固定床反應器單元操作手冊.doc

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固定床反應器單元仿真系統(tǒng) 使 用 手 冊 （教師/學員） 目 錄 一、工藝流程簡介 1 二、設備列表 2 三、儀表列表 2 四、現(xiàn)場閥列表 3 五、物料平衡和工藝卡片 4 六、操作規(guī)程 5 1. 正常開工 5 2. 正常停車 6 3. 正常運行 6 4. 氫氣中斷事故 6 5. 原料中斷事故 6 6. 反應器飛溫 6 7. 項目列表 7 七、復雜控制說明 7 八、重點設備操作 8 九、仿DCS操作組畫面 9 十、固定床反應器DCS圖 10 十一、固定床反應器現(xiàn)場圖 12 十二、固定床反應器PI&D圖 14 一、工藝流程簡介 本單元模擬的乙炔加氫反應系統(tǒng)，其作用是除去脫乙烷塔頂氣相混合碳二組份中的乙炔。 脫乙烷塔塔頂物料則經(jīng)加熱后進入乙炔轉化器（R101A/B），采用選擇性加氫生成乙烯的方法，除去物料中所含的乙炔。本裝置設有兩臺反應器，進行切換操作，使催化劑在不影響連續(xù)操作的情況下，用過熱蒸汽和空氣的混合物對催化劑進行再生。 該加氫步驟分兩步完成以提高反應的選擇性。反應都是在氣相中進行的。通過流量控制將氫氣干燥器的高純度（95%（mol））氫氣加入到反應器進料中。通過流量控制還加入少量粗氫（含有CO）以調節(jié)催化劑的活性。高純度氫和粗氫還通過流量控制加入到二段反應器進料中。反應器進料首先通過與乙炔轉化器進料/排放物流換熱器（E101）中的反應器排放物流換熱，然后與乙炔轉化器進料預熱器E102中的低壓蒸汽換熱被加熱到反應溫度。然后，它進入第一個反應器床層，并向下流經(jīng)催化劑床層。在第一個床層中應有大約75%的乙炔被轉化。一段的排放物流在乙炔轉化器中間冷卻器中被冷卻以脫除反應的熱量，然后進入第二個反應器床層，對剩余的乙炔進行加氫反應。 用于該工藝的催化劑是一種采用散布在氧化鋁上的鈀金屬的加氫催化劑。第一段催化劑是作為一種選擇性催化劑操作，其操作條件設定用于加強乙炔轉換為乙烯的反應。第二段催化劑是一種較小選擇的模式，可將反應器排放物流中的乙炔降到最低程度。 二、設備列表 序號 位 號 名 稱 說 明 1 E101 進出料換熱器 2 E102 進料加熱器 3 E103 R101A/B中間冷卻器 4 E104 R102A/B中間冷卻器 5 E105 出料冷卻器 6 R101A/B 乙炔轉化器 7 R102A/B 乙炔轉化器 8 D101 凝液罐 三、儀表列表 點 名 說明 單位 正常值 量程 FIC1001 原料進料流量控制 Kg/h 38624.0 0-60000.0 FIC1002 一段反應器氫氣進料 Kg/h 68.0 0-200.0 FIC1003 二段反應器氫氣進料 Kg/h 23.0 0-100.0 FIC1004 一段反應器粗氫進料 Kg/h 5.0 0-20.0 FIC1005 二段反應器粗氫進料 Kg/h 4.0 0-20.0 LIC1001 D101液位控制 % 50.0 0-100.0 TIC1001 一段反應器進料溫度控制 ℃ 30.0 -50-100.0 TIC1002 二段反應器進料溫度控制 ℃ 40.0 0-150.0 TIC1003 二段反應器進料溫度控制 ℃ － 0-150.0 PIC1001 反應器壓力控制 MpaG 1.830 0-3.0 TI1004 R101A出口溫度顯示 ℃ 79.2 0-150.0 TI1005 R101B出口溫度顯示 ℃ 40.0 0-150.0 TI1006 R102A出口溫度顯示 ℃ － 0-150.0 TI1007 R102B出口溫度顯示 ℃ － 0-150.0 TI1008 E105熱物流出口穩(wěn)度顯示 ℃ 39.0 0-150.0 TI1009 產(chǎn)品出裝置溫度顯示 ℃ -9.6 -50.0-150.0 PI1002 R101A入口壓力顯示 MpaG 1.995 0-3.0 PI1003 R101A出口壓力顯示 MpaG 1.918 0-3.0 PI1004 R101B壓力顯示 MpaG 1.905 0-3.0 PI1005 R101B出口壓力顯示 MpaG 1.830 0-3.0 PI1006 R102A入口壓力顯示 MpaG － 0-3.0 PI1007 R102A出口壓力顯示 MpaG － 0-3.0 PI1008 R102B壓力顯示 MpaG － 0-3.0 PI1009 R102B出口壓力 MpaG － 0-3.0 四、現(xiàn)場閥列表 序號 閥 名 說 明 1 FV1001B 控制閥FIC1001的旁路閥 2 FV1002B 控制閥FIC1002的旁路閥 3 FV1003B 控制閥FIC1003的旁路閥 4 FV1004B 控制閥FIC1004的旁路閥 5 FV1005B 控制閥FIC1005的旁路閥 6 TV1001AB 控制閥TV1001A的旁路閥 7 TV1001BB 控制閥TV1001B的旁路閥 8 TV1002B 控制閥TV1002的旁路閥 9 TV1003B 控制閥TV1003的旁路閥 10 PV1001B 控制閥PV1001的旁路閥 11 VX1E102 E102的蒸汽入口閥 12 VX1E103 E103循環(huán)冷卻水入口閥 13 VX1E104 E104循環(huán)冷卻水入口閥 14 VX1E105 E105循環(huán)冷卻水入口閥 15 VX1R101A R101A的排綠閥 16 VX1R101B R101B的排綠閥 19 VX1R102A R102A的排綠閥 20 VX1R102B R102B的排綠閥 23 VI1R101 原料進料的開關閥 24 VI2R101 氫氣進料的開關閥 25 VI3R101 產(chǎn)品出裝置的開關閥 26 VI1R101A 原料去R101A的開關閥 27 VI1R101B 氫氣去R101B的開關閥 29 VI1R102A 原料去R102A的開關閥 30 VI1R102B 氫氣去R102B的開關閥 五、物料平衡和工藝卡片 物流 項目及位號 正常指標 單 位 原料進裝置 流量（FIC1001） 38264 kg/h 溫度 -30 ℃ 氫氣進一段反應器 流量（FIC1002） 68 kg/h 溫度 15.8 ℃ 粗氫進一段反應器 流量（FIC1004） 5 kg/h 溫度 15.8 ℃ 氫氣進二段反應器 流量（FIC1003） 23 kg/h 溫度 15.8 ℃ 粗氫進一段反應器 流量（FIC1005） 4 kg/h 溫度 15.8 ℃ 產(chǎn)品出裝置 流量 38364 kg/h 溫度（TI1009） -9.6 ℃ 六、操作規(guī)程 1. 正常開工 1） 開車前準備，檢查各儀表以及閥門都處于正常狀態(tài)。打開所有控制閥的前后閥。 2） 開從脫乙烷塔來的進料截至閥VI1R101，打開原料進料控制閥FV1001以及一段反應器R101A入口開關閥VI1R101A給反應器系統(tǒng)進行充壓，PIC1001充壓至1.75 MpaG。 3） 壓力由反應器出口PIC1001控制，壓力達到1.83Mpa時，將PIC1001投自動；打開VX1E102，投用E102的蒸汽，同時調整反應器一段入口溫度TIC1001在25-30℃。 4） 將進料FIC1001調整至正常，打開FIC1002和FIC1004，給一段反應器配入氫氣。一段反應器出口溫度TIC1002接近40℃時，打開FIC1003和FIC1005，給二段反應器配入氫氣。（見復雜控制說明） 5） 按比例配入氫氣，調整反應器一段入口溫度TIC1001在30－35℃，二段反應器入口溫度TIC1002在：45－55℃，反應器出口壓力控制在1.83 MpaG， AE1001取樣分析反應器出口物料中乙炔含量小于0.001％時，打開VI3R101，將反應器出口物流切換至產(chǎn)品出裝置線。 2. 正常停車 1） 關閉閥門FIC1002、FIC1003、FIC1004以及FIC1005，切斷反應器氫氣和粗氫的進料； 2） 關閉FIC1001，切斷進料； 3） 關閉VI3R101，切斷產(chǎn)品采出，改排火炬； 4） 開一、二段排綠油線閥VI1R101A和VI1R101B，排綠油干凈后關閥； 5） 泄壓去火炬，PIC1001至正常。 3. 正常運行與調整 3.1原料組分乙炔含量降低 現(xiàn)象：反應器溫度降低 操作：調整氫氣量，使氫炔比趨近正常 3.2原料組分乙炔含量增加 現(xiàn)象：反應器溫度升高 操作：調整氫氣量，使氫炔比趨近正常 3.3催化劑活性高選擇性降低 現(xiàn)象：產(chǎn)品不合格，反應器溫度升高？ 操作：調整（降低）粗氫量，降低催化劑活性，提高其選擇性。 3.4粗氫中CO含量過高 現(xiàn)象：催化劑活性低，反應器溫度降低，產(chǎn)品不合格 操作：降低粗氫量，調整氫氣量，恢復催化劑活性 3.5冷卻水溫度高 現(xiàn)象：反應器二段溫度偏高 操作：增加冷卻水量，控制二段溫度在正常范圍 3.6冷卻水溫度低 現(xiàn)象：反應器二段溫度偏低 操作：打開旁路，調整反應器二段溫度在正常范圍 3.7升負荷105% 現(xiàn)象：反應器溫度略有升高，壓力升高 操作：調整冷卻水量，控制溫度壓力在正常范圍 3.8降負荷75% 現(xiàn)象：反應器溫度略有降低，壓力降低 操作：調整冷卻水量，控制溫度壓力在正常范圍 4. 事故 4.1 氫氣中斷事故 事故現(xiàn)象：氫氣進料為零，反應溫度急劇下降 事故原因：氫氣供給中斷 處理方法：按停車步驟處理 4.2原料中斷事故 事故現(xiàn)象：原料進料為零，反應溫度急劇上升 事故原因：原料進料中斷 處理方法：按停車步驟處理 4.3反應器飛溫 事故現(xiàn)象：反應溫度急劇上升 事故原因：反應器溫度偏高 處理方法：按停車步驟處理 4.4冷卻水中斷 事故現(xiàn)象：二段反應溫度升高 處理方法：按停車步驟處理 4.5催化劑活性過低，切換反應器 事故現(xiàn)象：反應器溫度降低 處理方法：首先關閉氫氣進料，停止反應。然后用乙炔對備用反應器沖壓，壓力達到正常范圍之后，緩慢打通反應器出口。最后向第二反應器通入氫氣，進行反應。最終關閉第一反應器乙炔進料。 5. 項目列表 序號 項 目 名 稱 項 目 描 述 處理辦法 1. 正常開工 基本項目 同操作規(guī)程 2. 正常停車 基本項目 同操作規(guī)程 3. 正常運行 基本項目 同操作規(guī)程 4. 原料組分乙炔含量降低 正常運行與調節(jié) 同操作規(guī)程 5. 原料組分乙炔含量升高 正常運行與調節(jié) 同操作規(guī)程 6. 催化劑活性高選擇性降低 正常運行與調節(jié) 同操作規(guī)程 7. 粗氫中CO含量過高 正常運行與調節(jié) 同操作規(guī)程 8. 冷卻水溫度高 正常運行與調節(jié) 同操作規(guī)程 9. 冷卻水溫度低 正常運行與調節(jié) 同操作規(guī)程 10. 升負荷105% 正常運行與調節(jié) 同操作規(guī)程 11. 降負荷75% 正常運行與調節(jié) 同操作規(guī)程 12. 氫氣中斷事故 事故 同操作規(guī)程 13. 原料中斷事故 事故 同操作規(guī)程 14. 反應器飛溫 事故 同操作規(guī)程 15. 冷卻水中斷 事故 同操作規(guī)程 16. 催化劑活性過低，切換反應器 事故 同操作規(guī)程 17. 開車（PIC1001失靈） 開車（儀表PIC1001失靈） 見備注 18. 開車（FV1002卡） 開車（閥FV1002失靈） 見備注 19. 開車（E105結垢/FV1003卡） 開車（換熱器E105結垢/閥FV1003失靈） 見備注 20. 正常（氫氣中斷） 正常（氫氣中斷） 見備注 21. 正常（FV1004卡/原料中斷） 正常（閥FV1004失靈/原料中斷） 見備注 22. 正常（E103結垢/PIC1001失靈） 正常（換熱器E103結垢/儀表PIC1001失靈） 見備注 23. 正常（TIC1002失靈） 正常（儀表TIC1002失靈） 見備注 備注：（處理方法） 1) 閥失靈——處理（用組合鍵（CTRL+M）調出處理畫面，選中所需處理的閥之后，點擊處理，即可修復。下同）。 2) 閥漂移——處理。 3) 儀表失靈——處理。 4) 儀表漂移——處理。 5) 泵壞——處理或啟動備用泵。 6) 換熱器結垢——啟動備用或提高冷卻水量 。 特定事故：詳見操作手冊中事故的處理方法。 七、復雜控制說明 1，分程控制 本裝置的原料進料溫度是通過分程控制方案來控制的。當TIC1001開度小于50時，加熱蒸汽控制A閥門開，當TIC1001調節(jié)器控制在50％開度時，A閥和B閥全關；當調節(jié)器控制在50-100％開度時，B閥漸開。分程方式見下圖： TIC1001的分程控制示意圖 2，比例控制 在本裝置中，氫氣的量影響著反應溫度和濃度，所以氫氣與新鮮進料成比例關系。 FIC1001→FIC1002，F(xiàn)IC1001→FIC1003采用比例控制，使氫氣量隨著原料進料量而變。當原料量FIC1001接近給定值時，，將FIC1002投入串級，使氫氣流量投入比例控制。同理，當二段反應器達到投用條件時，F(xiàn)IC1003也投用串級。 3，反應器壓力控制 反應器的壓力是通過PIC1001放火炬來控制的，R101和R102可切換操作。當投用的反應器是R101時，PIC1001的壓力是從R101傳遞過來，顯示值為PT1001A；當投用的反應器是R102時，PIC1001的壓力是從R102傳遞過來，顯示值為PT1001B。 八、重點設備操作 該固定床反應器的反應步驟分兩步完成以提高反應的選擇性。反應都是在氣相中進行的。通過流量控制將氫氣干燥器的高純度（95%（mol））氫氣加入到反應器進料中。通過流量控制還加入少量粗氫（含有CO）以調節(jié)催化劑的活性。高純度氫和粗氫還通過流量控制加入到二段反應器進料中。反應器進料首先通過與乙炔轉化器進料/排放物流換熱器（E101）中的反應器排放物流換熱，然后與乙炔轉化器進料預熱器E102中的低壓蒸汽換熱被加熱到反應溫度。然后，它進入第一個反應器床層，并向下流經(jīng)催化劑床層。在第一個床層中應有大約75%的乙炔被轉化。一段的排放物流在乙炔轉化器中間冷卻器中被冷卻以脫除反應的熱量，然后進入第二個反應器床層，對剩余的乙炔進行加氫反應。 九、仿DCS操作組畫面 圖　　名 說　　　　明 備 注 GR1001 進料換熱系統(tǒng)DCS圖 CTRL+1 GR1002 反應器部分DCS圖 CTRL+2 GF1001 進料換熱系統(tǒng)現(xiàn)場圖 CTRL+3 GF1002 反應器部分現(xiàn)場圖 CTRL+4 十、固定床反應器DCS圖 十一、固定床反應器現(xiàn)場圖 十二、固定床反應器PI&D圖