延遲焦化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

延遲焦化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要延遲焦化是一種石油二次加工技術(shù)，以渣油為原料，在高溫(約500)條件下進(jìn)行深度的熱裂化和縮合反應(yīng)，生產(chǎn)汽油、柴油、蠟油和焦炭等。延遲焦化裝置一直是加工劣質(zhì)渣油的首選工藝裝置。本論文主要完成延遲焦化裝置控制系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)。在焦化反應(yīng)機(jī)理的基礎(chǔ)上，分析生產(chǎn)過程中各個(gè)變量的性質(zhì)及其相互關(guān)系以及被控對象的特性，根據(jù)工藝的要求，選擇被控變量、操縱變量，合理選擇控制系統(tǒng)中的測量變送單元、調(diào)節(jié)器和執(zhí)行器，建立了一個(gè)較為合理的控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化。本次設(shè)計(jì)主要包括：延遲焦化裝置加熱爐出口溫度、分餾塔底液位、塔底溫度、塔頂溫度、焦炭塔頂出口溫度、換塔操作控制以及延遲焦化反應(yīng)溫度、壓力、原料循環(huán)比等控制方案。根據(jù)工況條件及工藝數(shù)據(jù)，正確地進(jìn)行儀表選型，在DCS操作平臺上實(shí)施常規(guī)控制（如PID控制），了解整個(gè)延遲焦化的工藝運(yùn)行狀態(tài)，掌握延遲焦化相關(guān)的自動(dòng)控制過程。本文針對延遲焦化裝置的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)了合理的控制系統(tǒng)。理論研究表明該系統(tǒng)能有效提高延遲焦化生產(chǎn)過程的平穩(wěn)性，統(tǒng)一了操作人員的操作方法，提高了裝置的自動(dòng)化水平，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。關(guān)鍵詞：延遲焦化；控制方案；儀表選型；The Design of Control System for Delayed Coking UnitAbstractDelayed coking is a secondary oil processing technology, making the residue as raw material, which dose deep thermal cracking and condensation reaction under the condition of high temperature (about 500 ) to produce gasoline, diesel, gas oil and coke.This paper is to complete the overall design of control system for delayed coking unit. At first, we should analyze all variables in the production process and the characteristics of the object; then according to the request of production, choose the controlled variables, manipulation of variables, and a reasonable measurement transmission unit of control system, regulators and actuators; finally achieve the process of automated production. This paper is mainly including such control schemes as : delayed coking unit furnace outlet temperature control, fractionation bottom level control, the bottom temperature ,top temperature, coking tower outlet temperature control, change tower operation control, and delayed coking reaction temperature, pressure and raw materials cycle ratio and so on. Moreover, it chooses a correct measurement method based on conditions and data of technics used here.At last, we should become familiar with the DCS platform on the implementation of conventional control (such as PID control) and some advanced control. The paper will benefits us not only to understand the overall operating situation of control system for delayed coking unit, but also to master automated control process related to control system for delayed coking unit. This paper designs a reasonable control system based on the actual situation of delayed coking unit. Theoretical study shows that the system can effectively improve the delayed coking of a smooth production process, the unified method of operation of the operator to raise the level of automation devices to achieve the desired goal. Key words: delayed coking; Control scheme; Instrument selection ; 目 錄摘 要IAbstractII第一章 緒 論11.1 延遲焦化裝置概況11.2 延遲焦化控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀11.3 延遲焦化控制技術(shù)展望3第二章 延遲焦化工藝62.1 延遲焦化工藝概述62.1.1工藝流程62.1.2 工藝特點(diǎn)72.2 延遲焦化操作參數(shù)及其優(yōu)化82.2.1操作溫度82.2.2操作壓力92.2.3 循環(huán)比102.2.4 參數(shù)優(yōu)化112.3延遲焦化環(huán)保技術(shù)122.4其他焦化工藝13第三章 控制方案設(shè)計(jì)153.1焦化部分控制方案設(shè)計(jì)153.1.1 加熱爐控制方案153.1.2 焦炭塔控制方案183.2 分餾部分的基本控制方案213.2.1分餾塔塔壓控制223.2.2 分餾塔回流罐液位控制223.2.3分餾塔塔頂溫度控制243.2.4分餾塔塔底溫度控制243.2.5分餾塔塔底液位控制253.2.6循環(huán)比的控制及其優(yōu)化263.3 自動(dòng)除焦273.3.1自動(dòng)除焦控制系統(tǒng)的特點(diǎn)283.3.2總體控制技術(shù)方案283.4 換熱器的控制283.5泵的控制方案設(shè)計(jì)29第四章 儀表選型3141 檢測單元選型314.1.1 壓力測量儀表314.1.2 物位測量儀表334.1.3 流量檢測儀表354.1.4 溫度檢測儀表364.1.5 變送器選型384.2 控制執(zhí)行器選型394.3 DCS控制器系統(tǒng)414.3.1 概述414.3.2 友力-2000控制系統(tǒng)簡介414.3.3 冗余設(shè)計(jì)434.3.4 系統(tǒng)的安全性434.3.5 友力-2000系統(tǒng)配置444.4 儀表清單與資金概算45第五章 結(jié)束語46參考文獻(xiàn)49謝辭5051第1章 緒 論1.1 延遲焦化裝置概況延遲焦化是一項(xiàng)用于加工渣油，特別是劣質(zhì)減壓渣油的成熟的煉油工藝技術(shù)。延遲焦化裝置的投資低，能加工各種高硫、高瀝青質(zhì)的減壓渣油，其原料范圍甚至可以包括瀝青和油砂。焦化汽油經(jīng)過加氫后，是較好的制乙烯原料，焦化柴油具有較高的十六烷值，焦化干氣和富氣是制氫的好原料。延遲焦化裝置一直是加工劣質(zhì)渣油的首選工藝裝置1。由于延遲焦化裝置具有工藝成熟，原料靈活性大和投資成本低等特點(diǎn)，對許多煉油廠來說是優(yōu)選的渣油加工方案。據(jù)美國EIA統(tǒng)計(jì)，延遲焦化在世界渣油改制工藝中約占1/3。據(jù)美國SRI報(bào)告，世界焦化能力在過去的15年內(nèi)增長了70%以上5。我國從20世紀(jì)60年代開始建設(shè)延遲焦化裝置以來，延遲焦化的工藝技術(shù)和裝置建設(shè)取得了較快的發(fā)展。特別是9O年代以來，隨著我國含硫原油加工量的迅速增加和對制乙烯原料需求量的增大，焦化裝置在我國重油加工中的地位越顯突出。特別是近年來，由于環(huán)境保護(hù)的要求、催化裂化汽油烯烴含量的限制和催化裂化裝置再生煙氣硫化物排放量的限制，使催化裂化裝置的渣油摻煉量受到一定的制約。相對于渣油加氫處理工藝而言，由于延遲焦化裝置的投資低，在生產(chǎn)清潔燃料需要大幅增加投入的情況下，采用延遲焦化顯然具有一定的優(yōu)勢17。1.2 延遲焦化控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀從2O世紀(jì)6O年代開始建設(shè)延遲焦化裝置以來，我國延遲焦化技術(shù)和裝置建設(shè)得到了較快的發(fā)展，成為了世界上延遲焦化能力占第二位的國家。特別是90年代以來，延遲焦化更是得到了飛速的發(fā)展，在1996年到2004年的8年問，延遲焦化能力凈增了1747 Mta，使我國延遲焦化能力占原油加工能力的比例達(dá)到了10 以上。國內(nèi)最大的16 Mta延遲焦化裝置最近在中國石化揚(yáng)子石油化工股份有限公司(揚(yáng)子石化)投產(chǎn)，表明我國延遲焦化技術(shù)已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步。近幾年國內(nèi)投產(chǎn)的延遲焦化裝置，技術(shù)水平已經(jīng)接近國外的先進(jìn)水平，裝置在大型化、自動(dòng)控制水平、環(huán)境污染控制、降低操作消耗、提高經(jīng)濟(jì)效益等方面取得了長足的發(fā)展。但是，早期投產(chǎn)的延遲焦化裝置受當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平的限制，還存在著諸多不足之處。從2O世紀(jì)6O年代開始至今，我國建設(shè)了一大批延遲焦化裝置，這些裝置大多數(shù)規(guī)模較小，能耗較高，除焦技術(shù)落后，污染比較嚴(yán)重，應(yīng)該盡快在這些裝置上推廣近年來已經(jīng)取得進(jìn)展的技術(shù)，如自動(dòng)切換除焦器、水力除焦程序控制系統(tǒng)、冷焦水密閉循環(huán)、塔頂蓋自動(dòng)裝卸機(jī)等。推廣利用已經(jīng)取得進(jìn)展的技術(shù)，對老裝置實(shí)行改造，投資少，經(jīng)濟(jì)效益好，不僅可以改變這些老裝置的面貌，還可以在較少的投資下，較大幅度地提高這些裝置的加工能力、自動(dòng)化水平和安全性能2。近年來隨著原油重質(zhì)化趨勢的與日俱增，以及重油輕質(zhì)化的需求，發(fā)展重油加工技術(shù)是目前煉油工業(yè)的突出任務(wù)之一。延遲焦化技術(shù)具有流程簡單、原料適應(yīng)性強(qiáng)、技術(shù)成熟可靠、投資和操作費(fèi)用較低等優(yōu)勢，成為最主要的重油加工工藝之一。一方面，由于延遲焦化是一個(gè)包含多塔串聯(lián)和物料循環(huán)的復(fù)雜工業(yè)生產(chǎn)過程，原料來源復(fù)雜，單元之間以及各個(gè)單元變量之間的關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，過程控制的難度大。特別是延遲焦化過程的半連續(xù)特性，使延遲焦化裝置成為最難操作和控制的煉油裝置之一 。另外一方面，由于延遲焦化裝置加工硫、重金屬和瀝青質(zhì)含量高的渣油，而帶來的產(chǎn)品質(zhì)量、設(shè)備腐蝕、環(huán)境污染等方面的問題日益嚴(yán)重，對延遲焦化的操作也相應(yīng)地提出了更高的要求。為此，延遲焦化裝置應(yīng)在現(xiàn)有DCS的基礎(chǔ)上，應(yīng)用先進(jìn)控制技術(shù)，進(jìn)一步平穩(wěn)操作，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化生產(chǎn)。國外較早就有先進(jìn)控制技術(shù)在延遲焦化裝置應(yīng)用的報(bào)道。國內(nèi)在這幾年中也有幾套延遲焦化裝置采用了先進(jìn)控制技術(shù)，取得了不錯(cuò)的控制效果3 。盡管延遲焦化是目前最廣泛采用的一種焦化流程，但是它還有不少不足之處。例如，此過程還處于半連續(xù)狀態(tài)，周期性的除焦操作仍需花費(fèi)較多的勞動(dòng)力，除焦的勞動(dòng)條件尚未能徹底改善；由于考慮到加熱爐的開工周期，加熱爐出口溫度的提高受到限制，因此，焦炭中揮發(fā)分量較高，不容易達(dá)到電極焦的要求等。這些問題都有待于進(jìn)一步研究和解決。1.3 延遲焦化控制技術(shù)展望延遲焦化是將煉廠低價(jià)的劣質(zhì)渣油、污油以及油泥等進(jìn)行加熱裂解、縮合。從而轉(zhuǎn)變?yōu)楦邇r(jià)值的液化氣、汽油、柴油、蠟油等產(chǎn)品和干氣、石油焦等副產(chǎn)品的二次加工工藝。延遲焦化裝置主要加工煉廠各種劣質(zhì)原料，如高硫、高氮、高殘?zhí)?、高瀝青質(zhì)和高金屬含量渣油，也可處理高酸原油、煉廠污油和污泥等。這些原料具有價(jià)格低廉的優(yōu)勢，煉廠其他裝置又難于加工，但均可在延遲焦化裝置中“變廢為寶”，從而獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益，因此延遲焦化裝置在煉油廠發(fā)揮著不可替代的重要作用。近年來，由于國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展對能源總量和需求結(jié)構(gòu)變化，同時(shí)重質(zhì)油加工手段多樣化，作為重質(zhì)油加工手段之一的延遲焦化裝置在沉寂了多年以后，最近幾年得到快速發(fā)展，新的延遲焦化裝置紛紛上馬，裝置規(guī)模也越來越大型化，同時(shí)新工藝、新技術(shù)、新產(chǎn)品不斷推出并適時(shí)運(yùn)用到新上馬的延遲焦化裝置中。延遲焦化作為一項(xiàng)成熟的煉油工藝技術(shù)，仍然在不斷創(chuàng)新和發(fā)展，在我國煉油工業(yè)的發(fā)展中，將發(fā)揮越來越大的作用4。伴隨延遲焦化產(chǎn)能的急劇發(fā)展，焦化工藝技術(shù)方面也取得了重要的進(jìn)步。主要進(jìn)步表現(xiàn)為：大型化、靈活性、最佳化和清潔化等方面。雖然大型化是目前焦化最主要的發(fā)展方向，但是由于煉廠原料性質(zhì)的不斷劣質(zhì)化，要求焦化工藝能加工更高殘?zhí)贾?、更高含硫量和更高金屬含量的原料，也就是進(jìn)一步提高焦化工藝對原料的靈活性已成為焦化工藝一項(xiàng)十分迫切的任務(wù)。此外，進(jìn)一步提高自動(dòng)化水平也是促進(jìn)延遲焦化技術(shù)快速發(fā)展的重要步驟。從本質(zhì)上看，延遲焦化是一個(gè)半連續(xù)的操作過程，和焦炭塔有關(guān)的設(shè)備和閥門處在經(jīng)常的切換過程中，國內(nèi)一些焦化裝置曾經(jīng)因?yàn)檎`操作或其它原因，在焦炭塔的切換過程中發(fā)生火災(zāi)和人身傷害等重大事故。除了需要加強(qiáng)人員培訓(xùn)，提高操作人員的安全意識和責(zé)任心以外，工程設(shè)計(jì)上應(yīng)該最大限度地利用程序控制技術(shù)和安全聯(lián)鎖措施，防止誤操作的發(fā)生，提高自動(dòng)化水平和裝置的安全性。目前，水力除焦程序控制系統(tǒng)7已經(jīng)采取了一系列安全聯(lián)鎖措施，包括高壓水泵的啟動(dòng)條件和緊急停車聯(lián)鎖、鉆機(jī)絞車的選定、除焦控制閥的動(dòng)作聯(lián)鎖、除焦器上下級極限停車和滑落緊急制動(dòng)聯(lián)鎖等，還應(yīng)根據(jù)曾經(jīng)發(fā)生的事故，進(jìn)一步完善安全聯(lián)鎖措施。對于已經(jīng)采用了塔頂蓋自動(dòng)裝卸機(jī)的延遲焦化裝置，可以充分利用這一設(shè)備，對塔頂蓋自動(dòng)裝卸機(jī)的液壓站的啟動(dòng)條件進(jìn)行聯(lián)鎖，使得在誤操作的情況下，因聯(lián)鎖條件不能滿足而無法啟動(dòng)液壓站，塔蓋不能打開，從而避免事故的發(fā)生。從操作人員的安全角度考慮，應(yīng)盡快開發(fā)出塔底蓋自動(dòng)裝卸機(jī)，特別是在含硫劣質(zhì)原油大量增加的情況下，加工硫含量高、瀝青質(zhì)含量高的原料時(shí)，在焦炭塔內(nèi)易生成彈丸焦，此時(shí)在水冷卻后的排水過程中，易形成堵塞，使水排放不凈，在拆卸底蓋時(shí)，對操作人員造成危害。采用塔底蓋自動(dòng)裝卸機(jī)后，操作人員可以遠(yuǎn)離塔口，操作簡單、安全，而且在某些緊急的情況下，還可迅速將塔底蓋關(guān)上。目前，引進(jìn)一臺塔底蓋自動(dòng)裝卸機(jī)需要100 X 10 US$以上。目前，國內(nèi)已經(jīng)研制出了塔底蓋自動(dòng)裝卸樣機(jī)，但尚未在工業(yè)裝置上應(yīng)用，需要盡快加速這一開發(fā)過程。隨著焦炭塔的切換，分餾塔進(jìn)料的組成和數(shù)量處在不斷波動(dòng)過程中，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的壓力和產(chǎn)品質(zhì)量大幅度波動(dòng)，焦粉攜帶的加劇往往發(fā)生在焦炭塔切換操作過程。目前，在焦炭塔切換新塔進(jìn)行預(yù)熱時(shí)，采用在焦炭塔頂注入焦化柴油的前控制方法，防止系統(tǒng)壓力突然降低，對穩(wěn)定系統(tǒng)的壓力有較好的效果。鑒于焦化操作周期性波動(dòng)的特點(diǎn)，采用先進(jìn)控制技術(shù)穩(wěn)定操作，提高目的產(chǎn)品的收率和產(chǎn)品質(zhì)量還有很大的發(fā)展空間和潛力，特別是動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制軟件的開發(fā)和應(yīng)用，將會(huì)有很大的經(jīng)濟(jì)效益。第2章 延遲焦化工藝2.1 延遲焦化工藝概述延遲焦化是煉油廠內(nèi)的一種主要的重油加工工藝，通過熱裂化和縮合反應(yīng)達(dá)到種質(zhì)烴類輕質(zhì)化目的。常規(guī)延遲焦化裝置由焦化、分餾（有的包括氣體回收）、焦碳處理放空系統(tǒng)和冷、切焦水處理等幾個(gè)部分組成。世界上許多大石油公司開發(fā)了焦化工藝，他們的焦化-分餾流程差別不大，主要在專利、專有技術(shù)方面各有特色，形成各公司的成套專利技術(shù)。2.1.1工藝流程焦化原料(減壓渣油)先進(jìn)入原料緩沖罐，再用泵送入加熱爐對流段升溫后進(jìn)入分餾塔底與焦炭塔頂來的焦化油氣在分餾塔內(nèi)換熱，一方面把原料中的輕質(zhì)油蒸出來，同時(shí)又加熱了原料，原料油和循環(huán)油一起從分餾塔底抽出，用熱油泵打進(jìn)加熱爐輻射段，加熱到焦化反應(yīng)所需的溫度，再通過四通閥由下部進(jìn)入焦塔炭，與原料油換熱后，經(jīng)過分餾得到氣體，汽油，柴油和蠟油。焦炭塔是成對使用的，兩臺一組，一套延遲焦油裝置中有的是一組(兩臺)焦炭塔，有的是兩組(四臺)焦炭塔，兩組塔既可單獨(dú)操作，又可并聯(lián)操作，在每組塔中，一臺塔在反應(yīng)生焦時(shí)，另一臺則處于除焦階段，即當(dāng)一臺塔內(nèi)焦炭聚集到一定高度時(shí)進(jìn)行切換，切換后通入蒸汽除去輕質(zhì)烴類并注水冷卻，然后除焦，每臺塔的切換周期一般為48小時(shí)，其中結(jié)焦24小時(shí)，除焦及輔助操作24小時(shí)。除焦用水力除焦法，即采用約300Mp的高壓水除焦，除去的焦炭入焦池，同時(shí)用抓斗機(jī)送到另處存放或裝車。裝置所產(chǎn)氣體，汽油，需用氣體壓縮機(jī)和泵壓入吸收穩(wěn)定部分進(jìn)行分離得到干氣及液化氣，并使汽油的蒸汽壓合格，柴油去加氫精制，蠟油可作為催化裂化原料或燃料油18。2.1.2 工藝特點(diǎn)延遲焦化工藝從20世紀(jì)30年代工業(yè)化以來，是應(yīng)用最廣的一種渣油加工技術(shù)9。延遲焦化工藝在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)方面的特點(diǎn)可歸納為以下幾點(diǎn)：（1）技術(shù)成熟，原料適應(yīng)性廣泛，是煉油廠加工高硫、高殘?zhí)俊⒏呓饘俸吭褪走x工藝之一延遲焦化技術(shù)成熟且容易推廣的主要原因焦化是熱加工過程，不使用催化劑，所以不存在催化劑中毒、污染造成催化劑再生和更換等問題，可以處理其他重油加工工藝不能處理的高殘?zhí)?、高金屬含量的原料。同時(shí)焦化流程比較簡單，生產(chǎn)成本較低，煉廠內(nèi)一些其他裝置不能處理的重質(zhì)廢油可送往焦化裝置處理，這就提高了全廠輕油收率和效益。（2）建設(shè)投資適中，加工費(fèi)用較低，具有較好的投資回報(bào)據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)報(bào)道，大型延遲焦化工業(yè)裝置投資指標(biāo)適中，單位生產(chǎn)能力（104t/a）的投資指標(biāo)為50萬120萬美元。國內(nèi)建設(shè)大型延遲焦化裝置投資更低。與渣油加氫處理等過程相比，延遲焦化的加工費(fèi)也比較低。（3）焦化產(chǎn)品質(zhì)量易于進(jìn)一步加工改質(zhì)。有利于增產(chǎn)中間餾分油，是煉廠提高柴汽比的主要煉油工藝加氫焦化柴油的質(zhì)量，無論是十六烷值還是安定性方面均好于催化裂化柴油，從而有利于提高全廠柴油產(chǎn)品的十六烷值。焦化柴油加氫精制耗氫量低于催化裂化柴油精制的耗氫量。加氫焦化蠟油是一種很好的煉廠二次加工原料，用作催化裂化和加氫裂化原料時(shí)可增加全廠液體產(chǎn)品收率。（4）在油化一體化的石油化工廠中焦化裝置占有特殊位置延遲焦化裝置作為煉油化工一體化煉油廠的主要裝置，它可以為乙烯工業(yè)提供更多、更好、更廉價(jià)的原料，從而使煉油業(yè)和化工業(yè)都獲得比較好的效益，得到“雙贏”的效果。（5）石油焦的用途正在不斷地?cái)U(kuò)大，其價(jià)值有很大提高2.2 延遲焦化操作參數(shù)及其優(yōu)化延遲焦化主要的操作條件，一般采用如表2.1所列的范圍，其中焦炭塔頂壓力、加熱爐出口溫度和聯(lián)合循環(huán)比為直接影響焦化反應(yīng)的工藝參數(shù)：表2.1 延遲焦化的主要操作條件主要操作條件普通焦操作溫度，加熱爐出口495505焦炭塔頂420440分餾塔頂110120分餾塔底380400焦炭塔塔頂操作壓力，MPa0.150.17聯(lián)合循環(huán)比1.31.52.2.1操作壓力1.0一般指焦炭塔塔頂?shù)牟僮鲏毫Α７从硥毫够漠a(chǎn)品分布有一定的影響。壓力高，反映深度加大，氣體和焦炭收率增加，液體收率下降，焦炭的揮發(fā)分也會(huì)有所增加；壓力太低，不能克服分餾塔及后路系統(tǒng)的阻力。因此原則上是在克服系統(tǒng)阻力條件下，盡可能采用低的反應(yīng)壓力，通常為0.150.17MPa（表）。焦炭塔塔頂壓力對焦化餾出油率的影響如圖2.1所示。焦炭200.20.1焦炭塔壓力，MPa（表）圖2.1焦炭塔壓力對焦化餾出油產(chǎn)率的影響圖3.1 聯(lián)合循環(huán)比2.2.2操作溫度一般指加熱爐的出口溫度。這一溫度的變化，直接影響到焦炭塔內(nèi)的溫度和反應(yīng)深度，從而影響到焦化餾分的分布和質(zhì)量。溫度太低，焦化反應(yīng)不足，焦炭成熟不夠，其揮發(fā)分太高，除焦困難。溫度太高，焦化反應(yīng)過深，使焦化汽、柴油餾分繼續(xù)裂化而降低收率，同時(shí)增加氣體的收率和使焦炭變硬，也會(huì)造成除焦困難。另外，溫度過高，爐管容易結(jié)焦，還會(huì)縮短開工周期。因此，加熱爐出口溫度通常為495505。2.2.3 循環(huán)比循環(huán)比是指焦化分餾塔內(nèi)一部分比焦化餾出油重的循環(huán)油量與原料油量的比值。循環(huán)比或聯(lián)合循環(huán)比對裝置的加工量、產(chǎn)率、焦化產(chǎn)品的分布和性質(zhì)都有較大的影響。一般循環(huán)比增加，焦化汽、柴油的收率即隨之增加，而焦化餾出油的收率隨之減少，焦炭和焦化氣收率增加。圖2.2和圖2.3為我國主要減壓渣油焦化時(shí)，循環(huán)比對焦化產(chǎn)品分布的影響。此外，提高循環(huán)比，裝置加工能力會(huì)下降。因此采用小循環(huán)比操作，減少汽、柴油餾分的收率，提高焦化餾出油的產(chǎn)量以增加催化裂化或加氫裂化原料，已成為我國近年來焦化工藝的發(fā)展方向。 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 圖2.2 大慶加壓渣油延遲焦化收率分布 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 圖2.3 勝利減壓渣油延遲焦化收率分布2.2.4 參數(shù)優(yōu)化 焦化工藝參數(shù)優(yōu)化過程必須要在充分考慮到原料性質(zhì)、產(chǎn)品規(guī)格和產(chǎn)品分布要求的前提下進(jìn)行，同時(shí)還要考慮到對現(xiàn)有裝置加工能力、操作成本、能耗和安全生產(chǎn)等影響。一般講生產(chǎn)燃料和副產(chǎn)品焦的焦化裝置，希望得到最大的液體收率和最小的焦炭收率，國內(nèi)有些焦化裝置情況比較特殊，要求多產(chǎn)焦化汽、柴油，少得焦化蠟油，所以焦化工藝條件優(yōu)化一定要結(jié)合實(shí)際，從各廠的實(shí)際出發(fā)來選擇最佳的操作條件。焦化壓力的優(yōu)化在老裝置中由于受到裝置能力的限制一般變化很小，進(jìn)來新設(shè)計(jì)的焦化裝置比較注意這個(gè)問題。焦化溫度的允許變化范圍也是很有限的。因此，循環(huán)比就成為焦化裝置一種主要可變動(dòng)的操作參數(shù)，焦化循環(huán)比優(yōu)化成為焦化工藝參數(shù)優(yōu)化主要討論的內(nèi)容。2.3延遲焦化環(huán)保技術(shù)延遲焦化裝置由于處理硫、重金屬和瀝青質(zhì)含量高的渣油，歷來被認(rèn)為是煉油廠內(nèi)一個(gè)比較“臟”的裝置?？諝馕廴緡?yán)重，焦粉滿地是人們對延遲焦化裝置普遍的印象。近年來，隨著工程設(shè)計(jì)技術(shù)的進(jìn)步，這種狀況正在迅速改變。延遲焦化裝置由于處理硫、重金屬和瀝青質(zhì)含量高的渣油，歷來被認(rèn)為是煉油廠內(nèi)一個(gè)比較“臟”的裝置?？諝馕廴緡?yán)重，焦粉滿地是人們對延遲焦化裝置普遍的印象。近年來，隨著工程設(shè)計(jì)技術(shù)的進(jìn)步，這種狀況正在迅速改變。國外延遲焦化環(huán)保技術(shù)15的發(fā)展方向和趨勢主要以美國的技術(shù)為代表，在20世紀(jì)80年代和90年代反正發(fā)展較快。技術(shù)的發(fā)展雖然主要體現(xiàn)在工藝流程的合理性、設(shè)備的先進(jìn)性和節(jié)能增效等方面，在減少環(huán)境污染方面也十分重視。減少環(huán)境污染是從改進(jìn)工藝、設(shè)備和污染治理等方面入手，工藝設(shè)備的改進(jìn)是從源頭改變或減少污染物的排放。如焦炭系統(tǒng)，由于目前國內(nèi)都是敞開式的焦池存放、抓斗裝車，存在粉塵污染和惡臭污染；國外近幾年，通過工藝、設(shè)備的改進(jìn)，發(fā)展了直接裝車封閉式傳送帶輸送焦炭系統(tǒng)等技術(shù)，從而使粉塵污染和惡臭污染得到有效治理。隨著國內(nèi)近幾年延遲焦化裝置的大量建設(shè)，焦炭生產(chǎn)過程對環(huán)境產(chǎn)生的污染問題也越來越引起人們的重視，在借鑒國外焦化環(huán)保治理技術(shù)的基礎(chǔ)上，國內(nèi)焦化環(huán)保治理技術(shù)發(fā)展很快。冷切焦水的密閉循環(huán)治理技術(shù)、焦炭塔吹汽放空氣體密閉冷卻治理技術(shù)、加熱爐的低氮氧化物燃燒器、噪聲和焦粉污染治理技術(shù)等都已成功的利用到新建裝置和改進(jìn)裝置的生產(chǎn)實(shí)踐中，對減少污染和改善裝置周圍的環(huán)境都起到積極的作用。通過多年的發(fā)展，針對焦化生產(chǎn)工藝帶來的污染問題，如延遲焦化的加工工藝使分流塔頂排出的含硫污水的氨氮不易除凈、冷、切焦水處理系統(tǒng)還存在惡臭污染、裝置排出的污油較大如何進(jìn)行回?zé)?、如何利用焦炭塔的熱量來處理煉油廠的浮渣等方面都相繼開發(fā)了各種污染治理技術(shù)。2.4其他焦化工藝針對延遲焦化工藝存在的缺點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)，國內(nèi)外開發(fā)了一系列的其他焦化工藝，現(xiàn)將有代表性的工藝介紹如下：（1） 流化焦化和靈活焦化20世紀(jì)50年代美國Exxon公司開發(fā)了一種流態(tài)焦化工藝技術(shù)流化焦化工藝，特點(diǎn)是焦化反應(yīng)不在焦炭塔內(nèi)進(jìn)行，而是在流態(tài)化反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行。后來，在此基礎(chǔ)上又成功開發(fā)靈活焦化工藝。流化焦化和靈活焦化的反映部分是相同的，都屬于流態(tài)化反應(yīng)工程。（2） 德國魯奇（Lurgi）公司的LR焦化技術(shù)德國魯奇（Lurgi）公司開發(fā)了多種渣油加工工藝，LR焦化技術(shù)于20世紀(jì)60年代開發(fā)，80年代用于加工油砂原料，90年代用于焦化原料，第一個(gè)工業(yè)裝置建于德國南部。LR的工藝特點(diǎn)是通過利用循環(huán)焦炭作為熱載體對渣油進(jìn)料進(jìn)行高溫閃蒸，渣油原料與熱載體在獨(dú)特的混合器內(nèi)強(qiáng)制混合、閃蒸加熱和最短的產(chǎn)品蒸汽滯留時(shí)間等。（3） 渣油轉(zhuǎn)化的SATCON工藝SATCON是Satallite Conversion的縮寫。它是Lurgi Envirotherm與美國Exxon Mobil研究與工程公司聯(lián)合開發(fā)的一種“緩和焦化”或“熱脫瀝青”工藝。該工藝是LR閃蒸焦化裝置技術(shù)的一種改進(jìn)，主要用于減壓渣油等重質(zhì)烴類的改質(zhì)和脫除金屬污染物，為催化裂化或加氫裂化生產(chǎn)原料。SATCON工藝與一般焦化或溶劑脫瀝青工藝相比可以提高液體產(chǎn)率，減少氣體和焦炭產(chǎn)率。第3章 控制方案設(shè)計(jì)3.1焦化部分控制方案設(shè)計(jì)延遲焦化是一種利用重油在熱轉(zhuǎn)化深度較低時(shí)不易生成結(jié)焦前體物的特性，在焦化加熱爐管內(nèi)獲得重油輕質(zhì)化所需要的能量，然后在焦炭塔內(nèi)完成生焦反應(yīng)的工藝過程?？刂平够訜釥t爐管結(jié)焦速率是確保延遲焦化裝置成周期運(yùn)行的基礎(chǔ)，焦化部分的加熱爐是延遲焦化裝置的心臟設(shè)備，而焦炭塔則是焦化裝置的核心設(shè)備。由此可見，良好的加熱爐設(shè)計(jì)和操作及焦炭塔設(shè)計(jì)是延遲焦化裝置實(shí)施“長、滿、安、穩(wěn)、優(yōu)”生產(chǎn)技術(shù)的關(guān)鍵之一。3.1.1 加熱爐控制方案延遲焦化裝置主要由加熱爐、焦炭塔、分餾塔以及吸收穩(wěn)定單元等組成。焦化加熱爐的主要任務(wù)是對原料渣油、分餾塔底循環(huán)油迅速加熱, 為延遲焦化的進(jìn)一步深加工提供原料, 其工藝流程如圖3.1 所示。加熱爐所用燃料為自產(chǎn)的高壓瓦斯氣, 從南北兩側(cè)進(jìn)入加熱爐。原料渣油從南北兩側(cè)送入加熱爐對流室預(yù)熱至330 C 左右, 之后合并進(jìn)入分餾塔底, 與焦炭塔頂來的油氣接觸并進(jìn)行傳熱傳質(zhì), 使原料中的輕組分蒸發(fā), 上升至精餾段進(jìn)行分離, 原料中蠟油以上的餾分與來自焦炭塔頂油氣中被冷凝的重組分一起流入分餾塔塔底。約360 C 的分餾塔底油經(jīng)輻射進(jìn)料泵分兩路送至加熱爐輻射室迅速加熱至495 左右, 之后進(jìn)入焦炭塔進(jìn)行裂解反應(yīng)。在延遲焦化生產(chǎn)過程中, 由于受焦炭塔的頻繁預(yù)熱、切換等操作影響, 加熱爐的出口溫度控制一直處于波動(dòng)中, 對生產(chǎn)的平穩(wěn)操作產(chǎn)生了影響, 嚴(yán)重地影響了產(chǎn)品質(zhì)量。(1) 加熱爐的單回路控制方案加熱爐的單回路控制系統(tǒng)往往很難滿足工藝要求，因?yàn)榧訜釥t需要將工藝介質(zhì)（物料）從幾十度升溫到數(shù)百度，其熱負(fù)荷很大。當(dāng)燃料油（或氣）的壓力或熱值（組分）有波動(dòng)時(shí)，就會(huì)引起爐出口溫度的顯著變化，滿足不了工藝的要求。(2) 加熱爐的串級控制方案為了改善控制品質(zhì)，滿足生產(chǎn)的需要，石油化工和煉油廠中的加熱爐大多采用串級控制系統(tǒng)。加熱爐的串級控制方案，由于擾動(dòng)因素以及爐子型式不同，可以選擇不同的副變量。加熱爐串級控制的型式，主要有一下幾種： 爐出口溫度對爐膛溫度的串級控制； 爐出口溫度對燃料油（或氣）流量的串級控制； 爐出口溫度對燃料油（或氣）閥后壓力的串級控制； 采用壓力平衡式控制閥（浮動(dòng)閥）的控制經(jīng)過比較，采用的控制方案是爐出口溫度對爐膛溫度的串級控制。此時(shí)，燃料的壓力、流量和熱值等擾動(dòng)因素的影響都反映在爐膛溫度上，即爐膛溫度比爐出口溫度提前感受擾動(dòng)作用。因此，把爐膛溫度作為副變量可以起到超前作用，客服爐出口溫度的滯后，當(dāng)擾動(dòng)反應(yīng)到爐膛溫度時(shí)，就會(huì)提前進(jìn)行控制。該控制方案如圖3.1所示。當(dāng)受到擾動(dòng)因素例如燃料油（或氣）的壓力、熱值、煙囪抽力等作用后，首先將反映爐膛溫度的變化，以后再影響到爐出口溫度，而前者滯后遠(yuǎn)較后者小。采用爐出口溫度對爐膛溫度串級后，把原來滯后的對象一分為二，副回路起超前作用，能使這些擾動(dòng)因素一影響到爐膛溫度時(shí)就迅速采取控制手段，這將顯著改善控制質(zhì)量。TCTC圖3.1 爐出口溫度對爐膛溫度的串級控制（3）加熱爐注水流量單回路控制加熱爐的出口溫度控制在500左右。為了使處于高溫的原料油在爐管內(nèi)不要發(fā)生過多的裂化反應(yīng)以致造成爐管內(nèi)結(jié)焦，就要設(shè)法縮短原料油在爐管內(nèi)的結(jié)焦的停留時(shí)間，為此，爐管內(nèi)的冷油流速比較高，通常在2m/s以上。也可以采用向爐管內(nèi)注水(或水蒸氣)以加快爐管內(nèi)的流速，注水量通常約為2%左右。減少爐管內(nèi)結(jié)焦是延長焦化裝置開工周期的關(guān)鍵。我國延遲焦化裝置的加熱爐均為采用這種注水措施的水平管箱形立式爐，在對流段設(shè)置熱管式或熱載體空氣預(yù)熱器和預(yù)熱鍋爐用水等措施后，熱效率可達(dá)88%左右。如圖3.2。進(jìn)料出料燃料油水蒸氣過熱蒸汽FCFC焦化加熱爐圖3.2 加熱爐注水流量單回路控制3.1.2 焦炭塔控制方案焦炭塔實(shí)際上是一個(gè)空塔，它提供了反應(yīng)空間使油氣在其中有足夠的停留時(shí)間以進(jìn)行反應(yīng)。焦炭塔里維持一定的液相料面，隨著塔內(nèi)焦炭的積聚，此料面逐漸升高。當(dāng)液面過高，尤其是發(fā)生泡沫現(xiàn)象嚴(yán)重時(shí)，塔內(nèi)的焦末會(huì)被油氣從塔頂帶走，從而引起后部管線和分餾塔的堵塞，因此，一般在料面達(dá)2/3的高度時(shí)就停止進(jìn)料，從系統(tǒng)中切換出后進(jìn)行除焦。為此，在焦炭塔的不同高度處，需安裝料位計(jì)。在生產(chǎn)中，焦炭和泡沫以上都要留有一定的上空高度。有料位計(jì)時(shí)，此高度留3m左右，無料位計(jì)時(shí)，則需留56m。焦炭塔是間歇操作，切換周期一般為48小時(shí)，其中結(jié)焦24小時(shí)，除焦等其它操作時(shí)間24小時(shí)。 1 焦炭塔壓力控制焦炭塔的壓力下降使液相油品易于蒸發(fā)，也縮短了氣相油品的塔內(nèi)的停留時(shí)間，從而降低了反應(yīng)深度。一般來說，壓力降低會(huì)使蠟油產(chǎn)率增大而使柴油產(chǎn)率降低。為了取得較高的柴油產(chǎn)率，應(yīng)采用較高的壓力；為了取得較高的蠟油產(chǎn)率則應(yīng)采用較低的壓力。一般焦炭塔的操作壓力在0.180.28MPa之間，但在生產(chǎn)針狀焦時(shí)，采用月0.7MPa的操作壓力。2 焦炭塔頂出口溫度控制焦炭塔頂出口溫度控制一般采用與急冷油入焦炭塔流量進(jìn)行串級調(diào)節(jié)控制。焦炭塔頂溫度需要控制在420440之間。具體控制系統(tǒng)圖如圖3.3所示。焦炭塔急冷油全部油氣TCFC圖3.3 焦炭塔頂出口溫度串級控制3焦炭塔自動(dòng)聯(lián)鎖焦炭塔為間歇操作，需要提高儀表自動(dòng)化水平以保證操作安全。新建裝置的儀表和自動(dòng)聯(lián)鎖裝置已經(jīng)能實(shí)現(xiàn)焦炭塔操作自動(dòng)化10。焦炭塔的聯(lián)鎖閥門的管線如圖3.4所示。切換閥的進(jìn)口隔斷閥SP6與公用工程總管的隔斷閥SP7互相聯(lián)鎖，其作用是： 當(dāng)切換閥SV切換至加熱爐至焦炭塔進(jìn)料位置時(shí)，切換閥不會(huì)向隔斷閥關(guān)閉的一側(cè)打開，這就不至于使加熱爐出口形成死角。 當(dāng)進(jìn)口隔離閥SP6A開啟時(shí)，聯(lián)鎖的公用工程總管隔斷閥SP7A就不能打開。這可以防止加熱爐轉(zhuǎn)油線的熱油進(jìn)入排水系統(tǒng)。 當(dāng)切換閥通至某一側(cè)之前，該側(cè)的公用工程隔斷閥提前關(guān)閉。 當(dāng)切換閥向某一側(cè)進(jìn)料時(shí)，該側(cè)的進(jìn)口隔斷閥不能關(guān)閉。焦炭塔頂?shù)陌踩y與放空閥聯(lián)鎖，是在焦炭塔安全閥哦愛出管線上裝設(shè)一只電動(dòng)切換閥。其作用是：當(dāng)設(shè)有多組焦炭塔時(shí)防止放空油汽倒流至已經(jīng)打開頭蓋的焦炭塔內(nèi)。當(dāng)某臺焦炭塔的放空閥或頭蓋已經(jīng)打開時(shí)，此切換閥不會(huì)因?yàn)檎`操作而被打開。焦炭塔安全瀉壓焦炭塔安全瀉壓蒸汽SV水來自來自焦化加熱爐去焦化主分餾塔圖3.4 聯(lián)鎖閥門3.2 分餾部分的基本控制方案延遲焦化的分餾塔是分餾焦化餾分油的設(shè)備。在塔的中下部設(shè)有集油槽，集油槽以上部分主要起分餾作用，分餾處焦化氣體、汽油、柴油和餾出餾分油。下部則主要起循環(huán)油分割和原料油的換熱作用。在運(yùn)轉(zhuǎn)中，分餾塔有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象，為此需控制塔底溫度不超過400，并采用油循環(huán)過濾的方法來濾去焦粉和加強(qiáng)液體的流動(dòng)來加以防止。反映產(chǎn)物在分餾塔中進(jìn)行分餾。與一般油品分餾塔比較，焦化分餾塔主要有兩個(gè)特點(diǎn)：塔的底部是換熱段，新鮮原料油與高溫反應(yīng)油氣在此進(jìn)行換熱，同時(shí)也起到把反應(yīng)油氣攜帶的焦末淋洗下來的作用。為了避免塔底結(jié)焦和堵塞，部分塔底油通過塔底泵和過濾器不斷地進(jìn)行循環(huán)。3.2.1分餾塔塔壓控制焦炭塔的操作壓力略高于常壓，故焦化分餾塔塔頂壓力通常為0.3MPa（絕）左右。塔頂至油氣分離器的壓降約為35KPa；塔底至塔頂?shù)膲航狄泊蠹s為35KPa左右。當(dāng)冷卻劑為液相時(shí)，可通過控制流量達(dá)到控制塔壓的目標(biāo)。將取壓點(diǎn)放置在回流罐汽相段，由于塔壓P與回流罐汽相壓力PL僅相差一段汽相管線阻力壓差，當(dāng)管線壓差與塔壓相比可忽略不計(jì)時(shí)，回流罐汽相壓力的平穩(wěn)必然使塔壓同樣平穩(wěn)。如圖3.5所示3.2.2 分餾塔回流罐液位控制延遲焦化分餾得到的氣體和汽油經(jīng)回流罐流出，分別經(jīng)過氣壓機(jī)和離心泵的傳送，使產(chǎn)品運(yùn)輸出去。如果分餾塔回流罐液面過高，則會(huì)使富氣帶液損壞氣壓機(jī)，所以分餾塔回流罐液面要加以控制。采取回流罐液位與混合物流量的串級控制，具體的控制方案如圖3.6所示。分餾塔PTPC圖3.5 分餾塔壓力控制系統(tǒng)圖3.6 分餾塔回流罐液位串級控制分餾塔回流罐混合物流量LCFC3.2.3分餾塔塔頂溫度控制回流罐TCFC影響塔頂溫度的因素有回流量、再沸器的加熱量、冷凝器的冷凝水量等等，其中影響最大、作用最快的因素是回流量，所以通過調(diào)節(jié)回流量可以較好地實(shí)現(xiàn)對塔頂溫度的控制。分餾塔塔頂溫度控制采用串級控制方案，主回路是分餾塔頂溫度控制，副回路是回流粗氣油（頂循環(huán)回流）流量調(diào)節(jié)。具體控制系統(tǒng)如圖3.7所示。分餾塔圖3.7 分餾塔塔頂溫度串級控制3.2.4分餾塔塔底溫度控制為防止分餾塔出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象，需要控制塔底溫度不超過400，并采用塔底油循環(huán)過濾的方法濾去焦粉和加強(qiáng)液體的流動(dòng)加以防止。影響塔底溫度的主要因素是物料經(jīng)過再沸器以后帶入的熱量，而再沸器的熱量完全是由加熱蒸汽提供的，所以塔底溫度的控制可以通過調(diào)節(jié)再沸器的加熱蒸汽量來實(shí)現(xiàn)。同時(shí)引入進(jìn)料量的前饋控制，以此實(shí)現(xiàn)對塔底溫度的控制8。為典型的前饋反饋控制。如圖3.8所示。TC原料油塔底溫度測量再沸器加熱量圖3.8 分餾塔塔底溫度控制分餾塔3.2.5分餾塔塔底液位控制影響塔底液位的因素有再沸器的加熱蒸汽量、進(jìn)料量和塔底出料量等，其中作用較強(qiáng)、較快的是塔底出料量，因此對塔底液位實(shí)行單回路控制即可。如圖3.9所示。分餾塔塔底出料量圖3.9 分餾塔底液位控制3.2.6循環(huán)比的控制及其優(yōu)化采用小循環(huán)比操作，減少汽、柴油餾分的收率，提高焦化餾出油的產(chǎn)量以增加催化裂化或加氫裂化原料，已成為我國近年來焦化工藝的發(fā)展方向。如下圖3.10所示為超低循環(huán)比工藝過程。即分餾塔不打洗油，焦炭塔頂轉(zhuǎn)油線注入急冷油量很小，使聯(lián)合循環(huán)比為1.011.02。這種操作的“訣竅”是塔頂管線中保持最少量的液體油，否則就會(huì)結(jié)焦。循環(huán)流量洗油急冷油加熱爐焦化原料油焦化分餾塔焦炭塔焦化重瓦斯油圖3.10 超低循環(huán)比工藝流程在一定設(shè)備條件和生產(chǎn)方案下，延遲焦化裝置分餾塔的循環(huán)比(即分餾塔回?zé)捰土颗c新鮮原料量之比)對其焦化操作十分關(guān)鍵。它的改變不但影響裝置處理量、產(chǎn)品分布，同時(shí)還會(huì)影響裝置的能耗，最終影響其效益。因此，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)循環(huán)比操作是十分必要的。關(guān)于焦化最優(yōu)循環(huán)比的選擇已有大量研究。如采用可調(diào)循環(huán)比流程 一 ，實(shí)現(xiàn)了循環(huán)比的靈活調(diào)整，在追求高液收的前提下， 向低循環(huán)比方向發(fā)展?？偨Y(jié)循環(huán)比對產(chǎn)品分布、能耗和效益的影響，得到求解延遲焦化裝置分餾塔最優(yōu)循環(huán)比的一般方法，求解的具體步驟為6：(1)采集一定生產(chǎn)方案下的 組循環(huán)比所對應(yīng)的物料平衡數(shù)據(jù)；(2)對其回歸，得到循環(huán)比所對應(yīng)的產(chǎn)品收率方程；(3)對每個(gè)循環(huán)比操作，應(yīng)用流程模擬技術(shù)分別求得優(yōu)化的分餾塔回流參數(shù)，并結(jié)合產(chǎn)品抽出等參數(shù)，利用“夾點(diǎn)技術(shù)”求出裝置的最小冷、熱公用工程；(4)回歸第(3)步得到的循環(huán)比所對應(yīng)的最小冷、熱公用工程數(shù)組，得到循環(huán)比與能耗方程；(5)結(jié)合產(chǎn)品、耗能單價(jià)，建立循環(huán)比與裝置效益方程，并求出最佳循環(huán)比。3.3 自動(dòng)除焦隨著延遲焦化裝置規(guī)模大型化以及該類裝置在煉油廠煉油裝置環(huán)節(jié)中地位的提升，如何快速有效地將焦炭塔內(nèi)焦炭清除顯得更為迫切，因?yàn)檫@直接關(guān)系到延遲焦化裝置以及相關(guān)上下游裝置的連續(xù)安全運(yùn)行。于是伴隨著延遲焦化裝置一同發(fā)展起來的自動(dòng)除焦控制系統(tǒng)(亦稱水力除焦程序控制系統(tǒng))新技術(shù)，構(gòu)成了大型化延遲焦化裝置的重要組成部分，它不僅可以大幅度降低工人操作強(qiáng)度，又可以快速有效地清除焦炭塔內(nèi)焦炭，提高了延遲焦化裝置除焦操作的自動(dòng)化水平，成為保護(hù)設(shè)備和人身安全的關(guān)鍵技術(shù)之一，對裝置的安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)的生產(chǎn)具有重大作用。3.3.1自動(dòng)除焦控制系統(tǒng)的特點(diǎn)自動(dòng)除焦控制系統(tǒng)既不同于運(yùn)用在連續(xù)工藝流程上的動(dòng)態(tài)DCS，也不同于保護(hù)人身設(shè)備財(cái)產(chǎn)安全的靜態(tài)安全儀表系統(tǒng)SIS。自動(dòng)除焦控制系統(tǒng)具有完成順序控制和安全聯(lián)鎖控制的雙重功能，一般情況下自動(dòng)除焦控制系統(tǒng)一天工作一次，根據(jù)組態(tài)調(diào)試好的軟件引導(dǎo)，按照控制流程步驟結(jié)合操作工人的各種指令(選塔、選泵、切焦鉆孔等)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)除焦過程。由于除焦采用超高壓力(30 MPa以上)的切焦水，任何不慎都會(huì)帶來不可挽回的人身和設(shè)備損失，因此在每個(gè)控制流程步驟的設(shè)計(jì)時(shí)，都必須有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目紤]，安全聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念始終貫徹在自動(dòng)除焦控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中7。3.3.2總體控制技術(shù)方案自動(dòng)除焦程序控制系統(tǒng)對延遲焦化兩塔的除焦過程進(jìn)行程序控制。采用1臺除焦控制閥和2臺高壓水泵(一開一備)對應(yīng)控制兩塔的除焦過程，在除焦程序控制系統(tǒng)中完成對兩塔的控制。高壓水泵的啟動(dòng)和運(yùn)行控制部分設(shè)計(jì)在自動(dòng)除焦程控系統(tǒng)中，另外單獨(dú)設(shè)置高壓水泵二次儀表柜。高壓水泵與除焦控制有關(guān)的聯(lián)鎖信號接入主控柜。高壓水泵啟動(dòng)和運(yùn)行控制需要符合泵廠提出的報(bào)警、聯(lián)鎖邏輯及運(yùn)行性能保證條件。3.4 換熱器的控制在煉油化工生產(chǎn)中，換熱設(shè)備應(yīng)用極其廣泛。在延遲焦化生產(chǎn)過程中，焦化原料油先與焦化瓦斯油換熱，然后進(jìn)入分餾塔底部的緩沖段，在塔底與循環(huán)油混合、為保證出口溫度平穩(wěn)，滿足工藝生產(chǎn)要求，必須對傳熱量進(jìn)行調(diào)節(jié)。換熱器的控制通常取出口溫度與載熱體流量串級進(jìn)行控制，如下圖3.11所示。TCFC焦化瓦斯油原料油圖3.11 換熱器出口溫度串級控制3.5泵的控制方案設(shè)計(jì)泵可分為離心式和容積式兩大類，而容積式泵又分為往復(fù)泵、旋轉(zhuǎn)泵。工業(yè)生產(chǎn)中以離心泵的使用最為普遍，在延遲焦化控制中也采用它。它主要有葉輪和機(jī)殼構(gòu)成，葉輪在在原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下做高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。出口處流體的壓頭來自于旋轉(zhuǎn)葉輪作用于液體而產(chǎn)生的離心力，轉(zhuǎn)速越高，離心力越大，壓頭也就越高。葉輪與機(jī)殼之間有空隙，關(guān)于死泵的出口閥，排量為零，壓頭最高，此時(shí)泵所做的功全部轉(zhuǎn)化為熱能散發(fā)，同時(shí)也是泵內(nèi)液體溫度升高。所以離心泵不宜長時(shí)間關(guān)閉出口閥。在討論離心泵的工作狀態(tài)時(shí)，必須同時(shí)考慮泵和管路特性。通常采用下列控制方案：直接節(jié)流法、改變泵的轉(zhuǎn)速、改變旁回路流量。直接節(jié)流法，方案簡單易行，控制靈敏，但能耗大，所以一般用于流量變化較小的場合；調(diào)速法反應(yīng)慢設(shè)備費(fèi)用高，但能耗小。因此對于流量變化幅度大且要求控制靈敏度高的場合，可采用直接節(jié)流和調(diào)速法相結(jié)合的方式。在延遲焦化控制中我們采用直接節(jié)流法。如圖3.12所示。圖3.12 直流節(jié)流法第4章 儀表選型在工業(yè)生產(chǎn)過程中，為了正確地指導(dǎo)生產(chǎn)操作、保證生產(chǎn)安全、提高產(chǎn)品質(zhì)量和實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化，一項(xiàng)必不可少的工作是準(zhǔn)確而及時(shí)地檢測出生產(chǎn)過程中的各個(gè)相關(guān)參數(shù)。下面針對本次課題延遲焦化控制系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的內(nèi)容進(jìn)行儀表選型。41 檢測單元選型檢測單元是在生產(chǎn)過程中完成工藝參數(shù)檢測處理的儀表，是控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制調(diào)節(jié)作用的基礎(chǔ)，它完成對各種工藝變量自動(dòng)、連續(xù)地測量、顯示或記錄，包括溫度、壓力、流量、液位、成分等。4.1.1 壓力測量儀表壓力檢測儀表的正確選用主要包括確定儀表的型式、量程、范圍、準(zhǔn)確度和靈敏度、外形尺寸以及是否需要遠(yuǎn)傳和具有其他功能，如指示、記錄、調(diào)節(jié)、報(bào)警等。選用的主要依據(jù)13： 1工藝生產(chǎn)過程對測量的要求，包括量程和準(zhǔn)確度。在靜態(tài)測試（或變化緩慢）的情況下，規(guī)定被測壓力的最大值選用壓力表滿刻度值的三分之二；在脈動(dòng)（波動(dòng)）壓力的情況下，被測壓力的最大值選用壓力表滿刻度值的二分之一