1、
原油提煉汽柴油裝置設(shè)備
簡(jiǎn)介
習(xí)慣上稱(chēng)直接從油井中開(kāi)采出來(lái)未加工的石油為原油，它是一種由各種烴類(lèi)組成的黑褐色或暗綠色黏稠液態(tài)或半固態(tài)的可燃物質(zhì)。 地殼上層部分地區(qū)有石油儲(chǔ)存。它由不同的碳?xì)浠衔锘旌辖M成，其主要組成成分是烷烴，此外石油中還含硫、氧、氮、磷、釩等元素?？扇苡诙喾N有機(jī)溶劑,不溶于水,但可與水形成乳狀液。按密度范圍分為輕質(zhì)原油、中質(zhì)原油和重質(zhì)原油。不過(guò)不同油田的石油成分和外貌可以有很大差別。石油主要被用來(lái)作為燃油和汽油，燃料油和汽油組成目前世界上最重要的一次能源之一。石油也是許多化學(xué)工業(yè)產(chǎn)品——如溶劑、化肥、殺蟲(chóng)劑和塑料等的原料。原油是一種黑褐色的流動(dòng)或半流動(dòng)粘稠液，略輕于水，是一種成分十分復(fù)雜的混合物；就其化學(xué)元素而言，主要是碳元素和氫元素組成的多種碳?xì)浠衔?，統(tǒng)稱(chēng)“烴類(lèi)”。原油中碳元素占83%一87%，氫元素占11%一14%，其它部分則是硫、氮、氧及金屬等雜質(zhì)。雖然原油的基本元素類(lèi)似，但從地下開(kāi)采的天然原油，在不同產(chǎn)區(qū)和不同地層，反映出的原油品種則紛繁眾多，其物理性質(zhì)有很大的差別。原油的分類(lèi)有多種方法，按組成分類(lèi)可分為石蠟基原油、環(huán)烷基原油和中間基原油三類(lèi)；按硫含量可分為超低硫原油、低硫原油、含硫原油和高硫原油四類(lèi)；按比重可分為輕質(zhì)原油、中質(zhì)原油、重質(zhì)原油以及特重質(zhì)原油四類(lèi)
成分組成
平均而言，原油由以下幾種元素或化合物組成：
碳——84%
氫——14%
硫——1到3%（硫化氫、硫化物、二硫化物和單質(zhì)硫）
氮——低于1%（帶胺基的堿性化合物）
氧——低于1%（存在于二氧化碳、苯酚、酮和羧酸等有機(jī)化合物中）
金屬——低于1%（鎳、鐵、釩、銅、砷）
鹽類(lèi)——低于1%（氯化鈉、氯化鎂、氯化鈣）
原油里面含有各種各樣的烴類(lèi)物質(zhì)。石油精煉就是將每種組分都分離出來(lái)，使其能夠被進(jìn)一步利用?；瘜W(xué)家使用如下步驟進(jìn)行石油精煉：
原油
1、將原油中各種組分（稱(chēng)為餾分）分離出來(lái)的最古老、 最常用方法是利用沸點(diǎn)的不同來(lái)實(shí)現(xiàn)。該過(guò)程被稱(chēng)為分餾?；痉椒ㄊ菍?duì)原油進(jìn)行加熱，使其蒸發(fā)之后再對(duì)蒸汽進(jìn)行液化。 2、較新的技術(shù)是利用對(duì)某些餾分進(jìn)行化學(xué)加工，從而得到其他餾分，該過(guò)程被稱(chēng)為轉(zhuǎn)化。例如，化學(xué)加工可以把較長(zhǎng)的碳鏈斷裂為較短的碳鏈。這樣，如果汽油的需求較大，煉油廠便可把柴油燃料轉(zhuǎn)化為汽油。
3、煉油廠必須對(duì)餾分進(jìn)行處理以除去雜質(zhì)。
4、煉油廠將不同的餾分（處理的和未處理的）化合成混合物，來(lái)制造所需產(chǎn)品。例如，利用不同鏈長(zhǎng)的混合物可以制造出辛烷值不同的汽油。在被送往各個(gè)銷(xiāo)售點(diǎn)（例如加油站、機(jī)場(chǎng)和化工廠）之前，產(chǎn)品將一直存放在現(xiàn)場(chǎng)。除了生產(chǎn)以石油為原料的各種產(chǎn)品外，煉油廠還必須對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢物進(jìn)行處理，以盡力減少空氣污染和水污染。
常減壓是處理原油的裝置，其生產(chǎn)可從原油中分離出各種沸點(diǎn)范圍的產(chǎn)品和二次加工的原料。
我們的優(yōu)勢(shì)：
1、 優(yōu)化的工藝路線和工藝操作。
2、 基于節(jié)能減排的深刻理解，我們擁有更好的解決方案和獨(dú)創(chuàng)的配套設(shè)施。它們體現(xiàn)在：廢水的徹底回收、側(cè)線余熱限度的換熱利用、機(jī)泵變頻的節(jié)能、加熱爐的獨(dú)特設(shè)計(jì)、改善了煙氣的回收，火嘴、吹灰等細(xì)節(jié)，使熱效率大幅的提升，可達(dá)90%。
3、 先進(jìn)的控制系統(tǒng)。
5-100萬(wàn)噸常減壓裝置控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介
一、工藝綜述
煉油常減壓裝置是原油加工的道工序。原油經(jīng)過(guò)蒸餾分離成多種油品和下游加工裝置的原料。常減壓裝置控制系統(tǒng)及操作的水平，對(duì)煉油廠的產(chǎn)品質(zhì)量、收率以及對(duì)原油的有效利用都有很大影響。常減壓裝置的工藝流程，見(jiàn)圖1（以燃料型為例）。
按過(guò)程可分：
1、 電脫鹽：
原油中所含鹽類(lèi)，在加工過(guò)程中會(huì)沉積在工藝管道、加熱爐爐管和換熱器的管壁上而形成鹽垢，致使傳熱困難，燃料消耗增加。鹽類(lèi)的存在還會(huì)造成腐蝕，可導(dǎo)致腐蝕穿孔，漏油而造成火災(zāi)，也還會(huì)污染二次加工中的催化劑，使催化劑壽命縮短。流程見(jiàn)圖2
電脫鹽就是在原油中注入一定量含氯低的新鮮水或常壓塔塔頂冷凝水，經(jīng)充分混合溶解殘留在原油中的鹽類(lèi)。同時(shí)稀釋原有油水，形成新的乳化液，然后在破乳劑的作用下沉淀分離出，達(dá)到脫鹽的目的。
2、 原油蒸餾
A、 我國(guó)原油蒸餾裝置一般在常壓分餾塔前設(shè)置初餾塔或閃蒸塔。在于將原油換熱升溫過(guò)程中已經(jīng)氣化的輕質(zhì)油及時(shí)蒸出，使其不再進(jìn)入常壓加熱爐。以降低加熱爐的換熱負(fù)荷和原油換熱系統(tǒng)的操作壓力降。從而節(jié)省裝置能耗和操作費(fèi)用。初餾塔頂產(chǎn)品輕汽油餾分作催化重整原料。
B、 常壓塔設(shè)置3~4個(gè)側(cè)線，生產(chǎn)汽油、溶劑油、煤油、航空煤油、輕柴油、重柴油等產(chǎn)品或調(diào)和組分。
C、 減壓塔側(cè)線出催化裂化或加氫裂化原料，產(chǎn)品較簡(jiǎn)單，分餾精度要求不高。
D、 減壓塔一般按“濕式”或“干式”操作（即減壓塔段和減壓爐管不注或少注蒸汽）操作
3、 分餾塔
分餾塔是原油蒸餾過(guò)程中的核心設(shè)備。工藝條件主要有分餾塔的溫度、壓力即回流比等。塔的閃蒸壓力由塔頂壓力和閃蒸段以上塔板總壓降決定。常壓塔壓力由塔頂冷凝系統(tǒng)的壓確定。減壓塔頂壓力主要由抽空器的能力決定。不論常壓塔還是減壓塔，其閃蒸壓力的降低，均意味著在相同氣化率下?tīng)t出口溫度可降低，從而降低燃料消耗。閃蒸段以上部分壓力降低，各側(cè)線餾分之間的相對(duì)揮發(fā)度增大，有利于側(cè)線餾分的分離。一般優(yōu)化控制都是圍繞常壓塔作文章的。
4、 加熱爐
對(duì)原油蒸餾的加熱爐，要求在規(guī)定的氣化率下，爐管內(nèi)的油料溫度應(yīng)低于油料開(kāi)始裂解的溫度。（特別是減壓加熱爐）一般從設(shè)備角度采取氣化段爐管擴(kuò)張的措施，使?fàn)t管內(nèi)油溫不超過(guò)400℃?？刂齐y點(diǎn)是支路出口溫度均衡控制。
二、控制系統(tǒng)選型對(duì)工藝效益的影響
傳統(tǒng)石化行業(yè)80年代前大多采用常規(guī)儀表控制，90年代開(kāi)始逐漸用DCS控制。DCS取代了常規(guī)儀表，使石化行業(yè)如虎添翼，一是DCS基本上是內(nèi)部連接，取消了大量的中間接點(diǎn)和盤(pán)裝儀表，減少了故障點(diǎn)，使自控系統(tǒng)更可靠地服務(wù)于工藝過(guò)程；二是由于它強(qiáng)大的軟件功能，可方便地搭接各種復(fù)雜控制回路，從而實(shí)現(xiàn)智能控制，優(yōu)化控制。三是由于它的網(wǎng)絡(luò)功能，管理層不但可以及時(shí)了解生產(chǎn)情況，而且可以運(yùn)用各種類(lèi)型的管理軟件方便地指導(dǎo)生產(chǎn)。
早期的DCS基本上都是從國(guó)外進(jìn)口的，隨著DCS技術(shù)逐漸成熟，逐步完善，國(guó)產(chǎn)DCS
也發(fā)展很快，我們浙大中自公司自行研制的Suny Tech TDCS9200已成功地應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域的不同行業(yè)。下面就是我們?yōu)?-100萬(wàn)噸常減壓裝置所作的配置介紹。
三，系統(tǒng)配置
系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)儀表、控制站操作站、工程師站構(gòu)成。操作站/工程師站通過(guò)系統(tǒng)網(wǎng)SNET與控制站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換?？刂普緝?nèi)則通過(guò)控制網(wǎng)CNET于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳遞。
常減壓裝置，一般在控制回路70－100個(gè)，工藝檢測(cè)點(diǎn)240－300個(gè)。按崗位分配置由屏幕顯示的操作臺(tái)3－4個(gè)。
基本配置:
控制站1套 (1:1冗余控制面板)
操作站3臺(tái)（可根據(jù)需要增加）
工程師站1臺(tái)
工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜7臺(tái)
I/O卡52塊 :其中控制I/O 26塊,I/O輸入/輸出或數(shù)字輸入/輸出26塊,均按1:1冗余配置.
電源組件:提供24V DC/6A和5V DC/7A直流電源,冗余配置.
附屬設(shè)備:根據(jù)需要配置.
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示:
四、典型控制
原油蒸餾工藝過(guò)程基本上是個(gè)氣液相轉(zhuǎn)換的物理過(guò)程，因此所有控制機(jī)理應(yīng)遵循物料、熱平衡、相平衡以及質(zhì)量和熱傳遞等基本原理。
1` 加熱爐支路出口溫度的均衡控制
常壓爐進(jìn)料一般分為幾個(gè)支路。常規(guī)的控溫度制方法使，在各支路上都安裝自動(dòng)流量變送器和控制閥。而爐出口匯合后的溫度來(lái)調(diào)節(jié)爐用燃料量。這種調(diào)節(jié)方法，僅能將爐子總出口溫度 保持在規(guī)定的范圍內(nèi)，而各支路的出口則有較大的變化。某一路爐管有可能導(dǎo)致過(guò)熱而結(jié)焦，為了改善和克服這種情況，采用支路均衡控制，見(jiàn)圖4所示。其調(diào)節(jié)方法為：保持通過(guò)爐子的總流量一定，而允許支路流量有變化。支路的出口溫度自動(dòng)和路總出口溫度比較，通過(guò)分式計(jì)算自動(dòng)調(diào)節(jié)各支路的進(jìn)料流量。維持各支路的溫度均衡。采用DCS后，我們可以方便地用FDB實(shí)施加熱爐支路出口溫度的均衡控制，可以達(dá)到不大于1℃，時(shí)不到0.5℃ 。
2` 加熱爐燃燒控制
在常規(guī)的控制系統(tǒng)中，加熱爐出口溫度、爐膛負(fù)壓、煙氣含量等變量時(shí)獨(dú)立的，互不關(guān)聯(lián)的。而實(shí)際上各變量之間時(shí)相互影響的。采用DCS后，運(yùn)用前饋加反饋的控制方法；反饋調(diào)節(jié)對(duì)象選擇加熱爐的熱效率，執(zhí)行手段采用調(diào)節(jié)空氣量，前饋系統(tǒng)采用單參數(shù)反饋，干擾源選定燃料壓力。其控制流程如圖5。
3` 分餾塔的質(zhì)量閉環(huán)控制
分餾塔質(zhì)量閉環(huán)控制是根據(jù)已知的原油實(shí)沸點(diǎn)曲線和塔的各側(cè)線產(chǎn)品的沸點(diǎn)曲線，塔各部位的溫度、壓力以及各進(jìn)出塔物流的流量等實(shí)時(shí)參數(shù)。通過(guò)物料平衡，熱平衡計(jì)算出塔各分段的氣液相內(nèi)回流及其組成，再算出可抽出線產(chǎn)品的干點(diǎn)和初餾點(diǎn)，并以其溫度值作為溫度控制的設(shè)定值。在Suny TechTDCS9200中采用RTM功能塊群很容易實(shí)現(xiàn)。這種方法取代了在線分析儀表，克服了在線分析和滯后現(xiàn)象，可及時(shí)檢測(cè)出產(chǎn)品的干點(diǎn)變化和自動(dòng)調(diào)節(jié)產(chǎn)品的抽出量，使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定和收率提高。
4` 常壓塔多變量智能控制
多個(gè)單回路PID的控制方案，可發(fā)展為對(duì)一個(gè)設(shè)備或部分工藝過(guò)程的綜合控制。DCS所具有的控制和運(yùn)算功能加上測(cè)控過(guò)程的數(shù)學(xué)模型，可以開(kāi)發(fā)形成各自功能，各種形式的 實(shí)現(xiàn)先進(jìn)控制和優(yōu)化控制，給企業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益常壓塔多變量智能控制，見(jiàn)圖6，這個(gè)控制功能在平穩(wěn)操作，克服原油變化引起的擾動(dòng)，克服爐出口溫度擾動(dòng)和提高產(chǎn)品質(zhì)量上均取得良好的效果。
被控制變量：常頂溫度，常一線氣相溫度、常三線氣相溫度
控制變量：常頂冷回流流量、常一線抽出量、常三線抽出量
可測(cè)擾動(dòng)變量：加熱爐出口溫度、塔頂壓力
5` 過(guò)氣化率控制
在原油蒸餾中，為了保證餾分油中 收率和質(zhì)量，必須有一定的過(guò)氣化率，但過(guò)氣化率太大，又會(huì)增加裝置的能耗，通常以過(guò)氣化率2％～3％為適宜，控制方法可通過(guò)DCS進(jìn)行閉環(huán)控制，或開(kāi)環(huán)指導(dǎo)。
四、效益分析
用DCS實(shí)施對(duì)常減壓裝置自動(dòng)化控制，給該裝置帶來(lái)了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。來(lái)自兩方面：一方面使用了智能控制、復(fù)雜控制、提高了產(chǎn)品質(zhì)量、提高了輕質(zhì)油拔出率，另一方面由于取代了常規(guī)儀表，減少了中間故障率，提高了設(shè)備運(yùn)行周期，減少了故障停車(chē)次數(shù)，增加了生產(chǎn)時(shí)間，也構(gòu)成了創(chuàng)造效益的另一方面。
