第1章常壓塔工程實例工藝生產(chǎn)過程簡介常減壓裝置是用來加工原油的第一個裝置， 是根據(jù)原油的沸點不同， 用蒸餾的方法從原油中分離出各種石油組份， 即汽油、煤油、 柴油及各種組份的潤滑油料和二次加工原料。在石油煉制過程中，常、減壓塔是具有多側(cè)線產(chǎn)品的塔。常減壓裝置一般包括三個部分，即初餾部分、常壓部分和減壓部分。常壓塔是一個復(fù)合塔，非標(biāo)準(zhǔn)精餾塔，只有精餾段，沒有提餾段。一般只能是塔頂出產(chǎn)品或塔底出產(chǎn)品，不能兩者兼得。而常壓塔把原油切割成汽油、煤油、輕柴油、重柴油和重油，塔底沒有再沸器，而通入水蒸汽，沒有提餾段。這樣側(cè)線產(chǎn)品中必然有相當(dāng)數(shù)量的輕組分。解決的辦法是增加汽提塔。過熱水蒸汽 420℃。常壓塔的負荷往往決定了煉油廠的生產(chǎn)能力， 所以負荷是很大的。另一方面，它是一個多餾份的切割塔， 所以產(chǎn)品純度沒有一般精餾塔要求高， 各側(cè)線產(chǎn)品純度允許在一定的餾份范圍內(nèi)變化，這是多餾份蒸餾塔的特點。常減壓工藝流程可以簡化為：根據(jù)原油中各組份的沸點（揮發(fā)度）不同，將混合物切割成不同沸點的“餾份”。即是利用加熱爐將原油進行加熱，生成汽、液兩相，在常壓塔中，使汽、液兩相充分的熱交換和質(zhì)量交換， 在提供塔頂回流的條件下對原油進行精餾，從塔頂分餾出沸點較低的產(chǎn)品，汽油。從塔底分出沸點較高的產(chǎn)品，重油，塔中間抽出，得到側(cè)線產(chǎn)品，即煤油、柴油、蠟油等。常壓蒸餾后剩下的重油組份分子量較大，在高溫下易分解（ 500℃左右），為了將常壓重油中的各種沸點的潤滑油組份分離出來，采用在減壓塔（真空蒸餾方法）塔頂使用蒸汽噴射泵、間冷器抽真空的方法，使加熱后的常壓重油在負壓條件下進行分餾， 從而使高沸點的組份在相應(yīng)的溫度下依次餾出做為潤滑油料。這是因為石油沸點與壓力的關(guān)系是：壓力低，油品的沸點就越低。另外，還采用水蒸汽汽提法來提高拔出率和質(zhì)量。初儲塔塔頂可以出初儲點?130c的儲份作為重整原料。也可不作為產(chǎn)品，作為常壓塔的側(cè)線回流打入常壓塔。初餾塔底餾份用泵送入常壓加熱爐，被加熱至規(guī)定溫度，再進入塔內(nèi)。由于該塔的熱量并不是由塔底再沸器供給，而是由加熱爐供給的，所以，原料入塔前的溫度被預(yù)熱得很高。 塔底直接加入過熱水蒸汽， 其目的在于除去提餾段殘油中的低沸點餾份而使塔底采出高沸點的產(chǎn)品， 所以提餾段的塔板主要起了水蒸汽的汽提作用。精餾段主要用于分餾不同餾程的餾份，這和一般的精餾塔相同。但在不同高度的中間塔板上取出不同的側(cè)線產(chǎn)品， 各側(cè)線產(chǎn)品都含有更輕的組份， 為了除去這些更輕的組份，側(cè)線產(chǎn)品通常被送入汽提塔中進行汽提，以便得到規(guī)定質(zhì)量指標(biāo)的產(chǎn)品。這些質(zhì)量指標(biāo)，如初餾點、干點等。常壓塔的頂部產(chǎn)品一般取其大部分用作回流，而其余部分送入容器中作為產(chǎn)品。常壓塔頂出汽油，第一側(cè)線出航空煤油，第二側(cè)線出輕柴油，第三側(cè)線出重柴油，根據(jù)對產(chǎn)品的要求，可以靈活調(diào)整。常壓蒸儲除塔頂回流外，還有塔中段循環(huán)回流，即從較低層塔板上抽出，經(jīng)冷卻后,再用泵送到上幾層塔板去，這樣使塔內(nèi)汽、液相負荷分布均勻，既穩(wěn)定了塔操作又回收部分熱量，并可減小塔的直徑。常壓塔底儲分經(jīng)減壓爐加熱，進入減壓塔。減壓一線出航空潤滑油，二線、三線、四線均為潤滑油。或再經(jīng)過第二減壓塔從減壓五線、減壓六線采出都作為潤滑油用，塔底渣油可作為丙烷脫瀝青或瀝青原料。常壓塔的CADW程圖7F1I13；IIWL圖7F1I13；IIWL圖1-1CAD流程圖塔頂溫度塔頂溫度首先決定了塔頂產(chǎn)品的組成，同時也影響各側(cè)線產(chǎn)品的組成，特別是一線產(chǎn)品質(zhì)量受影響較大。因此，應(yīng)保持塔頂溫度的恒定，塔頂溫度是通過頂部回流油量來調(diào)節(jié)的。塔側(cè)線溫度塔側(cè)線溫度決定著側(cè)線產(chǎn)品的組成。 一般在塔中段循環(huán)回流量一定和塔頂溫度恒定條件下，它就能維持在一定范圍內(nèi)變化。 而側(cè)線溫度的進一步調(diào)節(jié)是通過側(cè)線的采出量來達到的，這將改變塔的內(nèi)回流量。若側(cè)線餾出量增大，則相應(yīng)的內(nèi)回流量就減小，該側(cè)線溫度就要升高，側(cè)線油品就變重。若側(cè)線餾出量減小，則作用相反。塔頂壓力負荷變化時，塔頂壓力會波動，當(dāng)采用空氣冷卻時，氣溫的變化將影響冷凝程度，從而影響塔頂壓力。但一般常壓塔不設(shè)置壓力調(diào)節(jié)。過熱蒸汽是從塔底加入的， 主要是為了把輕餾分從塔底油中吹上去， 同時也向塔底補充一部分熱量，有助于輕餾分汽化。過熱蒸汽壓力不太高，但波動要小，以保持入塔蒸汽量基本穩(wěn)定。塔底液位塔底液位高度決定了塔底油在塔底部的停留時間。 停留時間長可使塔底油與過熱蒸汽有充分混合的機會， 把其中的輕餾分吹上去。 因此，塔底油液位要有一定的高度。但液位過高，就會使重質(zhì)餾分也被過熱蒸汽夾帶上去，因而影響了塔的側(cè)線產(chǎn)品，這對靠近塔底的側(cè)線產(chǎn)品質(zhì)量影響最為嚴重。除上述主要工藝參數(shù)對常壓塔的操作有明顯的影響外， 塔的進料流量、 進料溫度和進料組分也是比較重要的干擾因素。常壓塔一般的控制方案進料量的定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)該系統(tǒng)一般設(shè)置在入加熱爐前。進料溫度的控制進料溫度就是加熱爐的出口溫度。 通常爐出口溫度與爐膛溫度串級或爐出口溫度與燃料油壓力（或流量）串級控制系統(tǒng)。過熱蒸汽壓力控制目的是使塔底和汽提塔各線吹入過熱蒸汽的壓力和流量保持穩(wěn)定。各循環(huán)回流量的定值控制這是保持塔的熱負荷的能量平衡控制。各汽提塔餾出量的定值控制在不完全抽出的情況下，各側(cè)線餾出量的定值調(diào)節(jié)，將有助于塔的穩(wěn)定操作。塔頂溫度和側(cè)一線溫度的控制塔頂溫度的恒定是采用調(diào)節(jié)塔頂回流來實現(xiàn)的。 目前在很多煉廠中以常壓一線的產(chǎn)品作為主要產(chǎn)品。 這時，對一線溫度要求比較嚴格，若用一線溫度與一線流量串級控制，效果較差。這是因為：一線流量的改變主要是影響一線以下塔段的內(nèi)回流量，而對一線溫度影響較緩慢，所以，一線溫度波動較大。為此，可改用一線溫度與頂部溫度的串級控制。這樣，一線溫度是用改變一線上面的回流量來恒定的，調(diào)節(jié)比較靈敏，調(diào)節(jié)質(zhì)量較高。塔底液位控制塔底產(chǎn)品常用作減壓爐的進料，這里應(yīng)采用塔底液位與塔底采出量的用級均勻控制。汽提塔的液位控制汽提塔的液位波動直接影響輕組分的吹出情況，影響到產(chǎn)品的初儲點，所以需要對汽提塔液位加以控制。液位調(diào)節(jié)閥可以安裝在側(cè)線的儲出口管線上。這樣組成的液位控制與常壓塔底部采出量的控制同時使用將有助于側(cè)線溫度的恒定。 若在干擾作用下側(cè)線儲出量增加，使側(cè)線溫度上升，汽提塔中液位也隨之上升，此時液位調(diào)節(jié)器將驅(qū)動調(diào)節(jié)閥關(guān)小，使儲出量減少，則側(cè)線溫度下降。又如產(chǎn)品中輕微分增加，側(cè)線溫度便下降，而汽提塔中雖然入塔的量不變，但因為輕微分的增加而使汽提出來的量增加，從而使液位亦有下降。液位調(diào)節(jié)器將開大側(cè)線上的閥門，以加大儲出量，這將使側(cè)線溫度上升，所以保持了各側(cè)線溫度的相對穩(wěn)定。第2章標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置設(shè)計及計算程序設(shè)計2.1GB/T2624-93概述GB/T2624-93全稱為《流量測量節(jié)流裝置 用孔板、噴嘴和文丘里管測量充滿圓管的流體測量》。1993年2月3日由國家技術(shù)監(jiān)督局批準(zhǔn)GB/T2624-93代替GB2624-81,1993年8月1日實施。該標(biāo)準(zhǔn)第一次等效采用 ISO5167（1991）與國際接軌，標(biāo)志著我國現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置， 在推廣采用國際標(biāo)準(zhǔn)上的研究成果、提高測量精度方面，以取得了突破性的進展。GB/T2624-93主要特點有：①以流出系數(shù)C代替流量系數(shù)a；C值的計算中的B降階計算由原流量系數(shù)aO計算中的最高階B20降至流出系數(shù)C計算中的最高階08次幕。提出5種命題以適應(yīng)自控工程設(shè)計中各方面的需要。③提出迭代計算方法，給出計算機計算程序框圖。差壓上限不再計算，而要由用戶自行選定，要求設(shè)計者有更多的經(jīng)驗。管道粗糙度不再參加計算，而是在計算結(jié)果出來后驗證。在GB/T2624-93中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置有以下幾種：標(biāo)準(zhǔn)孔板：角接取壓；法蘭取壓；徑距取壓（ D-D/2）。標(biāo)準(zhǔn)噴嘴：ISA1932噴嘴；長頸噴嘴。文丘里管：文丘里噴嘴；經(jīng)典文丘里管。2.32.3計算實例2.22.2程序框圖圖2-1標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置程序框圖

表2-1標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置設(shè)計計算任務(wù)書廳P項目符號單位數(shù)值1已知條件：2被測介質(zhì)名稱蒸氣3被測介質(zhì)溫度tc5004被測介質(zhì)壓力PPa1000000（絕）5管內(nèi)徑（20c下實測）D20m0.1026節(jié)流件形式孔板7取壓力式角接8管道材料熱膨脹系數(shù)入Dmm/mrr€0.0000119節(jié)流件材料熱膨脹系數(shù)入dmm/mmC0.00001610取大質(zhì)里流星（或體積流星）qmkg/s111最大差壓值A(chǔ)PPa50000（可自選）12工作狀態(tài)卜密度P1Kg/m32.82513工作狀態(tài)卜粘度"1Pa.s0.000028514工作狀態(tài)卜等燧指數(shù)K11.27615工作狀態(tài)卜壓縮系數(shù)Z116 管道材料：20#鋼，新軋制無縫鋼管管道系統(tǒng).輔助計算①求工況下管道直徑:D=D0[1+入d(t-20)]=0.102*[1+0.000011*(500-20)]=0.1253856m②求雷諾數(shù)= 4*13.141592654*0.10253856*0.0000258=435690.4539③求為A=D.2PA=D.2P1= 0.0000258*435690.453910.10253856*%2*0.5*105*2.825=0.22783881598.計算初值①求B1設(shè)：C0=C=0.6060,￡0=1并令X1=-A^=0.3759705607C003治]0.25=[ (0.3759705607)2]0.25- 1(0.3759705607)2=0.5932282739②求e14P￡1=1—(0.41+0.35B14)——P=1一[0.41+0.35*(0.5932282739)=1一[0.41+0.35*(0.5932282739)4)5 550.5*10一一一一51.276*10*10=0.9822356335

=0.9822356335C1=0.5959+0.03120C1=0.5959+0.031202.11—0.1840B18+0.0029B12.5(106/ReD)0.75故C1=0.5959+0.0312*(0.5932282739)2'—0.1840*(0.5932282739)8+0.0029*(0.5932282739)2.5(106/435690.4539)0.75=0.6049648148因此61=A2—X1C￡1=0.2278381598—0.223408474=0.2278381598—0.223408474=0.0044296859④精確度判斷所以E11所以E11A20.0044296859 0.01944224740.2278381598=1.94*10-2.進行迭代計算，設(shè)定第二個假定值X_A2= C110.22783815980.6049648148*0.9822356335=0.38342520852(0.3834252085)210.252]1(0.38342520892=0.5983400415=1一(0.41+0.35B2)=0.9821763282C2=0.5959+0.0312=0.9821763282C2=0.5959+0.0312022.1—0.1840B28+0.0029B廣(106/ReD)O'5=0.6049855465因此 62=A—XO￡2=0.2278381598 —0.22783221=0.0000059481所以E20.0000059431所以E20.0000059431- 0.00002611060.227838159852.61*105.進行迭代計算，設(shè)定第三個假定值又,利用快速收斂弦截法公式（n=3起用）X2X1X3=X—2*- 12 1

=0.3834352334=0.5983468609=1一(0.41+0.3534)上=0.9821762481C3=0.5959+0.0312=0.6049855675因此 63=1一(0.41+0.3534)上=0.9821762481C3=0.5959+0.0312=0.6049855675因此 63=A—XC3￡3=0.0000000028B32.1—0.1840B38+0.0029B2.5 6 0.753 (10/ReD)所以E30.00000000280.22783815980.00000001251.25*1085.流量測量總誤差的計算5.流量測量總誤差的計算根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)誤差的相對值公式:qmqmqmqmC2 12 24[(上)2 (一)2(JC 1 12d21P24)2(—)2」(」)2d4)2=B)2=B2=(0.6050)2=0.36602512 /, 、2 / 50000、2(——)2=(4PR)=(4* )21 10000000.04(-2—4)2(1)2=4 22*0.6050 2(-2—4)2(1)2=4 22*0.6050 2 7 0.410.605040.01532□)2曰2=210.60504*0.0720.026131(—P)2=0.25*40.333*1.0*50000250000*0.720.11551 2 2—1)2=0.25*1.5=0.562510.11550.5625/％1.06%4 10.11550.5625/％1.06%qm(0.366020.040.015320.02613qm第第3章調(diào)節(jié)閥選型及計算調(diào)節(jié)閥的選型和口徑計算調(diào)節(jié)閥的選型調(diào)節(jié)閥又稱控制閥， 是執(zhí)行器的主要類型， 通過接受調(diào)節(jié)控制單元輸出的控制信號，借助動力操作去改變流體流量。 調(diào)節(jié)閥一般由執(zhí)行機構(gòu)和閥門組成。 如果按其所配執(zhí)行機構(gòu)使用的動力，調(diào)節(jié)閥可以分為氣動、電動、液動三種，即以壓縮空氣為動力源的氣動調(diào)節(jié)閥， 以電為動力源的電動調(diào)節(jié)閥， 以液體介質(zhì) （如油等 ）壓力為動力的電液動調(diào)節(jié)閥，另外，按其功能和特性分，還有電磁閥、電子式、智能式、現(xiàn)場總線型調(diào)節(jié)閥等。調(diào)節(jié)閥的產(chǎn)品類型很多， 結(jié)構(gòu)也多種多樣，而且還在不斷更新和變化。 一般來說閥是通用的，既可以與氣動執(zhí)行機構(gòu)匹配，也可以與電動執(zhí)行機構(gòu)或其它執(zhí)行機構(gòu)匹配。⑴從使用功能上選閥需注意的問題調(diào)節(jié)功能泄漏量與切斷壓差③防堵耐蝕耐壓與耐溫⑥重量與外觀⑵綜合經(jīng)濟效果確定閥型①高可靠性。使用壽命長。維護方便，備品備件有來源。產(chǎn)品價格適宜，性能價格較好。⑶調(diào)節(jié)閥型式的優(yōu)選次序根據(jù)上述觀點，特提供調(diào)節(jié)閥的優(yōu)選次序如下：①全功能超輕型調(diào)節(jié)閥-②蝶閥-③套筒閥-④單座閥-⑤雙座閥-⑥偏心旋轉(zhuǎn)閥-⑦球閥-⑧角形閥-⑨三通閥-⑩隔膜閥。在這些調(diào)節(jié)閥中， 我們認為應(yīng)該盡量不選用隔膜閥， 其理由是隔膜是一個極不可靠的零件，使其隔膜閥也成為了可靠性差的產(chǎn)品。調(diào)節(jié)閥口徑計算從調(diào)節(jié)閥的Kv計算到閥的口徑確定，一般需經(jīng)以下步驟：①計算流量的確定。現(xiàn)有的生產(chǎn)能力、設(shè)備負荷及介質(zhì)的狀況，決定計算流量的Qma冰口Qmin.②閥前后壓差的確定。根據(jù)已選擇的閥流量特性及系統(tǒng)特點選定 S（阻力系數(shù)），再確定計算壓差。③計算Kv。根據(jù)所調(diào)節(jié)的介質(zhì)選擇合適的計算公式和圖表， 求得Kvma冰口Kvmin.④選用Kvo根據(jù)Kvmax,在所選擇的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)系列中選?。綤vmax!L與其最接近的一級C.⑤調(diào)節(jié)閥開度驗算。一般要求最大計算流量時的開度》 90%最小計算流量時的開度《10%⑥調(diào)節(jié)閥實際可調(diào)比的驗算。一般要求實際可調(diào)比4 10。⑦閥座直徑和公稱直徑的確定。驗證合適后，根據(jù)C確定。3.2調(diào)節(jié)閥口徑計算方框圖及相關(guān)參數(shù)表計算數(shù)據(jù)的確定Ql(Wl)、pi、p2、S、Qmax、?、pc、pv、Fl、D1、D2、閥型圖3-1調(diào)節(jié)閥口徑計算程序框圖第4章課程設(shè)計心得課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識 ,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題 ,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié) ,是對學(xué)生實際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程 .隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，自控工程已經(jīng)成為當(dāng)今自動化應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域， 在生活中可以說得是無處不在。因此作為二十一世紀(jì)的大學(xué)來說掌握自控工程是十分重要的。回顧起此次單片機課程設(shè)計，至今我仍感慨頗多，的確，從理論到實踐，在整整兩星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識， 而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。 通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的， 只有理論知識是遠遠不夠的， 只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來， 從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。 在設(shè)計的過程中遇到問題， 可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，通過這次課程設(shè)計之后，一定把以前所學(xué)過的知識重新溫故。以后我會更加注重動手能力，把自己所學(xué)的知識更多的應(yīng)用在實踐當(dāng)中！參考文獻[1]HG/T20636?20639-1998,化工裝置自控工程設(shè)計規(guī)定（上下卷）[S].TOC\o"1-5"\h\z[2]GB/T2624-1993，流量測量節(jié)流裝置 [S].奚文群，翁維勤.調(diào)節(jié)閥口徑計算指南 [M].蘭州：化工部自控設(shè)計技術(shù)中心站， 1991.董德發(fā)，張?zhí)齑?.自控工程設(shè)計基礎(chǔ) [M].大慶：大慶石油學(xué)院， 1999.王驥程，祝和云 .化工過程控制工程 [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2003.附錄調(diào)節(jié)閥口徑計算任務(wù)書廳P項目符號單位數(shù)值已知條件：1調(diào)節(jié)閥類型直通雙座2理想流量特性直線3被測介質(zhì)名稱水4被測介質(zhì)溫度tc185最大質(zhì)量流量Waxkg/h6最大體積流量Q^naxm/h1007正常質(zhì)里流星Wkg/h8正常體積流量Qm/h9最小質(zhì)量流量WJinkg/h10取小體積流重QUm/h3011閥前壓力P1kPa80012閥后壓力P2kPa13最大壓差A(yù)PmaxkPa50014取小壓力：APminkPa6015上游管內(nèi)徑Dmm12516上游管內(nèi)徑D2mm12517飽和蒸氣壓PvkPa218工作狀態(tài)卜密度P1g/cm3119工作狀態(tài)卜運動粘度V1cts0.820工作狀態(tài)卜等燧指數(shù)K121工作狀態(tài)卜壓縮系數(shù)Z122臨界壓力PckPa22100計算過程 :(1)FL=0.85(2)FL*FL=0.85*0.85=0.7225FF=0.96-0.28*sqrt(PV/PC)=0.96-0.00267=0.9573(3)500<FL2*(P1-FF*PV)=0.7225*798.0854=576.6167應(yīng)為非阻塞流⑷計算C值C=10Q*sqrt(1/500)=44.7214(5)計算Re由于本閥門為雙座閥，因此公式選為 Re=49490*Q/v/sqrt(C)Re=49490*100/0.8/6.4532=925059>3500因此為湍流,勿需低雷諾修正(6)SQ=Qmax=100 工程上一般 Qmax*0.7=Qn=70n=Qmax/Qn=0.7m=n*sqrt(S n/SQ)=0.0495(7)C100=80D=125由于d<D所以根據(jù)附加管件后流體經(jīng)調(diào)解閥是否為阻塞流，判斷是否進行管件形狀修正判斷附加管件后是否為阻塞流s1=0.5*[1-(d/D1)2]2=0.17428608s2=0.3485