初餾塔控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)匯總

1、目錄第 1 章 初餾塔控制系統(tǒng)工藝流程圖 1.1.1 工藝生產(chǎn)過程背景 1. .1.2 初餾塔主要工藝參數(shù)及干擾 2.1.3 CAD 流程圖 3. .第 2章 節(jié)流裝置的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)計(jì)算 4.2.1 GB/T2624-93 概述 4. .2.2計(jì)算實(shí)例 4. .第 3章 初餾塔控制系統(tǒng)儀表選型 9. .3.1 調(diào)節(jié)閥的選型和口徑計(jì)算 9. .3.2 調(diào)節(jié)閥口徑計(jì)算數(shù)據(jù) 9. .3.3計(jì)算實(shí)例 1.0.第 4 章 課程設(shè)計(jì)心得 11參考文獻(xiàn) 1.2.附錄1.3.自控工程課程設(shè)計(jì)第 1 章 初餾塔控制系統(tǒng)工藝流程圖1.1 工藝生產(chǎn)過程背景初餾塔 ，利用酚化合物的沸點(diǎn)差異 ,采用精餾方法加工粗酚

2、,獲得酚產(chǎn)品的工藝。是煤焦 油餾分加工過程，塔底油經(jīng)重沸器循環(huán)供熱，脫水粗酚從塔底送入初餾塔，在初餾塔中分餾 為甲酚以前的輕餾分和二甲酚以后的重餾分。最基本的石油煉制過程，指用蒸餾的方法將原 油分離成不同沸點(diǎn)范圍油品 （稱為餾分 ）的過程。通常包括三個工序：原油預(yù)處理：即脫除 原油中的水和鹽。常壓蒸餾：在接近常壓下蒸餾出汽油、煤油（或噴氣燃料 ）、柴油等的直餾餾分，塔底殘余為常壓渣油 （即重油 ）。減壓蒸餾：使常壓渣油在 8kPa左右的絕對壓力下 蒸餾出重質(zhì)餾分油作為潤滑油料、裂化原料或裂解原料，塔底殘余為減壓渣油。如果原油輕 質(zhì)油含量較多或市場需求燃料油多， 原油蒸餾也可以只包括原油預(yù)處理和

3、常壓蒸餾兩個工序， 俗稱原油拔頭。原油蒸餾所得各餾分有的是一些石油產(chǎn)品的原料；有的是二次加工（見石油 煉制過程）的原料。對原油蒸餾，國內(nèi)大型煉油廠一般采用年處理原油250270 萬噸的常減壓裝置，它由電脫鹽、初餾塔、常壓塔、減壓塔、常壓加熱爐、減壓加熱爐、產(chǎn)品精餾和自 產(chǎn)蒸汽系統(tǒng)組成。該裝置不僅要生產(chǎn)出質(zhì)量合格的汽油、航空煤油、燈用煤油、柴油，還要 生產(chǎn)出催化裂化原料、氧化瀝青原料和渣油；對于燃料一潤滑油型煉油廠，還需要生產(chǎn)潤滑 油基礎(chǔ)油。各煉油廠均使用不同類型原油，當(dāng)改變原油品種時還要改變生產(chǎn)方案?？刂葡到y(tǒng) 的應(yīng)用軟件一部分是通過連續(xù)控制功能塊來實(shí)現(xiàn)，另一部分則用高級語言編程來實(shí)現(xiàn)。常減壓裝

4、置是用來加工原油的第一個裝置，是根據(jù)原油的沸點(diǎn)不同，用蒸餾的方法從原 油中分離出各種石油組份，即汽油、煤油、柴油及各種組份的潤滑油料和二次加工原料。常 減壓裝置一般包括三個部分，即初餾部分、常壓部分和減壓部分。常減壓工藝流程可以簡化為：根據(jù)原油中各組份的沸點(diǎn)（揮發(fā)度）不同，將混合物切割 成不同沸點(diǎn)的 “餾份 ”。即是利用加熱爐將原油進(jìn)行加熱，生成汽、液兩相，在常壓塔中，使 汽、液兩相充分的熱交換和質(zhì)量交換，在提供塔頂回流的條件下對原油進(jìn)行精餾，從塔頂分 餾出沸點(diǎn)較低的產(chǎn)品，汽油。從塔底分出沸點(diǎn)較高的產(chǎn)品，重油。塔中間抽出，得到側(cè)線產(chǎn) 品，即煤油、柴油、蠟油等。常壓蒸餾后剩下的重油組份分子量較大

5、， 在高溫下易分解 （500C 左右），為了將常壓重油中的各種沸點(diǎn)的潤滑油組份分離出來， 采用在減壓塔（真空蒸餾方法） 塔頂使用蒸汽噴射泵、間冷器抽真空的方法，使加熱后的常壓重油在負(fù)壓條件下進(jìn)行分餾， 從而使高沸點(diǎn)的組份在相應(yīng)的溫度下依次餾出做為潤滑油料。這是因?yàn)槭头悬c(diǎn)與壓力的關(guān) 系是：壓力低，油品的沸點(diǎn)就越低。另外，還采用水蒸汽汽提法來提高拔出率和質(zhì)量。初餾塔是一個簡單塔對操作而言并不復(fù)雜 ,但是 ,如果操作不當(dāng)很可能拿不出油 ,或者會出 現(xiàn)出黑油的現(xiàn)象 ,對操作工而言 ,如果能利用好初餾塔設(shè)備 ,這樣對裝置的節(jié)能 ,減輕常壓爐的負(fù) 荷和常壓塔頂?shù)呢?fù)荷 ,提高處理量搞好優(yōu)化操作會有很大的好

6、處。初餾塔的控制參數(shù)主要有 , 塔頂壓力 ,塔頂溫度 ,塔頂冷回流量 ,循環(huán)回流量溫度僅供參 巧,初側(cè)抽出量 ,初側(cè)抽出溫度 ,塔進(jìn)料溫度 ,塔底溫度 ,塔底液面 ,汽化段溫度僅供參巧等 9 個參數(shù) ,在正常操作中這些參數(shù)都是可變的 ,如果不理順好這些可變的參數(shù) ,那么 ,生產(chǎn)出的這些自控工程課程設(shè)計(jì)產(chǎn)品質(zhì)量則無法保證 ,尤其是影響收率問題 ,而且 ,因其參數(shù)的相互變化影響到其它的正常操作 , 所以我們說 ,操作工必須要具備 “超前意識,拓展思維 ”的想象空間 ,每調(diào)節(jié)一個參數(shù) ,不但要顧及 前后還要考慮左右的立體思維 ,這樣才能搞好操作平穩(wěn)。1.2 初餾塔主要工藝參數(shù)及干擾1. 餾塔的進(jìn)料溫

7、度 ,受到原油性質(zhì)的變化 , 生產(chǎn)方案的變化會有所變化 ,而且, 人為很難控 制其溫度 , 進(jìn)料溫度越高越好 , 如果想盡量地提高進(jìn)料溫度 , 就要平衡好原油冷進(jìn)料和原油 A,B 路進(jìn)料 , 常壓爐和減壓爐對流室過來的各一路的原油冷進(jìn)料的出口溫度應(yīng)比初餾塔進(jìn)料溫度 高一二度為宜 ,如果兩路的冷進(jìn)料溫度低于塔進(jìn)料溫度 , 則浪費(fèi)了原油二次換熱的熱能 , 為什 么這樣說呢？因?yàn)槔溥M(jìn)料的出口溫度的調(diào)節(jié)是靠流量的大小來控制, 在處的理量不變情況下 ,冷進(jìn)料大了 , 一, 是會降低塔進(jìn)料的溫度 , 二, 由于冷進(jìn)料量大會造成原油與二次換熱的量的減 少; 原油 A,B 路塔進(jìn)料的調(diào)節(jié)沒有太大的講究 , 在

8、操作上盡量保證原油 A, B路出口溫差的減 少,在調(diào)節(jié) A,B路的過程中始終要關(guān)注原油系統(tǒng)的壓力 13,如果13壓力會使原油在系 統(tǒng)管線內(nèi)部份汽化 , 蓄熱不夠使塔進(jìn)料溫度降低 ,同時容易造成初頂瓦斯夾帶液態(tài)烴。2. 初側(cè)線的作用 , 初側(cè)線的組份為 C6C9,有少量的 C3C5 含汽油的組份多過煤油的組 份, 把初側(cè)線的油直接打入常一中作回流 ,對減輕常壓爐的負(fù)荷提高裝置的處理量是有著促進(jìn) 的作用的 , 但是初側(cè)線的拿量要有一個度 ,拿量太多會造成 15 層以下塔盤的內(nèi)回流減少 , 使初 側(cè)油的顏色變深 ,還會影響到常一側(cè)線的煤油閃點(diǎn)質(zhì)量 , 初側(cè)線的正常操作溫度為 140150, 流量為

9、1520m3h,如果常一線的閃點(diǎn)不在質(zhì)量的下限 , 需要拿大初側(cè)量或者側(cè)線溫度超過 150, 則要到現(xiàn)場放樣檢查初側(cè)線的油品顏色。3. 初循回流 ,初循回流量在正常操作下應(yīng)保持在 250m3h, 250m3h 對原油一次換熱 的熱量回收不利 ,如果 250m3h 造成初頂質(zhì)量偏重 , 而且會造成初頂?shù)钠褪章蕼p少 , 因?yàn)?打得太大的初循回流往往會造成初頂夾帶重組份的現(xiàn)象, 而且較輕的組份給壓住了不能從塔頂全部拿出來 ,在操作中確有些人見到初頂產(chǎn)品質(zhì)量變輕 , 為了拿重初頂產(chǎn)品質(zhì)量 ,降初循回 流操作 ,這樣的結(jié)果只能適而其反 ,使初頂產(chǎn)品質(zhì)量變得更輕。4. 初頂冷回流 , 無論初餾塔操作是否

10、正常 ,冷回流都要保持一定的流量 , 這樣才能提高分 餾效果,提高收率 ,在正常的操作情況下 ,冷回流控在 35m3h, 只要能調(diào)節(jié)到初頂產(chǎn)品的質(zhì) 量變化就行。5. 初頂壓力 ,壓力的設(shè)定是根據(jù)原油性質(zhì)的不同而設(shè)定 ,我們現(xiàn)在煉的進(jìn)口原油 ,如拉萬, 伊朗輕的壓力控為 1.4 ,阿曼,沙中,伊朗重的壓力控為 1.1 ,沙輕的壓力控為 1.2 , 初餾 塔頂?shù)脑O(shè)定如果偏低 , 同樣會造成初頂瓦斯夾帶液態(tài)烴的情況發(fā)生。自控工程課程設(shè)計(jì)1.3 CAD流程圖初餾塔控制系統(tǒng)工藝流程圖3自控工程課程設(shè)計(jì)第 2 章 節(jié)流裝置的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)計(jì)算2.1 GB/T2624-93 概述由于整個設(shè)計(jì)必須嚴(yán)格按照國家

11、標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)，所以我們必須對一些國標(biāo)進(jìn)行了解。GB/T2624-93 全稱為流量測量節(jié)流裝置用孔板、噴嘴和文丘里管測量充滿圓管的流體 測量。1993年 2月3 日由國家技術(shù)監(jiān)督局批準(zhǔn) GB/T2624-93 代替 GB2624-81，1993年 8月 1 日實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)第一次等效采用 ISO5167（ 1991）與國際接軌，標(biāo)志著我國現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流 裝置，在推廣采用國際標(biāo)準(zhǔn)上的研究成果、提高測量精度方面，以取得了突破性的進(jìn)展。GB/T2624-93 主要特點(diǎn)有：1. 以流出系數(shù) C 代替流量系數(shù) ；C 值的計(jì)算中的 降階計(jì)算由原流量系數(shù) 計(jì)算中的最 高階 20降至流出系數(shù) C 計(jì)算中的最高階 8

12、次冪。2. 提出 5 種命題以適應(yīng)自控工程設(shè)計(jì)中各方面的需要。3. 提出迭代計(jì)算方法，給出計(jì)算機(jī)計(jì)算程序框圖。4. 差壓上限不再計(jì)算，而要由用戶自行選定，要求設(shè)計(jì)者有更多的經(jīng)驗(yàn)。5. 管道粗糙度不再參加計(jì)算，而是在計(jì)算結(jié)果出來后驗(yàn)證。2.2 計(jì)算實(shí)例 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置設(shè)計(jì)計(jì)算數(shù)據(jù) 位號： FIC2103A 被測介質(zhì)：初頂油 最大流量： 49.62 m3/h 最小流量： 16.54 m3/h 工況密度： 665 kg/m3 工況粘度： 1.139CP名稱：初頂回流油流量指示控制正常流量： 33.8 m3/h工作溫度： 40工作壓力： 5.2MPa管道直徑： 100調(diào)節(jié)閥口徑計(jì)算數(shù)據(jù)位號： LIC21

13、01FIC2301 FI2304被測介質(zhì)：原油閥前壓力： 17.5（絕 ）kgf/cm2工況密度： 510 kg/m3 工作溫度： 240 計(jì)算結(jié)果（參考）KV=250名稱：初餾塔液位與原油流量串級調(diào)節(jié)最大流量： 100 m3/h閥后壓力： 16.5（絕） kgf/cm2工況粘度： 0.781CP管道內(nèi)徑： 300mm閥的公稱直徑： 150mm自控工程課程設(shè)計(jì)表 2-1 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置設(shè)計(jì)計(jì)算數(shù)據(jù)序號項(xiàng)目符號單位數(shù)值1工作溫度3002工況密度kg/m3603工況粘度CP1.44工作壓力tPa0.0165管內(nèi)徑（20下實(shí) 測m35000006值）0.08007節(jié)流件形式P孔板8取壓方式D20角接9

14、管道材料熱膨脹系mm/mm0.0000111610數(shù)1.411等熵指數(shù)D112壓縮系數(shù)1. 輔助計(jì)算（1）計(jì)算流量標(biāo)尺： qm=qv1=3001.4/3600=0.116666666Kg/s，取標(biāo)準(zhǔn)流量為 0.125 Kg/s（ 2）計(jì)算差壓上限：再根據(jù)公式 qmC 1 d2 2 P 1 計(jì)算 Pm 1 4 1 4 1其中 C=0.6, 1=1, =0.5,d= D20 ，qm代 0.125 Kg/s，全部代入得 P=135078.47Pa 因國產(chǎn)差變的系列值為 1.0，1.6，2.5，4.0，6.010n ，取 P =160000Pa （3）求工況下管道直徑：D=D20 1+D（t-20）=

15、0.0800 1+0.00001338 （60-20） =0.080042816 m（ 4）求雷諾數(shù)：ReD= 4gm 錯誤！未指定書簽。D= 4 300 1.4= 3.141592654 0.00016 3600 0.0800=11605.04793（ 5）求 A2自控工程課程設(shè)計(jì)A2=ReDD 2 P 1= 0.00016 11605.047930.080042816 2 16000 1.4 =0.1096573952. 計(jì)算初值( 1)求 1設(shè)： C0=C=0.6060， 0 =1并令X1 =00X121 X 12=0.1809527980.25=0.4219728312）求 1因被測介

16、質(zhì)為液體，所以 1 1( 3)求 C1C1 =0.5959+0.0312 12.10.1840 18+0.002912.5(106/ReD)0.75故 C1=0.5959+0.0312(0.421972831)2.10.1840(0.421972831)8+0.0029(0.421972831)2.5 6 0.752.5(106/11605.04793)0.75=0.610298229， 1= A2 X1C1 1 =0.000625927 (4)精確度判斷1E11 =0.005708028A23. 進(jìn)行迭代計(jì)算，設(shè)定第二個假定值 X2X2= A2 =0.296498972C1 12= X22

17、2 0.25=0.5331669132 1 X 222=1自控工程課程設(shè)計(jì)0.75C2 =0.5959+0.0312 22.10.1840 28 +0.0029 22.5 106 /ReD =0.6041854730因此 2=A2 X2C2 2 =-0.0000041122所以 E2 0.00002329384. 進(jìn)行迭代計(jì)算，設(shè)定第三個假定值 X 3 ，利用快速收斂弦截法公式（ n=3 起用）X3 X 2 2 X2 X1 =0.25414059813 2 2 2 11XX3221 X320.25=0.49629704453=1C3 0.5959 0.0312 32.1 0.1840 38 0

18、.0029 32.5 106 / ReD 0.75 =0.6041852546因此 3 A2 X 3C3 3=0.0000000001所以 E3 0.0 0 0 0 0 0 0 0 0 5由于E3 =0.0000000005精確度達(dá)到要求。5. 此題用計(jì)算機(jī)編程求解時： 工作溫度下的管道直徑 D=0.080042816 雷諾數(shù) ReD=11605.04793 不變量 A2=0.109657395 matlab 程序見附錄， 運(yùn)行結(jié)果d =33.7578 b1=0.4220把精確度判斷定為 510-10，程序參照附錄， 計(jì)算結(jié)果列于下表 2-2：自控工程課程設(shè)計(jì)表 2-2 計(jì)算結(jié)果n123X0.

19、25337954130.00302746170.25414059810.49559833370.00302746170.4962970445C0.60416535820.00302746170.60418525460.0004648607-0.00000511220.00000000010.00302746170.00003329360.0000000001計(jì)算結(jié)果因此得：=3 =0.4220C = C3 =0.6041852546求 d20d20=d1 d(t 20)=33.73974249 最后得： d20 =33.740( mm)自控工程課程設(shè)計(jì)第 3 章 初餾塔控制系統(tǒng)儀表選型3.1

20、調(diào)節(jié)閥的選型和口徑計(jì)算調(diào)節(jié)閥又稱控制閥，是執(zhí)行器的主要類型，通過接受調(diào)節(jié)控制單元輸出的控制信號，借 助動力操作去改變流體流量。調(diào)節(jié)閥一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥門組成。如果按其所配執(zhí)行機(jī)構(gòu)使 用的動力，調(diào)節(jié)閥可以分為氣動、電動、液動三種，即以壓縮空氣為動力源的氣動調(diào)節(jié)閥， 以電為動力源的電動調(diào)節(jié)閥，以液體介質(zhì) （如油等 ）壓力為動力的電液動調(diào)節(jié)閥，另外，按其 功能和特性分，還有電磁閥、電子式、智能式、現(xiàn)場總線型調(diào)節(jié)閥等。調(diào)節(jié)閥的產(chǎn)品類型很 多，結(jié)構(gòu)也多種多樣，而且還在不斷更新和變化。一般來說閥是通用的，既可以與氣動執(zhí)行 機(jī)構(gòu)匹配，也可以與電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)或其它執(zhí)行機(jī)構(gòu)匹配。提供調(diào)節(jié)閥的優(yōu)選次序如下： 全功能

21、超輕型調(diào)節(jié)閥 蝶閥 套筒閥 單座閥 雙座閥 偏心旋轉(zhuǎn)閥 球閥 角形閥 三通閥 隔膜閥。在這些調(diào)節(jié)閥中， 我們認(rèn)為應(yīng)該盡量不選用隔膜閥， 其理由是隔膜是一個極不可靠的零 件，使其隔膜閥也成為了可靠性差的產(chǎn)品。從調(diào)節(jié)閥的 Kv 計(jì)算到閥的口徑確定，一般需經(jīng)以下步驟 :計(jì)算流量的確定?，F(xiàn)有的生產(chǎn)能力、設(shè)備負(fù)荷及介質(zhì)的狀況，決定計(jì)算流量的 Qmax 和 Qmin. 閥前后壓差的確定。 根據(jù)已選擇的閥流量特性及系統(tǒng)特點(diǎn)選定 S（阻力系數(shù) ），再確定計(jì) 算壓差。 計(jì)算 Kv 。根據(jù)所調(diào)節(jié)的介質(zhì)選擇合適的計(jì)算公式和圖表， 求得 Kvmax 和 Kvmin. 選用 Kv。根據(jù) Kvmax, 在所選擇的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)

22、系列中選取 Kvmax 且與其最接近的一級 C. 調(diào)節(jié)閥開度驗(yàn)算。一般要求最大計(jì)算流量時的開度90%，最小計(jì)算流量時的開度10%。 調(diào)節(jié)閥實(shí)際可調(diào)比的驗(yàn)算。一般要求實(shí)際可調(diào)比 10。 閥座直徑和公稱直徑的確定。驗(yàn)證合適后，根據(jù) C 確定。3.2 調(diào)節(jié)閥口徑計(jì)算數(shù)據(jù)位號： LIC2101 FIC2301 FI2304 被測介質(zhì)：原油閥前壓力： 17.5（絕 ） kgf/cm2 工況密度： 510 kg/m3 工作溫度： 240 計(jì)算結(jié)果（參考）KV=250名稱：初餾塔液位與原油流量串級調(diào)節(jié) 最大流量： 100 m3/h 閥后壓力： 16.5（絕） kgf/cm2 工況粘度： 0.781CP 管道

23、內(nèi)徑： 300mm閥的公稱直徑： 150mm自控工程課程設(shè)計(jì)3.3 計(jì)算實(shí)例 位號： PIC2106，名稱：燃料油壓力調(diào)節(jié)表 3-1 調(diào)節(jié)閥口徑計(jì)算數(shù)據(jù)序號項(xiàng)目符號單位數(shù)值1調(diào)節(jié)閥類型單座閥2被測介質(zhì)名稱燃料油3工作溫度t1304最大體積流量Qmaxm3/h1.0875閥前壓力P1MPa1.46閥后壓力P2MPa1.337管道內(nèi)徑Dmm508工況密度1kg/m39209工況粘度1Pas0.00506計(jì)算過程:(1) 計(jì)算 KvKv0.01Wmax0.01 920 1.087 1.246v P1 P2920 1.4 1.33（2）選定口徑Kv值圓整、放大，查產(chǎn)品目錄，取 Kv =1.6（ DN

24、20 ）,選單座閥（ JP）其放大系數(shù)為： m 1.28 查表 2，知滿足 m=1.28 時，閥最大開度 90%，所以 1.2462K v值應(yīng)再向上取一擋，即取 Kv =2（ DN 20 ），此時 M 2 21.25m 值滿足要求。開度驗(yàn)算l 1 lg m 1 lg 2 0.823 Llg Rlg50開度 82.3%可滿足要求（3）結(jié)論選定單座閥，取 DN20 為選定口徑，因?yàn)榉亲枞鞴r，故不作噪音預(yù)估及管件形狀修正。因?yàn)镼MAXQMIN3，R 30 0.4 18.97 3 ,可調(diào)比滿足要求。10自控工程課程設(shè)計(jì)第 4 章 課程設(shè)計(jì)心得通過老師的講解、閱讀指導(dǎo)書和上網(wǎng)搜集資料，我完成了本次課

25、程設(shè)計(jì)，通過本次課程 設(shè)計(jì)，我深感自己實(shí)踐能力的欠缺，以后我應(yīng)加強(qiáng)培養(yǎng)自己的自控工程設(shè)計(jì)能力。自控工程 課程設(shè)計(jì)是“過程控制”、“自動檢測技術(shù)”等課程非常有益的課外實(shí)踐補(bǔ)充，通過本門課 程的學(xué)習(xí)，使我們獲得自控工程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識， 掌握工程設(shè)計(jì)方法及 CAD制圖方法和 Office 辦公軟件使用方法，掌握利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)來完成節(jié)流裝置的選型及計(jì)算、調(diào)節(jié)閥的選型 及口徑計(jì)算。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置計(jì)算和調(diào)節(jié)閥計(jì)算繁瑣，只有借助編程軟件才能順利完成，由此 可見熟練掌握一門編程語言的必要性與重要性， 日后我要加強(qiáng)這方面的學(xué)習(xí)， 多做編程練習(xí)。 在查閱資料中，我了解到加熱爐是將物料或工件加熱的設(shè)備。按熱源劃分有燃料加熱爐、電 阻加熱爐、感應(yīng)加熱爐、微波加熱爐等。應(yīng)用遍及石油、化工、冶金、機(jī)械、熱處理、表面 處理、建材、