催化裂化综合生产实训装置投标资料

1、 58/58常减压-催化裂化综合生产实训装置设计原理石油的流向改变着世界政治经济的格局，如果没有一种新的燃料能取代石油，国际间石油的争夺就不会停止。不可否认，上个世纪海湾地区爆发的几次战争，石油是其背后的重要动因。随着我国经济与世界市场联系的日益紧密，我国对石油的敏感度越来越高。石油是最最重要的的经济资资源，通过对对石油的的炼制可可得到汽汽油、煤煤油、柴柴油等燃燃料以及及各种机机器的润润滑剂、气态烃烃等。通过过化工过过程，可可制得合合成纤维维、合成成橡胶、塑料、农药、化肥、医药、油漆、合成洗洗涤剂等等。因此此，石油油被广泛泛运用于于交通运运输、石石化等各各行各业业，被称称为经济济乃至整整个社会

2、会的“黑黑色黄金金”、“经济血血液”。炼油厂通通过复杂杂的物理理和化学学变化过过程将石石油转换换为可利利用的产产品，绝绝大部分分炼厂都都将生产产燃料和和生产化化工产品品结合起起来，依依靠化工工产品增增加企业业的经济济效益，因此，综合型型的炼油油厂一般般都具有有以下装装置：常常减压蒸蒸馏、催催化裂化化、加氢氢裂化、催化重重整、烷烷基化、延迟焦焦化、尿尿素脱蜡蜡等。随着经济济的发展展，社会会对轻质质燃料油油的需求求量越来来越大，仅仅依依靠常减减压蒸馏馏装置从从原油中中分离出出来的轻轻组分远远远不能能满足需需求，而而催化裂裂化装置置是把原原油中重重组分裂裂解成轻轻质化的的反应，因此，一般常常减压蒸蒸

3、馏装置置及催化化裂化装装置是炼炼厂中必必不可少少的装置置。本装置有有以下几几个部分分：原油油电脱盐盐（预处处理）、常减压压蒸馏、催化裂裂化、裂裂化产品品分离、裂化产产品稳定定。下面面介绍下下各部分分的基本本原理：1.1电电脱盐原原理原油中的的环烷酸酸、胶质质、沥青青质是天天然的乳乳化剂，随着原原油的过过度开采采及采油油技术越越来越多多的依靠靠油层注注水和使使用驱油油剂（一一种乳化化剂），此外，原油从从油田经经过长途途运输和和多次泵泵的加压压传送最最后送到到常减压压装置，其中的的水被均均匀的分分散到油油中，水水和油滴滴过度混混合形成成牢固的的乳化液液。乳化化液的状状态分为为油包水水型和水水包油型

4、型两种。其中，95%原油属属于稳定定的油包包水型。简单地说说，原油油电脱盐盐就是在在电场、破乳剂剂、温度度、注水水、混合合强度等等因素综综合作用用下，破破坏原油油乳化状状态、实实现油水水分离的的过程。由于原原油中大大多数盐盐溶于水水，这样样的盐类类就会随随水一起起脱掉。1.2常常减压蒸蒸馏原理理1.2.1常压压蒸馏原原理原油之所所以能够够利用分分馏的方方法进行行分离，其根本本原因在在于原油油内部的的各组分分的沸点点不同。同时，分馏需需要经过过汽化和和冷凝过过程。1、平衡衡汽化过过程：平平衡汽化化过程其其特点是是加热后后所生成成的汽相相和液相相始终保保持紧密密的接触触，直至至最后才才分离。如果接

5、接触足够够充分的的话，两两相分离离时即达达到相平平衡状态态，则这这种汽化化过程称称为平衡衡汽化过过程。2、平衡衡冷凝过过程：平平衡冷凝凝过程是是平衡汽汽化的相相反过程程。若将将过热的的气体进进行分离离则需采采用冷凝凝的方法法。冷凝凝过程中中所生成成的凝液液若与蒸蒸汽保持持紧密的的接触，分离时时达到相相平衡，则这种种冷凝称称为平衡衡冷凝过过程。3、常压压分馏工工艺原理理：原油油加工过过程中，把原油油加热到到36003770左右进进入常压压分馏塔塔，在汽汽化段进进行部分分汽化，其中汽汽油、煤煤油、轻轻柴油、重柴油油这些较较低沸点点的馏分分优先汽汽化成为为气体，而蜡油油、渣油油仍为液液体。含含有汽油

6、油、煤油油、轻柴柴油、重重柴油的的气体混混合物离离开汽化化段进入入塔的上上部（称称为分馏馏段），在塔盘盘上与液液体回流流相接触触，被冷冷却而部部分冷凝凝，则沸沸点较高高的重柴柴油首先先冷凝，而沸点点较低的的汽油、煤油、轻柴油油仍为气气体，该该气体再再继续上上升而部部分冷凝凝，则又又有沸点点较高的的轻柴油油冷凝为为液体。如此进进行汽液液相的多多次部分分汽化、冷凝，煤油、轻柴油油、重柴柴油在其其各自蒸蒸汽分压压下的泡泡点温度度从塔侧侧抽出。最后剩剩余的气气体即沸沸点最低低的汽油油在其蒸蒸汽分压压下的露露点温度度从塔顶顶馏出。常压分分馏精确确度不高高，从塔塔侧抽出出的产品品，必然然含有低低沸点产产品

7、，这这些低沸沸点产品品，则需需从辅助助汽提塔塔用水蒸蒸汽汽提提返回常常压分馏馏塔，从从而得到到合格的的侧线产产品。汽汽化的常常压重油油，也就就是蜡油油和渣油油，从汽汽化段下下流至塔塔的下部部分，称称为提馏馏段，经经水蒸汽汽汽提后后从塔底底抽出。1.2.2减压压蒸馏原原理在汽液平平衡状态态下，物物质的蒸蒸汽压随随温度而而变化，温度愈愈高，蒸蒸汽压就就愈大，温度愈愈低蒸汽汽压愈小小。液体体沸腾的的必要条条件是蒸蒸汽压必必须等于于外界压压力，因因此，降降低外界界压力就就相当于于降低液液体沸腾腾时所需需要的蒸蒸汽压，也就是是降低了了液体的的沸点，压力愈愈小，沸沸点降的的愈低。如果使使蒸馏过过程在压压力

8、低于于大气压压以下进进行，就就可以使使操作温温度降低低，这种种过程称称为减压压蒸馏。要从常常压重油油中分割割出沸点点高达5510甚至5550的馏分分来作为为二次加加工原料料，若加加热到这这样的温温度，油油品早已已发生裂裂解，使使馏分品品质变坏坏，为了了防止馏馏分的分分解，重重油蒸馏馏一般都都在低于于4100以下进进行，为为此采用用在塔顶顶抽真空空的减压压蒸馏方方法。减减压程度度的大小小用真空空度来衡衡量，所所谓真空空度是指指设备内内的残压压与大气气压的差差值，真真空度越越高，残残压越低低，减压压塔的抽抽真空系系统由冷冷凝器和和蒸汽喷喷射抽空空器所组组成。1.3催催化裂化化反应原原理R，R:C+

9、 R*HR:C+ H催化裂化化反应可可以用正正碳离子子反应机机理解释释，所谓谓正碳离离子，是是指表面面缺少一一对价电电子的碳碳原子形形成的烃烃离子，其形式式如这些正碳碳离子不不能自由由存在，它只能能吸附在在催化表表面进行行反应。正碳离离子是催催化剂与与烯烃分分子作用用形成的的，在酸酸性催化化剂存在在的情况况下，生生成正碳碳离子所所需的能能量比热热裂解生生成自由由基要小小得多（而在无无催化剂剂条件，热裂解解过程是是气相热热反应，此时生生成正碳碳离子所所需能量量比裂解解成自由由基又大大得多，其结果果是烃分分子均匀匀断裂成成自由基基，遵循循自由基基反应机机理），此时催催化剂活活性中心心给出质质子，使

10、使烯烃质质子化生生成正碳碳离子，正碳离离子开始始形成必必须具备备两个条条件，一一、要有有烯烃（来源于于原料或或热裂解解产物），二、要有给给出质子子的酸性性催化剂剂。正碳碳离子形形成后，其发生生一连串串平行-顺序反反应，反反应过程程复杂，反应类类型多样样。1.催化化裂化的的化学反反应种类类催化裂化化过程中中的化学学反应并并不是单单一烃类类裂化反反应，而而是多种种化学反反应同时时进行。在催化化裂化条条件下，各种化化学反应应的快慢慢、多少少和难易易程度都都不同。主要化化学反应应如下：裂化反应应裂化反应应是催化化裂化主主要反应应，它的的反应速速度比较较快，同同类烃分分子量越越大，反反应速度度越快；烯烃

11、比比烷烃更更易裂化化；环烷烷烃裂化化时，既既能脱掉掉侧链，也能开开环生成成烯烃；芳烃环环很稳定定，单环环芳烃不不能脱甲甲基，只只有三个个碳以上上侧链才才容易脱脱掉。异构化反反应异构化反反应是催催化裂化化的重要要反应，它是在在分子量量大小不不变的情情况下，烃类分分子发生生结构和和空间位位置的变变化。异异构化反反应可使使催化裂裂化产品品含有较较多的异异构烃，汽油异异构烃含含量高，辛烷值值高。氢转移反反应氢转移反反应即某某一烃分分子上的的氢脱下下来，加加到另一一个烯烃烃分子上上，使这这一烯烃烃分子得得到饱和和的反应应。氢转转移是催催化裂化化独有的的反应，反应速速度比较较快，带带侧链的的环烷烃烃是氢的

12、的主要来来源。氢氢转移不不同于一一般的氢氢分子参参加的脱脱氢和加加氢反应应，它是是活泼的的氢原子子从一个个烃分子子转移到到另一个个烃分子子上去，使烯烃烃饱和，二烯烃烃变成单单烯烃或或饱和烃烃，环烷烷烃变成成环烯烃烃进而变变成芳烃烃，使产产品安定定性变好好。氢转转移的反反应结果果是一方方面某些些烯烃转转换成烷烷烃，另另一方面面给出氢氢的化合合物转化化为芳烃烃和缩合合成更大大的分子子甚至结结焦，使使生焦率率提高。氢转移移反应是是放热反反应，需需要高活活性催化化剂和低低反应温温度来获获得较高高反应速速度。芳构化反反应芳构化反反应是烷烷烃、烯烯烃环化化生成环环烷烃及及环烯烃烃，然后后进一步步进行氢氢转

13、移反反应，放放出氢原原子，最最后生成成芳烃的的反应过过程。芳芳构化是是催化裂裂化的重重要反应应之一，由于芳芳构化反反应，催催化汽油油、柴油油含芳烃烃量较多多，也是是催化汽汽油辛烷烷值较热热裂解汽汽油辛烷烷值高的的一个重重要原因因。叠合反应应叠合反应应是在烯烯烃与烯烯烃之间间进行的的，其反反应结果果是生成成大分子子烯烃。烷基化反反应烯烃与芳芳烃的加加合反应应叫烷基基化反应应。叠合反应应和烷基基化反应应，在正正常催化化裂化操操作条件件下（5500，常压压），这这两个反反应所占占总反应应的比例例不大。2.各类类单体烃烃的催化化裂化反反应规律律烷烃主要是发发生裂化化反应，分解成成较小分分子的烷烷烃和烯

14、烯烃，生生成的烷烷烃可以以继续分分解成更更小的分分子。烷烷烃裂化化时多从从中间的的C-CC键处断断裂，而而且分子子越大越越易断裂裂、异构构烷烃的的反应速速度又比比正构烷烷烃快。烯烃分解反反应裂化反应应分解为为两个较较小分子子的烯烃烃，烯烃烃的裂化化反应速速度比烷烷烃的大大的多，大分子子烯烃的的裂化反反应速度度比小分分子快，异构烯烯烃的裂裂化速度度比正常常烯烃快快；异构化化反应烯烃的异异构化反反应有两两种：一一种是分分子骨架架结构的的改变，正构烯烯烃变成成异构烯烯烃；另另一种是是分子的的双键向向中间位位置转移移。氢转移移反应环烷烃或或环烷-芳香烃烃放出氢氢，使烯烯烃饱和和而自身身逐渐变变成稠环环

15、芳烃，或烯烃烃之间发发生氢转转移，这这类反应应的结果果是：一一方面某某些烯烃烃转化为为烷烃，另一方方面给出出氢的化化合物转转化为芳芳烃或综综合成更更大的分分子。氢氢转移反反应速度度较低，需要活活性较高高的催化化亮晶晶晶上，反反应温度度高对氢氢转移不不利。芳构化化反应烯烃环化化并进一一步脱氢氢成为芳芳香烃。（3）环环烷烃环烷烃的的环可断断裂生成成烯烃，烯烃再再继续进进行上述述各项反反应。（4）芳芳烃多环芳烃烃的裂化化反应速速度很低低，他们们的主要要反应是是缩合稠稠环芳烃烃，甚至至生成焦焦炭，同同时放出出氢使烯烯烃饱和和。1.4裂裂化产品品分馏原原理催化裂化化反应油油气的分分离是在在分馏塔塔内完成

16、成的，反反应油气气进入分分馏塔的的脱过热热段，与与人字挡挡板上向向下流动动循环油油浆逆流流接触，脱除洗洗涤油气气中夹带带的催化化剂粉尘尘，并使使反应油油气进行行部分冷冷凝。先先被冷凝凝的是沸沸点较高高的油浆浆，上升升的油气气混合物物在塔内内上升过过程中温温度逐渐渐降低，又出现现部分冷冷凝，冷冷凝液为为回炼油油。再降降低温度度使其逐逐渐部分分冷凝为为柴油，最后不不能冷凝凝的是汽汽油、蒸蒸气及富富气。此此时，在在分馏塔塔底得到到的是最最高沸点点馏分（油浆），塔侧侧自下而而上可取取得回炼炼油、柴柴油馏分分，自塔塔顶在油油气分离离罐底可可取得汽汽油馏分分，在分分离罐顶顶得到富富气组分分。气相混合合物在

17、精精馏段逐逐渐降温温冷凝，气体降降温冷凝凝为液体体要放出出冷凝潜潜热，这这部分热热量要通通过塔顶顶和中段段回流取取走，并并使回流流中所含含的轻组组分加热热汽化为为气相，同时，中段回回流还提提供了分分离过程程所需要要的内回回流。1.5裂裂化产品品稳定原原理催化裂化化压缩富富气吸收收过程是是在填料料塔内进进行，解解吸分离离是在板板式塔内内进行。其目的的是把干干气和液液化气分分开，分分离的关关键组分分是C22和C33。要求求吸收后后的干气气中尽量量少含CC3，解解吸后的的脱乙烷烷汽油中中尽可能能不含CC2，从从而使其其按C22和C33这两种种关键组组分分开开。在吸收塔塔内，贫贫吸收油油自塔顶顶入进入

18、入，与由由塔下部部进塔的的烃类混混合气体体在塔板板上进行行多次气气、液逆逆向接触触，完成成吸收过过程。关关键组分分C3在在随气体体上升过过程中，也逐渐渐被吸收收油溶解解而由气气相转入入液相之之中。它它们在塔塔板上达达到平衡衡时，CC3在气气液两相相中的浓浓度是按按C3平平衡常数数K值分分配的。就其操操作条件件来说，整个吸吸收过程程基本处处于相同同的操作作压力和和操作温温度下，可看作作是等温温吸收过过程。因因此在平平衡时，C3的的平衡常常数K值值基本不不变，只只是C33组分在在塔的各各层塔板板上气、液两相相中的浓浓度有所所不同。吸收塔顶顶部蒸汽汽还有少少量的CC3及更更重组分分，为此此，吸收收塔

19、顶部部贫气需需要进入入再吸收收塔下部部与新鲜鲜贫吸收收油逆向向接触，在达到到平衡时时，C33平衡常常数K值值仍然不不变，因因而溶解解于吸收收油中的的C3组组分浓度度很低，再吸收收塔顶部部贫气中中剩余的的C3组组分含量量进一步步较少，从而使使C3吸吸收率达达到其分分离要求求。在充分地地吸收CC3及更更重的CC4、CC5等组组分的同同时，由由于相平平衡关系系，富吸吸收油中中势必也也吸收了了相当数数量的CC2组分分。在解解吸塔内内，要将将富吸收收油中CC2组分分解脱出出来，再再回到吸吸收贫气气中去。在解吸吸时，为为了把CC2组分分脱净，由于相相平衡关关系，其其中一部部分C33、C44组分也也必然要要

20、随之被被解吸出出来，所所以解吸吸气要送送回吸收收塔再进进行吸收收。这样，通通过吸收收、再吸吸收与解解吸操作作，使吸吸收塔顶顶得到基基本不含含C3组组分的气气体（再再吸收塔塔顶为干干气）；在解吸吸塔底得得到基本本不含CC2的脱脱乙烷汽汽油。从从而按CC2、CC3这两两种关键键组分将将其分离离开来。将液化气气（C33、C44）从脱脱乙烷汽汽油中分分离出来来的操作作过程是是在稳定定塔中进进行的。稳定塔塔操作是是在压力力下精馏馏分离液液态烃和和汽油的的过程。2、常减减压-催催化裂化化实训装装置设计计方案与与特点2.1设设计方案案装置设计计是以工工业上生生产能力力为3550万吨吨/年的的现代化化石油催催

21、化裂化化生产装装置为原原型，按按10:1左右右比例缩缩小而制制成。在在设计时时应充分分考虑了了装置的的安全性性、实用用性、经经济性。具体设设计方案案为：2.1.1数字字高真仿仿真：系系统以工工厂真实实装置为为背景，采用开开放性的的工艺参参数设计计和先进进的软件件平台。要求工工艺参数数高真仿仿真，实实现工厂厂运行数数据的真真实再现现，体现现工厂现现场的真真实状态态。2.1.2工厂厂化对象象背景：以常减减压蒸馏馏、催化化裂化、产品分分馏、产产品稳定定成四个个车间作作为对象象背景，以主物物料工艺艺流程为为基础，可整体体或单元元运行。并结合合职业教教育的教教学大纲纲要求，设计一一定量的的可解剖剖设备，

22、以便设设备解剖剖、认识识掌握设设备内部部结构，部分替替代物料料，增强强现场实实物感，避免一一线生产产过程中中存在的的安全隐隐患。同同时，设设备、仪仪表等选选用要求求多元化化形式。装置中中适量的的采用工工厂中真真实使用用仪表、阀门，使学生生认识各各种显示示仪表，学会使使用调节节器并感感知其重重要性，可允许许学生对对仪表、阀门等等进行仿仿真随意意性调节节。2.1.3情景景化真实实操作：设计要要求按中中控SUUPCOONDCCS系统统控制和和现场操操作相结结合，使使得操作作控制实实现工厂厂情景，并能满满足进行行正常运运行操作作、开停停车、断断电事故故处理等等工厂中中的全部部操作，学生们们还能自自行设

23、计计，试验验不同的的开、停停车方案案，极限限运行状状态等。2.1.4开放放性故障障点设置置：全部部参数均均可作为为故障点点，模拟拟工厂实实际生产产中出现现的各种种故障。通过教教师站对对学员站站的操作作设置事事故，学学生根据据已有知知识进行行利判断断，采用用必要措措施进行行解决，以培养养学生认认识故障障现象，分析故故障原因因，完成成故障处处理，提提高学生生判断意意识、锻锻炼和提提高学生生排除故故障的能能力。2.1.5广泛泛性教学学目的：设计时时应充分分考虑化化工类专专业、机机械类专专业、仪仪表及自自动化专专业的特特点，选选型时要要求同类类设备多多样化，并兼顾顾设备的的经典性性和先进进性。2.2装

24、装置特点点2.2.1该装置由由常减压压蒸馏、催化裂裂化、产产品分离离和产品品稳定四四部分组组成石油油化工实实体仿真真实训生生产过程程系统(设备系系统工厂厂化真实实在线，安全物物料替代代真实物物料，控控制操作作系统全全程实现现工厂实实景）。2.2.2由常常减压、催化裂裂化、产产品分离离及稳定定四个车车间组成成，整套套装置由由14台台化工塔塔、311台机泵泵、299台容器器、3台台工业炉炉、344台换热热器等组组成，并并结合职职业教育育的教学学大纲，设计了了一定量量的可解解剖设备备，以便便设备解解剖、认认识掌握握设备内内部结构构。2.2.3过程程控制系系统，完完全是一一个真实实的工业业控制系系统，

25、具有真真实的工工厂化情情景，系系统由知知名品牌牌中控SSUPCCONDDCS进进行控制制，能进进行正常常运行操操作、开开停车、断电事事故处理理。可对对生产系系统温度度、压力力、流量量、液位位进行检检测、显显示、控控制，根根据各个个测量点点的变化化，帮助助学生思思考，发发展分析析综合能能力，更更好地透透过现象象看本质质。本装装置还可可实现自自控系统统、报警警系统、趋势图图、带控控制点的的工艺流流程图、仪表界界面等操操作。2.2.4故障障点设置置：可模模拟实际际生产中中出现的的故障现现象，通通过计算算机发出出故障信信号设置置故障，培养学学生故障障判断意意识、锻锻炼和提提高学生生排除故故障能力力。2

26、.2.5本装装置涵盖盖了石油油化工经经典的生生产过程程及多种种化工单单元操作作，主要要用于化化工专业业进行化化工生产产过程操操作实训训、考核核、生产产事故研研究等等等；本装装置也适适用于仪仪表、自自动化控控制等专专业进行行生产过过程控制制、DCCS系统统的实训训、工业控控制网络络系统（EPAA现场总总线技术术、工业业以太网网技术）过程控控制方案案研究等等等。3、装置置功能3.1主主要用途途3.1.1使学学生掌握握常减压压蒸馏、催化裂裂化等经经典炼油油项目的的工艺流流程，对对各个工工段的主主要设备备的结构构及性能能、生产产原理深深刻了解解。 3.1.2使学学生理解解、掌握握化工过过程的基基本操作

27、作技能，提高了了学生对对典型化化工过程程的开车车、停车车、事故故处理的的能力，加深了了学生对对化工过过程基本本原理的的理解；3.1.3使学学生掌握握调节的的基本操操作技能能，尤其其是自动动调节、手动调调节、串串级调节节的使用用，为以以后掌握握P、II、D参参数的在在线整定定及复杂杂控制系系统的投投运和调调整能力力打下良良好基础础。3.1.4使学学生掌握握最优的的开车方方案，对对生产操操作进行行优化研研究。3.2实实现多种种技能的的培训3.2.1化工工工艺技技能培训训：a电脱盐盐部分；b常常减压蒸蒸馏部分分；c催化裂裂化部分分；d压缩机机运行部部分；ee催化化裂化产产品分馏馏部分；f催催化裂化化

28、产品稳稳定部分分。3.2.2化工工操作(系统操操作员）技能培培训：aa装置置的开停停车操作作；b单元元装置的的正常操操作及异异常现象象的分析析；c系统装装置的正正常操作作及异常常现象的的分析；d典典型事故故的案例例分析；e.生生产控制制的优化化管理。3.2.3化工工机械技技能培训训：a传质设设备的作作用与主主要结构构形式；b传传热设备备的作用用与主要要结构形形式；cc化工工塔的工工作原理理与主要要结构形形式；dd化工工泵的工工作原理理与主要要结构形形式。3.2.4化工工仪表及及自动化化技能培培训：（1）自自动控制制基本概概念方面面：a.掌握握自动控控制系统统的组成成，了解解各种组组成部分分的作

29、用用及相互互影响和和关系；b.理解解自动控控制系统统中常用用的各种种术语，掌握方方块图的的意义及及画法；c.熟悉悉管路及及控制系系统上常常用的符符号和意意义；d.了解解控制系系统的几几种形式式，掌握握系统的的动态与与静态；e.掌握握闭环控控制系统统在阶跃跃干扰作作用下，过渡过过程中的的几种基基本形式式及过渡渡过程的的品质指指标的含含义。（1）检检测仪表表与传感感器方面面：a.掌握握仪表精精度的意意义及测测量误差差的关系系；b.了解解仪表的的性能指指标；c.掌握握各种压压力测量量仪表的的基本原原理及基基本选用用方式；d.了解解各种流流量计的的测量原原理；e.了解解各种液液位计的的测量方方法，掌掌

30、握液位位测量中中零点迁迁移的意意义及方方法；f.掌握握温度检检测元件件；g.自动动检测仪仪表选型型、安装装；h.恶劣劣环境下下仪表的的安装维维护；（3）自自动控制制显示仪仪表方面面：a.掌握握PLCC可编程程控制器器的功能能和特点点；b.掌握握DCSS现场控控制站及及操作站站的软件件及硬件件组成；c.掌握握现场总总线的特特点及基基本设备备；d. HYPERLINK l _Toc15602 单回回路温度度、压力力、液位位、流量量控制方方案制定定、投运运、PIID参数数整定；f.复杂杂控制系系统（ HYPERLINK l _Toc19701 串串级、比比值等） HYPERLINK l _Toc15

31、602 控制方方案制定定、投运运、PIID参数数整定；g. HYPERLINK l _Toc18424 综合合控制方方案制定定；h. HYPERLINK l _Toc28078 高级级控制方方案与算算法的实实现；i. HYPERLINK l _Toc5695 联锁锁控制、报警功功能的控控制方案案的实现现。（4）执执行机构构方面：a.掌握握控制阀阀的流量量特性意意义，了了解串级级管道中中阻力比比s和并并联中管管道中分分流比xx对流量量特性的的影响；b.掌握握气动薄薄膜控制制阀的基基本结构构、主要要类型及及使用场场合；c.掌握握气动执执行机构构的气开开、气关关形式及及选择原原则；d.掌握握电气转转

32、换器及及电-气气阀门定定位器的的用途及及工作原原理；e.掌握握电动执执行器的的本原理理及结构构；f.各类类调节阀阀的安装装、调校校、投运运。（5）仪仪表系统统故障处处理方面面:a.锻炼炼仪表检检修人员员处理事事故过程程中的协协调能力力；b.系统统设置故故障点,锻炼仪仪表检修修人员判判断处理理故障能能力；3.3满满足技术术要求及及主要参参数3.3.1总体体动态运运行控制制功能：现场控控制台仪仪表控制制同时与与微机通通讯，基基于MCCGS工工控软件件平台的的实时数数据采集集及过程程监控；DCSS工程师师站与现现场控制制台连接接，实现现单回路路、串级级控制、比值控控制和PPID控控制等形形式，可可实

33、现手手动控制制和自动动控制方方式的切切换、远远程监控控、流程程组态的的上传下下载实时时报警记记录。3.3.2智能能仪表显显示功能能：多通通道输入入输出可可完成组组态、控控制、通通讯和实实时数据据及趋势势显示和和控制等等功能。3.3.3执行行机构及及管路阀阀门：各各种工业业级别管管道阀门门，通过过温度传传感器、压力变变送器、远传液液位计、可控硅硅调压模模块等智智能传感感器完成成压力和和电加热热管等执执行器及及电控单单元的反反馈控制制。3.3.4故障障设置功功能：用用软件和和硬件相相结合的的方式实实现故障障设置，可轻松松实现化化工操作作的故障障模拟。3.3.5智能能计量检检测：包包含微调调转子流流

34、量计、远传液液位计、声光报报警器及及各类就就地弹簧簧指针表表等仪表表；3.3.6设备备主体结结构恢弘弘大气：规格：长长宽高：330000017000090000mmm。材质：设设备、管管道为不不锈钢，配套：现现场控制制台（含含嵌入式式微机位位、报警警器及开开关位、二次仪仪表）并并内 含含DCSS和仪表表控制转转换接入入口。3.4常常减压-催化裂裂化装置置的仿真真系统3.4.1常减减压-催催化裂化化仿真系系统的特特点：常减压-催化裂裂化仿真真系统软软件由两两部分内内容构成成：仿真系统统数学模模型；系统组态态和组态态运行平平台。仿真系统统数学模模型：1、工艺艺流程涵盖了当当前最为为普遍常常减压蒸蒸

35、馏及催催化裂化化系统实实际工艺艺过程，是真实实的、当当前国内内主流的的生产工工艺流程程。2、物料料平衡和和能量平平衡针对工艺艺流程，从流态态平衡的的过程，对每一一设备进进出的物物料，对对每一个个采样周周期（目目前暂定定为5000mSS），严严格按照照物料平平衡和能能量平衡衡的原则则进行仿仿真计算算，并输输出瞬时时结果。系统由来来自现场场技术管管理的资资深工程程技术人人员进行行与实际际过程的的拟合，达到既既符合理理论计算算的结果果，又符符合实际际过程运运行的特特征（过过程技术术参数的的定性、定量变变化）。有超过440000个常微微分方程程（几个个常微分分方程构构造一个个多变量量变系数数微分方方程

36、）。开停车方方案与实实际过程程吻合数学模型型能响应应原始的的开停车车过程，并且真真实反映映了瞬时时过程。能够提供供局部实实时变化化过程。创新的要要点和对对实际过过程的指指导意义义 （11）一般般实际的的生产装装置设计计过程中中，先确确定原料料，装置置设计针针对某一一具体物物进行设设计，当当物料性性质有较较大的改改变后设设备必须须进行整整改，因因此，工工业生产产中的设设备和原原料间有有专属性性的局限限性！而而本套实实景仿真真装置采采用仿真真模拟物物料，可可以较灵灵活改变变原料的的性质，打破了了工业生生产中装装置炼制制原料固固定性的的限制。 （22）实际际生产装装置的设设计是以以实际物物料的实实验

37、测定定为基础础数据，并且忽忽略了中中间变化化过程，本套实实景仿真真装置应应用仿真真系统进进行实际际物料平平衡和能能量平衡衡计算，具有基基础数据据来源简简便、广广泛等特特点，同同时还能能体现物物系中局局部中间间变化过过程等优优点。 （33）本套套实景仿仿真装置置应用仿仿真系统统可以进进行比较较不同物物料的产产品收率率及转化化率的分分析，同同时，还还能对同同一物料料加工方方案进行行最优操操作条件件的比较较测定，因此，对实际际工业装装置的优优化生产产生产具具有一定定的指导导意义。培训操作作人员的的内涵仿真系统统用于操操作工人人的培训训，可以以达到：熟练掌握握生产过过程的工工艺原理理。清晰生产产过程的

38、的的控制制（操作作）原理理和技巧巧。熟练掌握握真实系系统发生生异常的的处理方方法和措措施。熟练的掌掌握实际际系统的的原始开开停车过过程和技技术。因为仿真真系统是是个按物物料平衡衡和能量量平衡进进行全过过程的系系统仿真真，并且且在控制制参数（操作指指标）上上与实际际过程拟拟合。可可以使操操作者从从书本上上学得的的理论与与实际进进行有效效的拟合合。3.4.2系统统组态和和组态运运行平台台：系统的主主要技术术指标及及特点仿真软件件系统开开发平台台采用差差分的方方法，实实现对数数学模型型的计算算，差分分采样周周期为5500mmS,实实时度高高。为达到高高的实时时度，需需要采用用内存数数据库的的设计技技

39、术。有50多多种功能能模块供供数学模模型求解解组态者者使用，通过组组态可实实现对复复杂的微微分方程程的实时时求解。用户可在在运行状状态下，在线添添加、删删除和修修改组态态的构稽稽关系，无须编编译、装装载组态态文件等等常规操操作。可在一个个采样周周期内，完成440000个以上上的功能能模块运运算（高高阶微分分方程可可分解成成多个低低阶微分分方程，通过组组态实现现高阶微微分方程程、变系系数微分分方程和和偏微分分方程的的计算）。开发平台台可数倍倍实际时时间运行行，以缩缩短数学学模型的的设计者者调试模模型的时时间。拥有曲线线、数据据显示等等调试画画面。原始数据据可直接接来自II/O硬硬件输入入，也可可

40、来自计计算机的的键盘、鼠标输输入。每每个点的的数据来来源可由由组态设设定。可多台机机器的通通过网络络连接，直接形形成软件件操作界界面，可可供多人人同时使使用。运行的效效率和效效果真实的实实时度取取决于仿仿真系统统的I/O硬件件的采样样周期，即选用用的硬件件越好，采样周周期就越越小，系系统则更更逼真。无须I/O硬件件的软件件系统,采样周周期与使使用的功功能模块块数量呈呈比例。有超过过40000个功功能块可可做到5500mmS的采采样周期期。3.4.3系统统的拓展展和展望望：多系统平平行运行行该组态平平台运行行效率高高，功能能强大，组态灵灵活，数数学方程程多、是是个复杂杂的仿真真系统。可以把把若干

41、个个不同的的生产岗岗位集中中到一台台工作站站上一样样。纯软件的的仿真系系统用户可以以把一个个生产过过程，用用一组数数学模型型进行描描述，通通过组态态，形成成一个可可以在计计算机上上运行的的程序，这个程程序就相相当于一一个关于于该生产产过程的的电子游游戏。可可通过该该电子游游戏使得得操作者者深刻理理解该生生产过程程的机理理和操作作要素。通过局域域网，可可以是多多台工作作站同时时在操纵纵生产过过程，达达到训练练人员的的目的。3.4.4仿真真系统的的构成：系统大致致构成如如下：生产设备布置区过程仿真系统过程监控操作室生产设备备布置区区目前拟按按3500wt/a常减减压蒸馏馏及联合合催化裂裂化的生生产

42、规模模，制定定整个工工艺过程程的物料料平衡和和能量平平衡衡算算基础，以100：1的的比例规规划，主主体由114台化化工塔、31台台机泵、29台台容器、3台工工业炉、34台台换热器器等组组组成，全全部分布布在生产产设备布布置区，通过管管线，阀阀门构成成常减压压蒸馏催化裂裂化联合合装置主主流程。由于是是个教学学模型（或称仿仿真系统统），不不可能用用实际的的物料进进入过程程。因而而，对于于特定的的教学点点，除用用实际的的空气或或水进行行模拟过过程物料料运动之之外，基基本上是是模型设设备（外外型酷似似）。为为了达到到一定的的仿真度度，在生生产设备备和工艺艺流程研研制方面面强调了了：外形与实实际的生生产

43、过程程外型仅仅只有尺尺寸和材材质的差差异。外外形极其其相似。过程控制制（或操操作）的的执行系系统，本本系统采采用真实实的调节节阀、截截止阀等等，其中中自动调调节阀受受控制仪仪表制约约，手动动阀由人人工控制制，但阀阀位的信信号作为为控制过过程的动动力源，直接进进入仿真真系统。机、泵类类设备则则直接通通过启动动、停止止按钮或或其他控控制设备备进行操操作。流体在过过程中的的噪音，就地显示示仪表上上采用数数显表，其测量量值的显显示来源源是仿真真系统的的计算值值。远程测量量仪表，如变送送器采用用其外壳壳及内部部接线端端子仿真真仪表。过程监控控操作室室是一个真真实的装装置中央央控制室室，可以以由中控控的D

44、CCS系统统进行操操作组织织。控制制系统输输入信号号，来自自现场的的设备布布置区的的测量仪仪表（仿仿真数据据通过仪仪表转接接）。控控制系统统的输出出信号，直接送送到现场场的执行行器上，仿真系系统通过过执行器器转接控控制系统统给执行行器的操操作信号号。这样样的设计计有助于于装置的的真实性性。便于于开展除除化工操操作以外外的实训训。比如如，DCCS系统统的培训训，过程程控制的的培训、过程控控制的方方案研究究等等。中央操作作室的控控制设备备完全按按一个真真实系统统设计。和真实实系统的的最大差差别，主主要是其其信号源源的来源源有所不不同，虽虽然物理理上还是是从测量量仪表送送来，但但真正的的数据是是由仿

45、真真系统计计算出来来的，并并非是测测出来的的。常减压蒸蒸馏的过过程控制制系统，完全是是一个真真实的控控制系统统。相关关的自控控系统、报警系系统、趋趋势图、带控制制点的工工艺流程程图、仪仪表操作作界面等等，全部部在控制制机上完完成。 仿真真系统构构成如下下：这是一个个由计算算机系统统构成化化工过程程设备性性能、过过程反应应工程特特性的仿仿真系统统。它将将一个系系统的特特征值（或者讲讲控制状状态值）通过其其反应机机理、设设备的物物理尺寸寸等要素素，利用用数学的的方法，将引起起该特征征值变化化的众多多因素组组合成一一个算式式，构成成数学模模型。通通过检测测这些丛丛多因素素的状态态值，计计算出当当前特

46、征征值的数数值和状状态。对于石油油化工的的生产过过程来说说，每一一个设备备至少有有一关于于设备物物理特性性的一个个数学方方程。每每一个化化学反应应，至少少都有一一个关于于反应工工程的动动力学方方程。通常的仿仿真机，应该是是有一组组数学方方程和实实时的求求解这些些方程的的程序结结合在一一起。通通过I/O通道道，读进进引起特特征参数数变化的的调节参参数或状状态参数数，计算算当前的的特征参参数的变变化，通通过输出出到担任任操作界界面的系系统中去去，显示示其当前前系统的的状态。对于担任任操作的的系统（中央控控制室）而言，仿真系系统仅仅仅是一个个控制的的对象。仿真系系统根据据化工过过程的内内在规律律，形

47、象象的反映映了真实实系统的的操作变变化。仿真系统统有自己己的输入入信号，这些信信号通常常是代表表进入某某个设备备的物料料量，如如蒸汽量量、压缩缩空气量量等。这这些量进进入仿真真系统后后，系统统则根据据设备的的物理条条件和化化学反应应的动力力学方程程，计算算得出该该设备状状态变化化、化学学反应状状态变化化的状态态特征量量（化工工过程参参数），如温度度、压力力成分等等等。由由于输入入的量是是个随时时间变化化的物理理量，因因而，仿仿真系统统的输出出量也是是一个动动态的变变化量。仿真系统统所做的的计算通通常是一一个关于于输入和和输出的的之间的的计算，计算工工作量大大，必须须借助于于计算机机系统。一般的

48、的形式用用下列矩矩阵表示示：Y0 D000 D011 DD01 D0nn X00Y1 = D100 DD11 D111. D11n XX1 Ym Dmm0 Dm11 DDm1 Dmmn XXm式中：XX 表示示进入仿仿真系统统的输入入量 YY 表示示进过计计算后的的状态量量 DDmn 是是各状态态量对于于各输入入量的传传递函数数。本仿真系系统的输输入量，主要是是进入系系统物料料、中间间体物料料的阀门门开度。因为，阀门的的开度与与流过阀阀门的物物料流量量有一定定的对应应关系。在工作作点附近近，与实实际的情情况有较较好的吻吻合度。仿真系系统通过过计算后后的输出出量，应应该是化化工系统统运行状状态的

49、特特征量，相当于于仪表对对实际系系统的测测量值。可通过过仿真计计算机的的I/OO端口直直接送到到就地显显示仪表表进行就就地现实实或送到到中央控控制室集集控显示示记录。3.4.5仿真真系统与与现场设设备的关关系：每一个设设备、每每一化学学反应该该至少有有一个数数学物理理方程。现场的的设备仅仅仅是一一个外形形，内在在的规律律，则用用方程式式来进行行模拟。引起仿仿真系统统输出的的变化动动因，除除控制物物料流量量的阀门门变化和和机泵的的开停外外，还有有物料在在设备内内部的随随时间变变化规律律。因而，仿仿真系统统与现场场设备的的关系是是，阀门门的开度度变化和和机泵的的开停按按钮是仿仿真系统统系统输输出变

50、化化的动因因，设备备的物理理尺寸、化学反反应的动动力学规规律（数数学模型型）是输输出变化化的基础础。仿真系统统的输入入信号可可直接来来自测量量阀门开开度的传传感器和和反映机机泵开停停的按钮钮。输出出信号可可直接送送到现场场指示仪仪表进行行就地显显示也可可直接送送到中央央控制室室的显示示设备上上。3.4.6仿真真系统与与中央控控制室的的关系：中央控制制室是以以仪表盘盘为界面面的控制制系统，也可以以是以DDCS系系统为操操作界面面的系统统。中央央控制室室送出关关于阀门门开关的的控制信信号到现现场阀门门（同时时也可送送到仿真真系统对对应的输输入端），现场场阀门真真实的产产生一定定的开度度。或送送出机

51、泵泵开停的的信号到到现场设设备，现现场机泵泵是否要要求真实实的运转转，可根根据制造造成本或或教学要要求确定定。但仿仿真系统统必须有有接受该该类信号号的输入入端口（包括在在现场启启动设备备信号）。也即即仿真系系统接受受中央控控制室对对于阀门门的操作作的信号号（可以以来自测测量阀门门开度的的传感器器）和对对于机泵泵的操作作信号。仿真系系统经过过对系统统的实是是模拟产产生的输输出信号号经就地地显示仪仪表或变变送器（可以是是空壳）的接线线端子送送到中央央控制室室。3.4.7仿真真系统的的设计原原理：常减压-催化裂裂化装置置的仿真真系统，由两个个部分。一部分分主要是是设备的的仿真，相应的的设备，完整的的

52、物理系系统，完完整的一一个工艺艺流程，核心的的问题是是如何将将一个实实际的过过程、所所要控制制的过程程状态，利用计计算机系系统进行行数字仿仿真。计算机系系统的数数字仿真真实际上上是个软软件研发发问题，有四部部分主要要内容：根据实际际过程的的设备能能力尺寸寸和机械械原理，写出关关于工艺艺状态量量和进入入系统的的物料流流量之间间的数理理方程。根据该设设备内部部的化学学反应过过程机理理，写出出其关于于工艺状状态量的的反应动动力学的的数理方方程。将上述数数理方程程通过一一定的算算法，编编写成计计算机可可执行的的程序。测试和修修正仿真真系统，一个测测试平台台。3.4.8软件件仿真系系统功能能及组成成部分

53、：功能建立一个个原油预预处理、常减压压蒸馏、催化裂裂化、催催化裂化化产品分分离、催催化裂化化产品稳稳定为工工艺线路路的石油油加工数数字仿真真生产过过程系统统。能进进行正常常运行操操作、开开停车、断电事事故处理理。系统组成成：、数字字仿真系系统的开开发环境境。一个先进进的开发发平台。可以在在线进行行软件组组态。 、数学模模型本系统有有电脱盐盐、常减减压蒸馏馏、催化化裂化、催化裂裂化产品品分离、催化裂裂化产品品稳定五五个主要要过程。主要设设备的物物理过程程运动方方程式（数学模模型）、主要化化学反应应过程、系统组组态编程程、算法法调试、与实际际系统的的过程拟拟合。系统的开开发平台台完善和和仿真系系统

54、的开开发，整整合了有有三个方方面的专专家：过过程控制制专家，石油化化工有亲亲身的工工作经验验和理论论素养的的工艺专专家，算算法和编编程的专专家，本本系统是是一个专专家系统统。软件件系统与与中央控控制室、现场仪仪表和阀阀门、机机泵控制制连通。各类测量量仪表的的仿真测量信号号来自数数字仿真真系统，控制信信号来自自真实仪仪表。阀门和机机泵的机机械特性性仿真用数学的的方法，刻画阀阀门和机机泵的机机械特性性和远动动规律。仿真过程程设计 、实现现数学模模型的设设计和组组态设计计。、实现现与实际际系统的的过程拟拟合。、实现现硬件系系统的界界限设计计和现场场调试。 、实实现中央央控制室室的控制制仪表设设计。

55、整整个仿真真显示、操作、控制的的人机界界面分三级界界面： 、一、二二级界面面构成系系统：采用国内内知名的的品牌一一流的工工业自动动控制装装置中控控DCSSWebbFieeld JX-3000XP作作为显示示操作界界面。、常规规操作在在DCSS系统中中实现，教师操操作界面面可在数数字模型型计算机机操作界界面上进进行，方方便教师师人为制制造故障障，培训训学员。DCS中中控室系系统的组组成满足足以下要要求3.4.9 DDCS控控制机柜柜：标准工业业柜，长长宽高：8000600011000mmm，内安安装漏电电保护空空气开关关、电流流型漏电电保护器器充分考考虑人身身安全保保护；配配置带钥钥匙的电电源启

56、动动控制回回路和多多组保险险丝，同同时每一一组强电电输出都都有旋钮钮开，关关控制，保证设设备安全全，操作作控制便便捷；装装有分相相电压表表、指示示灯，开开关电源源等。现场控制制站：包括主控控单元、集线器器/光端端机、II/O模模块、电电源模块块等四个个部分。I/O组组件安装装：在机柜的的正面，它是以以插件箱箱、总线线底板为为固定结结构，在在底板上上插入系系统电源源模块和和各种II/O功功能模块块组成。系统电电源模块块为各个个I/OO模块数数字部分分提供DDC+55V电源源。系统统电源模模块为冗冗余配置置。I/O模块块完成实实时数据据的物理理I/OO功能，它由II/O功功能板、I/OO调理板板和

57、安装装在机柜柜背面的的I/OO端子板板组成。I/OO端子板板则是现现场信号号的连接接板，它它与I/O调理理板之间间用扁平平电缆实实现互联联。3.4.10 系统网网络性能能指标清晰的三三层网络络结构，涵盖管管理层的的以太网网总线、控制层层工业以以太网总总线、现现场层PPROFFIBUUS-DDP总线线。中控控室可控控制任意意一台设设备。管管理网络络和系统统操作层层速率为为1000Mbpps，控制层网网络速率率为1000Mbbps或或 100Mbpps，现现场信号号处理PPROFFIBUUS-DDP，网网络速率率为1.5-111Mbbps或或1 MMbpss硬件处理理能力：控制站主主控单元元CPU

58、U Peentiium II以以上，带带34MM内存，其中有有1M为为SRAAM； I/OO信号处处理单元元全部为为智能结结构。系统处理理能力：一套系统统可支持持8个域域，每个个域的处处理能力力物理II/O点点达1000000点，控控制回路路数量达达10000个。一般模模拟回路路控制周周期为1115mms，采采用回路路控制模模块可达达10mms，逻逻辑回路路控制周周期为550mss 。系系统图形形画面分分辨率为为1600011880，响响应时间间1s，数据刷刷新时间间1s 。3.4.11 DCSS工控平平台系统统软件及及DCSS控制实实训软件件系统配置置软件：工程师师站软件件/控制制器运行行软

59、件CCONMMAKEER及操操作员站站监控组组态软件件FACCEVIIEW：硬件设设备组态态软件、数据库库组态软软件、控控制组态态软件、图形组组态软件件、算法法组态软软件。根据用户户要求：完成设设计、现现场安装装，完成成系统与与用户已已有的控控制对象象的连接接、调试试，在DDCS工工控平台台系统软软件基础础上，根根据学校校的要求求开发相相应的实实验控制制软件，组成一一个完整整的DCCS过程程控制系系统，中中控室对对设备能能够进行行控制，做到交交钥匙工工程。3.4.12 中控WWebFFielld JJX-3300XXP系统统简介WebFFielld JJX-3300XXP系统是是目前国国内应用

60、用最广泛泛的单一一型号控控制系统统产品，在化工工、石化化、电力力、冶金金、建材材等多个个流程工工业行业业有着110000多套成成功应用用案例。 WeebFiieldd JXX-3000XPP是浙大大中控在在基于JJX-3300XX成熟的的技术与与性能的的基础上上，推出出的基于于webb技术的的网络化化控制系系统。在在继承JJX-3300XX系统全全集成与与灵活配配置特点点的同时时，JXX-3000XPP系统吸吸收了最最新的网网络技术术、微电电子技术术成果，充分应应用了最最新信号号处理技技术、高高速网络络通信技技术、可可靠的软软件平台台和软件件设计技技术以及及现场总总线技术术，采用用了高性性能的