自控工程课程设计-电脱盐系统.doc
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1、自控工程课程设计目 录第1章 工艺过程简介11.1 电脱盐的意义11.2 电脱盐的过程1第2章 电脱盐系统工艺流程图2第3章 电脱盐系统控制方案设计33.1 净化水的流量控制33.2 脱盐罐的液位控制3第4章 标准节流装置设计与计算54.1 概述54.2 节流装置设计与计算5第5章 调节阀的选型和口径计算85.1 调节阀的选型85.2 调节阀的口径计算8第6章 电脱盐工艺参数的选取116.1 脱盐温度116.2 电场强度116.3 注水116.4 混合强度126.5 破乳剂126.6 电脱盐界位12结论与体会14参考文献15第1章 工艺过程简介1.1 电脱盐的意义作为原油加工过程的第一道工序,
2、电脱盐装置的主要作用是从原油中脱除盐、水和其他杂质。原油中的无机盐类主要是氯化物,其中氯化钠占75%,氯化钙占10%,氯化镁占15%,氯化物会造成设备管线腐蚀及结垢,严重威胁后续加工装置的长周期安全运行。随着重油催化裂化技术和临氢加工工艺的开发和应用,电脱盐技术不仅仅是一种单纯的防腐手段,已成为降低能耗,减轻设备结垢和腐蚀,防止催化剂中毒,脱除原油中碱金属和重金属以及改善产品质量的重要工艺过程,并直接关系到炼油厂的经济效益。1.2 电脱盐的过程常减压蒸馏装置一般采用二级电脱盐,根据装置运行需要可选用串联和并联两种操作方式。改造后,一般常减压装置采用两罐串联操作。原油与热源换热后,在混合器前注水
3、、注破乳剂,通过混合器提高混合效果后人电脱盐罐。在电脱盐罐中,原油中的水在高压电场作用下沉降分离,将原油中微小水滴聚结成大水滴,靠油水密度差将水和水中无机盐分离,达到脱盐脱水目的。原油点化学脱盐过程一般要经过三个步骤:一是向原油中注水,目的是喜事和洗涤原油中的盐分。二是原油与注入的水充分混合,将原油中的盐水、沉淀物、结晶盐得到充分的稀释或溶解。其三尽可能多的将原油中的盐分分馏出去,以达到原油脱盐的目的。为减少污水外排,降低新鲜水消耗,原油注水国内大部分炼厂采用污水气提后的净化水。净化水与一级脱盐的切水换热后,一般作为二级电脱盐注水,二级电脱盐切水作为一级电脱盐注水,一级电脱盐切水经换热冷却后,
4、外送只污水处理厂原油注水。常用的电脱盐设备有电脱盐罐、电极组合件、原油分配器、界位自动控制系统、高压配电系统、混合器。第2章 电脱盐系统工艺流程图 根据装置加工原油含盐量的高低以及对脱后原油含盐量的要求,电脱盐工艺科采用一级脱盐、二级脱盐、甚至少数炼油企业还采用三级脱盐。但就目前而言,采用二级脱盐的企业居多。电脱盐工艺流程图如图1所示。净化水罐一级电脱盐罐二级电脱盐罐破乳剂净化水原油二级注水脱后原油LIC2307PDIC2300FI2312FCFC2309LC2307LC2307PC2300PC图2-1 电脱盐工艺流程图第3章 电脱盐系统控制方案设计3.1 净化水的流量控制(1)采用反馈控制,
5、净化水的流量作为反馈值返回,与设定值相比较,当存在偏差时,会自动调节阀的开度,使输出值与设定值相一致。系统方框图如下所示:流量控制器控制阀净化水流量测量变送流量流量设定值图3-1 系统方框图(2)控制阀采用气开阀,因为当气源信号断了后,应停止继续注入净化水,否则液位持续上升,会发生危险,则由此推出(3)受控对象测量变送所以因为所以,流量控制器为反作用。(4)分析:当净化水流量上升时,通过流量控制器的反作用,使输出下降,由于是气开阀,则阀的开度也随之下降,是净化水流量减小,达到流量控制的目的。3.2 脱盐罐的液位控制(1)采用串级控制方案,脱盐罐的液位控制器与流量控制器相串联,液位控制器的输出作
6、为流量控制器的设定值,两个控制器各有独立的测量输入,只有一个控制器的给定由外部设定。系统方框图如下所示:设定值液位液位控制器流量控制器控制阀脱前原油脱后原油流量流量测量变送液位测量变送图3-2 系统方框图(2)其中控制阀采用气开阀,因为当气源信号断了后,应停止向脱盐罐内继续注入原油,否则液位持续上升,会发生危险,则由此推出(3)副回路中: 因为0,所以0反作用,即流量控制器为反作用。主回路中: 因为,所以正作用,即 液位控制器为反作用。其中正反作用都是将测量值作为控制器的输入。(4)分析:如果脱后原油液位升高,则通过液位控制器的反作用,输出下降,即流量控制器的设定值下降,偏差为设定值减去测量值
7、,设定值不变,则相当于测量值上升,则通过液位控制器的反作用,使输出下降,通过气开阀后,阀的开度减小,是原油流量下降,达到了控制液位的目的。第4章 标准节流装置设计与计算4.1 概述节流装置是在充满管道的流体流经管道内的一种流装置,流束将在节流处形成局部收缩,从而使流速增加,静压力降低,于是在节流件前后产生了静压力差(或称节流式流量计)。节流式流量计是一种典型的差压式流量计是目前工业生产中用来测量气体、液体和蒸气流量的最常用的一种流量仪表据调查统计,在炼钢厂、炼油厂等工业生产系统中所使用的流量计有(7080)左右是节流式流量计在整个工业生产领域中,节流式流量计也占流量仪表总数的一半以上。 不少国
8、家对节流装置做了很多研究工作经过多年的校订出版了适合于孔板、喷嘴和文丘里管的国际标准ISO 5167我国也于1981年出版了流量测量节流装置的国家标准GB2624,对角接取压、法兰取压的标准孔板和角接取压标准喷嘴做了具体规定使用标准节流装置时,流体的性质和状态必须满足下列条件:流体必须充满管道和节流装置,并连续地流经管道。流体必须是牛顿流体,即在物理上和热力学上是均匀的、单相的,或者可以认为是单相的,包括混合气体,溶液和分散性粒子小于0.1 m的胶体在气体中有不大于2(质量成分)均匀分散的固体微粒,或液体中有不大于5(体积成分)均匀分散的气泡,也可认为是单相流体但其密度应取平均密度。流体流经节
9、流件时不发生相交。流体流量不随时间变化或变化非常缓慢。流体在流经节流件以前,流束是平行于管道轴线的无旋流。标准节流装置不适用于动流和临界流的流量测量。4.2 节流装置设计与计算标准节流装置设计计算原始数据工作介质:软化水 取压方式:法兰取压孔板操作温度:143 工况密度:926.012Kg/m3工作压力:0.7MPa 工况粘度:19910-6 Pa.S管道内径:80mm 最大流量:30000kg/h管道材质:20#钢 节流件材质:1CR18NI9TI由已知可得辅助计算(1)求工况下的管道直径 管道内径 管道材料热膨胀系数 被测介质温度(2)求雷诺数最大质量流量工作状态下粘度(3)求P=0.7M
10、Pa初值计算(1)求设: (2)求(3)求(4)精确度判断达到了精度要求,无需迭代。3计算结果, 求得:求第5章 调节阀的选型和口径计算5.1 调节阀的选型调节阀又称控制阀,是执行器的主要类型,通过接受调节控制单元的输出控制信号,借助动力操作去改变流体流量。调节阀一般由执行机构和阀门组成。如果按其所配执行机构使用的动力,调节阀可以分为气动、电动、液动三种,即以压缩空气为动力源的气动调节阀,以电为动力源的电动调节阀,以液体介质压力为动力的电液动调节阀,另外,按其功能和特性分,还有电磁阀、电子式、智能式、现场总线型调节阀等。调节阀的产品类型很多,结构也多种多样,而且还在不断更新和变化。一般来说阀是
11、通用的,既可以与气动执行机构匹配,也可以与电动执行机构或其它执行机构匹配。1 从使用功能上选阀需注意的问题(1)调节功能 (2)泄露量与切断压差 (3)防堵(4)耐蚀 (5)耐压与耐温 (6)重量与外观 2 综合经济效果确定阀型(1)高可靠性 (2)使用寿命长(3)维修方便,备用备件有来源 (4)产品价格适宜,性能价格较好 5.2 调节阀的口径计算 调节阀的口径选这是由调节阀流量系数C值决定的。流量系数C的定义为:在给定的开度下,当调节阀两端压差为0.1MPa,流体密度1g/cm3时,流经调节阀流体的体积流量数即位在该开度下流量系数,其单位为m3/h。同理,在上述条件下,在调节阀最大开度下流经
12、调节阀流体的体积流量数即位最大开度下的流量系数。该流量系数即位该调节阀的额定流量系数。由制造厂作为调节阀的基本参数提供给用户。调节阀系数C表示调节阀容量的大小,是一个表示调节阀流通能力的参数。因此,调节阀流量系数C又称调节阀的流通能力。从调节阀的流量系数C的具体计算到阀的口径确定,一般需经以下步骤:(1) 最大体积流量或质量流量(2) 正常体积流量或质量流量(3) 正常情况下调节阀上的压降(4) 阀前压力(5) 正常情况下的阀阻比(6) 液体密度(7) 液体的运动粘度(8) 介质临街压力(9) 阀入口温度下介质饱和蒸汽压力(10)阀上游管道直径和阀下游管道直径调节阀计算原始数据工作介质:软化水
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