环氧乙烷反应系统的优化控制.pdf

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过程控制
石油化
白动化,2008,2:38
AUTOMATION IN PFTRO-CHEMICAL INDUSTRY
环氧乙烷反应系统的优化控制
李睿
(中国石油集团工程设计有限责任公司东北分公司,吉林吉林132002)
摘要:结合环氧乙烷项目的具体设计,重点介绍了氧气直接氧化法专利技术(SD技木)中反应系统的优化控制及其先进
性,通过对该控制方案的介绍、分析,有助于对环氧乙烷工艺先进控制的理解。
关键词:SD工艺;环氧乙烷;优化控制;联锁
中图分类号:TP273
文献标识码:B
文章编号:1007~7324(2008)02-0038-03
The Optimized Control of Ethylene Oxide Reaction System
LIR
China Petroleum Engineering Co Ltd, Northeast
Branch Company, Jilin, 132002, China)
Abstract According to the detail design of EO project the optimized control and advantages in the SD
process package is mainly introduced; that will help us to know the advantages of the ethylene oxide
proces s.
Keywords: SD process; ethylene oxide; optimized control; interlock
引言
化反应,主反应生成EO(反应温度225~275℃)
目前世界上环氧乙烷的生产工艺主要有氧气工艺流程如图1所示。
氧化法、空气氧化法和氯醇法3种。其中氯醇法由3主要控制方案
于技术落后,在国外早已被淘汰,国内也基本停产
环氧乙烷反应器是该装置的关键设备,它是列
或改产;氧气氧化法和空气氧化法的区别在于前者管式固定床反应器,列管内装填银催化剂。高纯度
用纯氧来氧化,后者用空气中氧气来氧化。氧气氧氧气和乙烯气体按一定比例混合的原料气,从反应
化法要求用纯度高的乙烯为原料,在反应过程中需器顶部进入,在一定压力和温度下进行氧化反应,
用一定量的致稳气,该法乙烯消耗低、设备费用少、生成一定体积分数的环氧乙烷,同时放出大量反应
能耗小、操作费用低,环氧乙烷总生产费用比空气热,壳程为沸腾水,吸收反应热,使反应过程保持在
氧化法低。
规定的温度下,副产中压蒸汽
笔者参与设计了浙江某化工厂的环氧乙烷装
由于环氧乙烷反应器进出口气体接近爆炸
置,采用美国科学设计公司(SD)的专利技术。该极限,因而控制其中氧体积分数是一个关键的问
装置包括EO反应和洗涤单元、二氧化碳脱除单题。这要求严格控制氧气进料量,循环气流量及
元、汽提与再吸收单元、环氧乙烷精制单元、EG乙乙烯进料量,并对此3个流量进行偏差报警和
二醇回收单元、公用工程系统和罐区等组成,其中,联锁。
氧化反应单元是整个装置的核心。下面介绍反应
环氧乙烷反应器进口气体中氧体积分数采用
部分的主要控制方案,
氧分析器连续测量,进出口还设有乙烯分析器,当
2氧化反应工艺流程简介
混合气中氧气体积分数超过规定范围时,整个反应
来自界区的乙烯气体与来自C-115压缩机的系统将联锁停车。
贫循环气混合,共同进入氧气混合站H-110,在
H-110中与来自空分装置的纯氧混合,形成反应
收稿日期:2008-02~02(修改稿)。
器的进料气,经气气换热器E-111管程与反应器
作者简介:李容(1973-),男,吉林人,1996年毕业于华东理
出口气体换热而被预热到190~200℃自上而下进工大学生产过程自动化专业,现在中国石油工程设计有限责任公
人反应器R-110列管,通过银催化剂床层时发生氧同东北分公司从事化工自控工程没计。
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第2期
李春.环氧乙烷反应系统的优化控制
乙烯
FDAHLL-I
氧气
E-115
H-110
来自T-115
质谱仪
图1工艺流程
此外,有两种跟踪差型流量报警器(低低循环警的“复位”按钮被按下,当过程流量减少时没有按
气流量偏差和高高氧气流量偏差)能激发氧气混合下复位按钮,这就要引起一次停车,因为报警点将
站联锁停车。这些偏差报警器报警点以固定比率保持在比最大过程流量低一定比率的值。因此,经
随过程流量变化,跟踪差曲线如图2所示。
仔细考虑需要减少循环气时,复位按钮应当按下并
保持到新的过程流量建立。按钮被按下时,报警被
流量
旁路。释放“复位”按钮,报警点再设定到低于过程
流量一固定比率的值。
报警
高氧气偏差流量报警。其报警点以固定比
率高于过程流量,随O2流量的减少而自动减少,
但报警点不随O2流量的增加而增加,除非“复
位”按钮被按下。因此,经仔细考虑要增加O2流
量时,“复位”按钮必须按下,当增加O2流量时,
a)低流量报警
没有按下“复位”按钮则引起OMS(氧气混合站)
流量
停车
两种情况下,“复位”按钮都必须按下直到过程
报警
流量建立新的设定值,否则报警点可能设置到某些
暂时值而不是希望值,提前释放“复位”按钮可能引
起报警设定点或高或低地太接近过程流量
4优化控制方案
如何控制反应器进口氧气体积分数是整个反
应过程的关键,在以往的设计中,只采用简单的流
b)高流量报警
量调节回路来控制进入氧气混合站H-110的氧气
图2跟踪差曲线
及乙烯流量。这样只要氧气体积分数不超标,就能
注:A-一过程流率
低/高流量报警轨迹
G一固定比值因数;C一…一实际流率
保证生产装置的顺利运行。但是,这并不能保证混
合气中乙烯的充分反应而造成浪费,最终导致生产
低循环气偏差流量报警。其报警点以固定比运行成本的增加。
率低于过程流量,将自动地随过程流量的增加而增
在新的控制方案中,采用质谱仪AT-115对
加,但报警点不随过程流量的减少而减少,除非报反应过程进行优化控制,质谱仪对循环压缩机出