【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目： 22原油減壓蒸餾裝置設(shè)計(jì) 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 I 原油減壓蒸餾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要 石油在加熱條件下容易受熱分解而使 油品顏色變深、膠質(zhì)增加。 根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)的不同減壓塔可以分為潤滑油型和燃料油型兩種。 vacuum system related calculations。 國民經(jīng)濟(jì)和國防部門眾多的各種應(yīng)用場合對石油產(chǎn)品提出了許多不同的使用要求。為了更好的提高石油資源的利用率，增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，對從國外進(jìn)口的原油煉制構(gòu)成進(jìn)行開發(fā)研究也是十分必要的。必須進(jìn)一步開發(fā)高級的控制系統(tǒng)，研究先進(jìn)的過程控制規(guī)律 [1]。常減壓蒸餾裝置在石油煉制與石油化工過程中具有非常重要的地位，在常減壓蒸餾裝置上應(yīng)用先進(jìn)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)對 傳統(tǒng)煉油裝置控制水平的提升，對提高產(chǎn)品質(zhì)量合格率，操作平穩(wěn)率和節(jié)能降耗效果顯著，已成為煉油廠新的利潤增長點(diǎn)。這一點(diǎn)以成為業(yè)內(nèi)人士的共識，尤其對煉油 化工這一能源支柱產(chǎn)業(yè)，更是迫在眉睫。因此，對潤滑型減壓塔的分餾精確度的要求與原油常壓分餾差不多，故它的設(shè)計(jì)計(jì)算也與常壓塔大致相同。減壓塔各點(diǎn)的溫度條件的求定方法按理應(yīng)與常壓塔相同，但是在減壓塔中，內(nèi)回流對油氣分壓的作用比較難以確定，因此 ，對減壓塔的溫度條件常按如下經(jīng)驗(yàn)來求定： 側(cè)線溫度 —— 取抽出板上總壓的 30%~50%作為油氣分壓計(jì)算在該分壓下側(cè)線油品的泡點(diǎn)； 塔頂溫度 —— 是不凝氣和水蒸氣離開塔頂?shù)臏囟龋话惚人斞h(huán)回流進(jìn)塔溫度高出 28~40℃； 塔底溫度 —— 通常比汽化段溫度低 5~10℃，也有多達(dá)攝氏十幾度者 [3]。C 以上 ,而在此溫度下 ,重餾分會(huì)發(fā)生一定程度的裂化。C 送入減壓蒸餾塔。 C 2: 常壓塔 。 F 2: 減壓塔加熱爐 。 塔 C4頂油氣、水蒸氣由揮發(fā)線引出（為了防腐注有氨水），分三路進(jìn)行冷卻，冷凝油水進(jìn)行油水分離，未冷凝油汽經(jīng)過 蒸汽抽空器進(jìn)行冷卻，最后的不凝氣引到爐子燃燒，或向塔 C4頂放空排入大氣。 減壓三線自塔 C4第 11層 餾出，由泵抽出后，一小部分作減三輕洗油打回塔 C4第 10層，另外大部分減三油 一部分作減三回流打回塔 C4第 16層，另一部分油冷卻至 60 ~ 80℃，作加氫裂化或催化原料出裝置。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求和實(shí)際情況，采用板式塔。 NO2 的排放與燃料中的 N2含量及燃燒火嘴結(jié)構(gòu)有關(guān)。減 少措施是控制好塔頂注氨。 ①電脫鹽排水 制電脫鹽過程所排的廢水，來自原油進(jìn)裝置時(shí)自身攜帶水和溶解原油中無機(jī)鹽所注入的水。 篩選好的破乳劑、確定合適用量、提高電脫鹽效率都對提高油水分離效果有利；用含硫污水汽提后的凈化水回注電脫鹽可減少新鮮水用量，同時(shí)減少凈化水排放的揮發(fā)酚含量；增加油水鑭離時(shí)間，嚴(yán)格控制油水界面 (必要時(shí)設(shè)二次收油設(shè)施 )可減少油含量。排水中帶隋況與油水分離器中油水分離時(shí)間、界面控制是否穩(wěn)定有關(guān)。一般熱油泵需冷卻水較多，如端面十漏油較多．則冷卻水帶油嚴(yán)重。這部分油品會(huì)污染排水。 c．停工掃線 裝置停工需將設(shè)備、管線中的存油用蒸汽吹掃于此階段排放污染物最為嚴(yán)重。 e,裝置廢水排放計(jì)量 各種廢水排出裝置進(jìn)入全廠含油廢水系統(tǒng)之前，要設(shè)置計(jì)量井，并制定排水定額?？刂葡到y(tǒng)只能按照預(yù)定的規(guī)律來代替人們的部分操作。這時(shí)，除了要很好選擇檢測點(diǎn)和控制手段外，而且 必要時(shí)某些復(fù)雜的控制回路。 （ 4）控制方案的評價(jià)，要看有無顯著的經(jīng)濟(jì)效果。 2）噴淋、軟化水壓力及溫度變化：噴淋大、壓力高或水溫低，空冷器冷卻 效果增強(qiáng)，真空度上升，反之，真空度下降。 塔頂溫 度影響因素 1）塔頂回流量：塔頂回流量過小，會(huì)造成塔頂溫度升高，反之溫度降低。 1）減爐進(jìn)料量及性質(zhì)：進(jìn)料量大，減渣油量大；反之，渣油量小。反之，渣油量增多。因此提高減壓塔汽化段真空度，提高 拔出率是其主要控制目標(biāo)。這種人為操作顯然無法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的均衡控制，往往是各支管流量較均衡，而分支溫度有相當(dāng)大的差異，某一爐管因局部過熱而結(jié)焦的可能性很大。另外，針對系統(tǒng)的非線性、強(qiáng)耦合特性，模糊控制等智能控制方法也能實(shí)現(xiàn)較好的控制。但該方法沒有考慮燃料量變化的影響，所以出口溫度不容易穩(wěn)定，在一定程度上也會(huì)造成燃料的浪 費(fèi)。這種串級控制利用爐膛溫度的重要信息，有利于克 服某些裝置燃料壓力的波動(dòng)，但反過來對爐膛溫度測量的準(zhǔn)確性要求較高。實(shí)際 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 13 上，由于系統(tǒng)的大時(shí)延、非線性以及時(shí)變特性， PID 控制很難取得理想的控制效果，采用先進(jìn)控制如目前在工業(yè)過程中 應(yīng)用最廣泛的預(yù)測控制成為改善控制品質(zhì)的必要手段。一般可以采用前饋加反饋的控制方法。爐膛壓力過高時(shí)，爐膛向外噴火，不僅使大量有效熱量散失，增加爐子的燃料消耗，而且也易燒壞爐子的鋼結(jié)構(gòu)，降低爐子的使用壽命，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致勞動(dòng)環(huán)境的惡化，危及操作人員的安全；爐壓過低時(shí)，會(huì)吸入大量的冷風(fēng)，漏風(fēng)熱損失和排煙熱損失加大，引風(fēng)機(jī)電耗增加。 加熱爐燃燒控制 加熱爐燃燒控制 的任務(wù)是提高加熱爐的熱效率，以達(dá)到節(jié)能增效的目的。如：反饋調(diào)節(jié)對象選擇加熱爐的熱效率或煙氣氧含量，執(zhí)行手段采用調(diào)節(jié)控制量；在燃燒控制的基礎(chǔ)上可進(jìn)一步實(shí)施燃燒優(yōu)化，即采用高級優(yōu)化策略通過煙氣氧含量或熱效率反饋尋求最佳的過?？諝庀禂?shù)。爐膛壓力過高時(shí)，爐膛向外噴火，不僅使大量有效熱量散失，增加爐子的燃料消耗，而且也易燒壞爐子的鋼結(jié)構(gòu)，降低爐子的使用壽命，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致勞動(dòng)環(huán)境的惡 化，危及操作人員的安全；爐壓過低時(shí)，會(huì)吸入大量的冷風(fēng)，漏風(fēng)熱損失和排煙熱損失加大，引風(fēng)機(jī)電耗增加。 爐膛壓力控制方案：爐膛壓力主要與進(jìn)風(fēng)量和引風(fēng)量直接相關(guān)，同時(shí)也受到加熱爐燃燒狀況以及燃料油、燃料氣比例的影響，不同的燃料下，燃燒后的產(chǎn)物會(huì)不同，對爐膛壓力的影響也就不一樣，但這些影響因素處于次要地位可以不加考慮，采用單變量控制加上送風(fēng)量前饋調(diào)引風(fēng)來進(jìn)行控制，控制圖如圖 。與引風(fēng)機(jī)變頻器類似，對于鼓風(fēng)機(jī)的變頻器的動(dòng)作也有如下限制 ： (1)鼓風(fēng)機(jī)的負(fù)荷不可過大，限制鼓風(fēng)機(jī)變頻器的開度。（ 1～ 2）℃。圖 13 為某一燃油加熱爐控制系統(tǒng)示意圖，其主要的控制系統(tǒng)是以爐出口溫度為控制變量、燃料油流量為操縱變量組成的單回路控制系統(tǒng)。假如燃料油壓力變化較大時(shí)，單采用霧化蒸汽壓力控制就不能保 證燃料油得到良好的霧化，可以根據(jù)燃料油閥后壓力與霧化蒸汽壓力之差來調(diào)節(jié)霧化蒸汽，還可以采用燃料油閥后壓力與霧化蒸汽壓力比值控制。當(dāng)燃料油的壓力或熱值有波動(dòng)時(shí)，就會(huì)引起爐出口溫度的顯著變化。因此單回路控制系統(tǒng)僅適用于對爐出口溫度要求不十分 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 17 嚴(yán)格；其外來擾動(dòng)緩慢而較小，且不頻繁；爐膛容量較小，即滯后不大 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 18 4 儀表的選型 儀表選型原理 一個(gè)正確合理的自控方 案，不僅要有正確的測量和控制方案，而且還需正確選擇和使用各種自動(dòng)化儀表，即進(jìn)行正確的儀表選型。因此在設(shè) 計(jì)過程中，必須正確收集工藝的各有關(guān)參數(shù)，結(jié)合各儀表的特點(diǎn)和適用場合，合理選用儀表的型號、規(guī)格。按照工程規(guī)模等特點(diǎn)確定了自動(dòng)化水平的高低、從而也就確定了儀表的選型是就地安裝還是集中安裝。即選用儀表盡量為同一系列、同一規(guī)格型號及同一生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品，避免儀表類型過多，造成維 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 19 修人員難以掌握，增加維修技 術(shù)上的困難。對那些正在試制或質(zhì)量不夠穩(wěn)定的儀表，為了避免將來給生產(chǎn)帶來影響，在選型時(shí)要慎重采用。因此，溫度的測量是保證生產(chǎn)正常進(jìn)行、確保產(chǎn)品質(zhì)量合格和安全生產(chǎn)的前提。雙金屬溫度計(jì)一般在檢修期間拆卸下來進(jìn)行校驗(yàn)后回裝，回裝時(shí)要根據(jù)管徑來選擇雙金屬溫度計(jì)的尾長，確保尾端處于管內(nèi)中心，這樣才能保證測量準(zhǔn)確。它的測溫原理是將兩根不同材質(zhì)的導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料焊接或續(xù)合在一起，它的一端作為測量端 (熱端 )，一端作為標(biāo)準(zhǔn)端 (冷端 )。每臺變送器在工廠均進(jìn)行環(huán)境溫度特性化，以減少在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)的 測量誤差。 ）， Pt100熱電阻 周圍環(huán)境溫度影響： 0C /0C， Pt100 輸出： 420mA，使用 HART通訊協(xié)議 流量測量儀表 單位時(shí)間內(nèi)通過管道橫截面的流量稱為瞬時(shí)量 。 流體的密度是隨工況參數(shù)變化的。所謂標(biāo)淮體積流量，是指壓力為 *l0^5Pa,溫度為 20時(shí)的體積流量。 差壓式流量計(jì)是根據(jù)流體經(jīng)過測量元件時(shí)由于管徑的變化，測量元件前后的壓力差發(fā)生變化，流速高，差壓大。 容積式流量計(jì)主要用來測量液體的流量，它的優(yōu)點(diǎn)是，測量準(zhǔn)確度比較高，可達(dá) — ，量程寬，可以測量低流量 .適用于粘度較大的清潔 液體。 在本設(shè)計(jì)中流量測量選用金湖縣計(jì)量儀器廠的 CCE 型號的差壓變送器。它不僅要滿足工業(yè)生產(chǎn)過程中生產(chǎn)規(guī)模大、反應(yīng)速度快的要求，而且生產(chǎn)中常會(huì)遇到高溫、高壓、易燃易爆、強(qiáng)腐蝕性或粘度較大等多種情況，液位的自動(dòng)檢測和控制更是至關(guān)重要的。 浮球式：常用于溫度、粘度較高而壓力不太高的密閉容器的液位測量。有液位的位置紅色朝外，無液位的位置白色朝外，根據(jù)紅色指示 的高度可以讀得液位的具體數(shù)值，色彩分明，效果較好 鋼帶式：主要用于油罐的液位測量。 (2) 玻璃板液位針 這種液位計(jì)是現(xiàn)場應(yīng)用最多的液位指示儀。磁翻板式液位計(jì)可以替代它。 (4) 電容式液位計(jì) 儀表的探針深入到液體中，作為一個(gè)電極，以容器壁作為另一電極。缺點(diǎn)是維護(hù)困難，需專業(yè)人員進(jìn)行維護(hù)。另外，測量儀表還有一個(gè)重要參數(shù)，就是量程。 在本設(shè)計(jì)中液位測量選用金湖縣計(jì)量儀器廠的 CCE型號的差壓變送器。 （ 2）防水、耐震、密閉式構(gòu)造，長期使用精度準(zhǔn)確?？刂崎y選擇得合適與否，將直接關(guān)系到能否很好地起到控制作用 ,因此，對它必須給予足夠的重視。反過來，如果控制閥口徑選的太小，在正常情況下都在大開度下工作，閥的特性也不好?？刂崎y流通的能力必須滿足生產(chǎn)控制的要求，并留有一定的余地。 （ 2）控制閥開、閉形式的選擇 控制閥接受的是氣壓信號，當(dāng)膜頭輸入壓力增大，控制開度也增大時(shí)，稱之 為氣開閥。 首先要從生產(chǎn)安全出發(fā)。當(dāng)發(fā)生控制閥處于無能源狀態(tài)而回復(fù)到初始位置時(shí)，不應(yīng)降低產(chǎn)品的質(zhì)量。 從介質(zhì)的特點(diǎn)考慮。從安全角度考慮，當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)故障，為了防止換熱器的出口溫度過高，控制閥應(yīng)選氣閉式。 生產(chǎn)負(fù)荷往往是會(huì)發(fā)生變化的，而負(fù)荷的變化又往往會(huì)導(dǎo)致對象特性發(fā)生變化。 本次設(shè)計(jì)減壓塔的 控制閥，屬于化工生產(chǎn)類用閥，考慮到化工生產(chǎn)類的安全特點(diǎn)，我選用氣動(dòng)控制閥。 控制器的選型 本次設(shè)計(jì)中僅選用一個(gè) 控制器，為天津市中環(huán)自動(dòng)化儀表公司的 PNA1型控制器。 3 液位測量儀表 金湖縣計(jì)量儀器廠的 CCE型號的差壓變送器。 1 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的選擇 工業(yè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是應(yīng)用計(jì)算機(jī)參與控制并借助一些輔助不加與被控對象相聯(lián)系，以獲得一定控制目的而構(gòu)成的系統(tǒng)。 本系統(tǒng)的上位機(jī)選用 IPC619研華工控機(jī)，深度僅為 429 mm的緊湊型， 4U上機(jī)式機(jī)箱。在此，對所有化學(xué)化工學(xué)院的老師們表示感謝，特別是我們的輔導(dǎo)員任凌燕、楊華盛、王云帆老師。何柏老師和刁顯珍老師以其淵博的知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、豐富的經(jīng)驗(yàn)和忘我的奉獻(xiàn)精神激勵(lì)我立業(yè)、啟示我做人。