甲苯氧化裝置分相器壓力故障導(dǎo)致“沖料”

甲苯氧化裝置分相器壓力故障導(dǎo)致“沖料”

(一)基本情況

1.裝置及單元簡介

甲苯氧化裝置是以甲苯為原料生產(chǎn)苯甲酸的裝置，于2015年建成并投產(chǎn)，一期兩套裝置，生產(chǎn)能力為=100000t/a，經(jīng)過擴(kuò)產(chǎn)后為一期四套裝置，其總生產(chǎn)能力達(dá)到2x100000t/a。主要工藝流程是甲苯在反應(yīng)器中維持一定的液位，然后通入壓縮空氣，在催化劑的作用下進(jìn)行氧化反應(yīng)，氧化反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)，會(huì)釋放大量的熱量，溫度和壓力過高均會(huì)觸發(fā)聯(lián)鎖。反應(yīng)后的尾氣通過四級(jí)冷凝器、四級(jí)分相器后進(jìn)入環(huán)?；厥昭b置。尾氣中除甲苯外還帶有少量在常溫下易結(jié)晶的苯甲酸，第四級(jí)冷凝器工況溫度為13℃;裝置壓力通過調(diào)節(jié)四級(jí)分相器(PT-01125B)壓力來實(shí)現(xiàn)，四級(jí)分相器工作壓力為0.73MPa，每一級(jí)分相器上均設(shè)有壓力遠(yuǎn)傳測(cè)點(diǎn)。

2.回路及儀表簡介

四級(jí)分相器(PT-01125B)壓力測(cè)量范圍為0~1.6MPa，介質(zhì)為甲苯、水、苯、苯甲酸等混合物，工作溫度為13.2℃;工作壓力為0.73MPa;壓力變送器為WX3000系列，插入式法蘭連接，連接規(guī)格為DN80，插入深度為150mm，高高報(bào)警點(diǎn)壓力為0.75MPa;調(diào)節(jié)閥測(cè)點(diǎn)名稱位號(hào)為PV-01125B，閥門常用開度為64%左右。

(二)故障描述及處理過程

1.故障現(xiàn)象及描述

2021年7月13日11時(shí)，因工藝需要對(duì)B氧化裝置增加風(fēng)量，由8000Nm3/h增加到8500Nm3/h,13時(shí)操作人員發(fā)現(xiàn)反應(yīng)裝置液位緩慢下降，壓力逐漸升高，進(jìn)行相關(guān)補(bǔ)救操作后，現(xiàn)象沒有顯著改善。13時(shí)14分與四個(gè)分相器相連的下級(jí)分層槽出料流量迅速上升，直至超出流量計(jì)量程值，四級(jí)分相器(PT-01125B)壓力報(bào)警(壓力值為0.74MPa)。此時(shí)操作人員將流程圖切換到“B裝置尾氣處理”畫面(圖1-21)，發(fā)現(xiàn)四級(jí)分相器壓力調(diào)節(jié)閥(PV-01125B)處于“手動(dòng)”狀態(tài)。PT-01125B現(xiàn)場(chǎng)安裝位置如圖1-22所示。

2.故障影響范圍

造成工藝參數(shù)失調(diào)，影響產(chǎn)品品質(zhì)，引發(fā)聯(lián)鎖裝置停車，甚至造成安全事故。

3.儀表及系統(tǒng)處理過程

操作人員在發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)不正常后，減小裝置進(jìn)風(fēng)量，將四級(jí)分相器壓力調(diào)節(jié)閥(PV-01125B)投入“自動(dòng)”，13時(shí)37分工藝系統(tǒng)恢復(fù)正常。查找報(bào)警記錄發(fā)現(xiàn)，2021年7月13日03時(shí)45分30秒PT-01125B有一條故障報(bào)警記錄(圖1-23)，查找此時(shí)間點(diǎn)的歷史趨勢(shì)(圖1-24)，將趨勢(shì)放大到2分鐘/頁，PT-01125B有3s的時(shí)間“掉零”，系統(tǒng)提示信號(hào)故障，導(dǎo)致 PV-01125B由“自動(dòng)”掉到了“手動(dòng)”，閥位保持故障前位置63.4%，此時(shí)工藝正好處于平衡狀態(tài)，而閥門的常用開度也是在64%左右，這就是工藝系統(tǒng)在壓力調(diào)節(jié)失效的情況下還能正常生產(chǎn)近9個(gè)小時(shí)的原因。更換壓力變送器主電路板，觀察近一個(gè)月沒有再出現(xiàn)此類故障。

(三)故障原因分析

1.主要原因

本期項(xiàng)目共使用WX3000系列壓力(差壓)變送器近50臺(tái)，在投產(chǎn)半年左右時(shí)間后開始出現(xiàn)“莫名其妙”的聯(lián)鎖，檢查過程中發(fā)現(xiàn)出問題的壓力變送器都出現(xiàn)信號(hào)“掉零”的故障，當(dāng)時(shí)對(duì)相關(guān)回路的浪涌保護(hù)器、安全柵甚至DCS模塊進(jìn)行了更換，但是問題并沒有得到解決;所使用的信號(hào)電纜均符合要求，并可靠接地，還進(jìn)行了絕緣和接地電阻測(cè)試，結(jié)果也符合要求，于是懷疑是現(xiàn)場(chǎng)壓力變送器故障造成的。出現(xiàn)問題的壓力變送器達(dá)到了近20臺(tái)，因生產(chǎn)需要將現(xiàn)場(chǎng)關(guān)鍵聯(lián)鎖控制回路的8臺(tái)壓力(差壓)變送器更換為其他品牌的儀表，信號(hào)故障問題得到解決。持續(xù)觀察現(xiàn)場(chǎng)故障壓力變送器，有些現(xiàn)場(chǎng)壓力變送器顯示屏上會(huì)不定時(shí)出現(xiàn)“重啟”的界面，同時(shí)出現(xiàn)DCS數(shù)據(jù)“掉零”(圖1-25)，數(shù)據(jù)故障報(bào)警，檢查發(fā)現(xiàn)壓力變送器內(nèi)部設(shè)置參數(shù)沒有被篡改，因此可以確定現(xiàn)場(chǎng)壓力變送器是造成信號(hào)“掉零”故障的主要原因。將現(xiàn)場(chǎng)壓力變送器寄回廠家測(cè)試，反饋是主電路板故障，更換了剩余10多臺(tái)壓力(差壓)變送器主電路板后，壓力變送器顯示穩(wěn)定沒有出現(xiàn)數(shù)據(jù)“掉零”故障。此后幾年也有些壓力變送器出現(xiàn)數(shù)據(jù)“掉零”故障，通過更換主電路板都可以解決。對(duì)壓力變送器現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行了分析，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)大多管道設(shè)備都有保溫汽，環(huán)境溫度夏天最高不超過45℃，涉及的壓力變送器1~4樓、室內(nèi)室外都有，不具有共性;但是裝置現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，高溫、潮濕、震動(dòng)等工況會(huì)加速電子電路的老化，縮短其壽命，增加其不穩(wěn)定性，造成壓力變送器各種電路問題而產(chǎn)生故障?，F(xiàn)場(chǎng)壓力變送器質(zhì)量存在缺陷是本次故障的主要原因。

2.管理原因

有三個(gè)工段在氧化操作室中操作，雖然對(duì)每個(gè)工段的報(bào)警聲音進(jìn)行了區(qū)分，但是工藝要求的報(bào)警點(diǎn)設(shè)置太多，每個(gè)測(cè)點(diǎn)都有兩級(jí)甚至三級(jí)報(bào)警，對(duì)報(bào)警聲音極易混淆。在“操作”界面流程圖中，所操作的壓力調(diào)節(jié)閥處于“手動(dòng)”時(shí)圖標(biāo)PV-01125B旁邊會(huì)顯示字母“M”，處于“自動(dòng)”時(shí)會(huì)顯示字母“A”，而操作人員忽略了此次壓力故障其實(shí)已經(jīng)產(chǎn)生了報(bào)警記錄，只不過“淹沒”在眾多報(bào)警中，操作人員也進(jìn)行了習(xí)慣性的消音，壓力顯示故障時(shí)間只有3s，以2小時(shí)/頁的歷史趨勢(shì)是看不到的。根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)IEC 62682-2014《過程工業(yè)報(bào)警系統(tǒng)管理》規(guī)定，每小時(shí)超過12條報(bào)警，對(duì)于操作人員不可接受，2小時(shí)1頁屬于“報(bào)警洪水”或“報(bào)警泛濫”。“報(bào)警泛濫”使操作人員不堪忍受或忽視報(bào)警的處理是本次故障產(chǎn)生的管理原因。壓力調(diào)節(jié)閥切回“自動(dòng)”DCS畫面如圖1-26所示。

(四)防范措施及改進(jìn)建議

(1)對(duì)于關(guān)鍵工藝點(diǎn)可選擇可靠性較高的儀表，特別是對(duì)于選擇插入式法蘭的儀表，因與設(shè)備相連的根部沒有閥門，一旦發(fā)生故障，在不停工的情況下幾乎無法更換。

(2)與工藝、安全技術(shù)部門共同研究，設(shè)置合適的報(bào)警分級(jí)和報(bào)警管理。

(3)完善操作規(guī)程，對(duì)報(bào)警參數(shù)追查到底并檢查相關(guān)調(diào)節(jié)、聯(lián)鎖回路是否處于正常狀態(tài)。

(4)與工藝技術(shù)部門研究能否改變儀表選型，如采用平法蘭加裝根部閥門。

注：本文摘自儀表圈編輯的《儀表問答》，感謝儀表圈的團(tuán)隊(duì)！