华东理工大学自动化工程设计报告

自动化工程设计报告学院信息科学与工程学院系别自动化专业自动化班级姓名学号导师日期：2013年12月9日至2013年12月20日华东理工大学自动化工程设计报告一、设计依据1.1概况本次的设计是上海金山石化的吸收装置，这部分为吸收，主要产品是石脑油，在临氢条件下，加氢精制是在一定的温度、压力、空速、氢油比,及在加氢催化剂的作用下去除原料油中的硫化物、氧化物、氮化物、不饱和烯烃和金属,以制得安定性好,燃烧性能好得优质燃料油，或为下游装置提供优质进料。上海石化吸收装置设计规模为390万吨/年，采用中国石化工程建设公司开发的固定床渣油加氢技术，催化剂采用中国石油化工科学研究院（RIPP）的RHT系列渣油加氢催化剂，总催化剂空速为0.20h-1,反应器入口氢分压为15.0MPa,催化剂床层平均温度初期为378℃，末期为405℃，氢油比为750Nm3/m3。1.2加氢裂化装置简介加氢裂化装置是一个集催化反应技术、炼油技术和高压技术于一体的工艺装置。其工艺流程的选择和催化剂性能、原料油性质、产品品种、产品质量、装置规模、设备供应条件及装置生产灵活性等因素有关。加氢装置按加工目的可分为：加氢精制、加氢裂化、渣油加氢处理等类型。加氢裂化按操作压力可分为：高压加氢裂化和中压加氢裂化，高压加氢裂化分离器的操作压力一般为16MPa左右，中压加氢裂化分离器的操作压力一般为9．OMPa左右。加氢裂化按工艺流程可分为：一段加氢裂化流程、二段加氢裂化流程、串联加氢裂化流程。一段加氢裂化流程是指只有一个加氢反应器，原料的加氢精制和加氢裂化在一个反应器内进行。该流程的特点是：工艺流程简单，但对原料的适应性及产品的分布有一定限制。二段加氢裂化流程是指有两个加氢反应器，第一个加氢反应器装加氢精制催化剂，第二个加氢反应器装加氢裂化催化剂，两段加氢形成两个独立的加氢体系，该流程的特点是：对原料的适应性强，操作灵活性较大，产品分布可调节性较大，但是，该工艺的流程复杂，投资及操作费用较高。串联加氢裂化流程也是分为加氢精制和加氢裂化两个反应器，但两个反应器串联连接，为一套加氢系统。串联加氢裂化流程既具有二段加氢裂化流程比较灵活的特点，又具有一段加氢裂化流程比较简单的特点，该流程具有明显优势，如今新建的加氢裂化装置多为此种流程。1.3反应器主要技术参数表1加氢反应器主要技术参数设计压力5.75／0.1MPa设计温度375／177℃最高工作压力4.88MPa最高工作温度343℃容器类别三类容器容积78.2立方米华东理工大学自动化工程设计报告腐蚀裕量0水压试验立式7.47／卧式7.55MPa盛装介质石脑油、油气、氢气、硫化氢主体材质15CrMoR1.4原料指标表2汽油加氢装置原料指标原料产品项目厂控质量指标焦化汽油含水(%)≤0.2汽油《石脑油（Q/SY26-2002）原料》干点(℃)≤185汽油《裂解原料油（HG/FSH05-2001）原料》干点(℃)≤2001.5石脑油的特征石脑油是一种轻质油品，由原油蒸馏或石油二次加工切取相应馏分而得。其沸点范围依需要而定，通常为较宽的馏程，如30-220℃。石脑油是管式炉裂解制取乙烯，丙烯，催化重整制取苯，甲苯，二甲苯的重要原料。作为裂解原料，要求石脑油组成中烷烃和环烷烃的含量不低于70%（体积）；作为催化重整原料用于生产高辛烷值汽油组分时，进料为宽馏分，沸点范围一般为80-180℃，用于生产芳烃时，进料为窄馏分，沸点范围为60-165℃。国外常用的轻质直馏石脑油沸程为0-100℃，重质直馏石脑油沸程为100-200℃；催化裂化石脑油有105℃，105-160℃及160-200℃的轻、中、重质三种。实际关联：由于石脑油市场价格远低于车用无铅汽油（吨价差达600-1200元），使用石脑油和石化助剂调配车用无铅汽油已成为民营石化企业增加成品油利润的重要方式。我国原油较重，石脑油供应非常紧张，乙烯装置、重整装置、石脑油制氢装置争原料。二、设计指导思想和设计原则2.1项目建造意义加氢反应装置是有机化学实验室和实际生产过程中一件非常重要的设备，不仅可以用作加氢反应的容器，而且也可用于液体和气体需要充分混合的场合。在化学制药方面有着广泛的用途，可作为产品开发、有机化学制品和医药品研究的基础设备，还可用于定量分析工业过程中催化剂的活性。常用的加氢反应装置主要分为两类：一类用于高沸点液体或固体（固体需先溶于溶剂或加热熔融）原料的液相加氢过程，如油脂加氢、重质油品的加氢裂解等。液相加氢常在加压下进行，过程可以是间歇式的，也可以是连续的。间歇液相加氢常采用具有搅拌装置的压力釜或鼓泡反应器。连续液相加氢可采用涓流床反应器或气、液、固三相同向连续流动的管式反应器。另一类反应器用于气相连续加氢过程，如苯常压气相加氢制环己烷、一氧化碳高压气相加氢合成甲醇等，反应器的类型可以是列管式或塔式。加氢过程在石油炼制工业中，除用于加氢裂化外,还广泛用于加氢精制,以脱华东理工大学自动化工程设计报告除油品中存在的含氧、硫、氮等杂质，并使烯烃全部饱和、芳烃部分饱和，以提高油品的质量。在煤化工中用于煤加氢液化制取液体燃料。在有机化工中则用于制备各种有机产品，例如一氧化碳加氢合成甲醇、苯加氢制环己烷、苯酚加氢制环己醇、醛加氢制醇、萘加氢制四氢萘和十氢萘（用作溶剂）、硝基苯加氢还原制苯胺等。此外，加氢过程还作为化学工业的一种精制手段，用于除去有机原料或产品中所含少量有害而不易分离的杂质，例如乙烯精制时使其中杂质乙炔加氢而成乙烯；丙烯精制时使其中杂质丙炔和丙二烯加氢而成丙烯；以及利用一氧化碳加氢转化为甲烷的反应，以除去氢气中少量的一氧化碳等。该项目前景可观，优势明显，符合国家产业政策发展的方向，有良好的经济效益和社会效益，产品起点高，技术设备先进，为国内行业先进水平。该项目的上马及投产一定能有力地推动我国加氢脱氧纯化装臵项目相关产品的供应能力，推动行业进一步发展，提升行业产品质量和市场竞争力。项目可以提供9个新增就业岗位，可以有效缓解地区就业压力，同时，项目建成后可以实现大幅度的盈利，也能够积极促进项目属地经济的增长。综合而言，本项目对地区经济及下游行业发展都具有明显的积极作用，社会效益明显。2.2经济效益加氢裂化在炼油中是能耗较大的装置，尤其是随着炼油厂加工原油的劣质化，原料蜡油密度变重，硫氮含量增加，使得反应温度越来越高，循环氢量增加，燃料气中压蒸汽的消耗也随之增大。对加氢裂化装置能源消耗情况进行深入分析，找出节约能源消耗的措施，合理利用加氢裂化产品，装置将发挥更好的经济效益，同时对加氢裂化技术的发展也具有促进意义。加氢裂化装置经济效益主要表现为对电、蒸汽燃料、氢气的节约、热量交换、操作优化。产品综合利用加氢裂化装置节能的重点。加氢裂化装置是生产优质产品的重要石油炼制工艺，其进料范围很宽，操作模式多，氮该工艺需要消耗大量的氢气，加氢裂化装置根据不同原料及转化深度，以及产品方案不同，氢耗量为320～380Nm3。新氢化进料。据经济核算可知，氢气成本约占装置生产总成本的8%，仅次于原料蜡油。故欲提高加氢裂化的效益，关键之一是降低氢气成本。对氢耗进行分析，有助于更好的降低成本，同时利于石化装置优化配置，特别是对制氢装置开车负荷优化。提高经济效益具有重要意义。2.3.设计规则在接到一个工程项目后，对其进行自控工程设计时应该按照以下方法来完成（1）熟悉工艺流程（2）确定自控方案，完成工艺控制流程图（PCD）（3）仪表选型，编制有关仪表选型的设计文件（4）控制室设计（5）调节阀和孔板节流计算华东理工大学自动化工程设计报告（6）仪表供电供气系统设计（7）根据现场条件，完成现场与控制室之间联系的相关设计文件（8）根据自动化专业控制相关的其他设备材料选用情况，完成有关的设计文件（9）设计工作基本完成之后，编写设计文件目录等文件上述设计方法及顺序，仅仅是原则性的，在实际工程设计中，还应该按照实际需要进行。2.4．建厂地的可行性描述建厂地选择即新建项目具体位置的选择。是工业布局的最终环节和工业基本建设的前期工作，也是工业项目可行性研究的组成部分。它根据工业地区布局和新建项目设计任务书的各项要求，由规划与设计部门共同承担，在实地踏勘及区域性技术经济调查的基础上，对各地建设条件分析评价，并选择若干个能基本满足建厂要求的厂址方案作定性与定量相结合的技术经济综合论证，从而确定最优的建设地点和具体厂址。建厂地选择通常分为两个阶段：①确定选址范围和建厂地点。侧重考虑厂址的外部区域经济技术条件，包括：距离原材料、燃料动力基地和消费地的远近；与各地联系的交通运输条件；当地的厂际生产协作条件；供水、排水及电源的保证程度；原有城镇基础和职工生活条件；有否可供工业进一步发展、工业成组布局和城镇发展的场地；是否与城镇规划及区域规划相协调；土地使用费用、建筑材料来源及施工力量等。②确定厂址最后具体位置。主要考虑项目设计任务书和厂区总平面布置的有关要求及投资约束条件。包括：厂址场地条件，如建设用地的面积与外形、地势坡度、工程地质与水文地质状况、地震裂度、灾害性威胁（如洪水、泥石流等），土地征用的数量、质量及处理难度，厂址下有无矿藏等；距水源地的远近和给排水的扬程；修建铁路专用线与厂外公路等交通设施的工程量与投资；供电、供热设施的工程量及投资；距已有城镇生活区与公共服务设施的远近；“三废”排放对城镇和周围环境的影响及环保费用等。厂址一经选定，不仅对所在地区的经济发展、城镇建设和环境质量产生重要影响，而且直接关系到新建项目的基本建设投资和建厂速度，并长期影响企业的经营、管理等经济效果。加氢装置所在的金山石化炼油厂位于上海市金山区。金山区地处上海市西南，杭州湾北岸，处在沪、杭、甬及舟山群岛经济区域中心和长三角都市圈枢纽地带。西连浙江省平湖市、嘉善县，东邻上海市奉贤区，北接松江区和青浦区。全区陆地总面积586平方公里，辖9个镇、1个街道以及具有行政管理职能的金山工业区，现有人口55万。金山区境内有沪杭高速、同三高速、莘奉金高速等高速公路网络。沪杭铁路金山支线直达金山城区。南部沿海申甬车客渡码头开辟了舟山、宁波等地海运航线。黄浦江支流贯穿全区各镇，成为内河运输主动脉。金山已形成“三纵两横”五条高速公路和“六纵六横”区域干线公路网架。杭州湾跨海大桥建成后，金山华东理工大学自动化工程设计报告将成为浙江快速进入上海的桥头堡。嘉金高速建成通车后，金山北出上海的时间将大大缩短。金山区境内有23.3公里的海岸线，其中可综合开发的公共岸线12.5公里。金山石化交通便捷，沪杭铁路、金山区铁路支线和亭卫公路、新卫公路横贯南北，320国道穿越东西。上海金山区车客渡码头的建立，开辟了上海至宁波等地的海上蓝色通道（已经停运，估计改为金山三岛旅游码头）。随着上海市高速公路建设步伐的加快，至2005年，金山区境内形成“两横三纵”高速公路网架（“两横”指莘奉金高速公路和亭枫高速公路，“三纵”指沪杭高速公路、同三国道和嘉金高速公路），金山区的交通条件产生质的飞跃。所以，金山石化交通发达，运输方便，原材料供应充足，劳动力充足。上海金山石化是中国石油化工股份有限公司的控股子公司，位于上海市金山区，是中国最大的炼油化工一体化综合性石油化工企业之一，也是目前中国最大的乙烯和腈纶生产商，同时还是中国重要的成品油、中间石化产品，有雄厚的实力以及良好的信誉，其资金筹措非常容易。金山石化有完善的培训体系以及研发中心，有强大的技术人员队伍，拥有健全的科技开发、知识产权管理组织体系和雄厚的科技开发实力。公司科技开发部主管公司科技开发与推广应用、知识产权、技术许可、对外技术交流与合作、新产品开发、三剂、标准化、质量、计量管理等。它在技术基础以及技术支持方面的实力毋庸置疑。2.5整体自动化控制水平本次工艺设计用到的自控仪表有：用于调节及监测压力的压力变送器、压力调节器/阀，用于调节、记录流量的气-电转换器、流量记录仪、流量调节器/阀、用于记录、调节温度的电子电位差计、温度调节器。三、生产方法和工艺流程3.1设计工艺流程叙述加氢裂化指在加氢反应过程中，原料油的分子有10%以上变小的那些