乙苯耦合塔控制系統的完善

張廣偉

摘要：節能減排是目前石化行業的主流，對于苯乙烯行業同樣也十分注重節能減排工作，某苯乙烯裝置首次引進美國BADGER公司的雙塔耦合技術的工藝包。該技術的關鍵是應用雙分離塔系統代替傳統的單分離塔，利用高壓塔塔頂的氣相物流作為低壓塔的再沸熱源，與單塔相比節能50%。新技術必然存在設計缺陷，尤其是控制系統核算不完善導致系統運行不穩定影響了裝置的平穩運行，通過對控制系統完善實現節能目的。

關鍵詞：節能 控制系統 乙苯耦合

一、前言

苯乙烯是一種重要的化工原料，用途廣泛，隨著我國經濟的快速發展，近年來苯乙烯行業突飛猛進，國內新建及改擴建裝置不斷增加，產能達到提高，但還不足以滿足經濟高速發展對其需求。同時，國內節能減排壓力也逐年遞增，行業內都在裝置節能技術上潛心研究，其中BADGER公司在其生產工藝包中引入了雙乙苯耦合塔技術。新技術的應用可使裝置能耗大大降低，提高了產品市場競爭力。

二、裝置概述

某石化苯乙烯裝置采用的雙塔乙苯循環耦合技術，這個技術的關鍵是應用雙分離塔系統代替傳統的單分離塔，利用高壓塔塔頂的氣相物流作為低壓塔的再沸熱源，較單塔相比再沸蒸汽和冷卻水消耗量降低50%。應用這個技術，較傳統的單塔精餾年節約再沸蒸汽8.2萬噸，年節約冷卻水640萬噸，節能效果明顯。

三、技術立項背景

新技術在實際運行過程中暴露出一些問題直接影響了裝置高效平穩運行，主要是以下兩方面問題：

（一）高壓乙苯塔壓力無法實現自動控制

高壓塔頂氣相流量嚴重偏離設計值，在原設計中高壓乙苯塔頂氣相乙苯去低壓乙苯塔的流量應該是1178kg/hr。自乙苯耦合塔開車以來，高壓塔這股氣相乙苯流量一直沒有達到過1178kg/hr。通過對歷年的數據統計，最大流量在13～55kg/hr，僅為設計流量的1.4～2.8%。在很多工況下，氣相乙苯流量時有時無，導致高壓壓力波動較大，塔的穩定性變差，產品質量隨之波動，造成能源的損失。在工藝包中，為達到節能的目的，低高壓塔的進料比率為1.15。為盡量減小高壓塔操作壓力波動的影響，該塔一直維持較高的回流比進行操作，在實際操作中進料比率一直控制在0.9～0.97的范圍。為了盡量提高總的進料負荷并保證產品合格，只能通過改變耦合塔的進料比率，增大高壓塔進料，減小低壓塔進料，這樣操作完全違背了設計的進料比率，導致高壓塔的蒸汽和冷卻水消耗量大幅度增加，增加蒸汽消耗和冷卻水消耗，耦合塔的節能優勢沒有發揮出來。在這種工況下操作，耦合塔根本達不到節能效果，嚴重影響裝置的能耗指標，造成了能源的極大浪費。

（二）外網噴射蒸汽氣波動，產品質量難于控制

乙苯耦合塔真空系統驅動蒸汽為電廠直送1.0Mpa蒸汽，該管網用戶多，壓力溫度變化幅度大，周期短，波動劇烈，尤其是冬季。受其影響，耦合塔的操作壓力、溫度等操作參數也隨之波動，導致產品質量不穩定，難于控制。隨機抽取耦合塔化驗分析數據435個，其中42個超過設計指標，樣本超標率達高達9.6%。

對于這項新的、先進的節能技術，尤其是完全依靠我們自己的技術力量進行詳細設計和設備制造的工藝來說，發生和處理這些問題是完全吸收和消化這項技術所必須經歷的過程。

四、主要采取的方案

通過對運行數據的收集與摸索，提出了對原有控制系統進行完善，主要方向是：

第一，增設壓力輔助調節系統控制閥;經過對所有的操作數據為建立新的控制系統，制定和實施在不同進料負荷工況下，高壓乙苯循環塔氣相流量的變化范圍數據收集的試驗方案。為此，將裝置開工以來高壓乙苯循環塔氣相流量數據進行收集對比和分析，但流量表指示基本處于無指示狀態，無法準確地計算出實際的氣相流量，但經過核算乙苯耦合塔兩塔的進料量中乙苯的含量以及兩塔塔頂乙苯采出流量進行數據偏差值對比計算出高壓塔氣相流量實際區間為0～100kg/h范圍內，針對目前調節閥的選型過大，以及現流量較低的情況，我們提出在原有的基礎上增加高壓乙苯循環塔輔助壓力控制調節系統，來實現控制塔壓力的穩定，技術人員設計了輔助控制系統的工藝流程及操作原理，經過論證和甄別后為新的流量控制系統提供準確的基礎設計數據交由設計院進行設計驗證、儀表調節閥選型以及材料出圖，并對系統進行改造施工。

第二，新上穩壓蒸汽控制系統;針對目前1.0MPa蒸汽壓力的不穩定，車間進過研究分析，根據目前系統已有的設備參數，核算能夠適應設備參數和操作要求的噴射蒸汽溫度和壓力，盡可能地利用原有設備、設施，找出苯乙烯裝置目前存在一條穩定的蒸汽壓力控制系統，操作壓力為0.9MPa，且壓力十分穩定，經過管線的壓力降損失計算以及查閱耦合塔真空噴射器設備手冊中有關動力蒸汽的運行要求，此蒸汽完全符合使用要求。

五、結語

乙苯耦合塔系統經過對控制系統的完善獲得成功后，在裝置標定中，與脫氫反應器同時達到設計進料量，各項指標穩定，裝置能耗指標達到設計標準。每年可減少蒸汽消耗0.8萬噸、冷卻水37.5萬噸，年可節省能源成本約288萬元?？刂葡到y完善的成功實施使裝置標定達到設計標準，精餾塔系統操作平穩率大大提高，裝置能耗大幅度降低，節約了大量的能源的消耗，達到了節能減排的目的，符合環保低碳清潔生產的要求。