图1:6 万吨/ 年苯酐装置WebField ECS-
100 控制系统配置图
苯酐生产有两种原料路线,即萘法和邻二甲苯法。目前国内苯酐生产90%以上采用邻二甲苯法。现在的邻二甲苯法生产工艺中,大致有以下几种方法:单固定床空气氧化、双固定床空气氧化、熔融马来酸酐回收苯酐、流化床空气氧化。国内绝大多数厂家采用的邻法固定床空气氧化工艺,它总结和消化吸收了国内外苯酐装置的先进技术,是目前一种最成熟的工艺。
项目概况
中国石化国际事业有限公司镇海经营部60kt/a苯酐装置采用华陆工程科技有限责任公司开发的以邻二甲苯为原料、100克工艺的固定床空气催化氧化法工艺是目前国内单套生产能力最大的苯酐装置。
DCS选型及系统规模
根据装置工艺、设备等
特点,公司要求6万吨苯酐DCS系统在以下方面能有出色的表现:基于网络技术并能融合最新的现场总线技术、嵌入式软件技术、先进控制技术,能实现与多种总线兼容和异构系统综合集成;拥有独立的操作网以及包括管理信息网、操作网、过程控制网、I/O总线四层网络的通讯结构;操作网采用快速以太网技术,能实现C/S模式下服务器与客户端的数据通讯及操作站节点的时间同步以及操作站节点之间包括实时数据、实时报警、历史趋势、历史报警、操作日志等的实时数据通信和历史数据查询;最重要的要求系统具有有无扰动下装功能。经多方调研、比较,我公司最终选用浙江中控技术有限公司的DCS控制系统WebField ECS-100作为该装置的控制系统。
本项目设有四个操作站、一个工程师站、三个控制站,另外,设置一个PIMS服务器,以实现管理层对过程生产系统的访问。本装置主要工艺设备包括氧化反应器(德国DWE公司)、气体冷却器、部分冷凝器、切换冷凝器、透平鼓风机组、空压机系统等,除空压机系统通过中控的通讯接口卡与DCS通讯外www.cechina.cn,其余设备均由DCS自动控制。控制回路128个,涵盖常规PID单回路控制、分程控制、比例控制。设备联锁和工艺联锁设计全面,以氧化反应器联锁、透平鼓风机组联锁为重点,切换冷凝由控制系统SFC实现全自动控制并成功实现了四切三切换控制。系统规模如表1所示,系统配置图如图1所示。
表1:6 万吨/ 年苯酐装置I/O 表
表2:6 万吨/ 年苯酐装置反应器多点热电偶分布
主要控制方案设计与实施
邻二甲苯进料控制
根据工艺要求,要求根据鼓风机鼓入的空气量,由操作工设定邻二甲苯与空气量之间的比值,控制邻二甲苯的进料量。同时需检测实际的邻二甲苯与空气两之间的比值,在比值超出设定值一定值时执行联锁,停止邻二甲苯进料和停鼓风机。
反应器温度的控制
在反应器中发生着剧烈的强放热反应CONTROL ENGINEERING China版权所有,所以反应器的温度控制非常重要控制工程网版权所有,控制不当会造成巨大的经济损失。这里主要控制反应器进口熔盐的温度来影响反应器床温热点,熔盐温度通过进出口两个阀门(TV110A、TV110C)控制, 其中熔盐控制阀TV110A控制两边环道管整体平均温度,熔盐翻板阀TV110C控制两边环道的温差,使从旁边经过的返回熔盐能够得到分布,以保持反应器两环腔的温度均匀一致。
切换冷凝器的控制
在该项目苯酐的生产装置中,共有4个连通的切换冷凝器,分别按A、B、C、D系统表示。在正常生产中CONTROL ENGINEERING China版权所有,每一台切换冷凝器可以看成是一个比较独立的单元。图2就表示一台切换冷凝器(A系统)的工艺流程图:
对单台切换冷凝器来说,它的工作过程包括:热油顶冷油、热熔、冷油顶热油、冷却、进料冷凝。
在进料时,阀KV105A1开,粗苯酐气体进入切换冷凝器,此时KV105A3和KV105A4均通冷油,苯酐气体在切换冷凝器内被冷却控制工程网版权所有,形成固态,尾气从KV105A2阀排出。在一段时间之后,进料结束,KV105A1阀关闭,KV105A3阀开始通热油,进行预热,一段时间后,KV105A4阀通热油,构成热油回路,开始热熔。切换冷凝器中的固态苯酐加热后成为液态,流入苯酐贮槽。待一段时间后,热熔结束,KV105A3阀开始通冷油,进行预冷。在过一段时间,KV105A4阀通冷油,开始冷却切换冷凝器,冷却结束后,打开KV105A1阀,再次进料,又一个循环开始。
切换冷凝器的控制以安全为主,功能齐全、操作方便为原则,主要实现以下功能:
a、正常生产过程中,应该是4台切换冷凝器工作,为保证切换冷凝器进口总管压力稳定,需始终保持3台阀门处于进料状态。因此,在一台切换冷凝器结束冷却,打开进料