WinCC-flexibl软件催化裂化设计书.doc

WinCC flexibl软件催化裂化设计书 作者： 日期：2 个人收集整理 勿做商业用途目 录第一章 前 言 .31。1催化裂化的目的及意义.。.。.31.2催化裂化技术发展 。. 。4第二章 工艺叙述 。.52.1分馏系统。62.2分馏系统。.62。3吸收稳定系统。.6第三章 界面设计用软件 。.。73。1软件介绍73。1。1 WinCC flexible简介.。.。73.1.2 WinCC flexible 优点.。.。 73。2WinCC flexible 系统概述。83。2。1WinCC flexible 的组件。 。83.2.2全集成自动 93.3 WinCC flexible版本。 93。3.1WinCC历史版本。. 93。3。2WinCC当前版本. 93.4WinCC flexible 用户界面.。.103。5配置要求。.123。6安装注意事项.123.7WinCC flexible 特点.。.14第四章 界面设计过程。.。.164。1。1建立界面。 164。1.2设备选择。.。.174.2分馏系统设计。 184.2。1分馏塔。.。184。2.2鼓风机.。 194.3吸收稳定系统。.。 204。3.1吸收塔。204。3。2稳定塔.。.21参考文献 .。.22感言.23第一章 前 言1。1催化裂化的目的及意义我国原油偏重，轻质油品含量低，为增加汽油、柴油、乙烯用裂解原料等轻质油品产量。我过炼油工业走深度加工的道路，形成了以催化裂化（FCC)为主体,延迟焦化、加氢裂化等配套的工艺路线。2001年底全国有147套催化裂化装置，总加工能力超过100。0Mt/a ，比1991年增加 58。4 Mt/a，增长137.16%，可以说是世界上催化裂化能力增长最迅速的国家。催化裂化是重要的重质油轻质化过程之一，在汽油和柴油等轻质油品的生产占有很重要的地位。催化裂化过程在炼油工业，以至国民经济中只有重要的地位。在我国,由于多数原油偏重,而H/C相对较高且金属含量相对较低，催化裂化过程，尤其是重油催化过程的地位显得更为重要。随着工业、农业、交通运输业以及国防工业等部门的迅速发展，对轻质油品的需求量日益增多，对质量的要求也越来越高。以汽油为例，据1988年统计,全世界每年汽油总消费量约为6.64亿吨以上,我国汽油总量为1750万吨，从质量上看，目前各国普通级汽油一般为9192（RON),优质汽油为9698(RON）。为了满足日益严格的市场需求，催化裂化工艺技术也在进一步发展和改进.本设计是对催化裂化反应-再生及分馏系统进行工艺上的设计与分析。1。2催化裂化技术发展状况80年代以来，催化裂化技术的进展主要体现在两个方面: 开发成功掺炼渣油（常压渣油或减压渣油)的渣油催化裂化技术（称为渣油FCC，简写为RFCC)； 催化裂化家族技术，包括多产低碳烯烃的DCC技术,多产异构烯烃的MIO技术和最大量生产汽油、液化气的MGG技术。目前国外新开发的重油催化裂化技术有：渣油加氢处理(VRDS)一催化裂化（FCC）组合工艺”、毫秒催化裂化工艺（MSCC）双台组合循环裂化床工艺、剂油短接触工艺（SCT)、双提升管工艺、两段渣油改质技术等等。国内灵活双效催化裂化工艺（FDFCC）、VRFCC技术、催化裂化(MIP）新技术等等.下面以两个技术说明一下:（1）渣油加氢处理一催化裂化组合工艺基础研究的应用它是在对加氢处理和催化裂化两种工艺过程的特点、原料产品性质及加工方案进行深入研究的基础上，经过理论分析，实验室及工业试验后开发出的一种新的石油加工工艺-“渣油加氢处理（VRDS)一催化裂化（FCC）组合工艺”。 流化催化裂化（FCC）是现代化炼油厂用来改质重质瓦斯油和渣油的核心技术，是炼厂获取经济效益的一种重要方法。据统计，截止到1999年1月1日，全球原油加工能力为4 015。48 Mt/a,其中催化裂化装置的加工能力为668.37 Mt/a,约占一次加工能力的16。6，居二次加工能力的首位.美国原油加工能力为821。13 Mt/a,催化裂化能力为271 Mt/a,居界第一，催化裂化占一次加工能力的比例为33。0%.我国催化裂化能力达66.08 Mt/a,约占一次加工能力的38。1,居世界第二位。世界RFCC装置原料中渣油的平均量为15%20%。从国外各大公司对原料的要求来看，残炭与金属两个指标已分别达到8%和20 g/g。而国内渣油催化裂化原料的残炭一般达到6,金属15 g/g，与国外水平相比，尚有潜力.中国石化集团公司FCC装置中约80都掺炼不同比例的渣油，平均掺渣比约为26，1989-1997年，掺炼重质油的比例从18.52增至43。64%。我国大庆石蜡基原油具有残炭低、金属含量低的特点,其减压渣油的残炭为8.95,金属为7 g/g，所以大庆减压渣油可以直接进行催化裂化。前郭炼油厂已进行了大庆全减压渣油催化裂化的尝试，但未见国外全减压渣油催化裂化的报道个人收集整理，勿做商业用途个人收集整理,勿做商业用途（2）两段提升管催化裂化(TSRFCC)新技术-TSRFCC可大幅度提高原料的转化深度，同比加工能力增加2030%;显著改善产品分布，轻油收率提高23个百分点，液收率提高34个百分点，干气和焦炭产率大大降低；产品质量得到明显改善,汽油烯烃含量下降20个百分点以上，柴油密度减小、十六烷值提高，汽油和柴油的硫含量都明显降低。采用两段提升管催化裂化技术可使企业获得巨大的经济效益。 7 第二章 工艺叙述工艺流程说明该装置工艺流程分四个系统如图2-12.1反应-再生系统原料油经过加热汽化后进入提升管反应器进行裂化。提升管中催化剂处于稀相流化输送状态，反应产物和催化剂进入沉降器，并经汽提段用过热水蒸气汽提，再经旋风分离器分离后，反应产物从反应系统进入分馏系统，催化剂沉降到再生器.在再生器中用空气使催化剂流化,并且烧去催化剂表面的焦炭。烟气经旋风分离器和催化剂分离后离开装置,使催化剂在装置中循环使用。反应系统主要由反应器和再生器组成.原料油在装有催化剂的反应器中裂化，催化剂表面有焦炭沉积。沉积的焦炭的催化剂在再生器中烧焦进行再生，再生后的催化剂返回反应器重新使用.反应器主要为提升管，再生器为流化床。再生器的主要作用是：烧去催化剂上因反应而生成的积炭，使催化剂的活性得以恢复.再生用空气由主风机供给，空气通过再生器下面的辅助燃烧室及分布管进入。在反应系统中加入水蒸汽其作用为：(1)雾化从提升管底部进入使油气雾化，分散，与催化剂充分接触；(2)预提升-在提升管中输送油气;（3）汽提-从沉降器底部汽提段进入，使催化剂颗粒间和颗粒内的油气汽提，减少油气损失和焦炭生成量,从而减少再生器负荷。汽提水蒸气占总水蒸气量的大部分. （4)吹扫、松动-反应器、再生器某些部位加入少量水蒸气防止催化剂堆积、堵塞.2. 2分馏系统 由反应器来的反应产物油气从底部进入分馏塔，经塔底部的脱过热段后在分馏段分割成几个中间产品：塔顶为富气，汽油，侧线有轻柴油，重柴油和回炼油，塔底产品为油浆。轻、重柴油分别经汽提后，再经换热，冷却后出装置。分馏系统主要设备是分馏塔,裂化产物在分馏塔中分馏成各种馏分的油品。塔顶汽在粗汽油分离罐中分成粗汽油和富气.分馏塔具有的特点有:（1）分馏塔底部设有脱过热段，用经过冷却的油浆把油气冷却到饱和状态并洗下夹带的粉尘以便进行分馏和避免堵塞塔盘。(2）设有多个循环回流：塔顶循环回流、一至两个中段回流、油浆回流.(3）塔顶回流采用循环回流而不用冷回流。2. 3吸收稳定系统该系统主要由吸收塔，再吸收塔，解吸塔及稳定塔组成。从分馏塔顶油气分离器出来的富气中带有汽油部分，而粗汽油中则溶解有C3,C4 组分.第三章 界面设计用软件3.1 软件介绍3。1。1 WinCC flexible简介 本次设计使用的软件WinCC flexible是德国西门子（SIEMENS)公司工业全集成自动化（TIA）的子产品，是一款面向机器的自动化概念的HMI软件.WinCC flexible 用于组态用户界面以操作和监视机器与设备，提供了对面向解决方案概念的组态任务的支持。WinCC flexible与WinCC十分类似，都是组态软件,而前者基于触摸屏，后者基于工控机.在工艺过程日趋复杂、对机器和设备功能的要求不断增加的环境中，获得最大的透明性对操作员来说至关重要. 人机界面（HMI)提供了这种透明性。HMI是人（操作员)与过程(机器/设备)之间的接口。 PLC是控制过程的实际单元。 因此，在操作员和WinCC flexible（位于 HMI 设备端）之间以及 WinCC flexible 和PLC之间均存在一个接口. HMI系统承担下列任务：（1）过程可视化（2）操作员对过程的控制（3)显示报警(4)归档过程值和报警（5）过程值和报警记录（6)过程和设备的参数管理SIMATIC HMI 提供了一个全集成的单源系统，用于各种形式的操作员监控任务. 使用SIMATIC HMI，您可以始终控制过程并使机器和设备持续运行。3。1。2 WinCC flexible 优点多功能：通用的应用程序，适合所有工业领域的解决方案;多语言支持,全球通用 ;可以集成到所有自动化解决方案内；内置所有操作和管理功能,可简单、有效地进行组态；可基于Web持续延展，采用开放性标准，集成简便；集成的Historian 系统作为IT 和商务集成的平台；可用选件和附加件进行扩展 ；“全集成自动化” 的组成部分，适用于所有工业和技术领域的解决方案。实例证明，WinCC集生产自动化和过程自动化于一体，实现了相互之间的整合,这在大量应用和各种工业领域的应用实例中业已证明，包括:汽车工业、化工和制药行业、印刷行业、能源供应和分配、贸易和服务行业、塑料和橡胶行业、机械和设备成套工程、金属加工业、食品、饮料和烟草行业、造纸和纸品加工、钢铁行业、运输行业、水处理和污水净化。其他作用：WinCC是SIMATIC PCS 7过程控制系统及其它西门子控制系统中的人机界面组件.WinCC 还为垂直市场解决方案提供有丰富的选件(options）和附加件(addons)。通过利用“FDA选件”,并在工程与组态时采取适当的措施 这在白皮书中已阐明 SIMATIC WinCC符合制药和食品行业FDA 21 CFR Part 11的要求（FDA = 美国食品和药物管理局)。众多的任选件，将使工厂认证更为容易，而这种认证为这些工业领域的各种要求更是提供了非常有说服力的全面响应。例如，已开发出了一些应用于垂直市场,如供水行业的WinCC附加件：应用Sinaut ST7cc的远程控制系统,应用PMAqua的归档和记录系统，应用SiwaPlan的运行成本优化系统,应用FunkServer - Pro的报警管理系统等。 3.2WinCC flexible 系统概述 3。2。1WinCC flexible 的组件(1）WinCC flexible 工程系统（2）WinCC flexible 运行系统(3)WinCC flexible 选件3.2。2全集成自动化全自动化解决方案不仅涉及 HMI 系统(例如 WinCC flexible），还涉及附加的组件,例如PLC、过程总线和外围设备。WinCC flexible 提供了与SIMATIC 产品系列和SIMOTION产品系列非常成熟的集成功能。（1）组态和编程的一致性（2）数据保持的一致性（3）通讯的一致性3.3WinCC flexible版本3。3.1WinCC历史版本(1）WinCC历史版本(2）WinCC历史版本（3）wincc flexible 2008 sp41（4）wincc flexible 2008 sp3（5)winccflexible 2008 sp2（6)wincc flexible 2008 sp1（7）WinCC flexible 2007 （8）WinCC flexible 2005 SP1 HF7（9)WinCC flexible 2005 SP1（10）WinCC flexible 2005（11）WinCC flexible 2004 SP1(12）WinCC flexible 2004 HF23。3.2WinCC当前版本 WinCC flexible 目前版本WinCC flexible 包括了性能从Micro Panel 到简单的PC 可视化的一系列产品。 因此，WinCC flexible 的功能性可以与ProTool 系列的产品和TP Designer 相媲美。 您可以将现有的ProTool 项目集成到WinCC flexible 中.3.4WinCC flexible 用户界面(1）菜单和工具栏可以通过WinCC flexible 的菜单和工具栏访问它所提供的全部功能. 当鼠标指针移动到一个功能上时，将出现工具提示.（2）工作区在工作区域中编辑项目对象. 所有WinCC flexible 元素都排列在工作区域的边框上。 除了工作区域之外,可以组织、组态（例如,移动或隐藏)任一元素来满足个人需要。（3）项目视图项目中所有可用的组成部分和编辑器在项目视图中以树型结构显示. 作为每个编辑器的子元素，可以使用文件夹以结构化的方式保存对象。 此外，屏幕、配方、脚本、协议和用户词典都可直接访问组态目标. 在项目窗口中，您可以访问 HMI 设备的设置、语言设置和版本管理。（4）属性视图属性视图用于编辑对象属性，例如画面对象的颜色. 属性视图仅在特定编辑器中可用。（5)工具箱工具箱包含有选择对象的选项,可将这些对象添加给画面，例如图形对象或操作员控制元素。此外，工具箱也提供了许多库，这些库包含有许多对象模板和各种不同的面板.（6）库“库”是工具箱视图的元素。 使用“库”可以访问画面对象模板。 始终可以通过多次使用或重复使用对象模板来添加画面对象，从而提高编程效率。 库是用于存储诸如画面对象和变量等常用对象的中央数据库。（7）输出视图输出窗口显示例如在项目测试运行中所生成的系统报警。(8）对象视图“对象视图”显示“项目视图”中选定区域的所有元素3。5配置要求3。6安装注意事项(1）安装时候必须先关闭杀毒软件，防火墙。不然安装可能失败。（2)要求重启问题的解决办法：很多人受西门子软件安装需重新启动机器，然而启动机器后又提示重新启动机器，然而反复重新启动仍然出现这样的提示,导致软件不能安装.现在给出解决方案： （3）在注册表内“HKEY_LOCAL_MACHINESystemCurrentControlSetControlSession Manager 中删除注册表值 “PendingFileRenameOperations” 不要重新启动，继续安装软件。 否则这个删除无效.还得重新来（4）WinCC flexible 工程组态软件可对所有 SIMATIC 操作面板直至基于PC的可视化工作站进行集成组态.（5）WinCC flexible 确保了最高的组态效率：带有现成对象的库、可重用面板、智能工具,以及多语言项目下的自动文本翻译。根据价格和性能的不同，提供有多种版本的 WinCC flexible。各版本相互依赖，经过精心设计可满足各类操作面板.较大的软件包中通常还包含用于组态小软件包的选项。现有项目也可轻松重复使用。通过功能块技术将组态成本降至最低可重复使用的对象以结构化形式集中存储在库中。WinCC flexible包含大量可升级、可动态变化的对象，用于创建面板。对面板进行的任何更改仅需在一个集中位置执行即可。随后在使用该面板的任何地方，这些更改都会起作用。这样不仅节省时间,而且还可确保数据的一致性。(6)高效的智能组态工具基于表格的编辑器简化了对相似对象类型（如变量、文本或报警）的生成和处理。对于诸如定义运动路径或创建基本的操作员提示等更复杂的组态任务，可通过图形组态的方式简单实现。（7）通过 PROFINET IO 实现实时操作177和277系列的新型 SIMATIC HMI 操作面板现在也支持实时 PROFINET IO.因此某些对时间要求严格的情况，除了通过PROFIBUS 使用 DP 直接键来实现,现在也可以基于工业以太网来实现。操作和显示选件（8）WinCC flexible的可视化是通过包括参数化面板和工艺面板的兼容Windows的用户界面来实现.报警（9）WinCC flexible可生成离散报警、模拟报警号以及通过Alarm_S消息号报警过程（用 SIMATIC S7）得到的消息.用户定义的报警级别可用于定义确认功能和报警级别的可视化。（10）记录和报表WinCC flexible 允许由时间和事件触发对记录和报表的输出.可自由选择布局。（11）访问保护如果需要,可激活访问保护。管理员可创建具有特权的用户组.记录过程数据和报警,使用 WinCC flexible/Archives 进行归档的过程值和报警可用于记录和评估过程数据。过程序列被记录下来,同时可监视运行性能和产品质量,并记录反复出现的故障情况.（12）配方管理WinCC flexible/Recipes 用于管理包含相关设备或产品数据的配方。通过选件进行灵活扩展远程维护简化了服务和支持WinCC flexible/SmrtService选件允许通过Internet Explorer在一台PC上访问兼容PROFINET/以太网的面板和多功能面板。还可通过 SMTP（Simple Mail Transfer Protocol，简单邮件传输协议)服务器将电子邮件自动从操作面板传送给维护人员.使用电子邮件/文本消息网关，可对标准网络进行访问,也可在紧急情况下向移动电话发送文本消息.独立于供应商的 OPC 通讯，采用 WinCC flexible/OPC Server 选件,多功能面板可通过以太网利用TCP/IP协议与各种OPC兼容应用程序（如,MES、ERP 或办公应用程序）进行通讯。（14）客户端/服务器功能和工厂范围的数据交换通过WinCC flexible/SmrtAccess选件，兼容PROFINET的面板和多功能面板可通过 PROFINET/以太网或 intranet/Internet 相互通讯。（15）过程错误诊断增强设备可用性WinCC flexible/ProAgent 可对由SIMATIC S7控制的机器和设备进行具体的过程诊断。在发生过程故障时，ProAgent将会采集故障位置和原因的信息,并进行故障排除。（16)可追溯性和易于验证根据21 CFR（美国联邦法规）Part 11 ,对于制药工业中的应用,WinCC flexible/Audit 选件符合 GMP（良好操作规范）和 FDA（食品药品管理局）提出的基本要求.（17）创建新版本与更改跟踪使用WinCC flexible/Change Control选件可以记录组态中的任何更改并分配版本号.这样就能够满足有关更改控制的GMP要求。3.7WinCC flexible 特点（1）基于最新软件技术的创新组态界面(2）功能块库：面板可自由定义且可重复使用，并且可集中进行更改（3）动态面板(4）可组态智能工具，如：图形导航和图形化运动对象，可方便地组态大批量数据(如，变量编辑器)等（5）利用用户ID和密码实现访问保护（6）配方管理（7)报表系统(8)为全球推广提供语言支持：(9)在一个项目中管理32种语言(10）支持多语言文本和自动翻译的文本库（11)文本的导入/导出过程十分简单，从而便于翻译(12）个性化扩展选件：(13)Smrt客户端/服务器概念(14）通过Internet进行服务与诊断(15）OPC服务器通讯(16）过程诊断（17）记录和跟踪操作员动作和组态第四章 界面设计过程4.1。1建立界面打开Wincc flexible，在主菜单中点击项目选项，在下拉菜单中选择新建，建立新的界面。4。1。2设备选择4.2分馏系统设计4。2。1分馏塔（1）分馏塔就是对混合挥发液体(例如石油）进行分馏的一种化工设备如果将两种挥发性液体混合物进行蒸馏,在沸腾温度下，其气相与液相达成平衡，出来的蒸气中含有较多量易挥发物质的组分，将此蒸气冷凝成液体，其组成与气相组成等同（即含有较多的易挥发组分），而残 留物中却含有较多量的高沸点组分（难挥发组分），这就是进行了一次简单的蒸馏. 如果将蒸气凝成的液体重新蒸馏，即又进行一次气液平衡,再度产生的蒸气中，所含的易挥发物质组分又有增高,同样,将此蒸气再经冷凝而得到的液体中,易挥发物质的组成当然更高，这样我们可以利用一连串的有系统的重复蒸馏，最后能得到接近纯组分的两种液体. 应用这样反复多次的简单蒸馏，虽然可以得到接近纯组分的两种液体，但是这样做既浪费时间，且在重复多次蒸馏操作中的损失又很大,设备复杂，所以,通常是利用分馏柱进行多次气化和冷凝，这就是分馏.精馏分馏塔的工作原理是:在有限的空间内，尽可能的增大液相混合物的热交换面积，一般用于精馏分馏的混合物为有机共沸物，共沸物从反应釜内首先受热上升至分馏段，沸点低的继续上升，因为塔顶在受到低沸点物的传热后温度和低沸点物一致,所以低沸点物被分馏出来，而较高沸点物因为没有达到相应的沸点，故会受冷却后回流至反应釜内或分馏柱下半部分,待低沸点物被完全馏出后，较高沸点物相继被分馏,然后是高沸点物的馏出，最后反应釜底部是残渣。(2）在Wincc flexible中选择塔设备,在工具栏中寻找图库。在中找到塔设备选项,选择合适的塔作为分馏塔,分馏塔的图形为4。2。2鼓风机催化裂化重点设备机组为主风机、增压机、气压机.此外，还有许多的特殊阀门如控制催化剂循环量的电液滑阀，控制烟机流量的高温蝶阀等，这些阀门出现问题会使装置部分停工或全装置停工,处理不当也有可能导致恶性事故发生.（1)气压机主风机 大型催化裂化装置一般选用轴流式鼓风机（它抗喘振和其他干扰能力不如离心式鼓风机).该机为装置的心脏,若出现问题不能运转，装置只能停工。一般大型催化裂化装置都设置二台主风机，同时运行，而原动机选用不同动力，如蒸汽透平和电动机，这对保证装置安全生产十分重要.(2）增压机 将主风机出口空气进行增压后送至需要较高风压的部位，如半再生U形管输送催化剂到二再生器,外取热器流化风或取热器循环催化剂的提升风（一段再生工艺)。它的故障停车,不会导致装置停工，可用主风替代。但反再系统则降压操作，装置处理能力将下降30左右。（3）气压机 在装置中有二个作用，第一是将分馏塔顶回流罐的富气压缩后送往吸收稳定,回收其液体气并生产干气;第二是通过气压机转速的调节,以及其辅助设施反飞机线等来控制沉降器压力,以达到反再系统三大平衡之一压力平衡。气压机入口放火炬系统是催化裂化装置关键的安全设施.如果气压机因故障突然停机,而人口放火炬系统泄压缓慢或排放不畅,易造成反再系统超压，主风机飞动，甚至催化剂倒流入主风机的恶性事故。由分馏塔中由管道连接至鼓风机，。4。3吸收-稳定系统4.3.1吸收塔吸收塔是实现吸收操作的设备。按气液相接触形态分为三类。第一类是气体以气泡形态分散在液相中的板式塔、鼓泡吸收塔、搅拌鼓泡吸收塔；第二类是液体以液滴状分散在气相中的喷射器、文氏管、喷雾塔；第三类为液体以膜状运动与气相进行接触的填料吸收塔和降膜吸收塔。塔内气液两相的流动方式可以逆流也可并流。通常采用逆流操作,吸收剂以塔顶加入自上而下流动，与从下向上流动的气体接触，吸收了吸收质的液体从塔底排出，净化后的气体从塔顶排出4.3.2稳定塔22 - 参考文献1. 郁浩然，鲍浪。化工计算北京：中国石化出版,19902. 石化工业部炼油设计院.催化裂化工艺设计.北京：石油工业出版社，19833. 林世雄。石油炼制工程（第三版)。北京：石油工业出版社,20004. 匡国柱，史启才.化工单元过程及设备设计.北京：化工工业出版社，20025. 侯祥麟。中国炼油技术。北京：中国石化出版社，19916. 北京石油设计院，石油化工工艺计算图表。北京：烯加工出版社， 19867. 李淑培。石油加工工艺学(中册）。北京:中国石化出版社，19918. 肖衍繁,李文斌主编。物理化学。天津：天津大学出版社，20039. 洛阳设计院.催化裂化工艺设计。石油工业出版社，198210. 张锡鹏主编.炼油工艺学。石油工业出版社，198211. 倪进方.化工设计.上海：华东理工大学出版社,199512. 侯芙生等。炼油工程师手册。北京：石油工业出版社,199531实验感言这学期我们进行了一次创新实验，我选择的命题是石油的催化裂化。通过这次实验,我对催化裂化装置反应再生及分馏系统有了更深入的了解，。经过这些日子的学习，感觉自己收获了许多.学习到许多知识。让我对石油的催化裂化工艺流程有了更清楚的认识,也加强了自己的动手能力。非常感谢在这期间老师的指导和同学们的帮助，大家共同学习才能共同进步。24