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1、2 0 0 8 年甲醇及其衍生物生产与市场信息交流会报告集 浅拆X R s 统计技术珊化星全照 质量管理的撬导意义 文侯春杰( 大庆油田化工集团甲醇分公司一甲醇车间) 1 概述 过程方法是现代质量管理体系的基础，为了保 证质量管理体系有效运行，必须识别和管理许多相 互关联和相互作用的过程。统计技术是识别、测量和 分析过程的重要工具之一。统计技术能使企业更好 地利用可获得的数据做出决策，因而有助于企业改 进产品和过程的质量，提高经济效益。在全面质量管 理活动中，不应用统计技术，是不会取得应有成绩 的，质量管理体系也不会有效运行，更无法提高产品 质量。 我车间应用统计技术对影响甲醇收率的关键因 素
2、氢碳比进行了分析与总结，收到了很好的效果。下 面做以总结与大家共享。 2X R s 统计技术在甲醇生产中的应用及对 质量管理指导意义 2 1 统计技术在企业质量管理中的作用和意义 在I S 0 9 0 0 1 ：2 0 0 0 标准中，过程控制、数据分析、 纠正和预防措施等诸多要求都与统计技术有着密切 的关联。I S 0 9 0 0 0 ：2 0 0 0 标准将“统计技术”从1 9 9 4 版 标准的一个质量体系“要素”，提升为质量管理体系 的一个“基础”。而且，强调的不是统计技术本身，而 是“统计技术的作用”。这些作用包括：在2 1 0 条款“统 计技术的作用”中做出了具体的规定。统计技术的
3、作 用在于可帮助测量、表达、分析在产品寿命周期的各 个阶段中客观存在的变异；通过对数据的统计分析， 能更好地理解变异的性质、程度和原因，从而有助于 解决因变异引起的问题，促进持续改进；有助于提高 质量管理体系的有效性和管理效率；有利于更好地 利用数据并作为决策的依据，有助于发现存在的质 量问题和原因，以便采取相应的对策与措施，使工程 质量处于受控状态。其重要性在于产品质量的体现， 从质量的角度反映了质量体系的运行情况，为评价 1 0 4 质量体系的有效性提供手段并为制定内部改进计划 提供依据，对不断完善质量体系、改进产品质量、降 低消费、提高经济效益都有着重要意义。 I S 0 9 0 0 1
4、 ：2 0 0 0 质量保证标准8 4 “数据分析”要 求：组织应确定、收集和分析适当的数据，以证实质 量管理体系的适宜性和有效性，并评价在何处可以 持续改进质量管理体系的有效性。在数据分析活动 中，应努力采用和推广统计技术方法对所收集数据 加以分析整理，即利用效果进行评价。 2 2 统计技术在甲醇生产中的应用 我车间自建厂投产以来，生产技术及管理水平 不断提高。9 5 年开始引入x R s 控制技术对转化工序 中的转化气组分中甲烷含量这一关键参数进行管理 分析。通过这一管理手段的运用，使甲烷含量由设计 值3 5 下降到2 5 ，精醇产量每班增加3 2 吨，收到 了很好的效果。2 0 0 1
5、年我厂对甲醇进行了扩产节能 技术改造，有了六年的统计技术管理经验，使我们在 新装置的节能挖潜增效工作上再次取得良好业绩， 在设计转化气甲烷含量0 6 5 的基础上，我们通过以 往的x R s 管理经验，进一步数据分析，指导并优化生 产操作，既不造成设备超温又使甲烷降低到0 4 5 ， 每天增产粗甲醇2 1 吨，使新改建装置各项性能很快 达到设计标准的同时，进一步达到了优化操作，节能 挖潜的目标。实现了X R s 管理控制分析在甲醇生产 中转化气甲烷含量控制管理的成功应用，达到了指 导生产增效创收的目标。 鉴于这一统计技术的成功应用，2 0 0 4 年我们又 进行了深度尝试。对我车间转化气中的氢
6、碳比这一 重要参数进行尝试。经过摸索我们发现，由于一甲醇 改造装置的生产技术复杂性，使这一参数具有如下 特点： 1 ) 影响因素多。 ( 1 ) 原料气体组分的变化会造成重大影响。 2 0 0 8 年甲醇及其衍生物生产与市场信息交藏会报告集 ( 2 ) 生产负荷的波动会造成重大影响。 ( 3 ) 燃料气的平稳率及纯度变化会造成影响。 ( 4 ) 运行设备的工作状态及平稳率会造成重大影 响。 ( 5 ) 受季节性温度变化影响。 ( 6 ) 冬季波动次数频繁而且波动幅度大。 2 ) 造成影响的主要因素多。 3 ) 影响因素具有不可控制及不可预见性，给预 防操作带来很大难度。 由于氢碳比这一受控参数
7、对于甲醇合成反应具 有很重要的影响同时具有很大的经济意义。因此 我们认为只有充分利用x - 风统计技术这一科学的方 法才能宴现对该参数的有效控制。应用X R s 统计方 法的前期工作主要是进行数据录人丑描点绘图每 天间隔4 J l 时对氢碳比进行监控取值，并将数据输入 到X R s 数据统计表( 详见表1 ) 中进行计算，得出H J C 平均值、H 托上限、H 托下限、R s 上限、R B 平均值等数 值，以这些数据为依据在X R s 控制图上画出H 托平 均线、H 以上限下限区间、R s 上限标线及R s 平均线， 然后将每天定点的数据在囤上描点，绘镧出氢碳比 的变化曲线( 详见图1 ) 。
8、 经过前期对每月平均1 8 0 个数据的数据统计后， 我们应用统计方法对氢碳比X R s 控制图进行了分 析，对出现的异常被动的数据进行了研究，我们发 现，采用原来的X R s 控制方法不能解决实际问题，指 导不了生产操作。所以我们在此基础上进行了改 进： 1 ) 将原控制平均线，改为控制平均区域，正常操 作时以此区间为控制目标，控制稳定在此区间内为 正常。 2 ) 将控制时期分为夏、冬季两个阶段，夏季原料 工况比较稳定时期实现精细控制；冬季气温低原料 工况比较差时，实现尽快减少波动平稳控制。 3 ) 夏季正常控制区间，控制在1 9 8 2 ；控 表1 氩碳比XR s 数据统计表 僦 灞戮 囤
9、1 氢碳比x R s 控制图 濑i 湖 1 0 5 2 0 0 8 年甲醇及其衍生物生产与市场信息交流会报告集 制在1 9 5 2 1 。 4 ) 由于影响因素具有不可预见性，化验手段及 数据又滞后，所以针对氢碳比这一参数的控制思想， 就定为出现偏离正常后，尽快调整减小波动，然后再 优化调整至正常区间。 经过我车间生产操作技术人员的研究改进，并 在实际生产中进行了实验观察，通过对八种异常情 况的不断分析与研究，我们总结出了一些异常情况 的原因及纠正措施。这一控制分析技术在生产应用 中发挥了很好的指导监督作用；抓住了重点因素，关 键环节；避免了控制的盲目性，使不同时期的操作标 准明确；减小了不可
10、控因素带来的波动，进一步提高 了氢碳比的优良率及平稳率；为确保我车间高产稳 产优质高效完成分公司下达的生产任务发挥了积极 的指导作用。 3 对氢碳比进行数据统计取得的良好效果 3 1控制氢碳比的重要意义 控制氢碳比的重要意义在于它直接影响甲醇合 成反应的收率，从而从根本上制约着甲醇生产的产 量和质量。首先让我们来看一下合成反应原理。甲醇 合成气经预热后进入甲醇合成塔，在铜基催化剂的 作用下，发生如下反应： C O + 2 H 2 = C H 3 0 H + Q ( a ) C 0 2 + 3 H 2 = C H 3 0 H + H z O + Q ( b ) 反应中尚有以下副反应存在： 2 C
11、 O + 4 H z = C H 3 0 C H 3 + H 2 0 2 C O + 4 H 乒C H 3 C H ：O H + H 2 0 4 C O + 8 H 2 = C 4 H g O H + 3 H 2 0 C O + 3 H 2 = C I - h + H 2 0 C 0 2 + H 2 C O + H 2 0 此外还可能生成少量的乙醇和微量醛、酮、酯等 副产物，也可能形成少量的F e ( C O ) ，。从反应方程式 中可以看出，合成甲醇原料气H 2 C O 的化学计量比是 2 ：1 。如果C O 含量高，不仅对温度控制有害，而且能引 起羰基铁在催化剂上的积聚，使催化剂失掉活性，
12、低 C O 含量有助于避免上述困难，故一般常采用H ：过量。 H ：过量，可改善甲醇质量并提高反应速度，能抑制生 成甲烷及酯的副反应，有利于导出反应热和延长催 化剂的寿命。但H ：过量太多，将使产物浓度降低。因 此这个氢碳比的适宜操作范围是2 0 2 1 ，并保持一 定的C O ：以抑制二甲醚的生成。因而控制好氢碳比这 1 0 6 一关键参数对于提高甲醇产品的产量和质量有着十 分重要的意义。 3 2 应用数据统计技术。可以得出对氢碳比影响较 大的几点主要因素 结合氢碳比计算公式f _ ( H 2 - C O ：) ( C O + C 0 2 ) 可 以看出，氢碳比直接与H ：、C O 、C O
13、 ：的含量有关，也就 是说直接受转化反应影响。 下面我们再来看一下转化反应的原理。转化反 应主要进行的是烃类的蒸汽转化，以水蒸气为氧化 剂，在镍催化剂的作用下将烃类物质转化，一段转化 炉出口气体进入二段转化炉后与适量的氧气混合， 进行部分燃烧反应，所产生的热量供转化气中的烃 类进行深度转化。主要反应如下： ( 1 ) 一段转化炉 C H 4 + H 2 0 = C O + 3 H E - Q C 。H “2 + n H 2 0 = n C O + ( 2 n + 1 ) H 2 _ Q C O + H 2 0 = C 0 2 + H 2 + Q ( 2 ) 二段转化炉 2 H 2 + O z
14、= 2 H 2 0 + Q C H 4 + H 2 0 = C O + 3 H 2 - Q C H 2 + n H 2 0 = n C O + ( 2 n + 1 ) H 2 - Q C O + H 2 0 = C 0 2 + H 2 + Q 在一定条件下可能发生析炭反应： 2 C O = C O = + C C O + H = = C + H 2 0 C I - L = C + 2 H 2 也可以说影响转化反应的因素就是制约氢碳比 的重要因素。影响转化反应的主要因素有温度、压 力、水碳比、天然气成分及原料气配比。 3 2 1 温度对氢碳比的影响 由工艺原理我们可以知道，烃类蒸汽转化是一 个强
15、吸热反应，在一定条件下，反应温度越高，转化 反应进行得越完全，因此温度是影响转化反应的主 要控制因素。在反应压力、水碳比一定的条件下，当 转化反应温度提高时，转化气甲烷含量随之降低，C O 和H 2 - 量增加，C O ：量减少，氢碳比相应会有所提高。 3 2 2 压力对氢碳比的影响 蒸汽转化反应是个体积增大的反应，因此，提高 压力将使反应左移，残余甲烷含量增加，而且压力越 高，越易生成游离碳，使转化反应难以进行。随着反 应压力的增加，有效气体C O 和H ：有所下降，C O ：有所 2 0 0 8 年甲醇及其衍生物生产与市场信息交流会报告集 增加，氢碳比相应会有所降低。但因正常生产时压力 波
16、动较小，因此压力对氢碳比的影响通常可以不计。 3 2 3 水碳比对氢碳比的影响 水碳比是转化管进口水蒸气与原料气中碳分子 总数之比，是决定一段转化出口气中甲烷含量的一 个重要因素，从转化反应式中可以看出，提高水碳比 可以促进甲烷转化，同时又可以防止析炭，但水碳比 增加会使气量增大，反应管中的床层阻力也会随之 增长，热负荷也增大，后部流程的冷凝水也增多，不 利于节能降耗，因此一段炉水碳比原则上应控制在 3 0 3 5 ，平稳操作时无大波动，故水碳比对氢碳比的 影响也不十分明显。 3 2 4 天然气成分对氢碳比的影响 天然气组成对转化反应的影响是十分明显的， 作为原料的天然气组分如果发生微小变化，都有可 能给整个生产带来很大影响。下面请看表2 所列几组 数据。 三组数据进行对比可以看出，在同体积情况下， 实际含量1 的平均分子量要较设计含量低，实际含量 2 的平均分子量要较设计含量高。故我们可以说实际 含量1 天然气气体组分偏轻，实际含量2 天然气气体 组分偏重。
