一、概述
石油是一種主要由碳?xì)浠衔锝M成的復(fù)雜混合物。石油中的烴類和非烴類化合物，相對(duì)分子質(zhì)量從幾十到幾千，相應(yīng)的沸點(diǎn)從常溫到500度以上，分子結(jié)構(gòu)也是多種多樣。
石油煉制工業(yè)生產(chǎn)汽油、煤油、柴油等燃料和化學(xué)工業(yè)原料，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)最重要的支柱產(chǎn)業(yè)之一，關(guān)系國(guó)家的經(jīng)濟(jì)命脈和能源安全，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防和社會(huì)發(fā)展中具有極其重要的地位和作用。世界經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國(guó)無一不是煉油和石化工業(yè)強(qiáng)國(guó)。
石油不能直接作汽車、飛機(jī)、輪船等交通運(yùn)輸工具發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料，也不能直接作潤(rùn)滑油 、溶劑油、工藝用油等產(chǎn)品使用，必須經(jīng)過各種加工過程，才能獲得符合質(zhì)量要求的各種石油產(chǎn)品。
石油及其產(chǎn)品的蒸餾是煉油裝置的最基本單元設(shè)備。是任何一次加工與二次加工裝置所不可缺少的設(shè)備.原油經(jīng)過常壓蒸餾可分餾出汽油、煤油、柴油餾分。因原油性質(zhì)不同，這些餾分有的可直接作為產(chǎn)品，有的需要進(jìn)行精制或加工。將常壓塔底油進(jìn)行減壓蒸餾，等到的餾分視其原油性質(zhì)或加工方案不同，可以作裂化（熱裂化、催化裂化、加氫裂化等）原料或潤(rùn)滑油原料油原料，也可以作為乙烯裂解原料。減壓塔底油可作為燃料油、瀝青、焦化或其它渣油加工（溶劑脫瀝青、渣油催化裂化、渣油加氫裂化等）的原料。
我國(guó)對(duì)原油蒸餾，國(guó)內(nèi)大型煉油廠一般采用年處理原油250～270萬噸的常減壓裝置，它由電脫鹽、初餾塔、常壓塔、減壓塔、常壓加熱爐、減壓加熱爐、產(chǎn)品精餾和自產(chǎn)蒸汽系統(tǒng)組成。該裝置不僅要生產(chǎn)出質(zhì)量合格的汽油、航空煤油、燈用煤油、柴油，還要生產(chǎn)出催化裂化原料、氧化瀝青原料和渣油；對(duì)于燃料一潤(rùn)滑油型煉油廠，還需要生產(chǎn)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油。各煉油廠均使用不同類型原油，當(dāng)改變?cè)推贩N時(shí)還要改變生產(chǎn)方案。燃料一潤(rùn)滑油型常減壓裝置的工藝流程是：原油從罐區(qū)送到常減壓裝置時(shí)溫度一般為30℃左右，經(jīng)原油泵分路送到熱交換器換熱，換熱后原油溫度達(dá)到110℃，進(jìn)入電脫鹽罐進(jìn)行一次脫鹽、二次脫鹽、脫鹽后再換熱升溫至220℃左右，進(jìn)入初餾塔進(jìn)行蒸餾。初餾塔底原油經(jīng)泵分兩路送熱交換器換熱至290℃左右，分路送入常壓加熱爐并加熱到370℃左右，進(jìn)入常壓塔。常壓塔塔頂餾出汽油，常一側(cè)線（簡(jiǎn)稱常一線）出煤油，常二側(cè)線（簡(jiǎn)稱常二線）出柴油，常三側(cè)線出潤(rùn)料或催料，常四側(cè)線出催料。常壓塔底重油用泵送至常壓加熱爐，加熱到390℃，送減壓塔進(jìn)行減壓蒸餾。減一線與減二線出潤(rùn)料或催料，減三線與減四線出潤(rùn)料。
二、工藝簡(jiǎn)介
1、 原油換熱系統(tǒng)
原油從油罐靠靜位能壓送到原油泵進(jìn)口，在原油泵進(jìn)口前的過濾器注入利于保證電脫鹽效果的破乳化劑和水，經(jīng)泵輸送進(jìn)入電脫鹽罐脫鹽脫水。
在電脫鹽罐內(nèi)12000～24000伏高壓交流電所產(chǎn)生的電場(chǎng)力和破乳化劑的作用下，微小的水滴聚集成大水滴沉降下來與原油分離，因原油中的鹽份絕大部分溶于水中，故脫水包括了脫鹽。
原油從電脫鹽罐出來后，進(jìn)料繼續(xù)與油品換熱進(jìn)入常壓塔第31層。
2、初餾系統(tǒng)
脫鹽，脫水后的原油換熱至215-230℃進(jìn)入初餾塔，從塔頂蒸餾出初餾點(diǎn)-130℃的餾分冷凝冷卻后，其中一部分作塔頂回流，另一部分引出作為重整原料或較重汽油，又稱初頂油。
3、常壓系統(tǒng)
初餾塔底拔頭原油經(jīng)常壓加熱爐加熱到350-365℃，進(jìn)入常壓分餾塔。塔頂打入冷回流，使塔頂溫度控制在90-110℃。由塔頂?shù)竭M(jìn)料段溫度逐漸上升，利用餾分沸點(diǎn)范圍不同，塔頂蒸出汽油，依次從側(cè)一線，側(cè)二線，側(cè)三線分別蒸出煤油，輕柴油，重柴油。這些側(cè)線餾分經(jīng)常壓氣提塔用過熱水蒸氣提出輕組分后，經(jīng)換熱回收一部分熱量，再分別冷卻到一定溫度后送出裝置。塔底約為350℃，塔底未汽化的重油經(jīng)過熱水蒸汽提出輕組分后，作減壓塔進(jìn)料油。為了使塔內(nèi)沿塔高的各部分的汽，液負(fù)荷比較均勻，并充分利用回流熱，一般在塔中各側(cè)線抽出口之間，打入2-3個(gè)中段循環(huán)回流。
4、減壓系統(tǒng)
常壓塔底重油用泵送入減壓加熱爐，加熱到390-400℃進(jìn)入減壓分餾塔。塔頂不出產(chǎn)品，分出的不凝氣經(jīng)冷凝冷卻后，通常用二級(jí)蒸汽噴射器抽出不凝氣，使塔內(nèi)保持殘壓1.33-2.66kPa，以利于在減壓下使油品充分蒸出。塔側(cè)從一二側(cè)線抽出輕重不同的潤(rùn)滑油餾分或裂化原料油，它們分別經(jīng)氣提，換熱冷卻后，一部分可以返回塔作循環(huán)回流，一部分送出裝置。塔底減壓渣油也吹入過熱蒸汽氣提出輕組分，提高拔出率后，用泵抽出，經(jīng)換熱，冷卻后出裝置，可以作為自用燃料或商品燃料油，也可以作為瀝青原料或丙烷脫瀝青裝置的原料，進(jìn)一步生產(chǎn)重質(zhì)潤(rùn)滑油和瀝青。
三、常減壓裝置主要控制回路
原油蒸餾是連續(xù)生產(chǎn)過程，一個(gè)年處理原油250萬噸的常減壓裝置，一般有130～150個(gè)控制回路。下面介紹幾種典型的控制回路。
1、減壓爐
減壓爐0．7MPa蒸汽的分程控制，減壓爐0．7MPa蒸汽的壓力是通過補(bǔ)充1．1MPa蒸汽或向0．4MPa乏氣管網(wǎng)排氣來調(diào)節(jié)。用DCS控制0．7MPa蒸汽壓力，是通過DCS功能模塊進(jìn)行計(jì)算和判斷，實(shí)現(xiàn)蒸汽壓力的分程控制。0．7MPa蒸汽壓力檢測(cè)信號(hào)送入功能塊調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器輸出4～12mA段去調(diào)節(jié)1．1MPa蒸汽入管網(wǎng)調(diào)節(jié)閥，輸出12～20mA段去調(diào)節(jié)0．4MPa乏氣管網(wǎng)調(diào)節(jié)閥。這實(shí)際是仿照常規(guī)儀表的硬分程方案實(shí)現(xiàn)分程調(diào)節(jié)，以保持0．7MPa蒸汽壓力穩(wěn)定。
2、常壓塔、減壓塔中段回流熱負(fù)荷控制
中段回流的主要作用是移去塔內(nèi)部分熱負(fù)荷。中段回流熱負(fù)荷為中段回流經(jīng)熱交換器冷卻前后的溫差、中段回流量和比熱三者的乘積。由中段回流熱負(fù)荷的大小來決定回流的流量。中段回流量為副回中路，用中段熱負(fù)荷來串中段回流流量組成串級(jí)調(diào)節(jié)回路。由DCS計(jì)算器功能塊來求算冷卻前后的溫差，并求出熱負(fù)荷。主回路熱負(fù)荷給定值由工人給定或上位機(jī)給定。
3、提高加熱爐熱效率的控制
為了提高加熱爐熱效率，節(jié)約能源，采取了預(yù)熱入爐空氣、降低煙道氣溫度、控制過剩空氣系數(shù)等方法。一般加熱爐控制是利用煙氣作為加熱載體來預(yù)熱入爐空氣，通過控制爐膛壓力正常，保證熱效率，保證加熱爐安全運(yùn)行。
4、爐膛壓力控制
在常壓爐、減壓爐輻射轉(zhuǎn)對(duì)流室部位設(shè)置微差壓變送器，測(cè)出爐膛的負(fù)壓，利用長(zhǎng)行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過連桿來調(diào)整煙道氣檔板開度，以此來維持爐膛內(nèi)壓力正常。
5、煙道氣氧含量控
一般采用氧化鋯分析器測(cè)量煙道氣中的氧含量，通過氧含量來控制鼓風(fēng)機(jī)入口檔板開度，控制入爐空氣量，達(dá)到最佳過?？諝庀禂?shù)，提高加熱爐熱效率。
6、加熱爐出口溫度控制
加熱爐出口溫度控制有兩種技術(shù)方案，它們通過加熱爐流程畫面上的開關(guān)（或軟開關(guān)）切換。一種方案是總出口溫度串燃料油和燃料氣流量，另一種方案是加熱爐吸熱一供熱值平衡控制。熱值平衡控制需要使用許多計(jì)算器功能塊來計(jì)算熱值，并且同時(shí)使用熱值控制PID功能塊。其給定值是加熱爐的進(jìn)料流量、比熱、進(jìn)料出口溫度和進(jìn)口溫度之差值的乘積，即吸熱值。其測(cè)量值是燃料油、燃料氣的發(fā)熱值，即供熱值。熱值平衡控制可以降低能耗，平穩(wěn)操作，更有效地控制加熱爐出口溫度。該系統(tǒng)的開發(fā)和實(shí)施充分利用了DCS內(nèi)部?jī)x表的功能。
7、常壓塔解耦控制
常壓塔有四個(gè)側(cè)線，任何一個(gè)側(cè)線抽出量的變化都會(huì)使抽出塔板以下的內(nèi)回流改變，從而影響該側(cè)線以下各側(cè)線產(chǎn)品質(zhì)量。一般可以用常一線初餾點(diǎn)、常二線干點(diǎn)（90％干點(diǎn)）、常三線粘度作為操作中的質(zhì)量指標(biāo)。為了提高輕質(zhì)油的收率，保證各側(cè)線產(chǎn)品質(zhì)量，克服各側(cè)線的相互影響，采用了常壓塔側(cè)線解耦控制。以常二線為例，常二線抽出量可以由二線抽出流量來控制，也可以用解耦的方法來控制，用流程畫面發(fā)換開關(guān)來切換。解耦方法用常二線干點(diǎn)控制功能塊的輸出與原油進(jìn)料量的延時(shí)相乘來作為常二線抽出流量功能塊的給定值。其測(cè)量值為本側(cè)線流量與常一線流量延時(shí)值、常塔餾出油量延時(shí)值之和。
組態(tài)時(shí)使用了延時(shí)功能塊，延時(shí)的時(shí)間常數(shù)通過試驗(yàn)來確定。這種自上而下的干點(diǎn)解耦控制方法，在改變本側(cè)線流量的同時(shí)也調(diào)整了下一側(cè)線的流量，從而穩(wěn)定了各側(cè)線的產(chǎn)品質(zhì)量。解耦控制同時(shí)加入了原油流量的前饋，對(duì)平穩(wěn)操作，克服擾動(dòng)，保證質(zhì)量起到重要作用。
四、 工程截圖
