甲醇制烯烴裝置主風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)優(yōu)化研究

郭榮祥　孫保全

【摘 要】本文在熟悉神華包頭煤化工甲醇制烯烴裝置工藝原理和控制要求的基礎(chǔ)上，結(jié)合傳統(tǒng)催化裂化裝置主風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，全面系統(tǒng)地對(duì)甲醇制烯烴裝置主風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行了分析，重點(diǎn)研究和設(shè)計(jì)了主風(fēng)機(jī)防喘振控制方案，實(shí)現(xiàn)了主風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)化控制，滿足了甲醇制烯烴裝置生產(chǎn)要求。

【關(guān)鍵詞】甲醇制烯烴裝置；主風(fēng)機(jī)；防喘振控制

0 前言

甲醇制烯烴裝置是實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)煤化工和石油化工有機(jī)結(jié)合的關(guān)鍵，在工藝特點(diǎn)上與傳統(tǒng)催化裂化工藝有著諸多相同或相似部分，但是由于甲醇制烯烴裝置反應(yīng)再生的特點(diǎn)與催化裂化裝置有著一定區(qū)別，對(duì)主風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的要求也不相同，借鑒催化裂化裝置現(xiàn)有控制經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化主風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)，尤其是優(yōu)化防喘振控制方案，將為煤制烯烴工廠安全平穩(wěn)運(yùn)行、節(jié)能降耗帶來(lái)極大的幫助。

1 甲醇制烯烴裝置工藝過(guò)程介紹

MTO裝置由三個(gè)系統(tǒng)組成，分別是熱量回收系統(tǒng)、反應(yīng)再生系統(tǒng)、急冷水洗及污水汽提系統(tǒng)[1]。進(jìn)料、反應(yīng)再生與主風(fēng)三部分構(gòu)成了反應(yīng)再生系統(tǒng)。其中，料部分屬于氣相進(jìn)料。MTO級(jí)的液相甲醇從界區(qū)外進(jìn)入裝置，經(jīng)逐步加熱出現(xiàn)氣化后，經(jīng)過(guò)熱處理輸送到反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)。生成的反應(yīng)氣體通過(guò)三級(jí)旋風(fēng)分離器回收攜帶的相關(guān)催化劑處理后被輸送至急冷汽提系統(tǒng)中。反應(yīng)再生系統(tǒng)中所使用的技術(shù)為不完全再生技術(shù)與循環(huán)流化床。為了給主風(fēng)系統(tǒng)提供足夠的再生燒焦用風(fēng)，系統(tǒng)內(nèi)兩臺(tái)電動(dòng)離心式主風(fēng)機(jī)一開(kāi)一備。

急冷汽提系統(tǒng)主要包括急冷塔、水洗塔和污水汽提塔。反應(yīng)系統(tǒng)來(lái)的反應(yīng)氣經(jīng)急冷塔、水洗塔洗去多余熱量和催化劑以后，輸送至烯烴分離單元供分離精制；在急冷水洗塔內(nèi)已經(jīng)冷凝的水會(huì)通過(guò)污水汽提塔，運(yùn)用相關(guān)提煉技術(shù)獲得一些甲醇、二甲醚等有機(jī)物[2]。同時(shí)，將回收到的甲醇、二甲醚隨進(jìn)料送入反應(yīng)器進(jìn)行回?zé)?。熱工系統(tǒng)是用于回收催化劑在再生燒焦過(guò)程中形成的多余熱量，并產(chǎn)生蒸汽，其中包括CO焚燒爐、余熱鍋爐以及再生器內(nèi)外取熱器。

2 甲醇制烯烴裝置主風(fēng)機(jī)

主風(fēng)機(jī)是動(dòng)力壓縮機(jī)，它借助于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將能量由壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子傳遞給工藝氣體。氣體壓縮過(guò)程是由旋轉(zhuǎn)葉輪上的葉片完成的，由于離心力的作用，氣體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)向外的速度，該速度的切向分量通過(guò)擴(kuò)壓器轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的壓力。根據(jù)其進(jìn)氣方式不同，可以分為離心式和軸流式。離心式主風(fēng)機(jī)主要用于處理小流量的氣體，軸流式主要應(yīng)用于大流量的工況下。甲醇制烯烴裝置主風(fēng)機(jī)組采用離心式壓縮機(jī)。

3 對(duì)甲醇制烯烴設(shè)備風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化

3.1 甲醇制烯裝置聯(lián)鎖控制邏輯優(yōu)化

甲醇制烯烴裝置中的主風(fēng)機(jī)的某些作用與催化裂化設(shè)備比較相似。二者的典型差別在于放熱反應(yīng)方面。催化裂化反應(yīng)是通過(guò)循環(huán)的再生催化劑將熱量輸送到相關(guān)反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)。在反應(yīng)轉(zhuǎn)化過(guò)程中要保持反應(yīng)溫度。這種反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)，主風(fēng)聯(lián)鎖為催化裂化裝置中級(jí)別最高的聯(lián)鎖，一旦主風(fēng)中斷，進(jìn)料操作也隨之停止，并且兩器循環(huán)也會(huì)被切斷。甲醇制烯烴反應(yīng)屬放熱反應(yīng)，通過(guò)對(duì)取熱設(shè)備的工藝優(yōu)化，從而保證在短時(shí)間內(nèi)反應(yīng)能夠正常進(jìn)料。如果時(shí)間較長(zhǎng)則會(huì)導(dǎo)致催化劑積碳活性慢慢降低。此時(shí)，必須把進(jìn)料切斷[3]。MTO裝置主風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖與催化裂化裝置間的區(qū)別在于，前者只需把外取熱器與再生系統(tǒng)切除就行。

3.2 改進(jìn)主風(fēng)機(jī)電機(jī)定子線圈溫度模式

目前，單點(diǎn)聯(lián)鎖模式是主風(fēng)機(jī)電機(jī)定子線圈的傳統(tǒng)模式，容易形成假信號(hào)，從而引起主風(fēng)機(jī)停車(chē)。因此，可將其改為三取二聯(lián)鎖模式，能有效提高主風(fēng)機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性[4]。

3.3 進(jìn)一步優(yōu)化主風(fēng)機(jī)主風(fēng)流量聯(lián)鎖儀表取樣

文丘里管方式是主風(fēng)流量取樣的傳統(tǒng)方式，其中，文丘里管包括3個(gè)取樣點(diǎn)，配有三個(gè)差壓變送器用于計(jì)算流量。過(guò)去在安裝過(guò)程中通常取樣只需取一個(gè)取樣點(diǎn)，因此，一旦取樣點(diǎn)被堵塞或出現(xiàn)其它問(wèn)題，則易導(dǎo)致流量聯(lián)鎖啟動(dòng)，從而導(dǎo)致一些誤動(dòng)作。經(jīng)過(guò)改進(jìn)后采用三點(diǎn)取樣法，選擇三個(gè)取樣點(diǎn)進(jìn)行取樣。這需要三個(gè)變送器進(jìn)行獨(dú)立取樣。當(dāng)一個(gè)取樣點(diǎn)出現(xiàn)失誤也不會(huì)引起主風(fēng)流量的聯(lián)鎖動(dòng)作。這極大減少了聯(lián)鎖誤動(dòng)作的出現(xiàn)。

3.4 主風(fēng)機(jī)潤(rùn)滑油備泵自啟條件優(yōu)化

1）提高潤(rùn)滑油泵備泵自啟壓力

潤(rùn)滑油泵出口正常壓力0.58MPa，原設(shè)計(jì)主泵出口壓力低于0.45MPa時(shí)，備泵自啟，最終確定當(dāng)主泵出口壓力低于0.48MPa時(shí)，備泵啟動(dòng)，可保證主風(fēng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。

2）增加運(yùn)行泵運(yùn)行信號(hào)消失備用泵自啟。

4 小結(jié)

（1）主風(fēng)機(jī)主要是提供燒焦風(fēng)，同時(shí)，保證再生系統(tǒng)的流化，并維持再生系統(tǒng)的壓力。因此，它屬于甲醇制烯烴裝置中的一個(gè)關(guān)鍵設(shè)備。

（2）甲醇制烯烴裝置具有獨(dú)特的工藝特征，因此，對(duì)主風(fēng)機(jī)的要求也比較特殊。對(duì)不同工況條件下的主風(fēng)需求量是明顯不同的。我們通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)防喘振控制曲線，就能在不同負(fù)荷條件下實(shí)施節(jié)能操作。

（3）經(jīng)對(duì)聯(lián)鎖控制回路進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，同時(shí)，對(duì)潤(rùn)滑油備泵自啟條件適當(dāng)調(diào)整，從而防止（下轉(zhuǎn)第102頁(yè)）（上接第75頁(yè)）異常停車(chē)。同時(shí)，還能防止裝置出現(xiàn)波動(dòng)，極大減少了物料損傷與能源損耗。

【參考文獻(xiàn)】

[1]吳秀章.煤制低碳烯烴工藝與工程[M].北京，化學(xué)工業(yè)出版社，2014：2-5.

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[4]張玉卓.煤潔凈轉(zhuǎn)化工程（神華煤制燃料和合成材料技術(shù)探索與工程實(shí)踐）[M].煤炭工業(yè)出版社，北京，2011.endprint