1. Visão Geral
O petróleo é uma mistura complexa composta principalmente de hidrocarbonetos. As massas moleculares relativas de hidrocarbonetos e compostos não hidrocarbonetos no petróleo variam de dezenas a milhares, e os pontos de ebulição correspondentes variam da temperatura normal a mais de 500 graus. As estruturas moleculares também são diversas.
A indústria de refino de petróleo produz gasolina, querosene, diesel e outros combustíveis e matérias-primas para a indústria química. É uma das indústrias pilares mais importantes da economia nacional. Está relacionado com a salvação económica do país e com a segurança energética. É extremamente importante na economia nacional, na defesa nacional e no desenvolvimento social. status e função. As potências económicas mundiais são poderosas nas indústrias de refinação de petróleo e petroquímica.
O petróleo não pode ser utilizado directamente como combustível para motores de automóveis, aviões, navios e outros veículos de transporte, nem pode ser utilizado directamente como lubrificantes, óleos solventes, óleos de processo e outros produtos. Deve passar por diversos processos de processamento para obter diversos produtos petrolíferos que atendam aos requisitos de qualidade. produtos.
A destilação do petróleo e seus derivados é o equipamento mais básico da unidade de refino de petróleo. É um equipamento indispensável para qualquer dispositivo de processamento primário e secundário. O petróleo bruto pode ser fracionado em frações de gasolina, querosene e diesel por meio de destilação atmosférica. Devido às diferentes propriedades do petróleo bruto, algumas destas frações podem ser utilizadas diretamente como produtos, enquanto outras precisam ser refinadas ou processadas. O óleo atmosférico do fundo da torre é destilado sob pressão reduzida. Dependendo da natureza do petróleo bruto ou do plano de processamento, as frações resultantes podem ser utilizadas como matérias-primas de craqueamento (craqueamento térmico, craqueamento catalítico, hidrocraqueamento, etc.) ou matérias-primas de óleo lubrificante, ou como matérias-primas de etileno crack. O óleo inferior da torre de vácuo pode ser usado como matéria-prima para óleo combustível, asfalto, coque ou outro processamento de óleo residual (desasfaltagem com solvente, craqueamento catalítico de óleo residual, hidrocraqueamento de óleo residual, etc.).
Para a destilação de petróleo bruto no meu país, as grandes refinarias nacionais geralmente utilizam equipamentos atmosféricos e de vácuo que processam 2,5 a 2,7 milhões de toneladas de petróleo bruto por ano. Consiste em dessalinização elétrica, torre de destilação inicial, torre atmosférica, torre de vácuo, forno de aquecimento atmosférico e aquecimento a vácuo. É composto por forno, destilação do produto e sistema de vapor autogerado. Este dispositivo não só produz gasolina qualificada, querosene de aviação, querosene para lâmpadas e diesel, mas também produz matérias-primas de craqueamento catalítico, matérias-primas de asfalto oxidado e óleo residual; para refinarias de óleo lubrificante combustível, também precisa produzir óleo base de óleo lubrificante. Cada refinaria utiliza diferentes tipos de petróleo bruto e, quando o tipo de petróleo bruto é alterado, o plano de produção deve ser alterado. O fluxo do processo do dispositivo atmosférico e a vácuo do tipo óleo lubrificante combustível é: quando o petróleo bruto é enviado da área do tanque para o dispositivo atmosférico e a vácuo, a temperatura é geralmente de cerca de 30 ° C e é enviado ao trocador de calor para troca de calor através da bomba de petróleo bruto. Após a troca de calor, a temperatura do petróleo bruto quando atinge 110°C, entra no tanque de dessalinização elétrica para dessalinização primária e dessalinização secundária. Após a dessalinização, aquece até cerca de 220°C através da troca de calor e entra na torre de destilação primária para destilação. O petróleo bruto na parte inferior da torre de destilação inicial é enviado ao trocador de calor de duas maneiras pela bomba para trocar calor até cerca de 290°C. Ele é enviado para o forno de aquecimento à pressão atmosférica de duas maneiras e aquecido a cerca de 370°C antes de entrar na torre de pressão atmosférica. A gasolina é destilada do topo da torre atmosférica, o querosene é destilado da primeira linha lateral (referida como primeira linha), o diesel é produzido a partir da segunda linha lateral (a segunda linha é frequentemente referida como segunda linha), lubrificantes ou catalisadores são produzidos a partir da terceira linha lateral e os materiais catalisadores são produzidos a partir da quarta linha lateral. O óleo pesado na parte inferior da torre de pressão normal é bombeado para o forno de aquecimento de pressão normal, aquecido a 390°C e depois enviado para a torre de vácuo para destilação a vácuo. Reduza a primeira linha e a segunda linha para produzir lubrificante ou material de impulso e reduza a terceira e quarta linhas para produzir lubrificante.
2. Introdução ao processo
1. Sistema de troca de calor de petróleo bruto
O petróleo bruto é enviado do tanque de óleo para a entrada da bomba de petróleo bruto por pressão estática. O filtro na frente da entrada da bomba de petróleo bruto é injetado com desemulsificante e água que são benéficos para garantir o efeito da dessalinização elétrica, e é transportado pela bomba para o tanque de dessalinização elétrica para dessalinização e desidratação.
Sob a ação da força do campo elétrico gerada pela corrente alternada de alta tensão de 12.000 a 24.000 volts no tanque de dessalinização elétrico e a ação do desemulsificador, as minúsculas gotículas de água se agregam em grandes gotículas de água que se depositam e se separam do petróleo bruto. . Como a maior parte do sal do petróleo bruto é dissolvida em água, a desidratação inclui a dessalinização.
Depois que o petróleo bruto sai do tanque elétrico de dessalinização, a alimentação continua a trocar calor com o óleo e entra na 31ª camada da torre atmosférica.
2. Sistema de destilação inicial
Dessalinizando, o petróleo bruto desidratado troca calor até 215-230°C e entra na torre de destilação inicial. A fração com ponto de destilação inicial de -130°C é destilada do topo da torre. Após condensação e resfriamento, parte dela é utilizada para refluxo no topo da torre, e a outra parte é conduzida como matéria-prima de reforma ou maior. Gasolina pesada, também conhecida como óleo superior inicial.
3. Sistema de pressão normal
O petróleo bruto do fundo da torre de destilação inicial é aquecido a 350-365°C em um forno de aquecimento de pressão normal e depois entra na torre de fracionamento de pressão normal. O refluxo frio é conduzido para o topo da torre para controlar a temperatura no topo da torre entre 90-110°C. A temperatura aumenta gradualmente do topo da torre até a seção de alimentação. Aproveitando as diferentes faixas de ponto de ebulição das frações, a gasolina é vaporizada a partir do topo da torre, e o querosene, o óleo diesel leve e o óleo diesel pesado são vaporizados a partir da primeira linha lateral, da segunda linha lateral e do terceira linha lateral respectivamente. Depois que essas frações laterais são extraídas em componentes leves usando vapor superaquecido em uma torre de extração de pressão regular, parte do calor é recuperada por meio de troca de calor e depois resfriada a uma determinada temperatura, respectivamente, antes de ser enviada para o dispositivo. A temperatura na parte inferior da torre é de cerca de 350°C. O óleo pesado não vaporizado na parte inferior da torre é usado como óleo de alimentação para a torre de vácuo depois que os componentes leves são extraídos por vapor de água quente. A fim de tornar as cargas de vapor e líquido em cada parte da torre ao longo da altura da torre relativamente uniformes e para aproveitar ao máximo o calor de refluxo, 2-3 refluxos de circulação intermediários são geralmente inseridos entre as portas de extração laterais do torre.
4. Sistema de redução de pressão
O óleo pesado na parte inferior da torre de pressão normal é bombeado para o forno de aquecimento a vácuo, aquecido a 390-400°C e inserido na torre de fracionamento a vácuo. Não há produto saindo do topo da torre. Depois que o gás não condensável separado é condensado e resfriado, o gás não condensável é geralmente extraído com um ejetor de vapor de dois estágios para manter a pressão residual na torre em 1,33-2,66kPa, de modo a garantir que o óleo esteja totalmente absorvido sob pressão reduzida. Vapor fora. No lado da torre, frações de óleo lubrificante ou óleos de alimentação craqueados de diferentes pesos são extraídos da primeira e segunda linhas laterais. Após serem desgaseificados pelo gás e resfriados por troca de calor, parte deles pode retornar à torre para circulação e refluxo, e parte deles pode ser enviada para fora do dispositivo. O resíduo de vácuo na parte inferior da torre também é soprado em vapor superaquecido para extrair componentes leves. Após o aumento da taxa de extração, ele é extraído com uma bomba. Após troca de calor e resfriamento, ele é descarregado do dispositivo. Pode ser utilizado como combustível de uso próprio ou óleo combustível comercial, ou como matéria-prima asfáltica. ou matéria-prima para unidades de desasfaltagem de propano para produzir ainda mais lubrificantes pesados e asfalto.
3. Circuito de controle principal do dispositivo normal e de vácuo
A destilação do petróleo bruto é um processo de produção contínuo. Um dispositivo atmosférico e de vácuo que processa 2,5 milhões de toneladas de petróleo bruto por ano geralmente possui de 130 a 150 circuitos de controle. Várias malhas de controle típicas são apresentadas abaixo.
1. Forno de descompressão
A pressão do vapor de 0,7 MPa no forno de descompressão é controlada em faixas separadas. A pressão do vapor de 0,7 MPa no forno de descompressão é ajustada complementando o vapor de 1,1 MPa ou exaurindo o gás de exaustão para a rede de tubos de exaustão de 0,4 MPa. Usando o DCS para controlar a pressão do vapor de 0,7 MPa é calculada e avaliada através do módulo de função DCS para obter o controle de faixa dividida da pressão do vapor. O sinal de detecção de pressão de vapor de 0,7 MPa é enviado ao regulador do bloco funcional, que emite um segmento de 4-12 mA para ajustar a válvula reguladora da rede de tubulação de entrada de vapor de 1,1 MPa e produz um segmento de 12-20 mA para regular a rede de tubulação de gás esgotada de 0,4 MPa válvula reguladora. Na verdade, isso se baseia no esquema de divisão de faixa rígida de instrumentos convencionais para obter ajuste de faixa dividida e manter uma pressão de vapor estável de 0,7 MPa.
2. Controle de carga de calor de refluxo na seção intermediária da torre de pressão normal e torre de redução de pressão
A principal função do refluxo intermediário é remover parte da carga de calor da torre. A carga de calor do refluxo da seção intermediária é o produto da diferença de temperatura antes e depois do refluxo da seção intermediária ser resfriado pelo trocador de calor, o volume de refluxo da seção intermediária e o calor específico. A taxa de fluxo de refluxo é determinada pelo tamanho da carga de calor de refluxo na seção intermediária. O fluxo de retorno da seção intermediária é o caminho intermediário do circuito auxiliar, e a carga de calor da seção intermediária é usada para conectar o fluxo de retorno da seção intermediária em cascata para formar um circuito regulador em cascata. O bloco de funções da calculadora DCS é usado para calcular a diferença de temperatura antes e depois do resfriamento e para calcular a carga de calor. O valor fornecido da carga térmica do circuito principal é fornecido pelo trabalhador ou pelo computador host.
3. Melhorar o controle da eficiência térmica do forno de aquecimento
A fim de melhorar a eficiência térmica do forno de aquecimento e economizar energia, foram adotados métodos como pré-aquecimento do ar que entra no forno, redução da temperatura dos gases de combustão e controle do coeficiente de excesso de ar. Geralmente, o controle do forno de aquecimento usa gás de combustão como transportador de aquecimento para pré-aquecer o ar que entra no forno. Ao controlar a pressão do forno para o normal, a eficiência térmica é garantida e a operação segura do forno de aquecimento é garantida.
4. Controle de pressão do forno
Um transmissor de pressão microdiferencial é instalado na câmara de radiação para convecção do forno de pressão normal e do forno de descompressão para medir a pressão negativa do forno. O atuador de curso longo é usado para ajustar a abertura do defletor de gases de combustão através da biela. Mantenha a pressão normal no forno.
5. Controle do teor de oxigênio nos gases de combustão
Geralmente, um analisador de zircônia é usado para medir o teor de oxigênio no gás de combustão. O teor de oxigênio é usado para controlar a abertura do defletor de entrada do soprador e a quantidade de ar que entra no forno para obter o melhor coeficiente de excesso de ar e melhorar a eficiência térmica do forno de aquecimento.
6. Controle de temperatura de saída do forno de aquecimento
Existem duas soluções técnicas para controle de temperatura de saída do forno de aquecimento, que são acionadas através do interruptor (ou soft switch) na tela de processo do forno de aquecimento. Uma solução é controlar a temperatura total de saída em conjunto com as taxas de fluxo de óleo combustível e gás combustível, e a outra solução é equilibrar o controle entre os valores de absorção de calor e de fornecimento de calor do forno de aquecimento. O controle de equilíbrio do valor calorífico requer o uso de muitos blocos de funções da calculadora para calcular o valor calorífico e, ao mesmo tempo, usa o bloco de funções PID de controle do valor calorífico. Seu valor dado é o produto da diferença entre a vazão de alimentação, o calor específico, a temperatura de saída da alimentação e a temperatura de entrada do forno de aquecimento, ou seja, o valor endotérmico. O valor medido é o poder calorífico do óleo combustível e do gás combustível, ou seja, o poder calorífico. O controle do equilíbrio do valor calorífico pode reduzir o consumo de energia, operar suavemente e controlar a temperatura de saída do forno de forma mais eficaz. O desenvolvimento e implementação do sistema utilizam plenamente os recursos da instrumentação do DCS.
7. Controle de desacoplamento da torre de pressão normal
A torre atmosférica possui quatro linhas laterais. Alterações no volume de extração de qualquer linha lateral alterarão o refluxo interno abaixo da bandeja de extração, afetando assim a qualidade do produto de cada linha lateral abaixo da linha lateral. Geralmente, o ponto de destilação inicial normal de primeira linha, o ponto seco normal de segunda linha (ponto seco de 90%) e a viscosidade normal de terceira linha podem ser usados como indicadores de qualidade em operação. A fim de melhorar o rendimento do óleo leve, garantir a qualidade do produto de cada linha lateral e superar a influência mútua de cada linha lateral, é adotado o controle de desacoplamento das linhas laterais da torre atmosférica. Tomando a segunda linha constante como exemplo, a quantidade constante de retirada da segunda linha pode ser controlada pelo fluxo de retirada da segunda linha ou pode ser controlada pelo método de desacoplamento e comutada pelo interruptor da tela de processo. O método de desacoplamento usa a saída do bloco de função de controle de ponto seco de segunda linha constante multiplicado pelo atraso da quantidade de alimentação de petróleo bruto como o valor fornecido do bloco de função de fluxo de extração de segunda linha constante. O valor medido é a soma da vazão da linha lateral, do valor de atraso da vazão da linha normal e do valor de atraso do volume normal do óleo destilado da torre.
O bloco de função de atraso é usado durante a configuração e a constante de tempo de atraso é determinada por meio de experimentos. Este método de controle de desacoplamento de ponto seco de cima para baixo não apenas altera a vazão desta linha lateral, mas também ajusta a vazão da próxima linha lateral, estabilizando assim a qualidade do produto de cada linha lateral. O controle desacoplado também adiciona feedforward do fluxo de petróleo bruto, que desempenha um papel importante na operação suave, superando perturbações e garantindo a qualidade.
4. Capturas de tela do projeto
