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CSTS吸收解吸工艺仿真设计

 

吸收解吸单元仿真培训系统

操作说明书

 

北京东方仿真软件技术有限公司

2009年1月

 

一、工艺流程说明

1、工艺说明

吸收解吸是石油化工生产过程中较常用的重要单元操作过程。

吸收过程是利用气体混合物中各个组分在液体(吸收剂)中的溶解度不同,来分离气体混合物。

被溶解的组分称为溶质或吸收质,含有溶质的气体称为富气,不被溶解的气体称为贫气或惰性气体。

溶解在吸收剂中的溶质和在气相中的溶质存在溶解平衡,当溶质在吸收剂中达到溶解平衡时,溶质在气相中的分压称为该组分在该吸收剂中的饱和蒸汽压。

当溶质在气相中的分压大于该组分的饱和蒸汽压时,溶质就从气相溶入溶质中,称为吸收过程。

当溶质在气相中的分压小于该组分的饱和蒸汽压时,溶质就从液相逸出到气相中,称为解吸过程。

提高压力、降低温度有利于溶质吸收;降低压力、提高温度有利于溶质解吸,正是利用这一原理分离气体混合物,而吸收剂可以重复使用。

该单元以C6油为吸收剂,分离气体混合物(其中C4:

%,CO和CO2:

%,N2:

%,H2:

%,O2:

%)中的C4组分(吸收质)。

从界区外来的富气从底部进入吸收塔T-101。

界区外来的纯C6油吸收剂贮存于C6油贮罐D-101中,由C6油泵P-101A/B送入吸收塔T-101的顶部,C6流量由FRC103控制。

吸收剂C6油在吸收塔T-101中自上而下与富气逆向接触,富气中C4组分被溶解在C6油中。

不溶解的贫气自T-101顶部排出,经盐水冷却器E-101被-4℃的盐水冷却至2℃进入尾气分离罐D-102。

吸收了C4组分的富油(C4:

%,C6:

%)从吸收塔底部排出,经贫富油换热器E-103预热至80℃进入解吸塔T-102。

吸收塔塔釜液位由LIC101和FIC104通过调节塔釜富油采出量串级控制。

来自吸收塔顶部的贫气在尾气分离罐D-102中回收冷凝的C4,C6后,不凝气在D-102压力控制器PIC103控制下排入放空总管进入大气。

回收的冷凝液(C4,C6)与吸收塔釜排出的富油一起进入解吸塔T-102。

预热后的富油进入解吸塔T-102进行解吸分离。

塔顶气相出料(C4:

95%)经全冷器E-104换热降温至40℃全部冷凝进入塔顶回流罐D-103,其中一部分冷凝液由P-102A/B泵打回流至解吸塔顶部,回流量h,由FIC106控制,其他部分做为C4产品在液位控制(LIC105)下由P-102A/B泵抽出。

塔釜C6油在液位控制(LIC104)下,经贫富油换热器E-103和盐水冷却器E-102降温至5℃返回至C6油贮罐D-101再利用,返回温度由温度控制器TIC103通过调节E-102循环冷却水流量控制。

T-102塔釜温度由TIC104和FIC108通过调节塔釜再沸器E-105的蒸汽流量串级控制,控制温度102℃。

塔顶压力由PIC-105通过调节塔顶冷凝器E-104的冷却水流量控制,另有一塔顶压力保护控制器PIC-104,在塔顶有凝气压力高时通过调节D-103放空量降压。

因为塔顶C4产品中含有部分C6油及其他C6油损失,所以随着生产的进行,要定期观察C6油贮罐D-101的液位,补充新鲜C6油。

2、本单元复杂控制方案说明

吸收解吸单元复杂控制回路主要是串级回路的使用,在吸收塔、解吸塔和产品罐中都使用了液位与流量串级回路。

串级回路:

是在简单调节系统基础上发展起来的。

在结构上,串级回路调节系统有两个闭合回路。

主、副调节器串联,主调节器的输出为副调节器的给定值,系统通过副调节器的输出操纵调节阀动作,实现对主参数的定值调节。

所以在串级回路调节系统中,主回路是定值调节系统,副回路是随动系统。

举例:

在吸收塔T101中,为了保证液位的稳定,有一塔釜液位与塔釜出料组成的串级回路。

液位调节器的输出同时是流量调节器的给定值,即流量调节器FIC104的SP值由液位调节器LIC101的输出OP值控制,的变化使产生相应的变化。

3、设备一览

T-101:

吸收塔

D-101:

C6油贮罐

D-102:

气液分离罐

E-101:

吸收塔顶冷凝器

E-102:

循环油冷却器

P-101A/B:

C6油供给泵

T-102:

解吸塔

D-103:

解吸塔顶回流罐

E-103:

贫富油换热器

E-104:

解吸塔顶冷凝器

E-105:

解吸塔釜再沸器

P-102A/B:

解吸塔顶回流、塔顶产品采出泵

二、吸收解吸单元操作规程

1、开车操作规程

本操作规程仅供参考,详细操作以评分系统为准。

装置的开工状态为吸收塔解吸塔系统均处于常温常压下,各调节阀处于手动关闭状态,各手操阀处于关闭状态,氮气置换已完毕,公用工程已具备条件,可以直接进行氮气充压。

、氮气充压

(1)确认所有手阀处于关状态。

(2)氮气充压

①打开氮气充压阀,给吸收塔系统充压。

②当吸收塔系统压力升至(g)左右时,关闭N2充压阀。

③打开氮气充压阀,给解吸塔系统充压。

④当吸收塔系统压力升至(g)左右时,关闭N2充压阀。

、进吸收油

(1)确认

①系统充压已结束。

②所有手阀处于关状态。

(2)吸收塔系统进吸收油

①打开引油阀V9至开度50%左右,给C6油贮罐D-101充C6油至液位70%。

②打开C6油泵P-101A(或B)的入口阀,启动P-101A(或B)。

③打开P-101A(或B)出口阀,手动打开FV103阀至30%左右给吸收塔T-101充液至50%。

充油过程中注意观察D-101液位,必要时给D-101补充新油。

(3)解吸塔系统进吸收油

①手动打开调节阀FV104开度至50%左右,给解吸塔T-102进吸收油至液位50%。

②给T-102进油时注意给T-101和D-101补充新油,以保证D-101和T-101的液位均不低于50%。

、C6油冷循环

(1)确认

①贮罐,吸收塔,解吸塔液位50%左右。

②吸收塔系统与解吸塔系统保持合适压差。

(2)建立冷循环

①手动逐渐打开调节阀LV104,向D-101倒油。

②当向D-101倒油时,同时逐渐调整FV104,以保持T-102液位在50%左右,将LIC104设定在50%设自动。

③由T-101至T-102油循环时,手动调节FV103以保持T-101液位在50%左右,将LIC101设定在50%投自动。

④手动调节FV103,使FRC103保持在13.50T/h,投自动,冷循环10分钟。

、T-102回流罐D-103灌C4

打开V21向D-103灌C4至液位为20%

、C6油热循环

(1)确认

①冷循环过程已经结束。

②D-103液位已建立。

(2)T-102再沸器投用

①设定TIC103于5℃,投自动。

②手动打开PV105至70%。

③手动控制PIC105于,待回流稳定后再投自动。

④手动打开FV108至50%,开始给T-102加热。

(3)建立T-102回流

①随着T-102塔釜温度TIC107逐渐升高,C6油开始汽化,并在E-104中冷凝至回流罐D-103。

②当塔顶温度高于50℃时,打开P-102A/B泵的入出口阀VI25/27、VI26/28,打开FV106的前后阀,手动打开FV106至合适开度,维持塔顶温度高于51℃。

③当TIC107温度指示达到102℃时,将TIC107设定在102℃投自动,TIC107和FIC108投串级。

④热循环10分钟。

、进富气

(1)确认C6油热循环已经建立。

(2)进富气

①逐渐打开富气进料阀V1,开始富气进料。

②随着T-101富气进料,塔压升高,手动调节PIC103使压力恒定在(表)。

当富气进料达到正常值后,设定PIC103于(表),投自动。

③当吸收了C4的富油进入解吸塔后,塔压将逐渐升高,手动调节PIC105,维持PIC105在(表),稳定后投自动。

④当T-102温度,压力控制稳定后,手动调节FIC106使回流量达到正常值h,投自动。

⑤观察D-103液位,液位高于50时,打开LIV105的前后阀,手动调节LIC105维持液位在50%,投自动。

⑥将所有操作指标逐渐调整到正常状态。

2、正常操作规程

、正常工况操作参数

(1)吸收塔顶压力控制PIC103:

(表)。

(2)吸收油温度控制TIC103:

5.0℃。

(3)解吸塔顶压力控制PIC105:

(表)。

(4)解吸塔顶温度:

51.0℃。

(5)解吸塔釜温度控制TIC107:

102.0℃。

、补充新油

因为塔顶C4产品中含有部分C6油及其他C6油损失,所以随着生产的进行,要定期观察C6油贮罐D-101的液位,当液位低于30%时,打开阀V9补充新鲜的C6油。

、D-102排液

生产过程中贫气中的少量C4和C6组分积累于尾气分离罐D-102中,定期观察D-102的液位,当液位高于70%时,打开阀V7将凝液排放至解吸塔T-102中。

、T-102塔压控制

正常情况下T-102的压力由PIC-105通过调节E-104的冷却水流量控制。

生产过程中会有少量不凝气积累于回流罐D-103中使解吸塔系统压力升高,这时T-102顶部压力超高保护控制器PIC-104会自动控制排放不凝气,维持压力不会超高。

必要时可打手动打开PV104至开度1%--3%来调节压力。

3、停车操作规程

本操作规程仅供参考,详细操作以评分系统为准。

、停富气进料

(1)关富气进料阀V1,停富气进料。

(2)富气进料中断后,T-101塔压会降低,手动调节PIC103,维持T-101压力>(表)。

(3)手动调节PIC105维持T-102塔压力在(表)左右。

(4)维持T-101→T-102→D-101的C6油循环。

、停吸收塔系统

(1)停C6油进料

①停C6油泵P-101A/B。

②关闭P-101A/B入出口阀。

③FRC103置手动,关FV103前后阀。

④手动关FV103阀,停T-101油进料。

此时应注意保持T-101的压力,压力低时可用N2充压,否则T-101塔釜C6油无法排出。

(2)吸收塔系统泄油

①LIC101和FIC104置手动,FV104开度保持50%,向T-102泄油。

②当LIC101液位降至0%时,关闭FV108。

③打开V7阀,将D-102中的凝液排至T-102中。

④当D-102液位指示降至0%时,关V7阀。

⑤关V4阀,中断盐水停E-101。

⑥手动打开PV103,吸收塔系统泄压至常压,关闭PV103。

、停解吸塔系统

(1)停C4产品出料

富气进料中断后,将LIC105置手动,关阀LV105,及其前后阀。

(2)T-102塔降温

①TIC107和FIC108置手动,关闭E-105蒸汽阀FV108,停再沸器E-105。

②停止T-102加热的同时,手动关闭PIC105和PIC104,保持解吸系统的压力。

(3)停T-102回流

①再沸器停用,温度下降至泡点以下后,油不再汽化,当D-103液位LIC105指示小于10%时,停回流泵P-102A/B,关P-102A/B的入出口阀。

②手动关闭FV106及其前后阀,停T-102回流。

③打开D-103泄液阀V19。

④当D-103液位指示下降至0%时,关V19阀。

(4)T-102泄油

①手动置LV104于50%,将T-102中的油倒入D-101。

②当T-102液位LIC104指示下降至10%时,关LV104。

③手动关闭TV103,停E-102。

④打开T-102泄油阀V18,T-102液位LIC104下降至0%时,关V18。

(5)T-102泄压

①手动打开PV104至开度50%;开始T-102系统泄压。

②当T-102系统压力降至常压时,关闭PV104。

、吸收油贮罐D-101排油

(1)当停T-101吸收油进料后,D-101液位必然上升,此时打开D-101排油阀V10排污油。

(2)直至T-102中油倒空,D-101液位下降至0%,关V10。

4、仪表及报警一览表

位号

说明

类型

正常值

量程上限

量程下限

工程单位

高报值

低报值

高高报值

低低报值

AI101

回流罐C4组分

AI

>

0

%

FI101

T-101进料

AI

0.

T/H

FI102

T-101塔顶气量

AI

0

T/H

FRC103

吸收油流量控制

PID

0

T/H

FIC104

富油流量控制

PID

0

T/H

FI105

T-102进料

AI

0

T/H

FIC106

回流量控制

PID

0

T/H

FI107

T-101塔底贫油采出

AI

0

T/H

FIC108

加热蒸汽量控制

PID

0

T/H

LIC101

吸收塔液位控制

PID

50

100

0

%

85

15

LI102

D-101液位

AI

100

0

%

85

15

LI103

D-102液位

AI

100

0

%

65

5

LIC104

解吸塔釜液位控制

PID

50

100

0

%

85

15

LIC105

回流罐液位控制

PID

50

100

0

%

85

15

 

位号

说明

类型

正常值

量程上限

量程下限

工程单位

高报值

低报值

高高报值

低低报值

PI101

吸收塔顶压力显示

AI

20

0

Mpa

PI102

吸收塔塔底压力

AI

20

0

Mpa

PIC103

吸收塔顶压力控制

PID

20

0

Mpa

PIC104

解吸塔顶压力控制

PID

0

Mpa

PIC105

解吸塔顶压力控制

PID

0

Mpa

PI106

解吸塔底压力显示

AI

0

Mpa

TI101

吸收塔塔顶温度

AI

6

40

0

TI102

吸收塔塔底温度

AI

40

100

0

TIC103

循环油温度控制

PID

50

0

TI104

C4回收罐温度显示

AI

40

0

TI105

预热后温度显示

AI

0

TI106

吸收塔顶温度显示

AI

50

0

TIC107

解吸塔釜温度控制

PID

0

TI108

回流罐温度显示

AI

100

0

 

三、事故设置一览

下列事故处理操作仅供参考,详细操作以评分系统为准。

1、冷却水中断

主要现象:

(1)冷却水流量为0。

(2)入口路各阀常开状态。

处理方法:

(1)停止进料,关V1阀。

(2)手动关PV103保压。

(3)手动关FV104,停T-102进料。

(4)手动关LV105,停出产品。

(5)手动关FV103,停T-101回流。

(6)手动关FV106,停T-102回流。

(7)关LIC104前后阀,保持液位。

2、加热蒸汽中断

主要现象:

(1)加热蒸汽管路各阀开度正常。

(2)加热蒸汽入口流量为0。

(3)塔釜温度急剧下降。

处理方法:

(1)停止进料,关V1阀。

(2)停T-102回流。

(3)停D-103产品出料。

(4)停T-102进料。

(5)关PV103保压。

(6)关LIC104前后阀,保持液位。

3、仪表风中断

主要现象:

各调节阀全开或全关。

处理方法:

(1)打开FRC103旁路阀V3。

(2)打开FIC104旁路阀V5。

(3)打开PIC103旁路阀V6。

(4)打开TIC103旁路阀V8。

(5)打开LIC104旁路阀V12。

(6)打开FIC106旁路阀V13。

(7)打开PIC105旁路阀V14。

(8)打开PIC104旁路阀V15。

(9)打开LIC105旁路阀V16。

(10)打开FIC108旁路阀V17。

4、停电

主要现象:

(1)泵P-101A/B停。

(2)泵P-102A/B停。

处理方法:

(1)打开泄液阀V10,保持LI102液位在50%。

(2)打开泄液阀V19,保持LI105液位在50%。

(3)关小加热油流量,防止塔温上升过高。

(4)停止进料,关V1阀。

5、P-101A泵坏

主要现象:

(1)FRC103流量降为0。

(2)塔顶C4上升,温度上升,塔顶压上升。

(3)釜液位下降。

处理方法:

(1)停P-101A,注:

先关泵后阀,再关泵前阀。

(2)开启P-101B,先开泵前阀,再开泵后阀。

(3)由FRC-103调至正常值,并投自动。

6、LIC104调节阀卡

主要现象:

(1)FI107降至0。

(2)塔釜液位上升,并可能报警。

处理方法:

(1)关LIC104前后阀VI13,VI14。

(2)开LIC104旁路阀V12至60%左右。

(3)调整旁路阀V12开度,使液位保持50%。

7、换热器E-105结垢严重

主要现象:

(1)调节阀FIC108开度增大。

(2)加热蒸汽入口流量增大。

(3)塔釜温度下降,塔顶温度也下降,塔釜C4组成上升。

处理方法:

(1)关闭富气进料阀V1。

(2)手动关闭产品出料阀LIC102。

(3)手动关闭再沸器后,清洗换热器E-105。

 

四、仿真界面

吸收系统DCS界面

吸收系统现场界面

 

解吸系统DCS界面

 

解吸系统现场界面

附:

思考题

标准答案请自行查阅相关资料,本公司不予提供。

1、吸收岗位的操作是在高压、低温的条件下进行的,为什麽说这样的操作条件对吸收过程的进行有利?

2、请从节能的角度对换热器E-103在本单元的作用做出评价?

3、结合本单元的具体情况,说明串级控制的工作原理。

4、操作时若发现富油无法进入解吸塔,会有哪些原因导致?

应如何调整?

5、假如本单元的操作已经平稳,这时吸收塔的进料富气温度突然升高,分析会导致什麽现象?

如果造成系统不稳定,吸收塔的塔顶压力上升(塔顶C4增加),有几种手段将系统调节正常?

6、请分析本流程的串级控制;如果请你来设计,还有哪些变量间可以通过串级调节控制?

这样做的优点是什么?

7、C6油贮罐进料阀为一手操阀,有没有必要在此设一个调节阀,使进料操作自动化,为什么?

 

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