1、http:/ 要延迟焦化是一种石油二次加工技术，以渣油为原料，在高温(约500)条件下进行深度的热裂化和缩合反应，生产汽油、柴油、蜡油和焦炭等。延迟焦化装置一直是加工劣质渣油的首选工艺装置。本论文主要完成延迟焦化装置控制系统的整体设计。在焦化反应机理的基础上，分析生产过程中各个变量的性质及其相互关系以及被控对象的特性，根据工艺的要求，选择被控变量、操纵变量，合理选择控制系统中的测量变送单元、调节器和执行器，建立了一个较为合理的控制系统，能够实现生产过程的自动化。本次设计主要包括：延迟焦化装置加热炉出口温度、分馏塔底液位、塔底温度、塔顶温度、焦炭塔顶出口温度、换塔操作控制以及延迟焦化反应温度、压
2、力、原料循环比等控制方案。根据工况条件及工艺数据，正确地进行仪表选型，在DCS操作平台上实施常规控制（如PID控制） ，了解整个延迟焦化的工艺运行状态，掌握延迟焦化相关的自动控制过程。本文针对延迟焦化装置的实际情况，设计了合理的控制系统。理论研究表明该系统能有效提高延迟焦化生产过程的平稳性，统一了操作人员的操作方法，提高了装置的自动化水平，达到了预期的目标。关键词：延迟焦化；控制方案；仪表选型；http:/ Design of Control System for Delayed Coking UnitAbstractDelayed coking is a secondary oil proc
3、essing technology, making the residue as raw material, which dose deep thermal cracking and condensation reaction under the condition of high temperature (about 500 ) to produce gasoline, diesel, gas oil and coke.This paper is to complete the overall design of control system for delayed coking unit.
4、 At first, we should analyze all variables in the production process and the characteristics of the object; then according to the request of production, choose the controlled variables, manipulation of variables, and a reasonable measurement transmission unit of control system, regulators and actuat
5、ors; finally achieve the process of automated production. This paper is mainly including such control schemes as : delayed coking unit furnace outlet temperature control, fractionation bottom level control, the bottom temperature ,top temperature, coking tower outlet temperature control, change towe
6、r operation control, and delayed coking reaction temperature, pressure and raw materials cycle ratio and so on. Moreover, it chooses a correct measurement method based on conditions and data of technics used here.At last, we should become familiar with the DCS platform on the implementation of conve
7、ntional control (such as PID control) and some advanced control. The paper will benefits us not only to understand the overall operating situation of control system for delayed coking unit, but also to master automated control process related to control system for http:/ coking unit. This paper desi
8、gns a reasonable control system based on the actual situation of delayed coking unit. Theoretical study shows that the system can effectively improve the delayed coking of a smooth production process, the unified method of operation of the operator to raise the level of automation devices to achieve
9、 the desired goal. Key words: delayed coking; Control scheme; Instrument selection ; http:/ 录摘 要 .IAbstract.II第一章 绪 论 .11.1 延迟焦化装置概况.11.2 延迟焦化控制技术的研究现状.11.3 延迟焦化控制技术展望.3第二章 延迟焦化工艺 .62.1 延迟焦化工艺概述.62.1.1工艺流程.62.1.2 工艺特点 .72.2 延迟焦化操作参数及其优化.82.2.1操作温度.82.2.2操作压力.92.2.3 循环比 .102.2.4 参数优化 .112.3延迟焦化环保技术 .
10、122.4其他焦化工艺 .13第三章 控制方案设计 .153.1焦化部分控制方案设计 .153.1.1 加热炉控制方案 .15http:/ 焦炭塔控制方案 .183.2 分馏部分的基本控制方案.213.2.1分馏塔塔压控制.223.2.2 分馏塔回流罐液位控制 .223.2.3分馏塔塔顶温度控制.243.2.4分馏塔塔底温度控制.243.2.5分馏塔塔底液位控制.253.2.6循环比的控制及其优化.263.3 自动除焦.273.3.1自动除焦控制系统的特点.283.3.2总体控制技术方案.283.4 换热器的控制.283.5泵的控制方案设计 .29第四章 仪表选型 .3141 检测单元选型.3
11、14.1.1 压力测量仪表 .314.1.2 物位测量仪表 .334.1.3 流量检测仪表 .354.1.4 温度检测仪表 .364.1.5 变送器选型 .384.2 控制执行器选型.39http:/ DCS控制器系统 .414.3.1 概述 .414.3.2 友力-2000 控制系统简介.414.3.3 冗余设计 .434.3.4 系统的安全性 .434.3.5 友力-2000 系统配置.444.4 仪表清单与资金概算.45第五章 结束语 .46参考文献 .49谢辞 .50http:/ 1 章 绪 论1.1 延迟焦化装置概况延迟焦化是一种石油二次加工技术，是指以贫氢的重质油为原料，在高温（约
12、 500）进行深度的热裂化和缩合反应，生产富气、粗汽油、柴油、蜡油和焦炭的技术。它是目前世界渣油深度加工的主要方法之一,处理能力占渣油处理能力的三分之一 1所谓延迟是指将焦化油(原料油和循环油）经过加热炉加热迅速升温至焦化反应温度，在反应炉管内不生焦，而进入焦炭塔再进行焦化反应，故有延迟作用，称为延迟焦化技术。一般都是一炉（加热炉）二塔( 焦化塔）或二炉四塔，加热炉连续进料，焦化塔轮换操作，是一种半连续工艺过程。原料油（减压渣油或其他重质油如脱油沥青、澄清油甚至污油）经加热到 495505进入焦炭塔，热原料油在焦炭塔内进行焦化反应，生成的轻质产物从顶部出来进入分馏塔，分馏出富气、粗汽油、柴油和
13、重馏分油。重馏分油可以送去进一步加工（如作催化裂化、加氢裂化原料）也可以全部或部分循环回原料油系统。待焦炭陆续装满（留一定的空间）后，原料改进入另一焦炭塔，残留在焦炭塔中的焦炭以水力除焦卸出。焦炭塔恢复空塔后再进热原料。该过程焦炭的收率一般随原料油康氏残炭（CCR）的改变而变化，富气产量一般 10%（质量）左右（气体产率%=7.8+0.144CCR ） ，其余因循环比不同而异，但柴/汽比大于 1。延迟焦化原料可以是重油、渣油、甚至是沥青。延迟焦化产物分为气体、汽油、柴油、蜡油和焦炭。对于国产渣油，其气体收率为 7.010%，粗汽油收率为 8.216.0%，柴油收率为22.028.66% ，蜡油
14、收率为 23.033.0%，焦炭收率为 15.0 24.6%，外甩油为 13.0% 。焦化汽油和焦化柴油是延迟焦化的主要产品，但其质量较差。焦化汽油的辛烷值很低，一般为 5164 （MON） ，柴油的十六烷值较高，一般为 5058 。但两种油品的烯烃含量高，硫、氮、氧等杂质含量高，安定性差，只能作半成品或中间产品，经过精制处理后，才能作为汽油和柴油的调和组分。焦化蜡油由于硫、氮化合物、胶质、残炭等含量高，是二次加工的劣质蜡油，目前通常掺炼到催化或加氢裂化作为原料。石油焦是延迟焦化过程的重要产品之一，根据质量不同可用做电极、冶金及燃料等。焦化气体经脱硫处理后可作为制氢原料或送燃料管网做燃料使用1
15、.2 延迟焦化控制技术的研究现状与前景展望正是由于延迟焦化的上述优点，使得延迟焦化在中国得到了迅速的发展，这主要是因为：延迟焦化是解决柴汽比供需矛盾的有效手段。这是由于中国原油普遍偏重，且含蜡量高，柴油的收率低，国内原油的柴油馏分收率比国外原油平均低 57 百分点。因此目前中国每年大约进口 80104t 柴油，同时不得不出口 30104t 汽油，以求国内供需平衡。其次是由于中国炼油企业二次加工均以 催化裂化为主，柴汽比低（延迟焦化为 1.94，催化裂化为 0.56） ，因此发展延迟焦化是解决柴汽比供需矛盾，增产柴油的有效办法。延迟焦化与加氢裂化相比，延迟焦化尽管存在轻质油产品安定性差、操作费用
16、低（加工费约为加氢裂化操作费用的 1/21/3 ） ，使其具有较强的竞争力。由于延迟焦化具有投资少，操作费用低，转化深度高等优点，延迟焦化已发展成为渣油http:/ 4。伴随延迟焦化产能的急剧发展，焦化工艺技术方面也取得了重要的进步。主要进步表现为：大型化、灵活性、最佳化和清洁化等方面。虽然大型化是目前焦化最主要的发展方向，但是由于炼厂原料性质的不断劣质化，要求焦化工艺能加工更高残碳值、更高含硫量和更高金属含量的原料，也就是进一步提高焦化工艺对原料的灵活性已成为焦化工艺一项十分迫切的任务。此外，进一步提高自动化水平也是促进延迟焦化技术快速发展的重要步骤。http:/ 7已经采取了一系列安全联锁
17、措施，包括高压水泵的启动条件和紧急停车联锁、钻机绞车的选定、除焦控制阀的动作联锁、除焦器上下级极限停车和滑落紧急制动联锁等，还应根据曾经发生的事故，进一步完善安全联锁措施。对于已经采用了塔顶盖自动装卸机的延迟焦化装置，可以充分利用这一设备，对塔顶盖自动装卸机的液压站的启动条件进行联锁，使得在误操作的情况下，因联锁条件不能满足而无法启动液压站，塔盖不能打开，从而避免事故的发生。http:/ 2 章 延迟焦化工艺2.1 延迟焦化工艺概述延迟焦化与热裂化相似，只是在短时间内加热到焦化反应所需温度，控制原料在炉管中基本上不发生裂化反应，而延缓到专设的焦炭塔中进行裂化反应， “延迟焦化”也正是因此得名。
18、延迟焦化装置主要由 8 个部分组成： 焦化部分 主要设备是加热炉和焦炭塔。有一炉两塔、两炉四塔，也有与其它装置直接联合的。分馏部分主要设备是分馏塔，在延迟焦化中一般需添加消泡剂/抑焦剂/液收增加剂等化学品。焦化气体回收和脱硫主要设备是吸收塔、解吸塔、稳定塔、再吸收塔等。水力除焦部分考虑到重残油的碳氢比高，非常容易结焦的这一特点，将原料油快速加热到比较高的温度（480500 ） ，使重残油在管式加热炉中，来不及发生反应就被送到一个中空的容器（称焦炭塔） ，让加热的油品在其中进行裂化缩合反应，加热和焦化不同时发生，故称为延迟焦化。焦炭塔内裂解反应生成的 415高温油气自焦炭塔顶逸出进入主分馏塔下段
19、进料段，经过洗涤板（人字挡板）洗涤所携带的焦炭颗粒后，从蒸发段上升进入蜡油集油箱以上蒸馏分离，分馏出富气、汽油、柴油和轻重蜡油馏分，而焦炭塔内缩合反应所生成焦炭留在焦炭塔内，当焦炭塔中结焦达一定程度后，就切换到另一个焦炭塔中继续焦化成焦，原先的焦炭塔则进行清焦作业。通常一个焦化装置中常常要用 24 个焦炭塔。清焦采用水力除焦法，先在焦层中央用钻机打一个洞，从顶部一直打到底，然后自下而上通入压力为 1230MPa 的高压水，利用水的冲击力，把焦炭打下来，并由底部排出。焦炭的脱水和储运焦炭的脱水和储运。吹气放空系统吹气放空系统。蒸汽发生部分发生蒸汽的热源一般采用分馏塔侧线柴油、重蜡油、塔底循环油。焦炭焙烧部分焦炭焙烧部分。国内选定炉出口温度为 495500，焦炭塔顶压力为 0.150.2 Mpa。2.1.1工艺流程
