【導(dǎo)讀】10萬噸/年丙烯腈分廠項目·初步設(shè)計說明書·猛龍過江設(shè)計團隊

　　

【正文】 ,重量輕 ,流量大 ,運行效率高 ,易損件少 ,經(jīng)濟性能好等優(yōu)點。雖然離心式 壓縮機有很多優(yōu)點 ,但受其本身結(jié)構(gòu)特性制約 ,也有一些固有的缺點 ,例如喘振大等。因此必須為離心式壓縮機設(shè)立防喘振自控系統(tǒng)。 下圖反應(yīng)氣壓縮機的防喘振控制方案。在壓縮機的吸入氣量 Q1極限流量 Qp時 ,旁路閥 關(guān)死 ,當 Q1Qp時， 旁路閥打開 ， 壓縮機出口氣體部分經(jīng)旁路返回到入口處。這樣 ,使通過壓縮機的氣量增大到大于值 QP,實際向管網(wǎng)系統(tǒng)的供氣量減少了 ,既滿足工藝的要求 ,有防止了喘振現(xiàn)象的出現(xiàn)。壓縮機控制的其中控制自由度NFC=1 10 萬噸 /年丙烯腈分廠項目初步設(shè)計說明書猛龍過江設(shè)計團隊 第 27 頁 共 86 頁 圖 43 壓縮機的控制 換熱器的控制 設(shè)計要求 : (1)冷卻時 ,冷流由下部進入 ,上部排出。 (2)加熱時 ,蒸汽從上部引入 ,蒸汽冷凝水由下部排出。 (3)被冷卻的介質(zhì)應(yīng)該設(shè)置測溫設(shè)施 ,以便控制物料的加熱冷卻溫度。 (4)冷卻回水一般要設(shè)置疏水閥 ,以便冷卻回水的疏通。 換熱器分載熱體無相變和有相變兩種 ,下面就兩種情況分別說明。 (一 )載熱體無相變 以下是反應(yīng)氣冷卻器的控制示意圖 ,其中控制自由度 NFC =1。冷卻介質(zhì)為 空氣 ,被冷卻介質(zhì)為反應(yīng)生成的混合氣體 ,通過溫度的指示與調(diào)節(jié)來控制 空氣 的用量 ,從而達到所需的溫度。 10 萬噸 /年丙烯腈分廠項目初步設(shè)計說明書猛龍過江設(shè)計團隊 第 28 頁 共 86 頁 圖 44 載熱體不發(fā)生相變貨流量波動不大時換熱器控制示意圖 (二 ) 載熱體發(fā)生相變 以下是 冷卻管補給水加熱器 的控制示意圖 ,其中控制自由度 NFC =1。加熱介質(zhì)為低壓蒸汽 ,補給水 經(jīng)加熱后進入 加熱器 ,冷卻的蒸汽出口設(shè)有疏水閥 ,利于液態(tài)水的排出。 圖 45載熱體發(fā)生相變且壓力或流量波動較大時換熱器的控制示意圖 反應(yīng)器的控制 反應(yīng)器控制的示意圖 見圖 46,其中控制自由度 NFC =3。反應(yīng)器內(nèi)溫度控制通過檢測反應(yīng)器內(nèi)溫度控制冷卻水流速來實現(xiàn)。反應(yīng)器內(nèi)的壓力通過控制出料速率實現(xiàn)。反應(yīng)器的進料流量控制采用定值控制。 10 萬噸 /年丙烯腈分廠項目初步設(shè)計說明書猛龍過江設(shè)計團隊 第 29 頁 共 86 頁 圖 46 反應(yīng)器控制示意圖 儲罐的控制 設(shè)計要求 : (1)要有兩套不同的液位計來測量液位 ,以防止一套液位計的失靈而造成液位的變化。 (2)儲罐內(nèi)的液位通過進料或者出料泵的的流量來調(diào)節(jié)。 (3)塔頂設(shè)有放空閥和安全閥。 (4)塔內(nèi)設(shè)有溫度計及壓力計及報警裝置等。 本項目的儲罐有液體儲罐和氣體儲罐 ,以下分別討論。 10 萬噸 /年丙烯腈分廠項目初步設(shè)計說明書猛龍過江設(shè)計團隊 第 30 頁 共 86 頁 液體儲罐 丙烯 儲罐控制的示意圖 見圖 47,其控制自由度 NFC =1。丙烷通過進料泵進入 ,液位通過出料量控制 ,塔內(nèi)設(shè)有兩個液位計。 圖 47 丙烯 儲罐的控制示意圖 氣體儲槽 氨氣 儲槽的示意圖 見圖 48,其控制自由度 NFC =1。我們所采用的儲槽是升降的氣柜 ,圖中表示出了溫度 ,壓力 ,流量 ,及安全閥的相對位置。氣柜內(nèi)壓力的調(diào)節(jié)是通過出口的流量來控制調(diào)節(jié)的。 10 萬噸 /年丙烯腈分廠項目初步設(shè)計說明書猛龍過江設(shè)計團隊 第 31 頁 共 86 頁 圖 48 氣體儲罐的控制示意圖 儀表選型 信號標準及選型原則 除就 地控制、指示或特殊儀表外 ,現(xiàn)場變送器采用電子式智能型儀表 (Hart協(xié)議 )?？刂崎y采用氣動執(zhí)行機構(gòu)。所有進出控制室的信號都是電信號。除溫度檢測元件和特殊測量儀表外 ,標準的電動信號為 4～ 20mA 或 1～ 。除非對氣動信號提出更高的壓力要求 ,氣動薄膜控制閥一般采用的氣動信號為 20～100kPa。安裝在爆炸危險區(qū)域的儀表采用本安防爆型或隔爆型。所有現(xiàn)場儀表為全天候型 ,防護等級為 IP54 或更高。現(xiàn)場儀表的材質(zhì)滿足工藝介質(zhì)和現(xiàn)場環(huán)境條件的要求。 控制器 （ 1） 控制系統(tǒng)的選擇 總控制系統(tǒng)選擇集散型控制系統(tǒng) (DCS),以實現(xiàn)控制分散、 危險分散 ,并將操 10 萬噸 /年丙烯腈分廠項目初步設(shè)計說明書猛龍過江設(shè)計團隊 第 32 頁 共 86 頁 作、檢測和管理集中 ,克服常規(guī)儀表控制系統(tǒng)控制功能單一和計算機控制系統(tǒng)危險集中的局限性 ,同時實現(xiàn)連續(xù)控制、間歇 (批量 )控制、順序控制、數(shù)據(jù)采集處理和先進控制 ,將操作、管理與生產(chǎn)過程密切結(jié)合。集散控制系統(tǒng)中的現(xiàn)場控制單元、過程輸入輸出接口、操作站以及數(shù)據(jù)通信接口等均采用 16 位、 32 位或 64 位微處理器 ,具有記憶、數(shù)據(jù)運算、邏輯判斷功能 ,能實現(xiàn)自適應(yīng)、自診斷、自檢測等“智能”。同時 DCS 采用工業(yè)局域網(wǎng)技術(shù)組成通信網(wǎng)絡(luò) ,傳輸實時控制信息 ,對分散過程控制單元和人機接口單元進行控制、操作管理 ,實現(xiàn) 全系統(tǒng)的綜合管理。傳輸速率可達 510Mb/s,相應(yīng)時間僅數(shù)百微秒 ,誤碼率低于 1010108在該集散控制系統(tǒng)中 ,我們將在系統(tǒng)硬件和系統(tǒng)軟件的基礎(chǔ)上 ,用軟件組態(tài)的方式將系統(tǒng)提供的功能塊鏈接起來達到過程控制的要求。 (2)控制算法 在數(shù)字式控制器和計算機控制系統(tǒng)中 ,對每個控制回路的被控變量處理在時間上是離散斷續(xù)進行的 ,其特點是采樣控制。因此應(yīng)選擇的控制算法為離散 PID控制算法。 控制方程的直接形式為 :?????? ?????? ? )( 11 kkDjkCK eettet teKPP 增量形式為： ?????? ???????????? ???? )2()( 21111 kkkDkkkCkkk eeettet teeKppp 其中 ,? t 為采樣時間間隔 ,et為第 k 次采樣時的誤差 ,k=1,2,… 傳感器 傳感器能夠?qū)⑽锢硇畔⒒蚧瘜W(xué)信息從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式。典型的傳感器包感應(yīng)部件和一個驅(qū)動部件 (變送器 )。感應(yīng)部分將測量的量值 ,即過程變量 ,轉(zhuǎn)換為傳感器內(nèi)部更適合處理的機械或電子的量值。變送器將傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)換為合適控制器輸入的范圍 ,如 420mA。本工程中采用正作用的變送器 ,及變送器的輸出隨著被測變量的增加而增加。 10 萬噸 /年丙烯腈分廠項目初步設(shè)計說明書猛龍過江設(shè)計團隊 第 33 頁 共 86 頁 圖 49 典型的過程傳感器 選擇傳感器以達到如下的設(shè)計要求 : (1)過程變量的測量范圍必須完全在儀表的測量范圍之內(nèi) 。 (2)滿足精度、可重復(fù)性及其他測量特性 ,用于閉環(huán)控制的儀表還需要考慮儀表的響應(yīng)速度 。 (3)儀表需要抗高溫、高壓、服飾和磨損環(huán)境。 下面從溫度、流量、壓力、液位和成分分別對傳感器的選擇進行具體討論。 溫度傳感器 溫度檢測方法按測溫元件和被測介質(zhì)接觸與否可以分成接觸式和非接觸式兩大類。接觸式的有溫度計、熱電阻和熱電 偶等 。非接觸式的有光學(xué)高溫計、輻射溫度計、比色溫度計、紅外線測量儀、光電高溫計。 本設(shè)計選用原則 : (1)就地指示采用萬向型雙金屬溫度計 , 刻度盤直徑為 F100。集中檢測一般采用鎧裝熱電偶 (分度號為 K)和鎧裝熱電阻 (分度號為 Pt100)。 (2)溫度計保護套管材質(zhì)根據(jù)工藝介質(zhì)的特性選取 ,一般采用 304 不銹鋼的保護管。在工藝管道上安裝的溫度計 ,連接形式一般為法蘭式。 流量傳感器 流量測量可分為流體的流量測量和固體流量測量兩大類。通常稱流量測量儀表指的是流體流量的測量 ,按其作用的原理可 分為面積式、差壓式、流速式和體積式。固體流量測量儀表用于塊狀、粒狀、粉末類固體 ,有稱重式、沖量式和電子皮帶式。 設(shè)計原則 : (1)高精度的流量測量采用螺旋式渦輪流量計。 10 萬噸 /年丙烯腈分廠項目初步設(shè)計說明書猛龍過江設(shè)計團隊 第 34 頁 共 86 頁 (2)電磁流量計用于強腐蝕性或含有固體顆粒的導(dǎo)電介質(zhì)的流量測量。 (3)進口或合資的平衡式節(jié)流裝置配差壓變送器用于蒸汽流量的測量。 (4)管道內(nèi)徑小于 50mm 的流量測量 ,一般采用金屬轉(zhuǎn)子流量計。 (5)根據(jù)不同的工況 ,也可采用其它類型儀表如質(zhì)量流量計和靶式流量計等進行流量測量。 壓力傳感器 壓力測量儀表按其作用原理 可分為液柱式、彈性式、壓力傳感和活塞式。 本設(shè)計選用原則 : (1)就地壓力指示儀表根據(jù)不同工況選用彈簧管壓力表、膜盒壓力表 。 (2)對于易發(fā)生堵塞及強腐蝕性場合 ,選用隔膜壓力表 ,隔膜材料根據(jù)工藝介質(zhì)情況選用 。泵出口就地壓力測量盡可能選用耐震壓力表。壓力表刻度盤直徑一般為 100mm。 (3)集中壓力檢測采用壓力變送器。 (4)對于結(jié)晶、腐蝕、高粘度場合 ,采用法蘭遠傳壓力變送器。 液位傳感器 集中液位測量一般選用磁致伸縮液位計 ,對于腐蝕性、易結(jié)晶的介質(zhì)采用隔膜密封型液位變送器。根據(jù)不同的 工況 ,也可采用其它類型儀表進行液位測量 ,如單 /雙法蘭差壓液位計、外浮筒液位計等。 成分傳感器 根據(jù)工藝要求 ,采用不同的分析儀表對介質(zhì)進行在線連續(xù)分析 ,如紅外線氣體分析儀、磁壓式氧分析器、氣相色譜儀、 PH 計、電導(dǎo)儀等自動在線分析儀表 ,氣體分析儀設(shè)置在界區(qū)內(nèi)防爆分析小屋內(nèi)。可燃氣體檢測器一般選用普通催化燃燒型。 最終控制單元 每個過程控制回路都有一個最終控制單元 (執(zhí)行機構(gòu) ),該設(shè)備用于操作過程變量。最終控制單元 (通常是控制閥 )調(diào)整物料的流量 (固體、液體和氣體的進料和 產(chǎn)品 ),間接地調(diào)整了輸入和帶出過程的能量流。 10 萬噸 /年丙烯腈分廠項目初步設(shè)計說明書猛龍過江設(shè)計團隊 第 35 頁 共 86 頁 調(diào)節(jié)閥 一般情況下根據(jù)工況 ,分別選用單座閥、蝶閥、旋塞閥、迷宮閥或調(diào)節(jié)球閥等。調(diào)節(jié)閥閥體材質(zhì)不低于工藝管道的材料等級。閥內(nèi)件材質(zhì)根據(jù)介質(zhì)情況確定。調(diào)節(jié)閥一般為法蘭連接 ,法蘭等級和連接面與工藝管道規(guī)格相匹配。閥芯的流量特性為線性、等百分 比。閥體材料一般為 304SS,閥芯材料一般為 316SS,特殊要求將根據(jù)介質(zhì)的情況確定。通常情況下采用氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu) ,彈簧范圍為 20～100kPa。 開關(guān)閥 開關(guān)閥的執(zhí)行機構(gòu)一般為氣動 彈簧復(fù)位型 ,并帶閥位開關(guān)和電磁閥。開關(guān)閥的結(jié)構(gòu)型式一般為球閥。對氮氣等干凈介質(zhì) ,閥座為軟閥座 ,含固體介質(zhì)、易燃易爆、有毒或高溫高壓介質(zhì)采用金屬閥座。閥與工藝管道采用法蘭連接 ,法蘭等 級和連接面與工藝管道規(guī)格相匹配。閥體材料不低于工藝管道的材料等級。并根據(jù)閥門具體的安裝位置選擇氣開閥或氣關(guān)閥。如在精制車間中的 水吸收 塔、脫 乙腈 塔、 丙烯腈精制塔 、 萃取 精餾塔的冷凝器冷卻水流量控制閥應(yīng)選用氣關(guān)閥 (AC,故障開 ),以保證過熱蒸汽在達到下一個接收環(huán)節(jié)時已經(jīng)冷卻。最 后 希望取代傳統(tǒng)的以石油為原料制取烯烴的路線 ,也是實現(xiàn)煤化 工向石油化工延伸發(fā)展的有效途徑 ， 有著豐富的社會效益。 10 萬噸 /年丙烯腈分廠項目初步設(shè)計說明書猛龍過江設(shè)計團隊 第 36 頁 共 86 頁 第五章 供電工程 概述 電能作為整個生產(chǎn)的主要能源和動力來源 ,在整個化工生產(chǎn)中起著重要的作用。而化工企業(yè)由于其行業(yè)的特殊性 ,對供配電的要求有其自己的特點。化工企業(yè)因為連續(xù)生產(chǎn)需要 ,對電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量的可靠性以及運行的連續(xù)性提出了更高要求 ,一旦供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障 ,會導(dǎo)致現(xiàn)場電動機全線停車 ,使生產(chǎn)系統(tǒng)出現(xiàn)紊亂 ,從而影響了生產(chǎn)的正常運行。因此化工供配電不僅要保證安全可靠 ,而且還要保證供電的連續(xù)性。 本說明設(shè)計范圍包括所有設(shè)備 ,材料和成套裝 置的基本要求 ,用于配電 ,防雷 ,照明及接地的設(shè)計和施工安裝基礎(chǔ) 。 設(shè)計標準與規(guī)范 電氣設(shè)計 ,電氣設(shè)備、材料及安裝應(yīng)遵循最新的 IEC、中國國 家 標準 GB,當出現(xiàn)矛盾時 ,應(yīng)按照要求最嚴格的標準執(zhí)行。 171。 標準電壓 187。 GB 156— 2021 171。 電力裝置防震設(shè)計規(guī)范 187。 GB50260— 96 171。 爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范 187。 GB50058— 92 171。