(过程成套装备)3.7-1管道仪表流程图的设计

1、( (过程成套装备过程成套装备)3.7-1)3.7-1管管道仪表流程图的设计道仪表流程图的设计5变量和仪表功能以外的缩写字变量和仪表功能以外的缩写字6仪表仪表安装位置安装位置图形符号图形符号7二二. . 确定为达到设计要求所需测量的参数确定为达到设计要求所需测量的参数例：苯和乙烯气相烷基化流程图，须测量那些参数？81. 1.产品数量产品数量为计量，测量 为了控制，测量82912. 2. 产品质量产品质量（由产品成分决定）：（2）前馈控制利用直接测量的扰动量来调节控制变量（1）反馈控制利用被控变量的直接测量值调节控制变量。9（3）推断控制。 利用辅助测量参数调节控制变量的方法。 塔顶产品流股8的

2、组成是塔板温度的函数，可用塔板温度与馏出液8组成的关系。利用热电偶测出的温度来调节回流量103. 3.安全安全 防止设备的超温和超压。反应器D101应测量其进出口温度和床层温度以及发出警报并切断乙烯进料；精馏塔顶或塔釜的压力。4. 4.操作条件操作条件 满足各个设备内在的约束条件。贮罐不应溢流或抽空液面测量；精馏塔不应液泛或漏液压降测量。5. 5.经济性经济性 优化控制；成本控制消耗量。 乙烯、苯、乙基苯、冷却水总管、蒸汽总管等管道上设置流量计，显示瞬时值及累计值。11 其他工艺参数的变化引起压力变化者，均需设置压力调节系统。 用怎样的方式调节压力取决于过程持性过程持性。 例如，精馏塔的压力变

3、化是由于塔内气相物料不平衡所引起的，进口气体量出口气体量，压力就上升，反之则下降。三三. . 压力控制压力控制1. 1. 塔顶有大量不凝气体的情况塔顶有大量不凝气体的情况 在气体出口管在气体出口管上加调节阀，直接上加调节阀，直接控制排气量控制排气量12当塔顶气体进入压缩机时可用调节压缩机转速的方法调节塔顶压力。当压力升高时，压缩机转速加快，吸入量增加。反之，压缩机转速降低。13（2 2）有少量不凝气体的情况）有少量不凝气体的情况 用调节排出气体量的方法调节压力，易滞后或失灵。应采用调节蒸汽冷凝量的办法来控制压力。(a)(a)调节冷剂的流量调节冷剂的流量14(b)(b)当冷剂流量不允许调节时需采

4、用三通调节阀。当冷剂流量不允许调节时需采用三通调节阀。15(c)(c)改变冷凝器的面积改变冷凝器的面积 调节蒸汽冷凝面积，从而使压力保持在要求的范围内,这种方法称为热旁通法热旁通法。 当塔顶压力上升时，关小调节阀，使塔顶和回流罐的压差增大，冷凝器的液面下降，气体冷凝面积增加，塔顶压力下降。当阀门开大时，冷凝器液面上升，蒸汽冷凝量减少，使塔压升高。注意！环境温度影响很大，设备需保温。16四四. .液位的控制液位的控制1.气液两相的界面控制A、用溢流保持液面恒定 B、 用调节出料量控制液面17C、用调节进料量控制液面稳定适用于出料量要求稳定，而进料可以改变的情况。182.两个液相的界面控制对卧式容

5、器 油相 经溢流挡板 流入容器的另一侧，用泵输出； 水相用界面控制器 LdC LdC 控制界面，用泵输出。L 液位d 差C 控制19对立式容器 水相经溢流管流入容器的下部，用泵抽出； 油相由界面控制器调节输出。203. 液面与其他工艺参数的交叉控制 前述为液面波动仅与进出口流量变化有关，可直接采用控制进出口流量的方法。 有些情况液面的波动不是由于进出料流量的变化所引起，则需先找出影响液面波动的主要原因主要原因，然后才能决定正确的控制方案控制方案。 例：精馏塔的绝大部分产品在顶部排出，塔釜仅排出少量重组分。 如何控制塔釜液面？21 控制方法控制方法：用塔釜出料量调节液面；用提馏段温度控制蒸汽量。

6、 因为精馏塔塔顶馏出量大，需要供给较大的热量。热量波动将使塔釜液面发生较液面发生较大的波动大的波动；而排出量的变化对液面的影响较小。此法调节液面不灵敏此法调节液面不灵敏图a：常规控制方案常规控制方案22图(b)是交叉控制方案 用控制塔釜提馏段温度调节出料量； 用液面控制调节加热蒸汽量。效果较好 过程：当进料量增加时，将使塔釜液面上升液面上升，轻组分含量增加，提馏段温度下降温度下降，这时：液面控制器调节蒸汽阀开大；使出料调节阀关小关小，含轻组分的产品排出量减少，液面上升, 将使V1进一步开大。 效果效果：控制作用互补，减少控制作用互补，减少调节滞后。调节滞后。 调节系统之间不会引起调节调节系统之

7、间不会引起调节过程的振荡，提高了调节质量。过程的振荡，提高了调节质量。23五五. . 温度的控制温度的控制1.热交换器的温度控制实质上是传热量Q的控制。 Q = FQ = FttK K 哪个参数能调节？哪个参数能调节？传热系数k在正常的物流流量和温度范围内变化很小，因此能调节的只有传热温差和传热面积（1）、无相变无相变换热器物料出口温度一般用改变冷(热)介质流量的方法来调节见图(a)。2425当冷当冷( (热热) )介质的流量不能调节时介质的流量不能调节时改变物料本身的流量，见图(c)。用三通改变进入热交换器的流量，见图(b)26（2）、有有相变换热器 对纯组分，相态变化时若压力不变其温度也是

8、恒定的，即传热温差不变。只能用改变传热面积办法来调节物料温度。 若加热介质的压力能调，如用水蒸气加热物料,则可改变蒸汽压力（即冷凝温度）调节物料温度这种方案比较灵敏。再沸器27 若被加热物料温度较低被加热物料温度较低，且有时可能低负荷可能低负荷操作时 低负荷说明用蒸汽量很少，低负荷说明用蒸汽量很少，这样不控制蒸汽，控制冷这样不控制蒸汽，控制冷凝液凝液 将调节阀装在凝液管道上，使蒸汽压力不变，通过凝将调节阀装在凝液管道上，使蒸汽压力不变，通过凝液排出量的变化调节有效传热面液排出量的变化调节有效传热面。物料温度低且物料温度低且负荷低负荷低时，若用图时，若用图b b方案，方案，蒸汽冷凝温度可能低于蒸

9、汽冷凝温度可能低于100 100 ，相应，相应的饱和蒸汽压力低于大气压，造成凝的饱和蒸汽压力低于大气压，造成凝液的排除呈脉冲状态。液的排除呈脉冲状态。 设计设计换热换热器时器时对传对传热面热面积必积必须留须留有余有余地。地。282.精馏塔的温度控制 精馏塔操作是否达到分离要求应根据塔顶、塔底产品的组分分析决定。当在线组分分析条件不具备时，可以用温用温度控制代替质量控制度控制代替质量控制,因为精馏塔内的气液相处于相平衡状态，组成和温度有对应关系。精馏段的温度控制用回流调节精馏段的温度控制用回流调节注意：精馏塔注意：精馏塔能用温度控制能用温度控制代替质量控制代替质量控制的前提是的前提是压力压力一定

10、一定。29提馏段的温度用塔釜上升蒸汽量调节30 对同一个精馏塔，精馏段和提馏段两者只能采用精馏段和提馏段两者只能采用一个温度控制一个温度控制，在下列情况下宜采用提馏段温度控制：（1）塔底产品的纯度要求比塔顶产品的高；（2）精馏段板上的温度变化不能很好地反映组成的变化或不灵敏；（3）进料为液相，进料的温度或组成的波动对提馏段的影响较精馏段更显著、迅速，因而提馏段温控滞后较小； （4）当精馏塔回流量取决于塔釜脱除轻组分质量要求（如原油除轻烃）时，此时调节回流量来稳定塔的操作不如采用提馏段温控敏感。313. 精馏塔的温差控制 精馏塔能用温度控制温度控制代替质量控制的前提是压力一定压力一定。压力变化对

11、泡点影响压力变化对泡点影响比比组成变化对泡点影响组成变化对泡点影响 大。大。因此，温度控制不能代替质量控制，在分析控制有困难的情况下可采用温差控制。温差控制原理温差控制原理： 塔压变化时每块板的泡点也会变化，但两板间温差基本上不变，而产品纯度变化将引起塔板间温差变化。32六六 流量控制流量控制1、简单流量控制（1）离心泵调节阀安装在泵出口管道上，图(a)33 (2)齿轮泵和旋涡泵 若把出口调节阀安装在与离心泵相同的位置，当把阀门关小时，会使马达过载而损坏。应将调节阀安装在泵出口的旁路管道上，图(b)34（3）蒸汽往复泵 用改变进泵的蒸汽流量或压力的方法来调节活塞往复次数，从而实现调节物料流量。

12、35 有些工艺过程要求流量的差值恒定，例如有侧线出料的蒸馏塔。 常规的精馏段回流控制改成流量差值控制侧线出料量。2、流量差值控制36七七. .串级控制串级控制 用一个控制器的输出作为另一个控制器的设定，使主调节器调节关键参数时，调节品质更稳定。例1 热交换器出口物料的温度控制出口图(a)用加热蒸汽的流量来调节，简单，如果蒸汽压力不稳定将不能取得好的效果。37v为了改进调节质量，采用下图方案，对蒸汽增加了压力调节。v但仍有缺点：它有两个调节阀不仅增加了蒸汽的压力损失，还增加了投资。出口38v图c是串级控制方案串级控制方案，主回路温度控制器TC的输出输出作为副回路流量控制器FC的设定值设定值。v通过FC的调节作用,及时消除了对出口温度的主要干扰。39 用于精馏塔的塔顶或塔底温度控制，用来补偿流量变化的影响。 在化工生产过程中，串级控制的副回路几乎都是流量和液位控制。40八八. .分程控制分程控制当一个控制点的参数变化范围比较大时，根据控制器输出值的范围分别控制两个或两个以上的调节阀。 温度控制调节器的输出信号经转换送至A、B阀。当测温点的温度低于设定值时调节器控制A阀逐渐由开到闭，旁通流量减少，使温度上升；若A阀全闭后温度还低于设定值