摘要: 介绍了美国ABB公司生产的ABB VISTA 2000型气相色谱仪以及在裂解15#炉上的应用情况。首先,介绍了裂解气测量系统,然后,详细介绍了在AI1134在线色谱仪上的程序改进,最后,介绍了色谱仪与DCS通讯问题。
1 引 言
我厂在裂解炉区扩建投产了生产能力6万吨的裂解15#炉。15#炉的投产要求在线分析仪表能够准确测量15#炉的出口裂解气的组分含量。目前用于测量裂解炉出口裂解气组分的在线分析仪我们采用的是美国ABB公司生产的ABB VISTA 2000型气相色谱仪。*
为了测量15#炉出口裂解气组分含量,我们可以引进一台新的色谱仪,但本着节省资金的原则,我们也可以在现场原有在线色谱仪AI1134的基础上进行一系列改进,使其能够满足对15#炉出口裂解气的测量。
本文首先对出口裂解气从取样到进入气相色谱仪的整个测量系统,以及在相应部位的改进情况进行了详细介绍,然后简略叙述了与DCS的通讯。
2 裂解气测量系统
2.1 工艺样品初次预处理系统
(1)取样点的选取。
离开裂解炉出口物流全部为约8 000℃的气相气体,如此高的温度使在炉出口适当地确定取样点很困难,而且连接裂解炉和TLE(废热锅炉)的传输管线中的二次反应在此温度下仍有很大反应速度和部分原料转化,因此典型的裂解气取样点位于TLE(废热锅炉)出口,该点气体已被冷却,停止裂解反应并保持气相混合物在露点之上没有冷凝。
(2)取样装置工作原理。
裂解气体的样品初次预处理系统我们采用的是PY-GAS取样装置,对15#炉我们采用的是FLUIDDATA公司的PY-GAS3560,如图1所示。样品预处理系统一般包括压力调节、温度调节、过滤、流量控制等部分。其作用是清除样品气和载气中存在的油、雾、水分、腐蚀物质和机械杂质等,使进入分析系统的样品气及载气的压力和温度保持恒定。
2.2 进入色谱仪前的再次预处理
当工艺样品经过取样装置PY-GAS后,样品气相对较干净,但是气相色谱仪对进入的样品气有更严格的温度、压力、流量的要求,所以气体在进入色谱仪前,分析间后的取样箱对样品进行了再次预处理。如图2所示。
流路1、流路2分别用于13#、14#裂解炉的组分流路,由于原来取样箱中已有备用取样流路3,所以现在我们就可以利用流路3作为15#炉的取样流路。由图可知,15#炉的样品从流路3进入,然后经过压力表,经过过滤器和流量计FL4后进入色谱仪。
2.3 色谱仪简述
Vista 2000型气相色谱分析器利用气相组分分离原理,可以分析气体的组成。分析器在运行时不需要人员监护,它可以自动取样和分析工艺流路样品。其分析的各项动作是由气相色谱控制器来控制的。
色谱分析器的组件包括:一个绝热的恒温炉、一个非绝热的色谱控制器和电气箱。其中恒温炉内包括:一套色谱柱、检测器和自动取样回路[1]。图3是在线色谱分析仪系统的工作过程。
样品气经过样品预处理系统,进入恒温炉的自动取样回路,当自动取样回路中取样阀关时,样品经取样管,然后样品排出;当取样阀开时,载气带动自动取样回路中取样管中的样品,进入色谱柱进行分离,然后进入检测器,由检测器将组分浓度信号转为相应的电信号,从检测器出来的样品全部排放,然后电信号进入色谱控制器,经过微处理器在屏幕上显示组分含量值并输出谱图。
3 在线色谱仪AI1134中的改进
3.1 增加模拟信号输出板
VISTA 2000在线色谱分析仪电子处理系统由以下部分构成:
(1)谱图板:谱图板是单板机与分析其它硬件的接口单元。
(2 )单板机:中央处理单元,其EPROM、E2PROM及RAM中保存色谱正常运行的各种程序。
(3)DTC控制板:对色谱内各检测点的温度进行控制。
(4)EPC控制板:对色谱载气、空气压力进行控制。
(5)模拟信号输出板。
(6)数字信号输入/输出板。
以上部分中,我们只对模拟信号输出板做一下改动即可满足要求。模拟信号输出板有两种类型:一种是电压输出,最多可输出48个模拟信号。一种是电流输出,最多可输出16组模拟信号。模拟信号输出板位于GCC的第6、7插槽中。我们用的是16组模拟信号电流输出板。
AI1134气相色谱仪用于分析H2、CH4、C2H4、C2H6、C3H6、C3H8的含量。每一组分即需一组模拟信号输出通道。此表已有一块模拟信号输出板(即16组通道),分别用于测量13#, 14#炉的H2、CH4、C2H4、C2H6、C3H6、C3H8的含量(需2×6=12个模拟信号输出通道),现在要增加15#炉的各组分含量(13#,14#,15#测量的组分相同)则需要再增加6个模拟信号输出通道,所以现在共需要12+6=18个模拟信号输出通道。由此可见原有16模拟信号输出通道已不能满足要求,所以需在GCC的第7插槽中插一块16通道的模拟信号电流输出板。
3.2 改变程序
3.2.1 流路表的设定
每台裂解炉的出口裂解气用一个流路来测量。AI1134已有两个流路用作测量13#、14#炉的出口裂解气。现要测15#炉的出口裂解气组分,需再在原有测量流路的基础上,增加一个新的流路。增加新的流路测量,需要在AI1134在线色谱仪的软件内部程序中改变设定。
编辑流路表:
(1)在背景画面下,按F1(Exit to Command)键进入命令画面;
(2)在命令画面下,将光标移至ANALYSISCONTROL后按F3(Stream)键进入流路设定画面;
(3)在流路设定画面,把光标移至流路3的“In-active”利用控制面板上的上下箭头使其改变为“Ac-tive”(如图4所示);
(4)当完成编辑按F1(Exit)键退出流路画面;
(5)在当前画面下,按F2 (Exit and Update)键保存修改的数据;
(6)按F1退回到背景画面。
3.2.2 趋势表的设定
模拟输出的具体内容由趋势表来定义。该表列出了控制器所用的输出通道及每个通道对应的流路、组分、组分的高低测量值。在每个分析周期结束时,控制器将最新的模拟信号(电流信号或电压信号)传送给与模拟输出板相连的外部设备。
编辑趋势表:
(1)在背景画面下按F1键进入命令画面;
(2)在命令画面下,将光标移至TABLE EDIT后,按F3键进入其它表画面;
(3)在编辑其它表画面下,将光标移至TRENDTABLE,然后按F2键;
(4)在趋势表画面下,将光标移至所要设定的通道,键入一系列新的所需设定值;
(5)检查无误后,按F1键退出;
(6)在接下来出现的画面中,按F2键存盘退出。
编辑完的趋势表如图5所示:
4 与DCS的通讯
AI1134/1144已有12组4~20 mA模拟信号输出,分别测量13#、14#炉的出口裂解气H2、CH4、C2H4、C2H6、C3H6、C3H8的组分。如果要测量15#炉的出口裂解气的组分需要增设6组模拟信号输出(15#炉所测组分与13#、14#炉相同)。模拟信号从色谱仪模拟信号输出板,通过分析小屋外的接线箱,然后到DCS,并且所有的模拟信号是一一对应的。15#炉的模拟输出与DCS一一对应图如表1所示。
5 结束语
改造后的色谱仪自投入运行以来,效果十分理想。不仅解决了15#炉的出口裂解气的测量问题,而且色谱仪分析准确、稳定可靠,各项指标均满足要求。
参考文献:
[1] 张会国,曲卫方,生显林,等.乙烯裂解气在线分析取样系统存在的问题及改进措施[J].化工自动化及仪表, 2008,35(5): 93-96.
