Ⅰ 减压蒸馏实验装置的控制变量是什么
54转 永立 抚顺石油化工研究院
DCS在我国炼油厂应用已有15年历史,有20多家炼油企业安装使用了不同型
号的DCS,对常减压装置、催化裂化装置、催化重整装置、加氢精制、油品调合等实施
过程控制和生产管理。其中有十几套DCS用于原油蒸馏,多数是用于常减压装置的单回
路控制和前馈、串级、选择、比值等复杂回路控制。有几家炼油厂开发并实施了先进控制
策略。下面介绍DCS用原油蒸馏生产过程的主要控制回路和先进控制软件的开发和应用
情况。
一、工艺概述
对原油蒸馏,国内大型炼油厂一般采用年处理原油250~270万吨的常减压装置
,它由电脱盐、初馏塔、常压塔、减压塔、常压加热炉、减压加热炉、产品精馏和自产蒸
汽系统组成。该装置不仅要生产出质量合格的汽油、航空煤油、灯用煤油、柴油,还要生
产出催化裂化原料、氧化沥青原料和渣油;对于燃料一润滑油型炼油厂,还需要生产润滑
油基础油。各炼油厂均使用不同类型原油,当改变原油品种时还要改变生产方案。
燃料一润滑油型常减压装置的工艺流程是:原油从罐区送到常减压装置时温度一般为
30℃左右,经原油泵分路送到热交换器换热,换热后原油温度达到110℃,进入电脱
盐罐进行一次脱盐、二次脱盐、脱盐后再换热升温至220℃左右,进入初馏塔进行蒸馏
。初馏塔底原油经泵分两路送热交换器换热至290℃左右,分路送入常压加热炉并加热
到370℃左右,进入常压塔。常压塔塔顶馏出汽油,常一侧线(简称常一线)出煤油,
常二侧线(简称常二线)出柴油,常三侧线出润料或催料,常四侧线出催料。常压塔底重
油用泵送至常压加热炉,加热到390℃,送减压塔进行减压蒸馏。减一线与减二线出润
料或催料,减三线与减四线出润料。
二、常减压装置主要控制回路
原油蒸馏是连续生产过程,一个年处理原油250万吨的常减压装置,一般有130
~150个控制回路。应用软件一部分是通过连续控制功能块来实现,另一部分则用高级
语言编程来实现。下面介绍几种典型的控制回路。
1.减压炉0.7MPa蒸汽的分程控制
减压炉0.7MPa蒸汽的压力是通过补充1.1MPa蒸汽或向0.4MPa乏气
管网排气来调节。用DCS控制0.7MPa蒸汽压力,是通过计算器功能进行计算和判
断,实现蒸汽压力的分程控制。0.7MPa蒸汽压力检测信号送入功能块调节器,调节
器输出4~12mA段去调节1.1MPa蒸汽入管网调节阀,输出12~20mA段去
调节0.4MPa乏气管网调节阀。这实际是仿照常规仪表的硬分程方案实现分程调节,
以保持0.7MPa蒸汽压力稳定。
2.常压塔、减压塔中段回流热负荷控制
中段回流的主要作用是移去塔内部分热负荷。中段回流热负荷为中段回流经热交换器
冷却前后的温差、中段回流量和比热三者的乘积。由中段回流热负荷的大小来决定回流的
流量。中段回流量为副回中路,用中段热负荷来串中段回流流量组成串级调节回路。由D
CS计算器功能块来求算冷却前后的温差,并求出热负荷。主回路热负荷给定值由工人给
定或上位机给定。
3.提高加热炉热效率的控制
为了提高加热炉热效率,节约能源,采取了预热入炉空气、降低烟道气温度、控制过
剩空气系数等方法。一般加热炉控制是利用烟气作为加热载体来预热入炉空气,通过控制
炉膛压力正常,保证热效率,保证加热炉安全运行。
(1)炉膛压力控制
在常压炉、减压炉辐射转对流室部位设置微差压变送器,测出炉膛的负压,利用长行
程执行机构,通过连杆来调整烟道气档板开度,以此来维持炉膛内压力正常。
(2)烟道气氧含量控制
一般采用氧化锆分析器测量烟道气中的氧含量,通过氧含量来控制鼓风机入口档板开
度,控制入炉空气量,达到最佳过剩空气系数,提高加热炉热效率。
4.加热炉出口温度控制
加热炉出口温度控制有两种技术方案,它们通过加热炉流程画面上的开关(或软开关
)切换。一种方案是总出口温度串燃料油和燃料气流量,另一种方案是加热炉吸热一供热
值平衡控制。热值平衡控制需要使用许多计算器功能块来计算热值,并且同时使用热值控
制PID功能块。其给定值是加热炉的进料流量、比热、进料出口温度和进口温度之差值
的乘积,即吸热值。其测量值是燃料油、燃料气的发热值,即供热值。热值平衡控制可以
降低能耗,平稳操作,更有效地控制加热炉出口温度。该系统的开发和实施充分利用了D
CS内部仪表的功能。
5.常压塔解耦控制
常压塔有四个侧线,任何一个侧线抽出量的变化都会使抽出塔板以下的内回流改变,
从而影响该侧线以下各侧线产品质量。一般可以用常一线初馏点、常二线干点(90%干
点)、常三线粘度作为操作中的质量指标。为了提高轻质油的收率,保证各侧线产品质量
,克服各侧线的相互影响,采用了常压塔侧线解耦控制。以常二线为例,常二线抽出量可
以由二线抽出流量来控制,也可以用解耦的方法来控制,用流程画面发换开关来切换。解
耦方法用常二线干点控制功能块的输出与原油进料量的延时相乘来作为常二线抽出流量功
能块的给定值。其测量值为本侧线流量与常一线流量延时值、常塔馏出油量延时值之和。
组态时使用了延时功能块,延时的时间常数通过试验来确定。这种自上而下的干点解耦控
制方法,在改变本侧线流量的同时也调整了下一侧线的流量,从而稳定了各侧线的产品质
量。解耦控制同时加入了原油流量的前馈,对平稳操作,克服扰动,保证质量起到重要作
用。
三、原油蒸馏先进控制
1.DCS的控制结构层
先进控制至今没有明确定义,可以这样解释,所谓先进控制广义地讲是传统常规仪表
无法构造的控制,狭义地讲是和计算机强有力的计算功能、逻辑判断功能相关,而在DC
S上无法简单组态而得到的控制。先进控制是软件应用和硬件平台的联合体,硬件平台不
仅包括DCS,还包括了一次信息采集和执行机构。
DCS的控制结构层,大致按三个层次分布:
·基本模块:是基本的单回路控制算法,主要是PID,用于使被控变量维持在设定
点。
·可编程模块:可编程模块通过一定的计算(如补偿计算等),可以实现一些较为复
杂的算法,包括前馈、选择、比值、串级等。这些算法是通过DCS中的运算模块的组态
获得的。
·计算机优化层:这是先进控制和高级控制层,这一层次实际上有时包括好几个层次
,比如多变量控制器和其上的静态优化器。
DCS的控制结构层基本是采用递阶形式,一般是上层提供下层的设定点,但也有例
外。特殊情况下,优化层直接控制调节阀的阀位。DCS的这种控制结构层可以这样理解
:基本控制层相当于单回路调节仪表,可编程模块在一定程度上近似于复杂控制的仪表运
算互联,优化层则和DCS的计算机功能相对应。原油蒸馏先进控制策略的开发和实施,
在DCS的控制结构层结合了对象数学模型和专家系统的开发研究。
2.原油蒸馏的先进控制策略
国内原油蒸馏的先进控制策略,有自行开发应用软件和引进应用软件两种,并且都在
装置上闭环运行或离线指导操作。
我国在常减压装置上研究开发先进控制已有10年,各家技术方案有着不同的特点。
某厂最早开发的原油蒸馏先进控制,整个系统分四个部分:侧线产品质量的计算,塔内汽
液负荷的精确计算,多侧线产品质量与收率的智能协调控制,回流取热的优化控制。该应
用软件的开发,充分发挥了DCS的强大功能,并以此为依托开发实施了高质量的数学模
型和优化控制软件。系统的长期成功运行对国内DCS应用开发是一种鼓舞。各企业开发
和使用的先进控制系统有:组份推断、多变量控制、中段回流及换热流程优化、加热炉的
燃料控制和支路平衡控制、馏份切割控制、汽提蒸汽量优化、自校正控制等,下面介绍几
个先进控制实例。
(1)常压塔多变量控制
某厂常压塔原采用解耦控制,在此基础上开发了多变量控制。常压塔有两路进料,产
品有塔顶汽油和四个侧线产品,其中常一线、常二线产品质量最为重要。主要质量指标是
用常一线初馏点、常一线干点和常二线90%点温度来衡量,并由在线质量仪表连续分析
。以上三种质量控制通常用常一线温度、常一线流量和常二线流量控制。常一线温度上升
会引起常一线初馏点、常一线干点及常二线90%点温度升高。常一线流量或常二线流量
增加会使常一线干点或常二线90%点温度升高。
首先要确立包括三个PID调节器、常压塔和三个质量仪表在内的广义的对象数学模
型:
式中:P为常一线产品初馏点;D为常一线产品干点;T〔,2〕为常二线产品90
%点温度;T〔,1〕为常一线温度;Q〔,1〕为常一线流量;Q〔,2〕为常二流量
。
为了获得G(S),在工作点附近采用飞升曲线法进行仿真拟合,得出对象的广义对
象传递函数矩阵。针对广义对象的多变量强关联、大延时等特点,设计了常压塔多变量控
制系统。
全部程序使用C语言编程,按照采集的实时数据计算控制量,最终分别送到三个控制
回路改变给定值,实现了常压塔多变量控制。
分馏点(初馏点、干点、90%点温度)的获取,有的企业采用引进的初馏塔、常压
塔、减压塔分馏点计算模型。分馏点计算是根据已知的原油实沸点(TBT)曲线和塔的
各侧线产品的实沸点曲线,实时采集塔的各部温度、压力、各进出塔物料的流量,将塔分
段,进行各段上的物料平衡计算、热量平衡计算,得到塔内液相流量和气相流量,从而计
算出抽出侧线产品的分馏点。
用模型计算比在线分析仪快,一般系统程序每10秒运行一次,克服了在线分析仪的
滞后,改善了调节品质。在计算出分馏点的基础上,以计算机间通讯方式,修改DCS系
统中相关侧线流量控制模块给定值,实现先进控制。
还有的企业,操作员利用常压塔生产过程平稳的特点,将SPC控制部分切除,依照
计算机根据实时参数计算出的分馏点,人工微调相关侧线产品流量控制系统的给定值,这
部分优化软件实际上只起着离线指导作用。
(2)LQG自校正控制
某厂在PROVOX系统的上位机HP1000A700上用FORTRAN语言开
发了LQG自校正控制程序,对常减压装置多个控制回路实施LQG自校正控制。
·常压塔顶温度控制。该回路原采用PID控制,因受处理量、环境温度等变化因素
的影响,无法得到满意的控制效果。用LQG自校正控制代替PID控制后,塔顶温度控
制得到比较理想的效果。塔顶温度和塔顶拨出物的干点存在一定关系,根据工艺人员介绍
,塔顶温度每提高1℃,干点可以提高3~5℃。当塔顶温度比较平稳时,工艺人员可以
适当提高塔顶温度,使干点提高,便可以提高收率。按年平均处理原油250万吨计算,
如干点提高2℃,塔顶拨出物可增加上千吨。自适应控制带来了可观的经济效益。
·常压塔的模拟优化控制。在满足各馏出口产品质量要求前提下,实现提高拨出率及
各段回流取热优化。馏出口产品质量仍采用先进控制,要求达到的目标是:常压塔顶馏出
产品的质量在闭环控制时,其干点值在给定值点的±2℃,常压塔各侧线分别达到脱空3
~5℃,常二线产品的恩氏蒸馏分析95%点温度大于350℃,常三线350℃馏份小
于15%,并在操作台上CRT显示上述各侧线指标。在保证塔顶拨出率和各侧线产品质
量之前提下优化全塔回流取热,使全塔回收率达到90%以上。
·减压塔模拟优化控制。在保证减压混和蜡油质量的前提下,量大限度拔出蜡油馏份
,减二线90%馏出温度不小于510℃,减压渣油运行粘度小于810■泊(对九二三
油),并且优化分配减一线与减二线的取热。
(3)中段回流计算
分馏塔的中段回流主要用来取出塔内一部分热量,以减少塔顶负荷,同时回收部分热
量。但是,中段回流过大对蒸馏不利,会影响分馏精度,在塔顶负荷允许的情况下,适度
减少中段回流量,以保证一侧线和二侧线产品脱空度的要求。由于常减压装置处理量、原
油品种以及生产方案经常变化,中段回流量也要作相应调整,中段回流量的大小与常压塔
负荷、塔顶汽油冷却器负荷、产品质量、回收势量等条件有关。中段回流计算的数学模型
根据塔顶回流量、塔底吹气量、塔顶温度、塔顶回流入口温度、顶循环回流进口温度、中
段回流进出口温度等计算出最佳回流量,以指导操作。
(4)自动提降量模型
自动提降量模型用于改变处理量的顺序控制。按生产调度指令,根据操作经验、物料平
衡、自动控制方案来调整装置的主要流量。按照时间顺序分别对常压炉流量、常压塔各侧
线流量、减压塔各侧线流量进行提降。该模型可以通过DCS的顺序控制的几种功能模块
去实现,也可以用C语言编程来进行。模型闭环时,不仅改变有关控制回路的给定值,同
时还在打印机上打印调节时间和各回路的调节量。
四、讨论
1.原油蒸馏先进控制几乎都涉及到侧线产品质量的质量模型,不管是静态的还是动
态的,其基础都源于DCS所采集的塔内温度、压力、流量等信息,以及塔内物料/能量
的平衡状况。过程模型的建立,应该进一步深入进行过程机理的探讨,走机理分析和辨认
建模的道路,同时应不断和人工智能的发展相结合,如人工神经元网络模型正在日益引起
人们的注意。在无法得到全局模型时,可以考虑局部模型和专家系统的结合,这也是一个
前景和方向。
2.操作工的经验对先进控制软件的开发和维护很重要,其中不乏真知灼见,如何吸
取他们实践中得出的经验,并帮助他们把这种经验表达出来,并进行提炼,是一项有意义
的工作,这一点在开发专家系统时尤为重要。
3.DCS出色的图形功能一直为人们所称赞,先进控制一般是在上位机中运行,在
实施过程中,应在操作站的CRT上给出先进控制信息,这种信息应使操作工觉得亲切可
见,而不是让人感到乏味的神秘莫测,这方面的开发研究已获初步成效,还有待进一步开
发和完善。
4.国内先进控制软件的标准化、商品化还有待起步,目前控制软件设计时还没有表达
其内容的标准符号,这是一大障碍。这方面的研究开发工作对提高DCS应用水平和推广
应用成果有着重要意义。
Ⅱ 减压蒸馏实验总是暴沸,如何办
加沸石,体积弄小一点就行了
Ⅲ 减压蒸馏过程中,如何防止液体加热爆沸为何不能使用沸石
减压蒸馏使用沸石不起作用、只能加热缓慢,真空蒸馏是靠负压的作用、引起液体沸腾、沸石是常压沸腾时起作用、负压蒸馏只能依靠控制反应温度、加热速度来控制不出现爆沸。
液体的沸点是指它的蒸气压等于外界大气压时的温度。化合物的沸点总是随外界压力的不同而变化,某些沸点较高的的化合物在常压下蒸馏时,由于温度的升高,未达到沸点时往往发生分解、氧化或聚合等现象。
此时,不能用常压蒸馏,而应使用减压蒸馏。通过减少体系内的压力而降低液体的沸点,从而避免这些现象的发生。
许多有机化合物的沸点在压力降低到1.3-2.0kPa时,可以比其常压下沸点降低80℃-100℃。因此,减压蒸馏对于分离或提纯沸点较高或性质不太稳定的液态有机化合物具有特别重要的意义。
(3)减压蒸馏经验曲线扩展阅读:
完整的减压蒸馏装置系统包括蒸馏、抽气(减压)以及在它们之间的保护及测压装置三部分,如图3所示。整套仪器必须使用圆形厚壁仪器.否则由于受力不匀,易发生炸裂等事故。
保护和测压装置部分进行减压蒸馏时,为了防止易挥发、酸性有机物或水蒸气等侵入真空油泵,污染真空泵油,腐蚀泵体,降低真空度,就必须在接收瓶与真空油泵之间顺次安装安全瓶、冷却阱、测压计和吸收塔。
安全瓶应与真空接引管的支口相连,安全瓶不仅可以防止压力降低或停泵时油(或水)倒吸入接受瓶中造成产品污染,而且还可以防止蒸馏时因突然发生暴沸或冲料现象导致物料进入减压系统。
另外,装在安全瓶口上的带旋塞双通管可用于调节系统内部压力或放气。有时,由于系统内部压力的突然变化,会导致泵油倒吸,而安全瓶可以有效地避免泵油冲入气体吸收塔内。
Ⅳ 减压蒸馏回收乙醇的最佳温度谢谢
这要看你的抽气量是多大。乙醇内杂质是高沸还是低沸,含量多少而定。一般经验上来说:在-0。1MPA压力时,精馏乙醇温度在55~65之间最好。
Ⅳ 石油实沸点蒸馏、减压蒸馏、模拟蒸馏与恩氏蒸馏的意思及区别
实沸点蒸馏------在大气压下,自然蒸馏
减压蒸馏------在低压环境下蒸馏
模拟蒸馏------一种软专件分析方法
恩氏蒸馏------Engler distillation
一种常属用的测定石油产品馏分组成的经验性标准方法。是一种简单蒸馏,分馏程度很低,只能用于石油油品馏程的相对比较或油品中轻重馏分相对含量作大致判断。但在炼油工业中常用作油品质量的重要指标。
Ⅵ 二甲基甲酰胺减压蒸馏
DMSO沸点来189℃.给定压力的费电可以近似源的从下列公式得到:logP=A+B/T
p为蒸气压,T为费电,AB为常数,logP为纵坐标,1/T为横坐标作图,可获得一个直线。因此,可以从两组一直的压力和温度算数AB,代入公式,就可以求出某一个压力时的费电。但是世纪减压蒸馏中,我们可以参考实际经验关系图来估算一个化合物的沸点和压力的关系
Ⅶ 安装减压蒸馏装置应注意什么问题
http://cache..com/c?word=%BC%F5%D1%B9%3B%D5%F4%C1%F3%3B%D7%B0%D6%C3&url=http%3A//www%2Esafetyinfo%2Ecom%2Ecn/Article%5FPrint%2Easp%3FArticleID%3D57159&b=19&a=18&user=
减压蒸馏装置由蒸馏,抽气,测压和保护四部分组成。
注意:①减压蒸馏时应用克氏蒸馏头,带支管的接液管或使用多头接液管。
②需用毛细管代替沸石,防止暴沸。
③要求用热浴加热,需使用厚壁耐压的玻璃仪器。
四、Steps in Vacuum Distillation:
1、 按图把仪器安装好,检查系统的气密性。先旋紧毛细管上的螺旋夹子,打开安全瓶上的二通活塞,然后开泵抽气,逐渐关闭二通活塞,系统压力达到所需真空度且保持不变,说明系统密闭。若压力有变化,说明漏气,分别检查各接口,必要时加涂少量真空脂密封。
2、 加入需蒸馏的液体,不得超过容积的1/2,关闭安全瓶上的活塞,开泵抽气,通过螺旋夹调节毛细管导入空气,使能冒出一连串小气泡为宜。
3、 当系统达到所需压力且稳定后,开启冷凝水,热浴加热,蒸馏,控制馏出速度为1~2滴/秒。
4、 蒸馏完毕后,撤热源,慢慢打开毛细管上的螺旋夹,并缓慢打开安全瓶上的活塞,平衡系统内外压力,然后关泵。
http://cache..com/c?word=%BC%F5%D1%B9%3B%D5%F4%C1%F3%3B%D7%B0%D6%C3%3B%CD%BC&url=http%3A//jpkc%2Eshnu%2Ee%2Ecn/CourseOld/xsj/jpkc%5Fsub5%2Ehtml&b=4&a=19&user=
自己看一下吧
Ⅷ 本人大四学生想求原油蒸馏常减压系统的控制设计
原油蒸馏控制软件简介2008-05-26 14:54转 永立 抚顺石油化工研究院
DCS在我国炼油厂应用已有15年历史,有20多家炼油企业安装使用了不同型
号的DCS,对常减压装置、催化裂化装置、催化重整装置、加氢精制、油品调合等实施
过程控制和生产管理。其中有十几套DCS用于原油蒸馏,多数是用于常减压装置的单回
路控制和前馈、串级、选择、比值等复杂回路控制。有几家炼油厂开发并实施了先进控制
策略。下面介绍DCS用原油蒸馏生产过程的主要控制回路和先进控制软件的开发和应用
情况。
一、工艺概述
对原油蒸馏,国内大型炼油厂一般采用年处理原油250~270万吨的常减压装置
,它由电脱盐、初馏塔、常压塔、减压塔、常压加热炉、减压加热炉、产品精馏和自产蒸
汽系统组成。该装置不仅要生产出质量合格的汽油、航空煤油、灯用煤油、柴油,还要生
产出催化裂化原料、氧化沥青原料和渣油;对于燃料一润滑油型炼油厂,还需要生产润滑
油基础油。各炼油厂均使用不同类型原油,当改变原油品种时还要改变生产方案。
燃料一润滑油型常减压装置的工艺流程是:原油从罐区送到常减压装置时温度一般为
30℃左右,经原油泵分路送到热交换器换热,换热后原油温度达到110℃,进入电脱
盐罐进行一次脱盐、二次脱盐、脱盐后再换热升温至220℃左右,进入初馏塔进行蒸馏
。初馏塔底原油经泵分两路送热交换器换热至290℃左右,分路送入常压加热炉并加热
到370℃左右,进入常压塔。常压塔塔顶馏出汽油,常一侧线(简称常一线)出煤油,
常二侧线(简称常二线)出柴油,常三侧线出润料或催料,常四侧线出催料。常压塔底重
油用泵送至常压加热炉,加热到390℃,送减压塔进行减压蒸馏。减一线与减二线出润
料或催料,减三线与减四线出润料。
二、常减压装置主要控制回路
原油蒸馏是连续生产过程,一个年处理原油250万吨的常减压装置,一般有130
~150个控制回路。应用软件一部分是通过连续控制功能块来实现,另一部分则用高级
语言编程来实现。下面介绍几种典型的控制回路。
1.减压炉0.7MPa蒸汽的分程控制
减压炉0.7MPa蒸汽的压力是通过补充1.1MPa蒸汽或向0.4MPa乏气
管网排气来调节。用DCS控制0.7MPa蒸汽压力,是通过计算器功能进行计算和判
断,实现蒸汽压力的分程控制。0.7MPa蒸汽压力检测信号送入功能块调节器,调节
器输出4~12mA段去调节1.1MPa蒸汽入管网调节阀,输出12~20mA段去
调节0.4MPa乏气管网调节阀。这实际是仿照常规仪表的硬分程方案实现分程调节,
以保持0.7MPa蒸汽压力稳定。
2.常压塔、减压塔中段回流热负荷控制
中段回流的主要作用是移去塔内部分热负荷。中段回流热负荷为中段回流经热交换器
冷却前后的温差、中段回流量和比热三者的乘积。由中段回流热负荷的大小来决定回流的
流量。中段回流量为副回中路,用中段热负荷来串中段回流流量组成串级调节回路。由D
CS计算器功能块来求算冷却前后的温差,并求出热负荷。主回路热负荷给定值由工人给
定或上位机给定。
3.提高加热炉热效率的控制
为了提高加热炉热效率,节约能源,采取了预热入炉空气、降低烟道气温度、控制过
剩空气系数等方法。一般加热炉控制是利用烟气作为加热载体来预热入炉空气,通过控制
炉膛压力正常,保证热效率,保证加热炉安全运行。
(1)炉膛压力控制
在常压炉、减压炉辐射转对流室部位设置微差压变送器,测出炉膛的负压,利用长行
程执行机构,通过连杆来调整烟道气档板开度,以此来维持炉膛内压力正常。
(2)烟道气氧含量控制
一般采用氧化锆分析器测量烟道气中的氧含量,通过氧含量来控制鼓风机入口档板开
度,控制入炉空气量,达到最佳过剩空气系数,提高加热炉热效率。
4.加热炉出口温度控制
加热炉出口温度控制有两种技术方案,它们通过加热炉流程画面上的开关(或软开关
)切换。一种方案是总出口温度串燃料油和燃料气流量,另一种方案是加热炉吸热一供热
值平衡控制。热值平衡控制需要使用许多计算器功能块来计算热值,并且同时使用热值控
制PID功能块。其给定值是加热炉的进料流量、比热、进料出口温度和进口温度之差值
的乘积,即吸热值。其测量值是燃料油、燃料气的发热值,即供热值。热值平衡控制可以
降低能耗,平稳操作,更有效地控制加热炉出口温度。该系统的开发和实施充分利用了D
CS内部仪表的功能。
5.常压塔解耦控制
常压塔有四个侧线,任何一个侧线抽出量的变化都会使抽出塔板以下的内回流改变,
从而影响该侧线以下各侧线产品质量。一般可以用常一线初馏点、常二线干点(90%干
点)、常三线粘度作为操作中的质量指标。为了提高轻质油的收率,保证各侧线产品质量
,克服各侧线的相互影响,采用了常压塔侧线解耦控制。以常二线为例,常二线抽出量可
以由二线抽出流量来控制,也可以用解耦的方法来控制,用流程画面发换开关来切换。解
耦方法用常二线干点控制功能块的输出与原油进料量的延时相乘来作为常二线抽出流量功
能块的给定值。其测量值为本侧线流量与常一线流量延时值、常塔馏出油量延时值之和。
组态时使用了延时功能块,延时的时间常数通过试验来确定。这种自上而下的干点解耦控
制方法,在改变本侧线流量的同时也调整了下一侧线的流量,从而稳定了各侧线的产品质
量。解耦控制同时加入了原油流量的前馈,对平稳操作,克服扰动,保证质量起到重要作
用。
三、原油蒸馏先进控制
1.DCS的控制结构层
先进控制至今没有明确定义,可以这样解释,所谓先进控制广义地讲是传统常规仪表
无法构造的控制,狭义地讲是和计算机强有力的计算功能、逻辑判断功能相关,而在DC
S上无法简单组态而得到的控制。先进控制是软件应用和硬件平台的联合体,硬件平台不
仅包括DCS,还包括了一次信息采集和执行机构。
DCS的控制结构层,大致按三个层次分布:
·基本模块:是基本的单回路控制算法,主要是PID,用于使被控变量维持在设定
点。
·可编程模块:可编程模块通过一定的计算(如补偿计算等),可以实现一些较为复
杂的算法,包括前馈、选择、比值、串级等。这些算法是通过DCS中的运算模块的组态
获得的。
·计算机优化层:这是先进控制和高级控制层,这一层次实际上有时包括好几个层次
,比如多变量控制器和其上的静态优化器。
DCS的控制结构层基本是采用递阶形式,一般是上层提供下层的设定点,但也有例
外。特殊情况下,优化层直接控制调节阀的阀位。DCS的这种控制结构层可以这样理解
:基本控制层相当于单回路调节仪表,可编程模块在一定程度上近似于复杂控制的仪表运
算互联,优化层则和DCS的计算机功能相对应。原油蒸馏先进控制策略的开发和实施,
在DCS的控制结构层结合了对象数学模型和专家系统的开发研究。
2.原油蒸馏的先进控制策略
国内原油蒸馏的先进控制策略,有自行开发应用软件和引进应用软件两种,并且都在
装置上闭环运行或离线指导操作。
我国在常减压装置上研究开发先进控制已有10年,各家技术方案有着不同的特点。
某厂最早开发的原油蒸馏先进控制,整个系统分四个部分:侧线产品质量的计算,塔内汽
液负荷的精确计算,多侧线产品质量与收率的智能协调控制,回流取热的优化控制。该应
用软件的开发,充分发挥了DCS的强大功能,并以此为依托开发实施了高质量的数学模
型和优化控制软件。系统的长期成功运行对国内DCS应用开发是一种鼓舞。各企业开发
和使用的先进控制系统有:组份推断、多变量控制、中段回流及换热流程优化、加热炉的
燃料控制和支路平衡控制、馏份切割控制、汽提蒸汽量优化、自校正控制等,下面介绍几
个先进控制实例。
(1)常压塔多变量控制
某厂常压塔原采用解耦控制,在此基础上开发了多变量控制。常压塔有两路进料,产
品有塔顶汽油和四个侧线产品,其中常一线、常二线产品质量最为重要。主要质量指标是
用常一线初馏点、常一线干点和常二线90%点温度来衡量,并由在线质量仪表连续分析
。以上三种质量控制通常用常一线温度、常一线流量和常二线流量控制。常一线温度上升
会引起常一线初馏点、常一线干点及常二线90%点温度升高。常一线流量或常二线流量
增加会使常一线干点或常二线90%点温度升高。
首先要确立包括三个PID调节器、常压塔和三个质量仪表在内的广义的对象数学模
型:
式中:P为常一线产品初馏点;D为常一线产品干点;T〔,2〕为常二线产品90
%点温度;T〔,1〕为常一线温度;Q〔,1〕为常一线流量;Q〔,2〕为常二流量
。
为了获得G(S),在工作点附近采用飞升曲线法进行仿真拟合,得出对象的广义对
象传递函数矩阵。针对广义对象的多变量强关联、大延时等特点,设计了常压塔多变量控
制系统。
全部程序使用C语言编程,按照采集的实时数据计算控制量,最终分别送到三个控制
回路改变给定值,实现了常压塔多变量控制。
分馏点(初馏点、干点、90%点温度)的获取,有的企业采用引进的初馏塔、常压
塔、减压塔分馏点计算模型。分馏点计算是根据已知的原油实沸点(TBT)曲线和塔的
各侧线产品的实沸点曲线,实时采集塔的各部温度、压力、各进出塔物料的流量,将塔分
段,进行各段上的物料平衡计算、热量平衡计算,得到塔内液相流量和气相流量,从而计
算出抽出侧线产品的分馏点。
用模型计算比在线分析仪快,一般系统程序每10秒运行一次,克服了在线分析仪的
滞后,改善了调节品质。在计算出分馏点的基础上,以计算机间通讯方式,修改DCS系
统中相关侧线流量控制模块给定值,实现先进控制。
还有的企业,操作员利用常压塔生产过程平稳的特点,将SPC控制部分切除,依照
计算机根据实时参数计算出的分馏点,人工微调相关侧线产品流量控制系统的给定值,这
部分优化软件实际上只起着离线指导作用。
(2)LQG自校正控制
某厂在PROVOX系统的上位机HP1000A700上用FORTRAN语言开
发了LQG自校正控制程序,对常减压装置多个控制回路实施LQG自校正控制。
·常压塔顶温度控制。该回路原采用PID控制,因受处理量、环境温度等变化因素
的影响,无法得到满意的控制效果。用LQG自校正控制代替PID控制后,塔顶温度控
制得到比较理想的效果。塔顶温度和塔顶拨出物的干点存在一定关系,根据工艺人员介绍
,塔顶温度每提高1℃,干点可以提高3~5℃。当塔顶温度比较平稳时,工艺人员可以
适当提高塔顶温度,使干点提高,便可以提高收率。按年平均处理原油250万吨计算,
如干点提高2℃,塔顶拨出物可增加上千吨。自适应控制带来了可观的经济效益。
·常压塔的模拟优化控制。在满足各馏出口产品质量要求前提下,实现提高拨出率及
各段回流取热优化。馏出口产品质量仍采用先进控制,要求达到的目标是:常压塔顶馏出
产品的质量在闭环控制时,其干点值在给定值点的±2℃,常压塔各侧线分别达到脱空3
~5℃,常二线产品的恩氏蒸馏分析95%点温度大于350℃,常三线350℃馏份小
于15%,并在操作台上CRT显示上述各侧线指标。在保证塔顶拨出率和各侧线产品质
量之前提下优化全塔回流取热,使全塔回收率达到90%以上。
·减压塔模拟优化控制。在保证减压混和蜡油质量的前提下,量大限度拔出蜡油馏份
,减二线90%馏出温度不小于510℃,减压渣油运行粘度小于810■泊(对九二三
油),并且优化分配减一线与减二线的取热。
(3)中段回流计算
分馏塔的中段回流主要用来取出塔内一部分热量,以减少塔顶负荷,同时回收部分热
量。但是,中段回流过大对蒸馏不利,会影响分馏精度,在塔顶负荷允许的情况下,适度
减少中段回流量,以保证一侧线和二侧线产品脱空度的要求。由于常减压装置处理量、原
油品种以及生产方案经常变化,中段回流量也要作相应调整,中段回流量的大小与常压塔
负荷、塔顶汽油冷却器负荷、产品质量、回收势量等条件有关。中段回流计算的数学模型
根据塔顶回流量、塔底吹气量、塔顶温度、塔顶回流入口温度、顶循环回流进口温度、中
段回流进出口温度等计算出最佳回流量,以指导操作。
(4)自动提降量模型
自动提降量模型用于改变处理量的顺序控制。按生产调度指令,根据操作经验、物料平
衡、自动控制方案来调整装置的主要流量。按照时间顺序分别对常压炉流量、常压塔各侧
线流量、减压塔各侧线流量进行提降。该模型可以通过DCS的顺序控制的几种功能模块
去实现,也可以用C语言编程来进行。模型闭环时,不仅改变有关控制回路的给定值,同
时还在打印机上打印调节时间和各回路的调节量。
四、讨论
1.原油蒸馏先进控制几乎都涉及到侧线产品质量的质量模型,不管是静态的还是动
态的,其基础都源于DCS所采集的塔内温度、压力、流量等信息,以及塔内物料/能量
的平衡状况。过程模型的建立,应该进一步深入进行过程机理的探讨,走机理分析和辨认
建模的道路,同时应不断和人工智能的发展相结合,如人工神经元网络模型正在日益引起
人们的注意。在无法得到全局模型时,可以考虑局部模型和专家系统的结合,这也是一个
前景和方向。
2.操作工的经验对先进控制软件的开发和维护很重要,其中不乏真知灼见,如何吸
取他们实践中得出的经验,并帮助他们把这种经验表达出来,并进行提炼,是一项有意义
的工作,这一点在开发专家系统时尤为重要。
3.DCS出色的图形功能一直为人们所称赞,先进控制一般是在上位机中运行,在
实施过程中,应在操作站的CRT上给出先进控制信息,这种信息应使操作工觉得亲切可
见,而不是让人感到乏味的神秘莫测,这方面的开发研究已获初步成效,还有待进一步开
发和完善。
4.国内先进控制软件的标准化、商品化还有待起步,目前控制软件设计时还没有表达
其内容的标准符号,这是一大障碍。这方面的研究开发工作对提高DCS应用水平和推广
应用成果有着重要意义。
Ⅸ 旋转蒸发仪减压蒸馏回收乙醇的温度是多少
这要看你的抽气量是多大。乙醇内杂质是高沸还是低沸,含量多少而定。一般经验上来说:在-0。1mpa压力时,精馏乙醇温度在55~65之间最好。
Ⅹ 如何提高减压蒸馏过程中的真空度
油气综合利用工程原油减压蒸馏蒸汽抽真空工艺设计肖立刚中国石油天然气华东勘察设计研究院摘要论述了蒸汽抽真空系主题词蒸汽抽真空冷凝7-统各工-参数皇问的关系,以及不同备件下各工-参数的选取.里笪,耐,舀蓬,电,1前言在常减压蒸馏装置设计中,蒸汽抽真空系统的设计是非常重要的.设计好的抽空系统所能达到的塔顶真空度高,所耗工作蒸汽少,能耗低.反之,设计不好的抽空系统,所能达到的塔顶真空度低,所耗工作蒸汽量大,能耗高.蒸汽抽真空系统图1湿式减压抽真空流程图选取的塔顶操作压力和所能达到的冷凝器出口温度,要使在塔顶冷凝器的出口压力和温度条件下,水蒸汽能大部分冷凝下来.湿式减压蒸馏的塔顶操作压力为5.3~8.,一般选用两级抽空方案.干式减压蒸馏塔操作压力为1.3一2.7,必须采用三级抽真空方案.如果因冷却水温度所限,所能达到的冷凝器出口温度不能使湿式减压的塔顶蒸汽大部分冷设计的成功与否关系到减压蒸馏的拔出率和整个装置的能耗.2抽真空系统流程方案的确定根据减压蒸馏操作条件的不同,抽真空系统分为两级抽真空(图1)和三级抽真空(图2).是选用两级抽空,还是三级抽空,取决于所图2干式减压抽真空漉程图凝下来,则湿式减压电需采用三级抽真空流程.3抽空器负荷的确定抽空器吸人气体包括可凝油,裂解气,漏人的空气,蒸汽等.抽空器的抽空负荷对抽空器的工作蒸汽的耗量影响很大,因此,尽量减少抽空负荷与准确计算出负荷量对设计抽空系统非常重要.可凝油与不凝气量与减压炉管内油品和减压塔底油品裂解程度有关,不同的原油裂解程度不同.国内目前还未见减压蒸馏条件下,各种常渣裂2袖气综合利用工程1998年解的研究报道.可凝油量还与常压塔底汽提段的汽提效果有关,汽提效果不好,则少量煤油馏份进人减压系统,造成可凝油量增加.另外.减压塔顶温度过高,会使少量柴油和蜡油进人抽空系统.根据经验,可凝油量一般占减压进料量的0.38%(质量)【包括空气,它占不凝气的10%~15%(体积)].湿式减压蒸馏时上至塔顶的蒸汽量为炉管注管和塔底及侧线汽提蒸汽之和.除增压器外,进入一,二级抽空器的气体负荷是由可凝油,空气,不凝气,蒸汽在前一级冷凝器出口温度,压力下气液平衡决定的,设计时,应采用计算机软件进行准确计算.4抽空系统的冷却设计抽空系统冷凝器的冷凝冷却效果对于减少抽空器的负荷,降低抽空工作蒸汽耗量,降低能耗,得到高的塔顶真空度是十分重要的.目前抽空常见的冷却方式有水冷和湿空冷.水冷又分新鲜水冷却和循环水冷却.湿式减压蒸馏塔顶残压为5.3时,要通过塔顶冷凝器将大部分水蒸汽冷凝下来.冷后的温度必须达到3℃以下.这样的冷后温度.采用循环水或湿空冷冷却时,夏季都难以达到.因而必须采用新鲜水作为冷却介质.为了节约新鲜水用量,在冬季时可采用循环水冷却,设计时,塔顶冷凝器可采用新鲜水和循环水并联的方法.如果某厂没有大量的新鲜水可用做冷却介质,塔顶必须设增压器,使增压器出口压力达到8.以上,此时,增压器压缩比不能过高,以小于2为宜.否则,能耗大大增加.干式减压的增压器后冷器冷后温度与增压器出口压力相对应,一般为33℃~35℃,这时采用循环水仍难达到,应采用新鲜水或湿空冷冷却.一,二级抽空器后冷器,由于压力较高,水蒸汽很容易冷凝下来,这时,选取过低的冷凝器出口温度,会使冷凝能耗上升,冷凝器投资增大.一般一,二级抽空器后冷器出口温度为4℃一45℃.当采用循环水冷却时,由于减顶抽空冷凝器的安装位置一般高于全厂其它循环水用户.能流到抽空冷凝器的循环水量有时难以保证,造成冷凝器冷后温度过高.因此,必要时装置内应设抽空冷凝器专用的循环增压泵.5抽空器各级压缩比的确定抽空器的压缩比,应依据抽空器后冷凝器所能达到的冷后温度来确定,使得在冷凝器的压力与所能达到的温度条件下水蒸汽能大部分冷凝下来,以减少下一级的抽空负荷.5.1增压器的压缩经增压器的作用是提高一级抽空器的人口压力,同时,保证在增压器后冷器出口温度条件下,大部分水蒸汽冷凝下来.当干式减压塔顶操作压力为1.6.增压器后冷器出口温度为35℃时,增压器压缩比为6较为合理.当湿式减压塔顶操作压力为5.3~8.,冷凝器冷后温度4℃,增压器压缩比为2~1.5较为合适.5.2一,二级抽空器的压缩比一,二级抽空器的排出压力较高,在其排出压表1抽空不同压缩比分配的计算结果压缩比2.5/7.33.2/5.64/4.44.5/3.9级别1212212动力蒸汽耗量/695727894.45365167.54061165.9359砖后未凝蒸汽量12_91671.91650.11641.916后拎器热负荷'/250.492267930.151625371511206040092105.40两级抽奎罄总蒸汽耗量/42214309147315249注:本表计算基础数据(1)装置规模100×10'/(2)动力蒸汽:温度250,压力11998年油气壤合稍用工程3,,原油脱水系统工程设计郭奇志张素珍华北石油管理局化学药剂厂弋'-/一摘要随着炼油厂的扩建,原油储罐由几千立方米增至几万立方米,原油脱水带油现象更加严重,而未经任何处理的台油污水直接搏放至污水系统,导致罐区污水系统瘫痪,这一现象成为各炼厂惠需解决的难题.本文重点介鲴了华北油田化学药剂厂原油脱水系统改造的具体措施,以覆采用的新技新差薹釜实籀效果,脯沌,工4-主曩词舍油污水隅油池实施效果0,',7:01前曹华北油田化学药荆厂扩建后,新增000原油罐4个,原油日处理量4000.原油进入联合装置前必须进行脱水,如果脱水不净,将会导致常压塔的冲塔,生产出的产品为污油,必须回塔再炼.而原油在脱水过程中必然会有带油现象,这是由于原油在罐内脱水沉降24小对后,罐底液体是油与水交互共存的.脱水的同时不可避免地会带出原油.建厂初期由于污水系统设计不合理.污水未经任何处理直接排放至污水系统,导致罐区95%污水管线堵塞无法使用,车问只能用蒸气吹扫管线,边处理边脱水.1年来厂里曾进行过多次改造.仍未能解决这一问题.扩建以来问题更加严重