40萬噸/年氣分裝置塔頂溫度波動改進方案

羅匡民

[摘 要]目前故障現(xiàn)象為控制室內安全柵柜或卡件柜柜門打開時氣分裝置操作人員反應溫度測量信號會有波動，幅度在2℃左右。由于精餾工藝對溫度要求精準，直接影響產品質量，操作人員認為波動是無法接受的。

[關鍵詞]氣分，塔頂溫度，熱偶，安全柵

中圖分類號：TE624.32 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）35-0076-01

1、裝置簡介

蘭州石化公司40萬噸/年氣體分餾裝置由中石化北京設計院設計，設計處理量為40萬噸/年，年加工時數為8400小時，2001年10月動工建設，2003年7月1日投產。原料為氣體精制裝置脫硫后的液態(tài)烴，是300萬噸/年重油催化裂化裝置聯(lián)合配套裝置。控制系統(tǒng)采用EMERSON公司的DeltaV系統(tǒng)。

1.1 技術特點

1.1.1、采用七塔精餾工藝技術，比傳統(tǒng)六塔多了一個脫異丁烷塔，進一步把異丁烷和異丁烯分開。

1.1.2、所需熱源主要以300萬噸/年重油催化裂化裝置輸出的低溫熱水為主，以1.0MPa蒸汽通過換熱水加熱器E-513輔助加熱至給定溫度，合理地與300萬噸/年重油催化裂化裝置進行了熱聯(lián)合，降低了裝置的能耗。

1.2 工藝原理

裝置主要采用精餾原理對液態(tài)烴進行分離，得到丙烷、丙烯、異丁烯、丁烯-2產品。精餾原理是利用液態(tài)烴中各組分揮發(fā)能力的差異，通過液相和氣相的回流，使氣、液兩相逆向多級接觸，在熱能驅動和相平衡關系的約束下，使得易揮發(fā)組分（輕組分）不斷從液相往氣相中轉移，氣相中輕組分濃度增高，而難揮發(fā)組分卻由氣相向液相中遷移，液相中難揮發(fā)組分的濃度增高，使液態(tài)烴得到分離。

2、存在的故障問題

40萬噸/年氣分裝置主要采用六塔（T501-T506）精餾原理對液態(tài)烴進行分離，塔頂溫度要求穩(wěn)定。目前故障現(xiàn)象為控制室內安全柵柜或卡件柜柜門打開時氣分裝置操作人員反應溫度測量信號會有波動，幅度在2℃左右。此問題維護人員也曾咨詢過艾默生廠家，廠家回復以TC卡的精度要求1℃的波動屬于正常。并告知一種方法降低波動，我們將部分TC卡件的備用第八通道短接，利用第八通道在系統(tǒng)做冷端補償，其效果并不明顯。

2.1 問題分析

此檢測過程由現(xiàn)場熱偶溫度計、補償導線、安全柵、控制卡件及上位顯示組成一個測量回路，如圖1：

2.1.1、現(xiàn)場變送器部分

1）、測量回路中現(xiàn)場采用E型熱電偶，熱電偶的檢測原理如下：

將兩種不同的金屬導體焊接在一起，構成閉合回路，如在焊接端（即測量端）加熱產生溫差，則在回路中就會產生熱電動勢，此種現(xiàn)象稱為塞貝克效應（Seebeck-effect）。如將另一端（即參考端）溫度保持一定（一般為0℃），那么回路的熱電動勢則變成測量端溫度的單值函數。這種以測量熱電動勢的方法來測量溫度的元件，即兩種成對的金屬導體，稱為熱電偶。

熱電偶產生的熱電動勢，其大小僅與熱電極材料及兩端溫差有關，與熱電極長度、直徑無關。熱電偶工作原理圖（圖2）

2）、熱電偶同其它種溫度計相比具有如下特點：

a、優(yōu)點·熱電偶可將溫度量轉換成電量進行檢測，對于溫度的測量、控制，以及對溫度信號的放大、變換等都很方便，·結構簡單，制造容易，·價格便宜，·惰性小，·準確度高，·測溫范圍廣，·能適應各種測量對象的要求（特定部位或狹小場所），如點溫和面溫的測量，·適于遠距離測量和控制。

b、缺點·測量準確度難以超過0.2℃，·必須有參考端，并且溫度要保持恒定?！ぴ诟邷鼗蜷L期使用時，因受被測介質影響或氣氛腐蝕作用（如氧化、還原）等而發(fā)生劣化。

3）、熱電偶的應用：

采用雙金屬溫度計引與熱電偶/熱電阻一體的方式，既滿足現(xiàn)場測溫需求，亦滿足遠距離傳輸需求，可以直接測量各種生產過程中的-80-+500℃范圍內液體、蒸氣和氣體介質以及固體表面測溫。

用途：用于測量各種溫度物體，測量范圍極大，遠遠大于酒精、水銀溫度計。它適用于煉鋼爐、煉焦爐等高溫地區(qū)，也可測量液態(tài)氫、液態(tài)氮等低溫物體。

2.1.2、安全區(qū)域變送部分

安全區(qū)域變送部分采用的是MTL5081隔離安全柵，現(xiàn)對MTL安全柵做一介紹：

1）、MTL公司簡介

MTL公司成立于1971年，總部設在英國倫敦。MTL儀器儀表公司是在此基礎上發(fā)展起來的。MTL產品在質量、可靠性和安全性方面已經成為工業(yè)標準，并獲得世界上許多權威機構的認證。

2）、MTL5000系列安全柵特點

a、導軌安裝，方便緊湊。

b、輸入、輸出、電源回路三者完全隔離。

c、采用集成電路和表面封裝技術，提高了安全柵的精度。

d、安全區(qū)和危險區(qū)接線采用插入式接線塊，接線方便。

e、無本安接地要求，允許危險區(qū)電路浮空或任意一點接地。

f、所有安全柵均帶有電源指示燈。

g、功能全面，5000系列分為：MTL5014/5018開關量輸入安全柵、MTL5021/5022開關量輸出安全柵、MTL5031振動位移傳感器輸入安全柵、MTL5032脈沖量輸入安全柵 、MTL5041/5042模擬量輸入安全柵、 MTL5043/5045/5046模擬量輸出安全柵、MTL5074熱電偶輸入安全柵、MTL5081毫伏輸入安全柵、MTL5082熱電阻輸入安全柵。

3）、此次測量回路中采用的是MTL5081毫伏輸入安全柵，此安全柵輸入為毫伏信號，輸出也為毫伏信號，輸入、輸出接線必須采用相應的補償導線連接，并與Deltav系統(tǒng)中毫伏卡件配套使用。

2.1.3、控制系統(tǒng)通訊部分

40萬噸/年氣分裝置控制系統(tǒng)采用艾默生公司的Deltav控制系統(tǒng)。

此控制系統(tǒng)硬件由底板、卡件、通訊線纜等組成，其中卡件種類眾多，功能強大，分為：電源卡Power Supply、控制器Controller，模擬了輸入卡AI、模擬量輸出卡AO、數字量輸入卡DI、數字量輸出卡DO、熱電阻卡RTD、溫度卡TC、毫伏卡MVolt、通訊卡等，安裝后如圖3：

3、故障處理過程

1）、改進措施

根據現(xiàn)場實際情況制定測試方法：將T5114、T5157等共十個溫度測量回路的毫伏隔離柵MTL5081更換為補償端子的溫度變送安全柵MTL5074同時將原有的溫度TC卡更換為模擬量輸入卡AI，并將原溫度補償線跟換為普通信號線，在此次大檢修中對上述十個回路進行更換及鋪設線纜。

2）組態(tài)變更

在系統(tǒng)中對新的AI卡件進行組態(tài)，并修改相應連接，是上位顯示正常。

結束語

在此次故障中發(fā)現(xiàn)毫伏安全柵需要補償導線連接，在安全柵處受溫度影響較大，改進后至今溫度無以往的故障波動現(xiàn)象，不僅對對裝置的平穩(wěn)運行及工藝操作有了顯著改善，對今后的日常維護也大有改善。

參考文獻

[1] MTL安全柵使用說明書.