过程控制工程设计项目

1、过程控制工程课程小设计 任务书黄山学院信息工程学院自动化教研室施云贵2014年5月目 录1 设计目的、内容及安排11.1 设计目的和任务11.2 设计要求12 设计题目22.1 间歇式反应器自控设计22.1.1工艺流程及简要说明22.1.2有关数据和已知条件32.2 列管式换热器自控设计32.2.1工艺流程及简要说明32.2.2有关数据和已知条件42.3 油水分离器自控设计42.3.1工艺流程及简要说明42.3.2有关数据和已知条件53部分图形符号表6I过程控制工程小设计指导书1 设计目的、内容及安排1.1 设计目的和任务本设计是学生第一次进行的综合性专业训练，是自动化专业的一个重要教学环节，

2、其设计目的是进一步巩固和加深对所学理论知识的理解，培养学生独立分析和解决工程实际问题的能力，使学生对自控设计有较完整的概念，培养学生综合运用所学的控制理论、仪表、控制工程等知识进行工程设计的能力，进一步提高设计计算、制图、视图、编写技术文件，查阅参考文献与资料、仪表类型选择的能力。通过此次设计，培养学生树立为社会主义建设服务的观念。设计者应该有敢于创新和勇于负责的精神，从投入施工的角度来严肃对待自己的设计，使自己的设计能最大限度满足生产实际需要，既经济，又可靠。要善于利用书本知识，而又不迷信书本，要善于独立思考，反对粗心大意，草率从事以及不负责的态度；设计中应善于全面综合的考虑各项复杂因素，有

3、选择性吸收前人的成果，发挥主观能动性，大胆提出创造性的设计方案。1.2 设计要求在设计内容选择上要结合具体的生产实际，题目要有一定的实际意义，做到理论联系实际。自控设备设计要求采用计算机控制系统（如DCS、PLC、FCS等）。本设计应当在教师指导下，由学生独立完成下面内容：（1）设计说明书：包括设计指导思想和设计依据，自动化水平和控制方案的确定，设计计算，仪表选型，以及采用新技术新产品的依据，安全技术措施，重要的复杂调节系统的说明，设计中存在的问题等等；（2）填写表格：如自控设备汇总表、调节阀计算数据表、综合材料表等。设计要求方案合理、计算数据准确、图面图形和标注符合国家标准和有关技术规范要求

4、，说明书编写符合指导书规定要求。2 设计题目2.1 间歇式反应器自控设计2.1.1工艺流程及简要说明图2.5间歇式化学反应器工艺流程图间歇式化学反应器是生产苯酚过程中不可缺少的磺化工段的主要设备。其工艺流程如图2.5所示。首先把硫酸罐（高位槽）中的浓硫酸定量放进反应釜里，然后连续注入苯汽，其最大流量可达2500立升/小时，用加热油（变压器油）连续加热4小时左右，其反应温度为120，进行化学反应方程式如下：C6H6 + H2SO4 = C6H5SO3H + H2O (吸热反应)最后产品C6H5SO3H(苯磺酸)由反应器底部放料，未反应完的苯汽，通过分层分离器以后回收再使用。主要控制指标是反应物的

5、转化率，但是现在无法直接测量。2.1.2有关数据和已知条件 反应器动态特性可以近似的看成一阶惯性环节，其放大倍数Kp= 0.8，时间常数Tp=1.5分。 硫酸加入量2吨。 苯最大流量2500立升/小时。 变压器油温度200，最大流量5吨/小时。 反应器规定值为120。 反应所需时间约4小时。 加热油管内径25。 苯流量（回流管）管内径20。 加热蒸汽管内径50。 加热蒸汽最大流量500m3 /h，压力6/ m3。2.2 列管式换热器自控设计2.2.1工艺流程及简要说明列管式换热器是某煤油厂的一个装置，其工艺流程如2.7图所示。将原油储罐的原油用泵打入列管式换热器，经列管式换热器将其加热到T=1

6、50±2,进入后的原油进入下一工段加工。载热体为250的饱和蒸汽。图2.7 列管式换热器工艺流程图2.2.2有关数据和已知条件 换热器出口温度的调节通道动态特性，可以近似看成一阶惯性环节的对象。设其放大倍数KP=0.6 TP=1.2分。 饱和蒸汽：Qmax=360m3/h，QC=280m3/h，P=40kgf/cm2,T=250。 原油：Qmax=50m3/h，Q=39m3/h，P=7kgf/cm2, T=10, =0.9g/cm3 。 加热后的原油温度T=150±2。 工艺上要求在仪表盘上记录原油流量、加热原油温度、饱和蒸汽流量。 工艺上要求就地指示原油泵后压力、温度、加

7、热原油出口温度。 要求控制换热器原油出口温度。 设计尺寸：如下图所示在设计过程中除了上述的已知数据和要求，其它问题可以自己设定。2.3 油水分离器自控设计2.3.1工艺流程及简要说明油水分离器是吉化炼油厂催化裂化车间的一个装置，其工艺流程如图2.8所示。油水分离器的进料来自催化工段分馏塔（T2003）的反应油气，进入油水分离器后，反应油气分出三种物料，即富气（气体）、粗汽油（液体）、水。而粗汽油的密度小于水，且粗汽油不溶于水，在油水分离器中分成两层，上层为汽油，下层为水。水则由油水分离器底部管线W-03放掉；粗汽油则从管线W-06出料，然后分成两部分，一部分作为冷回流，一部分作为产品去下一工段；富气则从分离器顶部管线W-04被富气压缩机抽掉。附图 油水分离器工艺流程图2.3.2有关数据和已知条件 油水分离器液面调节通道的动态特性可以近似地看成一阶惯性环节的对象。设其放大倍数KP=0.8,T=0.7分。 粗汽油：流量Qmax=60m3/h, QC=48m3/h，压力P=12kpf/cm2,T=70。 分离水：流量Qmax=15m3/h，压力P=2kpf/cm2, T=70。 粗汽油密度 =0.8/cm3 本装置在室内安装，要求用就地仪表盘