ACCS雙旋轉閥技術在芳烴吸附分離裝置中的應用

馬永軍

(中國石化上海石油化工股份有限公司芳烴部， 200540)

ACCS雙旋轉閥技術在芳烴吸附分離裝置中的應用

馬永軍

(中國石化上海石油化工股份有限公司芳烴部， 200540)

介紹了“雙塔雙閥”ACCS控制系統在中國石化上海石油化工股份有限公司600 kt/a芳烴聯合裝置吸附分離裝置中的應用情況。對ACCS控制系統使用前后的工藝狀況進行了對比，認為ACCS控制系統具有保持工藝條件改變期間流量穩定、提高流量控制精度和減少流量調整響應時間等特點，對確保吸附塔的穩定運行起到了較好的作用。

芳烴 旋轉閥 吸附分離 ACCS控制系統 ZTC

在芳烴吸附分離裝置中，目前應用較廣的模擬移動床對二甲苯(PX)分離工藝主要是美國環球油品公司(UOP)和法國Axens公司的技術。美國UOP公司擁有生產芳烴的全套專利技術，各項工藝技術先進，尤其是吸附分離技術的核心——模擬移動床旋轉閥技術(ACCS)，具有技術成熟、對二甲苯回收率高、工藝操作簡便以及安全可靠等優點，是目前芳烴裝置應用最為廣泛的工藝技術。Axens技術則利用微機控制144臺遙控閥的順序切斷和開啟，通過144個控制閥對抽余液、抽出液、脫附劑、原料和反洗液等5股物流進行連續的選擇性吸附分離的操作，而且單系列裝置不受規模影響，系統簡單可靠，但裝置運行周期相對較短。截至2010年，國內共有芳烴聯合裝置18套，其中15套采用了UOP技術，PX產能共5 450 kt/a;3套采用Axens技術，PX產能共2 100 kt/a。

中國石化上海石油化工股份有限公司(以下簡稱上海石化)600 kt/a芳烴聯合裝置中的吸附分離裝置就是采用了美國UOP公司的Parex專利技術，即采用ACCS先進控制系統控制2個IV號旋轉閥，利用旋轉閥的轉動來模擬移動床吸附－解吸操作，將PX與其同分異構體(鄰二甲苯、間二甲苯和乙苯)分開。芳烴聯合裝置上采用的雙吸附塔與雙旋轉閥組合的ACCS技術設計方案的工業化應用在國內尚屬首次。

1 ACCS雙旋轉閥控制系統工藝原理

美國UOP公司Parex工藝的核心設備是吸附塔、旋轉閥和循環泵。Parex工藝流程見圖1。

圖1 Parex工藝流程示意

通過ACCS控制系統使旋轉閥實現步進床層切換，模擬吸附塔內吸附劑的移動。用泵送循環泵和壓送循環泵將兩個吸附塔首尾連接起來，利用旋轉閥分別將6種凈物流(進料、解吸劑、抽出液、管沖洗、二次沖洗和抽余液)管線同時連接到24個床層管線中的1根管線上。當旋轉閥(RV)步進時，所有的凈物流按一定次序進入和導出吸附塔的不同床層，并順次經歷吸附(Ⅰ區)、精制(Ⅱ區)、解吸(Ⅲ區)、緩沖(Ⅳ區)4個不同的作用階段，該過程在吸附塔的24個床層管線間順次移動、循環進行。

Parex工藝旋轉閥工作原理示意見圖2。

PRC－壓力控制閥

2 ACCS雙旋轉閥控制系統的功能

ACCS技術所采用的2個吸附塔加1個旋轉閥的單系列標準模式在技術上成熟可靠，但受IV號旋轉閥性能的限制，采用單個IV號閥時吸附分離裝置的加工能力約為350 kt/a。為了擴大裝置加工能力，國內通常采用2個系列并聯的方式來擴大產能，即采用4個吸附塔、2個旋轉閥的雙系列模式，使裝置加工能力達到600 kt/a。上海石化600 kt/a吸附分離裝置由于受到占地面積限制，在設計時就提出了“雙塔雙閥”的設計方案，即2個吸附塔、2個旋轉閥。

600 kt/a吸附分離裝置的2個吸附塔和2個IV號旋轉閥共用一套液壓驅動系統，通過ACCS系統控制旋轉閥的步進，實現以下操作功能:當凈流股從2號吸附室流到1號吸附室時，改變泵送循環流量設定值，以保持適當的吸附室循環流量;每個區域的泵送循環流量設定值利用凈工藝流量設定值進行計算;自動調節各工藝流量、吸附室和拱頂的壓力、泵送循環流量、壓送循環流量、封頭沖洗和拱頂密封液流量;當工藝變量測量值偏差大時啟動工藝變量的自動切換功能，即工藝變量測量自動切換;實現區域轉換控制系統(ZTC)閥位的超前控制;用2個調節閥控制泵送循環、壓送循環及提余液流量;雙旋轉閥自動同步步進切換。

3 ACCS雙旋轉閥控制系統的操控

由操作站對雙旋轉閥控制系統進行工藝控制。操作站可以顯示圖形概覽、系統參數、輸入頁面、實時和歷史趨勢、系統狀態和報警信息等內容，并能對控制系統的所有功能進行監控和調節。美國UOP公司提供了一個可編程控制系統，用來與離散控制系統(DCS)進行通訊。DCS的數字和模擬輸出以及DCS的輸入通過DCS界面進出控制系統，如圖3所示。

圖3 ACCS雙旋轉閥控制系統示意

由于裝置是首次采用有2個吸附塔和2個旋轉閥的ACCS控制系統，操作中2個旋轉閥的同步運行顯得非常重要，一旦發生2個旋轉閥不同步問題，就會使進出旋轉閥的各股物料發生混流，影響吸附塔內各區域的物料配比，將導致產品PX不合格。因此，在應用此項控制技術時特別增加了2個旋轉閥的不同步報警裝置:邏輯床層不同步報警和邏輯區域不同步報警，并設置了轉閥手動同步按鈕，用以解決旋轉閥不同步的問題。當雙旋轉閥步進時相差為0.05 s時，控制系統將發出報警提示，由操作人員及時進行檢查和處理，以確保系統的正常運行。

4 ACCS雙旋轉閥控制系統的應用效果

為了更好地控制ACCS系統中的各股物料區域流量切換，使得區域流量能快速達到設定流量，美國UOP公司在ACCS控制系統中采用了ZTC控制技術，記錄調節閥開度，利用前一個循環周期泵送、壓送閥位進行超前控制。系統通過控制吸附塔的泵送循環閥門、壓送循環閥門及抽余液出閥門，使區域流量在旋轉閥步進過程中短時間內達到設定流量，并保持對泵送循環及輸出物料較高精度的流量控制，減少系統切換過程吸附塔的壓力波動，確保吸附劑的長周期運行，同時提高產品PX的質量分數和收率。

沒有應用泵送ZTC控制技術時，各區域泵送循環流量均存在著較明顯的波動，而且波動情況不固定，各區域之間流量變化也存在著滯后的現象，波動幅度也較大，達到50～100 m3/h。旋轉閥步進時區域流量需要2個床層步進后才能穩定在設定流量上，比如IV區只有3個床層，剛調整至設定流量，又需要進行調整，各區域流量不穩定，形成額外區域流量，泵送循環流量從大流量Ⅲ區降到小流量IV區以及從Ⅳ區的1 500 m3/h流量提高到Ⅰ區2 500 m3/h流量，通常需要100 s時間才能達到設定流量，各區域流量變化也呈現曲線型波動，造成產品PX質量分數下降，收率降低。

應用ZTC控制技術后，泵送循環流量發生變化時能在3 s左右就快速達到設定流量，泵送循環流量曲線走勢呈直線型波動。

圖4為ZTC技術應用前后泵送循環流量走勢對比。

圖4 ZTC系統投用前后泵送循環流量走勢對比

在壓送ZTC系統未投入使用時(系統由PID調節控制)吸附塔壓力在0.75～1.03 MPa范圍內波動，吸附塔壓力波動加劇造成吸附塔內各流量波動加大，同時也縮短了吸附劑使用壽命。而使用ZTC控制技術后，吸附塔壓力波動范圍可控制在0.84～0.92 MPa范圍內，吸附塔壓力波動幅度較小。

圖5為ZTC技術使用前后壓送循環流量走勢對比。

圖5 ZTC系統投用前后壓送循環流量走勢對比

使用ZTC控制技術后，由于吸附分離系統的區域流量變化小，吸附塔壓力穩定，PX質量分數可達到99.86%左右，PX收率也達到了98.6%左右。因此，確保ZTC控制系統的正常運行，才能更好地穩定裝置運行，確保吸附分離裝置產出優質PX產品，并且能降低裝置運行綜合能耗。

5 結語

在芳烴裝置吸附分離裝置上應用ACCS雙旋轉閥控制技術后，實現了工藝變量的自動切換，確保了旋轉閥進出物料的穩定。ZTC超前控制技術的應用，消除了超調量，減少了響應時間，提高了流量控制精度，確保了吸附塔的穩定運行。ACCS控制雙旋轉閥技術自2009年在芳烴裝置上應用以來，吸附裝置采用一套液壓系統驅動雙旋轉閥，系統運行穩定，產品PX的質量和收率均滿足裝置設計指標。

Application of ACCS Dual Rotary Valve Technology in Aromatics Adsorption Separation Unit

Ma Yongjun
(Aromatics Division，SINOPEC Shanghai Petrochemical Co．，Ltd．200540)

The application of ACCS control system of“twin towers and dual valve”program in the adsorption separation unit of 600 kt/a aromatics united plant of SINOPEC Shanghai Petrochemical Company Limited was introduced．Based on comparison of process conditions before and after using of ACCS control system，this paper concluded that ACCS control system could maintain stable flow，improve accuracy of flow control and reduce response time of flow adjustment during the process conditions changing period，which played an important role for ensuring stable operation of the adsorption tower．

aromatics，rotary valve，adsorption and separation，ACCS control system，ZTC

1674－1099 (2012)03－0050－04

TP272

A

2012-03-26。

馬永軍，男，1974年出生，畢業于上海石油化工高等專科學校石油化工專業，長期從事芳烴生產與技術管理工作。