开关阀关不到位引起吸附塔压力大幅波动分析

金鹏(中海油惠州石化有限公司，广东 惠州 516086)

0 引言

IFP的ELUXYL工艺，需在全液相下通过逆向模拟移动床来实现传质分离，因此生产对二甲苯的核心设备为液压控制的吸附塔[1]。吸附塔的压力控制是很重要的，维持一定的压力是为了维持吸附塔内的液相操作，如果压力下降到泡点压力以下，塔里的液体会沸腾形成蒸汽，昂贵的吸附剂将损坏，这种情况应当尽力避免，IFP的Eluxyl工艺的吸附塔底0.9MPa的操作压力是经过实践证明较为理想的参数[2]。吸附塔设备和吸附剂投资巨大，建设和检修周期长，一旦吸附塔顶底压力快速变化极易造成吸附塔内件损坏和吸附剂粉化的严重事故。当出现内部吸附剂泄漏时，将严重制约上下游物料平衡，极大冲击装置的盈亏平衡[3]。2020年某石化厂ELUXYL吸附塔曾发生压力异常波动事件，文章着重对吸附塔压力异常波动原因进行分析。

1 概述

2020年某石化厂芳烃联合装置2月发生吸附塔压力异常波动期间，C601A压力异常波动压力变化事件主要关键节点如表1所示。

表1 吸附塔压力波动事件主要关键节点

2 吸附塔压力波动原因分析

2.1 吸附塔压力控制

吸附塔压力波动主要受F/D/E/R四股进出物料及泵送和压送物料影响。(此时未投用反洗)。C601A压力高报时，此时解吸剂物料在STEP23，进料/解吸剂/抽余液均在B塔，此时在A塔的物料是抽出液，加上压送和泵送，即造成A塔压力波动的直接关联物料有压送、泵送和抽出液。我们采用排除法，按相关联的物料量大小进行逐个排除。则最有可能引起吸附塔压力波动的物料为压送＞泵送＞抽出液。

2.2 压送对C601A压力升高的影响排查

由于压送直接控制C601A压力，当压送流量不足，A塔出料过少，吸附塔A压力将升高。此时压送阀位和流量均明显高于正常值，而C601A压力仍较高，所以排除压送流量偏小是造成本次A塔压力高的原因。吸附塔压力波动前后参数变化值如表2所示。

表2 吸附塔压力波动前后参数变化值

2.3 泵送对C601A压力升高的影响排查

同理，当泵送流量过大，吸附塔A压力将升高，此时泵送流量低于正常值，泵送阀位高于正常值，因此排除泵送流量过大是造成本次A塔压力高的原因。此外，泵送阀位高是由于A塔压力升高后，泵送调节阀背压升高，调节阀开大以满足泵送流量。

2.4 抽出液对C601A压力升高的影响排查

当抽出液抽出量偏小，A塔出料过少，吸附塔A压力将升高。此时抽出液流量和正常值相同，抽出液阀位低于正常值，因此排除抽出液流量偏小是造成本次A塔压力高的原因。此外，抽出液阀位较正常低是由于A塔压力升高后，抽出液调节阀后路背压不变，吸附塔至抽出液集合管压力差变大，调节阀较小阀位即可满足抽出液流量。

2.5 进料对C601A压力升高的影响排查

在按正常分析排除了与A塔压力波动直接关联的压送、泵送和抽出液后，由于A塔压力波动时正好是进料从A塔底切到B塔顶，且XV307在塔压波动前出现故障，因此猜测进料可能是造成本次A塔压力高的原因。

当解吸剂步进至STEP23时，XV312切换至XV313，此时进料量与正常工况时几乎一样，且进料在XV313，进料流量应对B塔压力有影响，对A塔无影响。但由于此时XV307未完全关闭，XV313在塔顶，与塔中的XV307相比背压较高，始终有FEED进入A塔，虽然FEED总量保持不变，但仍从XV307进入A塔的物料却造成A塔内总物料量偏多，因此A塔压力升高。C601A底压力设定为0.9MPA,使得A塔压送调节阀开大进行泄压。

排查过程我们遵循了“逻辑关系顺序”进行逐个排除，确定了造成吸附塔压力波动的根本原因是XV307未关严。值得一提的是，此次吸附塔压力波动时，D线调节阀较正常开大较多，此时XV124→XV101，解吸剂已在A塔，容易被理解成是解吸剂量过大造成的吸附塔压力波动。首先吸附塔压力上升是在解吸剂调节阀开大之前，其次此时解吸剂流量实际流量反而是低于正常值，所以并不是解吸剂流量大造成的C601A压力升高。解吸剂调节阀开大是由于C601A背压较高，虽然调节阀阀位已逐步开大，但仍然未达到D线设定流量值。

3 C601A压力升高时压送和解吸剂阀位变化

当XV312切至XV313时，此时压送区域将发生改变，由三区变化成二区，在ELUXYL吸附工艺中为避免吸附塔底顶切换时，由于流量变化较大，造成塔压波动较大，因此开关阀有ZTC设置，既在切换时关联的控制阀先由PID控制切换为手动控制，执行OP值，手动时间结束后程序自动恢复PID控制，再进行自动调节。此时A塔物料较多，压力升高，因此压送阀位和流量需比正常值更大才能平衡A塔压力，然而由于OP的关系，XV313/314/315在刚切换时仍是按照上个周期正常流量下的低阀位执行，当OP结束转为PID控制时，因A塔压力高又会将压送调节阀快速开大，因而出现了压送阀位在此三个步进时阀位拉低后又迅速开大的动作，造成A塔压力降低后又升高三次往复。同理，当D线由XV124步进至XV101，解吸剂调节阀在上个周期OP值的作用下，解吸剂阀位也出现了两个高低振荡点。

4 PX产品不合格原因分析

FEED开关阀故障自动设维护，现场阀门关不到位，随着床层切换，此开关阀处始终有进料进入II区，且时间越长，越接近II区顶部，此时精制区流量不足以将这部分杂质洗脱下来，最终造成抽出液被污染，导致PX纯度下降，F开关阀关不到位窜料示意图见下图1。由于XV307较长时间未关闭，进料组分大量污染精制区中上部，PX产品将不合格，因此不必将XV207也一同设维护来避免抽出液的污染。本次在XV307关不到位20min后，在抽出液拉曼光谱上即可观察到MX/OX杂质含量大幅度上涨。

图1 F开关阀关不到位窜料示意图

5 结语

根据XV307阀未关到位引发的异常状况，总结及建议如下：

(1)作为吸附塔核心部件之一的开关阀，随着装置运行时间的不断加长，将逐步呈现出故障率增大的趋势。因此今后当开关阀自动设维护后，特别是出现开关阀关延时，内操需立即通知外操隔离闸阀，同时内操可通过对应的床层压差表判断开关阀是否关不严。

(2)开关阀关不到位时，隔离对应闸阀时间长短直接关系到后续的处理深度，若能短时间内隔离因故障无法关严的闸阀(F/D/BW开关阀对应关上游闸阀，E/R开关阀对应关下游闸阀)，可减少对PX纯度和消除因开关阀关不到位引起的吸附塔压力波动的不良影响，从而避免将PX产品改入不合格罐等一系列后续调整操作。

(3)遇开关阀关不严导致PX纯度下降，当纯度小幅度低于99.71%时，考虑物料污染时间，PX至产品罐流程可不切除，通过大幅度降低E/R比提高装置馏出口PX纯度的方式调和产品罐。

(4)吸附塔压力是吸附单元一个重要的操作参数，它的波动会对装置的生产造成严重的不良影响。当遇到吸附塔压力波动时，操作员应首先冷静下来，查找关联原因，谨记停车标准。吸附塔有高压/低压联锁保护，注意观察吸附塔压力变化趋势，只要吸附塔压力波动变化趋势逐渐收敛，不必担心并紧急拍停装置。