牛宝玉，刘培龙，袁文章
［恒力石化（大连）炼化有限公司，辽宁 大连116000］
［摘 要］恒力石化（大连）炼化有限公司煤制氢联产醋酸项目生产系统工艺流程复杂、互联互通处较多，尤其是四喷嘴水煤浆气化炉作为产粗煤气的源头，若气化炉跳一对烧嘴或1台气化炉跳车等，后系统操作稍有不慎或操作失误，就会造成部分装置大减量或停车，带来较大的经济损失及安全环保风险，故很有必要开展跨装置联锁研究与应用。简介跨装置联锁的推行背景，详细介绍煤制氢联产醋酸装置工艺流程及跨装置联锁思路、跨装置联锁技术方案、跨装置联锁系统新增判断逻辑。2022年9月8日跨装置联锁投用后，当气化炉跳一对或两对烧嘴时，可保证炼化装置用氢需求、醋酸装置负荷不受影响，燃料气装置、甲醇装置维持最低负荷运行，实现了系统自动调整与工艺气流量自动分配，达到了预期效果，不仅避免了甲醇装置停车/开车放空造成的大气污染，而且有利于整个生产系统的安全、稳定、长周期、优质运行。
［关键词］煤制氢联产醋酸装置；跨装置联锁；推行背景；技术方案；新增判断逻辑；项目实施情况；效益分析
［中图分类号］TQ223.12+1 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2023）02-0006-05
1 概 述
恒力石化（大连）炼化有限公司（简称恒力石化）20 000 kt/a炼化一体化项目之煤制氢联产醋酸装置，由气化、空分、制氢甲醇、醋酸、燃料气5个车间组成，位于恒力石化厂区西北部。恒力石化煤制氢联产醋酸装置在吸收国内外先进技术的基础上做到先进、成熟、可靠——主要设备立足于国内制造（国产化率达85%以上），选用的工艺、设备、自控方案先进、可靠、“三废”排放少，做到了低能耗、低污染，形成了具有鲜明特色的以煤为原料的国产化设计产能为氢气30×108 m3/a、甲醇700 kt/a、醋酸350 kt/a、燃料气10×108 m3/a、食品级CO2 200 kt/a等生产技术。煤制氢联产醋酸装置有6套气化系统［单台气化炉投煤量3 000 t/d（干基）］生产粗煤气，6套80 000 m3/h空分装置（前五套空分装置产8.7 MPa高压氧气供应气化系统，最后一套空分装置产3.0 MPa中压氧气供应恒力石化石油基乙二醇装置；空分装置配套后备系统）为气化系统提供氧气、为全厂提供氮气；净化系统包括1个系列变换系统+1个系列热回收系统+3套低温甲醇洗系统，将粗煤气中CO变换为后系统所需的H2并脱除H2S、CO2等杂质后，去PSA系统生产H2、去甲醇合成系统生产甲醇、去甲烷化系统生产CH4（燃料气）、去CO深冷分离系统分离出CO（CO去醋酸装置与精甲醇反应生产醋酸）。
恒力石化煤化工主体装置包括6套林德空分装置（六开无备）、6台四喷嘴对置式水煤浆加压气化炉（五开一备）、2套制氢线全变换系统（两开无备）、1套甲醇线部分变换系统、1套热回收系统（不设变换炉）、2套林德低温甲醇洗系统（两开无备）、1套华东理工甲醇合成系统及三塔精馏系统、2套冷冻站（两开无备）、1套CO深冷分离系统、2套PSA系统（两开无备）、1套醋酸装置、1套食品级CO2装置；燃料气装置［所产CH4（燃料气）为配套乙烯装置用］由1套全变换系统、1套部分变换系统、1套林德低温甲醇洗系统、1套冷冻站、1套甲烷化系统组成。由于恒力石化煤化工装置工艺流程复杂（互联互通处较多），生产连贯性较强，尤其是气化炉作为产粗煤气的源头，若气化炉跳一对烧嘴或1台气化炉跳车等，后系统操作稍有不慎或操作失误，就会造成部分装置大减量或停车，由此带来较大的经济损失及安全环保风险。为避免此类事故的发生，跨装置联锁的研究与应用很有必要。
2 跨装置联锁推行背景
恒力石化煤制氢联产醋酸项目2017年2月开工建设，2019年2月15日第一台气化炉一次投料成功（气化炉陆续投运，主要根据后系统开车用气情况而定）后，各生产系统陆续接气开车，2019年2月16日甲醇装置产出合格精甲醇，2019年4月10日煤制氢装置双系列开车成功并产出合格氢气，2019年5月23日醋酸装置一次投料成功并产出合格醋酸，2020年2月3日燃料气装置开车成功，标志着整套煤制氢联产醋酸装置全线贯通，目前整体运行情况较好，已实现达标达产。据统计，恒力石化2021年全年气化炉非计划停车（两对烧嘴跳车）3次，一对烧嘴跳车4次；2022年1—8月气化炉非计划停车8次，一对烧嘴跳车10次，较上年非计划停车和一对烧嘴跳车次数明显增加，原因在于2022年初受大环境影响气化炉运行不稳定（主要受原料煤煤质影响）以及恒力石化老员工流动较大。为此，恒力石化煤制氢部管理人员会同生产技术部召开专题会数十次，着力从源头上排查原料煤煤质的稳定性问题以及为后系统打造强有力的防御之盾，具体而言，除了进行工艺优化、设备改进、操作调整及加强新人培训、做好运行维护等外，需在提高装置运行的平稳性（不影响向炼化装置供氢及相关生产系统的稳定运行）和安全性的前提下，通过实施先进控制优化技改（推行跨装置联锁）进一步挖掘装置自动化潜力，提升煤制氢联产醋酸装置各生产系统的操作弹性与抗风险能力，减轻操作人员劳动强度，做到事故状态下系统快速响应，避免事故进一步扩大化。
3 跨装置联锁思路及技术方案
3.1 装置工艺流程及跨装置联锁思路
恒力石化煤制氢联产醋酸装置工艺流程框图如图1。其中，3套低温甲醇洗系统均采用林德工艺包（3套低温甲醇洗系统工艺流程基本相同，均为“两头一尾”形式——洗涤吸收单元隶属2条生产线，热再生单元共用1套系统），主要设备包括甲醇洗涤塔Ⅰ（T001）、甲醇洗涤塔Ⅱ（T002）、H2S浓缩塔（T003）、热再生塔（T004）、甲醇/水分离塔（T005）、氮气气提塔（T006）、尾气塔（T007）及闪蒸罐Ⅰ（V003）、闪蒸罐Ⅱ（V004）、闪蒸罐Ⅲ（V008）。
跨装置联锁思路：① 气化炉跳第一对烧嘴时，主要通过调整（降低）甲醇生产线的负荷予以应对，具体涉及“甲醇线变换系统与低温甲醇洗系统Ⅰ+热回收系统与低温甲醇洗系统Ⅱ+甲醇合成系统”负荷的分配与调整；② 气化炉跳第二对烧嘴（可以是任何一台在运气化炉的一对烧嘴）时，主要通过调整（降低）甲烷化系统的负荷予以应对，具体涉及“全变换系统与低温甲醇洗系统Ⅲ +部分变换系统与低温甲醇洗系统Ⅲ +甲烷化系统”负荷的分配与调整；③ 气化炉跳两对烧嘴（1台气化炉跳车或2台在运气化炉各跳一对烧嘴）时，同时执行上述气化炉跳第一对烧嘴+气化炉跳第二对烧嘴后的操作调整。气化炉跳一对烧嘴时，如果故障很快排除，气化炉所跳烧嘴会带压连投，一般投料时间大概需要2～3 h；如果是1台气化炉（两对烧嘴）跳车，一般投料时间需要6～7 h。
3.2 跨装置联锁技术方案
3.2.1 跨装置联锁下甲醇线调整
更多内容详见《中氮肥》2023年第2期