0 引言
高壓加氫裝置反應系統(tǒng)的緊急泄壓是確保裝置安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一,通常通過切斷閥和限流孔板串聯(lián)實現(xiàn),也有采用調(diào)節(jié)閥按幾種不同的預定開度進行分段泄壓的方式,該文介紹一種通過調(diào)節(jié)閥連續(xù)開度調(diào)節(jié)實現(xiàn)按期望的泄壓速率進行緊急泄壓的方法,該方法在國內(nèi)某高壓加氫裝置中成功應用,下面針對設計實施過程中應注意的一些問題進行簡要闡述。
1 概述
采用切斷閥和限流孔板串聯(lián)實現(xiàn)反應系統(tǒng)緊急泄壓已有很多的應用實例,但在實際操作中存在泄放流速不穩(wěn)定的缺點。在泄壓初期,由于限流孔板前的壓力等于泄壓啟動前的反應系統(tǒng)工作壓力,壓力值相對較大,這時通過限流孔板的泄放流速比較大。隨著時間的推移,反應系統(tǒng)壓力下降后,通過限流孔板的泄放流速會相對較小。為在規(guī)定時間內(nèi)降壓到目標值,降壓初期的泄放流速峰值較大,泄放流速過大對固定床反應器影響相對小些,但對沸騰床反應器將帶來諸多不利,如催化劑流失、反應器內(nèi)件受損等。采用調(diào)節(jié)閥按幾種不同的預定開度進行分段泄壓,雖然對此有一定改善但尚有不足,通過調(diào)節(jié)閥連續(xù)開度調(diào)節(jié)進行反應系統(tǒng)緊急泄壓可以有效地解決該問題,即在整個泄壓過程中盡量保持同一泄放流速泄壓,初期調(diào)節(jié)閥開度較小,隨著反應系統(tǒng)壓力的下降,調(diào)節(jié)閥開度逐漸開大,補償因閥前壓力下降而引起的實際流通Cv值的下降,以實現(xiàn)平穩(wěn)泄壓的目的。泄放流速的相對平穩(wěn)對于保護反應器內(nèi)件、防止催化劑流失等具有非常重要的作用。兩種泄壓方式泄放流速對比如圖1所示(圖中所示曲線僅為示意,實際應用中會有偏差)。
2 緊急泄壓模式
反應系統(tǒng)的緊急泄壓模式需根據(jù)裝置工藝條件確定,包括不同緊急狀態(tài)下的泄壓順序、泄壓速率、泄放流速及時間。對于因操作條件越限引起的聯(lián)鎖泄壓,一般先將系統(tǒng)壓力泄到一個相對安全的點,然后根據(jù)裝置的狀態(tài)決定是繼續(xù)泄壓還是等待恢復系統(tǒng);對于非常緊急的情況,則將系統(tǒng)壓力直接泄到最安全的點。下面以該高壓加氫裝置為例具體說明。該例中通過控制調(diào)節(jié)閥開度,調(diào)節(jié)泄放流速,從而達到在規(guī)定的時間內(nèi)按期望的泄壓速率進行泄壓。
緊急泄壓設18MPa(G)-10MPa(G)和18MPa(G)-3MPa(G)兩種模式,泄壓速率控制在0.6MPa/min。從反應系統(tǒng)的正常壓力18.461MPa降到10MPa約需15min。
18MPa-10MPa的泄壓模式由相關(guān)的聯(lián)鎖條件自動觸發(fā)啟動,18MPa-3MPa的泄壓模式由緊急泄壓手動按鈕啟動(放置在控制室輔助操作臺上)。
泄壓過程由2個并聯(lián)的調(diào)節(jié)閥HV-101A/B按預定的斜坡函數(shù)(ramp1和ramp2)給定值實施分程控制,采用2個調(diào)節(jié)閥使泄壓系統(tǒng)安全可靠,并且具有較寬的可調(diào)范圍。如果實際操作中由于各種原因1個調(diào)節(jié)閥的流通能力不能實現(xiàn)規(guī)定的泄壓速率,調(diào)節(jié)閥HV-101B會在調(diào)節(jié)閥HV-101A打到全開位置后,投入控制逐漸開啟,以實現(xiàn)期望的泄壓速率。
HV-101A/B分程控制如圖2所示。
3 緊急泄壓
緊急泄壓流程如圖3所示。
a)當工藝聯(lián)鎖觸發(fā)后,泄壓程序被啟動,第一步泄壓目標是10MPa。當達到10MPa后,如果沒有進一步的潛在風險,系統(tǒng)會自動關(guān)閉HV-101A/B,維持系統(tǒng)壓力在10MPa,隨后操作員可根據(jù)具體情況進行相應的操作,如恢復系統(tǒng)壓力等。
b)當達到泄壓目標10MPa時,系統(tǒng)仍然存在潛在風險,操作員可以在判斷情況后,手動啟動第二步泄壓(HS-203),將系統(tǒng)壓力進一步降低到3MPa。在某些比較緊急的情況下,操作員也可以直接啟動手動泄壓按鈕(HS-203),這樣18MPa(G)3MPa(G)的泄壓模式立即被觸發(fā),系統(tǒng)壓力將分兩步連續(xù)泄壓,第一步泄壓到10MPa(G),第二步繼續(xù)泄壓到3MPa(G)。兩步泄壓曲線如圖4所示(ramp1和ramp2可根據(jù)不同的工藝操作要求做適當?shù)恼{(diào)整)。
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