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1、铂重整装置反应部分监控系统设计摘 要铂重整装置作为石油化工行业的基础，其生产操作的稳定性和控制手段的可靠性对企业的效益会产生重要 的影响，近年来，随着铂重整装置生产过程先进控制及优化技术的推广应用，如何利用高质量的装置操作数据 ，通过系统模拟与分析，确定装置的最佳操作条件，提高石化企业的经济效益和市场竞争力，成为企业迫切需要解决的问题。确定铂重整装置反应部分监控系统的控制变量（如流量、温度、压力等）、测量点、控制点及符合工艺要求的各种参数。提出铂重整装置反应部分监控系统设计的初步设计方案（如单回路、串级、比值控制等），并对其进行比较和方案确定，然后对其进行补充和完善。从而保证了各控制变量都能得
2、到准确的控制，提高了可靠性和生产效率。能够及时的发现存在的问题，尽快的排除故障，大大的提高了安全性。最后根据自己所学的知识，运用力控6.1组态软件设计催化裂化反应部分的反应藏量监控设计、趋势曲线和专家报表。关键字：铂重整装置，控制方案，组态。The platformer reaction part of the monitoring system designAbstractPlatinum reforming unit as the basis for the petrochemical industry, stability and control of their manufacturi
3、ng operations means the reliability of the efficiency of enterprises will have a major impact in recent years, with the platinum reforming device production process of advanced control and optimization techniquespromotion and application of how to use high-quality device operating data, system simul
4、ation and analysis to determine the best operating conditions of the device, to improve economic efficiency and market competitiveness of the petrochemical enterprises, enterprises urgently need to address the problem. Determine the the platformer reaction part of the monitoring system control varia
5、bles (such as flow, temperature, pressure, etc.), measurement points, control points and meet the technical requirements of the various parameters. The preliminary design of the device for platinum reforming reaction part of the monitoring system design (such as single-loop, cascade, ratio control,
6、etc.), and its program to determine, then its complement and improve. In order to ensure the control variable can be accurately controlled to improve the reliability and production efficiency. Time to find the problems, troubleshooting, as soon as possible greatly improves safety. Finally, the knowl
7、edge, the use of force control 6.1 configuration software design part of the reaction of catalytic cracking reaction Tibet monitoring design, trend curves and expert reports.Keywords: platinum reforming device,control programs,configuration目录摘 要IAbstractII目录III第1章 题目的背景与发展现状11.1 题目的背景和意义11.2 铂重整的作用3
8、1.3 铂重整的技术现状及发展趋势4第2章 铂重整工艺流程62.1 铂重整催化剂72.1.1铂重整催化剂类型及组成72.1.2 助催化剂82.1.3 载体92.2铂重整的化学反应92.3原料预处理部分102.4 重整部分102.5 芳烃抽提部分112.6 铂重整的操作因素112.7 重整反应部分工艺流程12第3章 控制方案143.1 换热器的控制方案143.2 加热炉的控制方案163.3 反应器的控制方案193.4 压缩机的控制方案213.5 控制方案总流程图22第4章 仪表选型23第5章 铂重整反应部分监控用组态软件实现255.1 组态软件力控6.1255.2 运用力控6.1画监控画面255
9、.3 用力控6.1做趋势曲线图31结束语33参考文献34谢 辞35第1章 题目的背景与发展现状1.1 题目的背景和意义目前石化铂重整装置集散控制系统普遍采用集散型控制系统（DCS），系统运行已近10年，DCS的故障率越来越高，维修配件价格昂贵且供货周期长，维修十分不便。选用一种新的计算机控制系统取代原DCS系统是一项迫切的任务。铂重整装置集散控制系统的设计目标是铂重整预加氢采用计算机控制，实现对全过程的监视、控制，最终实现全装置优化操作。经过几种方案的对比，采用德国SIEMENS PCS7过程控制系统，系统监控软件采用SIEMENS公司的WinCC 工控组态软件。它具有可靠性高、抗干扰能力强、
10、所有I/O模块可带电插拔、维修更换方便等特点。自1949年世界第一套铂铂重整装置投产以来，铂重整工艺已经历了60年的发展。由于全球环保法规日益严格、高辛烷值汽油和芳烃需求不断增加，以及航空煤油、柴油、汽油等加氢工艺的发展需要廉价氢源，铂重整工艺仍然是炼油工业中的主要加工工艺之一。铂重整技术是近代石油炼制、石油化工企业中最重要的加工工艺技术之一。该技术是以石脑油为原料，通过催化剂的催化作用，生产高辛烷值汽油调和组分和芳烃类化工原料，同时副产氢气用于石油产品加氢改质的石油炼制工艺过程2008年全球共有炼油厂655座，原油总加工能力达9 900 dam/d，其中亚洲占世界原油加工能力的26. 26%
11、，居世界首位。2008年世界铂重整能力为1 330 dam3/d,其中亚洲占世界铂重整能力的18. 64%，居世界第三位;西欧占19. O1 %，居第二位;北美占36. 35 %，居首位。2008年世界各国或地区总的铂重整能力占原油加工能力的比例平均为13. 42 % , 2008年亚洲地区铂重整能力占原油加工能力的9. 52%。全世界生产重整生成油的炼油厂有450座，其中美国约120座、加拿大20座、墨西哥6座。据美国UOP公司统计，目前全世界约有200多套采用UOP公司技术的连续重整装置。UOP公司20世纪70年代设计的连续重整装置的最大加工能力为1. 72 Mt/a，目前该公司设计的连续
12、重整装置的加工能力范围为0. 26一4. 30 Mt/a o截至2009年6月，我国铂重整装置共有72套，总加工能力为30. 89 Mt/a，约占原油加工能力的7. 98%，其中连续重整装置25套，加工能力为20. 89 Mt/a，平均规模为0.836 Mt/a，半再生重整装置47套，加工能力为10. 00 Mt/a，平均规模为0. 213 Mt/a，我国无循环再生重整装置。我国铂重整能力仅次于美国、俄罗斯和日本，位居世界第四。我国铂重整能力占原油加工能力的比例低于世界平均水平发展趋势由于连续重整与半再生工艺相比，技术更加先进，表现在反应压力和氢油比大大降低，液体收率、氢气产率、芳烃产率和重整
13、生成油的辛烷值都有不同程度的提高，具有更好的经济效益和市场竞争力。另外目前新上的重整装置规模也越来越大，连续重整成为最有竞争力的工艺。以前国内连续重整工艺技术全部从美国UOP或者法国IFP引进，投资较大。采用国内技术、设备和催化剂，将会大幅降低投资和生产成本，提高市场竞争力。国内铂重整企业应该大力发展芳烃等石油化工行业，加快连续重整工艺的国产化，形成自主知识产权，打破长期以来国外公司对连续重整技术的垄断，促进铂重整行业的健康发展。对当前的铂重整装置反应部分监控系统，进行深入细致的实际调研，并查阅相关资料，全面了解蒸馏塔的构成和工艺流程。确定铂重整装置反应部分监控系统的控制变量（如流量、温度、压
14、力等）、测量点、控制点及符合工艺要求的各种参数。提出铂重整装置反应部分监控系统设计的初步设计方案（如单回路、串级、比值控制等），并对其进行比较和方案确定，然后对其进行补充和完善。通过方案的可行性论证，进行各类板块、传感器及元器件的选型，做出硬件器件配置清单。设计控制方法（如DCS、PLC等）并进行比较，选择一种经济有效的控制方法，选择合理的控制算法并进行控制器参数整定。最后在组态软件上实现相关控制方案，以此完成铂重整装置反应部分监控系统的设计。1.2 铂重整的作用铂重整是以石脑油为原料，在催化剂的作用下，烃类分子重新排列成新分子结构的工艺过程。其主要目的：一是生产高辛烷值汽油组分；二是为化纤、
15、橡胶、塑料和精细化工提供原料（苯、甲苯、二甲苯，简称BTX等芳烃）。除此之外，铂重整过程还生产化工过程所需的溶剂、油品加氢所需高纯度廉价氢气（75%95%）和民用燃料液化气等副产品。由于环保和节能要求，世界范围内对汽油总的要求趋势是高辛烷值和清洁。在发达国家的车用汽油组分中，铂重整汽油约占2530。我国已在2000年实现了汽油无铅化，汽油辛烷值在90(RON) 以上，汽油中有害物质的控制指标为：烯烃含量35，芳烃含量40，苯含量2.5硫含量0.08。而目前我国汽油以催化裂化汽油组分为主，烯烃和硫含量较高。降低烯烃和硫含量并保持较高的辛烷值是我国炼油厂生产清洁汽油所面临的主要问题，在解决这个矛盾
16、中铂重整将发挥重要作用。石油是不可再生资源，其最佳应用是达到效益最大化和再循环利用。石油化工是目前最重要的发展方向，BTX是一级基本化工原料，全世界所需的BTX有一半以上是来自铂重整。铂重整是石油加工和石油化工的重要工艺之一，受到了广泛重视。据统计，2004年世界主要国家和地区原油总加工能力为4090Mta，其中铂重整处理能力488 Mta，约占原油加工能力的13.7。1.3 铂重整的技术现状及发展趋势1940年工业上第一次出现了铂重整，使用的是氧化钼一氧化铝(MoO3-AI2O3)催化剂，以重汽油为原料，在480530、12 MPa(氢压)的条件下，通过环烷烃脱氢和烷烃环化脱氢生成芳香烃，通
17、过加氢裂化反应生成小分子烷烃等，所得汽油的辛烷值可高达80左右，这一过程也称为临氢重整。但是这个过程有较大的缺点：催化剂的活性不高，汽油收率和辛烷值都不理想，在第二次世界大战以后临氢重整停止发展。1949年以后，出现了贵金属铂催化剂，铂重整重新得到迅速发展，并成为石油工业中一个重要过程。铂催化剂比铬、钼催化剂的活性高得多，在比较缓和的条件下就可以得到辛烷值较高的汽油，同时催化剂上的积炭速度较慢，在氢压下操作一般可连续生产半年至一年不需要再生。铂重整一般是以80200馏分为原料，在450520，1.53.0MPa(氢压)及铂氧化铝催化剂作用下进行，汽油收率为90左右，辛烷值达90以上。铂重整生成
18、油中含芳烃3070，是芳烃的重要来源。1952年发展了二乙二醇醚为溶剂的重整生成油抽提芳烃的工艺，可得到硝化级工苯类产品。因此，铂重整芳烃抽提联合装置迅速发展成生产芳烃的重要过程1。1968年开始出现铂一铼双金属催化剂，铂重整的工艺又有新的突破。与铂催化剂比较，铂铼催化剂和随后陆续出现的各种双金属（铂铱、铂锡）或多金属催化剂的突出优点是具有较高的稳定性。例如，铂一铼催化剂在积炭达20时仍有较高的活性，而铂催化剂在积炭达6时就需要再生。双金属或多金属催化剂有利于烷烃环化的反应，增加芳烃的产率，汽油辛烷值可高达105(RON)，芳烃转化率可超过100，能够在较高温度，较低压力(0.71.5MPa)
19、的条件下进行操作。抚顺石油化工研究院从七十年代初开始从事铂重整催化剂及工艺技术的开发研究，先后研制成功CB-5、CB-5B、CB-8、CB-11等多种重整催化剂并在工业装置上使用，取得了良好的经济效益和社会效益，使我国的铂重整催化剂及工艺技术上了一个新台阶。CB-5重整催化剂于1985年和1989年分别在胜利炼油厂和茂名炼油厂工业应用成功，平稳运转了七年。CB-8超低铂重整催化剂于19911998年分别在大连石化公司、石家庄炼油厂、兰州炼化总厂、大港油田炼油厂、哈尔滨炼油厂工业应用，均取得很好的效果。CB-5B重整催化剂于1992年在上海炼油厂和胜利炼油厂工业应用，满足了用户生产芳烃和氢气的要
20、求。胜炼使用的CB-5B催化剂已经稳定运转了八年多，现仍在使用。1998年工业化的CB-11重整催化剂与CB-8催化剂分段装填、组合使用，先后在哈尔滨炼油厂、石家庄炼油厂和大连石化公司工业应用，效果良好。 目前，应用较多的是双金属或多金属催化剂，在工艺上也相应做了许多改革。如催化剂的循环再生和连续再生，为减小系统压力降而采用径向反应器，大型立式换热器等。第2章 铂重整工艺流程铂重整是催化过程在工业上应用最成功的实例之一，也是石油加工过程中重要的二次加工过程及典型的复杂反应体系之一。它是以石脑油(主要为clc12的烷烃、环烷烃以及芳烃混合物，大约有300十纯组分)为原料，在重整催化剂的作用下发生
21、复杂的重整反应，主产品为高辛烷值汽油或者芳烃，副产品为氢塑垩查堂堡主堂些丝苎气以及液化烃(LPG)。铂重整过程中发生的化学反应主要使饱和烃生成芳烃，如环己烷的脱氢、烷基环戊烷的脱氢异构化、烷烃的脱氢环化等；同时也发生烷烃的异构化反应，氢解和加氢裂化反应(林世雄，2000)。重整催化剂具有金属和酸性双功能：金属功能(一般是铂金属)可以促进脱氢和环化等反应；酸性功能(一般为用氯处理过的，一AI，吐载体)可以促进异构化和加氢裂解反应。经典的重整反应机理认为，烷烃环化生成芳烃的过程是这样的(翁惠新等，1994)：烷烃首先在催化剂金属活性中心上脱氢生成烯烃，烯烃再进行异构化或环化，环化时先生成五元环烷，
22、经异构化生成六元环烷，六元环烷在金属中心上脱氨生成芳烃；但加氢裂化反应是在酸性中心与金属中心进行的双中心作用机理，烷烃可在金属中心直接加氢裂化，也可由脱氢后生成的烯烃在酸性中心再裂化2。世界上第一套熏整装置是1940年在美国建成的，使用的催化剂为氧化钼氧化铝。铂重整的大发展，出现在1949年美国环球油品公司(UOP)开发出了铂重整催化剂以后。目前在全世界，重整装置主要有两种：连续重整和半再生重整。其中，连续重整是催化剂循环再生的，一般采用铂锡氧化铝双金属催化剂，其流程比较复杂(见图12)；半再生重整的催化剂不是连续再生的，而是装置运行一段时间(1年2年)后再生催化剂，装置一般要停车，催化剂采用
23、铂铼氧化铝双金属催化剂，2.1 铂重整催化剂2.1.1铂重整催化剂类型及组成工业重整催化剂分为两大类：非贵金属和贵金属催化剂。非贵金属催化剂，主要有Cr2O3/Al2O3 、MoO3/ Al2O3 等，其主要活性组分多属元素周期表中第族金属元素的氧化物。这类催化剂的性能较贵金属低得多，已淘汰。贵金属催化剂，主要有Pt-Re/ Al2O3、Pt-Sn/ Al2O3、Pt-Ir/ Al2O3 等系列，其活性组分主要是元素周期表中第族的金属元素，如铂、钯、铱、铑等。贵金属催化剂由活性组分、助催化剂和载体构成。1 活性组分由于重整过程有芳构化和异构化两种不同类型的理想反应。因此，要求重整催化剂具备脱氢
24、和裂化、异构化两种活性功能，即重整催化剂的双功能。一般由一些金属元素提供环烷烃脱氢生成芳烃、烷烃脱氢生成烯烃等脱氢反应功能，也叫金属功能；由卤素提供烯烃环化、五员环异构等异构化反应功能，也叫酸性功能。通常情况下，把提供活性功能的组分又称为主催化剂。重整催化剂的这两种功能在反应中是有机配合的，它们并不是互不相干的，应保持一定平衡。铂活性组分中所提供的脱氢活性功能，目前应用最广的是贵金属Pt。一般来说，催化剂的活性、稳定性和抗毒物能力随铂含量的增加而增强。但铂是贵金属，其催化剂的成本主要取决于铂含量，研究表明：当铂含量接近于1%时，继续提高铂含量几乎没有裨益。随着载体及催化剂制备技术的改进，使得分
25、布在载体上的金属能够更加均匀地分散，重整催化剂的铂含量趋向于降低，一般为0.10.7%。卤素活性组分中的酸性功能一般由卤素提供，随着卤素含量的增加，催化剂对异构化和加氢裂化等酸性反应的催化活性也增加。在卤素的使用上通常有氟氯型和全氯型两种。氟在催化剂上比较稳定，在操作时不易被水带走，因此氟氯型催化剂的酸性功能受重整原料含水量的影响较小。一般氟氯型新鲜催化剂含氟和氯约为1%，但氟的加氢裂化性能较强，是催化剂的选择性变差。氯在催化剂上不稳定，容易被水带走，这也正好通过注氯和注水控制催化剂酸性，从而达到重整催化剂的双功能合适地配合。一般新鲜全氯型催化剂的氯含量为0.61.5%，实际操作中要求氯稳定在
26、0.41.0%。2.1.2 助催化剂助催化剂是指本身不具备催化活性或活性很弱，但其与主催化剂共同存在时，能改善主催化剂的活性、稳定性及选择性。近年来重整催化剂的发展主要是引进第二、第三及更多的其它金属作为助催化剂，一方面，减小铂含量以降低催化剂的成本，另一方面，改善铂催化剂的稳定性和选择性，把这种含有多种金属元素的重整催化剂叫双金属或多金属催化剂。目前，双金属和多金属重整催化剂主要有以下三大系列。铂铼系列，与铂催化剂相比，初活性没有很大改进，但活性、稳定性大大提高，且容碳能力增强（铂铼催化剂容碳量可达20%，铂催化剂仅为36%），主要用于固定床重整工艺。铂铱系列，在铂催化剂中引入铱可以大幅度提
27、高催化剂的脱氢环化能力。铱是活性组分，它的环化能力强，其氢解能力也强，因此在铂铱催化剂中常常加入第三组分作为抑制剂，改善其选择性和稳定性；铂锡系列，铂锡催化剂的低压稳定性非常好，环化选择性也好，其较多的应用于连续重整工艺。2.1.3 载体载体，也叫担体。一般来说，载体本身并没有催化活性，但是具有较大的比表面积和较好的机械强度，它能使活性组分很好地分散在其表面，从而更有效的发挥其作用，节省活性组分的用量，同时也提高催化剂的稳定性和机械强度。目前，作为重整催化剂的常用载体有-AI2O3 和-AI2O3 。-AI2O3 的比表面积大，氯保持能力强，但热稳定性和抗水能力较差，因此目前重整催化剂常用-A
28、I2O3 作载体。载体应具备适当的孔结构，孔径过小不利于原料和产物的扩散，易于在微孔口结焦，使内表面不能充分利用而使活性迅速降低。采用双金属或多金属催化剂时，操作压力较低，要求催化剂有较大的容焦能力以保证稳定的活性。因此这类催化剂的载体的孔容和孔径要大一些，这一点从催化剂的堆积密度可看出，铂催化剂的堆积密度预约为0.650.8g/cm3，多金属催化剂则为0.450.68g/cm3。2.2铂重整的化学反应铂重整过程中的化学反应主要有以下几类： 六元环的脱氢反应； 五元环的异构脱氢反应； 烷烃的环化脱氢反应； 异构化反应； 加氢裂化反应； 烯烃的加氢饱和反应； 生焦反应。反应、和是生成芳香烃的反应
29、，无论对于生产高辛烷值汽油还是芳香烃都是有利的。这三类反应的速率具有很大差异，反应进行得很快；反应比反应的速率慢得多，因此五元环通常只能一部分转化成芳香烃；而反应最慢，一般在重整过程中，烷烃转化成芳香烃的转化率很低，需要用铂铼双金属催化剂或多金属催化剂来提高烷烃的转化率。2.3原料预处理部分原料的预处理包括预分馏、预脱砷、预加氢和脱水脱硫四部分。预分馏就是根据目的产品的生产要求对原料进行精馏以切取适当的馏分。预脱砷即通过吸附、加氢、化学氧化等方法脱除原料中的绝大部分砷，延缓催化剂的中毒失活。预加氢就是通过加氢脱除原料中的硫、氮、氧等杂质和砷、铅等重金属，并同时使烯烃变为饱和烃。常用的预加氢催化
30、剂是钼酸钴或钼酸镍。脱硫脱水即通过汽提或者蒸馏等方式脱除原料中溶解的H2S和H2O等杂质。2.4 重整部分铂重整过程是在一定氢分压和操作温度下，利用高活性的重整催化剂将石脑油原料中的大部分环烷烃和部分烷烃转化成芳烃。重整工艺有固定床半再生工艺、低压组合床工艺和连续再生工艺几种类型。六十年代铂重整装置一般采用单铂催化剂。单铂催化剂稳定性较差，要求在较高的反应压力下操作。在很大程度上，限制了重整装置技术水平和经济效益的提高。进入七十年代以后，随着金属铼的引入及铂铼双金属催化剂的开发和应用，催化剂稳定性得到较大改善，重整反应的操作压力大幅度降低，产品收率得到较大提高，取得了良好的经济效益。连续再生重
31、整工艺是七十年代发展起来的新技术。由于它设有催化剂连续再生系统与反应系统紧密相联，所以保证了催化剂始终保持新鲜催化剂的活性，并且不受苛刻度的限制，因此，产品（包括重整油和氢气）产率和质量均有明显提高。随着连续重整技术的更新换代，操作条件的改进，产品的产率和质量不断提高，重整的经济效益越来越好。半再生工艺采用固定床反应器，在操作周期内，随着催化剂上积碳的增加，活性逐渐下降。为了延长催化剂的周期寿命，半再生工艺需要采用较高的反应压力（1.5Mpa左右）和氢油比（氢油分子比为6）。该工艺流程简单，工程投资较省，主要适用于规模在40万吨/年以下和产品辛烷值在95以下的铂重整装置3 4。2.5 芳烃抽提
32、部分重整产物中的芳香烃和其它烃类的沸点很接近，难以用精馏分方法分离，一般采用溶剂抽提的办法从重整产物中分离出芳香烃。溶剂是芳香烃抽提的关键因素，常用的溶剂有二乙二醇醚、三乙二醇醚、四乙二醇醚、二甲基亚砜和环丁砜等。重整产物的芳香烃抽提包括溶剂抽提、提取物汽提和溶剂回收三部分。芳香烃精馏分离是将混合抽提出的混合芳香烃通过精馏分离成单体芳香烃5。2.6 铂重整的操作因素铂重整的主要操作因素是反应温度、反应压力、空速和氢油比。 反应温度。铂重整的主要反应（如环烷烃脱氢、烷烃环化脱氢等）都是吸热反应，因此提高反应温度有利于反应的速度和化学平衡。 反应压力。较低的反应压力有利于环烷烃脱氢和烷烃环化脱氢等
33、生成芳香烃的反应，也能够加速催化剂上的积炭；而较高的反应压力有利于加氢裂化反应。对于容易生焦的原料（重馏分、高烷烃原料），通常采用较高的反应压力；若催化剂的容焦能力大、稳定性好则采用较低的反应压力。 空速。空速反映了反应时间的长短。空速的选择主要取决于催化剂的活性水平，还需考虑原料的性质。重整过程中不同烃类发生不同类型反应的速度是不同的，对于环烷基原料，一般采用较高的空速，而对于烷基原料则采用较低的空速。我国铂重整装置的空速一般采用3.0h-1，铂铼重整装置一般采用1.5h-1。 氢油比。重整过程中，使用循环氢是为了抑制催化剂结焦，它同时还具有热载体和稀释气的作用。在总压不变时，提高氢油比意味
34、着提高氢分压，有利于抑制催化剂上的积炭，但会增加压缩机功耗，减小反应时间。一般对于稳定性较好的催化剂和生焦倾向较小的原料，可采用较小的氢油比，反之则采用较大的氢油比。2.7 重整反应部分工艺流程经预处理后的精制油，由泵抽出与循环氢混合，然后进入换热器与反应产物换热，再经加热炉加热后进入反应器。由于重整反应是吸热反应以及反应器又近似于绝热操作，物料经过反应以后温度降低，为了维持足够高的温度条件(通常是500左右)，重整反应部分一般设置34个反应器串联操作，每个反应器之前都设有加热炉，给反应系统补充热量，从而避免温降过大。最后一个反应器出来的物料，部分与原料换热，部分作为稳定塔底重沸器的热源，然后
35、再经冷却后进入油气分离器。从油气分离器顶分出的气体含有大量氢气85%(体)95%(体)，经循环氢压缩机升压后，大部分作为循环氢与重整原料混合后重新进入反应器，其余部分去预加氢部分。上述流程采用一段混氢操作，即全部循环氢与原料油一次混合进入反应系统，有的装置采用两段混氢操作，即将循环氢分为两部分，一部分直接与重整进料混合，另一部分从第二反应器出口加入进第三反应器，这种操作可减小反应系统压降，有利于重整反应，并可降低动力消耗。油气分离器底分出的液体与稳定塔底液体换热后进入稳定塔。稳定塔的作用是从塔顶脱除溶于重整产物中的少量气体烃和戊烷。以生产高辛烷值汽油为目的时，重整汽油从稳定塔底抽出经冷却后送出
36、装置。以生产芳烃为目的时，反应部分的流程稍有不同，即在稳定塔之前增加一个后加氢反应器，先进行后加氢再去稳定塔。这是由于加氢裂化反应使重整产物中含有少量烯烃，会使芳烃产品的纯度降低。因此，将最后一台重整反应器出口的生成油和氢气经换热进入后加氢反应器，通过加氢使烯烃饱和。后加氢催化剂为钼酸钴或钼酸镍，反应温度为330左右6 7。第3章 控制方案3.1 换热器的控制方案 在炼油化工生产中，换热设备应用广泛。进行换热的目的有四种：（1）使工艺介质达到规定的温度，以使化学反应或其他工艺过程能很好的进行。（2）在生产过程中加入吸收的热量或除去放出的热量是工艺过程能在规定的范围内进行。（3）某些工艺过程需要
37、改变物料的相态。（4）回收量由于换热目的不同，其被控变量也不同。在大多数情况下被控变量是温度，为了保证出口温度平稳，满足工艺生产要求，从传热过程的基本方程可知，必须对热量进行调节。调节传热量有以下几种控制方案：方案一：方案二： 方案三： 方案一：以载流体流量作为操作变量的方案，应用较广，但当换热器的传热面积较小，而载流体流量已足够大，这时再开大调节阀，对提高工艺介质出口温度的效果就不大。方案二：这种控制方案之后较大，只有在某些必要的场合才采用。方案三：此方案使一部分流体的传热过程变为混过程，因此调节通道反应快，使原来对象的纯滞后减小，改善了调节质量。且工艺介质的总流量不变。本文采用方案一。3.
38、2 加热炉的控制方案加热炉是传热设备的一种，同样具有热量传递过程。热量通过金属管壁传给工艺介质，因此它们同样符合导热与对流传热的基本规律。对于加热炉来说，工艺介质受热升温或同时汽化，其温度的高低会直接影响后一工序的操作工况和产品质量。加热炉的最主要控制指标往往是工艺介质的出口温度，此温度为控制系统的被控变量，而操纵变量为燃料油或燃料气的流量。所以，加热炉出口温度必须严格控制。影响炉出口温度的扰动因素有：工艺介质进料的流量、温度、组分，燃料方面有燃料油（或气）的压力、成分（或热值）、燃料油的雾化情况，空气过量情况，喷嘴的阻力，烟抽抽力等。采用单回路控制系统往往很难满足工艺要求，因为加热炉需要将工
39、艺介质（物料）从几十度升温到数百度，其热负荷很大。采用单回路控制时，当加热量改变后，由于传递滞后和测量滞后较大，控制作用不及时，而使炉出口温度波动较大，满足不了工艺生产要求。为了改善控制品质，满足生产的需要，加热炉大多数采用串级控制系统。主要有以下几种：方案一：温度流量简单单回路控制，其控制框图如下：设定值差值干扰输出值温度测量转换器温度控制器执行器加热炉图3.4温度流量简单单回路控制框图特点：(1) 系统结构简单，投资少，易于调整和投运；(2) 基于偏差来消除偏差； (3) “不及时”的控制 ；(4) 存在稳定性问题；(5) 对各种扰动均有校正作用； (6) 控制规律通常是P、PI、PD或P
40、ID等典型规律(7) 能满足一般生产过程的控制要求，尤其适用于被控对象时滞和时间常数都较 小，负荷和干扰变化比较平缓，或者对被控变量要求不太高的场合。方案二：流量流量简单回路控制，其控制框图如下：流量控制器控制阀燃料管流量控制器设定值测量值干扰图3.5流量流量前馈控制框图特点：(1) 基于扰动来消除扰动对被控量的影响（干扰可测）； (2) 动作“及时” ；(3) 只要系统中各环节是稳定的，则控制系统必然稳定；(4) 具有指定性补偿的局限性； (5) 控制规律取决于被控对象的特性。 (6) 为开环控制方案三：流量、温度流量前馈反馈控制，其控制框图如下：设定值干扰流量控制器控制阀加热炉前馈控制器温
41、度测量转换器温度控制器测量值图3.6流量、温度流量前馈反馈控制框图特点：(1) 将前馈和反馈结合起来，既发挥了前馈作用及时克服主要扰动对被控量影响的优点，又保持了反馈控制能克服多个扰动影响的长处；(2) 降低了系统对前馈补偿器的要求，使其在工程上更易于实现。 (3) 同样前馈控制的原则是干扰可测。方案四：流量、温度流量串级控制系统，其控制框图如下：图3.7流量、温度流量串级控制系统框图特点：(1) 副回路（有时称内环）具有快速调节作用，它能有效地克服二次扰动的影响。(2) 能自动地克服副对象增益或调节阀特性的非线性对控制性能的影响（系统的“鲁棒性”增强） 。(3) 改善了对象的动态特性，提高了
42、系统的工作频率。在相同的衰减比下，主调节器的增益可显著加大。综合以上所述，炉出口温度的高低直接影响产品的质量，所以炉口温度需严格控制尽量的克服外界因素的干扰，故采用串级控制更为合适。3.3 反应器的控制方案在设计反应器控制方案时，首先要明确反应器的控制目标和可能的控制手段。关于控制目标应该考虑以下几个方面:（1）控制指标根据反应器类型及其所进行的反应的不同，其控制指标可以选择反应转化率、产品的质量或收率等直接指标，或与它们有关的间接工艺指标，例如温度、压力、温差等。（2）物料平衡和能量平衡为了使反应器的操作能够正常进行，在反应器运行过程中必须保持物料与能量平衡。如为了保持热量平衡，需要及时除去
43、反应热，以防热量的集聚；为了保持物料平衡，需要定时地排除或放空系统中的惰性物料，以保证反应的正常进行。（3）约束条件与其他单元操作设备相比，反应器操作的安全性具有重要的意义，这样就构成了反应控制中的一系列约束条件。因此，在设计中经常配置报警、连锁或选择性系统等特殊的自动化系统。在化学反应器的过程控制中，由于温度和转化率、产量、收率等这些指标关系密切，又容易测量，所以大多数温度作为反应器控制中的被控变量。本设计对反应器主要进行温度控制。反应温度一般指催化剂的床层温度。反应温度是对硫、氮化合物加氢裂解、金属有机化合物脱除率、原料油的转化深度以及产品质量均有影响的重要操作参数，反应器床层温度控制主要
44、是根据床层测温信号注入冷氢，从而带走反应热来实现的。控制方案如图3.8。加氢反应器在“平缓”的温度分布条件下操作，可以使催化剂结焦反应的高峰温度减小，能最大限度地延长催化剂寿命和增加目的产品产率。3.4 压缩机的控制方案压缩机是生产过程中十分重要的气体输送设备。为了保证压缩能够在工艺所要求的工况下安全运行，必须配备一系列自动控制系统。预加氢循环氢压缩机一般为往复式压缩机，往复式压缩机适用于压力高，压缩比大，压缩流量较小的对象。往复式压缩机主要控制吸入口压力，吸入口压力的稳定是往复式压缩机操作平稳的关键。通常采用压缩机出入口旁通管调节方案，即用压缩机吸入口压力控制本机出口返回入口的旁通管的调节阀
45、，控制方案如图3.9。这种方法的缺点是消耗一部分功，但因其实用，操作简单，在重整装置中普遍采用。与往复式压缩机配套的设备通常有润滑油系统、冷却水系统以及其相应的仪表，包括气量调节，轴振动等，通常都由压缩机生产厂根据机组工况配套设置。3.5 控制方案总流程图图3.10控制方案总流程图第4章 仪表选型差压表：我选择亚洲科技仪器提供的差压表。 公司简介：亚洲科技仪器有限公司成立于1992年，主要经营先进、高质素过程控制、测试及分析仪器，业务集中于香港、澳门、中国、台湾、菲律宾、印尼及韩国等亚洲地区。该公司产品种类众多，有来自欧洲、日本及美国等知名仪器仪表厂家，分别供应给不同客户的需要。 亚洲科技仪表
46、公司提供的活塞型差压仪表，型号1303PGS；压差可选择的范围：0-1250-1000psid；最大线压psig：5000。活塞型差压仪表选一个。温度仪表：我选择全茂实业发展（上海）有限公司的测温仪表。 公司简介：全茂实业发展（上海）有限公司是一家专业经营维修各类电子测量整机仪器仪表、电工及电子器材.主要业务项目有：示波器、信号源、台式数字万用表、功率计、场强仪，频率计、计数器、扫频仪、各种交直流电源、图示仪、逻辑分析仪、频谱分析仪、综合测试仪、红外线温仪、电力测量仪器、各种工具及其它专用测试。 测温仪表型号：AR922+ 短波红外测温仪；技术参数 测温范围2002500(3924532) 测
47、量精确度 2%or2 测量物距比80:1 发射率0.101.00；AR922+ 短波红外测温仪选2个。压力仪表：我选择北京金紫光仪器仪表销售公司的压力仪表。 公司简介：北京金紫光仪器仪表公司是北京市专营全国仪器仪表电子产品的大型商业企业之一。商业位置优越，交通便利，是全国各仪器仪表生产厂的最佳销售窗口。金紫光仪器仪表公司一直致力于给顾客提供一个理想的购物环境，在公司200多平方米的销售营业大厅内，顾客购买仪器仪表产品有如在超级市场购物一样，可以看到所要购买商品的实体，从而更方便更快捷的买到自己所需要的商品。 压力仪表型号：YB-150A精密压力表；精确度等级：0.4和 0.25使用环境温度：5-40相对湿度偏离203时。则无须考虑温度附加误差0.410；YB-150A精密压力表选3个。
