淺談環(huán)氧反應系統(tǒng)高壓汽包壓力控制方案

王元敬

摘要：化工企業(yè)主要生產裝置具有高溫、高壓、易燃及易爆等特點 ， 隨著化工企業(yè)規(guī)模不斷擴大，儀表系統(tǒng)必須滿足和保障生產裝置的安全、穩(wěn)定、長周期、滿負荷和高效運行的要求，因此關鍵聯(lián)鎖的設計尤為重要。本文通過分析環(huán)氧反應器系統(tǒng)高壓汽包壓力聯(lián)鎖控制方案闡述了實現(xiàn)智能化聯(lián)鎖保護功能的完整性，避免因儀表造成的動作及誤停車現(xiàn)象，保障工藝裝置長周期安全穩(wěn)定運行的重要性。

關鍵詞：儀表 ?安全 ?聯(lián)鎖 ?三取二 ?三取中

內容：

一、環(huán)氧反應器危害與高壓汽包的作用分析：

乙烯氧化成環(huán)氧乙烷的機理較為復雜，有很多種理論，其中在目前較為公認的反應過程為：乙烯與氧氣在一定的催化劑銀條件下可實現(xiàn)碳—碳雙鍵的選擇氧化而生成壞氧乙烷，但在通常氧化條件下，乙烯分子骨架很容易被破壞，發(fā)生深度氧化而生成二氧化碳和水。

主反應為放熱反應，在250℃時，每生成一摩爾環(huán)氧乙烷要釋放出25.19千卡的反應熱。副反應也是放熱反應，在250℃時，每反應掉1摩爾乙烯要放出315.9千卡反應熱，由此可以看出副反應放出的熱量是主反應的放出熱量的十幾倍，因此必須嚴格控制工藝條件，同時把反應產生的熱量及時帶走是確保反應器安全的因數(shù)之一;

那么不難看出高壓汽包在整個反應系統(tǒng)中不僅扮演著熱量回收的角色同時汽包的產汽的量也是衡量反應好壞的重要標志：蒸汽量上升，說明副反應加劇，轉化率上升，選擇性下降，則可能有熱點和飛溫產生。而蒸汽量下降時，則反應溫度下降，轉化率下降，并有可能使得抑制劑加入過量，導致催化劑前端失活，并蔓延成尾燒;

二、工藝包專利設計高壓汽包連鎖控制方案的研究與優(yōu)化：

在環(huán)氧反應系統(tǒng)中專利商設計的高壓汽包連鎖控制方案對整個反應系統(tǒng)來說也顯得格外重要;那么我們既要研究相關連鎖設計的意義又要時刻保持動態(tài)前進的思想，要敢于懷疑專利技術，從而進一步改進工廠自動化控制方案，確保專利技術在工廠中更好的應用。

比如在環(huán)氧工藝專利聯(lián)鎖設計中高壓汽包蒸汽出口設計兩臺壓力變送器，一臺參與汽包壓力控制同時將設定值輸出給到SIS系統(tǒng)與另一臺儀表變送器的測量值進行比較，其差值超過設定值，則觸發(fā)聯(lián)鎖動作，確保了裝置的安全如圖所示：

壓力差聯(lián)鎖設計存在著科學合理性在于當反應器突發(fā)異常如飛溫狀態(tài)時反應器熱量會轉化為汽包的蒸汽量導致汽包壓力瞬間升高，這是SIS會將實際壓力與操作員欲控制壓力進行比較超過了一定值時，系統(tǒng)會默認當下工況已經(jīng)超出操作員控制范圍，環(huán)氧反應器已經(jīng)處于危險狀態(tài)，為保護反應器進而聯(lián)鎖停止進料并放空設計;

從設計上看該聯(lián)鎖確保了裝置安全運行，但是給長周期平穩(wěn)運行與儀表維護造成極大的影響，因為整個反應器的聯(lián)鎖全部受制于單點壓力，當儀表本身出現(xiàn)假信號或引壓失靈狀態(tài)時同樣會導致大連鎖停車造成一定的損失。那么我們從安全和長周期平穩(wěn)運行考慮，建議將高壓汽包蒸汽出口設計三臺壓力，實現(xiàn)差壓三取二或三取中連鎖控制，該控制方案既能克服儀表本身假信號給裝置造成異常和不安全事件的發(fā)生，同時能有效可靠的確保了裝置安全平穩(wěn)運行，確保了安全聯(lián)鎖該動則動，不該動則不動作。

總結：

不斷對合理性的聯(lián)鎖系統(tǒng)的科學合理性的優(yōu)化與改進，大大增強聯(lián)鎖系統(tǒng)的可靠性、準確性、安全性、關聯(lián)性、和智能性，消除了聯(lián)鎖系統(tǒng)的誤停車及停車事故的擴大化，促進和保證了工藝裝置的長周期安全穩(wěn)定運行，間接為公司帶來了巨大的經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1] 趙峻松 主編，石油和化工企業(yè)儀表及運行管理手冊

[2] 陸德民 主編，石油化工自動控制設計手冊

[3] 鄭連中 主編 淺談以環(huán)氧乙烷為原料的化工裝置設計要點