煤化工工藝流程模板

煤化工工藝步驟經(jīng)典焦化廠通常有備煤車間、煉焦車間、回收車間、焦油加工車間、苯加工車間、脫硫車間和廢水處理車間等。焦化廠生產(chǎn)工藝步驟

1.備煤和洗煤

工藝描述

原煤通常含有較高灰分和硫分，洗選加工目標(biāo)是降低煤灰分，使混雜在煤中矸石、煤矸共生夾矸煤和煤炭根據(jù)其相對密度、外形及物理性狀方面差異加以分離，同時，降低原煤中無機硫含量，以滿足不一樣用戶對煤炭質(zhì)量指標(biāo)要求。

因為洗煤廠動力設(shè)備繁多，控制過程復(fù)雜，用分散型控制系統(tǒng)DCS改造傳統(tǒng)洗煤工藝，這對于提升洗煤過程自動化，減輕工人勞動強度，提升產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量和安全生產(chǎn)全部含相關(guān)鍵意義。

洗煤廠工藝步驟圖

控制方案

洗煤廠電機次序開啟/停止控制步驟框圖

聯(lián)鎖/解鎖方案：在運行解鎖狀態(tài)下，許可對每臺設(shè)備進行單獨開啟或停止；當(dāng)設(shè)置為聯(lián)鎖狀態(tài)時，按下開啟按紐，設(shè)備次序開啟，后一設(shè)備開啟以前一設(shè)備開啟為條件（設(shè)備間延時開啟時間可設(shè)置），假如前一設(shè)備未開啟成功，后一設(shè)備不能開啟，按停止鍵，則設(shè)備次序停止，在運行過程中，假如其中一臺設(shè)備故障停止，比如設(shè)備2停止，則系統(tǒng)會把設(shè)備3和設(shè)備4停止，但設(shè)備1保持運行。

2.焦?fàn)t和冷鼓

工藝描述

以100萬噸/年-144孔-雙爐-4集氣管-1個大回流煉焦裝置為例，其工藝步驟介紹以下：

100萬噸/年焦?fàn)t_冷鼓工藝步驟圖

控制方案

經(jīng)典煉焦過程可分為焦?fàn)t和冷鼓兩個工段。這兩個工段現(xiàn)有分工又相互聯(lián)絡(luò)，二者在地理位置上也距離較遠，為了避免儀表長距離走線，設(shè)置一個冷鼓遠程站及給水遠程站，以使儀表線能現(xiàn)場就近進入DCS控制柜，更關(guān)鍵是，在集氣管壓力調(diào)整中，兩個站之間有著關(guān)鍵聯(lián)鎖及其排隊關(guān)系，這么網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式便于能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜控制算法。

控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

集氣管“4+1”優(yōu)化控制方案

圖中P1至P4是集氣壓力值，是本系統(tǒng)控制之關(guān)鍵，P是集氣管壓力之平均值，它反應(yīng)了集氣管通常工作狀態(tài)，在“4+1”控制中（“4”代表四個集氣管，“1”代表選擇大回流調(diào)整閥RB還是液力偶合器EF控制，二者必選其一），時間分配器依據(jù)集氣管壓力改變：偏差和偏差改變率，依據(jù)液偶調(diào)速慢特點，合適地分配大回流和液偶調(diào)整量。集氣管壓力改變特點是：瞬態(tài)改變大，調(diào)整時相互產(chǎn)生耦合，本控制算法設(shè)計有一個解耦算法，可降低或消除耦合，以確保各個單回路系統(tǒng)能獨立地工作，該控制算法采取經(jīng)典控制理論和離散控制理論相結(jié)合優(yōu)化控制方法，取得了良好控制效果。 集氣管壓力調(diào)整優(yōu)化控制示意圖

聯(lián)鎖方案

報警、聯(lián)鎖和停車系統(tǒng)是為提升工藝生產(chǎn)裝置安全性而設(shè)置特殊程序，本控制系統(tǒng)將聯(lián)鎖控制分為三個部分：冷鼓工段聯(lián)鎖控制、鼓風(fēng)機聯(lián)鎖控制、鼓風(fēng)機油泵聯(lián)鎖控制。

冷鼓工段聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)圖

控制效果分析

影響集氣管壓力原因是多樣，諸如裝煤、平煤、推焦和交換機換向等，當(dāng)這些原因臨時不存在時，焦?fàn)t工藝系統(tǒng)較為穩(wěn)定。當(dāng)工藝系統(tǒng)處于裝煤、平煤、推煤或換向機換向等情況中一個或多個時，系統(tǒng)會出現(xiàn)波動期，控制曲線展現(xiàn)脈沖狀，這是因為控制系統(tǒng)在快速響應(yīng)，將其壓力往給定值方向上調(diào)整，經(jīng)過數(shù)次調(diào)整，系統(tǒng)再次進入穩(wěn)定時，周而復(fù)始。

從控制效果圖中能夠看到，帶變頻控制效果要優(yōu)于帶大回流調(diào)整閥情況，原因是顯而易見，在變頻器控制下電機調(diào)整動態(tài)性能要好于調(diào)整閥，然而，最新設(shè)計百萬噸級冷鼓系統(tǒng)全部采取了經(jīng)過液力偶合器進行調(diào)速鼓風(fēng)機，其調(diào)速性能則慢得多，而且工藝上并不許可對此進行頻繁調(diào)整，所以，采取大回流調(diào)整閥參與集氣管壓力調(diào)整則是現(xiàn)在一個合理選擇。在現(xiàn)在這兩種控制結(jié)構(gòu)下，其穩(wěn)定時控制偏差范圍是±20Pa；波動期偏差控制范圍是±50Pa，但時間連續(xù)較短，完全能夠滿足工藝上要求。

帶變頻控制器集氣管壓力調(diào)整效果圖

帶大回流調(diào)整閥集氣管壓力調(diào)整效果圖

焦?fàn)t畫面

帶低壓鼓風(fēng)機冷鼓畫面1

帶高壓鼓風(fēng)機冷鼓畫面

冷鼓罐區(qū)畫面

鼓風(fēng)機運行畫面3.脫硫、硫回收、硫氨及洗苯脫苯

工藝概述：

回收關(guān)鍵包含硫銨、脫硫及硫回收、洗苯脫苯工段。

硫銨工藝步驟是將剩下氨水經(jīng)過預(yù)熱、分離，反應(yīng)生成液體硫銨，硫銨液經(jīng)結(jié)晶、干燥后包裝。

脫硫及硫回收工藝步驟是脫硫液和溶液在脫硫塔中進行反應(yīng)將硫分離出來，然后溶液進入再生塔再生。

洗苯脫苯工藝步驟是貧富油經(jīng)洗苯塔清洗后進入脫苯塔，利用溫度不一樣產(chǎn)生輕苯油水和重苯油水，經(jīng)油水分離器進行分離。

洗苯脫苯工藝步驟框圖

硫銨工藝步驟圖

脫硫及硫回收工藝步驟圖

鼓風(fēng)冷凝工段步驟圖

洗氨蒸氨工段步驟圖

洗苯脫苯工段步驟圖

控制方案

硫銨工段關(guān)鍵有兩個控制回路：進沸騰干燥器溫度調(diào)整和蒸氨塔頂汽溫度調(diào)整，經(jīng)過檢測進沸騰干燥器溫度和蒸氨塔頂汽溫度和給定值進行比較后調(diào)整其進入蒸汽流量來實現(xiàn)：采取常規(guī)PID控制即可。常規(guī)PID調(diào)整框圖

脫硫及硫回收工段關(guān)鍵有三個控制回路：進脫硫塔B溶液流量調(diào)整、進再生塔溶液流量調(diào)整和進再生塔B空氣流量調(diào)整，采取常規(guī)PID控制。

洗苯脫苯工段關(guān)鍵有兩個控制回路和一個聯(lián)鎖控制：出管式爐富油溫度調(diào)整和脫苯塔出口油汽溫度調(diào)整。

聯(lián)鎖控制是當(dāng)入管式加熱爐煤氣壓力小于2.0kPa時候，切斷入管式爐煤氣，等到其煤氣壓力高于2.0kPa時候，再打開入管式爐煤氣。出管式爐富油溫度串級調(diào)整框圖

這里采取內(nèi)環(huán)為出管式爐過熱蒸氣流量串級調(diào)整，以降低蒸汽壓力波動干擾。

脫苯塔出口油氣溫度調(diào)整采取內(nèi)環(huán)為出管式爐過熱蒸氣流量串級調(diào)整，以降低蒸汽壓力波動干擾。

另外實際生產(chǎn)過程中，蒸汽壓力會有可能大于脫苯塔可承受最大壓力，為保護塔體，在串級調(diào)整中增加一個切換，當(dāng)塔內(nèi)壓力大于某一值時候，改為以塔壓作為調(diào)整對象。脫苯塔出口油氣溫度串級調(diào)整框圖4.蒸氨

工藝概述

蒸氨工段關(guān)鍵完成對來自于煉焦配合煤中剩下氨水進行蒸餾過程。

蒸氨工段工藝步驟框圖

控制方案

XC：為選擇控制，用于控制蒸氨塔溫度壓力，其選擇變量是蒸氨塔塔頂溫度T和蒸汽壓力P，在適宜壓力范圍內(nèi)，以溫度調(diào)整為主，不然就切換到壓力調(diào)整上，以確保塔安全。

PC1和PC2：為分程調(diào)整，其判定變量為蒸氨塔頂部逸出混合氣體壓力，在壓力區(qū)間P1（低）情況下，混合氣體被送往氨分解爐，在壓力區(qū)間P2（高）情況下，混合氣體則直接用于尾氣吸收。

FC1和FC2，空氣流量和煤氣流量比值控制，在氨分解爐中，為了使氨分解過程正常進行，要保持空氣流量和煤氣流量適宜比值，以確保燃燒過程經(jīng)濟性和安全性。蒸氨工段工藝步驟圖5.粗苯精制

工藝概述

粗苯是由多個有機物組成復(fù)雜混合物，關(guān)鍵成份是苯及其同系物甲苯、二甲苯及三甲苯等。粗苯精制過程就是經(jīng)過化學(xué)方法將粗苯中不飽和化合物、硫化物等除去，然后用蒸餾方法將苯類產(chǎn)品分離出來過程。

在連續(xù)式粗苯精制過程中，比較常見工藝是五塔蒸餾方法。 粗苯精制工藝步驟框圖

控制方案

在粗苯精制過程中，關(guān)鍵是要處理多種塔操作問題，這些塔共同點是為了進行物質(zhì)分離，其分離原理是：依據(jù)混合液中多種組分相對揮發(fā)度不一樣，使液相中輕組分上升，重組分下降，從而達成分離物質(zhì)作用。塔釜溫度控制框圖

塔釜溫度控制是采取加熱蒸汽流量和塔釜溫度進行串級控制來實現(xiàn)，影響塔釜溫度關(guān)鍵原因是物料進入再沸器后帶走熱量，而再沸器熱量是由進入塔釜蒸汽所提供，所以，塔釜溫度能夠經(jīng)過調(diào)整進入再沸器蒸汽流量來控制，同時引入進料流量進行前饋控制，以此來實現(xiàn)對塔釜溫度控制，因為蒸汽加入量對塔其它參數(shù)如塔壓影響很大，為了確保塔安全，這里增加一個條件判定，當(dāng)塔壓在安全范圍內(nèi)用蒸汽流量和溫度串級控制，當(dāng)塔壓過高時采取塔壓控制方法，使塔壓降下來，以確保塔設(shè)備安全。

影響塔頂溫度原因有很多，比如物料回流量、再沸器加熱蒸汽量、冷凝器冷卻水量等，其中影響最大，作用最強是物料回流量，所以經(jīng)過回流量能夠控制塔頂溫度，因為塔進料量和其組成是關(guān)鍵干擾原因，因為5個塔是前后串聯(lián)，前一個塔出料是后一個塔進料，前后關(guān)聯(lián)，進料量是不可控，所以在這里引入前饋。塔頂溫度控制框圖五塔式粗苯精制步驟圖

蒸餾過程控制曲線6.焦油加工

工藝概述

焦油是煤在干餾和氣化過程中取得液體產(chǎn)物，它是一個含有刺激臭味黑色或黑褐色粘稠狀液體。到現(xiàn)在為止，煤焦油仍然是很多稠環(huán)化合物和含氧、氮和硫雜環(huán)化合物唯一起源。煤焦油產(chǎn)品已經(jīng)在化工、醫(yī)藥、染料、農(nóng)藥和炭素等行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。

現(xiàn)在采取較多而且比較成熟焦油蒸餾工藝是：單塔式焦油管式爐蒸餾工藝。

單塔式焦油管式爐蒸餾工藝步驟圖

控制方案管式爐出口溫度控制原理框圖

經(jīng)典控制步驟：

FT1：入管式爐原料焦油流量控制。

TT：管式爐焦油出口溫度控制：這是蒸餾過程中最關(guān)鍵控制步驟。采取串級控制，T2為爐膛溫度，作為串級控制內(nèi)環(huán)，它反應(yīng)了爐膛溫度快速改變，T1為管式爐出口溫度，作為內(nèi)環(huán)，改變較慢，產(chǎn)生精調(diào)作用，理想情況下控制誤差僅在1至2℃范圍內(nèi)，完全能夠滿足工藝控制要求。

TT3：二段蒸發(fā)器塔頂溫度調(diào)整，控制塔頂組分，單回路。

TT4：餾分塔頂溫度調(diào)整，控制塔頂組分，單回路。

LT1：一段蒸發(fā)器塔底液位調(diào)整，控制塔底液位,因為物料在工藝管線中行走較長,控制上滯后較大,但能夠控制在適宜范圍之內(nèi)，單回路。

LT2：餾分塔低底液位調(diào)整,控制塔底液位,在自動狀態(tài)下應(yīng)設(shè)置液位控制下限,不能全關(guān),預(yù)防調(diào)整閥堵死，單回路。

FT2：三混油流量控制，單回路。7.工業(yè)萘

萘是有機化學(xué)工業(yè)關(guān)鍵原料，萘關(guān)鍵存在于煤焦油中，以焦油加工切取含萘寬餾分再進行精餾就可取得含萘95%工業(yè)萘。雙爐雙塔工業(yè)萘生產(chǎn)控制步驟

經(jīng)典控制步驟：

TRB，TRR：進工業(yè)萘初餾管式爐和精餾管式爐煤氣流量調(diào)整，目標(biāo)是控制管式爐物料出口溫度，同時也穩(wěn)定了塔底溫度，該步驟采取串級控制，爐膛溫度為內(nèi)環(huán)，物料出口溫度為外環(huán)。

管式爐出口溫度控制原理框圖

TU1，TU2：分別為初餾塔頂溫度調(diào)整和精餾塔頂溫度調(diào)整，經(jīng)過調(diào)整塔頂回流量來調(diào)整頂部溫度，適宜塔頂和塔底溫度有利于塔內(nèi)傳質(zhì)和傳熱過程順利進行。

LR1，LR2：分別為初餾塔低液位調(diào)整和精餾塔底液位調(diào)整，經(jīng)過適宜液位調(diào)整，預(yù)防塔底液位過高而淹塔或液位過低中止蒸餾過程進行。

焦油蒸餾主控畫面

工業(yè)萘主控畫面

焦油蒸餾綜合趨勢

工業(yè)萘精餾綜合趨勢

控制效果分析

焦油加工過程中關(guān)鍵控制是管式爐出口溫度控制，經(jīng)我DCS調(diào)整該出口物料溫度偏差可控制在±1至2℃左右，完全滿足生產(chǎn)工藝要求，從趨勢圖中能夠看出，其它相關(guān)工藝也運行平穩(wěn)。焦化廠安全基礎(chǔ)要求1

焦化設(shè)施設(shè)計應(yīng)確保安全可靠，對于危險作業(yè)、惡劣勞動條件作業(yè)及粗笨體力勞動作業(yè)，應(yīng)優(yōu)先采取機械化、自動

2

散發(fā)有害物質(zhì)設(shè)備應(yīng)進行密閉，避免直接操作。

3

焦化主體設(shè)施設(shè)計和制造應(yīng)有完整技術(shù)文件，設(shè)計審查應(yīng)有使用單位安全部門參與。

4

施工必需按設(shè)計進行，如有修改應(yīng)經(jīng)設(shè)計單位書面同意。隱蔽工程，應(yīng)經(jīng)使用單位和施工單位共同檢驗合格，才能封閉。施工完成，應(yīng)由施工單位編制完工說明書及完工圖，交付使用單位存檔。

5

新建、擴建、改造和大修焦化設(shè)計，必需經(jīng)過檢驗驗收合格，并有完整安全操作規(guī)程，才能投入運行。焦化設(shè)施驗收，應(yīng)有使用單位安全部門參與

。

6

對焦化作業(yè)人員必需進行安全技術(shù)教育和操作培訓(xùn)，經(jīng)考試合格，方可獨立工作。

7

對焦化作業(yè)人員，每隔1--2年應(yīng)進行一次職業(yè)危害體檢，體檢結(jié)果記入“職員健康監(jiān)護卡片”。對身患職業(yè)病、職業(yè)禁忌或過敏癥，符合調(diào)離要求者，應(yīng)立即調(diào)離崗位。