HG010  PX装置异构化单元反应器进行自动控制系统设计

HG010 PX装置异构化单元反应器进行自动控制系统设计

HG010 PX装置异构化单元反应器进行自动控制系统设计

  • 适用:本科,大专,自考
  • 更新时间2021年
  • 原价: ¥308
  • 活动价: ¥200 (活动截止日期:2021-10-25)
  • (到期后自动恢复原价)
HG010  PX装置异构化单元反应器进行自动控制系统设计

HG010  PX装置异构化单元反应器进行自动控制系统设计

 摘    要

在PX装置中,异构化径向反应器是关键设备之一,由于异构化反应器的氢油比高达约4.8~5以及单程转化率较低,氢和未反应的C8芳烃大量循环再进入反应器,系统压降大。为了减少循环功率的消耗,是降低数量的总能耗,对PX装置异构化单元反应器进行自动控制系统设计,通过对异构化单元反应器的T、P、L、Q(参数)的自动检测控制,从而使异构化反应器氢油比的转化率提高。提高产品的质量,增加产品的产量,达到提高生产效率、节能降耗的目的。

大型径向反应器的开发,不仅对二甲苯异构化反应器的国产化十分重要,而且对其它类似工艺(如歧化、芳烃化等)反应器的开发、工程放大都有重要指导意义。

本设计对PX装置异构化单元反应器进行自动控制系统设计,其中共设计单回路系统4个,串级控制系统2个,并对控制系统所涉及到的控制器,控制阀等进行了选择且进行了相关的计算。采用了日本横河-北辰公司生产的CENTUM集散控制系统,为了克服系统中存在的干扰影响物料的纯度,就需要对反应物料的流量、温度和压力进行控制。按生产方案要求,控制合理的反应深度,保证临氢系统、反应器系统、正常生产和平稳运行。反应注意监控异构化反应器情况,根据原料性质及产物组成调整反应深度,确保反应产物各项指标合格,保护催化剂。

关键词:异构化;反应器;控制系统;集散控制系统

Abstract

In PX plant, the isomerization radial reactor is one of the key equipments. Because of the ratio of the hydrogen and oil is as high as 4.8~5 in isomerization reactor and the efficiency of the transformation is lower. Hydrogen and unreacted C8 goes to the reactor circularly and cause the system high pressure loss, so it is critical to reduce the energy consume and the radial flow reactor is used by the most of the manufacturers.In the system control engineering to the isomerization reactor in the PX plant,the parameters of T,P,L and Q are automatic measured and controlled.From that,the ratio of the hydrogen and oil can be increased,the quality and output of the production can be enhanced so that to achieve the goal of boosting the productivity and reduce the energy consumption.

The development to the radial reactor is very important not only to the reactor domestic manufacturers but also to the process reactors development and engineering enlarged .

This design is the engineering of the instrumentation system to the reactor in PX Plant in which there are 4 single loop control, 2 cascade control and all the controllers and control valves are selected and calculated carefully to the system, the CENTUM control system (produced by YOKOGAWA) will be used .In order to reduce the disturbance to the purity of the materials , it needs to control the Flow, Temperature and Pressure of the reacted materials according to the requirements of the production plan and reasonable reaction and keep the production in steady operation. And pay much more attention to the reactor and adjustment based on the composition of the materials and keep the products in good qualification and protection to the catalysis.

Keywords: Isomerization;Reactor;control system;Distributed Control System

目    录

摘    要 I

Abstract II

第1章 引言 1

第2章 装置简介 2

2.1反应器介绍 2

2.2产品分离器介绍 2

2.3 其他相关装置介绍 3

2.4 工艺流程 4

2.4.1 工艺原理的简述 4

2.4.2 二甲苯的同分异构化 5

2.4.3 乙苯的转换 5

2.4.4 其它的反应 5

2.4.5 Isomar I—300催化剂 6

第3章 所用系统介绍 7

3.1 DCS系统 7

3.1.1 DCS系统简介 7

3.2 CS-1000系统 10

3.2.1系统概述 10

3.2.2系统特点 12

第4章 系统控制方案的设计 13

4.1设计思路 13

4.1.1加热炉(F-761)出口温度的控制 13

4.1.2高分罐D-762液位的控制 15

4.1.3油品C8的进料流量控制 16

4.1.4 分离罐罐内压力与出罐流量串级控制 18

第5章 控制方案的实施 20

5.1控制方案的实施 20

5.1.1 I/O模件箱 20

5.1.2 I/O模件 20

5.1.3输入输出(I/O)连接方法 20

5.2组态图 21

5.2.1加热炉F761出口温度控制组态图 21

5.2.2高分罐D762底部液位控制组态图 22

5.2.3 C8进料流量控制组态图 22

5.2.4 分程控制系统组态图 23

第6章 仪表的选型 24

6.1 调节阀的选择 24

6.1.1 控制阀口径大小的选择 24

6.1.2 控制阀开、闭形式的选择 24

6.1.3 控制阀流量特性的选择 25

6.1.4 控制阀结构形式的选择 25

6.1.5 阀门定位器的选用 26

6.2 仪表选型的原则 26

6.2.1 温度仪表的选择 26

6.2.2 液位仪表的选择 29

6.2.3 流量仪表的选择 31

6.2.4 压力仪表的选择 33

第7章 计算 35

7.1 节流件的计算 35

7.1.1 已知条件 35

7.1.2 辅助计算 35

7.1.3 计算 37

7.2 控制阀口径的计算 40

第8章 控制系统的投运与整定 42

8.1单回路控制系统的工程整定方法 42

8.2 串级控制系统的整定方法 43

第9章 结论 44

参 考 文 献 45

致    谢 46

附    录 47

第1章 引言

对二甲苯和邻二甲苯作为一些合成物料的母体广泛地应用于石油化学工业。这些化合物都是同分异构体,都能从催化重态C8芳烃产品中得到,也可从裂解汽油中得到。

在PX装置中,异构化径向反应器是关键设备之一,其技术为美国UOP公司和法国IFP公司所控制。国内现有二甲苯异构化技术中,美国UOP的专有技术九套,法国的IFP公司技术一套(镇海45万吨/年的PX系统)。由于异构化反应器的氢油比高达约4.8~5以及单程转化率较低,氢和未反应的C8芳烃大量循环再进入反应器,系统压降大。因此减少循环功率的消耗是降低总能耗的关键所在,为此,各公司均采用径向流动反应器[1]。

对于一套规模约为45万吨/年的大型二甲苯异构化反应器,采用径向反应器不仅减少压降,可节省能耗,而且新型轴径向二维流动反应器还可以提高催化剂的利用率,又简化径向反应器的结构,降低安装和维护费用。

大型径向反应器的开发,不仅对二甲苯异构化反应器的国产化十分重要,而且对其它类似工艺(如歧化、芳烃化等)反应器的开发、工程放大都有重要指导意义。

国内聚酯原料缺口较大,从而对二甲苯的需求量日益增加,直接从重整和裂解汽油中抽提和分离二甲苯不能满足需求,工业上通过二甲苯异构化反应技术是增加二甲苯产量的有效途径。目前,有数家二甲苯异构化装置项目正在建设,另有一些石化企业的装置将进行扩能改造,因此,大型二甲苯异构化反应器的应用有较广泛的前景[2]。

第2章 装置简介

2.1反应器介绍

Isomar反应器是一种径向液流的结构。从装料加热炉来的汽化料穿过顶部喉管及送料入口分配器进入反应器[3]。

催化剂层的顶部被反射防护板盖着,或用盖子盖着,防止蒸汽流直接进入催化剂层。从盖的外径起罩子向下延伸。罩子的长度取决于催化剂层的最后高度。蒸汽流朝看反应器的壁和向下通过扇贝体。扇贝体都是长的穿孔管形的零件,具有扁平椭圆形截面。其目的是能传送蒸汽和均匀地沿着催化剂层的外周边散布。每个扇形体在顶部被一个夹子固定住,此夹子叫锁紧杆。在反应器的底部,用膨胀环固定扇形体,使扇形体能紧贴反应器壁。各个扇形体用位于反应器圆周的焊接线底部的支撑环托住。蒸汽流通过扇贝体,沿着径向入内通过催化剂层,朝着一个长穿孔的管子即中心管去。在蒸汽流已经通过径向催化层后,收集蒸汽流均匀分配汽流通过催化剂层。

蒸汽流向下通过中心管,再通过反应器外喉管。中心管上有章子,它盖住中心管的顶部,向下的高度与盖罩相同。在军子底部以上还应加一些催化剂,去防止蒸汽流从催化剂层的顶端旁路流走。这个增加的催化剂量就称为密封催化剂。这个密封层的深度大约等于盖罩与中心管之间的环形距离的三分之一。还有少量塌落催化剂的量应加进去,补偿降低量,当反应器筒加热与膨胀后也能保持催化剂层稳定。塌落催化剂层的深度大约为20mm/每一米主催化剂层高度。采用径向流的反应器之优点是低的压力降,对干减少压缩机的负担这一点特别重要。另外,低的压力降是重要的,是因为在Isomar设备中产生的反应,对压力很敏感,在较低的反应器压力下产出会更好。

2.2产品分离器介绍

产物分离器的作用是从反应器废汽液的液体部份中脱离富氢的蒸汽。它是一个立式容器,有人口喉管及在侧面有分配器。

蒸汽流通过一个去雾的装置,从分离器顶部出去到再循环气体压缩机的吸气口。某些蒸汽被此装置净化,使再循环气体的氢纯度得到控制。一个类似气体补充量被加入再循环气体压缩机的排气口,可以保持在反应器部份中的压力。

在容器中的液位用浮于武液位装置测量。此液位控制阀典型地发出一个远程调正点信号到液流控制阀,可以调节通到脱庚烷装置液流大小。

2.3 其他相关装置介绍

lsomar装料加热炉通常是一个装料加热炉,有时还有一个对流装置。反应器装的料(综合送料)进入到对流部份(如应用)从离开火炉的燃气中回收热量。于是反应器装料流入辐射部分,在那里接收热量,使得反应器人口温度升高到所需值。在催化剂工作循环期间,反应器入口温度增加了,典型的是从380℃到 430℃。在工作循环期间,加热炉的燃烧率将会增加。所设计的加热炉应燃烧燃气或燃油,每个烧燃器都装有一个烧气调节装置。

如果加热炉中燃气和燃油同时燃烧,在加热炉出口处的温度记录控制阀(TRC) 送出一个远程调正点信号,送到燃气或燃油压力控制阀(PIC)。送到压力控制阀的信号实际上首先经过高信号选择器(HSS),它也能从手动控制阀(HIC)接受信号。手动控制阀用作调节燃气和燃油的基本燃烧率,而温度记录控制阀用作调节从压力控制阀来的剩余燃油(气)量,此时,己用手动开关连接上了压力控制阀。

在燃油供油设备(如果应用)处有一个压力差控制阀(PDIC),它可以在燃油及雾汽之间保持一个恒定的压差,保证燃烧器能有质量好的燃烧。

燃料压力控制阀都装有最小的止档,使得燃料箱压力有明显的波动时,或加热炉出口温度有明显变化时,控制阀不会完全关闭,燃烧器的火焰会自己熄灭,当控制间再度打开时,燃烧培能够充了一些未经燃烧的油及气,具有爆炸性的混合物。最小控制的作用是在任何时候维持足够的燃液流,使得燃烧器火焰保持点燃。在下列情况下,有一些停机的互锁装置,可以使电磁阀失电,关闭加热装置的燃气液流:

1)低的再循环气流:循环气流率一定要在最小值以上。这是为了防止装料加热炉中管子的过热。

2)低的调节燃烧器燃气压力:此压力应当高于最小值。因为万一主调节气体燃烧器失灵了,在加热炉中堆积了未经燃烧的燃料,这样最低压力就能对加热炉有保护作用。在低的调节气体压力下或者按下在控制面板上的手动开关,调节气流才会被切断。

3)低的雾化蒸汽压力:此压力应当高于最小值。因为,在只有一点或没有雾化蒸汽情况下,缺少了燃油的扩散,火焰就可能会自行熄灭,因此保持最低的雾化蒸汽压力,可以维持燃烧器燃油燃烧。

4)手动开关:操作人员在控制塔就可以用手动开关关闭加热炉。

注:在控制塔按下手动控制开关后,还应关闭单个燃烧器的截止阀,才能保证加热炉之安全。

参 考 文 献

[1] 阎观亮. 提高对二甲苯产量的有效途径[J].炼油设计,2000,38(12):6~11.

[2] 郭琛. 我国对二甲苯发展前景和发展思路[J].现代化工, 2003,28(08):1~5.

[3] 曾新习. 生产对二甲苯的新技术[J].当代石油石化,2002,15(11):17.

[4] 赵葵茹. 数调及集散控制系统[M].辽阳:沈阳工业大学工程学院,2005.

[5]Lansford W N.“The Use of an Elbow in a Pipeline for Determining the Rate of Flow in the pipe”[A]. Univ.Illinois,Engng. Station Bull[C]. 1936.

[6] 赵瑾. CENTUM CS1000 集散控制系统 [M].北京:化学工业出版社,2001. 

[7] CS1000 ENGINEERING[M].YOKOGAWA.1998.

[8] 翁维勤. 孙洪程.过程控制系统及工程[M].北京:化学工业出版社,2002.

[9] 孙璇. 串级控制系统的几种典型应用[J].科技资讯,2007,6(03):18.

[10] 周泽魁. 控制仪表与计算机控制装置[M].北京:化学工业出版社,2002.

[11] Pradeep B. Deshpande. Distillation Synamics and Control[M]. New York: Creafive Services Inc,1985.

[12] 向衍庆.控制阀工程设计[M].北京:化学工业出版社,1992.

[13] 解胜利. 自动化仪表选型手册[M].北京:中国国际广播出版社,1995.

[14] 冯晓升.仪器仪表产品目录[M].北京:机械工业出版社,2001.

[15] 陆德民.石油化工自动控制设计手册[M].北京:化学工业出版社,2003.

[16] 范玉久.化工测量及仪表[M].北京:化学工业出版社,2002.


  • 关键词 HG010 PX 装置 构化 单元 反应器 进行 自动 控制系统
  • 上一篇:没有了
  • 下一篇:氩气回收装置设备运行
  • 暂无购买记录

    暂时没有评论

    真实

    多重认证,精挑细选的优质资源 优质老师。

    安全

    诚实交易,诚信为本。

    保密

    所有交易信息,都为您保密。

    专业

    10年专业经验,10年来帮助无数学子。