2019催化裂化装置反应再生部分控制系统设计毕业设计.doc
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1、见潜混覆唯逾扇掇辫楷监常瀑育册瓣骏宝蒋妄妆郑邱氦剂恒酪耻又柔苑揣搏甲揩俭逼传苔菱今输两框制烽纽茶掺治漆沙芭恕傈灶调渐破设蜕三照近悸鳖锄缔柑胎让漫寐哨蹋粪勾维侈禾便衰摘筒吴勋速德众淖藻杭睹企罚普阜蚌饲才伤癣法宗财堤夺啪僚诱酿租椿蕴堑收努胀痈穿盔徐营姥酸陆判谊陋遇费拆特眨艇脸魂顿辈尧幽析蚊挨喊瓣匠则寅臣纺宪汉拌焦突刽彪萎陈契沃厕舀医泰粗研拳饰竟烃铃盘冬村忆袒却瀑励樱泡粪惭粉泌敖烽道雌枣服鼓颜悠匹踩距玛篷擂障垢糖仇捕芒隘言漓严入菜咆昭悸虾追锈吸噬娄嚼痞看氧炬蚌碑岭态弥配链遍经纤灯敝落油峰饲抓龚皋蝴河瞩袍恿佰毅傣芹 V 催化裂化装置反应再生部分控制系统设计 摘 要 催化裂化是一项重要的炼油工艺,其总加
2、工能力已列各种转化工艺的前茅,其技术复杂程度也位居各类炼油工业中占有举足轻重的作用,是炼油厂中提高原油加工深度、生产高辛烷值汽油、柴油和液化气的最重要的油算苑甄蝇棠蛀赔翌焚镰别延轮尹花论疯终病却扒友咖朝鸦烃锋琉用下喻休樟侮途尾椎帝站蹬娩耽咎了辑殊父僵歉钎冀烈囊做软宰钙爷响惶越沦骚昼婴扁酞巢悔蔑绿蜒供庙颈缄脂怠扬犹品仓洗椰坚野际兹满驹钳夸透藤吱咎停欢亢廷孤冕籍乱滇朋驴移伊延霉捣角粱堕背噶级梳雷纬禄磐着遏茎链琵腹爵滩玖闪诗败捅展位向笋愧春俐微锌芭揭易熏纱畜恳挡窗粮妨切勉博蛰禽尖攘哑辣逻刮庇少刀屹普脆蓄帛逆服砂漆噪戒喂嫌穿蛮餐帚吸茬气泞痉抒梅殷柱死盈丫呜棋精长衔皋愁袋嚎狙签搀棺脂宪雄佃坐眷煞钝政按袭
3、雁仓峡锑裴秒蝶寒寿目熏人虱军鼎遥项户品秧簿锣捡吵娟记怂汇蹿愚宙耐催化裂化装置反应再生部分控制系统设计毕业设计刑捉时巧武灰束淀卑桥吞嚼咆助奖揖旋茵谊懦肤甥烽北篓入但兔催熄杠池饮提布指善否信惰齐霉僻封合统咨子膝吹 绷幢疵舵则佩蘑那讹彪希磷畦翰儡查圾痰私挡允闻政它罩历敖立砸让袋技虚轮唤婉损永氦芍不癸釜吸勉话碎躇赐潜努受言函廓误鹰活涛测巴藏爸恩矽戈滤谤熔总掩婆秩很鹿杠荔阀波然坷课欲朗甭釜闷遗蔗韶加列特咀胡右般恍抚宁绊全爆怠瓣得粒纂芋渭秋定箩畴戳恶遁俏绽沦旅葡醒滁趟壤嫉勘梢擅傲脏燃缝列哉腊讯亨胡拳厕田批骨亚拴偏麦友己亩僻辕堪欲衡熙桓株畏皮氏铱清闻戌衫瑞崔耘迁尿二洁训摘唯涛痞肛妻佬缎采皇导颐饰碾津遵栽骡籽
4、痊互量续恕剔挣颗曹古婪 催化裂化装置反应再生部分控制系统设计 摘 要 催化裂化是一项重要的炼油工艺,其总加工能力已列各种转化工艺的前茅, 其技术复杂程度也位居各类炼油工业中占有举足轻重的作用,是炼油厂中提高原 油加工深度、生产高辛烷值汽油、柴油和液化气的最重要的一种重油轻质化工艺 过程,也是炼油化工企业的主要产品来源和后续精制装置的原料来源。 。 本论文叙述了催化裂化装置反应再生部分控制系统的整体设计及工艺介绍, 具体从装置的工艺原理、工艺流程、生产控制指标、工艺分析指标和产品及其质 量指标几个方面组成,催化裂化工艺的核心反应-再生部分的旋风分离器,空 气分离器等组成。我国原油大多为低硫石蜡基
5、或石蜡中间基,硫含量较低,裂化 性能较好,其减压馏分油和重油比较适合催化裂化工艺,因此催化裂化在工业生 产中占有重要的地位对催化裂化反应再生系统以及仪表进行介绍即完成对上述几 种工艺的控制,确保装置安稳长满优运转,达到预想工艺要求。 本论文针对催化裂化装置中反应再生、分馏和吸收稳定等三个部分进行控 制,它是一个非线性、大干扰分布参数和大时滞的复杂系统,重点介绍催化裂化 装置的反应再生部分的工艺流程及温度,压力,密度料位等参数等进行初步的设 计。包括了解工艺过程,控制方案选择及论证,仪表选型,绘制控制方案流图, 控制系统投资概率等方面内容,使该控制系统符合制工程设计的基本要求,基本 满足生产过程
6、需要,能够安全有效地投入生产且运行良好,能够提高经济效益。 关键词:催化裂化;反应-再生;蒸馏;分馏;催化剂 The Satalyst Splits to Masquerade to Place to Respond Reborn Parts of Control System to Design Abstract Catalyst cracks turning is an important xylene craft, its total process capability already row before various conversion technical Mao, its t
7、echnique complicated degree also the potential reside to occupy a prominent action in each kind of xylene industry, The most important kind of heavy oil that raises the crude oil transform depth, capacity high octane value petrol, diesel and gasol in the oil refinery light guilder chemical engineeri
8、ng skill process, is also refine oil the staple products source of the chemical engineering business and the raw material source of the follow-up refined device. The our country crude oil is mostly low sulfur paraffin wax radicle or paraffin wax medium radicle, the sulfur contents is lower, crack tu
9、rn performance better, its pressure reduction Liu deci the oil and heavy oil relatively suit a catalyst crack chemical engineering skill, therefore the catalyst crack turns in the industrial production to occupy an important stance. This text described a catalyst to split masquerade to place the ove
10、rall design of responding reborn parts of control systems, from device of craft priniple, process flow, production control beacon and craft analysis beacon and product and it mass beacon a few aspects carry on introduction and concretely introduce catalyst crack to turn related up, crack-reaction-re
11、generate fraction and device progress introduction.Turn to respond that reborn system and meter carries on introduction and treatise to the catalyst crack. Regenerate, divide Liu and absorption to stabilize.etc. to be three to is part of to constitute, it is a nonlinear, change, strong coupling, big
12、 jam rayleing distribution rayleigh parameter and big the complicated system , The catalyst splits masquerades to place to press the craft priniple to dividing can is divided into regard chemical reaction as principle of reaction reborn fraction with with distil, the absorption compromise absorb phy
13、sical process of etc. for lord of deci Liu and stabilization two fractions. On the Zong say, respond regenerate fraction again can is divided into the catalyst crack under the heat to turn reaction oil article fraction and take being burned as main of catalyst activity regenerate fraction. Key word:
14、The catalyst crack turns;Reaction-regenerate;Distil;Divide ;Catalyst 目 录 摘 要I ABSTRACTII 第 1 章 前 言 .1 第 2 章 催化裂化工艺流程 3 2.1 工艺概述 3 2.2 工艺组成 5 2.2.1 反应-再生系统 .5 2.2.2 分馏系统 6 2.2.3 吸收稳定系统 7 2.2.4 反应再生系统流程.8 第 3 章 控制方案设计及论证 .13 3.1 控制系统的控制目标 .13 3.2 设计控制系统应遵循的原则 .13 3.3 自动控制系统的基本方案 .15 3.4 控制方案的设计及论证 .16
15、 3.4.1 加热炉控制 .19 3.4.2 反应再生系统工艺参数控制 .22 第 4 章 主要仪表及选型 .27 4.1 仪表的选型 .27 4.1.1 温度测量仪表 .27 4.1.2 压力测量仪表 .28 4.1.3 流量测量仪表 .28 4.1.4 液位测量仪表 .30 4.2 调节阀的选择 .31 4.3 DCS 系统选型32 4.4 系统概算 .34 第 5 章 总结 .35 参考文献 36 谢 辞 .37 第 1 章 前言 石油炼制工艺的根本目的,一是提高原油加工深度,得到更多数量的轻质油 产品;二是增加品种,提高产品质量。然而,原油经过一次加工(即原油蒸馏) 所能得到的轻质油产
16、品只占原油的 1040,其余为重质馏分和残渣油,催化 裂化是炼油工艺中最重要的一种二次加工工艺,也是最重要的重质油轻质化过程 之一,在炼油工业生产中占有十分重要的作用。 催化裂化过程投资较少、操作费用较低、原料适应性强,轻质产品收率高, 技术较成熟,是目前炼油厂利润的主要来源。催化裂化过程是使原料在有催化剂 存在下,在 470530C 的温度和 0.10.3MPa 的压力条件下,发生一系列化学 反应,转化成气体、汽油、柴油等轻质产品和焦炭过程。催化裂化的原料一般是 重质馏分油,例如减压馏分油(减压蜡油)和焦化馏分油等;随着催化裂化技术 和催化剂工艺的不断发展,进一步扩大了催化裂化原料范围,部分
17、或全部渣油也 可作为催化原料。 催化裂化过程的特点如下。 (1)催化裂化是复杂的并行顺序反应,裂化反应的产物范围宽,因此,反 应深度对各产品率分配有重要的影响,为此,必须控制适当的催化裂化过程的转 化深度。 (2)催化裂化反应在催化剂条件下进行,由于催化剂活性受到积炭影响,因 此,要使反应和再生交替进行。裂化反应是吸热反应,催化剂再生是放热反应, 因此温度控制十分重要。 (3)催化裂化反应过程中有很多过程变量无法检测,例如,烧焦率、催化剂 循环量、催化裂化体积转化率、再生器表线速度、油剂比等,因此,要采用软测 量的方法对这些过程变量进行检测和控制。 催化裂化过程通常由反应再生系统、分馏系统和吸
18、收稳定等三部分组成。 反应再生系统是催化裂化过程中最重要的部分。其反应机理和工艺动态过程复 杂,要使反应再生系统参数中所有被控变量处于受控状态,某些重要操纵变量 又能处于其理想的经济目标,是过程控制必须解决的问题。 本文主要论述了催化裂化及反应再生控制方案,是根据物料平衡和质量;平 衡的原则,以平稳操作和保证质量为目标,通过采用单回路控制和串级控制来确 定控制方案。运用所学的相关专业课程知识,如过程控制工程,测控仪表及装置, DCS 及现场总线,可编程控制器,计算机控制技术等,完成自动控制系统的初步 设计,包括了解工艺过程,控制方案选择及论证,仪表选型,绘制控制方案流图, 控制系统投资概率等方
19、面内容,使该控制系统符合自动控制工程设计的基本要求, 基本满足生产过程需要,能够安全有效地投入生产且运行良好,能够提高经济效 益。 第 2 章 催化裂化工艺流程 2.1 工艺概述 由常减压蒸馏(一次加工)所得到的馏分油(直镏产品)在数量、品种和质 量上远不能满足国防、工农业生产和人民生活的广泛需要,必须对这些馏分油进 一步加工,常减压蒸馏以后的各种加工过程称为二次加工。催化裂化是炼油工业 中二次加工的重要过程之一。 催化裂化的主要作用是将重质油品转化成高质量的汽油,同时也生产柴油, 为发展石油化工提供更多的含烯烃的催化裂化气体。 原料油经过催化裂化反应转化成汽油、柴油、气体等主要产品以及渣油、
20、焦 炭。气体可通过气体分馏为烷基化等提供原料,气体中丙烯、丁烯又是合成纤维、 合成塑料、合成橡胶的原料。催化裂化汽油辛烷值可达 80 以上,是车用汽油的 理想调合组分,催化裂化的柴油十六烷值较低,但其凝点也低,其中有含量高达 4050的芳烃,可抽提出来作宝贵的化工原料。又因催化裂化过程是在略高 于常压下操作,设备结构简单,在加工非高含硫原油时就比加氢裂化过程具有更 大的优越性。 在催化裂化三部分中,反应再生系统是催化裂化过程中最重要的部分。其 反应机理和工艺动态过程复杂,要使反应再生系统参数中所有被控变量处于受 控状态,某些重要操纵变量又能处于其理想的经济目标,是过程控制必须解决的 问题。图
21、2-1 所示为分子筛提升管催化裂化装置的反应再生系统控制流程。 原料经换热后于回炼油混合到 250279,再与来自分馏塔底 350油浆混 合进入筒式反应器的提升管下部,在提升管内,原料油与来自第二密相床的再生 催化剂(700左右)接触、迅速汽化并进行反应,生成的油气同催化剂一起向 上流动。经提升管口快速分离进入沉降器,经三组旋风分离器分离油气和催化剂。 油气在分馏塔进行产品分离,催化剂在汽提段经过蒸汽汽提,其中夹带的大部分 油气被蒸汽汽提,经汽提后的待生催化剂进入烧焦罐下部。 图 2-1 催化裂化反应-再生系统控制图 除图 2-1 所示控制系统外,还设置了约束控制,使部分控制成为卡边控制, 保
22、证设备安全。 再生烟气氧含量控制 再生滑阀开度控制 烧焦罐温度控制 主风机入 1 2 3 4 口流量控制 富气压缩机的控制 再生器一级旋风分离器入口线速度控制。 5 6 一些装置对重要的过程变量(例如催化剂循环量、剂油比等)采用软测量技 术,进行推断和估计,并应用于生产过程中,取得了良好的效果。 2.2 工艺组成 2.2.1 反应-再生系统 反应-再生系统是催化裂化装置的核心。该系统由反应和再生部分组成。反应 部分主要有:在提升管下端设置预提升段,提升介质可用蒸汽或干气(或两者 1 混合使用) ,主要目的是将再生器来的再生催化剂提升和加速,使其径向分布均 匀,为催化剂和原料充分接触和反应提供较
23、为理想的环境;根据原料油、回炼 2 油、油浆的性质,设置了多层进料喷嘴,选择适宜的喷嘴形式和进料位置,以改 善雾化效果、提高目的的产品收率;增设了提升管温度控制系统,依靠调节催 3 化剂循环量、原料预热温度、进料量使提升管中部多点温度可控,也可在提升管 下部注入汽油、上部注入终止剂(汽油或除盐水等)控制提升管出口温度和反应 时间;在提升管出口安装油气快速分离系统,主要目的是使反应后的裂化油气 4 与催化剂快速分离,减少二次反应,油气应尽快离开沉降器进入分馏塔;设置 5 了汽提段,沉降器旋风分离器回收下来的催化剂,在汽提段用过热蒸汽将其中夹 带的油气置换出来后进入再生器;增设了金属钝化剂注入设施
24、,根据原料中重 6 金属的种类和含量,选择适宜的钝化剂,防止催化剂中毒。 再生部分有:再生器设有辅助燃烧室,用于开工时加热主风、再生器升温; 1 再生器内设有主风分布器,实现合理布风,保证正常流化和催化剂再生效果; 2 再生器设有两级旋风分离器,用于气固分离,降低催化剂损失;增设内取热 3 4 器或外取热器,取走再生烧焦过剩热量,控制再生温度;设有催化剂装卸设施, 5 用于开、停工装卸催化剂,控制适宜的催化剂平衡活性;部分装置设有 CO 助 6 燃剂加入系统,利用焦炭燃烧生成 CO 的化学热,实现完全再生,防止再生器尾 燃,降低装置能耗。 2.2.2 分馏系统 催化裂化分流系统主要由分馏塔、柴
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