孫寧飛 , 何保正 , 唐戰(zhàn)勝

(中國(guó)石化 洛陽(yáng)分公司 ， 河南 洛陽(yáng) 471012)

?生產(chǎn)與實(shí)踐?

APC技術(shù)在300 t/h溶劑再生裝置的工業(yè)應(yīng)用

孫寧飛 , 何保正 , 唐戰(zhàn)勝

(中國(guó)石化 洛陽(yáng)分公司 ， 河南 洛陽(yáng) 471012)

介紹了先進(jìn)控制(APC)技術(shù)在洛陽(yáng)石化300 t/h溶劑再生裝置應(yīng)用情況，該技術(shù)成果應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了卡邊優(yōu)化操作，產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)率得到了提高，裝置能耗得到了降低。

APC ； 控制器 ； 溶劑再生 ； 卡邊操作

0 前言

先進(jìn)控制(Advanced Process Control，APC)技術(shù)就是采用科學(xué)先進(jìn)的控制理論和控制方法，以工藝控制方案分析和數(shù)學(xué)模型計(jì)算為核心，以計(jì)算機(jī)和控制網(wǎng)絡(luò)為信息載體，充分發(fā)揮DCS和常規(guī)控制系統(tǒng)的潛力，保證生產(chǎn)裝置始終運(yùn)轉(zhuǎn)在最佳狀態(tài)，以獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益的一種控制方法[1]。

APC是對(duì)那些不同于常規(guī)單回路控制，并具有比常規(guī)PID更好的控制效果的控制策略的統(tǒng)稱(chēng)，先進(jìn)控制的任務(wù)是處理那些采用常規(guī)控制效果不好甚至無(wú)法控制的復(fù)雜工業(yè)過(guò)程控制的問(wèn)題。先進(jìn)控制采用建模理論、辨識(shí)技術(shù)、優(yōu)化控制、最優(yōu)控制、高級(jí)過(guò)程控制等技術(shù)，從實(shí)際工業(yè)過(guò)程的特點(diǎn)出發(fā)，尋求對(duì)過(guò)程和環(huán)境的不確定性有一定適應(yīng)能力的控制策略和方法。

中國(guó)石化洛陽(yáng)分公司油品質(zhì)量升級(jí)改造工程硫黃回收裝置設(shè)計(jì)規(guī)模2×4萬(wàn)t/a，為雙系列設(shè)計(jì)，單系列規(guī)模為4萬(wàn)t/a。油品質(zhì)量升級(jí)改造一期工程建設(shè)了第一系列裝置，包括：4萬(wàn)t/a硫黃回收、300 t/h溶劑再生和110 t/h非加氫型酸性水汽提等裝置，于2008年2月份一次投料開(kāi)車(chē)成功；二期4萬(wàn)t/a硫黃回收裝置包括110 t/h的加氫型酸性水汽提、300 t/h的溶劑再生、4萬(wàn)t/a硫黃回收，于2012年9月份一次投料開(kāi)車(chē)成功。

一期300 t/h溶劑再生裝置于2012年9月實(shí)施的先進(jìn)控制項(xiàng)目，采用Aspen Tech的DMC Plus Controller軟件，通過(guò)實(shí)施提高裝置運(yùn)行的平穩(wěn)性和安全性的同時(shí)，進(jìn)一步挖掘了裝置潛力，降低了裝置能耗。

1 裝置工藝原理及過(guò)程

1.1 工藝原理

1#溶劑再生裝置設(shè)計(jì)規(guī)模為300 t/h，操作彈性50%～110%；采用常規(guī)蒸汽汽提再生工藝，塔底利用重沸器加熱，熱源除消耗硫黃回收裝置及系統(tǒng)管網(wǎng)供的少量0.3 MPa蒸汽外，以1.0 MPa蒸汽為主，同時(shí)消耗少量硫黃回收裝置富產(chǎn)的0.3 MPa蒸汽(流程圖見(jiàn)圖1)；采用復(fù)合型甲基二乙醇胺(MDEA)溶劑作為脫硫劑，溶劑濃度按30%設(shè)計(jì)；塔底出來(lái)的貧胺液硫化氫含量≤1.0 g/L，滿(mǎn)足上游裝置氣體脫硫的要求；主要處理1#硫黃回收、蠟油加氫、柴油加氫及焦化裝置產(chǎn)富胺液。

1.2 工藝過(guò)程

溶劑再生工藝流程如圖1所示，自上游裝置及硫黃回收尾氣處理部分來(lái)的混合富溶劑，進(jìn)入裝置經(jīng)富液過(guò)濾器(FI2204A/B)過(guò)濾后，與貧液經(jīng)貧富液二級(jí)換熱器(E2202A/B)換熱至65 ℃，進(jìn)入富液閃蒸罐(V2201)，閃蒸出大部分溶解烴，再經(jīng)富溶劑泵(P2202A/B)加壓，并經(jīng)貧富液一級(jí)換熱器(E2201A/B)換熱至98 ℃，進(jìn)入再生塔(T2201)，塔底由重沸器(E2205A/B)供熱，進(jìn)行間接蒸汽加熱。

1.貧液緩沖罐V2203 2.富液過(guò)濾器FI2204 3.貧富液二級(jí)換熱器E2202 4.地下溶劑罐V2208 5.貧液泵P2201 6.富液泵P2202 7.貧富液一級(jí)換熱器E2201 8.富液閃蒸罐V2201 9.蒸汽重沸器E2205A/B 10.再生塔T2201

塔頂氣體經(jīng)酸性氣空氣冷卻器(A2201A～D)和酸性氣水冷卻器(E2204)冷凝冷卻、酸性氣分液罐(V2202)分液后，酸性氣送至硫黃回收裝置，冷凝液經(jīng)再生塔頂回流泵(P2203A/B)返塔作為回流。塔底貧液經(jīng)貧富液一級(jí)換熱器(E2201A/B)換熱、溶劑循環(huán)泵(P2201A/B)加壓、貧富液二級(jí)換熱器(E2202A/B)換熱及貧液空氣冷卻器(A2202A～F)冷卻至55 ℃，經(jīng)溶劑緩沖罐(V2203)，由溶劑外送泵(P2206A/B)加壓送至上游各裝置脫硫單元及硫黃回收尾氣處理部分循環(huán)使用。

2 APC在溶劑再生中的應(yīng)用

2.1 溶劑再生部分

溶劑再生裝置再生對(duì)象是脫硫溶劑甲基二乙醇胺(MDEA)，MDEA是一種弱有機(jī)堿，利用溶劑在20～40 ℃低溫時(shí)對(duì)酸性氣的吸收過(guò)程，將硫化氫吸收，在較高溫度下(105 ℃或更高)對(duì)酸性氣的解吸過(guò)程，將所吸收的硫化氫解吸出來(lái)。

溶劑再生裝置由溶劑閃蒸和溶劑再生兩大部分組成。由于上游裝置過(guò)來(lái)的富胺液帶有一定量的烴類(lèi)，為了清潔溶劑，富胺液進(jìn)裝置后進(jìn)入閃蒸罐進(jìn)行低壓閃蒸，脫除富胺液中的烴類(lèi)。

閃蒸后的富胺液經(jīng)過(guò)換熱后進(jìn)入再生塔上部，自再生塔上部向下流動(dòng)與上升的氣相逆流接觸，富液中大部分的酸性氣被解吸，到塔底的液相進(jìn)入重沸器被進(jìn)一步加熱后，返回塔內(nèi)二次閃蒸解吸氣相，富胺液得到充分再生，形成貧胺液。貧胺液自再生塔底抽出，經(jīng)換熱冷卻后供上游各裝置循環(huán)使用，富胺液解吸出的酸性氣也由再生塔頂排出，經(jīng)冷卻器冷卻分離出冷凝水后，送至硫黃回收裝置作為制硫原料。

再生塔也稱(chēng)汽提塔，在塔內(nèi)利用重沸器提供的二次蒸汽汽提富液而使之釋放出所吸收的H2S和CO2，反應(yīng)逆向進(jìn)行而使醇胺富液再生為貧液。

富液再生單位耗能320.18 MJ/t(富液)，在典型的脫硫裝置操作成本構(gòu)成中，富液再生消耗的能量(蒸汽)要占成本的65%左右，因而再生條件的合理控制是節(jié)能的關(guān)鍵所在。

2.2 溶劑再生控制器

溶劑再生APC控制器的主要控制目標(biāo)是：通過(guò)多變量協(xié)調(diào)控制，克服干擾，進(jìn)一步提高再生塔頂溫度等參數(shù)的平穩(wěn)度；建立再生塔定酸性氣中MDEA含量軟儀表，通過(guò)控制該指標(biāo)，減少酸性氣中MDEA的跑損。通過(guò)卡邊操作，降低塔底蒸汽消耗。溶劑再生APC控制器結(jié)構(gòu)見(jiàn)表1。

2.3 先進(jìn)控制投用后效果

在硫黃回收裝置富液處理量180 t/h前提下，根據(jù)儀表測(cè)量情況，獲得的蒸汽單耗對(duì)比情況如下：APC投用前(2013年2月12—22日)為107.012 7 kg/t，APC投用后(2013年6月22日—7月2日)為99.613 8 kg/t，變化量為-7.398 9 kg/t，降幅為6.914%。

溶劑再生裝置APC系統(tǒng)，自2013年6月22日完成整改后，取得比較明顯的控制效果。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的試運(yùn)行檢驗(yàn)和熟悉了解后，還可以進(jìn)一步卡邊優(yōu)化，節(jié)能效果將有進(jìn)一步提高。溶劑再生蒸汽消耗情況具體見(jiàn)表2。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)分析，溶劑再生富液進(jìn)料流量按180 t/h計(jì)算APC投用后年節(jié)約蒸汽1.22 t。

表1 溶劑再生 APC 控制器變量表

表2 溶劑再生裝置蒸汽消耗指標(biāo)

3 總結(jié)

溶劑再生裝置APC系統(tǒng)自2013年6月22日正常使用后，雖取得一定成果但還存在以下問(wèn)題：①洛陽(yáng)分公司原油性質(zhì)變化較大，酸性氣出量變化對(duì)裝置APC投用造成較大影響，必要時(shí)需摘除APC進(jìn)行操作，降低APC投用率。②APC相關(guān)儀表問(wèn)題，調(diào)節(jié)閥、流量計(jì)故障或者無(wú)法投用自動(dòng)造成APC投用率降低，建議針對(duì)APC系統(tǒng)相關(guān)儀表在條件允許的情況下更換相對(duì)較好的，保證APC穩(wěn)定運(yùn)行。

[1] 李 樺.APC技術(shù)在石化裝置中的應(yīng)用[J].中國(guó)設(shè)備工程 , 2009(10)：3-6.

2016-09-26

孫寧飛(1987-)，男，工程師，從事硫黃聯(lián)合裝置生產(chǎn)技術(shù)管理工作，電話：0379-66993845，E-mail:sunnf.lysh@sinopec.com。

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