摘要：某焦化厂煤气净化生产采用UW500DCS控制系统，分别对冷凝、脱硫、硫铵、终冷洗苯、粗苯回收等工段及公辅系统实现DCS 控制，所有工艺参数检测、设备运行、停止、事故、联锁、监视、控制都由操作工在中央控制室完成。
一、工艺简介
焦化是将煤送进焦炉进行加热到1000℃左右，产生出来的焦碳冷凝以后送到筛焦。煤焦化过程中产生的煤气送到冷鼓工段，将其中的焦油提取出来，出来的煤气再经过脱硫塔将硫脱离出来回收，再到洗苯塔和脱苯塔将苯分离出来，产生的硫和焦化产生的氨水进行反应生成硫铵，经脱苯以后的煤气送到焦炉燃烧给煤焦化提供热量。
本工程采用氨硫循环洗涤脱硫洗氨工艺,它包含煤气的脱硫洗氨和脱硫富液的脱酸和蒸氨四个工艺单元。煤气中氨用蒸氨后的汽提水洗涤吸收,煤气中的H2S、HCN以及CO2等酸性气体则用煤气中的氨作为碱源,即用洗氨后的富氨水和脱酸贫液吸收。脱硫富液再经过脱酸和蒸氨循环使用。
二、系统配置
整个DCS系统由六台操作员站、一台工程师站、三个控制站、十个扩展柜组成。三个控制站分别为：焦炉控制站、鼓风机控制站、硫铵中控站。硫铵中控站包括七个远程控制站，有冷凝、油库、循环水、空压站、制冷站、脱硫、洗苯脱苯等工艺控制及硫铵中控集中控制。六台操作员站分别完成对各个界区的监控，工程师站负责整个系统的软件维护，网关站负责将数据送到公司管理网上。
三、工艺控制要求
来自煤气鼓风机的煤气进入H2S洗涤塔下部的终冷段,被循环终冷水喷淋冷却,冷却至23℃,进入H2S洗涤塔的中段。终冷水经间接式换热,冷却至22℃循环使用。在H2S洗涤塔中段,煤气被来自该塔上段的富氨水(经冷却已移走反应热)和脱酸塔的脱酸贫液(经换热、冷却)喷洒洗涤,脱除其中的大部分H2S后,进入该塔的上段。中段下部的富液(含NH3、H2S、HCN)自流入富液槽,用泵抽出经过滤器送往脱酸蒸氨。
在H2S洗涤塔上段,煤气经来自洗氨塔的半富氨水和溶剂脱酚后的剩余氨水(均经冷却)喷淋洗涤。脱硫塔上段下部的富氨水用泵抽出,经冷却器冷却至23℃送入H2S 洗涤塔的中段喷淋煤气。
洗氨塔下部设有碱洗段,用循环碱液喷淋,最终脱除煤气中的H2S。连续抽出部分循环碱液至固定铵塔,并连续补充新碱。碱洗后的煤气进入洗氨塔上段。经碱液吸收后,煤气中的H2S可降至0.2g/m3 以下。
在洗氨塔顶部用挥发氨塔来的汽提水(经换热、冷却)喷淋洗氨。为保证洗氨后煤气含NH3 ≤ 0.03g/m3, 往汽提水中加入适量的硫酸,调控pH值6左右。洗氨后的半富氨水经冷却后入H2S洗涤塔上段。洗氨后的煤气进入洗苯塔下部。
洗涤单元的富液经过滤器后,约1/3的冷富液送至脱酸塔上部。其余部分富液经板式换热器分别与脱酸塔底排出的脱酸贫液、固定铵塔底排出的蒸氨废水以及挥发铵塔底排出的汽提水并联换热, 然后进入脱酸塔中部, 脱酸塔工作的热源来自于挥发氨蒸馏塔和固定铵蒸馏塔中部及顶部排出的混合氨汽。从脱酸塔顶逸出的酸氨汽的主要成分是CO2、H2S、HCN 和NH3。塔顶逸出酸氨汽根据后续工艺配置情况, 酸氨汽体可直接进入复合炉生产元素硫和进行氨分解。也可用酸汽泵将酸氨汽体抽入硫铵系统用间接饱和器法生产硫铵后送入克劳斯炉生产元素硫。
当后续工艺配置独立的克劳斯炉和氨分解炉时, 脱酸塔顶温度控制在65℃,塔顶逸出的酸汽(主要成分是CO2、H2S、HCN及少量的NH3)直接进入生产元素硫的克劳斯炉, 而固定铵塔顶温度通过分缩器控制在85℃,塔顶氨汽进入氨分解炉,在1000～1200℃温度和催化剂的作用下进行分解为N2和H2,生成低热值尾气。经废热利用后再进一步冷却, 与克劳斯炉产生的过程气一同混入焦炉煤气之中, 对环境没有污染。其主要设备与克劳斯炉系统基本一致。克劳斯炉系统作为氨分解炉检修时的备用炉。
脱酸塔底部排出的脱酸贫液用泵抽出, 一部分不经换热直接送往固定铵塔和挥发铵塔蒸馏, 而另一部分经与富液换热后再经二段冷却至23℃送往脱硫塔。
在固定铵塔和挥发铵塔内用直接蒸汽对脱酸贫液进行蒸氨。为节省蒸汽用量, 设有蒸汽喷射器, 将蒸氨用的部分直接蒸汽通过喷射器造成负压, 使蒸氨废水和汽提水部分汽化, 所产生的二次蒸汽与直接蒸汽混合进入蒸氨塔。
从固定氨塔的上部加入洗涤工段来的碱, 用于分解固定铵。挥发氨塔底部的汽提水用泵抽出, 经与富液换热, 再经两段冷却至23℃送往洗氨塔顶部喷淋洗氨。
固定氨塔底部的蒸氨废水用泵抽出, 经与富液换热, 再经蒸氨废水冷却器冷却后大部分送往生化处理, 少量废水经设在洗涤工段的冷却器冷却至22℃送往洗氨塔下部的碱洗段作碱液稀释水。
主要工艺操作控制指标：
脱硫塔、洗氨塔阻力( 台)：1.5kPa
终冷水温度：21℃
入各塔洗涤液温度：23℃
入脱酸塔热富液温度：88℃
脱酸塔顶部压力：32kPa
脱酸塔顶酸汽温度：65 ～ 70℃
入脱酸塔氨汽温度：102 ～ 105℃
入固定铵塔蒸汽流量与脱酸贫液流量之比：(0.2 ～ 0.3) ∶ 1
固定铵塔分缩器后氨汽温度：85℃
蒸氨废水质量：固定铵≤ 0.25g/L 挥发氨≤ 0.15g/L pH 值7 ～ 9
汽提水质量：挥发氨≤ 0.085g/L pH 值5 ～ 7
脱酸贫液：挥发氨15 ～ 25g/L H2S ≤ 3.5g/L
四、应用效果
UW500集散控制系统为实现焦炉和化产系统达产增效的目标，奠定了充足的数据参考依据，同时提供了有效的控制手段，实践证明该系统为提高劳动生产力，提高经济效益作出了贡献。
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