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UW500集散控制系統在石化行業常減壓工藝過程中的應用

行業方案

、概述

石油是一種主要由碳氫化合物組成的複雜混合物。石油中的烴類和非烴類化合物,相對分子質量從幾十到幾千,相應的沸點從常溫到500度以上,分子結構也是多種多樣。

石油煉制工業生産汽油、煤油、柴油等燃料和化學工業原料,是國民經濟最重要的支柱産業之一,關系國家的經濟命脈和能源安全,在國民經濟、國防和社會發展中具有極其重要的地位和作用。世界經濟強國無一不是煉油和石化工業強國。

石油不能直接作汽車、飛機、輪船等交通運輸工具發動機的燃料,也不能直接作潤滑油 、溶劑油、工藝用油等産品使用,必須經過各種加工過程,才能獲得符合質量要求的各種石油産品。

石油及其産品的蒸餾是煉油裝置的最基本單元設備。是任何一次加工與二次加工裝置所不可缺少的設備.原油經過常壓蒸餾可分餾出汽油、煤油、柴油餾分。因原油性質不同,這些餾分有的可直接作為産品,有的需要進行精制或加工。将常壓塔底油進行減壓蒸餾,等到的餾分視其原油性質或加工方案不同,可以作裂化(熱裂化、催化裂化、加氫裂化等)原料或潤滑油原料油原料,也可以作為乙烯裂解原料。減壓塔底油可作為燃料油、瀝青、焦化或其它渣油加工(溶劑脫瀝青、渣油催化裂化、渣油加氫裂化等)的原料。

我國對原油蒸餾,國内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、産品精餾和自産蒸汽系統組成。該裝置不僅要生産出質量合格的汽油、航空煤油、燈用煤油、柴油,還要生産出催化裂化原料、氧化瀝青原料和渣油;對于燃料一潤滑油型煉油廠,還需要生産潤滑油基礎油。各煉油廠均使用不同類型原油,當改變原油品種時還要改變生産方案。燃料一潤滑油型常減壓裝置的工藝流程是:原油從罐區送到常減壓裝置時溫度一般為30℃左右,經原油泵分路送到熱交換器換熱,換熱後原油溫度達到110℃,進入電脫鹽罐進行一次脫鹽、二次脫鹽、脫鹽後再換熱升溫至220℃左右,進入初餾塔進行蒸餾。初餾塔底原油經泵分兩路送熱交換器換熱至290℃左右,分路送入常壓加熱爐并加熱到370℃左右,進入常壓塔。常壓塔塔頂餾出汽油,常一側線(簡稱常一線)出煤油,常二側線(簡稱常二線)出柴油,常三側線出潤料或催料,常四側線出催料。常壓塔底重油用泵送至常壓加熱爐,加熱到390℃,送減壓塔進行減壓蒸餾。減一線與減二線出潤料或催料,減三線與減四線出潤料。

工藝簡介

1 原油換熱系統

原油從油罐靠靜位能壓送到原油泵進口,在原油泵進口前的過濾器注入利于保證電脫鹽效果的破乳化劑和水,經泵輸送進入電脫鹽罐脫鹽脫水。

在電脫鹽罐内1200024000伏高壓交流電所産生的電場力和破乳化劑的作用下,微小的水滴聚集成大水滴沉降下來與原油分離,因原油中的鹽份絕大部分溶于水中,故脫水包括了脫鹽。

原油從電脫鹽罐出來後,進料繼續與油品換熱進入常壓塔第31層。

2、初餾系統

脫鹽,脫水後的原油換熱至215-230℃進入初餾塔,從塔頂蒸餾出初餾點-130℃的餾分冷凝冷卻後,其中一部分作塔頂回流,另一部分引出作為重整原料或較重汽油,又稱初頂油。

3、常壓系統

初餾塔底拔頭原油經常壓加熱爐加熱到350-365℃,進入常壓分餾塔。塔頂打入冷回流,使塔頂溫度控制在90-110℃。由塔頂到進料段溫度逐漸上升,利用餾分沸點範圍不同,塔頂蒸出汽油,依次從側一線,側二線,側三線分别蒸出煤油,輕柴油,重柴油。這些側線餾分經常壓氣提塔用過熱水蒸氣提出輕組分後,經換熱回收一部分熱量,再分别冷卻到一定溫度後送出裝置。塔底約為350℃,塔底未汽化的重油經過熱水蒸汽提出輕組分後,作減壓塔進料油。為了使塔内沿塔高的各部分的汽,液負荷比較均勻,并充分利用回流熱,一般在塔中各側線抽出口之間,打入2-3個中段循環回流。

4、減壓系統

常壓塔底重油用泵送入減壓加熱爐,加熱到390-400℃進入減壓分餾塔。塔頂不出産品,分出的不凝氣經冷凝冷卻後,通常用二級蒸汽噴射器抽出不凝氣,使塔内保持殘壓1.33-2.66kPa,以利于在減壓下使油品充分蒸出。塔側從一二側線抽出輕重不同的潤滑油餾分或裂化原料油,它們分别經氣提,換熱冷卻後,一部分可以返回塔作循環回流,一部分送出裝置。塔底減壓渣油也吹入過熱蒸汽氣提出輕組分,提高拔出率後,用泵抽出,經換熱,冷卻後出裝置,可以作為自用燃料或商品燃料油,也可以作為瀝青原料或丙烷脫瀝青裝置的原料,進一步生産重質潤滑油和瀝青。

三、常減壓裝置主要控制回路

原油蒸餾是連續生産過程,一個年處理原油250萬噸的常減壓裝置,一般有130~150個控制回路。下面介紹幾種典型的控制回路。

1減壓爐

減壓爐0.7MPa蒸汽的分程控制,減壓爐0.7MPa蒸汽的壓力是通過補充1.1MPa蒸汽或向0.4MPa乏氣管網排氣來調節。用DCS控制0.7MPa蒸汽壓力,是通過DCS功能模塊進行計算和判斷,實現蒸汽壓力的分程控制。0.7MPa蒸汽壓力檢測信号送入功能塊調節器,調節器輸出4~12mA段去調節1.1MPa蒸汽入管網調節閥,輸出12~20mA段去調節0.4MPa乏氣管網調節閥。這實際是仿照常規儀表的硬分程方案實現分程調節,以保持0.7MPa蒸汽壓力穩定。

2常壓塔、減壓塔中段回流熱負荷控制

中段回流的主要作用是移去塔内部分熱負荷。中段回流熱負荷為中段回流經熱交換器冷卻前後的溫差、中段回流量和比熱三者的乘積。由中段回流熱負荷的大小來決定回流的流量。中段回流量為副回中路,用中段熱負荷來串中段回流流量組成串級調節回路。由DCS計算器功能塊來求算冷卻前後的溫差,并求出熱負荷。主回路熱負荷給定值由工人給定或上位機給定。

3、提高加熱爐熱效率的控制

為了提高加熱爐熱效率,節約能源,采取了預熱入爐空氣、降低煙道氣溫度、控制過剩空氣系數等方法。一般加熱爐控制是利用煙氣作為加熱載體來預熱入爐空氣,通過控制爐膛壓力正常,保證熱效率,保證加熱爐安全運行。

4、爐膛壓力控制

在常壓爐、減壓爐輻射轉對流室部位設置微差壓變送器,測出爐膛的負壓,利用長行程執行機構,通過連杆來調整煙道氣檔闆開度,以此來維持爐膛内壓力正常。

5、煙道氣氧含量控

一般采用氧化锆分析器測量煙道氣中的氧含量,通過氧含量來控制鼓風機入口檔闆開度,控制入爐空氣量,達到最佳過剩空氣系數,提高加熱爐熱效率。

6、加熱爐出口溫度控制

加熱爐出口溫度控制有兩種技術方案,它們通過加熱爐流程畫面上的開關(或軟開關)切換。一種方案是總出口溫度串燃料油和燃料氣流量,另一種方案是加熱爐吸熱一供熱值平衡控制。熱值平衡控制需要使用許多計算器功能塊來計算熱值,并且同時使用熱值控制PID功能塊。其給定值是加熱爐的進料流量、比熱、進料出口溫度和進口溫度之差值的乘積,即吸熱值。其測量值是燃料油、燃料氣的發熱值,即供熱值。熱值平衡控制可以降低能耗,平穩操作,更有效地控制加熱爐出口溫度。該系統的開發和實施充分利用了DCS内部儀表的功能。

7、常壓塔解耦控制

常壓塔有四個側線,任何一個側線抽出量的變化都會使抽出塔闆以下的内回流改變,從而影響該側線以下各側線産品質量。一般可以用常一線初餾點、常二線幹點(90%幹點)、常三線粘度作為操作中的質量指标。為了提高輕質油的收率,保證各側線産品質量,克服各側線的相互影響,采用了常壓塔側線解耦控制。以常二線為例,常二線抽出量可以由二線抽出流量來控制,也可以用解耦的方法來控制,用流程畫面發換開關來切換。解耦方法用常二線幹點控制功能塊的輸出與原油進料量的延時相乘來作為常二線抽出流量功能塊的給定值。其測量值為本側線流量與常一線流量延時值、常塔餾出油量延時值之和。

組态時使用了延時功能塊,延時的時間常數通過試驗來确定。這種自上而下的幹點解耦控制方法,在改變本側線流量的同時也調整了下一側線的流量,從而穩定了各側線的産品質量。解耦控制同時加入了原油流量的前饋,對平穩操作,克服擾動,保證質量起到重要作用。

四、 工程截圖

 

 

 

 

 

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