40万吨/年气分装置塔顶温度波动改进方案

罗匡民

[摘 要]目前故障现象为控制室内安全栅柜或卡件柜柜门打开时气分装置操作人员反应温度测量信号会有波动，幅度在2℃左右。由于精馏工艺对温度要求精准，直接影响产品质量，操作人员认为波动是无法接受的。

[关键词]气分，塔顶温度，热偶，安全栅

中图分类号：TE624.32 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）35-0076-01

1、装置简介

兰州石化公司40万吨/年气体分馏装置由中石化北京设计院设计，设计处理量为40万吨/年，年加工时数为8400小时，2001年10月动工建设，2003年7月1日投产。原料为气体精制装置脱硫后的液态烃，是300万吨/年重油催化裂化装置联合配套装置。控制系统采用EMERSON公司的DeltaV系统。

1.1 技术特点

1.1.1、采用七塔精馏工艺技术，比传统六塔多了一个脱异丁烷塔，进一步把异丁烷和异丁烯分开。

1.1.2、所需热源主要以300万吨/年重油催化裂化装置输出的低温热水为主，以1.0MPa蒸汽通过换热水加热器E-513辅助加热至给定温度，合理地与300万吨/年重油催化裂化装置进行了热联合，降低了装置的能耗。

1.2 工艺原理

装置主要采用精馏原理对液态烃进行分离，得到丙烷、丙烯、异丁烯、丁烯-2产品。精馏原理是利用液态烃中各组分挥发能力的差异，通过液相和气相的回流，使气、液两相逆向多级接触，在热能驱动和相平衡关系的约束下，使得易挥发组分（轻组分）不断从液相往气相中转移，气相中轻组分浓度增高，而难挥发组分却由气相向液相中迁移，液相中难挥发组分的浓度增高，使液态烃得到分离。

2、存在的故障问题

40万吨/年气分装置主要采用六塔（T501-T506）精馏原理对液态烃进行分离，塔顶温度要求稳定。目前故障现象为控制室内安全栅柜或卡件柜柜门打开时气分装置操作人员反应温度测量信号会有波动，幅度在2℃左右。此问题维护人员也曾咨询过艾默生厂家，厂家回复以TC卡的精度要求1℃的波动属于正常。并告知一种方法降低波动，我们将部分TC卡件的备用第八通道短接，利用第八通道在系统做冷端补偿，其效果并不明显。

2.1 问题分析

此检测过程由现场热偶温度计、补偿导线、安全栅、控制卡件及上位显示组成一个测量回路，如图1：

2.1.1、现场变送器部分

1）、测量回路中现场采用E型热电偶，热电偶的检测原理如下：

将两种不同的金属导体焊接在一起，构成闭合回路，如在焊接端（即测量端）加热产生温差，则在回路中就会产生热电动势，此种现象称为塞贝克效应（Seebeck-effect）。如将另一端（即参考端）温度保持一定（一般为0℃），那么回路的热电动势则变成测量端温度的单值函数。这种以测量热电动势的方法来测量温度的元件，即两种成对的金属导体，称为热电偶。

热电偶产生的热电动势，其大小仅与热电极材料及两端温差有关，与热电极长度、直径无关。热电偶工作原理图（图2）

2）、热电偶同其它种温度计相比具有如下特点：

a、优点·热电偶可将温度量转换成电量进行检测，对于温度的测量、控制，以及对温度信号的放大、变换等都很方便，·结构简单，制造容易，·价格便宜，·惰性小，·准确度高，·测温范围广，·能适应各种测量对象的要求（特定部位或狭小场所），如点温和面温的测量，·适于远距离测量和控制。

b、缺点·测量准确度难以超过0.2℃，·必须有参考端，并且温度要保持恒定。·在高温或长期使用时，因受被测介质影响或气氛腐蚀作用（如氧化、还原）等而发生劣化。

3）、热电偶的应用：

采用双金属温度计引与热电偶/热电阻一体的方式，既满足现场测温需求，亦满足远距离传输需求，可以直接测量各种生产过程中的-80-+500℃范围内液体、蒸气和气体介质以及固体表面测温。

用途：用于测量各种温度物体，测量范围极大，远远大于酒精、水银温度计。它适用于炼钢炉、炼焦炉等高温地区，也可测量液态氢、液态氮等低温物体。

2.1.2、安全区域变送部分

安全区域變送部分采用的是MTL5081隔离安全栅，现对MTL安全栅做一介绍：

1）、MTL公司简介

MTL公司成立于1971年，总部设在英国伦敦。MTL仪器仪表公司是在此基础上发展起来的。MTL产品在质量、可靠性和安全性方面已经成为工业标准，并获得世界上许多权威机构的认证。

2）、MTL5000系列安全栅特点

a、导轨安装，方便紧凑。

b、输入、输出、电源回路三者完全隔离。

c、采用集成电路和表面封装技术，提高了安全栅的精度。

d、安全区和危险区接线采用插入式接线块，接线方便。

e、无本安接地要求，允许危险区电路浮空或任意一点接地。

f、所有安全栅均带有电源指示灯。

g、功能全面，5000系列分为：MTL5014/5018开关量输入安全栅、MTL5021/5022开关量输出安全栅、MTL5031振动位移传感器输入安全栅、MTL5032脉冲量输入安全栅 、MTL5041/5042模拟量输入安全栅、 MTL5043/5045/5046模拟量输出安全栅、MTL5074热电偶输入安全栅、MTL5081毫伏输入安全栅、MTL5082热电阻输入安全栅。

3）、此次测量回路中采用的是MTL5081毫伏输入安全栅，此安全栅输入为毫伏信号，输出也为毫伏信号，输入、输出接线必须采用相应的补偿导线连接，并与Deltav系统中毫伏卡件配套使用。

2.1.3、控制系统通讯部分

40万吨/年气分装置控制系统采用艾默生公司的Deltav控制系统。

此控制系统硬件由底板、卡件、通讯线缆等组成，其中卡件种类众多，功能强大，分为：电源卡Power Supply、控制器Controller，模拟了输入卡AI、模拟量输出卡AO、数字量输入卡DI、数字量输出卡DO、热电阻卡RTD、温度卡TC、毫伏卡MVolt、通讯卡等，安装后如图3：

3、故障处理过程

1）、改进措施

根据现场实际情况制定测试方法：将T5114、T5157等共十个温度测量回路的毫伏隔离栅MTL5081更换为补偿端子的温度变送安全栅MTL5074同时将原有的温度TC卡更换为模拟量输入卡AI，并将原温度补偿线跟换为普通信号线，在此次大检修中对上述十个回路进行更换及铺设线缆。

2）组态变更

在系统中对新的AI卡件进行组态，并修改相应连接，是上位显示正常。

结束语

在此次故障中发现毫伏安全栅需要补偿导线连接，在安全栅处受温度影响较大，改进后至今温度无以往的故障波动现象，不仅对对装置的平稳运行及工艺操作有了显著改善，对今后的日常维护也大有改善。

参考文献

[1] MTL安全栅使用说明书.