ACCS双旋转阀技术在芳烃吸附分离装置中的应用

马永军

(中国石化上海石油化工股份有限公司芳烃部， 200540)

ACCS双旋转阀技术在芳烃吸附分离装置中的应用

马永军

(中国石化上海石油化工股份有限公司芳烃部， 200540)

介绍了“双塔双阀”ACCS控制系统在中国石化上海石油化工股份有限公司600 kt/a芳烃联合装置吸附分离装置中的应用情况。对ACCS控制系统使用前后的工艺状况进行了对比，认为ACCS控制系统具有保持工艺条件改变期间流量稳定、提高流量控制精度和减少流量调整响应时间等特点，对确保吸附塔的稳定运行起到了较好的作用。

芳烃 旋转阀 吸附分离 ACCS控制系统 ZTC

在芳烃吸附分离装置中，目前应用较广的模拟移动床对二甲苯(PX)分离工艺主要是美国环球油品公司(UOP)和法国Axens公司的技术。美国UOP公司拥有生产芳烃的全套专利技术，各项工艺技术先进，尤其是吸附分离技术的核心——模拟移动床旋转阀技术(ACCS)，具有技术成熟、对二甲苯回收率高、工艺操作简便以及安全可靠等优点，是目前芳烃装置应用最为广泛的工艺技术。Axens技术则利用微机控制144台遥控阀的顺序切断和开启，通过144个控制阀对抽余液、抽出液、脱附剂、原料和反洗液等5股物流进行连续的选择性吸附分离的操作，而且单系列装置不受规模影响，系统简单可靠，但装置运行周期相对较短。截至2010年，国内共有芳烃联合装置18套，其中15套采用了UOP技术，PX产能共5 450 kt/a;3套采用Axens技术，PX产能共2 100 kt/a。

中国石化上海石油化工股份有限公司(以下简称上海石化)600 kt/a芳烃联合装置中的吸附分离装置就是采用了美国UOP公司的Parex专利技术，即采用ACCS先进控制系统控制2个IV号旋转阀，利用旋转阀的转动来模拟移动床吸附－解吸操作，将PX与其同分异构体(邻二甲苯、间二甲苯和乙苯)分开。芳烃联合装置上采用的双吸附塔与双旋转阀组合的ACCS技术设计方案的工业化应用在国内尚属首次。

1 ACCS双旋转阀控制系统工艺原理

美国UOP公司Parex工艺的核心设备是吸附塔、旋转阀和循环泵。Parex工艺流程见图1。

图1 Parex工艺流程示意

通过ACCS控制系统使旋转阀实现步进床层切换，模拟吸附塔内吸附剂的移动。用泵送循环泵和压送循环泵将两个吸附塔首尾连接起来，利用旋转阀分别将6种净物流(进料、解吸剂、抽出液、管冲洗、二次冲洗和抽余液)管线同时连接到24个床层管线中的1根管线上。当旋转阀(RV)步进时，所有的净物流按一定次序进入和导出吸附塔的不同床层，并顺次经历吸附(Ⅰ区)、精制(Ⅱ区)、解吸(Ⅲ区)、缓冲(Ⅳ区)4个不同的作用阶段，该过程在吸附塔的24个床层管线间顺次移动、循环进行。

Parex工艺旋转阀工作原理示意见图2。

PRC－压力控制阀

2 ACCS双旋转阀控制系统的功能

ACCS技术所采用的2个吸附塔加1个旋转阀的单系列标准模式在技术上成熟可靠，但受IV号旋转阀性能的限制，采用单个IV号阀时吸附分离装置的加工能力约为350 kt/a。为了扩大装置加工能力，国内通常采用2个系列并联的方式来扩大产能，即采用4个吸附塔、2个旋转阀的双系列模式，使装置加工能力达到600 kt/a。上海石化600 kt/a吸附分离装置由于受到占地面积限制，在设计时就提出了“双塔双阀”的设计方案，即2个吸附塔、2个旋转阀。

600 kt/a吸附分离装置的2个吸附塔和2个IV号旋转阀共用一套液压驱动系统，通过ACCS系统控制旋转阀的步进，实现以下操作功能:当净流股从2号吸附室流到1号吸附室时，改变泵送循环流量设定值，以保持适当的吸附室循环流量;每个区域的泵送循环流量设定值利用净工艺流量设定值进行计算;自动调节各工艺流量、吸附室和拱顶的压力、泵送循环流量、压送循环流量、封头冲洗和拱顶密封液流量;当工艺变量测量值偏差大时启动工艺变量的自动切换功能，即工艺变量测量自动切换;实现区域转换控制系统(ZTC)阀位的超前控制;用2个调节阀控制泵送循环、压送循环及提余液流量;双旋转阀自动同步步进切换。

3 ACCS双旋转阀控制系统的操控

由操作站对双旋转阀控制系统进行工艺控制。操作站可以显示图形概览、系统参数、输入页面、实时和历史趋势、系统状态和报警信息等内容，并能对控制系统的所有功能进行监控和调节。美国UOP公司提供了一个可编程控制系统，用来与离散控制系统(DCS)进行通讯。DCS的数字和模拟输出以及DCS的输入通过DCS界面进出控制系统，如图3所示。

图3 ACCS双旋转阀控制系统示意

由于装置是首次采用有2个吸附塔和2个旋转阀的ACCS控制系统，操作中2个旋转阀的同步运行显得非常重要，一旦发生2个旋转阀不同步问题，就会使进出旋转阀的各股物料发生混流，影响吸附塔内各区域的物料配比，将导致产品PX不合格。因此，在应用此项控制技术时特别增加了2个旋转阀的不同步报警装置:逻辑床层不同步报警和逻辑区域不同步报警，并设置了转阀手动同步按钮，用以解决旋转阀不同步的问题。当双旋转阀步进时相差为0.05 s时，控制系统将发出报警提示，由操作人员及时进行检查和处理，以确保系统的正常运行。

4 ACCS双旋转阀控制系统的应用效果

为了更好地控制ACCS系统中的各股物料区域流量切换，使得区域流量能快速达到设定流量，美国UOP公司在ACCS控制系统中采用了ZTC控制技术，记录调节阀开度，利用前一个循环周期泵送、压送阀位进行超前控制。系统通过控制吸附塔的泵送循环阀门、压送循环阀门及抽余液出阀门，使区域流量在旋转阀步进过程中短时间内达到设定流量，并保持对泵送循环及输出物料较高精度的流量控制，减少系统切换过程吸附塔的压力波动，确保吸附剂的长周期运行，同时提高产品PX的质量分数和收率。

没有应用泵送ZTC控制技术时，各区域泵送循环流量均存在着较明显的波动，而且波动情况不固定，各区域之间流量变化也存在着滞后的现象，波动幅度也较大，达到50～100 m3/h。旋转阀步进时区域流量需要2个床层步进后才能稳定在设定流量上，比如IV区只有3个床层，刚调整至设定流量，又需要进行调整，各区域流量不稳定，形成额外区域流量，泵送循环流量从大流量Ⅲ区降到小流量IV区以及从Ⅳ区的1 500 m3/h流量提高到Ⅰ区2 500 m3/h流量，通常需要100 s时间才能达到设定流量，各区域流量变化也呈现曲线型波动，造成产品PX质量分数下降，收率降低。

应用ZTC控制技术后，泵送循环流量发生变化时能在3 s左右就快速达到设定流量，泵送循环流量曲线走势呈直线型波动。

图4为ZTC技术应用前后泵送循环流量走势对比。

图4 ZTC系统投用前后泵送循环流量走势对比

在压送ZTC系统未投入使用时(系统由PID调节控制)吸附塔压力在0.75～1.03 MPa范围内波动，吸附塔压力波动加剧造成吸附塔内各流量波动加大，同时也缩短了吸附剂使用寿命。而使用ZTC控制技术后，吸附塔压力波动范围可控制在0.84～0.92 MPa范围内，吸附塔压力波动幅度较小。

图5为ZTC技术使用前后压送循环流量走势对比。

图5 ZTC系统投用前后压送循环流量走势对比

使用ZTC控制技术后，由于吸附分离系统的区域流量变化小，吸附塔压力稳定，PX质量分数可达到99.86%左右，PX收率也达到了98.6%左右。因此，确保ZTC控制系统的正常运行，才能更好地稳定装置运行，确保吸附分离装置产出优质PX产品，并且能降低装置运行综合能耗。

5 结语

在芳烃装置吸附分离装置上应用ACCS双旋转阀控制技术后，实现了工艺变量的自动切换，确保了旋转阀进出物料的稳定。ZTC超前控制技术的应用，消除了超调量，减少了响应时间，提高了流量控制精度，确保了吸附塔的稳定运行。ACCS控制双旋转阀技术自2009年在芳烃装置上应用以来，吸附装置采用一套液压系统驱动双旋转阀，系统运行稳定，产品PX的质量和收率均满足装置设计指标。

Application of ACCS Dual Rotary Valve Technology in Aromatics Adsorption Separation Unit

Ma Yongjun
(Aromatics Division，SINOPEC Shanghai Petrochemical Co．，Ltd．200540)

The application of ACCS control system of“twin towers and dual valve”program in the adsorption separation unit of 600 kt/a aromatics united plant of SINOPEC Shanghai Petrochemical Company Limited was introduced．Based on comparison of process conditions before and after using of ACCS control system，this paper concluded that ACCS control system could maintain stable flow，improve accuracy of flow control and reduce response time of flow adjustment during the process conditions changing period，which played an important role for ensuring stable operation of the adsorption tower．

aromatics，rotary valve，adsorption and separation，ACCS control system，ZTC

1674－1099 (2012)03－0050－04

TP272

A

2012-03-26。

马永军，男，1974年出生，毕业于上海石油化工高等专科学校石油化工专业，长期从事芳烃生产与技术管理工作。