甲醇裝置飽和塔液位測量及聯鎖改造

張述飛

(中海石油建滔化工有限公司，海南 東方 572600)

甲醇裝置飽和塔液位測量及聯鎖改造

張述飛

(中海石油建滔化工有限公司，海南 東方 572600)

針對甲醇裝置飽和塔液位測量故障概率高、維護不便、聯鎖誤動作頻繁等諸多問題進行分析，通過對液位變送器取壓位置變更，擴大測量范圍和聯鎖邏輯修改等一系列改造，大幅提高了飽和塔液位測量準確性與聯鎖可靠性，也為檢修維護提供了方便，在運行中取得良好的效果。

飽和塔 液位測量 聯鎖 緊急停車系統

中海石油化學股份有限公司800 kt/a甲醇裝置采用英國DPT公司的工藝包，飽和塔作為裝置原料氣蒸汽飽和的重要設備，其液位控制尤為重要。但裝置運行過程中，發現飽和塔液位測量故障率高，維護不便，聯鎖誤動作頻繁，嚴重影響了裝置的穩定運行。針對飽和塔液位測量及其聯鎖出現的諸多問題，在裝置檢修過程中，對飽和塔液位系統進行了改造。

1 飽和塔液位系統概況

1.1 飽和塔工藝流程簡介

該甲醇裝置采用天然氣作原料，精甲醇產能為2.5 kt/d。裝置采用DPT改良低壓甲醇(ILPM)技術，利用DPT預轉化爐(CRG)和傳統蒸汽轉化爐生產合成氣[1]。在合成氣產生過程中，為促進蒸汽甲烷轉化反應并防止出現不必要的變化，需要向已脫硫的天然氣里加入工藝蒸汽[2]。該工藝蒸汽的一部分由飽和塔提供，具體工藝流程如圖1所示。

圖1 飽和塔工藝流程示意

飽和塔在向原料氣加入工藝蒸汽的過程中回收雜醇油、工藝冷凝液和廢水返回到轉化爐作為進料，對工藝水再利用，大幅減少了對廢液的再處理[3]。系統中來自回收塔塔底含醇水和轉化氣分離器的工藝冷凝液經加熱器向飽和塔送入熱量，天然氣在飽和塔中吸收蒸汽[4]。隨著加熱，天然氣會將飽和塔的水攜帶走，這就需要不斷用工藝冷凝液及鍋爐給水進行補充，以保持液位。液位過高或過低，都會影響裝置運行及設備安全[5]。

1.2 飽和塔液位系統組成

系統中飽和塔液位監測與聯鎖由3臺遠傳差壓變送器組成，具體取壓位置如圖2所示。

圖2 飽和塔液位變送器改造前取壓位置示意

圖2中，LT1102為FF總線變送器，法蘭間距1 700 mm，量程-16.61～-1.12 kPa，信號進現場總線控制系統(FCS)用于液位監控，正常液位控制在約50%； LT1104/LT1103為4～20 mA帶HART信號的差壓變送器，法蘭間距為400 mm，量程-3.88～-0.23 kPa，信號進緊急停車系統(ESD)用于聯鎖保護。LT1104液位信號高聯鎖(LAHH1104)，LT1103液位信號低聯鎖(LALL1103)，聯鎖值均為50%，采用單臺變送器動作即發出聯鎖信號。

2 原液位系統存在的問題

1) 由于飽和塔回收了裝置中的雜醇油、含醇水、廢水等，雜質較多，同時在甲醇合成過程中形成的部分石蠟也被帶到飽和塔中[6]。在運行過程中，結蠟和雜質經常造成液位變送器導壓管堵塞，引起液位指示波動，甚至聯鎖動作。自裝置投產以來，平均每個月都會出現導壓管堵塞的情況，大幅增加了維護量。

2) 正常運行時飽和塔液位控制在約50%，使得LT1104的信號長期在0，LT1103的信號在100%。液位監控只有LT1102來完成，LT1103/LT1104起不到任何液位監控的作用，只是單純地用于聯鎖保護。一旦LT1102出現故障，操作工只能到現場查看就地磁翻板液位計，對操作造成極大的不便和隱患，同時也不便于變送器的日常維護。

3) 聯鎖方面，LAHH1104與LALL1103為單一信號觸發聯鎖，一旦導壓管堵塞，造成假液位指示，誤動作概率很高[7]。2012年1～4月LAHH1104觸發誤動作2次，對系統造成極大波動，嚴重影響了裝置長周期平穩運行。

3 液位系統改造思路

針對飽和塔液位存在的諸多問題，決定對液位測量及聯鎖進行相應的改造。考慮到導壓管堵塞問題，將LT1103/LT1104的測量范圍擴大，使其在正常運行時變送器均有液位指示。LT1102故障情況下可以通過LT1103或LT1104對液位進行監控，信號通過Modbus送給FCS。故障處理過程中不影響飽和塔液位的控制，也方便根據導壓管堵塞情況對其進行定期排污。

同時原有的單一變送器觸發聯鎖，誤動作幾率很高，將LT1103/LT1104聯鎖值做相應修改。原有的單一變送器觸發聯鎖改為LT1103/LT1104同時觸發聯鎖，2臺變送器既參與低聯鎖也參與高聯鎖，大幅減少誤動作情況的發生[8]。

4 液位系統改造方案

4.1 現場液位變送器取壓位置改造

改造過程中，首先對LT1103/LT1104取壓位置進行了變動。將LT1104氣相取壓位置保持不變，液相移至原LT1103的液相取壓位置，法蘭間距由原來的400 mm改為2 200 mm。LT1103氣相和液相取壓位置改為與LT1102取壓位置一致，法蘭間距變為1 700 mm。具體取壓位置如圖3所示。同時變送器量程和遷移量做相應修改，LT1104量程改為-21.50～-1.44 kPa，LT1103量程改為-16.61～-1.12 kPa。

圖3 飽和塔液位變送器改造后取壓位置示意

4.2 聯鎖值修正

根據變送器新的量程對聯鎖值進行修正。原LALL1103的聯鎖值為50%，對應液位高度為200 mm；原LAHH1104的聯鎖值也為50%，對應液位高度2 000 mm。現LT1104法蘭間距2 200 mm情況下，液位低聯鎖修正為9.1%，高液位聯鎖為90.9%。實際改造過程中LT1104低聯鎖值取10%，高聯鎖值取90%。由于改造后LT1103法蘭間距只有1 700 mm，最低和最高液位無法達到聯鎖值，故液位異常時讓其提前進入聯鎖動作，留有一定的余量，也可對操作人員起到提示的作用，高低聯鎖值分別取95%和5%，以保證聯鎖的準確有效性。

4.3 聯鎖邏輯修改

飽和塔LALL1103/LAHH1104由原來“1oo1”改為“2oo2”聯鎖邏輯方案，即當LT1103液位低于5%，同時LT1104低于10%，觸發LALL1103動作。同樣當LT1103液位高于95%，同時LT1104高于90%，觸發LAHH1104動作。可以大幅減少變送器故障造成飽和塔假液位引起的聯鎖誤動作。ESD中聯鎖邏輯如圖4所示。

在實際的聯鎖改造過程中，利用現有ESD邏輯中AI_LL/AI_HH功能塊來實現。

5 結束語

2012年4月飽和塔液位測量及聯鎖改造完成投入運行后，對維護工作帶來極大的方便，可用性與可靠性大幅提高。該改造不僅滿足了生產控制要求，且經濟實用，在一些相似的塔罐液位測量系統中有很好的借鑒意義。

圖4 LALL1103/LAHH1104“2oo2”聯鎖邏輯

[1] 楊振江.Lurgi工藝與Davy工藝大甲醇合成技術對比[J].氮肥技術，2017(02)：38-40.

[2] 李瓊玖，唐嗣榮，顧子樵,等.近代甲醇合成工藝與合成塔技術(上)[J].化肥設計,2003(06):5-10.

[3] 李發旺，斯欽德力根.甲醇生產工藝與操作[M].北京:北京理工大學出版社， 2013.

[4] 張子鋒，張凡軍.甲醇生產技術[M] .北京:化學工業出版社， 2008.

[5] 樂嘉謙.化工儀表維修工[M].北京:化學工業出版社， 2004.

[6] 黃金錢，劉金輝，仇東.合成甲醇過程中結蠟的原因及預防處理措施[J].能源化工， 2006(02)：44-46.

[7] 左國慶,明賜東.自動化儀表故障處理實例[M].北京:化學工業出版社， 2003.

[8] 吳祚武.液位控制系統[M].北京:化學工業出版社， 2006.

稿件收到日期：2017-08-24，修改稿收到日期2017-09-14。

張述飛(1982—)，男， 2006年畢業于南京工業大學自動化系，現就職于中海石油建滔化工有限公司，任工程師。

TP277

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1007-7324(2017)06-0069-03