25-100万吨常减压装置控制系统简介.doc

25-100万吨常减压装置控制系统简介一、工艺综述炼油常减压装置是原油加工的第一道工序。原油经过蒸馏分离成多种油品和下游加工装置的原料。常减压装置控制系统及操作的水平，对炼油厂的产品质量、收率以及对原油的有效利用都有很大影响。常减压装置的工艺流程，见图1（以燃料型为例）。按过程可分：1、 电脱盐：原油中所含盐类，在加工过程中会沉积在工艺管道、加热炉炉管和换热器的管壁上而形成盐垢，致使传热困难，燃料消耗增加。盐类的存在还会造成腐蚀，可导致腐蚀穿孔，漏油而造成火灾，也还会污染二次加工中的催化剂，使催化剂寿命缩短。流程见图2电脱盐就是在原油中注入一定量含氯低的新鲜水或常压塔塔顶冷凝水，经充分混合溶解残留在原油中的盐类。同时稀释原有油水，形成新的乳化液，然后在破乳剂的作用下沉淀分离出，达到脱盐的目的。2、 原油蒸馏A、 我国原油蒸馏装置一般在常压分馏塔前设置初馏塔或闪蒸塔。在于将原油换热升温过程中已经气化的轻质油及时蒸出，使其不再进入常压加热炉。以降低加热炉的换热负荷和原油换热系统的操作压力降。从而节省装置能耗和操作费用。初馏塔顶产品轻汽油馏分作催化重整原料。B、 常压塔设置34个侧线，生产汽油、溶剂油、煤油、航空煤油、轻柴油、重柴油等产品或调和组分。C、 减压塔侧线出催化裂化或加氢裂化原料，产品较简单，分馏精度要求不高。D、 减压塔一般按“湿式”或“干式”操作（即减压塔段和减压炉管不注或少注蒸汽）操作3、 分馏塔分馏塔是原油蒸馏过程中的核心设备。工艺条件主要有分馏塔的温度、压力即回流比等。塔的闪蒸压力由塔顶压力和闪蒸段以上塔板总压降决定。常压塔压力由塔顶冷凝系统的压确定。减压塔顶压力主要由抽空器的能力决定。不论常压塔还是减压塔，其闪蒸压力的降低，均意味着在相同气化率下炉出口温度可降低，从而降低燃料消耗。闪蒸段以上部分压力降低，各侧线馏分之间的相对挥发度增大，有利于侧线馏分的分离。一般优化控制都是围绕常压塔作文章的。4、 加热炉对原油蒸馏的加热炉，要求在规定的气化率下，炉管内的最高油料温度应低于油料开始裂解的温度。（特别是减压加热炉）一般从设备角度采取气化段炉管扩张的措施，使炉管内最高油温不超过400。控制难点是支路出口温度均衡控制。二、控制系统选型对工艺效益的影响 传统石化行业80年代前大多采用常规仪表控制，90年代开始逐渐用DCS控制。DCS取代了常规仪表，使石化行业如虎添翼，一是DCS基本上是内部连接，取消了大量的中间接点和盘装仪表，减少了故障点，使自控系统更可靠地服务于工艺过程；二是由于它强大的软件功能，可方便地搭接各种复杂控制回路，从而实现智能控制，优化控制。三是由于它的网络功能，管理层不但可以及时了解生产情况，而且可以运用各种类型的管理软件方便地指导生产。早期的DCS基本上都是从国外进口的，随着DCS技术逐渐成熟，逐步完善，国产DCS也发展很快，我们浙大中自公司自行研制的Suny Tech TDCS9200已成功地应用于国民经济的各个领域的不同行业。下面就是我们为25-100万常减压装置所作的配置介绍。三，系统配置 系统由现场仪表、控制站操作站、工程师站构成。操作站/工程师站通过系统网SNET与控制站进行数据交换。控制站内则通过控制网CNET于实时数据传递。常减压装置，一般在控制回路70100个，工艺检测点240300个。按岗位分配置由屏幕显示的操作台34个。基本配置:控制站1套 (1:1冗余控制面板)操作站3台（可根据需要增加）工程师站1台工业标准机柜7台I/O卡52块 :其中控制I/O 26块,I/O输入/输出或数字输入/输出26块,均按1:1冗余配置.电源组件:提供24V DC/6A和5V DC/7A直流电源,冗余配置.附属设备:根据需要配置.系统结构如图3所示:四、典型控制原油蒸馏工艺过程基本上是个气液相转换的物理过程，因此所有控制机理应遵循物料、热平衡、相平衡以及质量和热传递等基本原理。1 加热炉支路出口温度的均衡控制常压炉进料一般分为几个支路。常规的控温度制方法使，在各支路上都安装自动流量变送器和控制阀。而炉出口汇合后的温度来调节炉用燃料量。这种调节方法，仅能将炉子总出口温度 保持在规定的范围内，而各支路的出口则有较大的变化。某一路炉管有可能导致过热而结焦，为了改善和克服这种情况，采用支路均衡控制，见图4所示。其调节方法为：保持通过炉子的总流量一定，而允许支路流量有变化。支路的出口温度自动和路总出口温度比较，通过分式计算自动调节各支路的进料流量。维持各支路的温度均衡。采用DCS后，我们可以方便地用FDB实施加热炉支路出口温度的均衡控制，可以达到不大于1，最佳时不到0.5 。2 加热炉燃烧控制在常规的控制系统中，加热炉出口温度、炉膛负压、烟气含量等变量时独立的，互不关联的。而实际上各变量之间时相互影响的。采用DCS后，运用前馈加反馈的控制方法；反馈调节对象选择加热炉的热效率，执行手段采用调节空气量，前馈系统采用单参数反馈，干扰源选定燃料压力。其控制流程如图5。3 分馏塔的质量闭环控制分馏塔质量闭环控制是根据已知的原油实沸点曲线和塔的各侧线产品的沸点曲线，塔各部位的温度、压力以及各进出塔物流的流量等实时参数。通过物料平衡，热平衡计算出塔各分段的气液相内回流及其组成，再算出可抽出线产品的干点和初馏点，并以其温度值作为温度控制的设定值。在Suny TechTDCS9200中采用RTM功能块群很容易实现。这种方法取代了在线分析仪表，克服了在线分析和滞后现象，可及时检测出产品的干点变化和自动调节产品的抽出量，使产品质量稳定和收率提高。4 常压塔多变量智能控制多个单回路PID的控制方案，可发展为对一个设备或部分工艺过程的综合控制。DCS所具有的控制和运算功能加上测控过程的数学模型，可以开发形成各自功能，各种形式的 实现先进控制和优化控制，给企业带来可观的经济效益常压塔多变量智能控制，见图6，这个控制功能在平稳操作，克服原油变化引起的扰动，克服炉出口温度扰动和提高产品质量上均取得良好的效果。被控制变量：常顶温度，常一线气相温度、常三线气相温度控制变量：常顶冷回流流量、常一线抽出量、常三线抽出量可测扰动变量：加热炉出口温度、塔顶压力 5 过气化率控制在原油蒸馏中，为了保证馏分油中 收率和质量，必须有一定的过气化率，但过气化率太大，又会增加装置的能耗，通常以过气化率23为适宜，控制方法可通过DCS进行闭环控制，或开环指导。四、效益分析用DCS实