尾气吸收工艺的自动控制

张静

【摘要】有机气排放控制与回收项目，用于处理催化剂生产过程中产生的有机废气，使有机废气能够达到排放标准。按照工艺条件，采用目前在石化行业较多应用的有机蒸汽膜回收技术。在压力下循环采集、冷凝回收，循环尾气再用活性炭吸附脱除残留的有机物，从而使最终排放气体达到北京市的排放标准。在其尾气吸收工艺操作的全过程中我们依托浙大中控的ECS-700控制系统，通过采集各工艺步序相关仪表参数，运用系统中的顺序控制、语句、高级控制等实现了尾气吸收工艺流程的自动化控制。

【关键词】尾气吸收;自动控制

我公司有机气排放控制与回收项目，用于处理催化剂生产过程中产生的有机废气，处理后使有机废气能够达到排放标准。有机废气的排放控制与回收项目由碱洗部分、有机气体回收和变压吸附（PSA）三部分组成。车间的排放气体首先汇集到总的排放管，经过鼓风机将气体送到碱洗塔，吸收液为NaOH溶液。碱洗塔的操作采用连续过程，保证只要有气体排放过来，能够及时除去气体中的HCL。碱洗后的气体先进入到的缓冲气柜，再进入后处理单元中。当缓冲气柜的高度上升达到设定值时，后处理部分启动;当缓冲气柜的高度下降到设定值时，后处理部分停止工作。排放气进入后处理部分中，首先经液环压缩机加压至操作压力（通常约为6Bar）。液环式压缩机使用NaOH溶液作为工作液，形成非接触的密封环，既可消除气体压缩产生的热量，又可以进一步除去气体中的HCL。压缩后的气体和工作液进入三相气液分离器。在三相气液分离器内将己烷（液态）、NaOH溶液与气体分离。多余的NaOH溶液会排放到废水池;己烷（液态）排放至指定位置回收。从三相分离器出来的不凝气体，在经过冷凝器冷凝到40℃，得到的液相返回到三相分离器，气相经过聚结过滤器后进入到膜分离器。膜分离器由一系列并联的安装于管路上的膜组件构成。真空泵在膜的渗透侧产生真空，以提高膜分离的效率。膜分离器将混合气体分成两股——含有少量己烷的截留物流和富集己烷苯的渗透物流。膜的截留气进入变压吸附装置，经变压吸附后排放气中有机物的含量达到国家排放标准，可以直接排入大气。膜分离器的渗透物流和变压吸附中解吸过程的解吸气经过真空泵返回液环压缩机入口，进行上述循环。吸附罐为双罐切换操作，一罐吸附时另一罐脱附再生。再生气返回到液环压缩机入口循环。工艺流程如下图：

按其工艺流程，尾气吸收操作投入连续長周期运行，工艺人员无需介入操作，控制系统完成自动控制，如有报警或故障会提示相关人员进行处理。这就要求我们需对尾气吸收处理进行全面的工艺参数实时监控及完整的报警、联锁控制，介入工艺流程的每一个步序操作，通过实时采集来的数据由系统判断运行状态，出现异常状态报警提示工艺人员.依托现有的浙大中控ECS-700型DCS控制系统，采集尾气吸收工艺操作的实时数据，运用逻辑编辑语句来实现自动控制。尾气吸收控制项目的核心是变压吸附，变压吸附可投用自动或被旁路掉。一个完整的变压吸附流程包括均压、卸压、放空、再生。吸附罐为双罐切换操作，一罐吸附时另一罐脱附再生，循环运行。尾气排出口安装有在线分析仪，负责检测排放浓度值。根据排放浓度值的变化，相关工艺人员在线调整变压吸附参数时间，使之达到合格排放。为实现以上工艺操作的自动控制，我们采用系统SL语句来编写变压吸附流程控制逻辑：

通过逻辑控制的编写，由系统按步序来控制变压吸附工艺流程。现场四个动设备（压缩机、真空泵、鼓风机、碱液循环泵）设有启停操作柱。现场启停操作柱只在设备调试时起作用。系统正式启动后，在现场停止动设备只能通过现场急停按钮实现。仪表回路的控制通过FBD框图实现动作，指令取自逻辑控制过程中主程序发出的命令，联锁、报警值的设定采用了框图与门赋值的方法。尾气吸收工艺中的所有联锁报警点分别设定、统一赋予一个报警变量，作为判断条件之一在主程序中参与运行，从而实现工艺流程的全过程控制管理。 变压吸附启动的信号来自尾气吸收的运行（启动完成）;当尾气吸收准备停车时，尾气吸收应等待，直到变压吸附完成实际工作周期时，才停机。当尾气吸收停止、联锁、紧急停车等发生时，系统停机。无论是变压吸附或尾气吸收发出的联锁信号，均使系统停机，变压吸附记录下停机时所处的步序和时间点。在上位机界面中，变压吸附呈现出来的控制画面如下：

变压吸附各步序的时间间隔均由控制系统设定，工艺人员可根据尾气排放指标，调整时间间隔。控制界面上有复位键，使变压吸附所有计时器恢复，恢复到“均压”步骤。为了让尾气吸收装置能连续运行，必须让变压吸附成为一个连续的过程，从而保证尾气吸收系统的连续稳定运行。

通过上述的工艺流程编辑，实现了尾气吸收工艺的自动控制操作，操作人员只需实时监控运行状态。如果出现工艺报警或联锁，导致尾气吸收运行中止，系统会记录下故障点及导致停车状态的工艺参数。相关人员通过故障参数及时消除隐患，使尾气吸收装置能够稳定长周期运行，提高车间的整体自控水平。

参考文献：

[1] （荷）[M.米尔德]Marcel Mulder著;李琳译.膜技术基本原理（第2版）， 清华大学出版社出版，1999

[2] 居滋培《过程控制系统及其应用（第2版）》， 机械工业出版社出版，2011