【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,混合進入異丁基油貯槽。汽提塔塔底排出的廢水，含少量甲醇，進入沉淀池，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、液氧和液氮氣壓縮流程，帶中壓空氣增壓透平膨脹機，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械雜質(zhì)。過濾后的空氣進入離心式空壓機經(jīng)壓縮，然后進入空氣冷卻塔冷卻?？諝庾韵露洗┻^空氣冷卻塔，在冷卻的同時，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，另一臺再生。純化器的切換周期約為46小時，定時自動切換。凈化后的空氣分成兩股，一股直接進入低壓板式換熱器，從換熱器底部抽出后進入下塔。另外一股進入空氣增壓機，然后一部分進入高壓板式換熱器，冷卻后進入增壓透平膨脹機，增壓膨脹后空氣進入下塔精餾。另一部分高壓空氣進入高壓板式換熱器，冷卻后經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流后進入下塔。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)流進入上塔。在上塔進一步精餾后，上塔底部獲得液氧，并經(jīng)液氧泵壓縮后進入高壓板式換熱器，復(fù)熱后出冷箱，進入氧氣管網(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，進入液氮貯罐。另一部分進入經(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氣，經(jīng)過冷器、高壓板式換熱器復(fù)熱后出冷箱，進入產(chǎn)品氮壓機。從上塔上部引出污氮氣經(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，其余污氮氣去水冷塔。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。全廠氮氣消耗量表序號裝置名稱單位小時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Nm38660087100全廠氧氣消耗量表序號裝置名稱單位小時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)中央控制室對整個甲醇裝置區(qū)的生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視和自動控制。所選用的DCS系統(tǒng)是整個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，實時數(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。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專用監(jiān)測控制系統(tǒng)來完成，并將對壓縮機的轉(zhuǎn)速、軸溫、軸振動、軸位移等進行數(shù)據(jù)處理，傳送到全廠機械管理系統(tǒng)。甲醇裝置區(qū)設(shè)置一個中央控制室對整個裝置區(qū)的工藝過程進行集中監(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。在壓縮機廠房內(nèi)設(shè)置現(xiàn)場小型控制室，安裝壓縮機組隨機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行的，最高溫度達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。氧氣是帶強氧化性的極危險介質(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進行檢測和自動控制，并采用獨立的符合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。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，發(fā)出報警信號。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。空分、甲醇裝置設(shè)有壓縮機組，它們與生產(chǎn)過程有緊密的聯(lián)系，壓縮機組的檢測和控制在甲醇裝置中央控制室進行。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)計擬采用當(dāng)今世界上可靠而先進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甲醇裝置生產(chǎn)過程進行監(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)視的機組或設(shè)備，則在機組或設(shè)備附近的現(xiàn)場安裝儀表或操作盤，例如壓縮機、大型機泵等。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專用監(jiān)測控制系統(tǒng)來完成，并可將壓縮機的轉(zhuǎn)速、軸溫、軸振動、軸位移進行數(shù)據(jù)處理，傳送到全廠機械管理系統(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，溫度計套管用于熱電偶、熱電阻、雙金屬溫度計和壓力式溫度計。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,低壓和大尺寸管線采用阿牛巴流量計。用于儀表吹掃的管線采用轉(zhuǎn)子流量計，用于原料和產(chǎn)品的計量采用容積式流量計，甲醇產(chǎn)品的灌裝計量用質(zhì)量流量計。煤計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,浮筒液位計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。渣水介質(zhì)液位測量采用射頻導(dǎo)納式液位計。就地指示用磁浮子式液位計。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、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行集中監(jiān)視，并對重要參數(shù)進行分散控制。甲醇裝置對一般的控制參數(shù)進行單回路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)機構(gòu)認(rèn)證的防爆合格證，并符合防護標(biāo)準(zhǔn)。DCS系統(tǒng)應(yīng)有同類工廠長期運行業(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)獨立，輸入元件和儀表單獨設(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)國際機構(gòu)認(rèn)證的3重冗余系統(tǒng)，確保安全系統(tǒng)可靠運行，從而保證裝置設(shè)備和人身安全。裝置設(shè)計經(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3重保安。儀表電源和氣源設(shè)計3重變送器檢測，采用2/3邏輯，引入聯(lián)鎖系統(tǒng)。本設(shè)計選用可靠的儀表材料，如儀表閥門、電纜、接線箱等，精心進行儀表安裝設(shè)計，設(shè)計可靠的儀表接地系統(tǒng)。 設(shè)備成套供貨儀表壓縮機隨機儀表盤（含監(jiān)視、報警、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。大型機泵和設(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，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氣和高壓密封水。 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，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