自控工程課程設(shè)計--石油催化裂化系統(tǒng)設(shè)計

1、<p>　　課 程 設(shè) 計</p><p>　　2013年11月15日</p><p><b>　　課程設(shè)計任務(wù)書</b></p><p>　　課程 自控工程課程設(shè)計</p><p>　　題目 石油催化裂化系統(tǒng)設(shè)計<

2、/p><p>　　專業(yè) 自動化 姓名 XXX 學號 100601140128 </p><p>　　主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等</p><p><b>　　主要內(nèi)容：</b></p><p>　　掌握利用Auto-CAD繪制常減壓裝置蒸汽發(fā)生部控制工藝流程圖<

3、;/p><p>　　掌握節(jié)流裝置的計算方法和計算機輔助設(shè)計計算</p><p>　　掌握調(diào)節(jié)閥的選型及口徑計算</p><p>　　了解催化裂化裝置的典型操作數(shù)據(jù)</p><p><b>　　基本要求：</b></p><p>　　在工程設(shè)計中，必須嚴格貫徹執(zhí)行一系列國家技術(shù)標準和規(guī)定</p&g

4、t;<p>　　邊學習標準和規(guī)定邊上機設(shè)計</p><p><b>　　必須按階段完成任務(wù)</b></p><p>　　設(shè)計完成后交出一份包括上述三個部分符合撰寫規(guī)范的設(shè)計報告</p><p><b>　　主要參考資料：</b></p><p>　　[1] HG/T20636～2063

5、9-1998，化工裝置自控工程設(shè)計規(guī)定(上下卷)[S] .</p><p>　　[2] GB/T2624-1993，流量測量節(jié)流裝置 [S] .</p><p>　　[3] 葉學扎.天然氣與石油[J].1995. </p><p>　　完成期限 2013.11.4~2013.11.15 </p><p>　　指導(dǎo)教師

6、 </p><p>　　專業(yè)負責人 </p><p>　　20013年 10 月 20 日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第1章 工程實例1</p><p>　　1.1 工程背景及說明1</p>

7、<p>　　1.2 CAD流程圖1</p><p>　　第2章 控制系統(tǒng)方案設(shè)計2</p><p>　　2.1 GB/T2624-93概述2</p><p>　　第3章 控制系統(tǒng)儀表選型3</p><p>　　3.1檢測元件選型3</p><p>　　3.2 執(zhí)行元件6</p>

8、<p>　　第4章 程序設(shè)計心得10</p><p><b>　　參考文獻11</b></p><p><b>　　第1章 工程實例</b></p><p>　　1.1 工程背景及說明</p><p>　　石油目前是世界上最主要的能源，催化裂化是煉油工業(yè)中最重要的一種二次加工工藝,在

9、煉油工業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位。催化裂化過程是以減壓餾分油，焦化柴油和蠟油等重質(zhì)餾分油或渣油為原料。在常壓和450℃~510℃條件下，在催化劑的存在下，發(fā)生一系列化學反應(yīng),轉(zhuǎn)化生成氣體，汽油，柴油等輕質(zhì)產(chǎn)品和焦炭的過程.石油煉制工藝的目的可概括為：(1)提高原油加工深度，得到更多數(shù)量的輕質(zhì)油產(chǎn)品；(2)增加品種，提高產(chǎn)品質(zhì)量，然而，原油經(jīng)過一次加工(常減壓蒸餾)只能從中得到10%~40%的汽油，煤油和柴油等輕質(zhì)油品，其余是只能作為潤滑油原料

10、的重餾分和殘渣油。但是，社會對輕質(zhì)油品的需求量卻占石油產(chǎn)品的90%左右，同時直餾汽油辛烷值很低，約為40~60，而一般汽車要求汽油辛烷值至少大于70，所以只靠常減壓蒸餾無法滿足市場對輕質(zhì)油品在數(shù)量和質(zhì)量上的要求。這種供求矛盾促進了煉油工藝的發(fā)展，催化裂化技術(shù)是重油輕質(zhì)化和改質(zhì)的重要手段之一，已成為當今石油煉制的核心工藝之一。</p><p>　　1.2 CAD流程圖</p><p>　　

11、圖1-1 CAD流程圖</p><p>　　第2章 控制系統(tǒng)方案設(shè)計</p><p>　　2.1 GB/T2624-93概述</p><p>　　1993年，國家技術(shù)監(jiān)督局批準GB/T2624-1993實施，該標準第一次等效采用ISO5167（1991）與國際接軌，這標志著我國現(xiàn)行的標準節(jié)流裝置，在推廣采用國際標準上的研究成果、提高測量精度方面，已取得了突破性的進

12、展</p><p>　　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GB/T2624-93代替GB2624-81，1993年8月1日實施。該標準第一次等效采用ISO5167（1991）與國際接軌，標志著我國現(xiàn)行的標準節(jié)流裝置，在推廣采用國際標準上的研究成果、提高測量精度方面，以取得了突破性的進展。</p>&

13、lt;p>　　GB/T2624-93主要特點有：</p><p>　　① 以流出系數(shù)C代替流量系數(shù)α；C值的計算中的β降階計算由原流量系數(shù)α0計算中的最高階β20降至流出系數(shù)C計算中的最高階β8次冪。</p><p>　?、?提出5種命題以適應(yīng)自控工程設(shè)計中各方面的需要。</p><p>　?、厶岢龅嬎惴椒?，給出計算機計算程序框圖。</p>

14、<p>　?、?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。</p><p>　?、?管道粗糙度不再參加計算，而是在計算結(jié)果出來后驗證。</p><p>　　在GB/T2624-93中規(guī)定的標準節(jié)流裝置有以下幾種：</p><p>　　標準孔板：角接取壓；法蘭取壓；徑距取壓（D-D/2）。</p><p>　　標準

15、噴嘴：ISA1932噴嘴；長頸噴嘴。</p><p>　　文丘里管：文丘里噴嘴；經(jīng)典文丘里管。</p><p>　　第3章 控制系統(tǒng)儀表選型</p><p><b>　　3.1檢測元件選型</b></p><p>　　本課程設(shè)計要求標準節(jié)流裝置設(shè)計計算需編制計算機程序?qū)崿F(xiàn)，程序設(shè)計流程框圖如下圖所示。</p>

16、<p>　　圖3-1程序設(shè)計流程方框圖</p><p>　　3.1.1 節(jié)流裝置的數(shù)據(jù)計算</p><p>　　表3-1標準節(jié)流裝置設(shè)計計算數(shù)據(jù)</p><p><b>　　輔助計算</b></p><p><b>　　計算流量標尺</b></p><p>　　

17、因被測介質(zhì)為液體，應(yīng)求出質(zhì)量流量。</p><p>　　根據(jù)流量標尺取標準流量為6000Kg/h，即為1.6666Kg/s。</p><p><b>　　計算差壓上限</b></p><p>　　再根據(jù)公式 計算</p><p>　　其中C=0.6, =1, =0.5

18、,d= × ， 代17.5000Kg/s，全部代入得</p><p>　　=135078.47</p><p>　　因國產(chǎn)差變的系列值為1.0，1.6，2.5，4.0，6.0×10n ，取 =160000.00 </p><p><b>　　求雷諾數(shù)</b></p><p><b&g

19、t;　　ReD= </b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　=183127.498360</p><p><b>　　求A2</b></p><p><b>　　A2= </b></p><p><b>

20、　　=</b></p><p><b>　　=0.153548</b></p><p><b>　　計算初值</b></p><p><b>　　求</b></p><p>　　設(shè)： = =0.6060， =1</p><p>　　

21、令 = =0.2533795413</p><p><b>　　又 =</b></p><p>　　=0.4955983337</p><p><b>　　求</b></p><p>　　因被測介質(zhì)為液體，所以</p><p><b>　

22、　求</b></p><p>　　=0.5959+0.0312β12.1—0.1840β18+0.0029β12.5（106/ReD）0.75</p><p>　　故 =0.5959+0.0312×（0.4955983337）2.1—0.1840×（0.4955983337）8+0.0029×（0.4955983337）2.5×（106

23、/183127.498360）0.75</p><p>　　=0.6041653582</p><p><b>　　因此 =</b></p><p>　　=0.0004648607</p><p><b>　　精確度判斷</b></p><p><b>　　

24、所以 </b></p><p>　　=0.0030274617</p><p>　　進行迭代計算，設(shè)定第二個假定值X2</p><p><b>　　X2=</b></p><p>　　=0.2541489676</p><p><b>　　=</b></

25、p><p>　　=0.4963047208</p><p><b>　　=1</b></p><p>　　=0.5959+0.0312 —0.1840 +0.0029 </p><p>　　=0.6041854730</p><p>　　因此 = — </p>&l

26、t;p>　　=-0.0000051122</p><p><b>　　所以 </b></p><p>　　進行迭代計算，設(shè)定第三個假定值 ，利用快速收斂弦截法公式（n=3起用）</p><p>　　=0.2541405981</p><p>　　=0.4962970445</p><p&g

27、t;<b>　　=1</b></p><p>　　=0.6041852546</p><p><b>　　因此 </b></p><p>　　=0.0000000001</p><p><b>　　所以 </b></p><p>　　由于

28、 =0.0000000005</p><p><b>　　精確度達到要求。</b></p><p><b>　　計算結(jié)果</b></p><p>　　可得：β= =0.4962970445</p><p>　　C = =0.6041852546</p><p><

29、;b>　　求得：d = Dβ</b></p><p>　　=0.100446×0.4962970445</p><p>　　=0.04985(m)</p><p>　　=49.85(mm)</p><p><b>　　求</b></p><p><b>　　=

30、</b></p><p><b>　　=49.562</b></p><p>　　最后得： =49.562（mm）</p><p><b>　　3.2 執(zhí)行元件</b></p><p>　　3.2.1調(diào)節(jié)閥的選型</p><p>　　在選擇調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)形式時，主

31、要是根據(jù)現(xiàn)場被控工藝介質(zhì)的特點、工藝生產(chǎn)條件和控制要求等，結(jié)合調(diào)節(jié)閥本身的流量特性和結(jié)構(gòu)特點來選擇。如用于大口徑、大流量、低壓差或濃濁漿狀及懸浮顆粒物的介質(zhì)調(diào)節(jié)時，可選用氣動薄膜調(diào)節(jié)蝶閥；當要求直角連接，介質(zhì)為高粘度、含懸浮物和顆粒狀介質(zhì)的調(diào)節(jié)時，可選用流路簡單、阻力小、易于沖洗的氣動薄膜角型調(diào)節(jié)閥；當調(diào)節(jié)脫鹽水介質(zhì)時，由于脫鹽水介質(zhì)中含有低濃度的酸或堿，它們對襯橡膠的蝶閥、隔膜閥有較大的腐蝕性，因此可選用水處理專用球閥，以延長使用壽命

32、；當要求閥在小開度時工作，就不應(yīng)選用雙座閥，因雙座閥有兩個閥芯，其下閥芯處于流閉狀態(tài)，穩(wěn)定性差，易引起閥的振蕩。 </p><p>　　此外，選用調(diào)節(jié)閥時，還應(yīng)考慮調(diào)節(jié)閥的閥芯型式。閥芯是調(diào)節(jié)閥最關(guān)鍵的零件，有直行程閥芯和角行程閥芯兩大類。直行程調(diào)節(jié)閥閥芯是垂直節(jié)流的，而介質(zhì)是水平流進流出的，閥腔內(nèi)流道必然轉(zhuǎn)彎倒拐，使閥的流路形狀如倒“S”型，因而存在許多死區(qū)，為介質(zhì)的沉淀提供了空間，易造成堵塞。角行程調(diào)節(jié)閥的閥

33、芯是水平節(jié)流的，與介質(zhì)的進出方向一致，因此易把不干凈介質(zhì)帶走，而且流路簡單，介質(zhì)沉淀空間少，故其防堵性能好。</p><p>　　再次，還應(yīng)考慮調(diào)節(jié)閥上閥蓋的形式和所用的填料。當介質(zhì)溫度為-20~200℃時，應(yīng)選用普通型閥蓋；當溫度高于200℃時，應(yīng)選用散熱型閥蓋；當溫度低于-20℃時，應(yīng)選用長頸型閥蓋；在有劇毒、易揮發(fā)、易滲透等重要介質(zhì)的場合，應(yīng)選用波紋管密封型閥蓋。上閥蓋填料室中的填料有聚四氟乙烯或石墨填料，

34、前者摩擦系數(shù)小，可減少回差，且密封性好；后者使用壽命長，但密封性差。</p><p>　　3.2.2 調(diào)節(jié)閥口徑計算</p><p>　　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?，F(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Qmax和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。

35、 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Kvmax和Kvmin. ④選用Kv。根據(jù)Kvmax,在所選擇的產(chǎn)品標準系列中選取>Kvmax且與其最接近的一級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≮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。</p>&

36、lt;p>　　3.2.3 調(diào)節(jié)閥口徑計算方框圖及相關(guān)參數(shù)表</p><p>　　圖3-2 調(diào)節(jié)閥口徑計算程序框圖 </p><p>　　3.2.4 計算數(shù)據(jù) </p><p>　　表3-2調(diào)節(jié)閥口徑計算數(shù)據(jù)</p><p><b>　　計算過程:</b></p><p><

37、b>　　(1)計算</b></p><p><b>　　(2)選定口徑</b></p><p><b>　　① 值圓整、放大</b></p><p>　　查產(chǎn)品目錄，附表3，取 =16（ ）,選雙座閥（Vn）</p><p><b>　　其放大系數(shù)為：</

38、b></p><p>　　查表12-9，知滿足m=1.18時，閥最大開度〉90%，所以 值應(yīng)再向上取一擋，即取 =25（ ），此時</p><p><b>　?、陂_度驗算</b></p><p>　　，即開度82%可滿足要求</p><p><b>　　(3)結(jié)論</b></p

39、><p>　　選定雙座閥，取 為選定口徑，因為非阻塞流工況，故不作噪音預(yù)估及管件形狀修正。因為 ， ,可調(diào)比滿足要求。</p><p><b>　　課程設(shè)計心得</b></p><p>　　通過此次課程設(shè)計，使我更加扎實的掌握了有關(guān)方面的知識，在設(shè)計過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的

40、思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。</p><p>　　課程設(shè)計誠然是一門專業(yè)課，給我很多專業(yè)知識以及專業(yè)技能上的提升，同時又是一門講道課，一門辯思課，給了我許多道，給了我很多思，給了我莫大的空間。同時，設(shè)計讓我感觸很深。使我對抽象的理論有了具體的認識。通過這次課程設(shè)計，我掌握了石油催化裂化裝置帶來的一切，它的原理，流程，操作等關(guān)于它的知識。我認為，在這學期的

41、課程設(shè)計中，不僅培養(yǎng)了獨立思考、動手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。 </p><p>　　此次設(shè)計也讓我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及時請教或上網(wǎng)查詢，只要認真鉆研，動腦思考，動手實踐，就沒有弄不懂的知識，收獲頗豐。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] HG/T20636～20

42、639-1998，化工裝置自控工程設(shè)計規(guī)定(上下卷)[S] .</p><p>　　[2] GB/T2624-1993，流量測量節(jié)流裝置 [S] .</p><p>　　[3] 葉學扎. 天然氣與石油[J].1995. </p><p>　　[4] 陳俊武. 催化裂化工藝與工程（第二版）[M] 北京：中國石化出版社，2005.</p><p>