甲醇裝置飽和塔液位測量及聯(lián)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(lián)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(duì)甲醇裝置飽和塔液位測量故障概率高、維護(hù)不便、聯(lián)鎖誤動(dòng)作頻繁等諸多問題進(jìn)行分析，通過對(duì)液位變送器取壓位置變更，擴(kuò)大測量范圍和聯(lián)鎖邏輯修改等一系列改造，大幅提高了飽和塔液位測量準(zhǔn)確性與聯(lián)鎖可靠性，也為檢修維護(hù)提供了方便，在運(yùn)行中取得良好的效果。

飽和塔 液位測量 聯(lián)鎖 緊急停車系統(tǒng)

中海石油化學(xué)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(shè)備，其液位控制尤為重要。但裝置運(yùn)行過程中，發(fā)現(xiàn)飽和塔液位測量故障率高，維護(hù)不便，聯(lián)鎖誤動(dòng)作頻繁，嚴(yán)重影響了裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。針對(duì)飽和塔液位測量及其聯(lián)鎖出現(xiàn)的諸多問題，在裝置檢修過程中，對(duì)飽和塔液位系統(tǒng)進(jìn)行了改造。

1 飽和塔液位系統(tǒng)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(chǎn)能為2.5 kt/d。裝置采用DPT改良低壓甲醇(ILPM)技術(shù)，利用DPT預(yù)轉(zhuǎn)化爐(CRG)和傳統(tǒng)蒸汽轉(zhuǎn)化爐生產(chǎn)合成氣[1]。在合成氣產(chǎn)生過程中，為促進(jìn)蒸汽甲烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)并防止出現(xiàn)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?yán)淠汉蛷U水返回到轉(zhuǎn)化爐作為進(jìn)料，對(duì)工藝水再利用，大幅減少了對(duì)廢液的再處理[3]。系統(tǒng)中來自回收塔塔底含醇水和轉(zhuǎn)化氣分離器的工藝?yán)淠航?jīng)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(huì)將飽和塔的水?dāng)y帶走，這就需要不斷用工藝?yán)淠杭板仩t給水進(jìn)行補(bǔ)充，以保持液位。液位過高或過低，都會(huì)影響裝置運(yùn)行及設(shè)備安全[5]。

1.2 飽和塔液位系統(tǒng)組成

系統(tǒng)中飽和塔液位監(jiān)測與聯(lián)鎖由3臺(tái)遠(yuǎn)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(hào)進(jìn)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)用于液位監(jiān)控，正常液位控制在約50%； LT1104/LT1103為4～20 mA帶HART信號(hào)的差壓變送器，法蘭間距為400 mm，量程-3.88～-0.23 kPa，信號(hào)進(jìn)緊急停車系統(tǒng)(ESD)用于聯(lián)鎖保護(hù)。LT1104液位信號(hào)高聯(lián)鎖(LAHH1104)，LT1103液位信號(hào)低聯(lián)鎖(LALL1103)，聯(lián)鎖值均為50%，采用單臺(tái)變送器動(dòng)作即發(fā)出聯(lián)鎖信號(hào)。

2 原液位系統(tǒng)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(zhì)較多，同時(shí)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(yùn)行過程中，結(jié)蠟和雜質(zhì)經(jīng)常造成液位變送器導(dǎo)壓管堵塞，引起液位指示波動(dòng)，甚至聯(lián)鎖動(dòng)作。自裝置投產(chǎn)以來，平均每個(gè)月都會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)壓管堵塞的情況，大幅增加了維護(hù)量。

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

3) 聯(lián)鎖方面，LAHH1104與LALL1103為單一信號(hào)觸發(fā)聯(lián)鎖，一旦導(dǎo)壓管堵塞，造成假液位指示，誤動(dòng)作概率很高[7]。2012年1～4月LAHH1104觸發(fā)誤動(dòng)作2次，對(duì)系統(tǒng)造成極大波動(dòng)，嚴(yán)重影響了裝置長周期平穩(wěn)運(yùn)行。

3 液位系統(tǒng)改造思路

針對(duì)飽和塔液位存在的諸多問題，決定對(duì)液位測量及聯(lián)鎖進(jìn)行相應(yīng)的改造?？紤]到導(dǎo)壓管堵塞問題，將LT1103/LT1104的測量范圍擴(kuò)大，使其在正常運(yùn)行時(shí)變送器均有液位指示。LT1102故障情況下可以通過LT1103或LT1104對(duì)液位進(jìn)行監(jiān)控，信號(hào)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(jù)導(dǎo)壓管堵塞情況對(duì)其進(jìn)行定期排污。

同時(shí)原有的單一變送器觸發(fā)聯(lián)鎖，誤動(dòng)作幾率很高，將LT1103/LT1104聯(lián)鎖值做相應(yīng)修改。原有的單一變送器觸發(fā)聯(lián)鎖改為LT1103/LT1104同時(shí)觸發(fā)聯(lián)鎖，2臺(tái)變送器既參與低聯(lián)鎖也參與高聯(lián)鎖，大幅減少誤動(dòng)作情況的發(fā)生[8]。

4 液位系統(tǒng)改造方案

4.1 現(xiàn)場液位變送器取壓位置改造

改造過程中，首先對(duì)LT1103/LT1104取壓位置進(jìn)行了變動(dòng)。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?yōu)? 700 mm。具體取壓位置如圖3所示。同時(shí)變送器量程和遷移量做相應(yīng)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(lián)鎖值修正

根據(jù)變送器新的量程對(duì)聯(lián)鎖值進(jìn)行修正。原LALL1103的聯(lián)鎖值為50%，對(duì)應(yīng)液位高度為200 mm；原LAHH1104的聯(lián)鎖值也為50%，對(duì)應(yīng)液位高度2 000 mm。現(xiàn)LT1104法蘭間距2 200 mm情況下，液位低聯(lián)鎖修正為9.1%，高液位聯(lián)鎖為90.9%。實(shí)際改造過程中LT1104低聯(lián)鎖值取10%，高聯(lián)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(dá)到聯(lián)鎖值，故液位異常時(shí)讓其提前進(jìn)入聯(lián)鎖動(dòng)作，留有一定的余量，也可對(duì)操作人員起到提示的作用，高低聯(lián)鎖值分別取95%和5%，以保證聯(lián)鎖的準(zhǔn)確有效性。

4.3 聯(lián)鎖邏輯修改

飽和塔LALL1103/LAHH1104由原來“1oo1”改為“2oo2”聯(lián)鎖邏輯方案，即當(dāng)LT1103液位低于5%，同時(shí)LT1104低于10%，觸發(fā)LALL1103動(dòng)作。同樣當(dāng)LT1103液位高于95%，同時(shí)LT1104高于90%，觸發(fā)LAHH1104動(dòng)作?？梢源蠓鶞p少變送器故障造成飽和塔假液位引起的聯(lián)鎖誤動(dòng)作。ESD中聯(lián)鎖邏輯如圖4所示。

在實(shí)際的聯(lián)鎖改造過程中，利用現(xiàn)有ESD邏輯中AI_LL/AI_HH功能塊來實(shí)現(xiàn)。

5 結(jié)束語

2012年4月飽和塔液位測量及聯(lián)鎖改造完成投入運(yùn)行后，對(duì)維護(hù)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(chǎn)控制要求，且經(jīng)濟(jì)實(shí)用，在一些相似的塔罐液位測量系統(tǒng)中有很好的借鑒意義。

圖4 LALL1103/LAHH1104“2oo2”聯(lián)鎖邏輯

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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(yè)于南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化系，現(xiàn)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