炼油厂常压塔温度控制系统的设计 过程控制系统与装置 课程设计(论文)

过程控制系统与装置课程设计（论文）题目：炼油厂常压塔温度控制系统的设计

课程设计（论文）任务及评语

院（系）：电气工程学院教研室：测控技术与仪器

目录

第1章炼油厂常压塔温度控制系统设计的方案 (1)

1.1 概述 (1)

1.2过程控制系统方案设计的基本要求 (1)

1.3常压塔温度控制系统的总体设计 (2)

第2章炼油厂常压塔温度控制系统设计内容 (3)

2.1精馏塔控制系统的组成与结构 (3)

2.2主要内容与设计步骤 (5)

2.2.1 被控参数的选择 (5)

2.2.2温度变送器的选择 (6)

2.2.3温度调节器的选择 (6)

2.2.4执行器的选择 (7)

2.3一线温度控制系统设计 (7)

2.3.1一线温度控制的主要内容与仪器选择 (9)

第3章课程设计总结 (11)

参考文献 (12)

第1章炼油厂常压塔温度控制系统设计的方案

1.1 概述

过程控制的对象复杂多样，控制方案和系统结构种类较多。除了简单控制系统以外，还有复杂的控制系统，即串级控制系统、前馈控制系统、大滞后过程控制系统、比值控制系统、均匀控制系统、分程控制系统、阀位控制系统、选择性控制系统、接耦控制系统，还有计算机控制系统。

1.2过程控制系统方案设计的基本要求

1.技术要求：

测量范围：0-100℃

常压塔控制温度：70±0.5℃，最大偏差：1℃

一线控制温度：60±0.5℃，最大偏差：1.3℃

2.说明书要求：

确定控制方案并绘制原理结构图、方框图；

选择传感器、变送器、控制器、执行器，给出具体型号；

确定控制器的控制规律以及控制器正反作用方式；

生产过程对过程控制系统的要求是多种多样的，可简要归纳为安全性、稳定性和经济性三个方面。

安全性是指在整个生产过程中，过程控制系统能够确保人员与设备的安全（并兼顾环境卫生、生态平衡等社会安全性要求），是对过程控制系统最重要、最基本的要求。通常采用参数越限报警、事故报警、联锁保护等措施加以保证。

稳定性是过程控制系统保证生产过程正常工作的必要条件。稳定性是指在存在一定扰动的情况下，过程控制系统将工艺参数控制在规定的范围内，维持设备和系统长期稳定运行，使生产过程平稳、持续地进行，同时要求系统具有良好的动态响应特性。

经济性是指过程控制系统在提高产品质量、产量的同时，节省原材料，降低能源消耗，提高经济效益与社会效益。采用有效的控制手段对生产过程进行优化控制是满足工

业生产对经济性要求不断提高的重要途径。

1.3常压塔温度控制系统的总体设计

我做的课程设计题目是炼油厂常压塔温度控制系统的设计，常压蒸馏预处理后的原油经加热后送入常压蒸馏装置的初馏塔,蒸馏出大部分轻汽油。初馏塔底原油经加热至360～370°C，进入常压蒸馏塔（塔板数36～48），该塔的塔顶产物为汽油馏分（又称石脑油），与初馏塔顶的轻汽油一起可作为催化重整原料，或作为石油化工原料，或作为汽油调合组分。常压塔侧线出料进入汽提塔，用水蒸气或再沸器加热,蒸发出轻组分，以控制轻组分含量。一线为即航空煤油，二线为轻柴油馏分，三线为重柴油，塔底产物即常压渣油(即重油)。

在石化工业中，许多原料中间产品或粗成品往往是右若干成分组成的混合物，需要经过精馏过程进行分离。精馏是利用混合液中不同组分挥发温度的差异将各组分分离的过程。精馏塔是精馏过程的关键设备，是过程控制的重要控制对象。总体流程图如下：

图1.1炼油厂常压塔总体流程图

第2章炼油厂常压塔温度控制系统设计内容

2.1精馏塔控制系统的组成与结构

炼油厂常压塔是一种精馏塔，进入常压塔的油品经过精馏被分离成塔顶汽油，塔底重油，一线航空没有，二线轻柴油，三线重柴油，等三个侧线产品。工艺要求塔顶出口温度应保持在70±0.5℃，一线温度应保持在60±0.5℃。

图2.1所示的串级温度控制系统是常见的精馏段温度控制方案。。分析可以看到：在串级控制系统中，由于引入了一个副回路，不仅能及早克服进入副回路的扰动，而且又能改善过程特性。副调节器具有“粗调”的作用，主调节器具有“细调”的作用，从而使其控制品质得到进一步提高。

图2.1精馏段温度控制系统

当以塔顶采出液为主要产品时，往往以精馏段的温度为衡量质量的间接指标，这时

可选精馏段某点温度作为被控参数（间接反应塔顶采出液的纯度），以回流量QL作为被控变量做成单回路控制系统，亦可以组成串级控制系统。

整个系统包括两个控制回路，主回路和副回路。副回路由副变量检测变送、副调节器、调节阀和副过程构成；主回路由主变量检测变送、主调节器、副调节器、调节阀、副过程和主过程构成。串级控制系统采用两套检测变送器和两个调节器，前一个调节器的输出作为后一个调节器的设定，后一个调节器的输出送往调节阀。前一个调节器称为主调节器，它所检测和控制的变量称主变量（主被控参数），即工艺控制指标；后一个调节器称为副调节器，它所检测和控制的变量称副变量（副被控参数），是为了稳定主变量而引入的辅助变量。

系统的框图如下：

图2.2精馏段控制的系统框图

图中Gc1(S)为主控制器；Gc2(S)为副控制器；Gv(S)为控制器；Go2(S)为回流量QL；Go1(S)精馏塔的塔板温度。

精馏段温度控制系统有如下特点：

（1）用精馏段的温度作为间接质量指标，能较迅速、直接的反映提馏段产品质量。在以塔顶采出物为主要产品，对塔顶产品成分的纯度要求高于对塔低产品成分的要求时，往往采用精馏段温度控制系统方案。

（2）当干扰首先进入精馏段时，例如进料产生的干扰首先引起精馏段和塔顶参数的变化，故用精馏段温度控制比较及时，动态响应比较迅速。

（3）串级控制系统的流量回路岁回流罐液位与压力、精馏塔内压力等于干扰对回流量的影响有较强的抑制，可实现被控参数的高精度控制。