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毕业设计(论文)-原油蒸馏装置常压塔控制系统设计.doc

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毕业设计(论文)-原油蒸馏装置常压塔控制系统设计.doc

辽宁石油化工大学继续教育学院论文I原油蒸馏装置常压塔控制系统设计摘要DCS在我国炼油厂应用已有15年历史,有20多家炼油企业安装使用了不同型号的DCS,对常减压装置、催化裂化装置、催化重整装置、加氢精制、油品调合等实施过程控制和生产管理。其中有十几套DCS用于原油蒸馏,多数是用于常减压装置的单回路控制和前馈、串级、选择、比值等复杂回路控制。有几家炼油厂开发并实施了先进控制策略。下面介绍DCS用原油蒸馏生产过程的主要控制回路和先进控制软件的开发和应用情况。辽河原油属于低硫中间基原油,含环烷酸多根据原油的性质、特点和市场的需求主要生产重整汽油、航空煤油、轻柴油、重柴油、混合蜡油、渣油等。装置由原油电脱盐、常减压蒸馏、渣油减粘裂化、航煤精制部分组成。根据加工含环烷酸原油的特点,结合加工含环烷酸原油的经验,优化了设备选型及选材,采用了目前最先进技术既初馏塔、常压塔塔盘为ADV高效塔盘。减压塔采用规整填料,处理物料能力大,汽、液接触均匀,传质效果较好。以实现装置长周期运行。高温部位设备和管线全部采用不锈钢材质,以达到防腐的目的。初顶、常顶用空冷代替水冷,节约了用水量,也减少了三废处理量。常压塔设顶循环回流和二个中段回流,以使塔内汽、液相负荷分布均匀,提高塔的处理能力,减小塔顶冷凝器的负荷。为了降低减压塔内真空高度,提高沸点,减压塔采用二级抽真空器。即蒸汽喷射泵和水环抽真空泵。在采用新工艺新设备的同时优化了工艺流程,为了节能常压系统采用4台空冷器,为增加处理量常压炉四路进料四路出。为使相当数量的中间馏分得到合理利用,因为它们是很多的二次加工原料,又能从中生产国民经济所需的各种润滑油、蜡、沥青的原料。因此本设计采用三段汽化蒸馏,即预汽化常压蒸馏减压蒸馏。关键词原油;常减压蒸馏塔;控制系统。辽宁石油化工大学继续教育学院论文II辽宁石油化工大学继续教育学院论文IIICRUDEOILDISTILLATIONUNITATMOSPHERICTOWERCONTROLSYSTEMDESIGNABSTRACTDCSINOURREFINERYAPPLICATIONFOR15YEARSHISTORY,HASMORETHAN20REFININGENTERPRISEINSTALLEDTHEDIFFERENTTYPESOFDCS,OFTENRELIEFDEVICES,CATALYTICCRACKING,CATALYTICREFORMINGDEVICE,HYDROTREATING,OILPRODUCTSTOATTUNE,THEIMPLEMENTATIONOFPROCESSCONTROLANDPRODUCTIONMANAGEMENTTHEREAREMORETHANTENSETSOFDCSFORCRUDEOILDISTILLATION,MAJORITYISUSEDFOROFTENOFPRESSURERELIEFDEVICESINGLELOOPCONTROLANDFEEDFORWARD,CASCADE,SELECTION,SUCHCOMPLEXLOOPCONTROLTHERATIOSEVERALREFINERIESINTHEDEVELOPMENTANDIMPLEMENTATIONOFTHEADVANCEDCONTROLSTRATEGYHEREWITHCRUDEOILDISTILLATIONPROCESSOFDCSTHEMAINCONTROLCIRCUITANDADVANCEDCONTROLSOFTWAREDEVELOPMENTANDAPPLICATIONSITUATIONLIAOHEOILBELONGTOLOWSULPHURCRUDEOIL,INCLUDINGAMONGTHENAPHTHENICACIDMOREACCORDINGTOTHENATUREOFTHECRUDEOIL,CHARACTERISTICSANDTHEDEMANDOFTHEMARKETMAINPRODUCTIONREFORMINGGASOLINE,KEROSENE,DIESELOIL,HEAVYDIESEL,LIGHTMIXEDWAX,DIRECTNESS,ETCDEVICEBYOILELECTRICITYDESALINATION,OFTENVACUUMDISTILLATION,REDUCEGLUERESIDUECRACKING,ANDHANGMEIREFINEDPARTSACCORDINGTOPROCESSINGINCLUDINGTHENAPHTHENICACIDCRUDEOIL,COMBINEDWITHTHENAPHTHENICACIDCRUDEOILPROCESSINGEXPERIENCE,OPTIMIZETHESELECTIONOFEQUIPMENTANDMATERIAL,ANDADOPTEDTHEMOSTADVANCEDTECHNOLOGY,ATMOSPHERICDISTILLATIONTOWEREARLYBOTHTATADISHFORADVEFFICIENTTRAYTHEREDUCEDPRESSURETOWERNEATPADDINGMATERIALSHANDLED,ABILITY,AIR,LIQUIDCONTACTEVEN,MASSTRANSFEREFFECTISGOODINORDERTOREALIZETHELONGPERIODOPERATIONDEVICEHIGHTEMPERATUREPARTSEQUIPMENTANDPIPINGALLADOPTTHESTAINLESSSTEELMATERIAL,INORDERTOACHIEVEANTICORROSIVEPURPOSEFIRST,OFTENBEOFTOPAIRCOOLINGWATER,SAVINGWATERINSTEADOF,ALSOREDUCEDTHECAPACITYOFTHREEWASTESATMOSPHERICTOWERSETTOPCYCLEANDTWOMIDDLEBACKFLOWBACKFLOW,INORDERTOMAKETHETOWERINSTEAM,LIQUIDLOADINGDISTRIBUTIONUNIFORMITY,IMPROVETHEPROCESSINGPOWER,REDUCETHETOWERTOPCONDENSERLOADINORDERTOREDUCETHEREDUCEDPRESSURETHETOWERINHEIGHT,IMPROVETHEBOILINGPOINTVACUUM,VACUUMPUMPING,THEREDUCEDPRESSURETOWERISSECONDARYNAMELYSTEAMINJECTIONPUMPANDWATERRINGSMOKEVACUUMPUMPINTHENEWPROCESSOFNEWEQUIPMENTANDOPTIMIZETHEPROCESS,INORDERTOENERGYSAVING辽宁石油化工大学继续教育学院论文IVATMOSPHERICSYSTEMUSESFOURUNITSOFAIRTANKSTOINCREASECAPACITY,ATMOSPHERICPRESSUREFURNACEFOURWAYSOFINCOMINGFOURTHEROADTOMAKEANUMBEROFTHEMIDDLEOFTHEFRACTIONSGETREASONABLEUSE,BECAUSETHEYAREALOTOFSECONDARYPROCESSINGRAWMATERIAL,ANDNATIONALECONOMYFROMPRODUCTIONALLKINDSOFWAX,LUBRICATINGOIL,ASPHALTMATERIALSOTHISDESIGNUSESTHETHREESECTIONSOFVAPORIZATION,NAMELYTHEVAPORIZATIONDISTILLATIONATMOSPHERICDISTILLATIONVACUUMDISTILLATIONKEYWORDSCRUDEOIL;OFTENVACUUMDISTILLATIONTOWER;CONTROLSYSTEM辽宁石油化工大学继续教育学院论文V目录摘要Ⅰ英文摘要Ⅲ第一章绪论1第二章工艺流程设计321原料油性质及产品性质3211原料油性质、来源3212产品性质322工艺流程3221原油换热系统4222常压系统4223减压系统4第三章常减压装置主要控制回路631加压炉632常压塔、减压塔中段回流热负荷控制733提交加热炉效率的控制7331炉膛压力控制7332烟道气氧含量控制734加热炉出口温度控制735常压塔解耦控制8第四章原油蒸馏先进控制841DCS的控制结构层842原油蒸馏的先进控制策略9421常压塔多变量控制9422LQG自校正控制9423中段回流计算10424自动提降量模型11第五章炼油厂常压塔温度控制系统设计的方案1251过程控制系统方案设计的基本要求1252常压塔温度控制系统的总体设计13辽宁石油化工大学继续教育学院论文VI第六章炼油厂常压塔温度控制系统设计内容1461精馏塔控制系统的组成与结构1462主要内容与设计步骤15621被控参数的选择16622温度变送器的选择17623温度调节器的选择18624执行器的选择1963一线温度控制系统设计2064一线温度控制的主要内容与仪器选择21第七章DCS编程22第八章结论36第九章参考文献37第十章谢辞38辽宁石油化工大学继续教育学院论文1第一章绪论石油是一种主要由碳氢化合物组成的复杂混合物。石油中的烃类和非烃类化合物,相对分子质量从几十到几千,相应的沸点从常温到500度以上,分子结构也是多种多样。石油炼制工业生产汽油、煤油、柴油等燃料和化学工业原料,是国民经济最重要的支柱产业之一,关系国家的经济命脉和能源安全,在国民经济、国防和社会发展中具有极其重要的地位和作用。世界经济强国无一不是炼油和石化工业强国。石油不能直接作汽车、飞机、轮船等交通运输工具发动机的燃料,也不能直接作润滑油、溶剂油、工艺用油等产品使用,必须经过各种加工过程,才能获得符合质量要求的各种石油产品。石油及其产品的蒸馏是炼油装置的最基本单元设备。是任何一次加工与二次加工装置所不可缺少的设备原油经过常压蒸馏可分馏出汽油、煤油、柴油馏分。因原油性质不同,这些馏分有的可直接作为产品,有的需要进行精制或加工。将常压塔底油进行减压蒸馏,等到的馏分视其原油性质或加工方案不同,可以作裂化(热裂化、催化裂化、加氢裂化等)原料或润滑油原料油原料,也可以作为乙烯裂解原料。减压塔底油可作为燃料油、沥青、焦化或其它渣油加工(溶剂脱沥青、渣油催化裂化、渣油加氢裂化等)的原料。我国对原油蒸馏,国内大型炼油厂一般采用年处理原油250~270万吨的常减压装置,它由电脱盐、初馏塔、常压塔、减压塔、常压加热炉、减压加热炉、产品精馏和自产蒸汽系统组成。该装置不仅要生产出质量合格的汽油、航空煤油、灯用煤油、柴油,还要生产出催化裂化原料、氧化沥青原料和渣油;对于燃料一润滑油型炼油厂,还需要生产润滑油基础油。各炼油厂均使用不同类型原油,当改变原油品种时还要改变生产方案。燃料一润滑油型常减压装置的工艺流程是原油从罐区送到常减压装置时温度一般为30℃左右,经原油泵分路送到热交换器换热,换热后原油温度达到110℃,进入电脱盐罐进行一次脱盐、二次脱盐、脱盐后再换热升温至220℃左右,进入初馏塔进行蒸馏。初馏塔底原油经泵分两路送热交换器换热至290℃左右,分路送入常压加热炉并加热到370℃左右,进入常压塔。常压塔塔顶馏出汽油,常一侧线(简称常一线)出煤油,常二侧线(简称常二线)出柴油,常三

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