常压塔控制方案设计.doc

第1章 常压塔工程实例1.1 工艺生产过程简介常减压装置是用来加工原油第一种装置，是依照原油沸点不同，用蒸馏办法从原油中分离出各种石油组份，即汽油、煤油、柴油及各种组份润滑油料和二次加工原料。在石油炼制过程中，常、减压塔是具备多侧线产品塔。常减压装置普通涉及三个某些，即初馏某些、常压某些和减压某些。常压塔是一种复合塔，非原则精馏塔，只有精馏段，没有提馏段。普通只能是塔顶出产品或塔底出产品，不能两者兼得。而常压塔把原油切割成汽油、煤油、轻柴油、重柴油和重油，塔底没有再沸器，而通入水蒸汽，没有提馏段。这样侧线产品中必然有相称数量轻组分。解决办法是增长汽提塔。过热水蒸汽420。常压塔负荷往往决定了炼油厂生产能力，因此负荷是很大。另一方面，它是一种多馏份切割塔，因此产品纯度没有普通精馏塔规定高，各侧线产品纯度容许在一定馏份范畴内变化，这是多馏份蒸馏塔特点。常减压工艺流程可以简化为：依照原油中各组份沸点（挥发度）不同，将混合物切割成不同沸点“馏份”。即是运用加热炉将原油进行加热，生成汽、液两相，在常压塔中，使汽、液两相充分热互换和质量互换，在提供塔顶回流条件下对原油进行精馏，从塔顶分馏出沸点较低产品，汽油。从塔底分出沸点较高产品，重油，塔中间抽出，得到侧线产品，即煤油、柴油、蜡油等。常压蒸馏后剩余重油组份分子量较大，在高温下易分解（500 左右），为了将常压重油中各种沸点润滑油组份分离出来，采用在减压塔（真空蒸馏办法）塔顶使用蒸汽喷射泵、间冷器抽真空办法，使加热后常压重油在负压条件下进行分馏，从而使高沸点组份在相应温度下依次馏出做为润滑油料。这是由于石油沸点与压力关系是：压力低，油品沸点就越低。此外，还采用水蒸汽汽提法来提高拔出率和质量。初馏塔塔顶可以出初馏点130馏份作为重整原料。也可不作为产品， 作为常压塔侧线回流打入常压塔。初馏塔底馏份用泵送入常压加热炉，被加热至规定温度，再进入塔内。由于该塔热量并不是由塔底再沸器供应，而是由加热炉供应，因此，原料入塔前温度被预热得很高。塔底直接加入过热水蒸汽，其目在于除去提馏段残油中低沸点馏份而使塔底采出高沸点产品，因此提馏段塔板重要起了水蒸汽汽提作用。精馏段重要用于分馏不同馏程馏份，这和普通精馏塔相似。但在不同高度中间塔板上取出不同侧线产品，各侧线产品都具有更轻组份，为了除去这些更轻组份，侧线产品普通被送入汽提塔中进行汽提，以便得到规定质量指标产品。这些质量指标，如初馏点、干点等。常压塔顶部产品普通取其大某些用作回流，而别的某些送入容器中作为产品。 常压塔顶出汽油，第一侧线出航空煤油，第二侧线出轻柴油，第三侧线出重柴油，依照对产品规定，可以灵活调节。常压蒸馏除塔顶回流外，尚有塔中段循环回流，即从较低层塔板上抽出，经冷却后，再用泵送到上几层塔板去，这样使塔内汽、液相负荷分布均匀，既稳定了塔操作又回收某些热量，并可减小塔直径。常压塔底馏分经减压炉加热，进入减压塔。减压一线出航空润滑油，二线、三线、四线均为润滑油。或再通过第二减压塔从减压五线、减压六线采出都作为润滑油用，塔底渣油可作为丙烷脱沥青或沥青原料。1.2 常压塔CAD流程图 图1-1 CAD流程图塔顶温度塔顶温度一方面决定了塔顶产品构成，同步也影响各侧线产品构成，特别是一线产品质量受影响较大。因而，应保持塔顶温度恒定，塔顶温度是通过顶部回流油量来调节。塔侧线温度塔侧线温度决定着侧线产品构成。普通在塔中段循环回流量一定和塔顶温度恒定条件下，它就能维持在一定范畴内变化。而侧线温度进一步调节是通过侧线采出量来达到，这将变化塔内回流量。若侧线馏出量增大，则相应内回流量就减小，该侧线温度就要升高，侧线油品就变重。若侧线馏出量减小，则作用相反。塔顶压力负荷变化时，塔顶压力会波动，当采用空气冷却时，气温变化将影响冷凝限度，从而影响塔顶压力。但普通常压塔不设立压力调节。过热蒸汽量过热蒸汽是从塔底加入，重要是为了把轻馏分从塔底油中吹上去，同步也向塔底补充一某些热量，有助于轻馏分汽化。过热蒸汽压力不太高，但波动要小，以保持入塔蒸汽量基本稳定。塔底液位 塔底液位高度决定了塔底油在塔底部停留时间。停留时间长可使塔底油与过热蒸汽有充分混合机会，把其中轻馏分吹上去。因而，塔底油液位要有一定高度。但液位过高，就会使重质馏分也被过热蒸汽夹带上去，因而影响了塔侧线产品，这对接近塔底侧线产品质量影响最为严重。除上述重要工艺参数对常压塔操作有明显影响外，塔进料流量、进料温度和进料组分也是比较重要干扰因素。1.3 常压塔普通控制方案进料量定值调节系统该系统普通设立在入加热炉前。进料温度控制 进料温度就是加热炉出口温度。普通炉出口温度与炉膛温度串级或炉出口温度与燃料油压力（或流量）串级控制系统。过热蒸汽压力控制目是使塔底和汽提塔各线吹入过热蒸汽压力和流量保持稳定。各循环回流量定值控制 这是保持塔热负荷能量平衡控制。各汽提塔馏出量定值控制在不完全抽出状况下，各侧线馏出量定值调节，将有助于塔稳定操作。塔顶温度和侧一线温度控制 塔顶温度恒定是采用调节塔顶回流来实现。当前在诸多炼厂中以常压一线产品作为重要产品。这时，对一线温度规定比较严格，若用一线温度与一线流量串级控制，效果较差。这是由于：一线流量变化重要是影响一线如下塔段内回流量，而对一线温度影响较缓慢，因此，一线温度波动较大。为此，可改用一线温度与顶部温度串级控制。这样，一线温度是用变化一线上面回流量来恒定，调节比较敏捷，调节质量较高。塔底液位控制塔底产品惯用作减压炉进料，这里应采用塔底液位与塔底采出量串级均匀控制。汽提塔液位控制汽提塔液位波动直接影响轻组分吹出状况，影响到产品初馏点，因此需要对汽提塔液位加以控制。液位调节阀可以安装在侧线馏出口管线上。这样构成液位控制与常压塔底部采出量控制同步使用将有助于侧线温度恒定。若在干扰作用下侧线馏出量增长，使侧线温度上升，汽提塔中液位也随之上升，此时液位调节器将驱动调节阀关小，使馏出量减少，则侧线温度下降。又如产品中轻馏分增长，侧线温度便下降，而汽提塔中虽然入塔量不变，但由于轻馏分增长而使汽提出来量增长，从而使液位亦有下降。液位调节器将开大侧线上阀门，以加大馏出量，这将使侧线温度上升，因此保持了各侧线温度相对稳定。第2章 原则节流装置设计及计算程序设计2.1 GB/T2624-93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布满圆管流体测量。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日实行。该原则第一次等效采用ISO5167（1991）与国际接轨，标志着国内现行原则节流装置，在推广采用国际原则上研究成果、提高测量精度方面，以获得了突破性进展。GB/T2624-93重要特点有： 以流出系数C代替流量系数；C值计算中降阶计算由原流量系数0计算中最高阶20降至流出系数C计算中最高阶8次幂。 提出5种命题以适应自控工程设计中各方面需要。提出迭代计算办法，给出计算机计算程序框图。 差压上限不再计算，而要由顾客自行选定，规定设计者有更多经验。 管道粗糙度不再参加计算，而是在计算成果出来后验证。在GB/T2624-93中规定原则节流装置有如下几种：原则孔板：角接取压；法兰取压；径距取压（D-D/2）。原则喷嘴：ISA1932喷嘴；长颈喷嘴。文丘里管：文丘里喷嘴；典型文丘里管。2.2 程序框图Xn=X(n-1)-(n-1)X(n-1)-X(n-2)/(n-1)-(n-2) D20，P，qmP,t,d,DD=D201+D(t-20)ReD=令：A2= C=0.6060 =1设：Xn=A2/(C) (当n=1,2 时)= C用公18用公式19 n=A2-XnC 510-10=图2-1 原则节流装置程序框图2.3计算实例表2-1 原则节流装置设计计算任务书 序号项 目符 号单 位数 值123456789101112131415已知条件：被测介质名称被测介质温度被测介质压力管内径（20下实测）节流件形式取压方式管道材料热膨胀系数节流件材料热膨胀系数最大质量流量（或体积流量）最大差压值工作状态下密度工作状态下粘度工作状态下等熵指数工作状态下压缩系数tPD20DdqmP111Z1Pammm/mm.mm/mm.kg/sPaKg/m3Pa.s蒸气5001000000（绝）0.102孔板角接0.0000110.000016150000（可自选）2.8250.00002851.27616管道材料：20#钢，新轧制无缝钢管管道系统 1 辅助计算 求工况下管道直径：D=D201+D（t-20） =0.102*1+0.000011*(500-20) =0.1253856 m 求雷诺数ReD= = =435690.4539 求A2A2= = =0.2 计算初值 求1 设： C0=C=0.6060，0=1 并令 X1=0. 又 1=0.25 = 0.25 =0. 求1 1=1（0.41+0.3514） =10.41+0.35*（0.）4） =0. 求C1 C1 =0.5959+0.031212.10.184018+0.002912.5（106/ReD）0.75故 C1=0.5959+0.0312*（0.）2.10.1840*（0.）8+0.0029*（0.）2.5（106/435690.4539）0.75 =0.因而 1=A2X1C11 =0.0. =0. 精准度判断因此 =1.94*10-23 进行迭代计算，设定第二个假定值X2 X2= = =0. 2=0.25 = 0.25 =0.2=1（0.41+0.3524） =0. C2 =0.5959+0.031222.10.184028+0.002922.5（106/ReD）0.75 =0.因而 2=A2X2C22 =0.0.22783221 =0.因此 4进行迭代计算，设定第三个假定值X3，运用迅速收敛弦截法公式（n=3起用）X3=X2 =0. 3=0.25 =0.3=1（0.41+0.3534） =0. C3 =0.5959+0.031232.10.184038+0.002932.5（106/ReD）0.75 =0.因而 3=A2X3C33 =0.因此 5.流量测量总误差计算 依照原则误差相对值公式： =2=（0.6050）2=0.366025=（2=（=0.25*=0.25*1.52=0.5625第3章 调节阀选型及计算3.1调节阀选型和口径计算调节阀选型调节阀又称控制阀，是执行器重要类型，通过接受调节控制单元输出控制信号，借助动力操作去变化流体流量。调节阀普通由执行机构和阀门构成。如果按其所配执行机构使用动力，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气动调节阀，以电为动力源电动调节阀，以液体介质(如油等)压力为动力电液动调节阀，此外，按其功能和特性分，尚有电磁阀、电子式、智能式、现场总线型调节阀等。调节阀产品类型诸多，构造也各种各样，并且还在不断更新和变化。普通来说阀是通用，既可以与气动执行机构匹配，也可以与电动执行机构或其他执行机构匹配。从使用功能上选阀需注意问题 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 综合经济效果拟定阀型 高可靠性。 使用寿命长。 维护以便，备品备件有来源。 产品价格适当，性能价格较好。调节阀型式优选顺序 依照上述观点，特提供调节阀优选顺序如下： 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，咱们以为应当尽量不选用隔膜阀，其理由是隔膜是一种极不可靠零件，使其隔膜阀也成为了可靠性差产品。调节阀口径计算从调节阀Kv计算到阀口径拟定，普通需经如下环节:计算流量拟定。既有生产能力、设备负荷及介质状况，决定计算流量Qmax和Qmin.阀先后压差拟定。依照已选取阀流量特性及系统特点选定S(阻力系数)，再拟定计算压差。计算Kv。依照所调节介质选取适当计算公式和图表，求得Kvmax和Kvmin.选用Kv。依照Kvmax,在所选取产品原则系列中选用Kvmax且与其最接近一级C.调节阀开度验算。普通规定最大计算流量时开度90%，最小计算流量时开度10%。调节阀实际可调比验算。普通规定实际可调比10。阀座直径和公称直径拟定。验证适当后，依照C拟定。3.2 调节阀口径计算方框图及有关参数表计算数据拟定QL(WL)、p1、p2、s、Qmax、L、pc、pv、FL、D1、D2、阀型阻塞流鉴别低雷诺数修正鉴别Re计算式低雷诺数修正（FR）按非阻塞流条件计算C按阻塞流条件计算C求CmaxsQmin-QmaxmCmax初选C100值和口径查产品目录而定管件形状修正鉴别调节阀口径选定验算 开度验算 可调比验算式管件形状修正计算最后拟定口径和C100值图3-1 调节阀口径计算程序框图 第4章 课程设计心得课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力重要环节,是对学生实际工作能力详细训练和考察过程.随着科学技术发展日新日异，自控工程已经成为当今自动化应用中空前活跃领域， 在生活中可以说得是无处不在。因而作为21世纪大学来说掌握自控工程是十分重要。回顾起本次单片机课程设计，至今我仍感触颇多，确，从理论到实践，在整整两星期日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到诸多诸多东西，同步不但可以巩固了此前所学过知识，并且学到了诸多在课本上所没有学到过知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要，只有理论知识是远远不够，只有把所学理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才干真正为社会服务，从而提高自己实际动手能力和独立思考能力。在设计过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做，难免会遇到过各种各样问题，同步在设计过程中发现了自己局限性之处，对此前所学过知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次课程设计之后，一定把此前所学过知识重新温故。后来我会更加注重动手能力，把自己所学知识更多应用在实践当中！参 考 文 献1HG/T2063620639-1998，化工装置自控工程设计规定(上下卷)S .2GB/T2624-1993，流量测量节流装置 S .3奚文群，翁维勤.调节阀口径计算指南M.兰州：化工部自控设计技术中心站，1991.4董德发，张天春.自控工程设计基本M.大庆：大庆石油学院，1999.5王骥程，祝和云.化工过程控制工程M .北京：化学工业出版社，.附录调节阀口径计算任务书序号项 目符 号单 位数 值12345678910111213141516171819202122已知条件：调节阀类型抱负流量特性被测介质名称被测介质温度最大质量流量最大体积流量正常质量流量正常体积流量最小质量流量最小体积流量阀前压力阀后压力最大压差最小压差上游管内径上游管内径饱和蒸气压工作状态下密度工作状态下运动粘度工作状态下等熵指数工作状态下压缩系数临界压力tWmaxQmaxWnQnWminQminP1P2PmaxPminD1D2Pv111Z1Pckg/hm3/hkg/hm3/hkg/hm3/hkPakPakPakPammmmkPag/cm3ctskPa直通双座直线水181003080050060125125210.822100计算过程:(1)FL=0.85(2)FL*FL=0.85*0.85=0.7225 FF=0.96-0.28*sqrt(PV/PC)=0.96-0.00267=0.9573 (3)5003500 因而 为湍流,勿需低雷诺修正 (6)SQ=Qmax=100 工程上普通 Qmax*0.7=Qn=70 n=Qmax/Qn=0.7 m=n*sqrt(Sn/SQ)= 0.0495(7)C100=80 D=125 由于dD 因此依照附加管件后流体经调解阀与否为阻塞流，判断与否进行管件形状修正 (8)判断附加管件后与否为阻塞流s1=0.5*1-(d/D1)22=0.17428608 s2=0.34857216 s=s1+s2=0.52285216 Sb1=1-(d/D1)4=0.8323 FP=1/sqrt(1+s/0.0016*(C100/d2)2)= 0.8136 FLP=FL/sqrt(1+FL2*(s1-Sb1)/0.0016*(C100/d2)2)=0.85/ 0.9536=0.8914 FLP/FP=0.8914/0.8136=1.096 P1-FF*PV=800-0.9573*2=798.0854 50010% 等比例：k=lg sqrt(Sn/(Sn+(C*C*500/30/30-1)/1.48=0.0945 R=10sqrt(Sn)=7.0711 RQmax/Qmin=100/30=3.3333 满足条件。 (10)选阀口径为50mmMatlab程序如下：clear all;close all;red=435690.4539;error1=1;k=1.4;p1=16000;p2=3500000;e1=1;a1=0.;c1=0.6060;for k=1:1:5000 if error1=0.0000005 x1=a1/(c1*e1); b1=(x12/(1+x12)0.25; e1=1-(0.41+0.35*(14)*p1/(k*p2); c1=0.5959+0.0312*(b12.1)-0.184*(b18)+0.0029*(b12.5)*(1000000/red)0.75); error1=a1-x1*c1*e1;endendd=80*b1;运营成果d = 50