【正文】 來說，溫度控制指標(biāo)要求相當(dāng)嚴(yán)格，例如允許波動(dòng)范圍為177。 (2)限制變頻器開度的每次變化量。爐膛溫度、燃料量（主要是燃料油量和燃料氣量），甚至燃燒油與燃料氣的比例對(duì)煙氣含氧量有直接的影響，控制圖如圖 所示，該控制方案根據(jù)燃料量的變化對(duì)進(jìn)風(fēng)量做補(bǔ)償，能夠快速響應(yīng)系統(tǒng)因負(fù)荷突然變化而引起的燃料變化，不會(huì)出現(xiàn)燃料因負(fù)荷突變而變化燃燒狀況卻因進(jìn)風(fēng)量反應(yīng)過慢而惡化的現(xiàn)象。 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 15 圖 爐膛壓力控制系統(tǒng)框圖 為了避免風(fēng)機(jī)變頻器動(dòng)作過大，需要對(duì)控制量進(jìn)行如下限制： (1)引風(fēng)機(jī)負(fù)荷不可擴(kuò) 大，限制引風(fēng)機(jī)變頻器的開度 (2)由于變頻器有保護(hù)電路，如果一次動(dòng)作過大，會(huì)導(dǎo)致斷電保護(hù)，因此限制變頻器開度的每次變化量。因此控制煙氣含氧量不僅可以提高加熱爐的熱效率，更有環(huán)保作用。因此，必須將爐壓控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，在加熱爐最佳燃燒控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，爐膛壓力控制是可以通過控制引風(fēng)機(jī)變頻器開度來實(shí)現(xiàn)，爐壓的檢測(cè)采用微差壓變送器。 加熱爐爐膛壓力是實(shí)現(xiàn)加熱爐自動(dòng)控制的一個(gè)重要的參數(shù)。一般情況下 ，采用燃燒優(yōu)化控制后能顯著的提高加熱爐的熱效率。一般可以采用前饋加反饋的控制方法。由于加熱爐是蒸餾裝置中耗能最大的環(huán)節(jié)，能耗占整個(gè)裝置的 70%以上，因此 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 14 加熱爐熱效率的提高對(duì)于整個(gè)蒸餾裝置的節(jié)能具有決定性的意義。因此控制煙氣含氧量不僅可以提高加熱爐的熱效率，更有環(huán)保作用 。因此，必須將爐壓控 制在規(guī)定的范圍內(nèi)，在加熱爐最佳燃燒控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，爐膛壓力控制是可以通過控制引風(fēng)機(jī)變頻器開度來實(shí)現(xiàn)，爐壓的檢測(cè)采用微差壓變送器。 加熱爐爐膛壓力是實(shí)現(xiàn)加熱爐自動(dòng)控制的一個(gè)重要的參數(shù)。一般情況下，采用燃燒優(yōu)化控制后能顯著的提高加熱爐的熱效率。常規(guī)的控制系統(tǒng)中，加熱爐出口溫度、爐膛負(fù)壓、煙氣氧含量等變量是獨(dú)立的、互不關(guān)聯(lián)的，而實(shí)際上各變量之間相互影響。 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。國內(nèi)大多數(shù)的煉油廠目前均采用以上幾種方法進(jìn)行出口總管溫度控制，其中簡(jiǎn)單的串級(jí)控制應(yīng)用較多，控制多采用經(jīng)典的 PID 控制器。 在串級(jí)控制的基礎(chǔ)上，再引入原油進(jìn)料前饋，可以構(gòu)成靜態(tài)前饋控制或動(dòng)態(tài)前饋控制。 串級(jí)控制系統(tǒng)也可以引入爐膛溫度的控制回路來構(gòu)成：出口溫度控制器的輸出作為爐膛溫度的設(shè)定值，爐膛溫度控制器的輸出作為燃料量的給定值，燃料量控制器再去控制調(diào)節(jié)閥。在簡(jiǎn)單反饋控制方案的基礎(chǔ)上，加入燃料量控制回路，就可以構(gòu)成加熱爐的串級(jí)控制系統(tǒng)。單回路反饋控制簡(jiǎn)單實(shí)用，有它的使用價(jià)值。 加熱爐出口總管溫度是加熱爐環(huán)節(jié)最為重要的參數(shù)，出口溫度的穩(wěn)定對(duì)于后續(xù)工藝的生產(chǎn)穩(wěn)定、操作平穩(wěn)甚至提高收率至關(guān)重要。其中差動(dòng)式方法不僅效果不錯(cuò)，而且實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，對(duì)于長期運(yùn)行有一定的優(yōu)勢(shì)。為了改善和克服這種情況，需要采用支路均衡控制方法。這樣的調(diào)節(jié)方法根本沒有考慮支管溫度均衡的控制，支管溫度均衡的控制由操作工憑經(jīng)驗(yàn)根據(jù)分支溫差來調(diào)節(jié)分支流量差。 綜合上節(jié)影響條件，減壓塔常用控制方案如圖 21 ： 圖 21 減壓塔 控制回路方框圖 Gd2 Gd2 GTM GQ T F G GP2 GP1 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 12 加熱爐的基本控制 加熱爐進(jìn)料一般分為幾個(gè)支路。 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 11 減壓系統(tǒng)主要生產(chǎn)裂化原料，對(duì)餾分要求不高，主要要求是在保證餾出油殘 碳合格的前提下提高拔出率，減少渣油量。 3）塔真空度：真空度減小，拔出率下降，渣油量大。 2）減爐出口溫度：溫度 升高，渣油量小。常底油 性質(zhì)變輕，汽化率增大，則渣油量減小。 4）減爐出口溫度：減爐出口溫度高，則塔頂負(fù)荷大，塔頂溫度上升，反之 塔頂溫度下降。 2）塔頂真空度：真空度低，減壓塔汽化量小，塔頂溫度低；反之溫度上升。 4）塔頂回流量變化：塔頂回流量減小，則塔頂負(fù)荷增大，真空度下降。 3）塔頂溫度變化：塔頂溫度高，塔頂負(fù)荷大，不利于提高真空度；塔頂溫 度低， 塔頂負(fù)荷低， 有利于提高真空度。 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 10 塔頂影響因素 塔頂真空度影響因素 1）抽真空蒸汽壓力變化：蒸汽壓力增大時(shí)，真空度上升，反之真空度下 降。自動(dòng)化本身不是目的，而是一種技術(shù)手段，自動(dòng)化是為了提高生產(chǎn)，降低成本，確保安全的減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。應(yīng)當(dāng)采取各種預(yù)防措施，一旦發(fā)生事故，能夠方便而且又及時(shí)地緊急處理。 （ 3）控制方案能否可靠運(yùn)行，在操作上必須是安全的。當(dāng)控制對(duì)象的滯后很大，擾動(dòng)的出現(xiàn)比較頻繁，不論怎樣改變整定參數(shù)控制品質(zhì)仍難符合要求。如果某個(gè)控制方案在手工操作時(shí)可以實(shí)現(xiàn)的話，則采取自動(dòng)控制也往往容易辦到，如果某個(gè)控制方案根本不符合生產(chǎn)的工藝規(guī)律，則必然行不同。確定控制方案的基本原則有下列幾方面： （ 1）控制方案能否成立的先決條件是在工藝上必須是合理的。對(duì)控制排放廢水的污染較為有效。一般不允許用水沖洗的地面，通常用浸有少量煤油的棉紗插去油污。應(yīng)制定停工方案并嚴(yán)格執(zhí)行，盡量油送至污油罐區(qū)，嚴(yán)禁亂排亂放。如果能在拆卸設(shè)備處， 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 8 設(shè)專線將油抽至 污油回收系統(tǒng) (或罐 )，可以減少污染?？刹伞簞?dòng)分析儀或密閉采樣法，也可以將置換下的油品放入污油罐中回以減少污染。一般在油品采樣前，都要放掉部分油品，以便：次采樣滯留在管線中的油置換掉。如將泵端面密封改為波紋管式端 i 封，可以減少漏油污染。另一部分是泵 端面密封冷卻 K，隨用隨排入含油廢水系統(tǒng)。正常生產(chǎn)情況下，嚴(yán)格控制塔頂油水分離器油水界面是防止排‘重帶油的關(guān)鍵。由于這部分水與油品直接接觸，所以 AN染物質(zhì)較多，排水中硫化物、氨、 COD 均較高。 ②塔頂油水分離器排水 常減壓蒸餾裝置其初餾塔頂、常壓塔頂、減壓塔頂產(chǎn)物經(jīng)冷后均 分別進(jìn)入各自的油水分離器，進(jìn)行油水分離并排水。排水量與注水量有關(guān)，一般注入量為原油的 5％～ 8％。此外，加入破乳劑使原油 在電場(chǎng)的作用下將其中的油和含鹽廢水分離。 另外，蒸餾裝置通常設(shè)“三頂”瓦斯回收系統(tǒng)，將初頂、常減頂不凝氣引 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 7 入加熱爐作為燃料燒掉或回收，這樣對(duì)節(jié)能、安全、環(huán)保均有利 。輸送輕質(zhì)油品管線、堿渣管線及閥門的泄漏會(huì)造成大氣污染，本裝置設(shè)計(jì)常壓塔頂減壓閥為緊急放空所用，放空氣體進(jìn)入緊急放空罐。含硫化氫廢氣經(jīng)常泄漏的部位是在“三頂”回流罐脫水部位。 ②停工排放廢氣 裝置在停工時(shí)，需對(duì)塔、容器、管線進(jìn)行蒸汽吹掃，大部分存油隨蒸汽冷凝水排出，還有部分未被冷凝的油氣隨塔頂蒸汽放空進(jìn)入大氣；檢修時(shí)，需將塔、容器等設(shè)備的人孔打開，將殘存的油氣排入大氣；要制定停工方案并嚴(yán)格執(zhí)行，嚴(yán)格控制污染。的排放量。各種板式塔有關(guān)結(jié)構(gòu)性能比較如 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 6 下表： 表 25 各種塔板比較 塔板 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 泡罩塔板 不容易發(fā)生漏液現(xiàn)象，有較好的操作彈性， 對(duì)臟物不敏感 結(jié)構(gòu)復(fù)雜造價(jià)高，塔板壓降大，霧末夾帶現(xiàn)象嚴(yán)重．塔板效率均勻 篩板 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，氣體，壓降小 操作彈性地，篩孔小，易堵塞 浮閥塔板 生產(chǎn)能力大，操作彈性大，塔板效率高，氣體壓降小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低 不宜處理易結(jié)焦，或黏度大 噴射型塔板 開孔率較大，可采用較高的空塔氣速，生產(chǎn)能力大，塔板效率高 操作彈性大．氣相夾帶 由上表比較可知，應(yīng)選擇浮閥塔板作為本次設(shè)計(jì)所需的塔板。 塔底通入過熱水蒸氣，目的是降低油氣分壓，提高撥出率 [8]。 減壓四線自塔 C4第 6層集油箱餾出，由泵抽出，一部分作燃料油到爐子燃燒，另一部分經(jīng)冷卻至 70 ~ 80℃作燃料油或催化料出裝置。出口引一支路去作重質(zhì)封油用。 減壓一線自塔 C4全凝段集油箱餾出，由泵抽送去與爐用空氣預(yù)熱，然后進(jìn)行冷卻至 45 ~ 60℃，部分打回塔 C4頂作冷回流，另一部分作重柴油或催化料裝置。 從爐 F2加熱出來的常底油（ 395℃）進(jìn)入塔 C4第 4層，在塔內(nèi) 93~98kPa真空度下進(jìn)行減壓分餾。 D: 汽液分離罐 , P :離心泵 爐 F2為減壓塔加熱爐，其作用就是為油品的汽化提供熱源。 F 1: 常壓塔加熱爐 。 C 4: 減壓塔 。 常減壓蒸餾的工藝流程如圖 所示： 圖 原油常減壓蒸餾工藝流程 注 : C 1: 初餾塔 。減壓蒸餾可分為潤滑油型和燃料油型兩類。常壓渣油經(jīng)減壓加熱爐加熱到約 380～ 400176。因此 ,通常在常 壓蒸餾后再進(jìn)行減壓蒸餾。C, 在常壓下要蒸餾出這些餾分 ,需要加熱到 420176。 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 4 2 工藝流程設(shè)計(jì) 減壓蒸餾也稱真空蒸餾。這種抽出板形式對(duì)于集油和丑油操作比較好，但是他沒有精餾作用，其壓降約 ~。 由于減壓下餾分之間的相對(duì)揮發(fā)度較大，而且減壓塔內(nèi)采用較大的板間距，故兩個(gè)側(cè)線餾分之間的塔板數(shù)比常壓塔少。從蒸餾過程本身來說，對(duì)潤滑遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 3 油料的質(zhì)量 要求主要是粘度合適、殘?zhí)贾档?、色度好，在一定程度上也要求餾程要窄。常減壓蒸餾裝置在石油煉制與石油化工工程中作用無可替代，它一方面為后續(xù)深加工提供合理的餾分油，滿足二次加工的需要，另一方面又消耗大量的能源，資料表明，常減壓蒸餾的能耗約占煉油總能耗的六分之一，因此在常減壓蒸餾裝置上應(yīng)用高新技術(shù)實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)煉油工藝的，技術(shù)提升，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量和節(jié)能降耗具有極為重要的意義 [4]。 本課題的理論意義和應(yīng)用價(jià)值在于隨著中國經(jīng)濟(jì)的不斷開放，市場(chǎng)化，國際化和全球化競(jìng)爭(zhēng)不斷加劇，在與國際巨頭的競(jìng)爭(zhēng)中，我國企業(yè)必須提高自身的技術(shù)水平，增加科技含量，降低成本效益否則將無法生存。但在煉廠實(shí)施先進(jìn)控制過程中以及投用后往往由于煉油工藝過程的復(fù)雜多變導(dǎo)致先進(jìn)控制投用率較低。煉油化工過程中的先進(jìn)控制技術(shù)的研究日趨深入，如何將其成果成功的應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)際當(dāng)中去成為該項(xiàng)研究的最終環(huán)節(jié) [2]。常減壓蒸餾裝置是煉油化工工程中的首要生產(chǎn)環(huán)節(jié)，是煉油廠最重要的加工裝置之一，也是取得經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵裝置。然而設(shè)計(jì)這樣的控制系統(tǒng)會(huì)帶來許多困難，特別是復(fù)雜工業(yè)過程往往具有不確定性，因此對(duì)于控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，不能采用單一的基 于定量的數(shù)學(xué)模型的傳統(tǒng)控制理論和控制技術(shù)。 目前，我國將石油產(chǎn)品分為燃料、潤滑劑、石油瀝青、石油蠟、石油焦、溶劑和化工原料六大類。而國內(nèi)所能提供原油量僅為 億噸，為了滿足原油的需求量，則需要每年從國外二十多個(gè)國家和地區(qū)進(jìn)口約 6940 萬噸原油。隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)情況的變化、科學(xué)技術(shù)水平以及工業(yè) 生產(chǎn)水平的大幅度提高，對(duì)石油產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)的要求不斷嚴(yán)格，所要求的石油產(chǎn)品的品種和數(shù)量也不斷增加。 石油是重要的能源之一，我國的工業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行都離不開石油，但是又不能直接作為產(chǎn)品使用，必須經(jīng)過加工煉制過程，連制成多種在質(zhì)量上符合使用要求的石油產(chǎn)品，才能投入使用。 heating load calculation Key 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