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WebField ECS-100 DCS在60kt/a环己酮装置中的应用

作者:黄衍德,严建民 中国石化南京化学工业有限公司2008.12.29阅读 4915

  概述
  环己酮是应用十分广泛的石油化工原料,一般依其应用可分为酰胺用和非酰胺用两大类。酰胺用环己酮主要用于生产己内酰胺(CPL)与己二酸;非酰胺环己酮主要作为有机溶剂使用控制工程网版权所有,广泛应用在各种涂料、油漆、油墨及树脂溶剂和稀释剂,以及感光、磁性纪录材料涂布用溶剂等。
  2005年中国石化南京化学工业有限公司新建一套60kt/a环己酮装置。该装置采用环己烷空气氧化法工艺,以苯和氢气为原料,通过加氢反应制备成环己烷,并将环己烷氧化脱氢制得环己酮。

  主要工艺流程
  60kt/a环己酮装置采用环己烷空气氧化法工艺制取环己酮。其工艺流程框图如图1所示:

  图160kta环己酮装置主要工艺流程框图    图260Kta环己酮装置控制系统总体配置图
  图1 60kt/a环己酮装置主要工艺流程框图
  
  图2   60Kt/a环己酮装置控制系统总体配置图

  苯加氢
  来自界外的新鲜氢气和脱氢工段的补充氢气在一定的温度和压力下与苯进行汽化,苯氢混合气体在充填以氧化铝为载体的镍催化剂的列管反应器内迅速反应,转化为环己烷,同时放出大量热量。

  氧化
  环己烷在五台氧化反应器内依次按序经过。在反应开始前,需要加入环烷酸钴和HEDP酯作引发剂。氧化反应正常后,加入HE

DP酯作添加剂www.cechina.cn,使氧化产物主要停留在环己基过氧化氢阶段。随后进入分解系统,环己基过氧化氢在催化剂醋酸钴和氢氧化钠的碱性条件下分解为环己酮和环己醇,大量的环己烷经环己烷塔分离出醇酮后进行循环,环己烷单程转化率在5%(mol)以下。氧化反应器为导流筒式内循环反应器。

  醇酮精制
  来自罐区的粗醇酮液经轻塔真空蒸馏,以降低残存在醇酮液中的低沸物;经酮塔减压蒸馏,进行环己酮、环己醇的分离;经醇塔真空蒸馏控制工程网版权所有,以去除高沸点杂质,得到纯质的环己醇。

  脱氢
  来自罐区的环己醇经预热、蒸发,转化后以气体方式进入脱氢反应器www.cechina.cn,在列管式反应器内反应,转化为醇酮液进入罐区贮存,而生成的氢气作为原料进入苯加氢工段参与反应。脱氢反应是吸热反应,所需的热量由导热油系统提供。

  罐区
  罐区贮罐为原料苯、产品环己酮、中间产品环己烷、环己醇和粗醇酮等罐组成。

  控制系统总体设计
  由于环己酮生产过程中存在高温、高压、易燃、易爆、易中毒等因素,是典型的、危险的化工生产装置,因此在总体设计时必须考虑环己酮生产过程中对系统的基本要求:安全、可靠、稳定、快速动作,操作方便。根据环己酮的工艺要求,环己酮生产过程中自动控制系统主要由中控的WebField控制系统(DCS)和HONEYWELL专用的紧急停车系统(FSC)、氢气压缩机控制系统(PLC)组成,DCS与FSC之间通过网关卡FW244 采用RS232 Modbus协议采集数据,DCS与PLC(S7-300)通过网关卡FW244 采用RS485 Modbus协议采集数据,调度中心与控制中心的历史数据站之间通过信息网(MIS网),采用OPC通讯方式采集数据,通讯介质均采用屏蔽通讯电缆,本系统总体配置图如图2所示。
  60kt/a环己酮装置的WebField ECS-100控制系统由4个操作站、1个工程师站、2个控制站、1个历史数据站、7个外配柜和1套过程控制网络组成,涉及两个控制站共同使用的信号采用站间数据交换功能; 60Kt/a环己酮装置紧急停车系统采用ESD实现安全联锁和保护联锁。
  环己酮装置存在工艺流程长,工序多,控制点多,设备对生产环境要求较高等诸多特点,特别是大规模连续生产,对工艺操作熟练程度、自动化设备全面性和实用性提出了更高的要求,同时原料和产品的易燃易爆有毒特性,对控制系统的可靠性和稳定性提出了更严格的要求,因此在生产过程中任一运行条件的不具备,均会降低产品的产量和质量,严重时会危及设备和人身安全,在总体设计中,必须考虑以下几点:

  安全实现
  由于环己酮生产环境存在高温、高压、易燃、易爆、易中毒等因素,属于典型的危险场所,防止生产过程可能出现的跑、冒、滴、漏危及生产设备和人身安全CONTROL ENGINEERING China版权所有,不仅在生产装置和工艺操作上要考虑安全性的设计,而且在自动化设备选择与控制方案设计时要考虑对意外事件的反应速度与有效解决方案,从而在硬软件上保证生产过程的安全。为此主要采取了以下安全措施:
  (1)控制系统与现场设备之间的模拟量采用安全栅进行隔离、开关量DI和DO均采用继电器进行隔离。
  (2)采用可燃气体检测设备和在线分析仪进行监视各类原料和生产过程。
  (3)采用了专用的紧急停车系统(ESD)实现安全联锁和保护联锁;
  (4)在软件设计时,对操作参数和操作行为进行了操作行为限制和屏蔽操作界面的设计,即不同级别的操作人员对应不同的操作界面并进行不同的动作。              &nb

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