【正文】 作為回流，一部分作為產(chǎn)品甲醇送入貯存系統(tǒng)。由加壓塔底出來的甲醇溶液自流入常壓塔下塔進(jìn)一步蒸餾，常壓塔頂出來的回流液一部分回流，一部分作為精甲醇經(jīng)泵送入貯存系統(tǒng)。常壓塔底的含甲醇的廢水送入磨煤工段作為磨煤用水。在常壓塔下部設(shè)有側(cè)線采出，采出甲醇、乙醇和水的混合物，由汽提塔進(jìn)料泵送入汽提塔，汽提塔塔頂液體產(chǎn)品部分回流，其余部分作為產(chǎn)品送至精甲醇中間槽或送至粗甲醇貯槽。汽提塔下部設(shè)有側(cè)線采出，采出部分異丁基油和少量乙醇,混合進(jìn)入異丁基油貯槽。汽提塔塔底排出的廢水，含少量甲醇，進(jìn)入沉淀池，分離出雜醇和水，廢水用于磨煤用水。 空分裝置本裝置工藝為分子篩凈化空氣、空氣增壓、液氧和液氮?dú)鈮嚎s流程，帶中壓空氣增壓透平膨脹機(jī)，采用規(guī)整填料分餾塔，全精餾制氬工藝。原料空氣經(jīng)自潔式空氣過濾器除去灰塵及其它機(jī)械雜質(zhì)。過濾后的空氣進(jìn)入離心式空壓機(jī)經(jīng)壓縮，然后進(jìn)入空氣冷卻塔冷卻。空氣自下而上穿過空氣冷卻塔，在冷卻的同時(shí)，又得到清洗。冷卻水為經(jīng)水冷塔冷卻后的水。經(jīng)空冷塔冷卻后的空氣進(jìn)入交替使用的分子篩純化器空氣中的二氧化碳、碳?xì)浠衔锖退直晃健７肿雍Y純化器為兩臺，其中一臺工作時(shí)，另一臺再生。純化器的切換周期約為46小時(shí)，定時(shí)自動切換。凈化后的空氣分成兩股，一股直接進(jìn)入低壓板式換熱器，從換熱器底部抽出后進(jìn)入下塔。另外一股進(jìn)入空氣增壓機(jī)，然后一部分進(jìn)入高壓板式換熱器，冷卻后進(jìn)入增壓透平膨脹機(jī)，增壓膨脹后空氣進(jìn)入下塔精餾。另一部分高壓空氣進(jìn)入高壓板式換熱器，冷卻后經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流后進(jìn)入下塔。空氣經(jīng)下塔初步精餾后，獲得富氧液空、純液氮，富氧液空經(jīng)過冷器過冷后節(jié)流進(jìn)入上塔。在上塔進(jìn)一步精餾后，上塔底部獲得液氧，并經(jīng)液氧泵壓縮后進(jìn)入高壓板式換熱器，復(fù)熱后出冷箱，進(jìn)入氧氣管網(wǎng)。在下塔頂部抽取的液氮，大部分經(jīng)高壓液氮泵壓縮后進(jìn)入高壓板式換熱器，在其中被氣化復(fù)熱后送至用戶，其余液氮經(jīng)過冷器過冷后出冷箱，進(jìn)入液氮貯罐。另一部分進(jìn)入經(jīng)過過冷節(jié)流后做為上塔回流液。從上塔頂部得到低壓氮?dú)猓?jīng)過冷器、高壓板式換熱器復(fù)熱后出冷箱，進(jìn)入產(chǎn)品氮壓機(jī)。從上塔上部引出污氮?dú)饨?jīng)過冷器、低壓板式換熱器和高壓板式換熱器復(fù)熱出冷箱后分成兩部分：一部分進(jìn)入分子篩系統(tǒng)的蒸汽加熱器，作為分子篩再生氣體，其余污氮?dú)馊ニ渌?。從上塔中部抽取一定量的氬餾份送入粗氬塔，粗氬塔在結(jié)構(gòu)上分為兩段，第二段氬塔底部的回流液經(jīng)液體泵送入第一段頂部作為回流液，%Ar，2ppm O2的粗氬，送入精氬塔中部，%Ar的精液氬作為產(chǎn)品抽出送入貯槽。全廠氮?dú)庀牧勘硇蛱栄b置名稱單位小時(shí)消耗量備注正常最大1甲醇裝置Nm330000300002PPNm3200200 MPaG3甲醇裝置Nm352000520004MTPNm38008005PPNm3100015006甲醇裝置Nm3260026007合計(jì)Nm38660087100全廠氧氣消耗量表序號裝置名稱單位小時(shí)消耗量備注正常最大1甲醇裝置Nm3204421204421 工藝流程圖物料平衡圖及平衡表見附圖3。工藝流程圖見附圖4。 自控水平 自動控制水平和主要控制方案甲醇裝置采用分散控制系統(tǒng)（DCS）在甲醇裝置區(qū)設(shè)中央控制室對整個(gè)甲醇裝置區(qū)的生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視和自動控制。所選用的DCS系統(tǒng)是整個(gè)工廠管理和控制系統(tǒng)的一部分，現(xiàn)場儀表檢測所得各種工藝參數(shù)通過現(xiàn)場監(jiān)視和控制站連到總線上，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可通過網(wǎng)絡(luò)接口連接到工廠數(shù)據(jù)管理網(wǎng)上。甲醇裝置的安全聯(lián)鎖系統(tǒng)將由獨(dú)立于DCS系統(tǒng)的緊急停車系統(tǒng)（ESD）完成。ESD主要用于氣化工藝系統(tǒng)安全聯(lián)鎖和全廠聯(lián)鎖。甲醇裝置的復(fù)雜控制系統(tǒng)，如德士古氣化爐的燃燒控制、O2/C比控制、甲醇H2/CO比控制等，將在DCS中完成，并輔之以必要的PC處理機(jī)。順序控制例如鎖渣罐順控也將在DCS中完成。蒸汽透平驅(qū)動的壓縮機(jī)組檢測和控制系統(tǒng)包括速度控制、防喘振控制等將采用壓縮機(jī)專用監(jiān)測控制系統(tǒng)來完成，并將對壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速、軸溫、軸振動、軸位移等進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，傳送到全廠機(jī)械管理系統(tǒng)。甲醇裝置區(qū)設(shè)置一個(gè)中央控制室對整個(gè)裝置區(qū)的工藝過程進(jìn)行集中監(jiān)視和控制，中央控制室為密閉型（設(shè)中央空調(diào)），由操作室、機(jī)柜室、工程師站室、電源室、備品備件室及維修室等組成。中央控制室的建筑面積約為800m2。在壓縮機(jī)廠房內(nèi)設(shè)置現(xiàn)場小型控制室，安裝壓縮機(jī)組隨機(jī)配套儀表盤和開車用DCS操作站。 甲醇裝置對自動控制的要求甲醇裝置工藝從煤貯運(yùn)開始,包括煤漿制備、煤氣化、渣水處理、變換、凈化、甲醇合成、甲醇精餾、甲醇貯存、空分、公用工程等組成。水煤漿氣化過程是在高溫高壓下進(jìn)行的，最高溫度達(dá)1500℃，最高壓力等級為ANSI 1500LB。水煤漿介質(zhì)為高粘度非牛頓流體，具有高磨蝕性。氧氣是帶強(qiáng)氧化性的極危險(xiǎn)介質(zhì)。氣化氣中的氫氣極易燃燒和爆炸，一氧化碳除易燃易爆外，尚有很強(qiáng)的毒害性。所以，煤氣化工藝過程為高度易燃易爆連續(xù)生產(chǎn)過程，PDP開發(fā)商定為TUV5~6級安全等級，生產(chǎn)線布置在敞開式的框架內(nèi)，防爆等級為II區(qū)T4組。甲醇合成是在具有較高壓力和溫度下的放熱反應(yīng)，甲醇產(chǎn)品也是易燃易爆介質(zhì)，且具有毒性。本裝置甲醇單條生產(chǎn)線的能力很大。由上，確定本甲醇裝置采用集中控制的方式，在裝置的中央控制室使用DCS進(jìn)行檢測和自動控制，并采用獨(dú)立的符合TUV5~6級安全等級的ESD系統(tǒng)完成煤氣化和全裝置的安全聯(lián)鎖保護(hù)。另外，設(shè)置可燃和有毒氣體檢測系統(tǒng)，當(dāng)裝置內(nèi)的可燃和有毒氣體濃度超過要求時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號。另外，煤氣化和灰渣處理工段的黑水和灰水中含有較多的灰渣顆粒，其中并含有較高的氯離子和硫化物離子，具有較強(qiáng)的腐蝕性，對儀表材料的選用提出較高的要求。裝置的生產(chǎn)過程存在固體物料，需要選用測量和控制固體物料的儀表?？辗?、甲醇裝置設(shè)有壓縮機(jī)組，它們與生產(chǎn)過程有緊密的聯(lián)系，壓縮機(jī)組的檢測和控制在甲醇裝置中央控制室進(jìn)行。XXX甲醇工廠建立在氣候條件比較惡劣的地區(qū)，應(yīng)選取較高防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的儀表。 甲醇生產(chǎn)過程自動控制水平及儀表選型原則1）自動控制水平甲醇裝置工藝過程決定了必須隔離和集中操作和控制，所以，本設(shè)計(jì)擬采用當(dāng)今世界上可靠而先進(jìn)并且便于操作和編程的DCS系統(tǒng)在裝置中央控制室對整個(gè)甲醇裝置生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)視和自動控制。并對一些順序控制過程如氣化爐渣鎖排渣過程進(jìn)行程序控制。主要的和重要的工藝參數(shù)集中到甲醇裝置中央控制室由DCS系統(tǒng)顯示和控制。不重要的工藝參數(shù)，其設(shè)定點(diǎn)不經(jīng)常調(diào)整的參數(shù)，采用就地顯示和控制儀表。必須在現(xiàn)場操作和監(jiān)視的機(jī)組或設(shè)備，則在機(jī)組或設(shè)備附近的現(xiàn)場安裝儀表或操作盤，例如壓縮機(jī)、大型機(jī)泵等。甲醇裝置的安全聯(lián)鎖系統(tǒng)主要包括氣化工藝安全聯(lián)鎖和全廠聯(lián)鎖，將由獨(dú)立于分散控制系統(tǒng)（DCS）的緊急停車系統(tǒng)（ESD）完成。根據(jù)工藝PDP要求，緊急停車系統(tǒng)（ESD）選用符合TUV安全認(rèn)證的三重化冗余可編程邏輯控制器（PLC）獨(dú)立承擔(dān)，ESD帶有顯示器（CRT），編程簡單容易。系統(tǒng)能區(qū)分第一事故，并發(fā)出聲光報(bào)警。系統(tǒng)具有事故追憶功能，發(fā)生聯(lián)鎖后，自動高速記憶事故前后的現(xiàn)場狀態(tài)，并可按事件順序打印出來，以便分析事故原因。蒸汽透平驅(qū)動的壓縮機(jī)組檢測和控制系統(tǒng)包括速度控制、防喘振控制等將采用壓縮機(jī)專用監(jiān)測控制系統(tǒng)來完成，并可將壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速、軸溫、軸振動、軸位移進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，傳送到全廠機(jī)械管理系統(tǒng)。2）儀表選型原則甲醇裝置選用的儀表將是可靠的、先進(jìn)的和準(zhǔn)確的，以保證裝置安全正常操作和維修方便。除一些就地氣動控制器和隨設(shè)備成套的特殊測量儀表外，通常儀表采用電子型。位于危險(xiǎn)場所的儀表選型應(yīng)適應(yīng)有關(guān)的區(qū)域等級劃分，并適合氣體分組及溫度等級，原則上采用本安型儀表，為此，模擬信號和開關(guān)量信號要與安全柵相配。所有現(xiàn)場儀表是全天候的，最低相當(dāng)于IP54的要求。a) 溫度儀表一般熱電偶應(yīng)為K型/2級，熱電阻為Pt100/A級，溫度計(jì)套管用于熱電偶、熱電阻、雙金屬溫度計(jì)和壓力式溫度計(jì)。但還有一些專用溫度儀表如：氣化爐爐壁表面溫度監(jiān)視器、氣化爐體、煤筒倉、甲醇合成塔的溫度元件選用特殊的多點(diǎn)式。b) 壓力儀表就地壓力表一般采用波登管型測量元件，根據(jù)工藝介質(zhì)要求采用彈簧管、隔膜和膜盒型。壓力或差壓變送器將采用智能型電容式或擴(kuò)散硅式。c) 流量儀表DN40或更大口徑的管線的流量測量一般采用標(biāo)準(zhǔn)法蘭取壓孔板,高壓和過熱蒸汽或腐蝕性流體采用標(biāo)準(zhǔn)流量噴嘴,漿液管線采用文丘里管或電磁流量計(jì),低壓和大尺寸管線采用阿牛巴流量計(jì)。用于儀表吹掃的管線采用轉(zhuǎn)子流量計(jì)，用于原料和產(chǎn)品的計(jì)量采用容積式流量計(jì)，甲醇產(chǎn)品的灌裝計(jì)量用質(zhì)量流量計(jì)。煤計(jì)量采用稱重傳感器和皮帶稱測量。d) 液位儀表甲醇裝置所有帶壓設(shè)備液位測量當(dāng)量程不大于1500mm且潔凈的介質(zhì)將采用浮筒液位計(jì),浮筒液位計(jì)不適用之場合將采用差壓變送器,對于具有腐蝕、結(jié)晶、易氣化和帶懸浮物的液體液位則采用隔膜密封法蘭式差壓變送器。煤筒倉的物位測量采用超聲波式料位計(jì)。渣水介質(zhì)液位測量采用射頻導(dǎo)納式液位計(jì)。就地指示用磁浮子式液位計(jì)。e) 分析儀表洗滌后的合成氣中CO、COCH4和CO變換出口的CO氣體分析、循環(huán)合成氣分析和低溫甲醇洗脫除的酸性氣體出口CO2氣體分析將采用紅外線吸收型分析儀，硫磺回收的H2S氣體分析將采用紫外線型分析儀。洗滌后的合成氣中H2分析采用熱導(dǎo)式分析儀。其它分析如CH3OH分析儀、電導(dǎo)率儀和PH計(jì)將被用在適當(dāng)場合。關(guān)鍵的分析儀設(shè)置分析小屋。f) 調(diào)節(jié)閥和切斷閥調(diào)節(jié)閥通常使用氣動薄膜型，一般用途采用截止閥。根據(jù)工藝條件的需要，分別選用球閥、角閥、蝶閥、三通閥。其中氣化工段的渣閥選用特殊材質(zhì)和型式的調(diào)節(jié)閥。自力式調(diào)節(jié)閥用于控制精度要求不高的地方。電磁閥用于控制調(diào)節(jié)閥的氣動信號，在聯(lián)鎖發(fā)生時(shí)使調(diào)節(jié)閥動作到安全位置。切斷閥一般采用氣動球閥，按照工藝要求選取適合介質(zhì)的材質(zhì)。氧氣切斷閥可考慮采用柱塞閥的可能性。切斷閥將采用可靠的氣動和電氣附件，以適應(yīng)聯(lián)鎖和程序控制的要求。g) 有毒和可燃?xì)怏w分析由于裝置存在CO、H2S、HNHCH3OH等有毒和可燃?xì)怏w的可能，因此，在現(xiàn)場設(shè)置檢測有毒和可燃?xì)怏w濃度儀表，將信號傳送到在控制室設(shè)置的氣體報(bào)警系統(tǒng)盤上，并按需要將信號引入DCS系統(tǒng)。h) 其他儀表氣動調(diào)節(jié)器、皮帶輸送機(jī)的拖拉開關(guān)、跑偏開關(guān)和速度開關(guān)，用于聯(lián)鎖的壓力、溫度和流量開關(guān)等都將被采用。 主要的檢測及控制方案本裝置主要控制通過DCS和ESD系統(tǒng)完成，系統(tǒng)由操作站、控制站、打印機(jī)、輔助操作臺、通訊總線、外圍設(shè)備、相關(guān)的接口和三重化冗余的PLC組成。DCS和ESD系統(tǒng)安裝于裝置的中央控制室，對裝置的工藝過程進(jìn)行集中監(jiān)視，并對重要參數(shù)進(jìn)行分散控制。甲醇裝置對一般的控制參數(shù)進(jìn)行單回路PID反饋控制，部分較重要的參數(shù)采用比值控制、串級控制和選擇控制，對特別重要的工藝過程設(shè)計(jì)復(fù)雜控制系統(tǒng)，如德士古氣化爐的氣化氣組分分布狀態(tài)與燃燒控制、氣化爐氧/煤比控制、水煤漿質(zhì)量流量的測量和控制、甲醇H2/CO比控制、甲醇合成塔的廢鍋汽包壓力與反應(yīng)溫度的控制、工業(yè)自動分析數(shù)據(jù)處理和控制，這些都將在DCS中完成，并隨著裝置的運(yùn)行情況探求出裝置的優(yōu)化控制條件。 保證自動控制系統(tǒng)運(yùn)行的主要安全技術(shù)措施按照工藝要求選用適合介質(zhì)特性的有運(yùn)行業(yè)績的可靠現(xiàn)場檢測儀表和調(diào)節(jié)閥，尤其是擔(dān)當(dāng)聯(lián)鎖和順序控制的切斷閥。氧氣調(diào)節(jié)閥和切斷閥必須按照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格選用?，F(xiàn)場檢測儀表必須具備相應(yīng)機(jī)構(gòu)認(rèn)證的防爆合格證，并符合防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。DCS系統(tǒng)應(yīng)有同類工廠長期運(yùn)行業(yè)績，操作使用和編程容易、方便?？刂苹芈凡捎?：1冗余系統(tǒng)。ESD系統(tǒng)保持與DCS系統(tǒng)獨(dú)立，輸入元件和儀表單獨(dú)設(shè)置，重要聯(lián)鎖采用雙重元件或三重元件，采用2/3邏輯。ESD采用經(jīng)國際機(jī)構(gòu)認(rèn)證的3重冗余系統(tǒng)，確保安全系統(tǒng)可靠運(yùn)行，從而保證裝置設(shè)備和人身安全。裝置設(shè)計(jì)經(jīng)防火認(rèn)證的可燃和有毒氣體檢測系統(tǒng)。儀表電源采用雙回路輸入的UPS電源。儀表氣源設(shè)計(jì)3重保安。儀表電源和氣源設(shè)計(jì)3重變送器檢測，采用2/3邏輯，引入聯(lián)鎖系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)選用可靠的儀表材料，如儀表閥門、電纜、接線箱等，精心進(jìn)行儀表安裝設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)可靠的儀表接地系統(tǒng)。 設(shè)備成套供貨儀表壓縮機(jī)隨機(jī)儀表盤（含監(jiān)視、報(bào)警、安全聯(lián)鎖、操作儀表和按鈕開關(guān)等）集中安裝于壓縮機(jī)旁控制柜內(nèi)。與工藝有關(guān)的蒸汽管線和工藝物料管線的測量和控制參數(shù)等則引入DCS系統(tǒng)集中監(jiān)視和控制。與全廠聯(lián)鎖系統(tǒng)有關(guān)的信號通過硬接線與全廠聯(lián)鎖ESD系統(tǒng)連接。DCS與設(shè)備成套供貨儀表的分界在儀表或成套儀表盤的外接線端子，ESD與設(shè)備成套供貨儀表間互相提供隔離的無源干接點(diǎn)。大型機(jī)泵和設(shè)備設(shè)就地控制盤，如煤漿給料泵等。 空分和熱電站隨機(jī)成套儀表按照設(shè)備制造商的標(biāo)準(zhǔn)選用。 儀表動力供應(yīng)和公用工程消耗1）儀表電源裝置分散控制系統(tǒng)（DCS）、緊急停車系統(tǒng)（ESD）和主要現(xiàn)場儀表采用雙回路輸入的不間斷電源（UPS）供電，在電源事故期間，UPS電池至少可供系統(tǒng)正常工作30分鐘。估計(jì)UPS容量為150x3 KVA。2）儀表氣源儀表氣源要求無油、無塵、干燥、潔凈的壓縮空氣，含塵徑： ＜3μm含油量： ＜10mg/m3壓力： ～露點(diǎn)溫度： 50℃。用量： ～6000Nm3/h。儀表用壓縮空氣設(shè)置空氣貯罐，其容量應(yīng)能保持在氣源中斷時(shí)，維持儀表正常工作5～15分鐘。儀表氣源一般使用空分裝置干燥空氣，設(shè)立壓縮空氣站作備用，并作為開車期間的氣源。3）其它 儀表吹掃需要高壓氮?dú)夂透邏好芊馑? 儀表保溫伴熱需要低壓水蒸氣。 主要設(shè)備選擇 主要設(shè)備的選擇根據(jù)我國的技術(shù)水平和建廠經(jīng)驗(yàn)，水煤漿氣化、一氧化碳變換、低溫甲醇洗、脫硫脫碳等各工序的主要設(shè)備的制造與選型可以立足國內(nèi)。絕大部分靜止設(shè)備國內(nèi)完全可以制造，甲醇合成塔也可由有制造業(yè)績的國內(nèi)廠家制造，為了保證質(zhì)量和滿足專利上的技術(shù)要求，關(guān)鍵設(shè)備應(yīng)由取得ASME認(rèn)證的制造廠按照ASME規(guī)范制造提供。1）煤氣化設(shè)備德