减压塔自动控制

目录

第一章减压塔工艺流程简介 (1)

第二章塔顶影响因素及系统建模 (2)

2.1塔顶影响因素 (2)

2.2系统建模 (3)

第三章节流装置的计算机辅助设计计算 (4)

3.1设计概述 (4)

3.2标准节流装置程序框图 (5)

3.3计算实例 (6)

第四章调节阀的选型及口径计算 (8)

4.1调节阀的选型 (8)

4.2调节阀口径计算 (9)

4.3计算实例 (10)

4.4程序设计 (10)

结论与体会 (11)

参考文献 (11)

附录 (12)

第一章减压塔工艺流程简介

常减压装置是由初馏塔、常压炉、常压塔、减压炉和减压塔等主要设备组成。如图1所示，减压塔顶用蒸汽喷射泵抽真空，使塔顶保持约40 mm汞柱的残压，即塔顶真空度约为720 mm汞柱。

减压塔共设4个填料段，抽出3个侧线。减一线油一部分直接进入蜡油分配器；另一部分经过空冷和水冷冷至50℃再返回减压塔顶，作为塔顶回流；减二线油一部分经换热至120℃后进入蜡油分配器；另一部分作为减一中回流再返回减压塔Ⅱ段填料段；减三线油大部分作为减二中回流返回减压塔Ⅲ段填料段；减四线油(过汽化油)一部分返回减压塔底或去常压塔一层作为循环油，另一部分作为重洗油又返回重洗段。减底油一般作为延迟焦化等装置热进料，或冷却至100℃以下送出装置作为渣油产品。

该生产过程是一个强耦合，非线性程度高的多变量系统，调节一线就会影响到其它线。以往减压塔的质量控制方法都是在对系统解耦之后进行的，但是耦合系统的分析与设计所要求的有关系统信息远远多于解耦系统所要求的信息，强行割裂系统内的信息关联会造成系统的不稳定。采用链系统方法探索常减压装置减压塔的质量控制问题，用按系统固有。

结构的相互关联的子系统描述系统的运动行为，从而得到以子系统级模型表征的分散型模型，从根本上冲破了集中处理方法的束缚，对减压塔质量控制是一个新的突破。影响减压塔操作的因素很多，但这些因素的变化都集中反映在塔顶真空度、塔顶温度这两个参数的变化上，而真空度是减压塔操作的核心。下面以塔顶真空度和塔顶温度为控制对象分别进行分析。

图1减压塔工艺流程图

第二章塔顶影响因素及系统建模

2.1塔顶影响因素

1、塔顶真空度影响因素:

(1)抽真空蒸汽压力变化：蒸汽压力增大时，真空度上升，反之，真空度下降。

(2)喷淋、软化水压力及温度变化：喷淋大、压力高或水温低，空冷器冷却效果增强，真空度上升，反之，真空度下降。

(3)塔顶温度变化：塔顶温度高，塔顶负荷大，不利于提高真空度；塔顶温度低，塔顶负荷低，有利于提高真空度。但如果塔顶温度过低，使塔顶负荷过小，易产生增压器倒汽现象，而使整个操作发生异常。

(4)塔顶回流量变化：塔顶回流量减小，则塔顶负荷增大，真空度下降。

2、塔顶温度影响因素:

(1)塔顶回流量：塔顶回流量过小，会造成塔顶温度升高，反之温度降低。

(2)塔顶真空度：真空度低，减压塔汽化量小，塔顶温度低；反之温度上升。

(3)进料量及进料性质：进料量增大或性质变轻，塔顶负荷增大，塔顶温度高，反之温度低。

(4)减炉出口温度：减炉出口温度高，则塔顶负荷大，塔顶温度上升，反之塔顶温度下降。

3、塔底液面影响因素：

（1）减炉进料量及性质：进料量大，减渣油量大；反之，渣油量小。常底油性质变轻，汽化率增大，则渣油量减小。反之，渣油量增多。

（2）减炉出口温度：温度升高，渣油量小。反之，渣油量增多。

(3）塔真空度：真空度减小，拔出率下降，渣油量大。

(4）测线量变化：测线液面正常控制时，测线量的变化对塔底液面影响不大，但当减三、四集油箱满而溢流时，测线量减少，渣油量上升。

2.2 系统建模

减压系统主要生产裂化原料，对馏分要求不高，主要要求是在保证馏出油残碳合格的前提下提高拔出率，减少渣油量。因此提高减压塔汽化段真空度，提高拔出率是其主要控制目标。

综合上节影响条件，减压塔常用控制方案如图2 ：

图2减压塔控制回路方框图

第三章节流装置的计算机辅助设计计算

3.1设计概述

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充满圆管的流体测量》。国内的压差流量计经历了仿制、统一标准设计和自行设计等阶段：我国1959年由国家推荐的苏联27-54规程作为我国的暂行规程。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日实施。该标准第一次等效采用ISO5167（1991）与国际接轨，标志着我国现行的标准节流装置，在推广采用国际标准上的研究成果、提高测量精度方面，以取得了突破性的进展。

GB/T2624-93主要特点有：

（1）以流出系数Kv代替流量系数α；Kv值的计算中的β降阶计算由原流量系数α0计算中的最高阶β20降至流出系数Kv计算中的最高阶β8次幂。

（2）提出5种命题以适应自控工程设计中各方面的需要。

（3）提出迭代计算方法，给出计算机计算程序框图。

（4）差压上限不再计算，而要由用户自行选定，要求设计者有更多的经验。

3.2 标准节流装置程序框图

图3标准节流装置程序框图

3.3 计算实例

表1 标准节流装置设计计算条件

节流件材料选Ti Ni Cr 9181，其热膨胀系数为0.0000186；管道材料为20#

钢，其热膨胀系数为0.00002224。 1.辅助计算

(1)求工况下管道直径

()20120D D D t λ=+-⎡⎤⎣⎦=0.1007m

20D -管道内径（20C 下实测值）

D λ-管道材料热膨胀系数

t -被测介质温度

(2)求雷诺数

4m

ed g R D πμ

⨯=

⨯⨯=971.819

m g -最大质量流量

μ-工作状态下粘度

(3)求2A

P ∆=0.016MPa

22ed

R A D P μρ

⨯=

⨯⨯∆⨯=2.378

2.初值计算 (1)求1β

序 号

项 目 符 号

单 位

数 值

1 2 3 4 5 6 7 8 9

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 工作状态下密度 工作状态下粘度 最大流量

t P D 20 ρ

μ Q

℃ MPa m kg/m

3

Pa.s m 3

/h

常底油 353 9.5（绝） 0.1 孔板 法兰 677 1.139 87.5