扬子石化烯烃厂培训材料

下厂实习培训扬子石化烯烃厂扬子石化烯烃厂仪表及控制系统简介仪表及控制系统简介主讲人：雷庆国主讲人：雷庆国二００五年十二月二００五年十二月主要讲解内容1、烯烃厂概况2、乙烯装置流程简介3、自控情况介绍4、典型复杂控制系统举例5、DCS及ESD系统简介一、烯烃厂概况主要生产装置：1、65万吨/年乙烯装置（40+25）；2、30万吨/年乙二醇（环氧乙烷）装置；3、12万吨/年丁二烯装置（6+6）。辅助生产装置：1、水汽装置：三台超高压蒸汽锅炉、化水等；2、循环水装置：二循、四循、六循；3、净化装置：污水处理。二、乙烯装置流程简介1、原料供应：炼油厂常减压装置来的常压柴油（AGO）、减压柴油（VGO）、重整抽余油石脑油（NAP）、从芳烃装置来的轻石脑油（LNAP）、加氢尾油（HGO/HVGO）及从分离工序返回的循环乙烷。2、工序划分：1）裂解主要设备：10台裂解炉（鲁姆斯SRT-Ⅲ炉5台、SRT-Ⅰ型炉1台、SRT-Ⅳ型炉1台、KTI炉3台）和1台蒸汽过热炉。裂解炉结构：炉体、炉管、汽包、废热锅炉、急冷器、烧嘴、烟囱、引风机等。炉内上部为对流段，下面为辐射段。二、乙烯装置流程简介流程：原料在对流段预热，在辐射段发生裂解反应生成裂解气，裂解气进入废热锅炉进行降温回收热量。裂解炉裂解深度（乙烯的收率）主要影响因素：裂解温度、原料在炉管内的停留时间、烃分压。2）急冷主要设备有汽油分馏塔（DA101），水急冷塔（DA104）。裂解气首先进入DA101，塔顶馏出裂解汽油和轻组分，塔釜侧线产生裂解柴油和裂解燃料油。自DA101塔塔顶出来的裂解气，进入DA104底部，与循环急冷水逆流接触换热冷却，使出口气体温度降至42℃后，去裂解气压缩机（GB201），其中较重的裂解汽油组份在该塔中将冷凝下来。二、乙烯装置流程简介3）压缩核心设备：乙烯“三机”，即GB201，GB501，GB601；GB201：裂解气压缩机，为超高压蒸汽透平驱动的三缸五段离心式压缩机。压缩来自急冷系统的裂解气（0.042MPa），以达到深冷分离操作所需要的压力（3.65MPa）。碱洗系统：通过5%~20%的强碱及3%的弱碱溶液对GB201三段出口的裂解气进行洗涤，以脱除其中所含有的酸性气体，如CO2，H2S，SO2等。干燥系统：GB201五段出口的裂解气进入分子筛干燥器进行干燥，以吸收其中的水分，防止在深冷系统中结冰，堵塞管道和设备。GB501：丙烯制冷压缩机，蒸汽透平驱动的离心式压缩机。为深冷分离提供-40℃，-23℃，2℃和18℃四个冷冻级的冷剂。二、乙烯装置流程简介GB601：乙烯制冷压缩机，蒸汽透平驱动的离心式压缩机。为深冷分离提供-101℃，-75℃，-62℃三个冷冻级别的冷剂。GB302A/B：甲烷制冷压缩机，电机驱动的活塞式压缩机。为深冷分离提供最低级别-135℃的冷剂。4）分离冷箱：在高压和低温条件下，实现裂解气的逐级冷却和部分冷凝。甲烷化反应器DC301：将冷箱送出的气相成分（95%的氢气）中的CO转化为CH4，以防在后续加氢反应中造成催化剂中毒。脱甲烷塔DA301：塔顶采出高压甲烷气，回收冷量后，送入燃料系统，作为裂解炉的燃料。塔釜液送入脱乙烷塔DA401。二、乙烯装置流程简介脱乙烷塔DA401：塔顶采出C2馏份（C2H2，C2H4，C2H6）送入碳二加氢反应器，釜液送入脱丙烷塔；碳二加氢反应器DC401：通过加氢反应将C2馏份中所含的乙炔转化为乙烯或乙烷，从而形成两组分物料送入乙烯精馏塔；乙烯精馏塔DA402：在第九块塔板处，采出纯度为99.95%的乙烯产品，送入成品贮罐，塔釜乙烷循环返回乙烷裂解炉。脱乙烷塔DA404及丙烯精馏系统：DA404塔顶分离出C3馏份,经碳三加氢反应器DC402脱除甲基乙炔、丙二烯后至丙烯精馏塔DA406,分离出丙烯及丙烷,丙烯作为产品送入成品贮罐,丙烷作为液化气的主要成分送出界区。脱丁烷塔DA405：塔顶分离出混合C4作为丁二烯抽提装置的原料，塔釜的重组分（C4抽余油）送入裂解汽油加氢装置。二、乙烯装置流程简介5）裂解汽油加氢装置主要设备：脱戊烷塔、脱C9塔（BTX塔）、二段加氢反应器、脱砷反应器、循环氢压缩机；单元操作目的：作为乙烯装置的配套，将脱丁烷塔釜液中的C5及C9馏分脱除，剩余C6~C8中心馏份经过二次加氢成为裂解汽油产品，送往芳烃抽提装置作为原料；C5、C9作为树脂等的原料。3、常见设备代号说明BA：裂解炉；DA：塔；DC：反应器；EA：换热器；FA：中间物料罐；FB：原料/产品贮罐；GA：泵；GB：压缩机裂解炉燃料系统急冷区裂解气压缩碱洗系统裂解气压缩裂解气干燥器冷箱脱甲烷塔TB绿油吸收塔碳二加氢反应器乙烯精馏塔聚乙烯乙二醇脱乙烷塔乙烷T脱丙烷塔脱丁烷塔BTX塔二段加氢反应器丁二烯装置碳三加氢反应器丙烯精馏塔聚丙烯TB丙烷、C3液化气TBBTTC4馏份脱戊烷塔BBTC5馏份（树脂）BC9以上馏份加氢汽油芳烃抽提装置汽油加氢装置DA101油冷DA104水冷1~3段4~5段脱酸性气体界区外原料甲烷化反应器乙烯装置流程框图三、自控情况简介（一）控制系统概况控制与指示：全部采用集散控制系统（DCS）；联锁与报警：紧急停车（ESD）系统或可编程逻辑控制器（PLC）；乙烯、乙二醇：HONEYWELLTDC-3000型DCS系统；TRICONTMR型ESD系统；水汽、丁二烯：DeltaV型DCS系统（丁二烯有部分现场总线结构）；TRICONTMR型ESD系统；三菱A系列、FX系列PLC；二循：FOXBOROI/AS型DCS系统；八循：DeltaV型DCS系统；净化：R150控制系统。三、自控情况简介（二）现场仪表概况1、流量测量仪表1）差压式测量（节流元件+差压变送器）节流元件：以标准孔板为主，还有喷嘴、文丘里管、阿牛巴等；取压方式：法兰取压、环室取压、径距取压等；差压变送器：大部分采用电动差压变送器；测量原理：流量与差压的开方成正比；特点：性价比高，应用范围最广泛，但安装要求高（如直管段长度）。2）涡街流量计：又称卡曼漩涡流量计测量原理：利用流体振荡原理自然产生的漩涡，通过检测漩涡产生的频率，测量流量（流量与漩涡产生频率成正比）；特点：结构简单，精确和重复性好，量程比宽，不受介质密度、粘度等的影响，但不适用于大口径管道场合，并且上游直管段要求高。三、自控情况简介3）转子流量计：测量原理：流体流动时作用在浮子上的推力与其重力相平衡时，浮子平衡位置就是流体的流量。特点：常用于管道较小而计量精度（受介质温度、密度、黏度影响）不高的场合，必须垂直安装。4）电磁流量计：测量原理：利用电磁感应原理，将流量变化转化为感应电势的变化；特点：流体必须为导电介质；必须做好屏蔽与接地，防止干扰；反应灵敏，测量范围宽，上下游直管段要求很低等。5）质量流量计：利用科里奥利效应制成。首先由美国MicroMotion公司开发，由传感器和转换器两部分组成。可直接测量质量流量，与被测介质的温度、压力、密度、粘度变化无关。线性输出、测量精度高，可调量程比宽，无直管段要求，但价格较高，目前已开发控制级的产品。6）超声波流量计：外测捆绑式流量计，适用于任何液体流量测量，特别是高黏度、强腐蚀、非导电等场合，但结构复杂，价格昂贵。三、自控情况简介2、压力/差压测量仪表1）压力/差压变送器™力平衡式差压变送器：利用力矩平衡原理，通过杠杆的位移量检测差压，如横河6461型；™电容式差压变送器：将被测差压转化为电容量的变化，如Rosemont1151型。™智能式差压变送器：HONEYWELL公司的ST3000系列、横河EJA系列及Rosemount3051系列等。这些智能变送器可实现对环境温度和静压自动补偿。它们精度高，稳定性、可靠性好，组态方便（可采用手操器进行远程组态、校验），可实现仪表的内部自诊断。目前基本采用HART协议进行通讯（在4~20mA信号上叠加频率信号，使模拟信号与数字双向通信能同时进行）。2）压力/差压开关：主要用于装置的联锁报警系统，将检测的差压、压力信号与设定值进行比较，输出一个开关量信号。三、自控情况简介3、液位测量仪表1）差压式测量：利用差压变送器原理：ΔP=ρ.g.h缺点：需考虑零点迁移问题；测量介质易冷凝或汽化时，若采用引压管测量差压的方法，易造成指示不准，可改用双法兰差变（利用其毛细管中的硅油来传递介质压力）。2）浮力式测量：A、恒浮力式液位计：如浮子钢带液位计，浮子始终漂浮在液面上，浮力保持不变。一般用于测量球罐液位；B、变浮力式液位计：外浮筒液位计，液位的变化使得浮子浸入液面的高度发生变化，从而浮力发生变化，经杠杆传递到扭力管后转换为角位移，继而变换为标准电流信号输出。既可用于测液位，也可用于测界面。3）雷达液位计：利用雷达波的反射原理，通过检测发射波与回波的时差，计算出液位高度，目前在我厂主要用于贮罐的液位测量。三、自控情况简介4、温度测量仪表1）热电阻：均为Pt100（0℃时R=100Ω）的铂热电阻，主要用于流量测量时的温度补偿及压缩机轴承温度的测量，三线制接线。特点是测量精度高，但测温范围窄，不耐振。2）热电偶：装置中最广泛使用的测温元件。所用主要型号为T型（铜-康铜），-200℃～300℃；K型（镍铬-镍硅），0℃～900℃；R型（铂铑-铂），0℃～1400℃。均需通过补偿导线将热电势信号引入中控室，可通过温度变送器转换为标准信号送入控制系统，或直接送入温度输入卡。5、执行器（主要指调节阀）形式：电动--伺服电机、变频调速器、电动阀等；液动—液压执行器；气动—调节阀。气动调节阀优点：结构简单，输出推力较大，动作快且平稳可靠，本质安全防爆，维护方便，价格低廉等。调节阀的种类：三、自控情况简介1）气动薄膜式调节阀：包括单座、双座、蝶阀、笼式阀（套筒阀）、偏心阀。2）气动活塞式调节阀：主要用于执行输出力较大、大口径、高压差的场合，如两位式切断球阀、蝶阀等。调节阀的主要厂家：fisher、无锡工装KOSO、宁夏吴忠、山武、Masoneilan、Samson等。调节阀的流量特性：主要为等百分比及线性特性。阀门定位器：气动、电气及智能型。智能阀门定位器可用手操器远程组态、自动校验，并可自诊断。6、动设备状态监测仪表1）转速表：探头检测轴上的某一固定位置，轴每转一周产生一脉冲信号，脉冲信号的频率与转速成对应关系，通过送入频率转换器转化为4~20mA信号后可用来显示设备的转速。三、自控情况简介2）轴振动、轴位移检测仪表（非接触式测量）主要型号：美国Bently公司3300（液晶式、硬接线组态）、3500（计算机组态）系列。系统组成：探头、延伸电缆、趋近器、监视仪等；测量原理：趋近器外供24VDC电压并产生射频信号，通过延伸电缆传到探头，由探头在周围空间产生电磁场，导磁体（如压缩机的轴）将产生涡流，涡流所产生的电磁场与探头发射的高频电磁场相抵消，涡流的大小与探头到导磁体的间隙成反比（间隙越小，涡流越大）。通过检测探头发射的电磁场强弱即可检测出探头与轴的距离，从而测出振动和位移情况。7、安全栅作用：连接现场及控制室仪表，起信号传递、隔离作用。可降低信号能量至点火能量以下，以防进入非安全区（危险区）引起火灾、爆炸。常用类型：齐纳式、隔离式两种，前者无需外供电，后者需提供电源。主要厂家：MTL、P+F、MOORE三、自控情况简介8、成分分析仪表1）红外线分析仪；2）工业气相色谱仪；3）质谱仪；4）氧分析仪：磁氧分析仪、氧化锆；5）水分析仪：水分仪、PH计、电导仪、磷酸根分析仪等；6）热值仪；7）环保安全检测仪表：可燃气报警仪、有毒气体报警仪（如硫化氢）。四、典型复杂控制系统举例1、串级控制系统举例：裂解炉出口温度控制（以BA101为例）…FIC101AFIC101BFIC101FTI101GTI101M…TIC101ATIC101GPIC101CPIC101ATI101H四、典型复杂控制系统举例影响炉出口温度的主要干扰因素：燃料气量（侧壁、底部）、各炉管进料量、燃料气热值等调节原则：调侧壁燃料气量为主（粗调系统），控制炉出口平均温度；