空分裝置純化器升壓閥門優化控制的幾點建議

張彤輝　饒海朋

摘要：神華寧夏煤業集團烯烴一分公司空分純化器由兩臺立式安裝的吸附罐組成并交替吸附。文章通過對裝置純化器升壓過程中的數據進行整理，得出切換過程中空氣流量波動較大，造成空壓機C01導葉短時間波動7%，嚴重時可造成壓縮機喘振、跳車等事故，從而闡述了降低純化器升壓過程中對機組負荷的影響。

關鍵詞：空分裝置；純化器；升壓閥門；機組負荷；優化控制 文獻標識碼：A

中圖分類號：TQ28 文章編號：1009-2374（2016）34-0044-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.34.022

神華寧煤有限責任公司烯烴一分公司現有法液空生產的90000Nm3/h煤化工型空分裝置兩套，該裝置純化器采用立時雙層床徑向流純化器，其升壓過程中空氣流量波動較為明顯，容易導致短時間內空壓機導葉波動，機組負荷難以控制，因此通過優化純化器升壓過程，有利于降低升壓對于機組負荷的影響。

1 烯烴一分公司空分裝置純化器簡介

烯烴一分公司空分裝置分子篩吸附系統采用長周期，雙層床凈化技術。其作用是吸附空氣中的水分、二氧化碳及碳氫化合物等雜質。該分子篩純化系統采用長周期設計，單個吸附器吸附時間為4小時，當一只純化器進行吸附的同時，另一個純化器處于再生狀態。

2 純化器升壓實際現狀分析

2.1 純化器升壓過程描述

純化器運行步驟主要為吸附、高壓隔離、泄壓、放空、加熱、冷吹、低壓隔離、升壓、并行、切換九個步驟，當吸附完畢后，通過對再生罐體的充壓，主要是通過開啟均壓閥來平衡兩個純化器壓力的過程。切換時，均壓閥開啟，使得再生氣進入再生罐體，為保持切換穩定，升壓閥開啟時必須按照一定速率開啟，防止分子篩吹翻。

2.2 均壓閥開啟曲線

目前均壓閥開啟曲線如圖1所示：

曲線X軸為時間，Y軸為開度，由上圖可以看出，因升壓初期壓差較大，因此開啟速率曲線相對平緩，以控制均壓速率，有效防止床層吹翻。后期由于兩罐體間壓差減少，因此開啟速率曲線斜率明顯增加。

2.3 目前均壓閥在開啟均壓過程中存在的主要問題

2.3.1 由于空分裝置前后工段聯系緊密，機組進氣量大約在500000Nm3/h，均壓過程中波動量大約在25000Nm3/h，會導致進入精餾系統的進氣量減少，影響精餾工況穩定。

2.3.2 由于進氣量的波動，導致空壓機C01導葉HV7019波動7%，正常運行時排氣壓力正常值為0.5MPa，但在純化系統處于均壓步驟的過程中在0.492～0.507MPa之間波動。導致機組運行不穩定因素增加。

2.3.3 增壓機C05正常運行時排氣壓力指標控制在4.85MPa，但在純化系統處于均壓步驟過程中在4.75～4.9MPa之間波動，影響增壓機穩定運行。

通過以上分析可以得出，純化器均壓過程中，空氣流量波動較大，機組負荷波動，對裝置穩定運行有較大影響，若在系統工況不穩定的前提下，很有可能造成機組喘振現象，并有可能引發跳車事故發生。造成嚴重經濟損失。

2.4 原因分析

2.4.1 表1為純化器均壓過程中閥門開度、壓差、空壓機導葉HV7019、低壓空氣流量FI1294變化情況。

2.4.2 均壓閥門開度、壓差、導葉開度、低壓空氣流量趨勢。純化器進入均壓階段時，均壓閥逐漸開啟，此時再生罐中開始充入氣體，因此進入精餾系統的氣量減少，由于導葉為自動控制，為保證后系統氣量穩定，因此導葉開度增大，隨著均壓閥開度的進一步增大，導葉開度也隨之增加。通過對趨勢的進一步分析和對比可以看出，純化器均壓閥從14%～23%、23%～35%的這兩個階段，純化器壓差PDI1227以及空壓機導葉HV7019變化較大，其中23%～35%這個階段的變化最大，由以上趨勢數據可以判斷出，閥門在這兩個階段的時候閥門開啟速率過快。

3 優化控制的幾點建議

3.1 優化控制的原則

3.1.1 保持純化器在升壓過程至并行階段步進的條件不變。

3.1.2 在均壓閥目前開啟速率（設計開啟速率）基礎上，有效減緩閥門開啟速率。

3.1.3 因目前均閥門開啟速率僅6個區間，第一階段優化可以考慮在14%～23%范圍內將動作時間進行

調整。

3.1.4 第一階段進行優化結束后，根據均壓閥門KV1211開啟速率對前系統機組負荷的影響程度，進行下一步優化方案（增加KV1211開啟速率控制區間需程序下裝）。

3.2 優化控制具體措施實施

3.2.1 延長均壓閥閥門開度14%～23%的動作時間，由之前的150s延長至300s。

3.2.2 均壓閥閥門開至23%之后，保持閥門23%的開度不變，進行延時，延時時間為300s。

3.2.3 均壓閥閥門從23%開至35%間階段，動作時間不變為300s。

3.2.4 均壓閥閥門從35%-47%-75%動作時間仍然不變為420s。

3.2.5 就此來看，純化器均壓時間較之間共延長450s，以上修改由儀表人員在純化系統控制邏輯里面進行修改，無需下裝。

3.2.6 純化邏輯進行修改之后，分子篩純化器按設計步進至升壓步驟時，將純化器運行控制投至手動控制，此時觀察純化器的均壓情況，待兩罐體之間的壓差PDI1227<5kPa的條件滿足后，將狀態投至自動控制；此后的連續兩個周期升壓無異常后，升壓步驟投自動模式運行。

3.3 優化前后對比

3.3.1 表2為優化前后均壓閥KV1211開啟速率

對比：

由圖2可以看出，通過對閥門開啟優化，開啟速率曲線優化后其斜率明顯緩于優化前。

3.3.3 優化之后，純化器均壓過程中均壓閥門KV1211的開度、PDI1227壓差、導葉HV7019開度、低壓空氣流量變化趨勢中。導葉開度明顯平穩，氣量波動也相對較為穩定。調整達到了預期的效果。

作者簡介：張彤輝（1980-），男，神華寧夏煤業集團有限責任公司烯烴一分公司空分車間主任。

（責任編輯：黃銀芳）