煤化工行業(yè)甲醇卸車裝置改造措施

高小偉

(河南龍宇煤化工有限公司，河南 永城 476600)

0 前言

河南龍宇煤化工有限公司原有的甲醇卸車裝置自動(dòng)化程度低，作業(yè)量之內(nèi)所卸甲醇無(wú)法滿足裝置高負(fù)荷運(yùn)行所需的甲醇量，因而需要對(duì)甲醇卸車裝置進(jìn)行改造升級(jí)，而改造升級(jí)后的甲醇卸車裝置在整個(gè)卸車過程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化操作，大大提升了裝置的安全性，并且減少了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，能夠很好地滿足每年卸甲醇量10萬(wàn)t的需求。

1 原卸車裝置存在的問題

原甲醇卸車裝置采用活接頭的金屬軟管連接，配3根金屬軟管和2臺(tái)離心泵(泵之間相互備用)，同時(shí)能夠卸2輛甲醇槽車，通過離心泵將甲醇輸送至甲醇儲(chǔ)罐。原卸車裝置存在的問題如下：

1.1 采用活接頭的金屬軟管連接，不符合安全要求

根據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50160—2008)規(guī)定，甲醇(乙類)液體應(yīng)采用液下裝卸車鶴管進(jìn)行裝車，使用金屬軟管不符合安全規(guī)定，而原有裝置采用活接頭的金屬軟管進(jìn)行甲醇的卸車，明顯安全標(biāo)準(zhǔn)不達(dá)標(biāo)。

1.2 卸車時(shí)罐車VOC(揮發(fā)性有機(jī)化合物)不達(dá)標(biāo)排放

原有甲醇卸車氣相未收集，未設(shè)置VOC回收系統(tǒng)，從而使得VOC不能達(dá)標(biāo)排放，造成了環(huán)境污染。

1.3 卸貨能力不能滿足裝置生產(chǎn)需求

原有甲醇卸車采用2臺(tái)離心泵進(jìn)行輸送，每臺(tái)泵的流量為20 m3/h，每天卸車時(shí)長(zhǎng)為6～8 h，甲醇每天最大卸車量達(dá)200 t，全年最大卸甲醇量為7.3萬(wàn)t，無(wú)法滿足龍宇煤化工每年卸車甲醇量10萬(wàn)t的需求。

1.4 自動(dòng)化程度低，勞動(dòng)強(qiáng)度大

原有甲醇卸車裝置的操作都是通過手動(dòng)進(jìn)行流程操作，自動(dòng)化程度低。甲醇卸車期間，工作人員必須在現(xiàn)場(chǎng)看護(hù)，當(dāng)罐車快卸完時(shí)，調(diào)整離心泵出口閥，避免機(jī)泵出現(xiàn)抽空。同時(shí)，罐車底部未卸完的甲醇需要人工排放干凈，導(dǎo)致工人勞動(dòng)強(qiáng)度較大。

1.5 卸車裝置急停按鈕和聯(lián)鎖裝置不健全，安全標(biāo)準(zhǔn)不達(dá)標(biāo)

原有甲醇卸車裝置急停按鈕和聯(lián)鎖裝置不健全，未設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)和遠(yuǎn)程的急停按鈕和保護(hù)機(jī)泵的聯(lián)鎖裝置。在整個(gè)卸車過程中，如果出現(xiàn)緊急情況，無(wú)法通過急停按鈕和聯(lián)鎖裝置立刻停止運(yùn)行，故而在卸車過程中安全標(biāo)準(zhǔn)不達(dá)標(biāo)。

1.6 采用填料密封的離心泵進(jìn)行輸送，在填料處，易發(fā)生泄漏

原有甲醇卸車裝置采用填料密封的離心泵進(jìn)行輸送，在填料處，極易發(fā)生甲醇泄漏。泄漏的甲醇如若遇到明火或靜電，有發(fā)生火災(zāi)或爆炸的重大安全隱患。

2 升級(jí)改造措施

針對(duì)原卸車裝置的問題所采取的改造措施如下：

2.1 使用液下萬(wàn)向裝卸車鶴管

新裝置使用液下萬(wàn)向裝卸車鶴管來(lái)代替金屬軟管，不僅滿足新規(guī)范要求，同時(shí)提高了操作便捷性。

2.2 罐車頂部采用鎖緊式密閉鶴管，氣相收集進(jìn)入洗滌裝置

新裝置的罐車頂部采用鎖緊式密閉鶴管，設(shè)有氮?dú)夤芫€和VOC回收管線，氮?dú)夤芫€設(shè)置流量調(diào)節(jié)閥(手動(dòng))、氣動(dòng)快關(guān)閥、止回閥，VOC回收管線前端設(shè)置止回閥。當(dāng)卸車時(shí)，向罐車內(nèi)充氮?dú)?，補(bǔ)氮量略高于卸車泵的額定流量，從而避免罐車出現(xiàn)負(fù)壓，空氣進(jìn)入罐車，形成爆炸空間，而多余的氮?dú)夂凸捃噧?nèi)揮發(fā)出來(lái)的甲醇蒸氣等通過VOC回收管線進(jìn)入洗滌塔。通過除鹽水的洗滌回收氣相中的甲醇，使得VOC達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。此外，洗滌塔塔釜含醇水通過泵輸送至甲醇精餾裝置進(jìn)行回收。為了避免補(bǔ)氮系統(tǒng)或VOC回收系統(tǒng)突發(fā)故障，在密封裝置上設(shè)置了呼吸閥(排氣壓力6～8 kPa，吸氣壓力-3～-2 kPa)，防止故障突發(fā)。

2.3 增大卸貨能力，滿足生產(chǎn)需求

新裝置的甲醇卸車采用4臺(tái)高流量屏蔽泵進(jìn)行輸送，每個(gè)卸車泵流量為50 m3/h，每天卸車時(shí)長(zhǎng)6～8 h，精甲醇每天最大卸車量可達(dá)600 t，粗甲醇每天最大卸車量可達(dá)600 t，滿足了本公司每年卸車甲醇量10萬(wàn)t的需求。

2.4 自動(dòng)化操作，采用順控程序

新裝置的卸車過程自動(dòng)化操作，由待卸載車輛駛?cè)胄盾嚄Ｅ_(tái)，經(jīng)工作人員安全檢查及對(duì)接鶴管后，利用DCS集成控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了一鍵式自動(dòng)卸車操作模式。在整個(gè)卸車順控系統(tǒng)中集成了三部分功能：自動(dòng)化卸車、故障應(yīng)急安全處置、卸車參數(shù)控制集中在順控模塊上，從而在卸車過程中實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)安全卸車，保證了工藝參數(shù)的正常操作，避免了因參數(shù)偏離引發(fā)的安全事故，避免操作人員誤操作所帶來(lái)的安全隱患。

2.5 完善聯(lián)鎖

新的甲醇卸車裝置設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)和DCS急停按鈕聯(lián)鎖，每臺(tái)鶴管設(shè)置靜電接地失效聯(lián)鎖、補(bǔ)氮?dú)獾牡土髁柯?lián)鎖、保護(hù)機(jī)泵的低電流聯(lián)鎖、鶴管入口斷流聯(lián)鎖，完善各個(gè)聯(lián)鎖系統(tǒng)，使卸車工作安全達(dá)標(biāo)。

2.6 使用無(wú)泄漏機(jī)泵輸送

新裝置的每支卸車鶴管匹配一臺(tái)甲醇卸車泵，卸車泵采用屏蔽泵，避免了甲醇介質(zhì)的泄漏，消除了卸車過程中的安全隱患。

3 新的甲醇卸車裝置

新的甲醇卸車裝置工藝流程見圖1(其中1套裝卸車鶴管)，新裝置采用液下裝卸車鶴管，罐車頂部氣相采用氮?dú)怄i緊式密閉鶴管，頂部氣相收集進(jìn)入洗滌裝置，使VOC達(dá)標(biāo)排放，并且設(shè)置有4套卸車裝置，可同時(shí)進(jìn)行粗甲醇和精甲醇的卸載，并且配備1套甲醇尾氣洗滌塔和2臺(tái)洗滌塔塔釜含醇水輸送泵，使含醇水送入甲醇精餾裝置進(jìn)行回收甲醇的作業(yè)。

圖1 卸車裝置工藝流程

3.1 順控程序

3.1.1順控滿足條件

順控需要滿足的條件有：現(xiàn)場(chǎng)每套鶴管設(shè)置確認(rèn)按鈕；中控設(shè)置檢測(cè)確認(rèn)按鈕信號(hào)，確認(rèn)到位信號(hào)；現(xiàn)場(chǎng)和DCS急停按鈕處于復(fù)位狀態(tài)(非聯(lián)鎖狀態(tài))；每套鶴管靜電接地系統(tǒng)，接地信號(hào)正常；對(duì)應(yīng)鶴管卸車泵的進(jìn)口閥、出口閥和排液閥處于關(guān)閉狀態(tài)；鶴管入口斷流開關(guān)未觸發(fā)。

3.1.2順控程序

以1#鶴管為例，其余2#、3#、4#鶴管程序相同。中控啟動(dòng)1#鶴管按鈕，啟動(dòng)前需確認(rèn)以下幾步：現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)1#鶴管允許啟動(dòng)按鈕按下；現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)1#鶴管現(xiàn)場(chǎng)急停按鈕未按下；確認(rèn)1#鶴管DCS急停按鈕未按下；確認(rèn)1#～4#鶴管現(xiàn)場(chǎng)總急停按鈕未按下；確認(rèn)1#～4#鶴管DCS總急停按鈕未按下；接地報(bào)警開關(guān)信號(hào)未激活；液位報(bào)警開關(guān)信號(hào)未激活；確認(rèn)1#鶴管對(duì)應(yīng)卸車泵的進(jìn)口閥、出口閥、進(jìn)口排液閥、出口排液閥和氮?dú)庹{(diào)節(jié)閥均處于關(guān)閉狀態(tài)。以上任何一步未確認(rèn)到位都無(wú)法進(jìn)行下一步裝車程序。

1#鶴管順控流程見圖2，具體流程如下：①順控程序處于自動(dòng)狀態(tài)，輸入貨重，中控啟動(dòng)1#鶴管按鈕，1#鶴管對(duì)應(yīng)卸車泵出口流量計(jì)清零；②卸車泵的進(jìn)口閥、出口排液閥、氮?dú)忾y門打開；③反饋信號(hào)到位，出口排液閥開信號(hào)延時(shí)60 s；④充分排氣后卸車泵啟動(dòng)，反饋信號(hào)到位，延時(shí)2 s，出口閥打開；⑤待卸車泵出口流量 ≥10 m3/h，啟動(dòng)計(jì)時(shí)器，延時(shí)2 s，出口排液閥關(guān)閉；⑥此時(shí)處于卸車狀態(tài)，等待1#鶴管入口斷流開關(guān)觸發(fā)(或卸車泵出口累計(jì)流量≥貨重×98%)，啟動(dòng)計(jì)時(shí)器，延時(shí)2 s，卸車泵停泵；⑦啟動(dòng)計(jì)時(shí)器，延時(shí)1 s，出口閥關(guān)閉，進(jìn)口排液閥打開；⑧啟動(dòng)計(jì)時(shí)器，延時(shí)300 s，此時(shí)處于罐車底部殘液排放狀態(tài)，300 s后進(jìn)口排液閥、進(jìn)口閥和氮?dú)忾y門關(guān)閉；⑨提示卸車完成。

圖2 1#鶴管順控流程

3.2 聯(lián)鎖說明

①現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置共計(jì)5個(gè)急停按鈕：1臺(tái)總按鈕(設(shè)置巡檢室內(nèi)，觸發(fā)后，4套鶴管全部停運(yùn))，每套鶴管設(shè)置1臺(tái)停車按鈕(設(shè)置在鶴管附近，觸發(fā)后，對(duì)應(yīng)鶴管停運(yùn))；②DCS設(shè)置緊急停車按鈕(軟按鈕)，5個(gè)急停按鈕：1臺(tái)總按鈕(觸發(fā)后，4套鶴管全部停運(yùn))，每套鶴管設(shè)置1臺(tái)停車按鈕(觸發(fā)后，對(duì)應(yīng)鶴管停運(yùn))；③每臺(tái)鶴管設(shè)置靜電接地系統(tǒng)(鶴管自帶)，接地失效，對(duì)應(yīng)鶴管停運(yùn)；④補(bǔ)氮?dú)獾牡土髁柯?lián)鎖，氮?dú)饬髁康陀谧钚×髁繒r(shí)，對(duì)應(yīng)鶴管停運(yùn)；⑤為避免卸車泵長(zhǎng)時(shí)間斷流或長(zhǎng)時(shí)間無(wú)流量(或低于最小流量)，設(shè)置泵低電流聯(lián)鎖；⑥鶴管入口斷流系統(tǒng)(鶴管自帶)，觸發(fā)后對(duì)應(yīng)鶴管停運(yùn)。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)原有甲醇卸車裝置的升級(jí)改造進(jìn)行了探討研究，解決了原有裝置的各類問題。改造升級(jí)后的甲醇卸車裝置不僅提高了自動(dòng)化程度，減少了工作人員的操作，而且完善了聯(lián)鎖系統(tǒng)，確保了甲醇卸車的安全可靠性，在此基礎(chǔ)上大大提升了甲醇卸車量，從而確保了公司每年所需的甲醇用量。