DCS在轻烃分馏系统中的应用.docVIP

DCS在轻烃分馏系统中的应用 1.工艺简介 1.1轻烃分馏系统工艺原理 轻烃分馏采用多塔蒸馏分离技术，利用各组分之间相对挥发度的不同进行分馏。反应装置为塔式，塔内装设有塔板或填料，以提供传热和传质场所。加热设备为加热炉，以导热油为介质为塔底重沸器提供热源。冷凝设备为冷凝器，以水为介质为塔顶冷凝器提供冷源；塔顶加入轻组分浓度高的回流体，塔底用加热的方法使液体汽化；在塔板或填料表面自上而下流动的轻组分含量较多，温度较低的流体与自上而下流动的温度较高的蒸汽相接触。回流液体的温度升高，其中轻组分被蒸发到气相中去，高温的蒸汽被低温的液体所冷却，其中重组分被冷凝下来转移到回流液体体中。从而使回流液体每经一块塔板重组分含量都有所上升，而上升蒸汽每经一块塔板轻组分含量也有所上升，这就是塔内的提浓效应；分馏过程就是依靠多次部分汽化及多次冷凝的方法，实现对液体混合物的分离。 1.2工艺流程示意图 1.3工艺流程概述 轻烃在1.4Mpa下进入工序，原料通过聚结器脱水，再经预热器预热30℃～35℃，然后进入脱硫化氢塔和脱硫醇塔，之后进入1#、2#、3#塔底预热器预热，汇总后进入1#塔（脱丁烷塔）进料口。由于每个塔系构成及工艺原理相似，所以以下只对1#塔系（脱丁烷塔系）工艺做详细叙述。 1#塔系（脱丁烷塔系）的目的是将原料C4以下的轻组分与C5以上的重组分分离，汇总后的原料进入1#塔（脱丁烷塔）中部，1#塔（脱丁烷塔）塔顶物料经1#塔冷凝器后进入1#塔回流罐，通过1#塔回流泵一部分打回流，另一部分作为液化石油气产品进入储罐待售，塔底物料在塔内压力的作用下，一部分经过1#塔重沸器与导热油换热后重新回到塔底，另一部分经原料与1#塔底预热器换热后进入2#塔（脱戊烷塔）中部。 2.1系统的主要控制要求 根据工艺要求，该系统主要实现轻烃分馏工艺的自动控制包括：物料进塔控制、塔温度控制、塔液位控制、塔压力控制；重沸器控制、冷凝器控制、回流罐控制、回流量的控制、采出量的控制、向下一塔的出料量的控制。 3.系统的控制方案分析 影响分馏塔的重要因素是温度、压力、回流量、液位，其中压力对温度和产品质量影响很大。所以压力是平稳操作的主要因素，塔的压力取决于塔顶产品的组分及冷却后的温度。系统中要求控制对象的工艺特性及要求不同，为了达到最佳控制效果，针对不同的对象，往往需要采用不同的控制方案。 3.1物料流量（FC1）控制 物料是塔中进料所以对塔中温度、压力都有一定影响，所以在物料本质不变的情况下，控制物料流量使其恒定在一定范围内，对塔系稳定是必要的。由于物料经预热器预热所以温度基本恒定，而且是由原料泵输送所以压力也是一定的，所以物料流量控制只需采用单回路前馈控制方案。前馈控制可使受控变量连续维持在恒定的给定值上，即总进料量恒定。如图2-1 3.2塔温度(TC1)控制 塔底的温度是由物料在重沸器中被导热油加热上升至塔底的温度，所以塔底的温度是随重沸器中导热油温度而改变的。塔底温度控制可以选择导热油出口流量为操作变量的控制方案。如图2-1 3.3塔压力(PC1)控制 恒定压力的方法就是固定进料量(FC1)、回流量(FC2)、塔底温度(TC1)和冷却器负荷，使塔顶产品具有稳定的冷后温度与组分，以保持与回流罐的恒定压差。所以选择冷却后到回流罐的产品流量作为操作变量。回流罐出现负压可以通过（PC2）补充氮气。如图2-1 3.4塔底液位（LC1）控制 塔底液位主要是受塔底温度（TC1）、向下一塔的出料量（FC3）的影响。由于塔底液位不光对本塔系构成影响还会波及下一个塔系，所以必须使向下一塔的出料量（FC3）恒定在一定范围，还要满足液位高度控制在要求范围内。这样简单的单回路控制就无法满足要求，所以应该选用塔底液位（LC1）与向下一塔的出料量（FC3）串级控制。如图2-1 4．控制方案在DCS上的实现 4.1MACSV系统介绍 MACS系统是通过一抬网和基于现场总线技术的控制网络连接的由工程师站、操作站、现场控制站、通讯站、服务器组成的综合信息系统。 MACS系统硬件由网络、工程师站、操作员站、系统服务器、高级计算机站、现场控制站（包括控制器、电源模块、I/O模块）、管理网网关、通信控制站组成。网络分监控网络、系统网络、控制网络三个层次，监控网络实现工程师站、操作员站、高级计算机站、系统服务器的互连，系统网络实现系统服务器与现场控制站互连，控制网络实现现场控制站与过程I/O单元的通讯。 4.2控制系统配置 4.2.1 I/O的配置 根据系统监控要求，需要确定出系统中要检测的量和控制的量（即I/O点），列出系统I/O测点清单并说明信号类型。在该系统中采用热电阻、温度变送器、压力变送器、浮筒液位变送器、质量流量计、涡街流量计等将压力、温度、液位、流量信号转换成模拟电流信号输入DCS中，利用模拟输