PX装置旋转阀工作原理

PX装置旋转阀工作原理

赵长寿 黄己贵

中国石油乌鲁木齐石化分公司 邮编 830019

摘要：PX(对二甲苯)是重要的芳烃产品，主要用来制备对苯二甲酸(PTA)以及对苯二甲酸二甲酯(DMT)，进而生产聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，在整个化纤产业链中处于源头地位。主要用于生产聚酯纤维、塑料、涂料和胶粘剂等。由于其广泛的用途和市场需求，PX的生产和供应链在全球范围内都非常重要。目前国内生产PX供给端主要集中在三桶油、荣盛、恒力、恒逸等民营企业，本文重点对PX装置核心设备旋转阀进行介绍。

关键词：PX装置旋转阀  模拟移动床  控制系统  转子板 

1  前言

目前生产PX工艺路线分为结晶法和分离法，国内主要使用分离法。主要为UOP公司Parex工艺（旋转阀为核心模拟移动床）、SEI公司SorPX工艺和法国IFP公司的Eluxyl工艺（均以程控阀设计为主）。我厂使用进口吸附分离工艺是利用吸附室中所装的分子筛高效吸附剂，在模拟固液逆流接触中将进料中的对二甲苯吸附，再利用PDEB解吸剂把对二甲苯解吸下来，从而将进料分离成抽余液和抽出液，并分别送至精馏部分，在精馏部分抽余液和抽出液与解吸剂分离，解吸剂循环回到吸附部分，抽余液送至异构化单元，抽出液送到成品塔分离出粗甲苯而得到纯石油对二甲苯送至贮罐。

旋转阀是芳烃联合装置吸附分离工段核心设备，通过旋转阀实现模拟移动床原理的专利设备，负责将粗PX从混苯C8A中分离出来，进入下游装置。旋转阀及其ACCS吸附室控制系统由国外厂家提供。旋转阀为间歇自动驱动步进式结构，一旦发生故障，吸附模拟移动过程就会自动终止。

1模拟移动床原理

假定对于一个液固相吸附系统，进料为含AB的二元混合物，组分A为吸附剂优先选择吸附组分，解吸剂为D，真实移动床如下图表示。吸附剂由底向上移动，液相向下流过床层，与吸附剂逆流接触。根据物料的送入和排出位置，将床层划分为4个主要区域，每个区域组份变化如下图所示，并且每个区域起着不同功能。

①固体＋D　②解吸剂，D　③抽提液，A＋D　④进料，A＋B　⑤抽余液，B＋D　⑥液体＋D　　⑦液体组分　⑧缓冲　⑨解吸　⑩提纯　吸附　缓冲）

即吸附床层固定不动，通过移动物料进入口来产生与移动床相同的效果。Parex法利用旋转阀来产生物料进出入口的位置移动，而完成模拟移动床工艺。旋转阀是一个多歧管的液体分配装置，由定子、转子和密封罩组成。其定子外圈有均匀分布的24个孔分别与吸附室的24个床层管线相连，另外还有七个同心槽道，槽道底部各有一个孔与旋转阀七股物料相连。转子外圈也有24个孔，与定子上的孔相对应，但其中只有7个孔是开口，物料通过进出料线→同心圆槽道→转子上相对的孔→横跨线→转子圆周上开孔→定子圆周上相对孔→吸附床层。转阀每转15°进出物料口相对床层发生移动，并移动一个床层位置，其相对位置不发生变化。通过有效控制旋转阀的动作，就可使进出吸附室物料口周期性移动，从而实现移动床的模拟。

上图为PX工艺流程及核心设备吸附塔和旋转阀。

2旋转阀的工作原理

旋转阀主体分为驱动装置、旋转阀腔(拱顶)、转子板和定子板。驱动装置在接受到步进指令后，可以通过轴传动实现转子板的同步转动；拱顶内充满一定压力的解吸剂，将转子板紧紧压在定子板上；转子板在拱顶内定子板上，装配有跨接管线，可以在转子板转动时，实现定子板环行流道和定子板床层管线的顺序对接；旋转阀驱动动力来源是液压油系统。液压油系统主要由1台液压油箱、2台液压油泵，2组电动四通错流阀(每1组配1台手动错流阀)、2组节流阀、2组液压活塞缸、6台蓄能器、3组接近开关以及其他一些辅助设施。液压缸是液压油系统惟一的执行机构，当液压缸伸出时，棘爪推动棘轮转动，伸出接近开关感应闭合后，液压缸开始缩回；缩回接近开关感应闭合后，液压缸停止运动，等待下一个伸出动作。此时棘爪缩回到下一个棘轮齿间。当伸出接近开关闭合时间、运动接近开关闭合时间和缩回接近开关打开时间中的任何一个时间超出其相应的设定值时，ACCS都会发出声光报警，提示旋转阀可能出现故障。

以下是转阀关键部件和液压油系统控制图

4结论：

随着大型炼化项目的相继投产，我国原油加工能力持续增加，2022年炼油产能超过9亿吨/年，炼油能力过剩日益加剧。“十四五”国内成品油需求将小幅增长后趋稳、供需过剩矛盾将进一步突出；另一方面，伴随高端化学品行业快速发展，乙烯、丙烯、尤其是PX等基础化工原料当量需求缺口大。如何优化企业产品结构，压减成品油，多产化工品，推动传统炼化产业转型升级提质增效，已成为各炼化企业关注的焦点。芳烃吸附分离工艺技术属于绿色高效提质工程技术，实现了汽、煤、柴油高效分离及转化利用，附加值高。工艺过程非临氢、低温、低压，具有流程短、能耗低、投资低、成本低等显著特点。芳烃吸附分离技术符合国家双碳和高质量发展目标，契合炼厂转型升级、减油增化的发展趋势，具有广阔的推广应用前景。

因此，全面地了解和掌握国内芳烃吸附分离旋转阀的应用现状、最新技术发展和成果，提升工艺技术与设备管理水平对提升旋转阀的运行维护水平和检修质量至关重要。通过对中石油四家和中石化两家企业芳烃吸附分离旋转阀运行工况、影响装置长周期运行瓶颈问题、旋转阀检修策略、关键备件储备和国产化进程等几个方面进行分析，从中找出共性和突出问题，制定维护和检修策略，为各家企业的旋转阀运行提出技术参考。

参考文献：

[1] 冶旭华．旋转阀密封系统改进[M]．通用机械,2012(10):74-75.

[2] 张建,低速重载旋转阀机械密封的国产化改造[M]．机械,2004,31(5):60-62．