2010第四届焦化年会论文集 (75)

2010年 6月 8日 11日 2010年第四届全国焦化技术及生产 年会 315 000 型空分设备的仪控 宋政海 曹冰山 （ 山东海化煤业化工有限公司 ） 【 摘 要 】 本文结合生产工艺 ,介绍了空气分离系统测量控制设备的配备 ,以及 制系统的应用 山东海化煤业化工有限公司新建利用煤气合成甲醇工程，配套建立了 000 型空分设备，利用空气分离出氮气、氧气供甲醇合成使用。空分包括空压机系统、预冷系统、纯化系统、膨胀机系统、分馏系统、氧气压缩机、液氧贮存等。根据系统工艺要求，自动化仪表在满足工艺要求的同时，遵循先进性、可靠性的原则，以保证系统安全、可靠、长期稳 定的运行。 【关键词 】 热工监测系统 遥控操作系统 自动调节系统 分子筛切换系统控制 液位调节 压力调节 温度调节 原料空气吸入过滤器去除灰尘和杂质后，进入空气透平压缩机中，借助中间冷却器进行中间冷却，将空气压缩至 后进入空气冷却塔中冷却。 空气在直接接触式空气冷却塔中与水进行热质交换，降温至 7。用于冷却空气的水有两部分：一部分为循环水，由泵加压后进入空冷塔中部；另一部分为冷冻水，来自循环水网，先进入水冷却塔中，利用分馏塔来的废气（包括污氮和富余氮气）的含水不饱 和性初步降低水温，而后经过水泵加压进入氟里昂冷水机组，进一步降温后进入空冷塔的顶部。 出空冷塔空气进入分子筛吸附器，分子筛吸附器为立式单层床用来清除空气中的水分、二氧化碳和一些碳氢化合物，从而获得干净而又干燥的空气。两台吸附器交替使用，即一台吸附器吸附杂质，另一台吸附器则由污氮气进行再生。 净化后的空气分成两路：一路直接进入主换热器中，被反流的污氮气、氮气、氧气冷却后出主换热器直接进入下塔参与精馏；另一路空气则经过膨胀机增压端增压、增压机后换热器冷却后进入主换热器，在其中被继续冷却，然后从上下两抽口分别抽出 ，调整到膨胀机进口温度后进入透平膨胀机进行绝热膨胀，产生装置所需大部分冷量，而后进入上塔参与精馏。 进入下塔的空气和液空经下塔的初步分离，在下塔底部获得 38的富氧液空，纯氮气。下塔底抽出的液空经过冷气过冷后进入上塔，而下塔顶的氮气则进入冷凝蒸发器中被液氧冷却成为液氮，其中一部分液氮回下塔作为下塔的回流液体，另一部分液氮经过冷气过冷后一部分进入上塔参与精馏，一部分作为液体产品送出。 各种物流进入上塔，经过上塔的进一步分离可在上塔顶部获得纯度为 氮气，中上部抽出污氮 气，底部获得纯度为 氧气。氧气经主换热器复热后出冷箱，氮气、污氮气经过过冷器、主换热器复热后出冷箱；复热后的氮气一部分作为产品气送出，另一部分氮气则送水冷却塔回收冷量。复热后的污氮气分成两部分，一部分作为分子筛吸附器的再生用气，另一部分送入水冷却塔回收冷量。氧气、氮气出冷箱后则分别进入压氧系统和压氮系统。从主冷抽出部分液氧作为液体产品送出。 空气分离控制系统采用浙大中控的 统，以“集中监视操作为主，就地监视操作为辅”的原则，系统设一个操作员站、一个工程师站，其中工程师站也兼作操 作员站，用于参数的设置和修改，一个现场控制站和一个就地监控盘。工程师站和操作员站互为冗余。计算机为工业 4/56M/40G,显示器为 21 英寸液晶显示器。系统拓扑结构如图所示： 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 2010年 6月 8日 11日 316 系统有四个部分组成 ,工程师站、操作站、控制站及通讯网络 应用软件中的维护和管理 ,同时具备操作站的功能 化系统、分馏塔系统、膨胀机系统、空压机系统及氧压机系统等部分 ,操作员可以通过画 面切换监视调整任一部分 ,操作员可在监视器上观察生产过程中各个部分的流程图、主要参数的趋势图、报警画面及联锁画面 ,监视和控制生产过程 ,从而对工艺过程进行管理监视和控制 电单元和各类卡件组成 制运算、逻辑控制的中心 ,完成工业生产的实时监测和控制 . 系统共配置各类卡件 73 块 ,其中主控卡 、数据转发卡、通讯卡均为冗余配置 ,另外配置 7 块 ) 、3 块 ) 、 块 ) 、 块 ) 、 块 ),共计接入点 260 余点 程师站、操作站 ,通讯接口单元是传输实时过程控制信息的通道 ,具有很高的可靠性和实用性 控制总线 (线分为两层 ,分别连接主控卡和数据转发卡 ,控制总线 ()采用指挥式令牌网 ,存贮转发通讯协议 ,是各卡件之间进行信息交流的通道 。 为保证设备正常运转，及时给操作人员提供必要的可靠数据来判断设备的工作情况并作出正确的操作，我们设计了一套显示（包括记录）各工艺参数的热工监视系统。 力测量 压力测量包括就地压力显示和操作站 压力显示两种，就地压力显示采用弹簧管压力表。操作站压力显示由变送器、现场控制站及操作员站共同实现。 度测量 温度测量包括温度显示和温度记录。温度显示包括温度就地显示和操作站温度显示，就地温度显示一般采用双金属温度计 ,直接安装在工艺管道上，操作站温度显示由铂热电阻、变送器、现场控制站及操作员站组成，对于需要趋势的测温点，在组态时记录其历史数据。 位测量 就地液位测量采用磁翻版液位计进行显示，操作站显示由差压变送器、控制站和操作站组成。 量测量 循环水流量测量采用电磁流量计，并设 置流量低限联锁，当流量小于 450 立方米 /小时不允许启动空气压缩机，保证系统设备安全。氧气、空气、氮气则采用标准孔板、差压变速器、现场控制站和操作员站组成。 速测量 透平膨胀机的转速测量由磁电传感器、频率电流转换器、现场控制站和操作员站组成。膨胀机运转时，工程师站 操作员站 现场控制站 11日 2010年第四届全国焦化技术及生产 年会 317 安装在膨胀机上的磁电传感器的线圈产生感应电动势，该电动势的频率与膨胀机轴的转速成正比。此脉动信号通过屏蔽线传到频率电流转换器，转换成 4 20电流信号进入 统实现联锁控制，在操作站上显示、报警并记录其历史数据。 根据空分工艺要求，系统设遥控操作系统，在控制室对切换阀、调节阀、电动执行机构以及一些联锁控制进行遥控操作。 系统由操作站、现场控制站、电气阀门定位器、气动调节阀（蝶阀）等组成。操作员通过键盘操作，使 出 4 20号来控制阀门开度。操作员通过键盘，在 义的开关量仪表，可以实现自动和手动的联锁控制。 根据工艺要求，对一些工况参数实行自动调节。 位调节 气冷却塔、水冷却塔的液位调节 空气冷却塔、水冷却塔中的水位是保证冷却效果和设备正常 运行的关键，由于气体和水充分换热形成饱和气体，为避免差压变送器负压室进水影响测量而设置了平衡器，变送器采用 100负迁移，通过 ） 水薄膜调节阀，从而达到保持水位稳定的目的。 塔液位的调节 下塔液位调节是为了保证设备的精馏工况稳定而设置。调节由下塔进入上塔的液空量，以维持上塔的稳定。 力调节 压力调节是为了稳定工况和安全生产而设置的。它由压力变送器、现场控制站、电气阀门定位器、调节阀等组成。 度调节 为了使设备的温度稳定在某一范围内 ，分子筛电加热器的联锁是由 统通过现场控制站输出的开关量来联锁电加热器电源的通断实现，温度调节由电控系统通过调功来完成。 分子筛吸附器是两组立式圆柱形容器，每只容器中均充有分子筛吸附剂。两组分子筛吸附器是交替工作的，即当一组分子筛吸附器是运行在吸附工作状态时，另一组则运行在再生状态。处在吸附状态的吸附器，流通冷却后的原料空气，当空气通过分子筛吸附器时，空气中的水分、二氧化碳和碳氢化合物被分子筛吸附，使空气得到净化。经过一段时间吸附，分子筛须进行再生，使分子筛中的吸附剂析出水分及 二氧化碳和碳氢化合物等，经过再生后的分子筛吸附器又可以投入吸附工作，因此两组分子筛吸附器是交替工作的。如图所示。 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 2010年 6月 8日 11日 318 分子筛切换系统的控制是由 出触点信号和模拟量信号，分别控制 11 个二位五通电磁阀和一个调节阀来实现的。通过电磁阀的带点和失电来接通和切断进入切换气缸的气信号，从而达到控制切换阀的开闭，并在均压过程中按程序使均压调节阀的开度分若干步完成从全关到全开的过渡，最大限度地减小对分子筛床层的冲击，延长分子筛的使用寿命。 再生气进 空气出 380子筛吸附器 消音器 空气进 1213 1204 1209 1201 1214 1210 1207 分子筛吸附器流程简图 2010年 6月 8日 11日 2010年第四届全国焦化技术及生产 年会 319 报警及联锁：为了保 证系统安全主要设备设有参数报警和系统联锁。 许空压机启动条件 却水流量 450m/h 滑油压力 润滑油温度 30 3003 放空阀全开 3006 出口阀全关 口导叶为启动位置 当上述条件全部满足才能启动空压机。 压机紧急停车条件 压机轴位移 供油压力 压缩机排气压力 压缩机止推轴承温度 80 缩机电机侧轴承温度 80 机输出端温度 80 缩机高速侧轴承温度 80 缩机低速侧轴承温度 80 当上述条件之一满足时压缩机跳车。另外，系统还设计了油泵、水泵、膨胀机、氧压机等起停联锁条件控制