【正文】 Gm2(S) Gm1(S) Y2(S) 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 16 （ 3）串級控制系統(tǒng)的流量回路歲回流罐液位與壓力、精餾塔內(nèi)壓力等于干擾對回流量的影響有較強的抑制，可實現(xiàn)被控參數(shù)的高精度控制。在以塔頂采出物為主要產(chǎn)品，對塔頂產(chǎn)品成分的純度要求高于對塔低產(chǎn)品成分的要求時，往往采用精餾段溫度控制系統(tǒng)方案。 系統(tǒng)的框圖如下： 圖 精餾段控制的系統(tǒng)框圖 圖中 Gc1(S)為主控制器； Gc2(S)為副控制器； Gv(S)為控制器； Go2(S)為回流量 QL； Go1(S)精餾塔的塔板溫度。串級控制系統(tǒng)采用兩套檢測變送器和兩個調(diào)節(jié)器，前一個調(diào)節(jié)器的輸出作為后一個調(diào)節(jié)器的設(shè)定，后一個調(diào)節(jié)器的輸出送往調(diào)節(jié)閥。 整個系統(tǒng)包括兩個控制回路，主回路和副回路。副調(diào)節(jié)器具有 “ 粗調(diào) ” 的作用，主調(diào)節(jié)器具有 “ 細調(diào) ”的作用，從而使其控制品質(zhì)得到進一步提高 。 圖 所示的串級溫度控制系統(tǒng)是常見的精餾段溫度控制方案。 ℃，一線溫度應(yīng)保持在 60177?？傮w流程圖如下： 圖 煉油廠常壓塔總體流程圖 TC FC1 FC2 FC3 頂回流 塔頂汽油 一線航空煤油 二線輕柴油 三線重柴油 塔底重油 常壓塔進料 初餾塔側(cè)線 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 14 第六章 煉油廠常壓塔溫度控制系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容 煉油廠常壓塔是一種精餾塔，進入常壓塔的油品經(jīng)過精餾被分離成塔頂汽油，塔底重油，一線航空沒有，二線輕柴油，三線重柴油，等 三個側(cè)線產(chǎn)品。精餾是利用混合液中不同 組分揮發(fā)溫度的差異將各組分分離的過程。一線為即航空煤油，二線為輕柴油餾分，三線為重柴油，塔底產(chǎn)物即常壓渣油 (即重油 )。C ，進入常壓蒸餾塔（塔板數(shù) 36～ 48），該塔的塔遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 13 頂產(chǎn)物為汽油餾分（又稱石腦油），與初餾塔頂?shù)妮p汽油一起可作為催化重整原料，或作為石油化工原料，或作為汽油調(diào)合組分。 我做的課程設(shè)計題目是煉油廠常壓塔溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計， 常壓蒸餾預(yù)處理后的原油經(jīng)加熱后送入常壓 蒸餾裝置的初餾塔 ,蒸餾出大部分輕汽油。經(jīng)濟性是指過程控制系統(tǒng)在提高產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量的同時，節(jié)省原材料，降低能源消耗，提高經(jīng)濟效益與社會效益。穩(wěn)定性是過程控制系統(tǒng)保證 生產(chǎn)過程正常工作的必要條件。安全性是指在整個生產(chǎn)過程中，過程控制系統(tǒng)能夠確保人員與設(shè)備的安全（并兼顧環(huán)境衛(wèi)生、生態(tài)平衡等社會安全性要求），是對過程控制系統(tǒng)最重要、最基本的要求。 ℃，最大偏差： ℃ ： 確定控制方案并繪制原理結(jié)構(gòu)圖、方框圖； 選擇傳感器、變送器、控制器、執(zhí)行器，給出具體型號； 確定控制器的控制規(guī)律以及控制器正反作用方式。 ： 測量范圍： 0100℃ 常壓塔控制溫度： 70177。 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 12 第五章 煉油廠常壓塔溫度控制系統(tǒng)設(shè)計的方案 過程控制的對象復(fù)雜多樣，控制方案和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)種類較多。該模型可以通過 DCS 的順序控制的幾種功能模塊去實現(xiàn)，也可以用 C語言編程來進行。按生產(chǎn)調(diào)度指令，根據(jù)操作經(jīng)驗、物料平衡、自動控制方案來調(diào)整裝置的主要流量。中段回流計算的數(shù)學(xué)模型根據(jù)塔頂回流量、塔底吹氣量、塔頂溫度、塔頂回流入口溫度、頂循環(huán)回流進口溫度、中段回流進出口溫度等計算出最佳回流量，以指導(dǎo)操作。但是，中段回流過大對蒸餾不利，會影響分餾精度，在塔頂負荷允許的情況下，適度減少中段回流量，以保證一側(cè)線和二側(cè)線產(chǎn)品脫空度的要求。在保證減壓混和蠟油質(zhì)量的前提下， 量大限度拔出蠟油餾份，減二線 90％餾出溫度不小于 510℃ ，減壓渣油運行粘度小于 810 泊（對九二三油），并且優(yōu)化分配減一線與減二線的取熱。 178。 2℃ ，常壓塔各側(cè)線分別達到脫空 3～ 5℃ ，常二線產(chǎn)品的恩氏蒸餾分析 95％點溫度大于 350℃ ，常三線 350℃ 餾份小于 15％，并在操作臺上 CRT顯示上述各側(cè)線指標。在滿足各餾出口產(chǎn)品質(zhì)量要求前提下，實現(xiàn)提高撥出率及各段回流取熱優(yōu)化。 178。按年平均處理原油 250 萬噸計算，如干點提高 2℃ ，塔頂撥出物可增加上千噸。塔頂溫度和塔頂撥出物的干點存在一定關(guān)系，根據(jù)工藝人員介紹，塔頂溫度每提高 1℃ ，干點可以提高 3～ 5℃ 。該回路原采用 PID控制，因受處理量、環(huán)境溫度等變化因素的影響，無法得到滿意的控制效果。 178。還有的企業(yè)，操作員利用常壓塔生產(chǎn)過程平穩(wěn)的特點，將 SPC 控制部分切除，依照計算機根據(jù)實時參數(shù)計算出的分餾點，人工微調(diào)相關(guān)側(cè)線產(chǎn)品流量控制系統(tǒng)的給定值，這部分優(yōu)化軟件實際上只起著離線指導(dǎo)作用。用模型計算比在線分析儀快，一般系統(tǒng)程序每10秒運行一次，克服了在線分析儀的滯后，改善了調(diào)節(jié)品質(zhì)。分餾點（初餾點、干點、 90％點溫度）的獲取，有的企業(yè)采用引進的初餾塔、常壓塔、減壓塔分餾點計算模型。針對廣義對象的多變量強關(guān)聯(lián)、大延時等特點，設(shè)計了常壓塔多變量控制系統(tǒng)。 首先要確立包括三個 PID 調(diào)節(jié)器、常壓塔和三個質(zhì)量儀表在內(nèi)的廣義的對象數(shù)學(xué)模型：式中： P為常一線產(chǎn)品初餾點； D 為常一線產(chǎn)品干點； T〔， 2〕為常二線產(chǎn)品 90％點溫度； T〔， 1〕為常一線溫度； Q〔， 1〕為常一線流量； Q〔， 2〕為常二流量。常一線溫度上升會引起常一線初餾點、常一線干點及常二線 90％點溫度升高。主要質(zhì)量指標是用常一線初餾點、常一線干點和常二線 90％點溫度來衡量，并由在線質(zhì)量儀表連續(xù)分析。 常壓塔多變量控制 某廠常壓塔原采用解耦控制，在此基礎(chǔ)上開發(fā)了多變量控制。系統(tǒng)的長期成功運行對國內(nèi) DCS應(yīng)用開發(fā)是一種鼓舞。某廠最早開發(fā)的原油蒸餾先進控制，整個系統(tǒng)分四個部分：側(cè)線產(chǎn)品質(zhì)量的計算，塔內(nèi)汽液負荷的精確計算，多側(cè)線產(chǎn)品質(zhì)量與收率的智能協(xié)調(diào)控制，回流取熱的優(yōu)化控制。 2．原油蒸餾的先進控制策略 國內(nèi)原油蒸餾的先進控制策略，有自行開發(fā)應(yīng)用軟件和引進應(yīng)用軟件兩種，并且都在裝置上閉環(huán)運行或離線指導(dǎo)操作。 DCS 的這種控制結(jié)構(gòu)層可以這樣理解：基本控制層相當(dāng)于單回路調(diào)節(jié)儀表，可編程模塊在一定程度上近似于復(fù)雜控制的儀表運算互聯(lián)，優(yōu)化層則和 DCS的計算機功能相對應(yīng)。 DCS 的控制結(jié)構(gòu)層基本是采用遞階形式，一般是上層提供下層的設(shè)定點，但也有例外。這些算法是通過 DCS 中的運算模塊的組態(tài)獲得的。 DCS 的控制結(jié)構(gòu)層，大致按三個層次分布：基本模塊：是基本的單回路控制算法，主要是 PID，用于使被控變量維持在設(shè)定點。 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 8 第 四章 原油蒸餾先進控制 1． DCS的控制結(jié)構(gòu)層 先進控制至今沒有明確定義，可以這樣解釋，所謂先進控制廣義地講是傳統(tǒng)常規(guī)儀表無法構(gòu)造的控制，狹義地講是和計算機強有力的計算功能、邏輯判斷功能相關(guān)，而在 DCS上無法簡單組態(tài)而得到的控制。這種自上而下的干點解耦控制方法，在改變本側(cè)線流量的同時也調(diào)整了下一側(cè)線的流量，從而穩(wěn)定了各側(cè)線的產(chǎn)品質(zhì)量。其測量值為本側(cè)線流量與常一線流量延時值、常塔餾出油量延時值之和。以 常二線為例，常二線抽出量可以由二線抽出流量來控制，也可以用解耦的方法來控制，用流程畫面發(fā)換開關(guān)來切換。一般可以用常一線初餾點、常二線干點（ 90％干點）、常三線粘度作為操作中的質(zhì)量指標。該系統(tǒng)的開發(fā)和實施充分利用了 DCS內(nèi)部儀表的功能。其測量值是燃料油、燃料氣的發(fā)熱值，即供熱值。熱值平衡控制需要使用許多計算器功能塊來計算熱值，并且同時使用熱值控制 PID功能塊。 4．加熱爐出口溫度控制 加熱爐出口溫度控制有兩種技術(shù)方案，它們通過加熱爐流程畫面上的開關(guān)（或軟開關(guān)）切換。 爐膛壓力控制 在常壓爐、減壓爐輻射轉(zhuǎn)對流室部位設(shè)置微差壓變送器，測出爐膛的負壓，利用長行程執(zhí)行機構(gòu)，通過連桿來調(diào)整煙 道氣檔板開度，以此來維持爐膛內(nèi)壓力正常。 3．提高加熱爐熱效率的控制 為了提高加熱爐熱效率，節(jié)約能源，采取了預(yù)熱入爐空氣、降低煙道氣溫度、控制過?？諝庀禂?shù)等方法。由 DCS計算器功能塊來求算冷卻前后的溫差，并求出熱負荷。由中段回流熱負荷的大小來決定回流的流量。 2．常壓塔、減壓塔中段回流熱負荷控制 中段回流的主要作用是移去塔內(nèi)部分熱負荷。 0． 7MPa 蒸汽壓力檢測信號送入功能塊調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器輸出 4～ 12mA 段去調(diào)節(jié) 1． 1MPa 蒸汽入管網(wǎng)調(diào)節(jié)閥，輸出 12～ 20mA 段去調(diào)節(jié) 0． 4MPa 乏氣管網(wǎng)調(diào)節(jié)閥。 1．減壓爐 減壓爐 0． 7MPa 蒸汽的分程控制減壓爐 0． 7MPa 蒸汽的壓力是通過補充 1． 1MPa蒸汽或向 0． 4MPa 乏氣管網(wǎng)排氣來調(diào)節(jié)。應(yīng)用軟件一部分是通過連續(xù)控制功能塊來實現(xiàn)，另一部分則用高級語言編程來實現(xiàn)。 ，目的是降低油汽分壓，提高拔出率。 減底渣油由泵抽出，分兩路換熱（渣油一路換熱流程：換 11/1CD、換 11/2CD、換 11/3CD、換 11/4CD、換 11/5CD；渣油二路換熱流程： 11/1AB、 11/2AB、 11/3AB、11/4AB、 11/5AB）后合并進入冷 12，然后作氧化瀝青料、焦化料或丙烷脫瀝青料出裝置。 減一中自塔 3 中段填料下集油箱餾出，由泵抽送分三路并聯(lián)經(jīng)換熱器（經(jīng) 三通溫控調(diào)節(jié)閥），換熱器（不經(jīng)三通溫控調(diào)節(jié)閥）換熱后返回塔 4 上段填料下集油箱之下。 減壓二線自塔 3 下段填料下集油箱餾出，經(jīng)塔 5 上段汽提，油汽返回中段填料下集油箱之下，餾出油由泵抽出后經(jīng)冷卻至 60～ 70℃作潤料或催化料出裝置。 塔 4 頂油汽、水蒸汽由揮發(fā)線引出，（為了防腐注有氨水和緩蝕劑）分 8 支路進入 4組間冷凝器冷卻，冷凝油水流入容 5進行油水分離，未冷凝油汽被一級蒸汽真空泵抽送入 2組間冷器，冷卻，冷凝液進入容 5，未冷凝氣被二級蒸汽 真空泵抽送入冷卻，冷凝液進入容 5，最后的不凝氣引去爐 3燒或排入大氣中。 常壓塔底重油由泵抽出，分四路進入爐 3 加熱。 常壓 一中自第 12層餾出，由泵抽送，返回口為第 10 層。精制罐分離出的堿渣自壓送往汽油泵房回收。 常壓一線自第 9層餾出，經(jīng)汽提上段汽提，油汽返回塔 1第 8層，餾出油由泵抽出先 后經(jīng)冷卻至 40～ 45℃進入燈油沉降罐作航煤，燈油或溶劑油出裝置。容分離出來的冷凝水部份用泵注入揮發(fā)線，另一部份排入堿性水道或經(jīng)泵送北汽提裝置，不凝氣（瓦斯）從容一頂出來經(jīng)水封罐脫油脫水后去加熱爐燒或明放空或去火炬線放空，或去三蒸餾尾氣系統(tǒng)。 常壓系統(tǒng) 從爐 1 加熱出來的油進入塔 1 汽化段后，汽相進入精餾段，在精餾段分離切割出五個產(chǎn)品，液相進入提餾段，在塔底液面上方吹入過熱蒸汽作汽提用。 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 4 在電脫鹽罐內(nèi) 12021～ 24000 伏高壓交流電所產(chǎn)生的電場力和破乳化劑的作用下，微小的水滴聚集成大水滴沉降下來與原油分離，因原油中的鹽份絕大部分溶于水中，故脫水包括了脫鹽。因此本設(shè)計采用三段汽化蒸餾，即預(yù)汽化 — 常壓蒸餾 — 減壓蒸餾。 在采用新工藝新設(shè)備的同時優(yōu)化了工藝流程，為了節(jié)能常壓系統(tǒng)采用 4 臺空冷器，為增加處理量常壓爐四路進料四路出。為了降低減壓塔內(nèi)真空高度，提高沸點，減壓塔采用二級抽真空器。 初頂、常頂用空冷代替水冷，節(jié)約了用水量，也減少了三廢處理量。以實現(xiàn)裝置長周期運行。根據(jù)加工含環(huán)烷酸原油的特點，結(jié)合加工含環(huán)烷酸原油的經(jīng)驗，優(yōu)化了設(shè)備選型及選材，采用了目前最先進技術(shù)既初餾塔、常壓塔塔盤為 ADV 高效塔盤。 遼河原油屬于低硫中間基原油， 含環(huán)烷酸多 根據(jù)原油的性質(zhì)、特點和市場的需求主要生產(chǎn)重整汽油、航空煤油、輕柴油、重柴油、混合蠟油、渣油等。常壓塔底重油用泵送至常壓加熱爐，加熱到390℃ ，送減壓塔進行減壓蒸餾。初餾塔底原油經(jīng)泵分兩路送熱交換器換熱至290℃ 左右，分路送入常壓加熱爐并加熱到 370℃ 左右，進入常壓塔。各煉油廠均使用不同類型原油，當(dāng)改變原油品種時還要改變生產(chǎn)方案。 我國對原油蒸餾，國內(nèi)大型煉油廠一般采用年處理原油 250～ 270 萬噸的常減壓裝置，它由電脫鹽、初餾塔、常壓塔、減壓塔、常壓加熱爐、減壓加熱爐、產(chǎn)品精餾和自產(chǎn)蒸汽系統(tǒng)組成。將常壓塔底油進行減壓蒸餾，等到的餾分視其原油性質(zhì)或 加工方案不同，可以作裂化（熱裂化、催化裂化、加氫裂化等）原料或潤滑油原料油原料，也可以作為乙烯裂解原料。是任何一次加工與二次加工裝置所不可缺少的設(shè)備 .原油經(jīng)過常壓蒸餾可分餾出汽油、煤油、柴油餾分。 石油不能直接作汽車、飛機、輪船等交通運輸工具發(fā)動機的燃料，也不能直接作潤滑油 、溶劑油、工藝用油等產(chǎn)品使用，必須經(jīng)過各種加工過程，才能獲得符合質(zhì)量要求的各種石油產(chǎn)品。 石油煉制工業(yè)生產(chǎn)汽油、煤油、柴油等燃料和化學(xué)工業(yè)原料，是國民經(jīng)濟最重要的支柱產(chǎn)業(yè)之一，關(guān)系國家的經(jīng)濟命脈和能源安全，在國民經(jīng) 濟、國防和社會發(fā)展中具有極其重要的地位和作用。 Control system. 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 V 目錄 摘 要