ACCS双旋转阀技术在芳烃吸附分离装置中的应用_马永军

PRC － 压力控制阀
图 2 Parex 工艺旋转阀工作原理示意
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
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石油化工技术与经济 Technology ＆ Economics in Petrochemicals
第28卷 第3期 2012 年 6 月
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）
摘 要： 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。 关键词： 芳烃 旋转阀 吸附分离 ACCS 控制系统 ZTC 文章编号： 1674 － 1099 （ 2012） 03 － 0050 － 04 中图分类号： TP272 文献标识码： A
ACCS 双旋转阀技术在芳烃吸附分离装置中的应用
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Application of ACCS Dual Rotary Valve Technology in Aromatics Adsorption Separation Unit
Ma Yongjun （ Aromatics Division，SINOPEC Shanghai Petrochemical Co． ，Ltd． 200540）
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。
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。
D － 解吸剂； E － 抽出液； F － 进料； H － 冲洗液； R － 抽余液； X － 二次冲洗； FRC － 流量控制阀
图 1 Parex 工艺流程示意
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。
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。
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。
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。
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。
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。
图 3 ACCS 双旋转阀控制系统示意
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第28卷 第3期 2012 年 6 月
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。
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。
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。
收稿日期： 2012 -03 -26。 作者简介： 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。
第 3 期（ 2012）
马永军 . ACCS 双旋转阀技术在芳烃吸附分离装置中的应用
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Parex 工艺旋转阀工作原理示意见图 2。
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。