空分装置纯化器升压阀门优化控制的几点建议

张彤辉　饶海朋

摘要：神华宁夏煤业集团烯烃一分公司空分纯化器由两台立式安装的吸附罐组成并交替吸附。文章通过对装置纯化器升压过程中的数据进行整理，得出切换过程中空气流量波动较大，造成空压机C01导叶短时间波动7%，严重时可造成压缩机喘振、跳车等事故，从而阐述了降低纯化器升压过程中对机组负荷的影响。

关键词：空分装置；纯化器；升压阀门；机组负荷；优化控制 文献标识码：A

中图分类号：TQ28 文章编号：1009-2374（2016）34-0044-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.34.022

神华宁煤有限责任公司烯烃一分公司现有法液空生产的90000Nm3/h煤化工型空分装置两套，该装置纯化器采用立时双层床径向流纯化器，其升压过程中空气流量波动较为明显，容易导致短时间内空压机导叶波动，机组负荷难以控制，因此通过优化纯化器升压过程，有利于降低升压对于机组负荷的影响。

1 烯烃一分公司空分装置纯化器简介

烯烃一分公司空分装置分子筛吸附系统采用长周期，双层床净化技术。其作用是吸附空气中的水分、二氧化碳及碳氢化合物等杂质。该分子筛纯化系统采用长周期设计，单个吸附器吸附时间为4小时，当一只纯化器进行吸附的同时，另一个纯化器处于再生状态。

2 纯化器升压实际现状分析

2.1 纯化器升压过程描述

纯化器运行步骤主要为吸附、高压隔离、泄压、放空、加热、冷吹、低压隔离、升压、并行、切换九个步骤，当吸附完毕后，通过对再生罐体的充压，主要是通过开启均压阀来平衡两个纯化器压力的过程。切换时，均压阀开启，使得再生气进入再生罐体，为保持切换稳定，升压阀开启时必须按照一定速率开启，防止分子筛吹翻。

2.2 均压阀开启曲线

目前均压阀开启曲线如图1所示：

曲线X轴为时间，Y轴为开度，由上图可以看出，因升压初期压差较大，因此开启速率曲线相对平缓，以控制均压速率，有效防止床层吹翻。后期由于两罐体间压差减少，因此开启速率曲线斜率明显增加。

2.3 目前均压阀在开启均压过程中存在的主要问题

2.3.1 由于空分装置前后工段联系紧密，机组进气量大约在500000Nm3/h，均压过程中波动量大约在25000Nm3/h，会导致进入精馏系统的进气量减少，影响精馏工况稳定。

2.3.2 由于进气量的波动，导致空压机C01导叶HV7019波动7%，正常运行时排气压力正常值为0.5MPa，但在纯化系统处于均压步骤的过程中在0.492～0.507MPa之间波动。导致机组运行不稳定因素增加。

2.3.3 增压机C05正常运行时排气压力指标控制在4.85MPa，但在纯化系统处于均压步骤过程中在4.75～4.9MPa之间波动，影响增压机稳定运行。

通过以上分析可以得出，纯化器均压过程中，空气流量波动较大，机组负荷波动，对装置稳定运行有较大影响，若在系统工况不稳定的前提下，很有可能造成机组喘振现象，并有可能引发跳车事故发生。造成严重经济损失。

2.4 原因分析

2.4.1 表1为纯化器均压过程中阀门开度、压差、空压机导叶HV7019、低压空气流量FI1294变化情况。

2.4.2 均压阀门开度、压差、导叶开度、低压空气流量趋势。纯化器进入均压阶段时，均压阀逐渐开启，此时再生罐中开始充入气体，因此进入精馏系统的气量减少，由于导叶为自动控制，为保证后系统气量稳定，因此导叶开度增大，随着均压阀开度的进一步增大，导叶开度也随之增加。通过对趋势的进一步分析和对比可以看出，纯化器均压阀从14%～23%、23%～35%的这两个阶段，纯化器压差PDI1227以及空压机导叶HV7019变化较大，其中23%～35%这个阶段的变化最大，由以上趋势数据可以判断出，阀门在这两个阶段的时候阀门开启速率过快。

3 优化控制的几点建议

3.1 优化控制的原则

3.1.1 保持纯化器在升压过程至并行阶段步进的条件不变。

3.1.2 在均压阀目前开启速率（设计开启速率）基础上，有效减缓阀门开启速率。

3.1.3 因目前均阀门开启速率仅6个区间，第一阶段优化可以考虑在14%～23%范围内将动作时间进行

调整。

3.1.4 第一阶段进行优化结束后，根据均压阀门KV1211开启速率对前系统机组负荷的影响程度，进行下一步优化方案（增加KV1211开启速率控制区间需程序下装）。

3.2 优化控制具体措施实施

3.2.1 延长均压阀阀门开度14%～23%的动作时间，由之前的150s延长至300s。

3.2.2 均压阀阀门开至23%之后，保持阀门23%的开度不变，进行延时，延时时间为300s。

3.2.3 均压阀阀门从23%开至35%间阶段，动作时间不变为300s。

3.2.4 均压阀阀门从35%-47%-75%动作时间仍然不变为420s。

3.2.5 就此来看，纯化器均压时间较之间共延长450s，以上修改由仪表人员在纯化系统控制逻辑里面进行修改，无需下装。

3.2.6 纯化逻辑进行修改之后，分子筛纯化器按设计步进至升压步骤时，将纯化器运行控制投至手动控制，此时观察纯化器的均压情况，待两罐体之间的压差PDI1227<5kPa的条件满足后，将状态投至自动控制；此后的连续两个周期升压无异常后，升压步骤投自动模式运行。

3.3 优化前后对比

3.3.1 表2为优化前后均压阀KV1211开启速率

对比：

由图2可以看出，通过对阀门开启优化，开启速率曲线优化后其斜率明显缓于优化前。

3.3.3 优化之后，纯化器均压过程中均压阀门KV1211的开度、PDI1227压差、导叶HV7019开度、低压空气流量变化趋势中。导叶开度明显平稳，气量波动也相对较为稳定。调整达到了预期的效果。

作者简介：张彤辉（1980-），男，神华宁夏煤业集团有限责任公司烯烃一分公司空分车间主任。

（责任编辑：黄银芳）