PDF《煤焦油蒸馏自动控制系统的研究》

1 %或接近

1 %的组分仅约

1 0余种[

1 ] ,到目前为止,煤焦油仍然是很多稠环 化合物和各杂环化合物的惟一来源,煤焦油产品已经在化工、医药、农药和炭素等行业中得到广泛应用. 目前国内采用较成熟的焦油蒸馏方案[

2 -

5 ] 是:单炉 -单塔式焦油蒸馏工艺.其基本特点是:热能利用合 理,馏分分离较精细,关键组分集中度高.在现有基础上,如何科学地发展焦油加工工艺,提高焦油加工 过程中的检测和自动化控制水平,这对于改善生态环境,促进焦油加工的可持续发展有着现实和深远的意 义. 煤炭学报2009年第

3 4卷1控制系统

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1 蒸发器控制方案 焦油蒸发器可分为 2部分:一段蒸发器和二段蒸发器.一段蒸发器的作用是快速闪蒸出焦油中的水分 和部分轻油,给管式炉提供合适的无水焦油,这里以蒸发器的液位为控制变量来讨论,原料焦油通过 P M 1泵和换热器打入到一段蒸发器中,换热器及相关管线有很大的容量滞后,因此,用单回路来调节蒸 发器的液位时其控制性能是不理想的;

另一方面,闪蒸后的无水焦油又通过 P M 2泵被打入到管式炉辐射 段中,其PM2的转速与 F V 2的开度也对蒸发器的液位有影响,这样蒸发器的原料输入与输出则影响着液 位,而这个变量在工艺中是很重要的参数,为了使该工艺参数被控制在合适的范围内,这里采用串级 - 比 值控制[

6 ] . 设置一段蒸发器液位为串级控制的主回路 L R C ,以原料焦油流量作为副回路 F R C

1 ,同时,将原料焦 油的测量值乘以系数 K作为二段焦油控制器 F R C 2的设定值,因此,F R C 2的设定值是随动的,从而动态 实现二段焦油流量跟随一段焦油流量的变化,同时可以使一段蒸发器的液位基本维持在相对稳定的范围 内;

另一方面,为了使控制过程更为安全,F R C 2的输出下限必须进行限定,对于

1 5万t/a装置来说,二 段泵出口流量不应小于 7t / h ,以此为参考,设定一个变频控制器或调节阀的输出下限,以保证管式炉的 图1蒸发器控制结构 F i g

1 T h ec o n t r o l s t r u c t u r eo f e v a p o r a t o r 安全运行.二段蒸发器是将

4 0 0℃左右的过热沥青 组分进行分离的蒸馏设备,该过程的液位控制采用 自流方式,一般不需要设置调节回路,为了精确地 控制塔顶温度,采用顶部温度与二蒽油回流量串级 控制,以维持塔顶合适的温度波动范围.蒸发器的 控制结构如图 1所示.

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2 管式炉控制方案 管式炉是焦油蒸馏中的重要设备,对其控制可 从 2个方面入手:其一是管式炉出口原料温度的控 制,其二是管式炉的联锁保护.具体控制方案如图

2 所示.原料出口温度的控制目前大多采用串级控制, 图2管式炉控制结构 F i g

2 T h ec o n t r o l s t r u c t u r eo f t u b ef u r n a c e 这在理论上是成熟的,但在实践中发现,通常的圆 筒形管式炉炉膛温度的准确测点很难确定,因此, 在工程上建议多选几个可能的最佳测量点 ( 图中为 3个温度测量点 T

1 ,T

2 和T3),在调试中通过曲线 变化来选择其中一个或一个以上的其他组合方式, 原则是该点要快速反映炉膛的温度变化,把它作为 串级控制的副环,T为管式炉出口温度,作为主环, 变化较慢,产生精调作用,主环/ 副环的 P I D参数要 有2~ 3倍的级差,以体现副环调节快、主环调节慢 的串级控制特点,若调整合适,控制误差可以在给 定值的 1~ 2℃范围内波动,完全可满足工艺控制要 求. 管式炉控制的另一个方面是安全联锁保护,设置联锁的目的在于当管式炉处于危险状态时迅速关闭切 断阀,以确保人身和设备的安全,因为,在以煤气为加热介质的情况下,应该考虑如下情况:① 当煤气 压力 p 过低时会出现回火;