化工仿真實(shí)習(xí)軟件之精餾系統(tǒng)

1、 第八章精餾系統(tǒng) # 一、工藝流程簡(jiǎn)介脫丁烷塔是大型乙烯裝置中的一部分。本塔將來(lái)自脫丙烷塔釜的烴類混合物（主要有C4、C5、c6、C7等），根據(jù)其相對(duì)揮發(fā)度的不同，在精餾塔內(nèi)分離為塔頂C4餾分，含少量C556745餾分，塔釜主要為裂解汽油，即C5以上組分的其他餾分。因此本塔相當(dāng)于二元精餾。工藝流程為：來(lái)自脫丙烷塔的釜液，壓力為0.78MPa,溫度為65C（由TI-1指示），經(jīng)進(jìn)料手操閥VI和進(jìn)料流量控制FIC-1,從脫丁烷塔（DA-405）的第21塊塔板進(jìn)入（全塔共有40塊板）。在本塔提餾段第32塊塔板處設(shè)有靈敏板溫度檢測(cè)及塔溫調(diào)節(jié)器TIC-3（主調(diào)節(jié)器）與塔釜加熱蒸汽流量調(diào)節(jié)器FIC-3（副

2、調(diào)節(jié)器）構(gòu)成的串級(jí)控制。塔釜液位由LIC-1控制。塔釜液一部分經(jīng)LIC-1調(diào)節(jié)閥作為產(chǎn)品采出，采出流量由FI-4指示，一部分經(jīng)再沸器（EA-405A/B）的管程汽化為蒸汽返回塔底，使輕組分上升。再沸器采用低壓蒸汽加熱，釜溫由TI-4指示。設(shè)置兩臺(tái)再沸器的目的是釜液可能含烯烴，容易聚合堵管。萬(wàn)一發(fā)生此種情況，便于切換。再沸器A的加熱蒸汽來(lái)自FIC-3所控制的0.35MPa低壓蒸汽，通過入口閥V3進(jìn)入殼程，凝液由閥V4排放。再沸器B的加熱蒸汽亦來(lái)自FIC-3所控制的0.35MPa低壓蒸汽，入口閥為V8，排凝閥為V9。塔釜設(shè)排放手操閥V24,當(dāng)塔釜液位超高但不合格不允許采出時(shí)排放用（排放液回收）。塔

3、頂和塔底分別設(shè)有取壓閥V6和V7，引壓至差壓指示儀PDI-3，及時(shí)反映本塔的阻力降。此外塔頂設(shè)壓力調(diào)節(jié)器PRC-2，塔底設(shè)壓力指示儀PI-4,也能反映塔壓降。塔頂?shù)纳仙羝隹跍囟扔蒚I-2指示，經(jīng)塔頂冷凝器（EA-406）全部冷凝成液體，冷凝液靠位差流入立式回流罐（FA-405）。冷凝器以冷卻水為冷劑，冷卻水流量由FI-6指示,受控于PRC-2的調(diào)節(jié)閥，進(jìn)入EA-406的殼程，經(jīng)閥V23排出?；亓鞴抟何挥蒐IC-2控制。其中一部分液體經(jīng)閥V13進(jìn)入主回流泵GA405A，電機(jī)開關(guān)為G5A。泵出口閥為V12。回流泵輸出的物料通過流量調(diào)節(jié)器FIC-2的控制進(jìn)入塔頂。備用回流泵的入口閥為V15，出口

4、閥為V14，泵電機(jī)開關(guān)是G5B。另一部分作為產(chǎn)品經(jīng)入口閥V16，用主泵GA-406A送下道工序處理。主泵電機(jī)開關(guān)為G6A，出口閥為V17。頂采備用泵GA-406B的入口閥為V18，電機(jī)開關(guān)為G6B，泵出口閥為V19。頂采泵輸出的物料由回流罐液位調(diào)節(jié)器LIC-2控制，以維持回流罐的液位?；亓鞴薜自O(shè)排放手操閥V25,用于當(dāng)液位超高但不合格不允許采出時(shí)排放用（排放液回收）。手操閥VC4是C4充壓閥。系統(tǒng)開車時(shí)塔壓低會(huì)導(dǎo)致進(jìn)料的前段時(shí)間內(nèi)入口部分因進(jìn)料大量閃蒸而過冷，局部過冷會(huì)損壞塔設(shè)備。進(jìn)料前用c4充壓可防止閃蒸。二、流程圖說(shuō)明1流程圖畫面詳見圖8-1。 2Yo40U8oQa=iSTMU23BbyN

5、uChongguangJJj-J2J_fij.G1JC1J11:44:32Mar-22-2OOl圖8-1流程圖畫面O3BZU6O3Bkno1/hUC4knoIZhLIC-2K370PDI-3MPa1knoIZhU19OU14OGA4O51O羽G5BU9264日MPaFI-4knol/hC135O3亍FI-61S41FIC-1U16-M-U18-M-kno1/hFIC-3LIC-1Z0505GA4O&MPaPRC-2PIC-IMPaU1czMxF1-aJIUO1PI_5gTI-580%(H)LIC-1塔釜液位80%(H)LIC-2回流罐液位0.4MPa(H)TIC-3靈敏板溫度v5.0C(L)T

6、IC-3靈敏板溫度79C(H)PDI-3塔壓差0.1MPa(H)控制組畫面詳見圖8-2。四、指示與控制儀表說(shuō)明位號(hào)名稱和量程正常值TI-1進(jìn)料溫度(0100C)65CTI-6回流溫度(0100C)38CTI-4塔釜溫度(0200C)121CTI-2塔頂溫度(0100C)46CTI-7冷卻水入口溫度(0100C)30C圖8-2控制組畫面圖8-3指示儀表畫面FH放火炬流量(01000kmol/h)0.0kmol/hPI-4塔釜壓力(OlMPa)0.42MPaFI-4塔釜采出流量(0400kmol/h)130kmol/hFI-5塔頂采出流量(0600kmol/h)240kmol/hFI-6冷卻水流量

7、(0400kmol/h)1850kmol/hFIC-1進(jìn)料量調(diào)節(jié)器(0800kmol/h)370kmol/hFIC-2回流量調(diào)節(jié)器(0800kmol/h)350kmol/hLIC-1塔釜液位調(diào)節(jié)器(0100%)55%LIC-2回流罐液位調(diào)節(jié)器(0100%)55%PIC-1塔壓調(diào)節(jié)器(高壓調(diào)節(jié))(01MPa)0.40MPaPRC-2塔壓調(diào)節(jié)器(正常調(diào)節(jié))(01MPa)0.35MPaTIC-3靈敏板溫度調(diào)節(jié)器(0100C)78CFIC-3再沸器蒸氣流量調(diào)節(jié)器(0800kmol/h)264kmol/hPI-5蒸氣壓力(01MPa)0.35MPaTI-5蒸氣溫度(0200C)135CAI-1塔頂C5含

8、量(01.0%)0.5%AI-2塔釜C4含量(0T0.0%)5CPDI-3塔壓差0.07MPa指示儀表畫面見圖8-3。五、操作說(shuō)明為了提高仿真訓(xùn)練的效率，仿真軟件的時(shí)間常數(shù)設(shè)計(jì)得比真實(shí)系統(tǒng)小，因此運(yùn)行節(jié)奏比真實(shí)系統(tǒng)快得多。大型工業(yè)化精餾塔開車時(shí)溫度，特別是組分的變化通常較慢，如果按真實(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)間常數(shù)，仿真訓(xùn)練時(shí)間將拉得很長(zhǎng)。本精餾塔的全部操作和控制都可在流程圖畫面中進(jìn)行。1單塔冷態(tài)開車單塔冷態(tài)開車和多塔串聯(lián)冷態(tài)開車在方法上的主要區(qū)別是：?jiǎn)嗡_車時(shí)允許在進(jìn)料達(dá)到一定的塔釜液位時(shí)暫停進(jìn)料，以便有充分的時(shí)間調(diào)整塔的運(yùn)行狀態(tài)。而多塔串聯(lián)冷態(tài)開車時(shí)，各塔的進(jìn)料往往是前塔的塔釜或塔頂?shù)某隽稀Ｒ虼诉M(jìn)料量?jī)H

9、允許適當(dāng)減小，但不能停止，否則會(huì)干擾相關(guān)的塔，導(dǎo)致停車。精餾塔開車前應(yīng)當(dāng)完成如下主要準(zhǔn)備工作：管線及設(shè)備試壓；拆除盲板；管線及設(shè)備氮?dú)獯祾吆偷獨(dú)庵脫Q；檢測(cè)及控制儀表檢驗(yàn)與校零；公用工程投用；系統(tǒng)排放和脫水等。本軟件簡(jiǎn)化為以下至步操作。開車前的準(zhǔn)備工作：將各閥門關(guān)閉。各調(diào)節(jié)器置手動(dòng)，且輸出為零。開“”開關(guān)，表示氮?dú)庵脫Q合格。開“G.Y”開.關(guān)，表示公用工程具備。開“”開關(guān)，表示儀表投用。開4充壓閥，待塔壓達(dá)以上關(guān)，防止進(jìn)料閃蒸，使塔設(shè)備局部過冷（此步不完成，后續(xù)評(píng)分為零）。開冷凝器的冷卻水出口閥2開差壓閥和7開進(jìn)料前閥。手動(dòng)操作的輸出約（進(jìn)料量應(yīng)大于），進(jìn)料經(jīng)過一段時(shí)間在提餾段各塔板流動(dòng)和建立持

10、液量的時(shí)間遲后，塔釜液位上升。由于進(jìn)料壓力達(dá)溫度為C,所以進(jìn)塔后部分閃蒸使塔壓上升。通過手動(dòng)輸出（即冷卻水量），控制塔頂壓力在左右，投自動(dòng)。當(dāng)塔釜液位上升達(dá)左右，暫停進(jìn)料。開再沸器的加熱蒸汽入口閥和出口閥。（11）手動(dòng)開加熱蒸汽量的輸出約，使塔釜物料溫度上升直到沸騰。塔釜溫度低于約C的階段為潛熱段，此時(shí)塔頂溫度上升較慢，回流罐液位也無(wú)明顯上升。（12）注意當(dāng)塔釜溫度高于C后，塔頂溫度及回流罐液位明顯上升。說(shuō)明塔釜物料開始沸騰。為了防止回流罐抽空，當(dāng)回流罐液位上升至左右，開泵的入口閥，啟動(dòng)泵（），然后開泵出口閥，手動(dòng)的輸出大于進(jìn)行全回流?；亓髁繎?yīng)大于。（13）調(diào)整塔溫進(jìn)行分離質(zhì)量控制。此時(shí)塔靈敏

11、板溫度大約為2左右。緩慢調(diào)整塔釜加熱量，以每分鐘C提升直到8（實(shí)際需數(shù)小時(shí)）。緩慢提升溫度的目的是使物料在各塔板上充分進(jìn)行汽液平衡，將輕組分向塔頂升華，將重組分向塔釜沉降。當(dāng)?shù)慕o定值升至8時(shí)，將靈敏板溫度控制投自動(dòng)（主調(diào)節(jié)器），將投自動(dòng)（副調(diào)節(jié)器），然后兩調(diào)節(jié)器投串級(jí)。同時(shí)觀察塔頂5含量和塔底4含量-應(yīng)當(dāng)趨于合格。同時(shí)注意確保塔釜液位和回流罐液位不超限當(dāng)塔頂不合格且大于應(yīng)及時(shí)開閥門排放。同理，當(dāng)塔釜不合格且大于應(yīng)及時(shí)開閥門排放）。（此刻塔頂及塔釜液位通常尚未達(dá)到0重開進(jìn)料前閥，手動(dòng)操作的輸出。可逐漸提升進(jìn)料量，由于塔壓及塔溫都處于自動(dòng)控制狀態(tài)，塔釜加熱量和塔頂冷卻量會(huì)隨進(jìn)料增加而自動(dòng)跟蹤提升。

12、最終進(jìn)料流量達(dá)到時(shí)將投自動(dòng)。（15）手動(dòng)的輸出將回流量提升至左右，投自動(dòng)。（16）塔頂采出：提升進(jìn)料量的同時(shí)應(yīng)監(jiān)視回流罐液位。當(dāng)塔頂5含量低于且達(dá)到左右時(shí)先開閥，開泵（），再開泵出口閥。手動(dòng)調(diào)節(jié)的輸出，當(dāng)液位調(diào)至?xí)r投自動(dòng)。（塔底采出：提升進(jìn)料量的同時(shí)應(yīng)監(jiān)視塔釜液位。當(dāng)塔底4含量低于且達(dá)到左右時(shí)手動(dòng)調(diào)節(jié)的輸出，當(dāng)液位調(diào)至?xí)r投自動(dòng)。（18）將塔頂壓力調(diào)節(jié)器和投超馳（用投串級(jí)代替）。（19）微調(diào)各調(diào)節(jié)器給定值，使精餾塔達(dá)到設(shè)計(jì)工況：C2多塔串聯(lián)冷態(tài)開車精餾塔開車前應(yīng)當(dāng)完成如下主要準(zhǔn)備工作：管線及設(shè)備試壓；拆除盲板；管線及設(shè)備氮?dú)獯祾吆偷獨(dú)庵脫Q；檢測(cè)及控制儀表檢驗(yàn)與校零；公用工程投用；系統(tǒng)排放和脫水等

13、。本軟件簡(jiǎn)化為以下至步操作。開車前的準(zhǔn)備工作：將各閥門關(guān)閉,各調(diào)節(jié)器置手動(dòng)，且輸出為零。開“”開關(guān)，表示氮?dú)庵脫Q合格。開“”開關(guān)，表示公用工程具備。開“”開關(guān)，表示儀表投用。開4充壓閥，待塔壓達(dá)以上關(guān)。防止進(jìn)料閃蒸使塔設(shè)備局部過冷（此步不完成，后續(xù)評(píng)分為零）。開冷凝器的冷卻水出口閥2開差壓閥和。開進(jìn)料前閥。手動(dòng)操作的輸出約（進(jìn)料量應(yīng)大于），進(jìn)料經(jīng)過一段時(shí)間在提餾段各塔板流動(dòng)和建立持液量的遲后，塔釜液位上升。由于進(jìn)料壓力達(dá)溫度為C，所以進(jìn)塔后部分閃蒸使塔壓上升。通過手動(dòng)輸出（即冷卻水量），控制塔頂壓力在左右，投自動(dòng)。當(dāng)塔釜液位上升達(dá)左右，開再沸器的加熱蒸汽入口閥和出口閥4（11）手動(dòng)開加熱蒸汽量

14、的輸出約，使塔釜物料溫度上升直到沸騰。塔釜溫度低于約C的階段為潛熱段，此時(shí)塔頂溫度上升較慢，回流罐液位也無(wú)明顯上升。（12）注意當(dāng)塔釜溫度高于C后，塔頂溫度及回流罐液位明顯上升，說(shuō)明塔釜物料開始沸騰。為了防止回流罐抽空，當(dāng)回流罐液位上升至左右，開泵的入口閥，啟動(dòng)泵（），然后開泵出口閥，手動(dòng)的輸出大于進(jìn)行全回流?；亓髁繎?yīng)大于。（13）調(diào)整塔溫進(jìn)行分離質(zhì)量控制。此時(shí)塔靈敏板溫度大約為2左右。緩慢調(diào)整塔釜加熱量，以每分鐘C提升直到8（實(shí)際需數(shù)小時(shí)）。緩慢提升溫度的目的是使物料在各塔板上充分進(jìn)行汽液平衡，將輕組分向塔頂升華，將重組分向塔釜沉降。當(dāng)?shù)慕o定值升至8時(shí)，將靈敏板溫度控制投自動(dòng)（主調(diào)節(jié)器），將

15、投自動(dòng)（副調(diào)節(jié)器），然后兩調(diào)節(jié)器投串級(jí)。同時(shí)觀察塔頂含量和塔底4含量-應(yīng)當(dāng)趨于合格。同時(shí)注意確保塔釜液位和回流罐液位不超限當(dāng)塔頂不合格且大于應(yīng)及時(shí)開閥門排放。同理，當(dāng)塔釜不合格且大于應(yīng)及時(shí)開閥門排放）。（手動(dòng)的輸出將回流量提升至左右，投自動(dòng)。（15）塔頂采出：提升進(jìn)料量的同時(shí)應(yīng)監(jiān)視回流罐液位。當(dāng)塔頂5含量低于且達(dá)到左右時(shí)先開閥，開泵（），再開泵出口閥1手動(dòng)調(diào)節(jié)的輸出，當(dāng)液位調(diào)至?xí)r投自動(dòng)。（16）塔底采出：提升進(jìn)料量的同時(shí)應(yīng)監(jiān)視塔釜液位。當(dāng)塔底4含量低于且達(dá)到左右時(shí)手動(dòng)調(diào)節(jié)的輸出，當(dāng)液位調(diào)至?xí)r投自動(dòng)。（逐漸提升進(jìn)料量，由于塔壓及塔溫都處于自動(dòng)控制狀態(tài)，塔釜加熱量和塔頂冷卻量會(huì)隨進(jìn)料增加而自動(dòng)跟蹤

16、提升。最終進(jìn)料流量達(dá)到時(shí)將投自動(dòng)。（18）將塔頂壓力調(diào)節(jié)器和投超馳（用投串級(jí)代替）。（19）微調(diào)各調(diào)節(jié)器給定值，使精餾塔達(dá)到設(shè)計(jì)工況：C冷態(tài)開車完畢。正常停車停車前狀態(tài)及準(zhǔn)備同正常工況。將塔壓控制在0.35MPa，并保持自動(dòng)。手動(dòng)FIC-1，關(guān)進(jìn)料前閥VI。將TIC-3與FIC-3串級(jí)解列。手動(dòng)減小FIC-3的輸出（約關(guān)至25%）,同時(shí)加大塔頂和塔釜采出。當(dāng)釜液降至5%，停止塔采出。當(dāng)回流罐液位降至20%時(shí)，停回流，停再沸器加熱，停塔頂采出。關(guān)GA-405A出口閥，停GA-405A,關(guān)入口閥；關(guān)GA-406A出口閥，停GA-406,關(guān)入口閥。將回流罐液體從底部泄出，將釜液泄出。手動(dòng)開大PIC-

17、1輸出泄壓，手動(dòng)關(guān)PRC-2。關(guān)再沸器入、出口閥，關(guān)冷卻水出口閥，關(guān)壓差閥。待壓力泄壓至0.0，停車完畢。緊急停車停前狀態(tài)及準(zhǔn)備同正常工況。關(guān)FIC-1，關(guān)進(jìn)料前閥。立即手動(dòng)開大FIC-2,使回流量增至415kmol/h左右。立即手動(dòng)減小FIC-3,使蒸氣流量減至約222kmol/h。如果兩個(gè)液位不超上限,立即關(guān)閉塔頂、塔釜采出。用蒸氣量(FIC-3)和回流量(FIC-2)維持全回流操作,并維持兩個(gè)液位不超限。完畢。六、事故設(shè)置及排除1、停冷卻水(F2)事故現(xiàn)象：冷卻水流量為0.0kmol/h(FI-6)。塔壓升高。塔頂溫度上升。處理方法：放火炬保壓。停進(jìn)料。關(guān)加熱蒸氣量。關(guān)塔頂采出。釜液排出

18、。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行完全停車操作。合格標(biāo)準(zhǔn)：盡快關(guān)進(jìn)料，并在一定時(shí)間內(nèi)完成停車操作。2、停加熱蒸汽(F3)事故現(xiàn)象：水蒸汽斷，即加蒸汽流量為0.0kmol/h(FIC-3的輸入)。塔釜溫度降低(TI-4)。靈敏板溫度降低(TIC-3)。塔釜產(chǎn)品不合格。塔頂產(chǎn)品不合格。壓差、溫差減小。處理方法：關(guān)進(jìn)料。停塔頂采出。壓力高時(shí)放火炬。釜液排出。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行完全停車。合格標(biāo)準(zhǔn)：盡快關(guān)進(jìn)料，并在一定的時(shí)間內(nèi)完成停車操作。3、無(wú)進(jìn)料(F4)事故現(xiàn)象：進(jìn)料量為0.0kmol/h(FIC-2的輸入)。處理方法：緊急停車。合格標(biāo)準(zhǔn)：緊急停車過程操作正確。4、停電(停動(dòng)力電)(F5)事故現(xiàn)象：由于GA-405A/B、GA-406A/B停轉(zhuǎn)?；亓髁繛?.0(FIC-2)。塔頂采出量為0.0(FI-5)。處理方法：關(guān)進(jìn)料閥。停塔頂采出。排放火炬維持塔壓及回流罐液位。在以上基礎(chǔ)上進(jìn)行停車操作。合格標(biāo)準(zhǔn)：盡快停進(jìn)料、停車。5、無(wú)回流量(F6)事故現(xiàn)象：回