開關(guān)閥關(guān)不到位引起吸附塔壓力大幅波動分析

金鵬(中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516086)

0 引言

IFP的ELUXYL工藝，需在全液相下通過逆向模擬移動床來實(shí)現(xiàn)傳質(zhì)分離，因此生產(chǎn)對二甲苯的核心設(shè)備為液壓控制的吸附塔[1]。吸附塔的壓力控制是很重要的，維持一定的壓力是為了維持吸附塔內(nèi)的液相操作，如果壓力下降到泡點(diǎn)壓力以下，塔里的液體會沸騰形成蒸汽，昂貴的吸附劑將損壞，這種情況應(yīng)當(dāng)盡力避免，IFP的Eluxyl工藝的吸附塔底0.9MPa的操作壓力是經(jīng)過實(shí)踐證明較為理想的參數(shù)[2]。吸附塔設(shè)備和吸附劑投資巨大，建設(shè)和檢修周期長，一旦吸附塔頂?shù)讐毫焖僮兓瘶O易造成吸附塔內(nèi)件損壞和吸附劑粉化的嚴(yán)重事故。當(dāng)出現(xiàn)內(nèi)部吸附劑泄漏時，將嚴(yán)重制約上下游物料平衡，極大沖擊裝置的盈虧平衡[3]。2020年某石化廠ELUXYL吸附塔曾發(fā)生壓力異常波動事件，文章著重對吸附塔壓力異常波動原因進(jìn)行分析。

1 概述

2020年某石化廠芳烴聯(lián)合裝置2月發(fā)生吸附塔壓力異常波動期間，C601A壓力異常波動壓力變化事件主要關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)如表1所示。

表1 吸附塔壓力波動事件主要關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)

2 吸附塔壓力波動原因分析

2.1 吸附塔壓力控制

吸附塔壓力波動主要受F/D/E/R四股進(jìn)出物料及泵送和壓送物料影響。(此時未投用反洗)。C601A壓力高報時，此時解吸劑物料在STEP23，進(jìn)料/解吸劑/抽余液均在B塔，此時在A塔的物料是抽出液，加上壓送和泵送，即造成A塔壓力波動的直接關(guān)聯(lián)物料有壓送、泵送和抽出液。我們采用排除法，按相關(guān)聯(lián)的物料量大小進(jìn)行逐個排除。則最有可能引起吸附塔壓力波動的物料為壓送＞泵送＞抽出液。

2.2 壓送對C601A壓力升高的影響排查

由于壓送直接控制C601A壓力，當(dāng)壓送流量不足，A塔出料過少，吸附塔A壓力將升高。此時壓送閥位和流量均明顯高于正常值，而C601A壓力仍較高，所以排除壓送流量偏小是造成本次A塔壓力高的原因。吸附塔壓力波動前后參數(shù)變化值如表2所示。

表2 吸附塔壓力波動前后參數(shù)變化值

2.3 泵送對C601A壓力升高的影響排查

同理，當(dāng)泵送流量過大，吸附塔A壓力將升高，此時泵送流量低于正常值，泵送閥位高于正常值，因此排除泵送流量過大是造成本次A塔壓力高的原因。此外，泵送閥位高是由于A塔壓力升高后，泵送調(diào)節(jié)閥背壓升高，調(diào)節(jié)閥開大以滿足泵送流量。

2.4 抽出液對C601A壓力升高的影響排查

當(dāng)抽出液抽出量偏小，A塔出料過少，吸附塔A壓力將升高。此時抽出液流量和正常值相同，抽出液閥位低于正常值，因此排除抽出液流量偏小是造成本次A塔壓力高的原因。此外，抽出液閥位較正常低是由于A塔壓力升高后，抽出液調(diào)節(jié)閥后路背壓不變，吸附塔至抽出液集合管壓力差變大，調(diào)節(jié)閥較小閥位即可滿足抽出液流量。

2.5 進(jìn)料對C601A壓力升高的影響排查

在按正常分析排除了與A塔壓力波動直接關(guān)聯(lián)的壓送、泵送和抽出液后，由于A塔壓力波動時正好是進(jìn)料從A塔底切到B塔頂，且XV307在塔壓波動前出現(xiàn)故障，因此猜測進(jìn)料可能是造成本次A塔壓力高的原因。

當(dāng)解吸劑步進(jìn)至STEP23時，XV312切換至XV313，此時進(jìn)料量與正常工況時幾乎一樣，且進(jìn)料在XV313，進(jìn)料流量應(yīng)對B塔壓力有影響，對A塔無影響。但由于此時XV307未完全關(guān)閉，XV313在塔頂，與塔中的XV307相比背壓較高，始終有FEED進(jìn)入A塔，雖然FEED總量保持不變，但仍從XV307進(jìn)入A塔的物料卻造成A塔內(nèi)總物料量偏多，因此A塔壓力升高。C601A底壓力設(shè)定為0.9MPA,使得A塔壓送調(diào)節(jié)閥開大進(jìn)行泄壓。

排查過程我們遵循了“邏輯關(guān)系順序”進(jìn)行逐個排除，確定了造成吸附塔壓力波動的根本原因是XV307未關(guān)嚴(yán)。值得一提的是，此次吸附塔壓力波動時，D線調(diào)節(jié)閥較正常開大較多，此時XV124→XV101，解吸劑已在A塔，容易被理解成是解吸劑量過大造成的吸附塔壓力波動。首先吸附塔壓力上升是在解吸劑調(diào)節(jié)閥開大之前，其次此時解吸劑流量實(shí)際流量反而是低于正常值，所以并不是解吸劑流量大造成的C601A壓力升高。解吸劑調(diào)節(jié)閥開大是由于C601A背壓較高，雖然調(diào)節(jié)閥閥位已逐步開大，但仍然未達(dá)到D線設(shè)定流量值。

3 C601A壓力升高時壓送和解吸劑閥位變化

當(dāng)XV312切至XV313時，此時壓送區(qū)域?qū)l(fā)生改變，由三區(qū)變化成二區(qū)，在ELUXYL吸附工藝中為避免吸附塔底頂切換時，由于流量變化較大，造成塔壓波動較大，因此開關(guān)閥有ZTC設(shè)置，既在切換時關(guān)聯(lián)的控制閥先由PID控制切換為手動控制，執(zhí)行OP值，手動時間結(jié)束后程序自動恢復(fù)PID控制，再進(jìn)行自動調(diào)節(jié)。此時A塔物料較多，壓力升高，因此壓送閥位和流量需比正常值更大才能平衡A塔壓力，然而由于OP的關(guān)系，XV313/314/315在剛切換時仍是按照上個周期正常流量下的低閥位執(zhí)行，當(dāng)OP結(jié)束轉(zhuǎn)為PID控制時，因A塔壓力高又會將壓送調(diào)節(jié)閥快速開大，因而出現(xiàn)了壓送閥位在此三個步進(jìn)時閥位拉低后又迅速開大的動作，造成A塔壓力降低后又升高三次往復(fù)。同理，當(dāng)D線由XV124步進(jìn)至XV101，解吸劑調(diào)節(jié)閥在上個周期OP值的作用下，解吸劑閥位也出現(xiàn)了兩個高低振蕩點(diǎn)。

4 PX產(chǎn)品不合格原因分析

FEED開關(guān)閥故障自動設(shè)維護(hù)，現(xiàn)場閥門關(guān)不到位，隨著床層切換，此開關(guān)閥處始終有進(jìn)料進(jìn)入II區(qū)，且時間越長，越接近II區(qū)頂部，此時精制區(qū)流量不足以將這部分雜質(zhì)洗脫下來，最終造成抽出液被污染，導(dǎo)致PX純度下降，F(xiàn)開關(guān)閥關(guān)不到位竄料示意圖見下圖1。由于XV307較長時間未關(guān)閉，進(jìn)料組分大量污染精制區(qū)中上部，PX產(chǎn)品將不合格，因此不必將XV207也一同設(shè)維護(hù)來避免抽出液的污染。本次在XV307關(guān)不到位20min后，在抽出液拉曼光譜上即可觀察到MX/OX雜質(zhì)含量大幅度上漲。

圖1 F開關(guān)閥關(guān)不到位竄料示意圖

5 結(jié)語

根據(jù)XV307閥未關(guān)到位引發(fā)的異常狀況，總結(jié)及建議如下：

(1)作為吸附塔核心部件之一的開關(guān)閥，隨著裝置運(yùn)行時間的不斷加長，將逐步呈現(xiàn)出故障率增大的趨勢。因此今后當(dāng)開關(guān)閥自動設(shè)維護(hù)后，特別是出現(xiàn)開關(guān)閥關(guān)延時，內(nèi)操需立即通知外操隔離閘閥，同時內(nèi)操可通過對應(yīng)的床層壓差表判斷開關(guān)閥是否關(guān)不嚴(yán)。

(2)開關(guān)閥關(guān)不到位時，隔離對應(yīng)閘閥時間長短直接關(guān)系到后續(xù)的處理深度，若能短時間內(nèi)隔離因故障無法關(guān)嚴(yán)的閘閥(F/D/BW開關(guān)閥對應(yīng)關(guān)上游閘閥，E/R開關(guān)閥對應(yīng)關(guān)下游閘閥)，可減少對PX純度和消除因開關(guān)閥關(guān)不到位引起的吸附塔壓力波動的不良影響，從而避免將PX產(chǎn)品改入不合格罐等一系列后續(xù)調(diào)整操作。

(3)遇開關(guān)閥關(guān)不嚴(yán)導(dǎo)致PX純度下降，當(dāng)純度小幅度低于99.71%時，考慮物料污染時間，PX至產(chǎn)品罐流程可不切除，通過大幅度降低E/R比提高裝置餾出口PX純度的方式調(diào)和產(chǎn)品罐。

(4)吸附塔壓力是吸附單元一個重要的操作參數(shù)，它的波動會對裝置的生產(chǎn)造成嚴(yán)重的不良影響。當(dāng)遇到吸附塔壓力波動時，操作員應(yīng)首先冷靜下來，查找關(guān)聯(lián)原因，謹(jǐn)記停車標(biāo)準(zhǔn)。吸附塔有高壓/低壓聯(lián)鎖保護(hù)，注意觀察吸附塔壓力變化趨勢，只要吸附塔壓力波動變化趨勢逐漸收斂，不必?fù)?dān)心并緊急拍停裝置。