1、低碳烯烃类装置典型的压缩机组的控制应用键入文档副标题键入作者姓名目录专利商工艺概述 .2裂解气（合成气）压缩机组 .2裂解气（合成气）压缩机的主要控制回路 .3丙烯制冷压缩机组 .5丙烯压缩机的主要控制回路 .6辅机控制及联锁 保护 .6辅助机控制和联锁保护 .12机组能效在线监测和防喘阀的选择 .14机组状态监测 .14机组节能优化改造案例 .15低碳烯烃类的生产装置主要是指各类裂解方式包括蒸汽热裂解、催化热裂解、甲醇制烯烃和烷烃脱氢装置用于生产乙烯、丙烯和丁二烯。采用丙烷脱氢制丙烯工艺流程，制丙烯有较大的成本优势。这几类低碳烯烃装置使用相同类型的压缩机组，有着相似的工艺气体压缩流程和加压深
2、冷分离流程。这三大产品是有机化工的基础产品，是衡量一个国家工业化水准的标志之一。专利商工艺概述以石油化工为基础，采用烃类蒸汽热裂解生产乙烯的专利商主要有：Lummus、Stone & Webster、KBR、Linde 和 Technip(KTI)。他们有不同的裂解炉炉型，和不同的分离流程。不同的分离流程关系到乙烯装置压缩机组的功耗，裂解气压缩机组的功耗顺序分离流程最大，前脱丙烷最小；丙烯压缩机组功耗前脱丙烷最大；乙烯压缩机组功率前脱乙烷最小。2009 年 8 月，沈阳石蜡化工有限公司 50104t/a 催化热裂解 CPP 制乙烯项目在沈阳投产。该项目采用中国石化石油化工科学研究院研发的重油深
3、度催化裂解制乙烯技术，以重质渣油为原料富产乙烯和丙烯，与国内现有的蒸汽热裂解乙烯装置相比，CPP 项目生产的乙烯成本可降低 20%。以煤化工为基础，国内外具有代表性的四种甲醇制烯烃工艺技术包括：鲁奇公司的甲醇制丙烯技术、UOP RSK Hydro 的甲醇制烯烃技术、中国大连化物所开发的甲醇制烯烃技术以及清华大学的流化床甲醇制丙烯技术。目前世界上已经有 10 多套丙烷催化脱氢制丙烯装置在运转, 主要专利商和工艺是UOP 公司的 Oleflex 工艺、Lummus-Houdry 公司的 Catofin 工艺、Krupp Uhdewcng 公司的STAR 工艺、Linde-BASF-Statoil
4、共同开发的 PDH 工艺等。低碳烯烃装置主要有三大压缩机组，即裂解气（合成气）压缩机组、乙烯制冷压缩机组和丙烯制冷压缩机组。这些机组的工艺流程及设备基本相同，控制方案与节能优化改造的技术策略也基本一致。有些专利商的深冷分离流程采用一台乙烯、丙烯和甲烷三元制冷压缩机，取代乙烯和丙烯制冷压缩机，在压缩机组的数量上减少一台。另外一些专利商在流程上对三种冷媒单独配置压缩机组，相对于传统乙烯装置多一台甲烷制冷压缩机。裂解气（合成气）压缩机组裂解气（合成气）压缩机其作用是对乙烯装置工艺裂解气进行压缩升压以便实现高效的产品分离，由于裂解气压缩机的压比比较大，一般均在 25 以上，为了降低能耗并限制裂解气在压
5、缩过程的温升，裂解气压缩机均采用多段压缩方式。目前，在百万吨/年乙烯项目的裂解气压缩机多数采用五段压缩。为了防止压缩机在开停车工况低负荷时发生喘振，设有三段返一段，五段返四段的流量控制。也有其它类型的工艺布置，如在第五段之后为碳二加氢工段，压缩机的防喘振回路的布置为三返一，四返四和五返五。五返五由热回流（五段出口直接返回五段入口）和冷回流（碳二加氢后引出回流至五段入口） 。其他方法制烯烃的压缩流程与蒸汽热裂解的裂解气压缩工艺流程基本相同，这里不再赘述。北京康吉森在各类工艺流程方面都有专用的算法和成熟的应用业绩。裂解气（合成气）压缩机的主要控制回路 裂解气（合成气）压缩机进口压力的控制裂解气压缩
6、机组是乙烯装置的核心设备，其入口压力控制通常是单回路控制，即通过转速控制入口压力，康吉森将单一的入口压力控制转速的回路改为入口压力的 PID 输出同时控制压缩机转速与防喘振控制阀，使压缩机的入口压力更趋于稳定，减少裂解炉开停对入口压力及流量变化的影响。 裂解气（合成气）压缩机的防喘振控制裂解气压缩机通常有两至三个防喘振控制回路， 当控制系统监测机组接近发生喘振时，系统控制输出打开放喘振阀，增大压缩机的运行流量，使压缩机平稳地工作在安全区。防喘振控制回路之间设置解耦功能，防止防喘振回路之间的互相干扰。 裂解气（合成气）压缩机的过程控制机组控制系统对裂解气压缩机每一段进、出口都有温度和压力的监测，
7、并对段间的冷却器换热效果进行监测，对段间吸入罐（分离罐）的液位进行控制。防止液态烃和水吸入压缩机，引起压缩机故障。 汽轮机转速控制汽轮机作为原动机，汽轮机启动阶段的转速控制，根据汽轮机主机厂提供的升速曲线，进行升速控制，升速过程设有暖机转速和临界转速区，保证机组安全平稳的升速。汽轮机正常运转阶段，按乙烯装置工艺的要求，通常通过调节转速来保持裂解气压缩机的进口压力保持恒定。 机组节能优化控制裂解气（合成气）压缩机组入口压力控制与双烯收率有直接的关系，压力越低,烯烃收率越高，但机组功耗会增大。康吉森把入口压力与压缩机转速串级控制更改为压缩机入口压力作为主控变量，同时控制压缩机转速和三返一防喘振控制
8、阀，实现了压缩机入口压力的全自动控制。将入口压力保持在相对低的一个最优的数值，机组功耗又不会增加过多，最大限度地提高企业的经济效益。典型裂解气压缩机组操作控制画面：总貌丙烯制冷压缩机组典型的丙烯制冷压缩机组系统的作用也是提供工艺流程中深冷分离所需的部分冷量。本系统也是密闭的，丙烯制冷压缩机通常是用高压抽汽式蒸汽轮机驱动的单缸四段离心式压缩机。其流程见下图： T-150Steam urbineHP SteamCondesrPDT1504PDT150 PDT150UV1502 (8“)C-150Propylen Rfrigeation mpresoE-150Stage 1Sta2Stg 3FT15
9、03P15029FT1509P15026 PT1502 PT1502FT150UV150 (8“)LV-150D-150LV-1503D-1502LV-15039D-1504UV1504 (“ )PT1509D8Stage 4Re-BoilrF2D-150Turbodyne 4,70 RPM2135KW kg/cm29C(Drs-Rnd)丙烯压缩机流程图丙烯压缩机的主要控制回路 丙烯压缩机的防喘振控制丙烯压缩机防喘振控制回路较多，有三个防喘振回路，机组控制系统将按监测到的数据进行计算，如果判断到喘振，系统输出打开防喘振阀实现喘振的控制，系统同时协调好三个回路之间的关联关系。 性能控制根据工艺要求，压缩机组通常有入口压力保持恒定的要求，正常运转时，通过升高或降低汽轮机的转速从而保持压力的稳定。在机组有喘振发生时，性能控制与喘振控制需要采取优化的控制方案。机组性能与喘振优化控制原理图辅机控制及联锁保护丙烯压缩机操作控制画面：总貌画面机组油路系统画面：压缩机密封系统画面：机组轴振动、位移及轴温画面：汽轮机速度控制画面：汽机冷凝系统画面：压缩机防喘振控制画面：启机调速画面：
