吸附塔泵送循环控制阀运行状况的分析与评价

2020-11-12曾志鑫

仪器仪表用户 2020年11期

关键词：循环泵床层泵送

曾志鑫

（福建福海创石油化工有限公司，福建漳州 363216）

原吸附分离循环泵高精阀PV705/FV715满足不了控制要求，严重影响芳烃联合装置吸附分离的效果。为实现芳烃联合装置的正常运转，对4台进口高精阀进行国产化改造。

1 吸附分离工艺流程简介

PXⅠ/PXⅡ的吸附分离工艺采用法国AXENS公司的ELUXYL工艺，该工艺利用模拟移动床原理，实现固液相连续逆向分离，生产高纯度的对二甲苯。其工艺流程简图如图1所示。

图1 吸附分离工艺流程简图Fig.1 Schematic diagram of adsorption separation process

图2 PV705流量特性曲线图Fig.2 PV705 Flow characteristic curve

ELUXYL工艺是由两个串联的吸附塔、循环泵、144个程控阀组成的模拟移动床装置。每个吸附塔内有12个床层，A塔No.1～No.12床层，B塔No.13～No.24床层。利用二用一备的循环泵，将两个塔首尾相连，使24个床层形成一个闭合回路，循环泵就维持液流周期性地绕24个床层循环。144个程控阀用来周期性地改变各物料进出口位置，但各物料间的相对位置（间隔的床层数和相互次序）保持不变。

串联操作的吸附塔（C201A/B）均由12个吸附剂床层构成，塔内充满液体。两塔之间通过吸附塔循环泵（P202A/B/C）相连，循环液通过P202A和P202B由一个吸附塔的底部打入另一个吸附塔的顶部来实现循环操作， P202C作为P202A/B的备用泵。其中，由C201A到C201B的循环线为压力控制（PV705），而由C201B到C201A的循环线则为流量控制（FV715）。吸附剂对不同C8芳烃同分异构体的相对选择性的差异导致了吸附塔内的特定浓度分布，故循环液的流量和组成并非固定不变，而是随所处吸附区域的不同而变化。

2 吸附塔泵送压送调节阀更换的背景及技术要求

现场原使用的调节阀为某进口套筒阀，但是控制精度一直未能满足要求，严重影响芳烃联合装置的正常运转。综合分析有几点原因：①阀内件结构设计有问题，此阀门为窗口式套筒结构，其流量特性曲线为非直线型，调节精度较低，无法满足高精阀的控制要求；②原来的西门子定位器精度不足，西门子定位器采用压电阀控制进入执行机构的气量，当气路有漏气时，会不断地对执行机构进行补气，造成阀位波动；③阀门气缸偏小，使得气缸的输出力矩不足，进而造成调节阀动作不平稳，因此必须更换这4台高精阀。

图3 FV715流量特性曲线图Fig.3 FV715 Flow characteristic curve

其技术要求有：整体测量控制回路精度至少小于0.2%。行程变化量为100%时，调节时间小于15s；行程变化量为10%时，调节时间小于5s；行程变化量为1%时，调节时间小于3s；行程变化量为0.1%时，调节时间小于2s。以上行程变化量为相对值，例如，从50%～60%变化可认为是10%的变化，动作延迟时间在1s以内，调节时间小于5s，超调量小于变化量的2%，阀门稳态误差小于0.2%。关于控制品质，阀门厂家在出厂前试验时须做出控制曲线交专利商AXENS确认，以上各指标均以AXENS最终确认为准。

由于使用进口阀门价格昂贵，且交货周期较长，因而决定在国内寻找合格供应商。经过前期的技术澄清，到后来的入厂考察、签订技术协议等，最终确定由有相关高精阀业绩的国内阀门制造商——无锡智能阀门公司生产的平衡密封性套筒调节阀入围。

3 吸附塔泵送压送调节阀的主要改进措施及特性测试

3.1 吸附塔泵送压送调节阀的主要改进措施

1）新阀增大了执行机构，气缸直径从450mm增加到550mm，阀门动作重复性更加优越，即在相同阀位的控制信号作用下，阀门实际阀位位置保持一致，较旧阀更为优越。

2）新阀加长了阀门总行程，从130mm增加到200mm，调整精度更精确。

3）阀杆加粗，减少或避免介质流过阀芯造成的柔性振动。

表1 PV705在各工况流量下对应的开度Table 1 Corresponding opening degree of PV705 under each working condition flow

4）阀内件结构变动，旧阀套筒为窗口结构，新阀套筒为均匀多孔结构，新阀精度更高。

5）更换气动放大器，由SMC品牌更换成FISHER品牌2625型气动放大器，提升气动附件灵敏度，减少由于气路漏气造成的阀门振荡。

6）刚开车时处于低负荷运行，阀门实际开度为45%左右，尚保留有提量空间，再提高负荷时阀门的调控性能应会更加优越。

3.2 吸附塔泵送压送调节阀特性测试

1）PV705/FV715固有流量特性曲线，如图2、图3所示。

2）阀门在各要求工况流量下对应的开度，见表1、表2。

由图2、图3及表1、表2所测试的数据分析得出：①测试调节阀的流量特性，此4台调节阀满足直线型流量特性要求；②PV705的使用开度在24%～89.7%之间，FV715的使用开度在21.84%～89.7%之间，满足调节阀使用准则；③测试得出的调节阀开度与理论计算值相差小于2%，完全满足现场流量要求。

3）阀门动态响应测试曲线，如图4所示。

由图4所示，由于新阀门的运动部件以高精度加工为主，达到低的摩擦，在FISHER定位器配合下实现较高的灵敏度，该阀对测试信号上下行程均具有很好的动态响应与稳定性。

4 吸附塔泵送压送调节阀运行情况分析

自2014年3月15日开工投用以来，经多次PID参数的整定优化，此4台阀门使用情况良好。目前吸附装置操作在112%的进料负荷，循环流量和系统压力能正常控制，PX纯度在99.83以上，产品收率在98%以上，整体工艺性能良好。

1）吸附塔循环泵循环流量分析

根据截取的P202B出口流量示值FI-715可以看出，流量示值呈周期性稳定变化，不同的物流注入和抽出按照固定的床层间隔由顺序控制系统（SCS）沿吸附塔逐个床层进行步进切换，24个步进为一个周期，每个步进约75s，一个周期约30min。其与工艺包提供商AXENS的工艺要求吻合。

表2 FV715在各工况流量下对应的开度Table 2 Corresponding opening degree of FV715 under various working conditions

图4 阀门动态响应测试曲线Fig.4 Valve dynamic response test curve

图5 循环泵的循环流量Fig.5 Circulation flow of circulating pump

图6 吸附塔压力变化图Fig.6 Pressure change diagram of adsorption tower

2）吸附塔压力分析

由6图可知，吸附塔循环泵P-202A的入口压力PI705在30min的周期内，压力波动在30KPa以内，控制相对平稳，满足AXENS的要求。

阀门投运后，各床层的压差均在34KPa～36KPa范围内，最大压差出现在B塔第4层床层仅38.8KPa，完全满足AXENS关于床层的压差必须控制在45KPa范围以内的要求。芳烃联合装置从2018年12开车至今，此4台泵送循环控制阀未出现任何问题，完全能够满足吸附分离程序控制的苛刻要求，证明本次的改造是成功的。