化工常压炉课程设计

1、第一章 系统流程1.1工艺流程原油稳定装置缓冲换热部分工艺流程中， 原油缓冲罐 101-1/2 及其配套设施可构 成冗余系统，接收油站来油，并进行初步的油气分离。脱出气送深冷装置，原油经泵 101-1/2 输入换热罐 101-1/2 102-1/2 与泵 102-1/2 输入的稳油换热后输往加热炉。1.2控制系统原油稳定装置缓冲换热部分控制系统，单回路 2 套，液位选择报警( LAS102A/B) 和气动调节阀( DG200/150)构成单回路控制系统，通过控制原油的流量来控制原油缓 冲罐 101-1/2 的液位；压力指示控制器( PIC101)和气动调节阀构成另一套单回路控制 系统，控制脱出

2、天然气管道的压力。串级控制系统 1 套。液位变送器( LT101A/B)输出 信号经液位电磁阀继动器计算器的处理，与流量记录累计控制器(FRQC10)1 的信号共同作为流量控制器 (FC101)的输入构成串级控制系统， 控制换热罐 101-1/2 及 102-1/2 的进油流量。此外，还有压力指示，液位指示 , 液位指示报警，流量累计记录和液位记 录控制报警各类控制及显示仪表若干。图 1-1 原油稳定装置缓冲换热部分控制系统流程图第二章 调节阀的计算2.1调节阀的选型调节阀又称控制阀，是执行器的主要类型， 通过接受调节控制单元输出的控制信号， 借助动力操作去改变流体流量。调节阀一般由执行机构和

3、阀门组成。如果按其所配执行 机构使用的动力，调节阀可以分为气动、电动、液动三种，即以压缩空气为动力源的气 动调节阀，以电为动力源的电动调节阀，以液体介质 (如油等 )压力为动力的电液动调节 阀，另外，按其功能和特性分，还有电磁阀、电子式、智能式、现场总线型调节阀等。 调节阀的产品类型很多，结构也多种多样，而且还在不断更新和变化。一般来说阀是通 用的，既可以与气动执行机构匹配，也可以与电动执行机构或其它执行机构匹配。(1)从使用功能上选阀需注意的问题 调节功能 泄漏量与切断压差 防堵 耐蚀 耐压与耐温 重量与外观(2)综合经济效果确定阀型 高可靠性。 使用寿命长。 维护方便，备品备件有来源。 产

4、品价格适宜，性能价格较好。(3)调节阀型式的优选次序 根据上述观点，特提供调节阀的优选次序如下： 全功能超轻型调节阀 蝶阀套筒阀单座阀双座阀偏心旋转阀 球阀角形阀 三通阀隔膜阀。在这些调节阀中，我们认为应该尽量不选用隔膜阀，其理由是隔膜是一个极不可 靠的零件，使其隔膜阀也成为了可靠性差的产品。2.2调节阀口径计算从调节阀的 Kv 计算到阀的口径确定，一般需经以下步： 计算流量的确定。现有的生产能力、设备负荷及介质的状况，决定计算流量的 Qmax 和 Qmin 。阀前后压差的确定。根据已选择的阀流量特性及系统特点选定S(阻力系数 )，再确定计算压差。计算 Kv 。根据所调节的介质选择合适的计算公

5、式和图表，求得Kvmax 和 Kvmin 。 选用 Kv 。根据 Kvmax,在所选择的产品标准系列中选取 Kvmax 且与其最接近的一 级 C 。调节阀开度验算。一般要求最大计算流量时的开度 90%，最小计算流量时的开度 10%。调节阀实际可调比的验算。一般要求实际可调比 10。阀座直径和公称直径的确定。验证合适后，根据 C 确定。2.3原油缓冲罐压力阀 PV-101原油缓冲罐压力阀 PV-101 设计任务书介质：天然气最大体积流量： 80Nm3/h介质压缩系数： 0.99最小体积流量： 30Nm3/h介质工况密度： 1.5Kg/m3阀前绝压： 0.41Mpa管道通径： 50mm阀后绝压：

6、0.40Mpa操作温度： 45oC介质临界压力： 4.59MPa表 2-1 原油缓冲罐压力阀 PV-101 设计参数选用双座 V型直通阀，查得压力恢复系数为 0.9 。程序见附录 4.1.1 原油缓冲罐压 力阀 PV-101 的计算迭代程序所示。C =11.160485查表得 PV-101 的公称通径：DN=25 mm。2.4液位流量控制阀 FV101液位流量控制阀 FV101设计任务书介质：原油最大体积流量： 183Nm3/h密度： 820Kg/m3最小体积流量： 120Nm3/h操作温度： 45oC阀前绝压： 2.14Mpa管道通径： 200mm阀后绝压： 2.069Mpa表 2-2 液位

7、流量控制阀 FV101 设计参数选用双座 V型直通阀，查得压力恢复系数为 0.9 。程序见附录C =187.54733查表得 FV101的公称通径：DN=100 mm。第三章 标准截流装置的计算3.1概述GB/T2624-93 全称为流量测量节流装置 用孔板、喷嘴和文丘里管测量充满圆管 的流体测量。国内的压差流量计经历了仿制、统一标准设计和自行设计等阶段：我国 1959年由国家推荐的苏联 27-54规程作为我国的暂行规程。 1993年 2月 3日由国家技 术监督局批准 GB/T2624-93 代替 GB2624-81， 1993年 8月 1日实施。该标准第一次等 效采用 ISO5167（199

8、1）与国际接轨，标志着我国现行的标准节流装置，在推广采用国 际标准上的研究成果、提高测量精度方面，以取得了突破性的进展。GB/T2624-93 主要特点有： 以流出系数 Kv 代替流量系数 ；Kv 值的计算中的 降阶计算由原流量系数 0 计算 中的最高阶 20降至流出系数 Kv 计算中的最高阶 8次幂。 提出 5 种命题以适应自控工程设计中各方面的需要。提出迭代计算方法，给出计算机计算程序框图。 差压上限不再计算，而要由用户自行选定，要求设计者有更多的经验。 管道粗糙度不再参加计算，而是在计算结果出来后验证。在 GB/T2624-93 中规定的标准节流装置有以下几种： 标准孔板：角接取压；法兰

9、取压；径距取压（ D-D/2 ）。标准喷嘴： ISA1932 喷嘴；长颈喷嘴。文丘里管：文丘里喷嘴；经典文丘里管。3.2加热炉燃料流量 FRQ102加热炉燃料流量 FRQ102标准截流装置的设计任务书介质：天然气管径： 1144最大流量： 650Nm3/h工作温度： 10oC正常流量： 500Nm3/h工作压力： 0.3Mpa最小流量： 400Nm3/h3 20=1Kg/m标准孔板法兰取压表 3-1 加热炉燃料流量 FRQ102标准截流装置设计参数表使用 Matlab7.0 编制标准截流装置的计算迭代程序， 结果在 workspace 中以矩阵形 式输出。程序见附录 4.2.1 加热炉燃料流量

10、 FRQ102标准截流装置的计算迭代程序所示。计算结果：12345678x0.640340.520860.532030.53210.53210.53210.53210b0.734340.679670.685340.685380.685380.685380.685380c0.6060.745470.727790.729690.72970.72970.72970.7297E000.000159263.1135e-6 -3.987e-86.6788e-101.5663e-12 0g-0.0893070.00920126.1802e-51.2082e-6 -1.5471e-82.5917e-106.0

11、779e-13 0表 3-2 加热炉燃料流量 FRQ102标准截流装置迭代数据表d20 =72.230506 mm3.3对输轻油流量 FRQ106对输轻油流量 FRQ106标准截流装置的设计任务书介质：轻油管径 763.5最大流量 5.4m3/h工作温度 77oC正常流量 4.1m3/h工作压力 0.6Mpa最小流量 3.2m3/h操作状况 =559Kg/m3标准孔板法兰取压操作状况黏度 0.23cp表 3-3 对输轻油流量 FRQ106标准截流装置的设计参数表使用 Matlab7.0 编制标准截流装置的计算迭代程序， 结果在 workspace 中以矩阵形 式输出。程序见附录 4.2.2 对

12、输轻油流量 FRQ106标准截流装置的计算迭代程序所示。计算结果：1234567x0.237030.356230.341160.341590.341590.341590b0.480250.579290.568230.568550.568550.568550c10.665370.69760.693780.693890.693890.69389E000.00142655.1191e-6-5.5454e-1000g0.079316-0.0114810.000338121.2134e-6-1.3144e-1000表 3-4 对输轻油流量 FRQ106标准截流装置迭代数据表d20 =39.727068

13、mm第四章 计算程序4.1阀的计算迭代程序4.1.1原油缓冲罐压力阀 PV-101 的计算迭代程序clear;clc;P1=0.41;%阀入口绝压 (MPa)P2=0.40;%阀出口绝压 (MPa)XT=0.99;%压差比系数K=39000;%比热比Qg=80;%体积流量 (Nm3/h)Fg=0.69; p1=1.5;%工况密度 (Kg/m3) Wg=Qg*(273+45)/273*1.5;%质量流量 (Kg/m3) X=(P1-P2)/P1;i=K*XT/1.4; f=1.47-0.66*X/(K*XT);Kv=Wg*(1/(X*P1*p1)0.5/(100*Fg*f);C=Kv/1.01

14、clear;clc;Fl=0.9;% 液体压力恢复系数P1=2.14;%阀入口绝压 (MPa) P2=2.069;%阀出口绝压 (MPa) Pv=0.5332;%阀入口温度饱和蒸汽压 ( 绝压 MPa) Pc=4.92;%热力学临界压力 (绝压 MPa) Ql=(183+120)/2*(273+45)/273;% 液体体积流量 (m3/h) pl=820;% 液体密度 (Kg/m3)Ff=0.96-0.28*(Pv/Pc)0.5;% 液体临界压力比系数 dp=P1-P2;i=Fl2*(P1-Ff*Pv);if dpiKv=0.01*Ql*(pl/dp)0.5;elseKv=0.01*Ql*(p

15、l/i)0.5;endC=Kv/1.014.2 标准截流装置的计算迭代程序4.2.1加热炉燃料流量 FRQ102 标准截流装置的计算迭代程序clear;clc;D=114-2*4;%工况管道内径 (mm) gm=1*500/(273/(273+20);% 正常质量流量 (20C) gmmin=1*400/(273/(273+20);% 最小质量流量 (20C) gmmax=1*650/(273/(273+20);% 最大质量流量 (20C) t=10;%工况温度( C )u=0.0085*0.001;% 工况粘度 (Pa/s) lmd=0.000012;%孔板膨胀系数 rd=0.000011;

16、%管道膨胀系数 p=2;%工况密度 (p20=1kg/m3) P=0.3*1000000;%工作压力 (Pa) k=1.315;%等墒指数 b=zeros(1,10);c=zeros(1,11);E=zeros(1,10);x=zeros(1,10);g=zeros(1,10); e=zeros(1,10);c(1,1)=0.6060;e(1,1)=1;red=0.354*gm/(D*u);B=(1000000/red); L=(25.4/D);%0.2396 C=0.5959+0.312*(b(1,1)2.1)-0.1840*(b(1,1)8)+0.0029*(b(1,1)2.5)*(B0.

17、75). +0.0090*L*(b(1,1)4)/(1-(b(1,1)4)-0.0337*L*(b(1,1)3);depmax=(1-b(1,1)4)*gm2/(0.004*C*b(1,1)2*D2)2*p);%depmax=862.2, 800depmax=800; dep=(gm/gmmax)2*depmax; a2=gm/(0.004*D2*(dep*p)0.5);for i=1:1:10 if i3 x(1,i)=a2/(c(1,i)*e(1,i); b(1,i)=(x(1,i)2/(1+x(1,i)2)0.25); e(1,i+1)=(1-(0.41+0.35*b(1,i)4)*de

18、p/(k*P);c(1,i+1)=(0.5959+0.312*(b(1,i)2.1)-0.1840*(b(1,i)8)+0.0029*(b(1,i)2.5).*(B0.75)+0.0090*L*(b(1,i)4)/(1-(b(1,i)4)-0.0337*L*(b(1,i)3);g(1,i)=a2-x(1,i)*c(1,i+1)*e(1,i);elsex(1,i)=(x(1,i-1)-g(1,i-1)*(x(1,i-1)-x(1,i-2)/(g(1,i-1)-g(1,i-2); b(1,i)=(x(1,i)2/(1+x(1,i)2)0.25); e(1,i+1)=(1-(0.41+0.35*b(

19、1,i)4)*dep/(k*P);c(1,i+1)=(0.5959+0.312*(b(1,i)2.1)-0.1840*(b(1,i)8)+0.0029*(b(1,i)2.5).*(B0.75)+0.0090*L*(b(1,i)4)/(1-(b(1,i)4)-0.0337*L*(b(1,i)3); g(1,i)=a2-x(1,i)*c(1,i+1)*e(1,i);E(1,i)=(g(1,i)/a2);if abs(E(1,i)0.0000000002 break;end endend d=D*b(1,i); d20=d/(1+lmd*(t-20)4.2.2对输轻油流量 FRQ106 标准截流装置

20、的计算迭代程序clear;clc;D=76-2*3.5;% 工况管道内径 (mm) gm=(4.1*559);% 正常质量流量 gmmin=3.2*559;%最小质量流量 gmmax=5.4*559;%最大质量流量 t=77;%工况温度( C ) u=0.23*0.001;% 工况粘度 (Pa/s) lmd=0.000012;%孔板膨胀系数 p=559;%工况密度 (Kg/m3) P=0.6*1000000;%工作压力 (Pa) e=1;%因为液体 b=zeros(1,11);c=zeros(1,11);E=zeros(1,10);x=zeros(1,10);g=zeros(1,10); c(

21、1,10)=1;red=0.354*gm/(D*u); b(1,1)=0.5;%red=51124,b 取 0.5 B=(1000000/red);L=(25.4/D);%0.3681C=0.5959+0.312*(b(1,1)2.1)-0.1840*(b(1,1)8)+0.0029*(b(1,1)2.5)*(B0.75).+0.0090*L*(b(1,1)4)/(1-(b(1,1)4)-0.0337*L*(b(1,1)3);depmax=(1-b(1,1)4)*gm2/(0.004*C*b(1,1)2*D2)2*p);%depmax=862.2, 取 800depmax=800;dep=(g

22、m/gmmax)2*depmax;a2=gm/(0.004*D2*(dep*p)0.5);for i=1:1:10if i3x(1,i)=a2/(c(1,i)*e);b(1,i)=(x(1,i)2/(1+x(1,i)2)0.25);c(1,i+1)=(0.5959+0.312*(b(1,i)2.1)-0.1840*(b(1,i)8)+0.0029*(b(1,i)2.5).*(B0.75)+0.0090*L*(b(1,i)4)/(1-(b(1,i)4)-0.0337*L*(b(1,i)3);g(1,i)=a2-x(1,i)*c(1,i+1)*e;elsex(1,i)=(x(1,i-1)-g(1,

23、i-1)*(x(1,i-1)-x(1,i-2)/(g(1,i-1)-g(1,i-2);b(1,i)=(x(1,i)2/(1+x(1,i)2)0.25);c(1,i+1)=(0.5959+0.312*(b(1,i)2.1)-0.1840*(b(1,i)8)+0.0029*(b(1,i)2.5).*(B0.75)+0.0090*L*(b(1,i)4)/(1-(b(1,i)4)-0.0337*L*(b(1,i)3);g(1,i)=a2-x(1,i)*c(1,i+1)*e;E(1,i)=(g(1,i)/a2);if abs(E(1,i)0.0000000002break;endendendd=D*b(1,i);d20=d/(1+l