废酸再生装置焚烧炉顺序控制及联锁方案的探讨

2020-09-01薛守玲董爱娜

仪器仪表用户 2020年9期

王晨，陈虹，薛守玲，董爱娜

（中石油华东设计院有限公司，山东青岛 266071）

烷基化装置运行一段时间后，浓硫酸催化剂的浓度会下降，从而形成大量废酸，废酸再生装置的投用，可有效提高烷基化装置的运行效率，减少废酸的产生。本文主要探讨废酸再生装置中焚烧炉的顺序控制和重要联锁方案。

1 基本工艺流程

废酸再生装置工艺基本流程由燃烧部分、反应部分、冷凝部分、浓硫酸（H2SO4）回收部分及公用工程等部分组成。首先，焚烧炉内燃烧燃料气，将加热炉温度逐渐加热至1000℃左右，之后烷基化装置生产的废酸经喷头喷入焚烧炉燃烧，同时上游装置产生的酸性气也送入焚烧炉内燃烧。废酸及酸性气等介质在焚烧炉内高温环境下发生裂解及氧化反应。焚烧炉的助燃风来自大气，经过风机增压，并经空气预热器预热后分为两路，其中一路为焚烧炉助燃风，另一路为反应器内的催化转化反应的氧气（O2）来源。焚烧炉燃烧后的工艺气经过换热过滤，将其中的杂质过滤掉。过滤后的工艺气经换热器冷却降温，进入到反应器中，反应后的工艺气经换热器继续降温冷却，在冷凝器内冷凝成酸。冷凝冷却后的浓硫酸一部分送至硫酸罐，一部分送至烷基化部分，成为烷基化装置反应催化剂。尾气继续经过反应器处理，处理后合格的尾气排至烟囱。

图1 炉膛吹扫顺控Fig.1 Furnace purge sequence control

焚烧炉内主要化学反应式如下：

2 焚烧炉顺序控制方案

为提高焚烧炉的自动化程度，避免装置在开、停工和生产操作过程中可能出现事故，本装置根据工艺操作过程，将焚烧炉的吹扫、点火、投酸等过程设计为自动控制。同时为提高装置的自动化控制程度，废酸再生装置设计了停工状态、开工状态和投酸状态3 种状态。停工状态是指装置处于停工或开车前，此时整个装置处于安全状态；开工状态包含装置开始点火至投酸前，各个阀门、机泵、风机或开或关的状态；投酸状态，指的是达到投用废酸或酸性气条件装置投用废酸或酸性气时，各个阀门、机泵、风机或开或关的状态。每一种状态下均对相关阀门、机泵、风机等状态提出不同要求，只有先满足相应的模式条件，才能顺利执行顺控程序。具体顺控方案如下：

图2 长明灯点火顺控Fig.2 Pilot burner sequence control

2.1 点火前条件确认

在装置点火前，需确认装置处于停工状态、相应阀门及机泵处于安全位置，控制室紧急停车按钮无动作、就地紧急停车按钮无动作。确认完毕后，进入开工状态，方可允许启动主燃料气投用前吹扫炉膛顺控程序。

2.2 炉膛吹扫顺控

进入开工状态后，首先需要人工开启鼓风机，否则不能启动焚烧炉吹扫顺控程序。之后点击主燃料气投入前吹扫程序按钮，进入到焚烧炉吹扫顺控程序，同时只有所有阀门的开状态信号检测到，才能执行下一步顺控程序，详细顺控步骤如图1 所示。当吹扫完成后，开始计时，10min内未点燃长明灯，则不允许开工。如果继续开工，则需要重新吹扫。

2.3 长明灯点火顺控

长明灯点火前，必须首先确认炉膛已经吹扫完毕，并且已经开始计时。考虑到炉温高于750℃或者主火嘴有火焰时，长明灯也可能因意外熄灭，此时不需要重新吹扫炉膛。因此，当炉温高于750℃或者主火嘴有火焰时，也可以进入点燃长明灯顺控程序。当人工按下操作站上长明灯点火顺控软按钮时，现场点火器得电，并打开长明灯紧急切断阀。火焰检测器检验到火焰，长明灯点火成功，现场显示画面变绿，表示点火成功。否则现场画面变红，同时关闭长明灯燃料气阀，详细顺控步骤如图2 所示。

图3 主燃料气流程示意Fig.3 Main burner fuel Process&Instrument diagram

图4 主燃料气阀门泄漏测试顺控Fig.4 Main burner emergency valve leakage test sequence control

图5 主燃料气自动投用顺控Fig.5 Main burner fuel automatic burning sequence control

2.4 主燃料气阀门泄漏量测试顺控

长明灯点火成功后，进行主燃料气阀门泄漏量测试。切断阀XV-01 及XV-02，用于主燃料气的紧急切断。PT-01 测量XV-01 之前的燃料气压力，PT-02 测量XV-01及XV-02 之间的压力，PT-03 测量XV-02 后压力，流程示意如图3 所示（详细的顺控过程如图4 所示）。通过不断开关紧急切断阀，并判断压力变化情况，来确定阀门是否有泄漏，如果阀门有泄漏，则不能继续开工。