在臨界值范圍內(nèi)，降低放空閥開度，減少外排，避免浪費(fèi)。4、 自動(dòng)選擇開關(guān)根據(jù)CO2含量和放空閥開度測(cè)量值，自動(dòng)選擇塔釜溫度控制器TC1713的控制方式，具體控制方式如下：花in雷皿沏顯b燦花in雷皿沏顯b燦nFZDiUK的Mi攻竝哄機(jī)S3巴ttifiTriTB辺蝕：已訛WffSLTBMIESfE.耳氐ac”39ULE區(qū)域內(nèi)調(diào)節(jié)條件：放空閥門開度在設(shè)定的范圍內(nèi)且CO2含量低于設(shè)定臨界值?？刂品绞剑悍呕鹁婵刂破鱌IC0109MV與塔釜溫度TC1713組成串級(jí)?？刂颇繕?biāo)：將放空閥門開度逐漸關(guān)小，減少放空外排?？刂七^(guò)程：放火炬控制器PIC0109MV的設(shè)定值按照設(shè)定的速率，在邊界范圍內(nèi)，逐步關(guān)小。CO2含量調(diào)節(jié)條件：當(dāng)放空閥門開度在設(shè)定的范圍內(nèi)且CO2含量高于設(shè)定臨界值?？刂品绞剑篊O含量控制器AC13101與塔釜溫度TC1713組成串級(jí)。2控制目標(biāo)：將CO2含量合理控制在臨界范圍內(nèi)?？刂七^(guò)程：CO含量控制器AC13101的設(shè)定值按照設(shè)定的分段區(qū)間，逐步靠近2設(shè)定的臨界值。AIC13101設(shè)定值為自適應(yīng)計(jì)算值，計(jì)算值為：此時(shí)可確保：其中：G：CO含量分區(qū)總數(shù)，F(xiàn)：CO控制器設(shè)定上限值，E：CO控制器設(shè)定222下限值，N：整數(shù)，「…，B：放空閥開度上限，A：為放空閥開度下限3）區(qū)域外調(diào)節(jié)條件：當(dāng)放空閥門開度在設(shè)定的范圍外。控制方式：放火炬控制器PIC0109MV與塔釜溫度TC1713組成串級(jí)。控制目標(biāo)：將放空閥門開度控制設(shè)定范圍內(nèi)?？刂七^(guò)程：放火炬控制器PIC0109MV的設(shè)定值按照設(shè)定的速率，逐步靠近設(shè)定邊界值。2.3投用效果多段自適應(yīng)控制方案投用后，CO含量在1000左右時(shí)，放火炬閥位可控制在210-20的合理區(qū)間，避免了過(guò)度排放火炬，減少外排浪費(fèi)。下圖為CO測(cè)量值與防2火炬閥門開度曲線，具體如下。CO2含量放空閥開度

圖3投用效果曲線圖3投用效果曲線2019年10月投用多段自適應(yīng)控制方案后，對(duì)比2018至2020年每月放火炬閥的平均閥位，放火炬閥位明顯降低，排放量減少，大大減少原料浪費(fèi)0201816140201816141210864塑七0.厘臥QE■投翩■準(zhǔn)用Ji圖4投用前后放空閥位曲線基于2018年-2020年放空閥門外排數(shù)據(jù)，塔頂氣相中烴類占41.42%，按排放量1.4噸/小時(shí)計(jì)算，AT-001塔每小時(shí)損失的物料為0.58噸。每年減少原料損失約6，720噸，節(jié)約費(fèi)用約278.3萬(wàn)元。表1效益測(cè)算表塔頂放火炬調(diào)節(jié)閥平均閥位，%塔頂放火炬平均流量，t/h節(jié)約燃料氣折合金額，萬(wàn)元/年2018年201.4t/h02020年80.56t/h278.33總結(jié)多段自適應(yīng)設(shè)定的控制方案的提出和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了CO2脫除塔AT001智能化操作，大大地節(jié)省了人，降低了工作強(qiáng)度；解決了控制精準(zhǔn)，確保CO2含量穩(wěn)定、減少外排，合理經(jīng)濟(jì)采用S3蒸汽，避免原料浪費(fèi)，確保裂解爐進(jìn)料壓力的穩(wěn)定。下一步可以建立了CO2脫除塔廢氣兌入燃料氣系統(tǒng)流程，實(shí)現(xiàn)AT001廢氣的充分再利用，可減少外補(bǔ)天然氣量，并解決了冬季因天然氣管網(wǎng)壓力低導(dǎo)致燃料氣系統(tǒng)須要兌入C4來(lái)補(bǔ)充的問(wèn)題，減少產(chǎn)品浪費(fèi)，有利于進(jìn)一步降低能耗。4參考文獻(xiàn)1.胡天生.裂解爐進(jìn)料中雜質(zhì)的危害與控制[J].乙烯工業(yè),2007,(1).30-33.2.常哲?裂解裝置堿洗塔黃油阻聚劑使用過(guò)程[J].工程技術(shù)(全文版)，2017,(第45期).3.魏鐵鋒，劉全夫.大慶石化乙烯裂解原料中CO2的形成原因及含量變化分析[J].化工中間體,2008,(6).29-31,6,28.doi:10.3969/j.issn.1672-8114.2008.06.010.4.陳安營(yíng).大慶乙烯裝置利用CO2汽提塔降低輕烴原料中CO2含量[J].化學(xué)工