PTA 裝置精制母固回收控制程序優(yōu)化與應(yīng)用研究

袁婧

（洛陽(yáng)三隆安裝檢修有限公司，河南 洛陽(yáng) 471012）

中石化某廠PTA 裝置精制母液固體回收系統(tǒng)，2004年某公司根據(jù)MOTT 公司《MOTT HyPluse 過(guò)濾系統(tǒng)工藝包》開(kāi)發(fā)的試驗(yàn)裝置，主體設(shè)備包括過(guò)濾器筒體、反洗收集罐、輔助管線、控制閥及儀表、控制系統(tǒng)。工藝流程由A/B/C/D4 條線，控制系統(tǒng)為西門子PLC300 系統(tǒng)，控制程序加密。2005 年2 月建成，7 月投用。但因?yàn)V芯及管線容易堵塞，每天都需要切換堿洗，且堿沖洗時(shí)易將堿帶到氧配料罐元，造成氧化反應(yīng)紊亂，配套控制系統(tǒng)程序與間斷運(yùn)行實(shí)際操作不匹配。精制母固回收裝置自2006 年停用至今。近年來(lái)，石化化工事業(yè)部專家組現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研時(shí)，幾次提出重開(kāi)精制母液固體回收系統(tǒng)，對(duì)母液中的固體物料進(jìn)行回收，以降低裝置消耗。

1 攻關(guān)措施與目標(biāo)

對(duì)PTA 精制母液過(guò)濾器BM303A/B/C/D 回收裝置進(jìn)行攻關(guān)與優(yōu)化,達(dá)到BM303A/C 兩條生產(chǎn)線并線運(yùn)行，攻關(guān)任務(wù)就是優(yōu)化流程降低過(guò)濾器易堵塞問(wèn)題，改進(jìn)控制系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)兩條生產(chǎn)線過(guò)濾流程并聯(lián)運(yùn)行、啟/停/切換無(wú)擾動(dòng)的運(yùn)行模式。

1.1 攻關(guān)技術(shù)措施

（1）工藝流程優(yōu)化技術(shù)路線：通過(guò)改進(jìn)、優(yōu)化，達(dá)到BM303A/C 兩條生產(chǎn)線過(guò)濾流程，實(shí)現(xiàn)并聯(lián)運(yùn)行。

（2）通過(guò)控制系統(tǒng)STEP7 組態(tài)軟件重構(gòu)與優(yōu)化，采用順控邏輯實(shí)現(xiàn)過(guò)濾器的九種狀態(tài)自動(dòng)、手動(dòng)跳轉(zhuǎn)功能和啟/停無(wú)擾切換，優(yōu)化了工藝操作。（1.啟動(dòng)；2.置換；3.過(guò)濾準(zhǔn)備；4.過(guò)濾；5.反沖洗；6.空殼反沖洗；7.滿殼反沖洗；8.急停程序；9.停止）

建立DCS 與PLC 雙向通訊軟件，實(shí)現(xiàn)DCS 與原控制柜觸摸屏（可主從切換）對(duì)兩條生產(chǎn)線運(yùn)行進(jìn)行操作與監(jiān)控，使生產(chǎn)操作安全提升了一倍。

（3）對(duì)現(xiàn)場(chǎng)程控閥進(jìn)行密封可靠性維修，確保開(kāi)關(guān)順暢、關(guān)斷嚴(yán)密。

1.2 攻關(guān)目標(biāo)

精制母固控制系統(tǒng)運(yùn)行程序合理滿足工藝需要，過(guò)程控制準(zhǔn)確、完善，與過(guò)濾系統(tǒng)整體匹配性良好。按BM303A/C 母液處理量40t/h 進(jìn)行開(kāi)發(fā)，母液中大于1.5微米固體顆?；厥章蔬_(dá)到90%,總固回收率約70%。

2 控制程序重構(gòu)

操作步進(jìn)說(shuō)明如下。

2.1 操作狀態(tài)

“P-AUTO/自動(dòng)”狀態(tài)：程序控制自動(dòng)狀態(tài)，操作人員不能干涉控制閥門狀態(tài)和任何設(shè)定值，程序中可調(diào)節(jié)設(shè)定值。

“P_MAN/手動(dòng)”狀態(tài)：程序控制手動(dòng)狀態(tài)，操作人員無(wú)法控制閥門狀態(tài)和任何設(shè)定值，程序中可修改閥位輸出值。

“MAN/停止”狀態(tài)：手動(dòng)控制狀態(tài)，操作人員可手動(dòng)開(kāi)關(guān)閥門和閥位輸出值。

正常過(guò)濾操作具體如下。

正常過(guò)濾操作為程序自動(dòng)控制，每批程控過(guò)濾操作過(guò)程分為7 個(gè)步驟：程序啟動(dòng)、過(guò)濾器進(jìn)液置換、過(guò)濾準(zhǔn)備、過(guò)濾、反吹干燥、氣相沖洗排放、液相沖洗排放。

（1）程序啟動(dòng)。程序啟動(dòng),系統(tǒng)進(jìn)入初始化，關(guān)閉所有閥門，參數(shù)回零，程序?yàn)槭謩?dòng)控制狀態(tài)，儀表閥進(jìn)入程序控制狀態(tài)。

（2）過(guò)濾器進(jìn)液置換。LT-320>設(shè)定值（30%），KV-302、KV-312 打開(kāi)；FV-380 打開(kāi),按照初始的閥位開(kāi)度start380（20%）向過(guò)濾器內(nèi)進(jìn)液；過(guò)濾器液位LT-370>高報(bào)值（90%），打開(kāi)KV-314 排液；KV-314 排液達(dá)到一定時(shí)間并且LT-370<低報(bào)值（10%），關(guān)閉 KV-314。

（3）過(guò)濾準(zhǔn)備。當(dāng)再次出現(xiàn)過(guò)濾器液位LT-370>高報(bào)值（90%）時(shí)，KV-302 關(guān)閉，KV-306 打開(kāi)；FIC-380 按照程序給定的流量開(kāi)度向過(guò)濾器內(nèi)進(jìn)液；

（4）過(guò)濾。當(dāng)過(guò)濾器壓差值（PT333-PT334）>設(shè)定值DP333（0.15MPa），或者過(guò)濾循環(huán)時(shí)間達(dá)到設(shè)定值T31（7200S）后，F(xiàn)IC-380 置為程序手動(dòng)控制狀態(tài)，F(xiàn)IC-380 輸出到“0”；關(guān)閉KV-312；關(guān)閉KV-306。

（5）反吹干燥。打開(kāi)KV-302、KV-314，排放過(guò)濾器管板上部的濾清液，同時(shí)上部排放計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)；在BD-304 液位LT-320<高高報(bào)值（80%）的前提下，排放計(jì)時(shí)器時(shí)間到或者當(dāng)LT-370<低低報(bào)值（10%），KV309 打開(kāi)排放過(guò)濾器管板下部的濾液至母液緩沖罐；排放一定時(shí)間后關(guān)閉KV-309，打開(kāi)KV-303，反吹一段時(shí)間后，關(guān)閉KV303；關(guān)閉KV-314；關(guān)閉KV-302。

（6）氣相沖洗排放。打開(kāi)KV-303，從管板底部通氮?dú)庀蜻^(guò)濾器內(nèi)充壓，當(dāng)壓力PT334>設(shè)定值（0.35MPa），關(guān)閉KV-303，打開(kāi)KV-316，從管板上部通氮?dú)庀蜻^(guò)濾器內(nèi)充壓；充壓計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，在充壓過(guò)程如果PT334>高高報(bào)值（0.425MPa），KV-302 會(huì)打開(kāi)一定時(shí)間進(jìn)行泄壓，泄壓后關(guān)閉；當(dāng)以下條件均滿足要求時(shí)，即充壓計(jì)時(shí)器結(jié)束計(jì)時(shí)、干燥氣與過(guò)濾器壓差值（PT-301 -PT-334)< 設(shè)定值pd301set（0.05MPa）、BD-305液位LT-321<高報(bào)值(70%)、過(guò)濾器內(nèi)壓PT334>高報(bào)值(0.425MPa)，打開(kāi)KV-304，濾餅通過(guò)氣相沖洗排放至 BD-305；排放一定時(shí)間后，關(guān)閉KV-316 停止通氮?dú)猓淮蜷_(kāi)KV-301 向過(guò)濾器內(nèi)進(jìn)酸沖洗濾餅至BD-305(5s)；關(guān)閉KV-301 停止酸沖洗，關(guān)閉KV-304。程序循環(huán)運(yùn)行兩次氣相沖洗排放后，運(yùn)行一次液相沖洗排放。

（7）液相沖洗排放。打開(kāi)KV-302；打開(kāi)KV-301 向過(guò)濾器內(nèi)進(jìn)酸；當(dāng)過(guò)濾器液位LT-370>高報(bào)值(90%)，關(guān)閉KV-301、KV-302；打開(kāi)KV-316 向過(guò)濾器內(nèi)通氮?dú)獬鋲?，充壓?jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)；當(dāng)以下條件均滿足要求時(shí)，即充壓計(jì)時(shí)器結(jié)束計(jì)時(shí)、干燥氣與過(guò)濾器壓差值（PT-301-PT-334)< 設(shè)定值pd301set（0.05MPa）、BD-305液位LT-321<高報(bào)值(70%)、過(guò)濾器內(nèi)壓PT-334>高報(bào)值(0.425MPa)，打開(kāi)KV-304，酸洗液排放至BD-305；酸洗液排放一定時(shí)間后，關(guān)閉KV-316 氮?dú)忾y；打開(kāi)KV-302，打開(kāi)KV-311 排放過(guò)濾器管板上部的酸洗液至BD-305；排放至過(guò)濾器液位LT-370<低報(bào)值(10%),延遲1分鐘后，關(guān)閉KV-304、KV-311、KV-302；程序復(fù)位進(jìn)入下一批次的過(guò)濾操作。

（8）緊急停車操作。緊急停車操作也是通過(guò)程序控制進(jìn)行的，在異常情況下，為保證系統(tǒng)安全，操作人員啟動(dòng)緊急停車程序，系統(tǒng)進(jìn)行緊急停車操作，程序控制步驟如下：緊急停車程序置于啟動(dòng)狀態(tài)；關(guān)閉KV-312母液進(jìn)液閥；FIC-380 進(jìn)入程序手動(dòng)控制狀態(tài)；FIC-380輸出置于“0”；FIC-380 進(jìn)入手動(dòng)控制狀態(tài)；關(guān)閉KV-316，關(guān)閉KV-303，關(guān)閉KV-301，關(guān)閉KV-304，關(guān)閉KV-306，關(guān)閉KV-309，關(guān)閉KV-311，關(guān)閉 KV-314；打 開(kāi)KV302；KV-301、KV-302、KV-303、KV-304、KV-306、KV-309、KV311、KV-312、KV-314、KV-316 置 為手動(dòng)控制狀態(tài)；控制面板上顯示停止標(biāo)志。

2.2 控制程序說(shuō)明

（1）物料平衡控制程序。在正常程序過(guò)濾操作下，為了保持BD-304、BD-305、母液緩沖罐的物料平衡，有專門的程序?qū)嵤┮何豢刂?，即BD-304 高液位控制程序、BD-304 低液位控制程序、母液緩沖罐液位控制程序。當(dāng)過(guò)濾程序啟動(dòng)時(shí)，這三個(gè)液位控制程序也隨之進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，使BD-304、BD-305、母液緩沖罐液位保持在正常范圍，避免液位過(guò)高或過(guò)低。

（2）高液位控制程序。當(dāng)BD-304 液位LT-320>高報(bào)值(80%)，高液位控制程序啟動(dòng)；處于程控過(guò)濾工作狀態(tài)的過(guò)濾器只要進(jìn)液流量計(jì)FIC-380 在非故障狀態(tài)，其流量設(shè)定值會(huì)按照程序要求自動(dòng)提高一定幅度，以提高母液過(guò)濾量；FIC-380 流量設(shè)定值提高后，在一定時(shí)間內(nèi)如果BD-304 液位沒(méi)有呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，處于正常工作狀態(tài)的過(guò)濾器進(jìn)液流量FIC-380 設(shè)定值還將繼續(xù)自動(dòng)提高；FIC-380 流量設(shè)定值提高后，BD-304 液位開(kāi)始下降，直至LT320<高報(bào)值，高液位控制程序停止流量調(diào)節(jié)。

（3）低液位控制程序。當(dāng)BD-304 液位LT-320 一低報(bào)值(40%),低液位控制程序啟動(dòng)；處于程控過(guò)濾工作狀態(tài)的過(guò)濾器只要進(jìn)液流量計(jì)FIC-380 在非故障狀態(tài)，其流量設(shè)定值會(huì)按照程序要求自動(dòng)降低一定幅度，以降低母液過(guò)濾量；FIC-380 流量設(shè)定值降低后，在一定時(shí)間內(nèi)，如果BD-304 液位沒(méi)有呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，處于正常工作狀態(tài)的過(guò)濾器進(jìn)液流量FIC-380 設(shè)定值還將繼續(xù)自動(dòng)降低；FIC-380 流量設(shè)定值自動(dòng)降低后，BD-304 液位開(kāi)始上升，直至LT-320>低報(bào)值(40%)，低液位控制程序停止流量調(diào)節(jié)。

（4）母液緩沖罐液位控制程序。過(guò)濾程序啟動(dòng)后，程序自行檢測(cè)母液緩沖罐低液位開(kāi)關(guān)報(bào)警是否出現(xiàn)；在低液位開(kāi)關(guān)報(bào)警未出現(xiàn)的情況下，程序檢查KV-317閥門開(kāi)關(guān)狀態(tài)，如KV-317 在關(guān)閉狀態(tài)則打開(kāi)，打開(kāi)時(shí)間由計(jì)時(shí)器控制；在低液位開(kāi)關(guān)報(bào)警出現(xiàn)的情況下，程序檢查KV-317 閥門開(kāi)關(guān)狀態(tài)，如KV-317 在打開(kāi)狀態(tài)則關(guān)閉，關(guān)閉時(shí)間由計(jì)時(shí)器控制。

（5）過(guò)濾流量限制程序。在過(guò)濾器處于過(guò)濾操作步驟中，由程序控制，使FIC-380 流量在任何情況下，不超過(guò)過(guò)濾流量限定值sp380limit(24000kg/h)。

2.3 程序參數(shù)設(shè)定

EmptysetA/B/C/D：空罐酸洗次數(shù)設(shè)定值1 次。FullsetA/B/C/D：滿罐酸洗次數(shù)設(shè)定值2 次。

sp380A/B/C/D：FIC380A/B/C/D 自動(dòng)情況下設(shè)定值21000kg/herror380A/B/C/D：FIC380A/B/C/D 自動(dòng)接近時(shí)允許偏差值400kg/hsp380limitA/B/C/D：FIC380A/B/C/D 自動(dòng)情況下設(shè)定值限定值24000kg/hbias380A/B/C/D：FIC380A/B/C/D 流量限制范圍偏差值1500kg/h start380A/B/C/D：FIC380A/B/C/D 閥位初始值10%。

2.4 流量計(jì)FI-380 故障操作模式

如果操作人員根據(jù)工況判斷流量計(jì)FI-380 指示值不準(zhǔn)確或者障，由操作人員在控制面板上啟動(dòng)流量計(jì)故障狀態(tài)按鈕，程控過(guò)濾程序可以繼續(xù)自動(dòng)運(yùn)行。此時(shí)，過(guò)濾操作的母液進(jìn)料量是由FV-380 以固定的閥門開(kāi)度f(wàn)lowfaultset(25%)來(lái)控制的，程序不能根據(jù)LT-320液位高低變化情況自動(dòng)調(diào)節(jié)FIC-380 流量。

3 應(yīng)用效果

2022 年9 月，精制母固系統(tǒng)過(guò)濾器 BM303C 開(kāi)始試投用，經(jīng)過(guò)測(cè)試在過(guò)濾階段，進(jìn)料流量穩(wěn)定在28t/h左右，單個(gè)過(guò)濾周期大概2.5h 左右，經(jīng)過(guò)兩次空洗，一次滿洗后整個(gè)周期大概在8h 左右。通過(guò)DCS 進(jìn)行過(guò)濾器的九種狀態(tài)操作和監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)了DCS 對(duì)PLC 的精準(zhǔn)控制。10 月起，BM303A 連續(xù)投用，過(guò)濾器BM303A/C 雙系列連續(xù)投用，實(shí)現(xiàn)了兩條生產(chǎn)線的并聯(lián)運(yùn)行和自由切換功能。系統(tǒng)控制滿足工藝需要，過(guò)程控制準(zhǔn)確，與過(guò)濾系統(tǒng)整體匹配性良好。經(jīng)測(cè)試，BM303A/C 并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，處理量 達(dá)到42t/h，通過(guò)化驗(yàn)，母液中大于1.5 微米固體顆?；厥章蔬_(dá)到92.18%,總固回收率約71.73%。

4 結(jié)語(yǔ)

在管理出效益、精細(xì)管理出大效益的當(dāng)下，經(jīng)過(guò)技術(shù)攻關(guān)與優(yōu)化重新開(kāi)工投運(yùn)了停置16 年的節(jié)能降耗型裝置，無(wú)疑是石油化工企業(yè)降本增效的典型。