乙炔干燥塔变压吸附控制及方案

乙炔干燥塔变压吸附控制及方案

徐建鑫

杭州联络处项目部

第一章：工艺介绍

乙炔变压吸附介绍

目前在国内聚氯乙烯行业广泛应用的乙炔除水工艺,主要有冷冻脱水、浓硫

酸干燥等方法。干燥剂多采用固碱、氯化钙、浓硫酸等, 采用传统方法成本高且脱水效果不好。干燥过程中容易产生废渣、废水、废酸并释放热量，容易发生乙炔爆炸燃烧事故，不利于企业健康持续发展。因此,采用吸附分离技术,取代行业内常规混合脱水生产工艺,已经成为电石工艺聚氯乙烯生产行业技术革新之一。

吸附分离方法是利用吸附质和吸附剂的物理化学性质不同,吸附剂对不同吸附质的吸附能力也不同的特点。目前常用的吸附分离方法:(1)变温吸附(2)变压吸附(3)变浓度吸附。文本着重阐述变压吸咐(PSA)干燥技术的实现。PSA技术是以吸附剂(多孔固体物质)内部表面对气体分子的物理吸附为基础,利用吸附剂在相同(温度)压力下易吸附高沸点水组分、不易吸附低沸点乙炔气组分的原理,分离混合气体,已达到提纯气体的目的。

第二章：乙炔变压吸附工艺流程及方案

乙炔PSA 工艺流程主要涉及乙炔气输送，乙炔干燥及尾气（液）处理三大块。

1. 1. 乙炔气输送流程简介

乙炔输送流程主要有相应的切断阀及调节阀，气液分离器，冷凝器等组成。乙炔首先进入乙炔沙封（用以安全防火和杜绝火源沿管道来往及防漏）进入乙炔缓冲罐中V0201，再利用乙炔输送泵P0201 将乙炔气打入气液分离器V0206 中，进行初筛，分离出游离状态的水份。随后通过出口的乙炔流量调节阀PV0205 将乙炔送入冷凝器E0201/E0202（控制乙炔在20℃左右），最后至干燥塔中进行变压吸附提纯，相应的污水通过集水罐收集后至污水处理系统中。

（图1）

1.2 控制要点

（1）V0201 氮气缓冲罐的压力控制：乙炔输送泵P0201 需要将乙炔气打入气液

分离器V0206，需要保证缓冲罐压力PI0202 在一定范围内（压力降低乙炔无法

有效输送，从而造成干燥塔压力波动）。利用N2 切断阀HV0210 补充氮气，以维持缓冲罐的压力，一般以5Kpa~10Kpa 作为自动开关阀门联锁值。

（2）乙炔输送压力控制：乙炔干燥塔乙炔入口压力需要相对稳定才能保证变压

吸附的效果，故通过压力调节阀PV0203 控制气液分离器中V0206 的压力，从而

使控制乙炔干燥塔乙炔入口压力在108Kpa 左右。

（3）乙炔气温度控制，利用冷凝器0℃循环水，通过TV0201/TV0202 分别控制

各自的出口温度，用以稳定乙炔气温度在20℃左右。如下：

2.乙炔干燥（PSA）流程简介

2.1 乙炔干燥装置基本构成

干燥装置主要由5 台干燥塔、3 台真空泵、30 台程控阀，沙封及一系列管道

组成。

2.2 乙炔干燥装置基本控制过程

干燥装置运行时,含水乙炔气作为原料气在108KPa,20℃工况条件下进入由干燥塔脱水干燥,干燥气从塔顶出来,由管道送出外界氯化系统。干燥器吸留水份至一定程度后停止输入原料气，然后进入解吸阶段。解吸时，通过真空泵将吸留在干燥剂内的水份降压脱附出来。在抽空过程中间歇性地至上而下加入一定量的干燥后的乙炔气,降低干燥器内的水份分压并加强其解吸效果,清洗气量的多少可以通过调节阀开度进行控制。抽空解吸出来的解吸气输送至乙炔缓冲罐循环利用。干燥剂解吸彻底后,通过其顶部阀门引入均压升气体和一定量的干燥乙炔气,将其压力提升至接近原料气压力后进入下一干燥解吸周期。

2.3 DCS 控制方案及功能：

2.3.1 功能键：

复位：按下复位键，变压吸附装置运行步骤回到初始状态，程序从第一周期

第一步开始运行。

暂停：按下暂停键，程序停在当前部位，现场所有程控阀保持原有开关状态，

待取消暂停程序继续执行。

步进：按下步进，可使程序立即切换到下一步运行。

手动/自动：当手动功能投入使用时，现场程控阀立即处于关闭态，程控阀

的启闭动作可在操作站上手动控制，自动状态时，程控阀由程序自动控制。

启动：启动变压吸附主程序。

停止：控制系统自检用于切断所有输出控制信号，一般用在检查控制功能检

查和停车时使用。

2.3.2 时序图及主逻辑：

（1）时序图：

动作表：

（2）功能简介：

吸附：原料气通过气动程控阀HV0202 进入某塔，某塔在工作压力（108Kpa）下吸附流入原料气中的杂质组分，未被吸附的产品组分，通过HV0207 流出，作为产品从本系统中输出。

降压：即为均压过程，吸附结束后降压前先切断进、出某塔原料气，关闭HV0202和HV0207，然后打开另一个塔的气动程控阀HV0205，使某塔与刚结束抽吸步骤的塔出口端相连，实行压力平衡，均压后两塔压力基本相等，回收了某塔死空间的乙炔。

升压：与降压过程相对，抽吸结束后通过打开气动程控阀HV0205 和调节阀PV0213，同时利用另外一个塔降压平衡后的气体，对某塔进行压力平衡，直至两塔压力相等。此时回收了另外一个塔死空间的乙炔，同时完成对某塔的一次升压。

抽吸VP：V 过程通过打开气动程控阀HV0203/HV0204，调节阀HCS0214 使某塔内

剩余的气体从塔的入口端排出抽空至乙炔缓冲罐，某塔进行解吸（脱附）。VP 过程通过打开气动程控阀HV0203/HV0204，HCS0214，HV0206 使某塔内剩余的气体从塔的入口和出口两端排出抽空至乙炔氯化装置（设置调节阀PV0214 调节进气流量）和缓冲罐，某塔进行解吸（脱附），最终塔内压力约为-97Kpa。

终升：某塔的最终升压是利用已干燥的乙炔气来进行的。打开气动程控阀HV0205，HV0208 使其与调节阀PV0213 连通，其他塔通过气动程控阀HV0206 输出产品气，同时向某塔实行最终充压，在规定时间内最终升压使某塔压力基本接近吸附压力（108Kpa）。

调节阀控制：

A. 终充流量选择调节控制（PV_0213）：以流量自动控制，程控启用后开启自控模式

B. 吹扫阀（HCS0214A/B）控制：两种模式进行选择：流量控制或以阀位控制。

（1）流量控制：以乙炔干燥吹扫管补偿流量（FII_0210）为被控对象，进行PID 自动

控制，其中一个阀开至固定开度OP，另一个阀作为调节器进行调节。

（2）阀位控制：HCS_0214A/B 在VP1~VP7 步按预设固定开度控制（可互相切换），

另一个阀开至OP 值，例以A 阀作为主控阀·：

HCS_0214A/B 在V 步输出V（可设定）

HCS_0214A/B 在VP1 步输出MV VP1（可设定）

HCS_0214A/B 在VP2 步输出MV VP2（可设定）

HCS_0214A/B 在VP3 步输出MV VP3（可设定）

HCS_0214A/B 在VP4 步输出MV VP4（可设定）

HCS_0214A/B 在VP5 步输出MV VP5（可设定）

HCS_0214A/B 在VP6 步输出MV VP6（可设定）

HCS_0214A/B 在VP7 步输出MV VP7（可设定）

3.尾气（液）处理流程简介

3.1 气液分离污水输送：通过调节阀控制气液分离器液位，工业水及0℃除盐作

为设备及工艺冷却水。

3.1.1 控制要点 ：以对应液位LI0202A为控制对象进行PID控制

3.1 真空泵输送：抽吸过程中排空的乙炔通过真空泵，将乙炔抽至乙炔缓冲罐，以便向下一循环干燥使用。工业水及0℃除盐作为设备及工艺冷却水。