【正文】 送到常減壓裝置時溫度一般為 30℃ 左右，經(jīng)原油泵分路送到熱交換器換熱，換熱后原油溫度達到 110℃ ，進入電脫鹽罐進行一次脫鹽、二次脫鹽、脫鹽后再換熱升溫至 220℃ 左右，進入初餾塔進行蒸餾。常壓塔塔頂餾出汽油，常一側(cè)線（簡稱常一線）出煤油，常二側(cè)線（簡稱常二線）出柴油，常三遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 2 側(cè)線出潤料或催 料，常四側(cè)線出催料。減一線與減二線出潤料或催料，減三線與減四線出潤料。裝置由原油電脫鹽、常減壓蒸餾、渣油減粘裂化、航煤精制部分組成。減壓塔采用規(guī)整填料，處理物料能力大，汽、 液接觸均勻，傳質(zhì)效果較好。 高溫部位設(shè)備和管線全部采用不銹鋼材質(zhì)，以達到防腐的目的。 常壓塔設(shè)頂循環(huán)回流和二個中段回流，以使塔內(nèi)汽、液相負荷分布均勻，提高塔的處理能力，減小塔頂冷凝器的負荷。即蒸汽噴射泵和水環(huán)抽真空泵。為使相當(dāng)數(shù)量的中間餾分得到合理利用，因為它們是 很多的二次加工原料，又能從中生產(chǎn)國民經(jīng)濟所需的各種潤滑油、蠟、瀝青的原料。 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 3 第二章 工藝流程設(shè)計 原油性質(zhì)、來源 表 原油實沸點蒸餾數(shù)據(jù) 序 餾出溫度 餾 出 , % 序 餾出溫度 餾 出 , % 序 餾出溫度 餾 出 , % 號 ℃ 重 體 號 ℃ 重 體 號 ℃ 重 體 1 113 7 283 13 385 2 148 8 300 14 399 3 180 9 318 15 419 4 210 10 335 16 460 5 235 11 353 17 500 6 256 12 364 表 原油平衡蒸發(fā)數(shù)據(jù) 累計餾出 , ％ (體 ) 3 10 20 30 40 50 60 70 平衡蒸發(fā)溫度 , ℃ 200 237 280 316 348 381 409 436 產(chǎn)品性質(zhì) 表 產(chǎn)品產(chǎn)率及其性質(zhì) 產(chǎn) 品 沸點范圍 產(chǎn) 率 相對密度 恩 氏 蒸 餾 數(shù) 據(jù) , ℃ 名 稱 ℃ %(重 ) 204d 初 10% 30% 50% 70% 90% 終 重整原料 初 ~130 58 87 93 99 106 118 130 航空煤油 130~230 142 162 180 192 205 228 243 輕 柴 油 230~320 225 238 255 262 270 288 312 重 柴 油 320~350 307 324 329 331 342 359 385 重 油 350 原油換熱系統(tǒng) 原油從北山油罐靠靜位能壓送到原油泵進口，在原油泵進口前的過濾器注入利于保 證電脫鹽效果的破乳化劑和水，經(jīng)泵抽送后分東西兩路與油品換熱后進入電脫鹽罐脫鹽脫水。 原油從電脫鹽罐出來后，進料繼續(xù)與油品換熱進入常壓塔第 31層。 常頂油汽、水蒸汽從塔頂揮發(fā)線出來 ，（在揮發(fā)線依次注有氨水，緩蝕劑和堿性水），先分八路進入 8 片空冷器冷卻到 60～ 75℃后，再分兩路冷卻到 40～ 45℃，冷后合并進入容罐作油、水、汽分離。常頂汽油由泵抽出，部份打回塔 1 頂作冷回流，部份經(jīng)混合柱堿洗進入容沉降罐分離堿渣后出裝置或經(jīng)脫砷后出裝置。 常壓二線自第 18層餾出，進入汽提中段汽提，油汽返回塔 1 第 17 層，餾出油由泵抽出后經(jīng)冷卻至 50～ 70℃后與堿液混合進入柴油電離罐，在罐內(nèi)約 ～ 萬伏高壓直流電的電場作用下分出堿渣，常二經(jīng)沉降后作輕柴裝置，若作 10軍柴則改進鹽罐后出裝置。 常壓三線自第 27層抽出，經(jīng)汽提下段汽提，油汽返回塔 1第 26層，餾出油由泵抽出后經(jīng)冷卻至 60～ 75℃作變壓器油原料出裝置，若作輕柴則與常二合并出裝置。 常壓二中自第 20 層餾出，由泵抽出后經(jīng)換熱后經(jīng)三通溫控調(diào)節(jié)閥返回塔 1 第18層。 減壓系統(tǒng) 從爐 2加熱出來的油（約 385～ 395℃）進入塔 4第 4層，在塔內(nèi) 9197Kpa 真遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 5 空度下進行減壓分餾。 減壓一線自塔 3上段填料下集油箱餾出，由泵抽送去與爐用空氣換熱，換熱后再經(jīng)換熱器與原油換熱，然后進入冷卻至 40～ 50℃，部份打回塔 4 作冷回流，另一部份作重柴或催化料出裝置。冷9出口引一支路去泵 32 進口以作重質(zhì)封油用。 減二中自塔 3 第 15 層餾出，由泵 抽送先后經(jīng)換熱后返回塔 4第 17層。（注；換 11/3AB 及換 11/2CD 出來各引一支路作本裝置 及四蒸餾裝置爐用燃料油）。 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 6 第三章 常減壓裝置主要控制回路 原油蒸餾是連續(xù)生產(chǎn)過程，一個年處理原油 250 萬噸的常減壓裝置，一般有130～ 150 個控制回路。下面介紹幾種典型的控制回路。用 DCS 控制 0． 7MPa 蒸汽壓力 ，是通過計算器功能進行計算和判斷，實現(xiàn)蒸汽壓力的分程控制。這實際是仿照常規(guī)儀表的硬分程方案實現(xiàn)分程調(diào)節(jié)，以保持 0． 7MPa 蒸汽壓力穩(wěn)定。中段回流熱負荷為中段回流經(jīng)熱交換器冷卻前后的溫差、中段回流量和比熱三者的乘積。中段回流量為副回 中路，用中段熱負荷來串中段回流流量組成串級調(diào)節(jié)回路。主回路熱負荷給定值由工人給定或上位機給定。一般加熱爐控制是利用煙氣作為加熱載體來預(yù)熱入爐空氣，通過控制爐膛壓力正常，保證熱效率，保證加熱爐安全運行。 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 7 煙道氣氧含量控 一般采用氧化鋯分析器測量煙道氣中的氧含量，通過氧含量來控制鼓風(fēng)機入口檔板開度，控制入爐空氣量，達到最佳過?？諝庀禂?shù)，提高加熱爐熱效率。一種方案是總出口溫度串燃料油和燃料氣流量，另一種方案是加熱爐吸熱一供熱值平衡控制。其給定值是加熱爐的進料流量、比熱 、進料出口溫度和進口溫度之差值的乘積，即吸熱值。熱值平衡控制可以降低能耗，平穩(wěn)操作，更有效地控制加熱爐出口溫度。 5．常壓塔解耦控制 常壓塔有四個側(cè)線，任何一個側(cè)線抽出量的變化都會使抽出塔板以下的內(nèi)回流改變，從而影響該側(cè)線以下各側(cè)線產(chǎn)品質(zhì)量。為了提高輕質(zhì)油的收率，保證各側(cè)線產(chǎn)品質(zhì)量，克服各側(cè)線的相互影響，采用了常壓塔側(cè)線解耦控制。解耦方法用常二線干點控制功能塊的輸出與原油進料量的延時相乘來作為常二線抽出流量功能塊的給定值。 組態(tài)時使用了延時功能塊，延時的時間常數(shù)通過試驗來確定。解耦控制同時加入了原油流量的前饋，對平穩(wěn)操作，克服擾動，保證質(zhì)量起到重要作用。先進控制是軟件應(yīng)用和硬件平臺的聯(lián)合體，硬件平臺不僅包括 DCS，還包括了一次信息采集和執(zhí)行機構(gòu)?？删幊棠K：可編程模塊通過一定的計算（如補償計算等），可以實現(xiàn)一些較為 復(fù)雜的算法，包括前饋、選擇、比值、串級等。 計算機優(yōu)化層：這是先進控制和高級控制層，這一層次實際上有時包括好幾個層次，比如多變量控制器和其上的靜態(tài)優(yōu)化器。特殊情況下，優(yōu)化層直接控制調(diào)節(jié)閥的閥位。原油蒸餾先進控制策略的開發(fā)和實施，在 DCS的控制結(jié)構(gòu)層結(jié)合了對象數(shù)學(xué)模型和專家系統(tǒng)的開發(fā)研究。我國在常減壓裝置上研究開發(fā)先進控制已有 10 年，各家技術(shù)方案有著不同的特點。該應(yīng)用軟件的開發(fā)，充分發(fā)揮了 DCS 的強大功能，并以此為依托開發(fā)實施了高質(zhì)量的數(shù)學(xué)模型和優(yōu)化控 制軟件。各企業(yè)開發(fā)和使用的先進控制系統(tǒng)有：組份推斷、多變量控制、中段回流及換熱流程優(yōu)化、加熱爐的燃料控制遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 9 和支路平衡控制、餾份切割控制、汽提蒸汽量優(yōu)化、自校正控制等，下面介紹幾個先進控制實例。常壓塔有兩路進料，產(chǎn)品有塔頂汽油和四個側(cè)線產(chǎn)品，其中常一線、常二線產(chǎn)品質(zhì)量最為重要。以上三種 質(zhì)量控制通常用常一線溫度、常一線流量和常二線流量控制。常一線流量或常二線流量增加會使常一線干點或常二線 90％點溫度升高。為了獲得 G（ S），在工作點附近采用飛升曲線法進行仿真擬合，得出對象的廣義對象傳遞函數(shù)矩陣 。全部程序使用 C語言編程，按照采集的實時數(shù)據(jù)計算控制量，最終分別送到三個控制回路改變給定值，實現(xiàn)了常壓塔多變量控制。分餾點計算是根據(jù)已知的原油實沸點（ TBT）曲線和塔的各側(cè)線產(chǎn)品的實沸點曲線，實時采集塔的各部溫度、壓力、各進出塔物料的流量，將塔分段，進行各段上的物料平衡計算、熱量平衡計算，得到塔內(nèi)液相流量和氣相流量，從而計算出抽出側(cè)線產(chǎn)品的 分餾點。在計算出分餾點的基礎(chǔ)上，以計算機間通訊方式，修改 DCS 系統(tǒng)中相關(guān)側(cè)線流量控制模塊給定值，實現(xiàn)先進控制。 LQG 自校正控制 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 10 某廠在 PROVOX 系統(tǒng)的上位機 HP1000A700 上用 FORTRAN 語言開發(fā)了 LQG 自校正控制程序，對常減壓裝置多個控制回路實施 LQG 自校正控制。常壓塔頂溫度控制。用 LQG 自校正控制代替 PID 控制后，塔頂溫度控制得到比較理想的效果。當(dāng)塔頂溫度比較平穩(wěn)時，工藝人員可以適當(dāng)提高塔頂溫度，使干點提高，便可以提高收率。自適應(yīng)控制帶來了可觀 的經(jīng)濟效益。常壓塔的模擬優(yōu)化控制。餾出口產(chǎn)品質(zhì)量仍采用先進控制，要求達到的目標(biāo)是：常壓塔頂餾出產(chǎn)品的質(zhì)量在閉環(huán)控制時，其干點值在給定值點的177。在保證塔頂撥出率和各側(cè)線產(chǎn)品質(zhì)量之前提下優(yōu)化全塔回流取熱，使全塔回收率達到 90％以上。減壓塔模擬優(yōu)化控制。 中段回流計算 分餾塔的中段回流主要用來取出塔內(nèi)一部分熱量，以減少塔頂負荷，同時回收部分熱量。由于常減壓裝置處理量、原油品種以及生產(chǎn)方案經(jīng)常變化，中段回流量也要作相應(yīng)調(diào)整，中段回流量的大小與常壓塔負荷、塔頂汽油冷卻器負荷、產(chǎn)品質(zhì)量、回 收勢量等條件有關(guān)。 自動提降量模型 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 11 自動提降量模型用于改變處理量的順序控制。按照時間順序分別對常壓爐流量、常壓塔各側(cè)線流量、減壓塔各側(cè)線流量進行提降。模型閉環(huán)時，不僅改變有關(guān)控制回路的給定值，同時還 在打印機上打印調(diào)節(jié)時間和各回路的調(diào)節(jié)量。除了簡單控制系統(tǒng)以外，還有復(fù)雜的控制系統(tǒng)，即串級控制系統(tǒng)、前饋控制系統(tǒng)、大滯后過程控制系統(tǒng)、比值控制系統(tǒng)、均勻控制系統(tǒng)、分程控制系統(tǒng)、閥位控制系統(tǒng)、選擇性控制系統(tǒng)、接耦控制系統(tǒng)，還有計算機控制系統(tǒng)。 ℃，最大偏差： 1℃ 一線控制 溫度： 60177。 生產(chǎn)過程對過程控制系統(tǒng)的要求是多種多樣的，可簡要歸納為安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟性三個方面。通常采用參數(shù)越限報警、事故報警、聯(lián)鎖保護等措施加以保證。穩(wěn)定性是指在存在一定擾動的情況下，過程控制系統(tǒng)將工藝參數(shù)控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，維持設(shè)備和系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行，使生產(chǎn)過程平穩(wěn)、持續(xù)地進行，同時要求系統(tǒng)具有良好的動態(tài)響應(yīng)特性。采用有效的控制手段對生產(chǎn)過程進行優(yōu)化控制是滿足工業(yè)生產(chǎn)對經(jīng)濟性要求不斷提高的重要途徑 。初餾塔底原油經(jīng)加熱至 360～ 370176。常壓塔側(cè)線出料進入汽提塔，用水蒸氣或再沸器加熱 ,蒸發(fā)出輕組分，以控制輕組分含量。在石化工業(yè)中，許多原料中間產(chǎn)品或粗成品往往是右若干成分組成的混合物，需要經(jīng)過精餾過程進行分離。精餾塔是精餾過程的關(guān)鍵設(shè)備，是過程控制的重要控制對象。工藝要求塔頂出口溫度應(yīng)保持在 70177。 ℃。 分析可以看到：在串級控制系統(tǒng)中，由于引入了一個副回路，不僅能及早克服進入副回路的擾動，而且又能改善過程特性。 圖 精餾段溫度控制系統(tǒng) PT 冷卻劑 FC FT 進料 TC TT Qs 蒸汽 冷凝水 再沸器 回流 QL TT LT TC FC FT LC 一線產(chǎn)品 Qw 塔頂產(chǎn)品 Qd PC LT LC 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 15 當(dāng)以塔頂采出液為主要產(chǎn)品時，往往以精餾段的溫度為衡量質(zhì)量的間接指標(biāo)，這時可選精餾段某點溫度作為被控參數(shù)（間接反應(yīng)塔頂采出液的純度），以回流量QL作為被控變量做成單回路控制系統(tǒng)，亦可以組成串級控制系統(tǒng)。副回路由副變量檢測變送、副調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)閥和副過程構(gòu)成；主回路由主變量檢測變送、主調(diào)節(jié)器、副調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)閥、副過 程和主過程構(gòu)成。前一個調(diào)節(jié)器稱為主調(diào)節(jié)器，它所檢測和控制的變量稱主變量（主被控參數(shù)），即工藝控制指標(biāo)；后一個調(diào)節(jié)器稱為副調(diào)節(jié)器，它所檢測和控制的變量稱副變量（副被控參數(shù)），是為了穩(wěn)定主變量而引入的輔助變量。 精餾段溫度控制系統(tǒng)有如下特點： （ 1） 用精餾段的溫度作為間接質(zhì)量指標(biāo)，能較迅速、直接的反映提餾段產(chǎn)品質(zhì)量。 （ 2）當(dāng)干擾首先進入精餾段時，例如進料產(chǎn)生的干擾首先引起精餾段和塔頂參數(shù)的變化，故用精餾段溫度控制比較及時，動態(tài)響應(yīng)比較迅速。 為了抑制其他的干擾對被控參數(shù)的影響，除了主系統(tǒng)外，還設(shè)有五個輔助控制系統(tǒng)。 被控參數(shù)的選擇 在本課設(shè)中，精餾塔是利用混合物各組分揮發(fā)度不同，將混合物分離成較純組分產(chǎn)品或中間產(chǎn)品的設(shè)備。這樣，塔頂餾出物 (或塔底殘液 )的濃度應(yīng)選作被控參數(shù)，因為它最直接地反映了產(chǎn)品的質(zhì)量。當(dāng)選取間接參數(shù)作為被控參數(shù)時，間接參數(shù)必須與直接參數(shù)有單值函數(shù)關(guān)系；間接參