【《脱庚烷塔控制系统总体方案设计案例》2200字】

脱庚烷塔控制系统总体方案设计案例1.1脱庚烷塔控制工艺流程北京燕山仿真中心里的临氢异构装置工艺流程是以某二甲苯生产装置的异构单元为主要参照设计对象。脱庚烷塔控制是临氢异构装置的工艺流程的一部分。其详细工艺流程为:反应产物经过冷却后进入产品分离器V101并在此分成气液两种形态。一部分气体去火炬,另一部分进入循环气体压缩机,液相与新鲜进料混合,再与脱庚烷塔底进料换热器E103换热升温后,进入脱庚烷塔T101。脱庚烷塔的作用是脱除C7以下的轻组分,塔顶的轻组分经空冷器E105冷却,其冷凝液进入脱庚烷塔受液槽V102,再经泵P102抽出,一部分返回脱庚烷塔顶做塔顶回流,一部分做为副产品送出界区外,脱庚烷塔受液槽的不凝气送至火炬。脱除了轻组分的C8芳烃料自脱庚烷塔底由P103抽出,进入脱庚烷塔进料换热器E103经与脱庚烷塔进料换热后,进入再精馏塔T102。另一部分回流进入脱庚烷塔再沸器E104换热后进入脱庚烷塔。再沸器E104通过热油加热回流物料,来确保物料进入塔内温度的稳定[18]。其完整流程图如下图2-1所示。

图2-1脱庚烷塔工艺流程图1.2控制设计方案的实施307131.1.1单回路控制方案设计①脱庚烷塔受液槽液位控制:在塔的操作过程中受液槽V102有一定的液相,才能将受液槽中的液体给脱庚烷塔塔顶提供回流,通过液位控制器LIC104排放出回流液来稳定液体液位。受液槽液位控制系统流程图如图2-2所示,受液槽液位控制系统回路方框图如图2-3所示。图2-2受液槽液位控制工艺流程图图2-3液位控制回路方框图②脱庚烷塔塔顶压力控制:当受液槽V102中液位稳定后,塔罐内压力和温度呈对应关系,所以既要稳定罐内压力值,又要保证温度符合控制范围。因此采用单回路控制,压力控制器PIC125将气相释放排出来稳定受液槽内压力。塔顶压力控制系统流程图如图2-4所示,塔顶压力控制系统回路方框图如图2-5所示。图2-4塔顶压力控制流程图图2-5压力控制回路方框图③脱庚烷塔塔釜加热控制:进入T-101塔的物料一部分轻组分的物料会输送到外界,脱除了轻组分的C8会由塔底抽出,另外一部分物料从塔釜回流,通过换热器E-104进行加热后再进入T101塔。T-101塔釜加热由E-104加热回流的物料。塔釜温度受流量影响,为了保证脱庚烷塔的温度稳定,用流量控制器FIC113控制流量大小,据塔釜温度变化来进行调整。依据塔釜温度的测量的数值,通过FIC113调整热油流量的大小从而控制塔釜的温度。塔釜加热控制系统流程图如图2-6所示,塔釜加热控制系统回路方框图如图2-7所示。图2-6塔釜加热控制流程图图2-7加热控制回路方框图④脱庚烷塔塔釜液位控制:物料进入脱庚烷塔塔釜后,要保证塔内保持一定高度的液相。在此回路中控制器LIC103只控制塔釜液位。因此塔釜液位控制设计单回路控制。塔釜液位控制流程图如图2-8所示,塔釜液位控制回路方框图如图2-9所示。图2-8塔釜液位控制流程图图2-9塔釜液位控制回路方框图276571.1.2分程控制方案设计①T102精馏塔的进料温度控制:本控制采用分程控制,通过温度控制器TIC116的输调来整控制阀TV116A和控制阀TV116B的开关。选择TV116A为气开阀,TV116B为气关阀。如若脱庚烷塔的进料温度超出一定限度时,控制系统则会将阀TV116A开度减小,将阀门TV116B的开度增大。通过调整两个阀门的开度的大小,影响物料流量,从而达到降温的目的。(温度控制在160℃)两个阀门的开度总和为100,当控制器的输出处于全开时当TV116B的开度为100,则TV116A的开度为0。同理当控制器的输出处于50%时,TV116A和TV116B开度分别都为50。T102精馏塔进料温度控制流程图如图2-10所示,温度控制回路方框图如图2-11所示。图2-10T102塔进料温度控制流程图图2-11温度控制回路方框图276571.1.3串级控制方案设计①脱庚烷塔灵敏板温度与塔顶内回流量的串级控制:从脱庚烷塔塔顶蒸馏出的轻组分,经过空冷器E-105冷却后,一部分要继续输送回塔顶回流。冷凝液送回塔顶后与蒸汽相结合,部分蒸汽发生液化,回流到罐体内,这部分回流液为内回流液。塔顶产品采用新型空冷器,当气候条件发生骤变时,回流液的温度随之发生改变,所以即使保证外回流不变,受温度条件变化的直接影响,原有的热平衡会遭到严重破坏,从而改变内回流。当塔的进料流量、温度、成分都比较稳定时,只有内回流稳定,才能保证塔安全操作。内回流的变化会影响塔盘上的气液平衡情况,当变化幅度较大时,原有的平衡将会遭到破坏,进而导致塔顶和塔底的产品不合格。所以要想保证系统运行工作状况安全稳定,需要保证内回流量的恒定。因此根据工艺情况需求,期望塔的内回流量稳定,或者与进料量成比例的变化。但是由于内回流难于准确测量和不易控制,必须通过计算、测量其他与其相关的一些控制变量,经过计算得到内回流量作为被控变量,才能真正实现内回流控制。内回流计算的数学模型可以通过列写回流层物料平衡和能量平衡关系式得到。关系式如式2-1所示:（公式2-1)热量平衡关系：（公式2-2)式中Li——内回流量；L0——为回流量；ΔL——冷凝液量；λ——冷凝液的汽化潜热；Cp——外回流液比热容；TR——外回流液温度；T0——回流层塔板温度。将2-1式带入2-2式可得：（公式2-3)式中ΔT——T0-TR；K=Cp/λ通过式（2-3）即可得出内回流量。当塔的进料流量、温度、成分都比较稳定,且内回流量一定时,灵敏板温度决定了脱庚烷塔的操作状况,因此还需加入串级控制,将灵敏板温度作为主控制回路,回流液控制作为副控制回路。脱庚烷塔灵敏板温度由温度控制器TIC120测量,塔顶出料与回流液的温差由TDI119测量得出,TDI119与FY114通过计算得到内回流