【正文】 ..........................................32 系統(tǒng)概算 .....................................................34第 5 章 總結(jié) .........................................................35參考文獻(xiàn) ............................................................36謝 辭 ...............................................................371第 1 章 前言石油煉制工藝的根本目的，一是提高原油加工深度，得到更多數(shù)量的輕質(zhì)油產(chǎn)品；二是增加品種，提高產(chǎn)品質(zhì)量。C 的溫度和 ～ 的壓力條件下，發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成氣體、汽油、柴油等輕質(zhì)產(chǎn)品和焦炭過程。 (2)催化裂化反應(yīng)在催化劑條件下進(jìn)行，由于催化劑活性受到積炭影響，因此，要使反應(yīng)和再生交替進(jìn)行。反應(yīng)—再生系統(tǒng)是催化裂化過程中最重要的部分。運(yùn)用所學(xué)的相關(guān)專業(yè)課程知識(shí)，如過程控制工程，測控儀表及裝置，DCS 及現(xiàn)場總線，可編程控制器，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等，完成自動(dòng)控制系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)，包括了解工藝過程，控制方案選擇及論證，儀表選型，繪制控制方案流圖，控制系統(tǒng)投資概率等方面內(nèi)容，使該控制系統(tǒng)符合自動(dòng)控制工程設(shè)計(jì)的基本要求，基本滿足生產(chǎn)過程需要，能夠安全有效地投入生產(chǎn)且運(yùn)行良好，能夠提高經(jīng)濟(jì)效益。 原料油經(jīng)過催化裂化反應(yīng)轉(zhuǎn)化成汽油、柴油、氣體等主要產(chǎn)品以及渣油、焦炭。 在催化裂化三部分中，反應(yīng)—再生系統(tǒng)是催化裂化過程中最重要的部分。經(jīng)提升管口快速分離進(jìn)入沉降器，經(jīng)三組旋風(fēng)分離器分離油氣和催化劑?！?5 ○ 6一些裝置對(duì)重要的過程變量（例如催化劑循環(huán)量、劑油比等）采用軟測量技6術(shù)，進(jìn)行推斷和估計(jì)，并應(yīng)用于生產(chǎn)過程中，取得了良好的效果。 再生部分有： 再生器設(shè)有輔助燃燒室，用于開工時(shí)加熱主風(fēng)、再生器升溫；○ 1再生器內(nèi)設(shè)有主風(fēng)分布器，實(shí)現(xiàn)合理布風(fēng)，保證正常流化和催化劑再生效果；○ 2再生器設(shè)有兩級(jí)旋風(fēng)分離器，用于氣固分離，降低催化劑損失； 增設(shè)內(nèi)取熱○ 3 ○ 4器或外取熱器，取走再生燒焦過剩熱量，控制再生溫度； 設(shè)有催化劑裝卸設(shè)施，○ 5用于開、停工裝卸催化劑，控制適宜的催化劑平衡活性； 部分裝置設(shè)有 CO 助○ 67燃劑加入系統(tǒng)，利用焦炭燃燒生成 CO 的化學(xué)熱，實(shí)現(xiàn)完全再生，防止再生器尾燃，降低裝置能耗。 分餾系統(tǒng)主要過程在分餾塔內(nèi)進(jìn)行，與一般精餾塔相比，催化裂化分餾塔具有如下技術(shù)特點(diǎn)。從塔底抽出的油漿經(jīng)換熱、冷卻后返回塔內(nèi)和上升的油氣逆流接觸，使油氣迅速冷卻以便于分離，并把油氣中夾帶的催化劑粉末洗滌下來，防止污染側(cè)線產(chǎn)品及塔盤堵塞。這些餾分彼此之間設(shè)有富吸收油入口，主要回收吸收塔頂貧氣帶出的輕汽油組分。從節(jié)能角度看，宜增大高溫位的油漿循環(huán)和中段循環(huán)的取熱量。一般控制液態(tài)烴 C2以下組分不大于 2％（體積） 、C 5以上組分不大于 ％（體積） 。9 穩(wěn)定塔是將脫乙烷汽油分離成質(zhì)量合格的液化氣和穩(wěn)定汽油。新鮮進(jìn)料按其性質(zhì)分為蠟油和渣油，按外供原料溫度分為冷料和熱料。冷料和熱料經(jīng)計(jì)量表、管道混合后進(jìn)入原料緩沖罐，經(jīng)原料油泵加壓后與分餾部分的介質(zhì)（一中回流、循環(huán)油漿等）換熱，然后經(jīng)原料流控制閥和進(jìn)料噴嘴進(jìn)入提升管反應(yīng)器。10 （2）反應(yīng)部分工藝流程 以往設(shè)計(jì)采用新鮮進(jìn)料與回?zé)捰突旌线M(jìn)料，新新設(shè)計(jì)或新改造的重油催化裂化多采用分段進(jìn)料，將新鮮進(jìn)料與回?zé)捰头珠_。新鮮原料分為幾路，每路設(shè)有流量控制閥，每路再分為兩支，每支路又加流量指示，保證各路進(jìn)料流量均勻，然后經(jīng)過相對(duì)的兩個(gè)進(jìn)料噴嘴進(jìn)入提升管。從又將泵來的約 350℃的部分油漿經(jīng)流控閥和油漿進(jìn)料噴嘴進(jìn)入提升管，其霧化蒸汽上設(shè)有限流孔板。從沉降室頂旋風(fēng)分離器和提升管出口快速分離器分離下來的催化劑進(jìn)入汽提，與氣提蒸汽蒸汽逆流接觸，置換出的催化劑顆粒間和孔隙內(nèi)的油氣匯合進(jìn)入沉降11器頂旋風(fēng)分離器。金屬鈍化劑用計(jì)量泵從儲(chǔ)罐中抽出，根據(jù)原料性質(zhì)和平衡崔戶籍污染情況，按一定比例與新鮮進(jìn)料混合后進(jìn)入提升管反應(yīng)器。分離后的煙氣經(jīng)集氣室排進(jìn)再生煙道，經(jīng)蒸汽過熱器溫度降到≤700℃，在經(jīng)第三級(jí)旋風(fēng)分離器（三級(jí)） ，將煙氣含塵量降到≤250mg/m 3大部分煙氣進(jìn)入煙氣輪機(jī)（煙機(jī)）發(fā)電或帶動(dòng)主風(fēng)機(jī)運(yùn)行。12對(duì)于重油催化裂化裝置，再生器還設(shè)有內(nèi)取熱器和/或外取熱器，可通過調(diào)節(jié)外取熱器滑閥開度和/或流化風(fēng)量控制外取熱器取熱量來調(diào)節(jié)再升溫度。二再再生催化劑經(jīng)脫氣罐和再生立罐、再生滑閥進(jìn)入提升管反應(yīng)器。再生器噴燃燒流程。其余主風(fēng)經(jīng)過主風(fēng)單向阻尼閥（與氧氣混合）一部分經(jīng)流控閥作再生器底部小分布環(huán)用風(fēng)，其余經(jīng)過輔助燃燒室一、二風(fēng)次閥進(jìn)入再生器，用于催化劑再生燒焦。同時(shí)原料自保動(dòng)作，切斷反應(yīng)所有進(jìn)料，新鮮進(jìn)料通過事故旁通線，可進(jìn)入原料緩沖罐、回?zé)捰凸?、分餾塔底、油漿緊急放空線等，反應(yīng)進(jìn)料霧化蒸汽流控閥全開。單程轉(zhuǎn)化率= 100％（重）總 進(jìn) 料 焦 炭氣 體汽 油 ? 總轉(zhuǎn)化率= 100％（重）新 鮮 原 料 焦 炭氣 體汽 油藏量：在反應(yīng)器或再生器經(jīng)常保持的催化劑量稱為藏量。假反應(yīng)時(shí)間：空速越大，原料油停留在催化劑上的時(shí)間越短，故用空速的○ 4倒數(shù)稱假反應(yīng)時(shí)間。常以 C/O 表示。它是最基本、最常見、應(yīng)用最廣泛的控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)，適應(yīng)性強(qiáng)。它主要用于對(duì)象慣性滯后打，對(duì)象具有較大的純滯后和嚴(yán)重的非線性以及干擾幅值大且頻繁等場合，其優(yōu)點(diǎn)： ①由于副回路的快速作用，發(fā)生于副回路的擾動(dòng)在影響變量之前即可由副控制器予以校正。④當(dāng)副變量為流量時(shí)，副回路可以按照主回路的需要對(duì)質(zhì)量流和能量流實(shí)施17精確的控制。它即要考慮工藝的合理和經(jīng)濟(jì)，又要考慮控制性能的快速性。增加開環(huán)零點(diǎn)，改善控制品質(zhì)，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。18 反應(yīng)熱平衡控制○ 2 熱平衡是指反應(yīng)需熱和供熱的平衡，反應(yīng)所需熱量的提供主要是再生器燒焦放出的熱量通過催化劑循環(huán)傳遞到反應(yīng)器，因此反應(yīng)器和再生器應(yīng)保持需熱和供熱的平衡，才能保持一定的反應(yīng)溫度和再升溫度。催化裂化反應(yīng)再生裝置約束條件為工藝能否達(dá)到使結(jié)焦的催化劑恢復(fù)到催化反應(yīng)要求的活性標(biāo)準(zhǔn)。考慮到不少工業(yè)催化劑在 730℃以上的水熱穩(wěn)定性差，如果要求 CR不大于％，一般要采用特殊的待生劑進(jìn)入方式和分配結(jié)構(gòu)或者兩段再生工藝，讓少部分的催化劑藏量處在第二段的高溫下（該段煙氣中水蒸氣量少，水熱失活相對(duì)減輕） ，第二段燒炭強(qiáng)度雖較低，但可以從第一段的高的燒炭強(qiáng)度得到補(bǔ)償。當(dāng)加工高金屬渣油時(shí)，為了保持平衡劑上的重金屬含量二允許較高的置換率，因而平衡活性也較高，為此考慮使用含重金屬不高的商品平衡劑進(jìn)行置換，保持適當(dāng)?shù)钠胶饣钚?。提升管下部不同高度設(shè)兩個(gè)以上的進(jìn)料點(diǎn)，以控制原料不同的停留時(shí)間，反應(yīng)后的汽油經(jīng)頂部傘帽快速分離，迅速分離出大部分催化劑，油氣與其攜帶的少量催化劑經(jīng)20兩級(jí)旋風(fēng)分離器，在此分出部分催化劑后，經(jīng)集氣室排出，進(jìn)入分餾塔。其溫度的高低取決于后續(xù)工藝過程的要求和被加熱介質(zhì)的性質(zhì)，以及爐管的材質(zhì)等，加熱爐總出口溫度的高低決定了被加熱物料的汽化率、裂解率和轉(zhuǎn)化率等，是加熱爐控制的總目標(biāo)。2)爐膛溫度爐膛溫度又稱火墻溫度，是指煙氣離開輻射室進(jìn)入對(duì)流室的溫度，它表征。為避免水平安裝的熱偶受熱變形，一般要求插入爐內(nèi)的最大懸臂長度 600mm，熱偶套管要選用耐熱、抗酸氧化材質(zhì)。爐膛負(fù)壓是指爐內(nèi)壓力與爐外同標(biāo)高處大氣壓力之差。因此，加熱爐必須在事宜的負(fù)壓下進(jìn)行。在日常操作中燃料的壓力必須維持平穩(wěn)。無原料加熱爐的裝置主要控制原料與循環(huán)油漿換熱后的溫度。對(duì)于 MIP 裝置，一般控制第一反應(yīng)區(qū)出口溫度。正常開工時(shí)，在提升進(jìn)油前，再升溫度一般由輔助燃燒室瓦斯流量和/或再生器噴燃燒油量控制。采用兩段再生的裝置，可調(diào)整一、二段燒焦比例，控制再升溫度。對(duì)于采用 VQS、VSS 等直聯(lián)式分離系統(tǒng)的裝置，是指沉降器集氣室內(nèi)的壓力。對(duì)于采用單器再生的催化裂化裝置，有煙氣輪機(jī)（煙機(jī)）的裝置，可用煙機(jī)入口蝶閥或煙機(jī)旁路分程控制再生壓力。采用一再和二再出口煙氣分流的裝置，如一再煙氣先進(jìn)煙氣，然后經(jīng) CO 焚燒爐燒掉煙氣中的 CO 后再與二再煙氣合流，再生壓力控制與單器再生裝置不同。(3) 再生器出口煙氣氧含量一般通過調(diào)節(jié)進(jìn)入再生的主風(fēng)流量（和/或氧氣含量）控制再生器出口氧含量。采用一再和二再出口煙氣分流的裝置，一再煙氣中的 CO 通過焚燒爐燒掉，二再出口煙氣氧含量控制在 ％（體積）左右。一般控制汽提蒸汽量約占催化劑循環(huán)量的 %（質(zhì)量） 。提高油劑比，可增加與單位原料接觸的催化劑活性中心，可提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率，氣體和焦炭產(chǎn)率升高，在其他相同條件下，汽油辛烷值升高、烯烴含量降低。圖 31 為催化裂化控制系統(tǒng)流程圖。 溫度測量儀表溫度的測量我選擇工業(yè)用裝配式熱電偶是由上海市大成自動(dòng)化設(shè)備有限公司研制的作為測量溫度的傳感器，通常和顯示儀表、記錄儀表和電子調(diào)節(jié)器配套使用。價(jià)格是 3600 元。相對(duì)濕度：5～95％。它的價(jià)格是 4200 元。（2） 傳感器與介質(zhì)完全隔離，具有較長的使用壽命。技術(shù)參數(shù)：（1） 主要構(gòu)件、材料及公稱壓力。合肥精大儀表股份有限公司 LS 型旋轉(zhuǎn)活塞式流量計(jì)作為從 2 號(hào)塔至 6 號(hào)塔的測量它是容積式流量計(jì)的一種，它不但設(shè)備一般容積式流量計(jì)適合于多種介質(zhì)，31耐高溫、耐高壓、精度高、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，更適用于高粘度的計(jì)量，它的價(jià)格是 6400 元，它的獨(dú)具特點(diǎn)是：（1） 活塞實(shí)現(xiàn)旋浮運(yùn)動(dòng)，磨損極小（一般免維護(hù)） 。（5） 輸出信號(hào)：4～20mA 或 1～5VDC。（4） 介質(zhì)粘度（）:1～3000。它的價(jià)格是 4500 元。本液位計(jì)具有多功能、可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離液位或界位的上下越位報(bào)警，限位控制或連鎖。它的價(jià)格是 19000 元 [9]。 調(diào)節(jié)閥的選擇調(diào)節(jié)閥我選擇由上海妙斯特儀表有限公司 ZMAN 型氣動(dòng)薄膜雙座調(diào)節(jié)閥 公稱壓力：、 公稱通徑：DN25～DN300 溫度：—40℃～+450℃ 它的價(jià)格是 580 元。現(xiàn)場控制站：實(shí)時(shí)控制、直接與工業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行信息交互工程師站：工程師的組態(tài)和維護(hù)平臺(tái)35操作員站：操作員完成過程監(jiān)控管理任務(wù)的人機(jī)界面過程控制網(wǎng)絡(luò)：完成控制站、工程師站、操作員站的通訊裝置 DCS 選用了杭州和利時(shí)的 。它不僅具有監(jiān)視和操作功能，還備有軟件生成和維修功能。能夠處理各種各樣的過程信號(hào)，滿足從連續(xù)控制到批量控制的各種工業(yè)產(chǎn)業(yè)的需要。操作員鍵盤用于工藝過程的操作和監(jiān)視。 系統(tǒng)概算25200＋26400＋24500＋919000＋13750＋34200＋15580＋63400＋153600＝299650 元36第 5 章 總結(jié)時(shí)間如白駒過隙般的流走，專生本的兩年時(shí)間即將過去，通過這次時(shí)達(dá)幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我的思想有了質(zhì)的飛躍。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們從大學(xué)畢業(yè)生走向未來工程師重要的一步。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我專業(yè)知識(shí)和專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)一次實(shí)際檢驗(yàn)和鞏固，同時(shí)也是走向工作崗位前的一次熱身。比如缺乏綜合應(yīng)用專業(yè)知識(shí)的能力，對(duì)控制器的不了解，等等。我想，有許多人和事是我要用一輩子去銘記的，向我的大學(xué)生活再見，向我未來的新生活招手。當(dāng)然，還要感謝寢室的兄弟們在我完成論文的過程中給予我的幫助和鼓勵(lì)，也是他們陪我度過這兩