作為中國第一個年產能力達到100萬t的乙烯裝置,茂名乙烯的裂解裝置干燥器順控及其程序的實現對其他乙烯項目提供了借鑒,本文介紹了茂名乙烯根據工藝條件整個系統采用HONEYWELL的TPS系統進行控制,在TPS上可以完成對整個程序的邏輯控制及工藝監視。
茂名乙烯是我國第一個年生產能力達到100萬t的乙烯裝置,也是我國惟一長周期運行6年的乙烯裝置,已經達到了同行業國際領先水平。茂名乙烯的100萬t改擴建無論從技術上還是管理上在我國都處于領先位置,其龍頭裝置裂解裝置共有3組干燥器,VB320裂解液氣相干燥器、VB321裂解氣氣相干燥器和VB421氫氣干燥器。他們的控制方案大致相同,現在將以VB321裂解氣氣相干燥器作為例子說明其控制原理。
干燥器的控制方案
裂解氣液相干燥器VB321共有兩臺干燥器VB321A和VB321B,其作用是用于從裂解氣中脫除水分。必須有一臺干燥器處于干燥裂解氣凝液的操作狀態,而另一臺處于再生或備用狀態。
結構圖
干燥器的操作模式
HS23002:DCS轉換開關,共有三個位置。位置1:干燥器A操作而干燥器B再生或備用;位置2:干燥器A和干燥器B同時操作;位置3:干燥器A再生或備用而干燥器B操作。
HS23003:DCS轉換開關,有兩個位置AUTO和MANUAL。AUTO模式:HS23002所選的動作將自動完成。在操作人員啟動啟動按鈕后,所有再生步驟(排液、泄壓、再充壓、加熱、冷卻、充壓和使用干燥器置于“備用”狀態等)均將自動完成,將不能通過按鈕開/關各個閥門。
MANUAL模式:操作人員在DCS上通過轉換開關HS23002和開關閥的按鈕來手動完成全部順序操作。此時啟動按鈕不起作用,任何閥門實現手動操作的前提是要將HS23002置于正確的位置。
整個設計的操作基本功能
對于每個干燥器來說,在畫面上應該出現如下指示:在自動模式下:“再生正在進行”、每一步的“步驟正在進行”、“再生循環完成”。如果某一個步驟在給定時間內無法完成或者某一個閥沒有動作在系統中將引發順控故障報警。在自動和手動兩個模式中:每個干燥器的“在線”、“離線”和“備用”、每個閥的“開”和“關”、每個“步驟完成”均有顯示。
無論自動模式還是手動模式,只有在確認前一部已經完成的情況下,才允許進行下一步操作。確認方法包括閥的限位開關,工藝參數的測量值,以及定時器的時間。
在自動模式下,如果任何一個步驟發生故障,自動程序將會選擇保持現狀。但是已經完成的步驟將會被記錄并顯示下來。操作人員需要將HS23003設置為手動位置,并根據發生的問題手動解決。當該步驟完成時,操作人員可根據需要手動完成剩余的步驟,也可將開關切換到自動模式下自動完成剩余步驟。
干燥器的控制步驟
第一步:將VB321B投入,使A、B兩臺干燥器同時在線。
HS23002切換到2位置;
將手動和自動切換開關HS23003切換至自動;
按下順控啟動按鈕HB23012,VB321B裂解氣凝液入口閥打開;
VB321B裂解氣凝液入口旁路充液閥關閉。
第二步:將VB321A切換到再生狀態。
將HS23003切換到手動;
將HS23002切換到3位置;
將HS23003切換至自動位置;
按下順控啟動按鈕,VB321A裂解氣凝液入口主切斷閥和裂解氣凝液出口閥關閉VB321A切斷完成;
VB321A充壓閥“逐漸”打開,然后VB321A排液閥打開,當VB321A的液位LI23050A的測量值達到設定值后,計時10min,然后關閉VB321A充壓閥和排液閥。
第三步:泄壓。
令VB321A泄壓閥全開,然后“逐漸”打開VB321A排液閥;
當PI23081A測量值達到0.5MPa,令VB321A泄壓閥泄壓閥全關。
第四步:用再生氣充壓。
保持再生氣溫度調節閥關閉,令VB321A再生氣入口切斷閥打開,同時再生氣流量調節閥逐漸從0開至20%;
在”第四步”中,只要VB321A入口PI23081A達到0.38MPa時立即關閉再生氣入口切斷閥。
第五步:冷吹掃和冷再生。
再生氣流量控制轉為自動,設定流量為4800kg/h,VB321A再生氣入口切斷閥和吹氣去TB210切斷閥打開,冷吹掃1h;
關閉VB321A吹掃氣去TB210切斷閥,再將VB321A再生氣出口切斷閥打開,維持4800kg/h流量下冷再生1h。
第六步:熱再生。
當冷再生時間結束,將再生氣溫度控制器轉為自動,使其設定值逐漸升高,使再生氣以20℃/h的速度升溫;
熱再生氣4800kg/h的流量。
第七步:熱再生的保持。
當反應器出口溫度TI23055A的測量值達到215℃時計時器開始計時;
計時器計時2h。
第八步:冷卻。
令再生氣溫度控制器的設定值以40℃/h的速度降至40℃;
再生器溫度控制器TIC23006轉為手動,并關閉溫度調節閥,維持冷再生氣4800kg/h繼續吹掃。
第九步:再生結束。
當TI23055A的測量值達到40℃時,再生氣流量控制器轉為手動,并關閉再生氣流量調節閥FV23028;
令再生氣入口切斷閥和再生氣出口切斷閥關閉。
第十步:充壓、充液、將VB321A轉入備用。
令VB321A充壓閥全開;
當PI23081測量值達到1.7MPa時,令VB321A充壓閥關閉;
令VB321A裂解氣凝液入口旁路充液閥和罐頂排氣閥同時打開;
當LI23049A測量值達到高液位之后,令VB321A罐頂排氣閥同時打開,VB321A進入備用狀態。
此時干燥器A向B切換結束,之后進行干燥器B向A切換,從而達到兩臺干燥器之間的互相切換。
干燥器順控程序的實現
順控程序的選用
裂解裝置所使用的DCS是HONEYWELL的TPS,裂解氣壓縮機和三元制冷壓縮機部分選用的是TRICON公司的TS3000和BENTLY的3500系列。ESD部分選用的是HIMA。為了使整個程序持續安全的進行而且便于修改,又不能影響正常生產的進行。干燥器的邏輯控制部分直接在TPS上的邏輯點(LogicPoint點)實現,VB321A/B干燥器順控部分的實現是用HONEYWELL的CL程序實現。CL程序是一種建立在過程模件點(ProcessModulePoint)的APM控制語言,常常需要用戶利用程序的靈活性,以實現連續、批量或混合操作。一個APM可以處理多于5 000CL/APM語句,語句的容量取決于組態的情況。使用操作站,各個程序可以很容易地進行編輯和存儲,而不影響調節控制、邏輯塊以及其它用戶子程序。所有的過程模件中的程序可以共享系統的公共數據庫,通過數據庫進行通信。這個數據庫可以駐存模擬輸入輸出、數字輸入輸出、邏輯塊狀態、報警狀態以及故障狀態、數值變量和標志。還可以訪問UCN系統數據庫中的所有信息。能支持操作員的信息通信并有多級的異常狀況處理能力。過程模件點可以很好地適應于執行批量過程控制功能。強有力的多級異常處理能力接受用戶規定的條件,如觸發及保持、停車、緊急停車順序。