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關鍵詞:石油化工;自動化控制;應用前景
前言
當前,我國經濟快速發展,石油化工行業也得到了飛躍式進步,對應而言,企業規模的擴大化要求匹配高水平的技術,材料、工藝和技術應用不斷翻新,加上自動化控制技術在石油化工行業的應用越來越廣泛,其受到越來越多的重視,因而,自動化控制技術越來越重要。然而,石油化工自動化控制的發展還需要遵守化工企業的發展規律,在應用和發展中不斷提高化工自動化控制水平。
1 石油自動化控制歷程
技術發展在石油化工自動化系統中占有舉足輕重的地位,其關乎著產業的發展趨勢和呈現出的水平。石油自動化控制是十分重要的一個命題,甚為引入關注。石油行業的發展實踐經驗告訴人們,自動化是幫助企業提高效率的驅動力,尤其是當今信息技術不斷發展更新并應用于現代企業之中,滲透到各個行業和領域,生產過程的自動化、企業信息管理自動化等多種自動化控制組成了現代企業自動化控制的概念。具體來說,從過程控制與管理,從倉庫管理到市場營銷,從生產計劃到財務統計,設備管理到人事管理,自動化控制已經貫穿到企業的綜合信息管理系統。
中國石油化工涉及自動化已經經歷了半百年的發展,通過引進自動化技術的手段,首先對技術進行研究和探討,不斷吸收消化其中的精要,在此基礎上進行創新,從而不斷提高石油行業的自動化水平。經過50多年的發展,石油行業的自動化進步主要體現在操作現場已經從傳統的手工勞作轉變為當今的自動化控制,低級的單回路控制已經被予以淘汰,高級復雜系統控制推向市場,直到煉化管控一體化。自動化控制已經蔓延至中國大中型石油化工企業的主要生產過程之中,雖然在水平上有所差異,但從總體來說,相對于傳統的行業操作,自動化控制已經幫助取得更多的經濟效益。與此同時,在小型的石油化工企業之中,也有很多骨干企業擁有比較成熟的控制系統和較低成本的自動化技術,并且,生產信息在車間的集成常規儀表性能大大提高,已經成為石油化工企業生產過程的主要檢測手段。我們了解到石油自動化控制歷程,還需對石油自動化控制應用前景做進一步探討。
2 自動化控制設備和系統
石油化工企業把化工過程的控制作為企業日常生產管理控制的目標對象,自動化控制技術、算法和方案幫助石油化工企業可以有機調和控制理論,把整個生產過程納入到自動化控制體系,實現化工過程中各種模擬量的自動化控制。為了使得自動化控制的全過程得以有效實現,自動化控制設備、控制系統是必不可少的,除此以外,還要制定出科學合理的實施方案,為自動化控制打造控制平臺。高素質的操作人員也十分重要,可以實現對科學管理、操作自動化控制系統。在將設備和體系、方案和人員進行科學的結合的前提下,才能使得石油化工企業的自動化控制過程得以順理成章地完成。從中我們可以發現,在化工行業中,其不僅對自動化控制的技術水平有所要求,還對自動化控制過程的匹配性有所要求。最優化化工過程的自動化控制,可以降低企業的投入成本、提高企業的生產效益,還可以降低企業所需能耗和生產成本,提高成品質量,從而保障化工企業的安全科學生產。因而,對化工過程的自動化控制進行研究,然后使用先進的系統設備和技術,為化工企業提供服務,是化工企業前進和發展的驅動力。
3 微電子技術和信息技術的應用
自動化控制系統和自動化設備中應用較為廣泛的有微電子技術和信息技術,化工自動化控制網絡和信息控制網絡呈現出一體化趨勢。在數據采集、自動化控制、技術調節等各個環節,都有化工過程的控制體現,通過化工過程控制一體信息平臺集中到自動化控制系統中。這要求自動化控制硬件需要更加具有可供挑戰的性能。過程控制的各個環節所采用的技術設備擁有各異的硬件設備,分別由不同的生產經營商家供給,而開發商對硬件設施進行自主經營。之所以,在多種資源進行整合的過程之中,很多時候會出現不兼容,接口不統一也時常出現,因而,技術產品的更新升級也會受到影響。綜上所述,化工自動化控制硬件需擁有多種優點,如較好的兼容性、便于升級換代、速度快等。化工過程控制技術設備只有具備上述特點,才可以在控制領域中被廣泛使用,從而實現化工控制全過程和各個系統之間的完美聯合,保證任何的化工過程控制設備在升級換代的時候不會對化工企業的正常生產有所影響。控制硬件只有具備靈活性、精確度、抗干擾等各個方面的優點,才能夠在化工過程自動化控制中發揮出顯著的作用。化工自動化控制的核心是信息集成,信息集成的重要組成部分是數據庫管理系統。大多數化工企業使用流程管理模式,需要通過軟件平臺處理和管理化工過程中的大量數據。,使用哪一種軟件決定著化工控制過程自動化控制的信息有效集成性和共享性。
4 專業技術人才作用愈加重要
我國化工自動化控制操作技術人員素質普遍不高,原因在于我國自動化控制理論研究較為落后,存有的化工自動化控制研究成果不多。很多化工自動化控制操作技術人員不夠了解化工過程自動化控制原理,對化工行業有關的專業技術知識掌握甚少,化工自動化控制復合型人才欠缺。在化工自動化控制發展的過程中,人才起著決定性的作用。要想實現對整個化工過程的最優化自動化控制,需要從以下幾個方面著手。首先,需要引導廣大的職工及時更新觀念,化工企業領導層需要對化工自動化控制給予充分的重視,以切實行動引導更新全體職工的化工自動化控制觀念,從而開放思維,培育出強烈的責任心來對待化工工作,制定出科學合理的化工自動化發展規劃和信息化發展職工培育方法,把先進的技術手段和激勵措施相結合,促進化工信息化建設的發展。其次,還需要對化工自動化設備的整體利用水平給予更多關注。其充分體現了化工企業技術人員的操作能力。在自動化控制技術的發展過程中,因為電子技術發展速度較快,電子產品更新換代頻繁,在化工企業自動化設備的采購、安裝及使用過程中,需要注意設備的這個特點,之后結合企業自動化控制現狀,加大對相關技術人才的培養力度。在化工過程自動化控制的過程中,需要并重經濟效益和社會效益,注重投入產出比的分析,在信息資源建設和化工自動化控制應用技術上投入更多的研究精力,從而不斷地提高化工自動化控制設備的整體使用水平。
5 結束語
我國石油化工企業一直關注于新技術的開拓和應用,這促進了石油化工自動化控制技術的不斷飛越。與此同時,我們不難發現石油自動化行業的發展和轉型離不開自動化控制技術的不斷開拓創新。因而,石油化工自動化控制技術需要不斷進行自主創新,從而提高產品質量,在節能降耗、增加資產利用率的同時,促進中國石油化工行業的發展。
參考文獻
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[關鍵詞]試油工藝;淺井;測射聯作;封堵工藝
中圖分類號:{P755} 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2015)24-0399-01
淺層井試油層位一般在井深300-1600米之間, 地層壓力系數較小,地層溫度較低,井斜、井況單一 ,普遍采用常規試油與射孔一測試聯作的試油工藝, 在錄取資料過程中采用測試回收及抽汲或提撈求產方式,通過工藝綜合配套應用達到試油的目的。
1 射孔液的選擇
根據淺井段地層壓力系數較小,地層溫度較低的地層共性,在實踐中選用的射孔液主要是淡水及加表面活性劑的活性水,實踐證明這類壓井液經過適當的處理能滿足儲層的要求,且所需費用低,經濟上允許。
2 試油工藝在油田的應用
在油田的試油實踐中,除替漿、洗井、封堵等工藝外,其余試油工藝(射孔、測試、求產)在該油田的實踐中可采用的工藝方式有以下幾種:
2.1采用非測試一射孔聯作工藝有六種形式: ①油管傳輸射孔(TCP)-MFE測試(測試過程中抽汲求產),根據測試資料確定是否有措施改造的必要; ②油管傳輸射孔一APR測試(測試過程中抽汲求產),根據測試資料確定是否有措施改造的必要;③電纜傳輸射孔一MFE測試(測試過程中抽汲求產),根據測試資料確定是否有措施改造的必要;④電纜傳輸射孔一APR測試(測試過程中抽汲求產),根據測試資料確定是否有措施改造的必要; ⑤電纜傳輸射孔一抽汲求產,根據抽汲資料確定是否有措施改造的必要;⑥油管傳輸射孔一抽汲求產,根據抽級資料確定是否有措施改造的必要;
統計表明采用較多的是常規試油工藝,即電纜傳輸射孔后,再進行測試、求產等工藝,該方案較之TCP后,直接排液求產的工藝方案增加了施工資料錄取的全準率及措施改造依據;其次是油管傳輸射孔(TCP)后,直接排液求產的工藝,這種方式只能獲得地層的產能數據,不能全面定量地反映地層的性質,一般是不可取的;采用最少的方案是TCP后,再進行測試、求產等工藝,這與該方案不利于油層保護,勞動強度較高,單層試油周期較長。
2.2射孔一測試聯作方案因測試工具不同有三種形式:①油管傳輸射孔(TCP)-MFE測試(測試過程中抽汲求產),根據測試資料確定是否有措施改造的必要;②油管傳輸射孔(TCP)-APR測試(測試過程中抽汲求產),根據測試資料確定是否有措施改造的必要;③油管傳輸射孔(TCP)-APR(測試測試過程中抽汲求產),根據測試過程中的抽汲資料確定是否有措施改造的必要,若必要則進行措施改造,然后抽極求取產能,結束該層組試油。結合實踐,射孔一測試聯作方案總的優勢是: ①少起下管柱的次數,降低了勞動強度,有效地縮短了試油周期,有利于油井成本的控制;②能實現射孔測試一次性完成,減少射孔液對儲層的回壓及浸泡時間,有利于儲集層的保護;③能充分發揮負壓射孔的優勢,增加負壓產生的回流對射孔孔眼的沖洗作用,提高儲層的生產能力;④能進行長井段的射孔。
射孔一測試聯作是一種較先進的試油工藝之一。但因測試工具的不同有不同應用效果。如環空壓力反應(APR)全通徑測試工具及MFE多流測試工具;前者的優點有:在不動管柱的基礎上用環空加預定壓力(如10Mpa)來實現開關,泄去環空壓力實現關井,操作簡便;能適用于大流量井的測試;能進行地層增產的處理,如酸化等;能將鋼絲繩操作的油管槍下人,進行負壓射孔;若其達不到足夠的深度(在淺井不會存在這類問題),亦可用油管傳輸將射孔槍下到足夠深度達到負壓射。在實踐中應廣泛推廣使用APR全通徑測試工藝。
3 求產方式存在的幾個問題
縱觀求產方式主要有:氣舉、抽汲或提撈和測試回收折算、流壓折算等。前者能最大限度的降低井筒液柱壓力,能較快速的排液,適于高產低壓井的排液求產;后者的排液速度與抽汲次數、抽子與油管內壁間的間隙、防噴裝置的密封效果以及所使用的抽汲工具有關。在實踐中,抽汲產量的可信度受到考驗,主要有; ①抽子與油管內壁間的間隙造成抽汲效率的下降;②由于防噴裝置的密封效果好壞,影響抽汲產量計量的準確程度; ③抽汲作業中因設備及人為因素影響抽汲效率,進而影響產量; ④不能有效地對地層產出液計量及分離。
因此,要提高抽汲產量的可靠性,必須解決上述問題,即①因淺井試油在地層供液一定的情況下,抽汲次數能最大限度地滿足地層的供液能力;有時抽汲次數很高,如井深400m左右的層位,抽汲次數可達到15-20次/h;這對目前常用的抽汲工具,尤其對抽子所使用膠皮的耐磨性是個嚴峻的考驗。而目前所使用的抽子主要為水力式、兩瓣式、千次抽。實踐證明,使用最廣泛的是水力式抽子,這種抽子所使用的膠皮在淺井段每使用3-6次就需更換,其穩定性很差,需多個抽子備用,以提高抽汲效率。兩瓣式抽子使用較少,千次抽更少;前者與水力式抽子一樣用膠皮來密封與管壁的間隙,達到排液的目的,在某井中深井段的實踐效果較好。同樣,千次抽在該井效果不容質疑的。在淺井試油應大力推薦使用兩瓣式抽子及千次抽,以達到良好的抽汲效果,獲得可靠的地層產能。②采用具有良好密封效果的防噴裝置,如液壓控制的防噴裝置,減少漏失,增加抽汲產量計量的準確性。在實踐中在現有防噴裝置的基礎上,采用大直徑加長的防噴管,應用效果比較理想。③加強對抽汲作業過程的監督,制定科學的工作制度,保證抽汲質量,減少人為因家的影響;④采用先進的油氣計量裝置,提高油氣水產計量的準確性和可靠性。
上述求產方式為進一步提高其可信度,應與帶有壓力計的監側管串相結合。提撈只適用于低產層的求產,在合理的工作制度下,能求得較可靠的產能。側試回收折算不能準確反映地層產能,只可作為參考依據。
4封堵工藝的應用
4.1水泥塞封堵工藝: ①施工組織要嚴謹,分工明確;②施工周期長,勞動強度高;③形響投產效率;投產時必須鉆掉水泥塞,投產費用高;④對小間距( 10m左右)的試油層位進行封堵,施工難度高,甚至無能為力。在油田的試油施工實踐中,根據該地區井淺,試油層位在井深300-1600m之間,地層壓力系數較小,一般不用水泥塞封堵工藝。
4.2電纜橋塞封堵工藝。該工藝與可撈式橋塞封堵工藝相比較其有施工周期長,回收較難,增加投產難度等特點,在淺井段墓本不采用該封堵工藝。
4.3可撈式橋塞封堵工藝.統計淺井段試油層的封堵,普遺采用了較成熟的可撈式壓裂橋塞封堵工藝,其施工成功率達到100%。用這類橋塞封堵有以下優點:①油管加壓座封,所播壓力較低,一般12-20MPa;②座封及丟手一次性完成,施工簡便;③能用原管柱進行洗井,降低勞動強度,縮短了施工周期;④橋塞有專門打撈工具,操作簡便,成功率極高,縮短投產周期。
5 結束語
(1)根據淺井試油層位具有地層壓力系數較小、地層溫度較低、井斜
關鍵詞:石油化工企業 自動化技術 必要性 應用 研究
隨著我國社會的發展,各個企業的發展,對于能源的需求量不斷攀升。石油最為能源行業的重要組成部分,極大的改變了人們的生活方式。在該社會形勢下,石油工業得到了長足的發展,形成了完整的產業鏈,各項技術也有了較大程度的提高。計算機技術的提高及信息技術的快速發展,改變了許多各個企業的生產及管理方式,并具有操作方便、穩定性良好、可靠性高等諸多優點,被廣泛的應用于各個領域。石油化工企業中的自動化技術也是該技術上發展起來的,并融入了生產的各個環節,能夠有效的提高生產效率,保障生產的安全性并體改生產效率,因此,對其進行深入的研究探討是十分有必要的。
一、石油化工傳統人工操作的缺陷
石油化工企業的傳統技術一般是人工操作,但是其存在較多的缺陷,包括以下幾點:①石油化工企業的生產工藝對于鏡準確有著較高要求,但是傳統的技術中一般是采用人工操作,精準度的控制有較大的困難,且一般達不到技術要求,如果在生產是存在投料不當而出現超溫超壓等現象,容易造成安全隱患;②在傳統的石油化工企業生產中,許多環節需要大量的人員共同協作完成,該類工作一般具有一定的危險性,人員大量集中的情況下容易出現安全事故,直接威脅到大量人員的人身和財產安全;③由于石油化工的性質較為特殊,人員在操作時處于高污染性,高腐蝕性的工作環境中,即使做好防范措施,長期的工作還是會使工作的人員身體健康得受到一定的損害,因此自動化技術在石油化工企業中的應用時十分有必要的。
二、自動化技術在石油化工中的應用
1.氣舉井的自動化監控技術
氣舉井屬于油田中期開發過程中使用的一種開采方式,相較初期自噴井,其還需要控制好注氣舉氣,并進行各種數據的測量,包括氣舉氣的壓力、溫度及流量等。為了控制氣舉氣流量,應在氣舉氣入口處設置一個電動調節閥,該調節閥則是由遠程測控終端系統進行全面的控制。氣舉井的自動化控制的機制是構件的運行信息均需有油井遠程測控終端系統傳全面傳輸至油田的操作站。在油田操作站中,有專門的氣舉優化軟件,對各種信息數據進行計算,再結合油田優化控制產量的各項指標,向調節閥發出指令,及時調整電動可調油嘴和氣舉氣控制閥的開度及狀態。在進行氣舉氣流量控制之前,可以利用氣舉節點分析程序調節閥運行的最佳設定值,油井在該最佳值的狀態下運行,能夠使運行效率保持在較高的狀態,最大化的提高原油產量。如果氣體處理廠工藝出現故障或者壓縮機發生異常情況,而造成氣舉氣氣量較小,控制系統則會有選擇新的自動關閉一些產量或者采油效率較低的油井,保障產量或者效率較高的油井有氣源充足,達到油田優化生產的標準[1]。
2.自噴井的自動化監控技術
自噴井在實現監控自動化之前,需要收集各種數據,包括油壓、套壓、回壓、油溫等。如果油井中的油嘴屬于電動可調油嘴.則還需要收集油嘴閥位的各項數據,根據上述信息合理調整油嘴的開度及狀態。在油井控制系統中,基本上信息的傳輸的信號均屬于AJ模擬信號,自動控制系統會將上述信號傳輸至油井遠程測控終端系統,該系統則能夠用來控制油井的生產。電動可調油嘴接收到油井遠程測控終端系統反饋的模擬信號后,及時對于油嘴的開度及狀態進行全面的控制,能夠有效的控制油井的產油量。油井監控系統的作用可以分為收集信息及傳達信息,其先全面收集信息,再將該類數據等信息發送至油田的監控系統,該類信息對于油田的發展有著重要的意義,可以根據該類數據實施存儲、數據處理、準確的計算等,全面掌握油井的各項變化情況及發展趨勢,并準確的計算出油嘴開度的最佳數據,達到控制油井出油量的目標[2]。
3.電潛泵油井的自動化監控技術
電潛泵油井的構成部分包括電潛泵變速驅動器及電潛泵遠程測控終端系統,并通過變速驅動器對其進行監控,該監控技術需要結合生產要求,把各項必須的設備下入井底,包括電潛泵、井下壓力傳感器等,利用電纜將電潛泵變速驅動器與之連接起來,井底的壓力傳感器準確檢測油井的壓力,進而實現穩定井底壓力的目標。該監控技術的優勢在于無需實施遠程控制即可以完成控制過程。遠程測控終端系統的功能在于收集電潛泵的各類數據,如開關信號、模擬信號、脈沖信號等,并將其傳輸至油田操作控制系統,最后完成電潛泵油井的遠程監測工作。
三、石油化工企業的自動化控制的發展趨勢
1.現場總線控制系統與分散控制系統共同發展
分散控制系統的發展經歷了較長的時間,包括發展階段、技術成熟階段、廣泛應用階段,其靈活的運用了大量已有的成熟技術,因此技術性能穩定、可靠性高,軟件種類較多,因此功能較為全面,受到了用戶的廣泛贊譽。現場總線控制技術起步較晚,現階段還處于發展階段,技術尚未成熟,穩定性不佳,可靠性有限,且功能不全面,因此對于該技術的應用尚未實現大面積推廣,用戶多為觀望的態度。我國現代工業自動化系統中依舊是以分散總線控制系統為主,該技術短時間內不會因為現場總線控制技術的出現及發展完善而被淘汰,相反,二者會在今后的很長一段時間內處于共存的狀態[3]。
2.現場總線控制系統與分散控制系統有機結合
分散控制系統的技術已經趨于成熟,且功能較為全面,控制力較強,在現場總線技術集成應用于現有控制系統方面,可以充分利用其功能優勢促進現場總線的廣泛應用。一般情況下,現場總線與傳統控制系統之間的集成可以通過各種方式實現,具體情況如下:①充分利用網關,將現場總線設備集成至可編程邏輯控制器及分散控制系統中,實現統一組態,全面監控與管理的功能;②現場總線也可以集成至分散控制系統及的可編程邏輯控制器的I/O 層次中;③獨立性較高的現場總線控制可以與分散控制系統及可編程邏輯控制器之間的信息進行集成,并利用網關的功能充分交流信息。利用上述各種方式均是以分散控制系統及可編程邏輯控制系統的成熟的技術與經驗為基礎,充分的發揮出現場總線控制系統的功能及優勢。另外,現場總線控制技術應盡快完善一體化功能,達到統一管理及控制現場設備目的。
四、總結
現代社會的經濟形勢發生了較大的變化,全球化已經成為了大的趨勢。石油行業作為現代社會中極為重要的產業之一,其對于我國經濟發展有著重要的意義,也直接關系著社會的穩定及人們的爭產生活。石油化工企業的得到了長足的發展,其技術含量在一定程度上代表著國家的綜合實力。我國的各個產業對于石油的消耗不斷提升,使得石油化工產業的提高生產效率,因此自動化技術的應用是十分有必要的。自動化技術在石油化工企業中的應用經歷了一段時間,隨著社會形勢的不斷變化,其對于自動化技術的水平也提出了更多的要求。實踐活動中需要管理人員全面掌握各項因素,將理論與實踐相結合,不斷優化自動化技術,提高企業的自動化水平,保障生產效率及安全性。
參考文獻
關鍵詞:石油加工 催化裂化 應用 展望
在石油加工中,通過催化裂化技術的應用,可以大大提高石油利用率,但是就當前我國在該項技術的使用上,與發達國家相比仍然存在較大的差距,因此積極的對石油加工中催化裂化技術做研究,以不斷深化和完善該技術,對于促進我國石油化工產業健康發展,提高石油加工企業對外綜合競爭力來說有著極為重要的意義。
一、催化裂化所生產的一些產品
石油加工中催化裂化技術的使用主要是為了進行高辛烷值汽油及一些有機合成原料的生產,通常情況下,催化裂化所生產的主要產品有氣體、催化汽油、中間餾分及一些渣油等。(1)氣體主要包括C3、C4餾分,其是進行有機合成的主要原料;(2)催化汽油所含辛烷值較高,通常在80以上,如果再進行二次處理就可作為航空用汽油基礎油;(3)中間餾分則主要用作柴油的一些攙和成分;(4)渣油則通常被用作燃料油[1]。
二、對石油催化裂化有影響的一些主要因素
1.所用原料
對于石油加工中催化裂化所用原料,如果其族組成較為相似時,那么其沸點的范圍和裂化難易程度成正比;而當沸點范圍較為相似時,那么則是其中含芳香烴的多少來判斷其裂化難易,因此我們可使用特性因數來對原料的族組成做判斷,其性因數較小的原料通常難以裂化,而在工業生產中通常通過回煉來提高油品產量,但是回煉時,因為其中芳香烴必然增多,因此較難完成裂化。
2.溫度及壓力
在石油加工中通過提高反應的溫度或壓力,必然會提高反應物的濃度,這樣熱裂化的速度必然加快,并且通過反應溫度的控制還能夠實現對產品質量及產品分布的控制,具體來講,如果溫度提高時,如果轉化率保持不變,那么必然會出現焦炭的產量下降、氣體的產量增加、汽油的產率降低。而就當前使用的一些催化裂化裝置來說,通常溫度控制在470℃左右,而且因為溫度是進行轉化率調整的一個關鍵變量,因此在具體生產方案確定時,主要依靠反應溫度的調節來實現,而壓力調節雖然也可使用,但是在安全及再生系統燒焦能力等因素的制約下,通常不會使用太高壓力[2]。
三、石油加工中催化裂化主要技術應用分析
石油加工中的裂化反應其是一個吸熱反應,通常情況,每一公斤的反應要吸熱400KJ;而再生反應則正好相反其是強放熱的反應,每公斤的焦炭能夠釋放熱量33500KJ,因此整個生產過程必須要對供熱和取熱、反應和再生這兩個問題進行解決,而就當前來說,對于這兩個問題主要有以下三種解決方式。
1.移動床
該技術是分別在反應器與再生器內完成的,首先原料和催化劑一起送至反應器內,兩者接觸,不斷反應并不斷向下移動,當兩者到達反應器下部之后,此時催化劑表面必然覆蓋有一部分焦炭,此時通過反應器導入油氣到達催化劑底部,然后利用氣升管將其提升至再生器頂端,接著進行再生過程,當再生完成之后,其中的催化劑利用另一根氣升管再次到達反應器。而整個過程為了方便催化劑的移動及減少磨損,通常要將催化劑制作成直徑是4cm左右的小球。
2.流化床
該技術和移動床較為相似,其也是反應器和再生器這兩個設備分別完成催化裂化的反應和再生的,不同的是,該技術不再通過催化劑來完成熱量的傳遞,而是在反應器與再生器當中的催化劑和空氣(油氣)結合形成一種流化形態,整個過程為了形成流化,催化劑往往要制作成直徑是50mm左右的微球,因為整個過程,兩個容器內的溫度分布較為均勻,加之所用的催化劑量很大,可攜帶大量的熱,使得兩個容器內溫度變化幅度大大降低,因此與移動床相比,其不再需要架設取熱管,設備結構相比移動床更加簡化了。
3.固定床
該技術和移動床和流化床相比,因為技術構成較為復雜,因此使用相對較少,但是該技術仍然在一些試驗研究領域有著一定的使用。
四、石油加工中催化裂化技術應用展望
就現階段來看,石油加工中催化裂化技術應用發展應該主要圍繞以下幾個方面來進行:(1)重質原料的加工。過去的催化裂化技術所用原料大多為減壓餾分油,因為原油價格的不斷上漲及輕質油需求的增加,通過該技術進行重質油的加工已經成為了一個必然趨勢,并且怎樣將重質原料加工中焦炭產率高、污染嚴重等問題解決均是未來該技術的一個重要發展趨勢。(2)減少能耗。因為整個催化裂化裝置能耗較多,并且生產過程中大量的能量被浪費,因此通過煙氣燃燒熱利用等技術研究,增強能源利用,減小能耗也是該技術未來的一個主要發展方向。(3)解決污染。整個裝置中存在這個二氧化碳、粉塵、二氧化硫及氮氧化物的污染,隨著環境友好型社會的發展,解決這些污染問題是該技術發展所面臨的一個重要問題。(4)計算機技術導入。在整個生產過程,為了完成精確化、智能化控制,均要求有較為專業的數學模型,并且整個生產過程較具復雜性,因此計算機精確控制技術的導入也勢在必行。
五、結語
總之,石油加工中催化裂化技術應用其受很多因素制約,當前已經有了移動床、流化床及固定床等催化裂化技術的應用,但是因為石油加工中催化裂化本身的復雜性及為了進一步提高石油催化裂化的效率,仍然需要廣大科研工作者不斷研究、創新,以最終促進石油加工產業不斷發展。
參考文獻:
關鍵詞:石油化工;污水處理;現狀;趨勢
1石油化工污水概述
1.1石油化工污水水質特征
在我國,石油化工的生產與其他產品生產并不相同,石油化工主要以石油為基礎,然后經過一系列的化學反應而生成,這一過程比較復雜,其中產生的污水也比較多。現階段,我國的石油化工所產的污水中都含有大量的氨氮、硫以及氰化物等污染物質,然后根據生產技術和產品的不同,其中產生的污染物也不同。不僅如此,當企業對生產過程中的生產材料、設備進行調整修理時,也可能對污水水質造成影響,進而阻礙了企業污水處理工作的進行。
1.2石油化工污水處理流程與處理工藝
在以前,我國的石油化工企業只注重發展,并沒有了解到節約用水的重要性,所以生產裝置都在使用干凈的水源,而且,石油化工所產生的廢水也直接排入到污水處理設備中。隨著時間的發展,人們的環保節約意識不斷提高,同時污水處理技術也在不斷完善,人們開始對污水進行處理然后應用到一些對水質沒有什么要求的生產環節中,減少了水資源的浪費。不僅如此,隨著污水處理技術的不斷完善,人們開始注重對污水的處理工作,大大提高了水資源的利用效率。
1.3石油化工污水的源頭控制措施
石油化工污水的來源一般是石油鉆井單位和石油煉化單位,為了降低污水的污染程度,對其源頭必須采取可行有效的控制措施。石油鉆井單位化工污水的源頭控制措施一般是合理選用泥漿體系及泥漿的使用與回用。(1)搞好鉆井設計,合理選擇井身結構、井眼尺寸及鉆井技術。采用定向井、叢式井組可節約井場占地,可以減少鉆井過程對地貌的破壞。另外,叢式井在一個井場打多口井,可以提高泥漿和泥漿廢水的重復利用率,減少鉆井廢水的排放量。鉆水平井與取得相同產量的鉆直井相比,可以減少鉆井占地,節約鉆井進尺,從而減少鉆井液排放。分支井鉆井是指在一口主井眼中鉆兩口或多口水平井。分支井在節約鉆井進尺、減少能源消耗、提高鉆井泥漿及廢水的重復利用率,與水平井所起的作用相似。小井眼技術是指井眼直徑不同于常規井的鉆井工藝。當鉆井深度一定時,井眼直徑越小,廢鉆井液的產生量越少。在可能的情況下,采用細孔井工藝會大幅度降低鉆井廢液產生量。(2)提高鉆井泥漿抑制能力,控制地層造漿。具體措施是采用具有抑制泥頁巖水化作用的鉆井液,抑制由于地層水向井筒浸滲而形成的表面造漿,從而減少在表層鉆進時泥漿量的迅速增加。(3)提高鉆井泥漿固相控制效率。鉆井液密度是一項重要的性能指標,其必須控制在一定范圍內。隨著鉆井液的重復使用,泥漿中的固相含量一般會逐漸升高,升至一定限度后必須加藥加水重新調制,因此,提高鉆井液固控系統的處理效率,控制鉆井液中固相含量的升高,對減少鉆井液的產生和排放量起著重要作用。(4)搞好固井,防止固井工程事故,減少鉆井廢液的排放量。(5)石油煉化單位的源頭控制措施。①改善生產工藝,減少污染藥劑的使用,以污染量小的藥劑替代高污染藥劑。②提高生產技術,引進國外低污染的生產線。③增加人工監視環節,確保污染源頭降至最低,排除意外污染風險。
2石油化工污水處理面臨的挑戰
2.1污水含硫量增加
現階段世界原油質量開始變重,尤其是含硫原油以及高硫原油比例持續增加,由于國際油價的持續波動,進而就會出現一定的原油差價,所以就會使得加工含硫原油措施持續改進,中國石化進口的原油里面,低硫的原油開始減少,但是含硫以及高硫原油持續增加。其中之所以會造成含硫污水最主要的就是一些機器在進行工作的時候由于沒有進行處理所致。
2.2污水水質變得復雜
最開始世界上原油質量變重,品質進而降低,還有就是會出現一些雜質,國內重質的原油以及高稠的原油持續增多,有一部分的石油化工企業開始增強自己的原油深加工能力,還有就是開始加工劣質原油。由于石油化工以及基礎化工利潤空間開始縮小,大多數的石油化工公司開始重視一體化發展,并且開始重視精細化工,進而增長產業鏈,這樣也就可以獲得更多的利益。因為水資源的消耗,使污水水質變得復雜。
2.3污水深度處理以及污水的回收利用要求越來越嚴
石油化工企業污水水質變得復雜,之前的處理污水的形式已經很難滿足現階段環境保護的需求,對于污水的處理需要經過深度處理才可以達到現階段我國污水排放標準。不僅如此,通過研究我國的石油化工能夠看出,三分之一的企業都是在干旱地區,除了長江沿岸地區還,其他的石油化工企業都會存在水資源缺少的情況,尤其是在黃河流域和西北地區和華北地區,這些地區的化工企業都會存在缺少水資源的情況。
3石油化工污水處理的方法
3.1石油化工污水處理的方法
現階段,我們國家在處理含硫污水的時候,一般使用的是物化處理的形式,其中包括氧化法、氣提法和沉淀法。氣提法和氧化法在石油化工企業里面使用比較多,一般能夠達到較高的去硫率。氧化法去硫的主要流程就是使用催化劑,進而把硫化物變成無害物質進而完成對于污水的處理。氣提法的具體流程就是使用單塔和雙塔這樣兩種設施,在外國一般使用比較多的是雙塔蒸汽汽提法。不僅如此,由于污水處理技術的持續進步,進而產生了較多的新型技術并且得到了廣泛的使用,這些新型處理形式有著較多的優點,并且可以提升有機污水的可生化性,當處理污水的時候有著顯著的效果,所以得到了企業高度的重視,并且得到了廣泛的使用。
3.2污水深度處理以及污水的利用
(1)石油化工污水深度處理和回收利用,通過研究可以看出,由于存在水資源缺少的情況進而嚴重限制了石油化工企業的發展。所以需要高度重視對于污水的處理以及回收利用技術。在石油化工行業,在進行石油加工的時候不僅會造成較多的水以及水蒸氣的流失,而且大多數的水體都會變成污水,所以石油化工企業必須對這些污水進行深度處理,把污水轉換成可用水資源。還有就是通過處理的污水可以使用于企業雜用水這些方面,這樣可以有效的提升石油化工企業的水資源利用率。(2)城市污水回收利用于工業水。城市建設和人們的日常生活會產生較多的污水,由于這些污水的水質會好于石油化工污水的水質,所以深度處理技術難度會降低,并且在大多數的地區能夠使用城市污水回收利用和石油化工產業相結合,進而提升水資源利用率。
4結語
由于人們的生態保護意識的持續增強,并且我國可用水資源的減少,人們開始增加對于石油化工污水處理的重視程度,由于石油化工污水比較復雜,并且有著大量的污染物,進而很難進行處理,并且會造成比較嚴重的污染,一般的處理技術很難完成處理工作。國內外對石油化工污水的處理方法主要有固化、注入深度地層、沉降處理后直接排放、回注、焚燒、填埋等化學和物理方法。化學固化法可以使被固化后的有害物質不再向環境和地層進行擴散和遷移,但固化處理需很高的資金,一次性處理量大;回注法是將石油化工污水化學絮凝等方法處理后應用于配制鉆井液或將其注入井中,但是優良的絮凝劑較少;焚燒法處理資金較高,而且會給大氣造成二次污染;填埋法易對地表及地層水產生污染。這些方法雖然在一定程度上對石油化工污水進行了處理,但是石油化工污水中的有機污染物并未完全分解,依然對環境可能造成污染。所以,當進行處理的時候,需要在一定的基礎上,使用高級氧化生化組合技術或者是厭氧好氧組合技術,并且需要增深對于污水處理技術的研究,進而促進污水處理技術的發展。
參考文獻;
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【關鍵詞】管線 石油化工 工藝設計
石油化工生產過程中,往往采用大量管線,特別是石油的加工中,管線常常裝載多種易燃物、易爆物,并需要進行試壓實驗。因此,管線試壓技術在石油化工工藝設計中十分重要,本文就圍繞著管線試壓技術談談個人的看法。
1 管線的總體設計分析
石化生產用泵吸入管道設計是為了保證泵體能夠長時間處于正常的和良好的工作狀態。一旦泵的入口管系統發生了變徑狀況,可以通過應用偏心大小頭來達到防止變徑位置出現氣體積聚的現象。一般來講,偏心異徑管的安裝方式要注意以下問題:通常要多采用項平安裝,如果異徑管和向上彎的彎頭出現了直連的現象,要采用底平安裝。此種安裝方式的好處是能夠省去低點的排液。在布置泵的入口管線時,特別要考慮如下個方面的因素:
注意氣阻。常常被工作人員忽視的是進泵管線處存在氣阻現象,進泵管線處不可以存在氣阻現象,主要是因為一些設計或布局雖符合化工工藝的流程圖,可是在局部卻會產生氣阻現象,以致于嚴重影響泵的運行。
管道柔性。泵是同轉機械,管道推力作用在管嘴上會使轉軸的定位偏移,所以,在管道的設計上要確保泵嘴的承受力在一定數值范圍中。在塔底進泵處的高溫管線要特別注意熱補償問題。因此,要特別注意冷設備的管線更換問題。
設計逆流換熱。冷換設備中的冷水,其管程是這樣的,下進上出。當供水出現問題時,換熱器因為有水,可以不用排空因而不會出現什么問題。如果將冷換設備當成加熱器時用蒸汽加熱,蒸汽從上部引入,凝結水由下部排出。
熱應力。換熱器的固定點一般是在管箱端,凡連接封頭端管嘴的管道必須考慮因換熱器熱脹而位移的影響。重沸器返回線各段管線長度的分配要恰當,可以防止設備管嘴受力過大。回線各段管線長度的分配要恰當,可以防止設備管嘴受力過大。分餾塔與汽提塔之間的管線布置。通常分餾塔到汽提塔有調節閥組,調節閥組應靠近汽提塔安裝,以保證調節閥前有足夠離的液柱。避免管道震動。
2 裝置管線的試壓工藝技術
(1)試壓工藝技術準備。大型的石油化工裝置一般來講,其工藝管線繁雜,盤根錯節,走向錯綜復雜,要想讓試壓工作得以順利進行,就一定要預先做好必要準備,尤其是在技術問題上。具體來講,試壓前,要圍繞試壓的工藝流程圖來設計試壓的方案,要做到具體細致謹慎,試壓的理清流程中,一定要圍繞試壓工藝確定所用介質、采用的方法、步驟和試壓中各項安全技術措施等。
(2)管線的完整性檢查。管線試壓之前,有一項必須進行的工作就是檢查管線是否完整,通過本項檢查才可以進行試壓實驗,否則決對不允許進行試壓。試壓的完整性檢查要嚴謹,一定要圍繞著石油化工的管道系統圖、管道簡易試壓系統圖、管道剖面圖、管道平面圖、管道支架圖等方面的技術文件。另外,管線試壓完整性檢查有嚴格的方法規程。一般要經過自查,復查和審核三個流程。所謂自查指的是施工班組按設計圖紙對自己施工的管線自行檢查,這是完整性檢查的第一步。所謂復查,是指施工技術人員對試壓的系統每根管線逐條復檢,這是第二步。第三步,就是經過自查和復查后,試壓系統中所有管線按設計圖紙都達到了合格。再申報質監、單位進行審檢、質檢,進行最后的檢查。
(3)前期的物資儲備情況。試壓工作比較危險,所以在工作開始前要進行充分的物資準備,做到防患于未燃。管線試壓的介質主要有兩種:氣體介質與液體介質。氣體介質主要有空氣、干燥無油空氣和氨氣等介質充當。液體介質主要由水、潔凈水和純水等介質充當。所以,在試壓階段,如果管線沒有特殊的要求,通常就采用水作為試壓介質。在試壓時,一定要對試壓設備進行嚴格檢查和檢驗。包括維護保養、安全檢查和進場的布置。特別是進場布置上要注意各種安全技術措施以及物資的供應和現場的布置等工作。
(4)安全技術規范。管線試壓是非常危險的,應做好各項安全技術措施。液壓試驗管段長度一般不應超過一千米,試驗用的臨時加固措施應經檢查確認安全可靠,并做好標識。試驗用壓力表應在檢定合格期內,精度不低于一點五級,量程是被測壓力的一點五至二倍,試壓系統中的壓力表不得少于兩塊。液壓試驗系統注水時,應將空氣排盡,宜在環境溫度攝氏5度以上進行,否則須有防凍措施。系統試驗完畢后,應及時拆除所有臨時盲板,填寫試壓記錄。試壓過程中,試壓區域要設置警戒線,無關人員不得入內,操作人員必須聽從指揮,不得隨意開關閥門。
(5)壓力試驗。承受內壓管線的試驗壓力為管線設計壓力的一點五倍;當管道的設計溫度高于試驗溫度時,試驗壓力應符合下式Ps大于六點五時,取值為六點五;如果在試驗溫度下,Ps產生超過屈服強度應力時,要把試驗壓力降至管道壓力不超過屈服強度時的最高試驗壓力。氣壓試驗管道的試驗壓力為設計。對于氣壓作強度試驗的管線,當強度試驗合格后,直接將試驗壓力降至氣密性試驗的壓力,穩壓30分鐘,以無泄漏、無壓降為合格。檢驗采用在焊口、發蘭、密封處刷檢漏液的方法。
試壓現場(升壓、保壓期間)五米范圍內設置為危險區域,并掛警示標志。試壓過程中,無關人員不得進入警示區內進行與試壓無關的工作。拆下的螺栓按規格擺好,并涂二硫化鉬,用防雨布蓋上,法蘭面應仔細清理,并防止損壞。墊片應保護好,盲板、試壓備件與設備法蘭接觸處,應處理干凈,不得有雜物。緊固螺栓前,應先用均勻的緊固力將螺母初步擰緊。緊固螺栓時,沿直徑方向對稱均勻地緊固,重復此步驟,螺栓緊固不應少于三次。
試壓過程中,如果發現有異常響聲壓力下降、油漆剝落或加壓裝置發生故障等不正常現象時,應立即停止試壓,并查明原因。檢查中,有泄漏的焊接接頭出現時,應將壓力降至零兆帕,進行焊接接頭返修。再按試壓過程,重新試壓。保壓過程中,所有焊接接頭和連接部位檢查完畢并合格后,方可卸壓。壓力試驗完成后,所有應拆除的輔助部件應立即全部拆除,或者作上明顯的標記,以免運行時誤用。壓力試驗完成后,應核對記錄。
(6)氣體泄漏性試驗。工藝管道連同設備系統做氣密試驗,選擇氣密試驗的壓力為零點六兆帕,介質采用潔凈空氣。氣體的泄漏性試驗,檢點包括閥門填料處、法蘭式螺紋接頭連接處、過濾器與視鏡、放空閥、排氣閥等。氣體泄漏性試驗當達到試驗壓力時停壓10min再開始檢查,每一個檢查處液體涂刷不得少于兩次,巡回檢查所有密封點無滲漏為合格。氣體滲漏合格應及時緩慢降壓,并填寫試驗記錄。
3 結束語
筆者從管線的布置以及管線試壓技術等方面談了管線試壓技術在石油化工工藝設計中的應用問題。希望本文所談的幾點,能夠使石油化工工藝的安全生產再上一個臺階。
參考文獻
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關鍵詞:安全隱患 質量 技術問題
一、對石油化工工藝管線簡單介紹
我國雖然不是石油大國,但是,石油產量也是在不斷加大的開發階段,我國還是使用傳統的石油開采設備是石油的裂解裝置,也是一種以加工原材料為基本的生產模式,在生產過程中管道中主要是一些有毒、易爆、易燃的物質,所以管道的安全性是保障整個生產過程的關鍵,我們必須要將管道的安裝進行嚴格的把關,為以后的生產奠定基礎。石油管道的設計在石油設備布置中占據主導性的地位,安裝的過程要在設計內容的基礎之上,再根據自身單位的工作要求特點,進行合理的發揮。管道的密封性和受壓能力是管道的安全中兩個較為重要的指標。石油化工管道的安全性,不僅關系到企業的生命,同時也與我們息息相關,管道一旦泄露,將會造成不可挽回的社會影響。
二、試驗前的準備工作
通過對管道多年的研究,就管道安裝技術,從根本上說,與產品的設計和材料有很大的關系,而管道的質量又對石油化工裝置的設計與安裝現狀而言都是十分關鍵的所以在工作中確保裝置的安全在整個工程領域都是關鍵性的環節,也是保證安裝質量的基礎,所以一般的準備工作從以下幾個方面考慮。
1.技術準備在一些大型的石油化工企業中,一般化工的裝置都很繁多,而且系統較為復雜,各種管線之間有很多的交錯聯系,所以能夠保證壓力測試的正確、合理的進行,就要提前做好準備工作。首先,技術人員要對工藝流程圖進行合理編制,制定出科學、合理的設計安裝方案,方案已定要準確明了,避免在以后的工作中由于不清晰造成失誤,埋下質量安全的隱患。
2.完整性檢查
管道的壓力測試一般都是在試壓準備完成后進行的,在試壓準備沒有進行完整、合理的工程檢測完成之前,不能進行試驗。完整的試驗一般指在管道安裝設計方案和相關文件作為技術的依據,施工人員的素質和檢驗技術標準作為試驗的流程,對工作措施和模式進行分析。在試驗過程中,工作人員必須對每個管道都進行檢查,并且對流程也要進入深入的分析總結,在檢驗完成后詳細的表明質量檢驗文件,并且要經過相關部門進行再次審核。完整性檢查分為兩個部門,即硬件檢查和軟件檢查。
3.物資準備
管線的試壓介質可以分為兩種類型:氣體和液體。氣體一般采用空氣、氮氣或者干燥的無油空氣等。液體一般采用潔凈水和純水等。如果對管線沒有特殊的要求,一般就采用水為介質。由于試壓工作是一項比較危險的工作,所以在進行之前一定要進行比較充分的準備工作。準備工作包括維護保養、安全檢查、儀表的校驗、試壓臨時管線安裝布置、材料的準備以及各種隔離設施的布設和現場的物質布置等。
4.壓力試驗
壓力試驗主要是指管線在承受高溫條件下的承受能力,承受內壓管線的試驗壓力應該是設計壓力的1.5倍,當ps在實驗的條件下,產生的屈服度應力超出規定值時,就要降低試驗壓力,保證在不要超出屈服強度時的最高試驗壓力。當氣壓強度檢驗合格后,再將壓力降到氣密性試驗的壓力,保持穩壓30分鐘后,如果管道沒有泄露而且壓強沒有降低,這樣視為合格。
5.試壓安全技術規定
由于管線試壓具有一定的危險性,所以應該在試驗前做好安全技術措施。被試驗的管段長度不要超出1000m,試驗用到的臨時加固措施也要進行檢驗,保證其安全性。試驗的壓力表精度大于1.5級,量程應該選為被測壓力的1.5~2倍,如果試驗環境較冷,還要做好防凍措施。
三、石油化工生產中管道工藝和技術
1.泵入口管支架的設置
泵的入口架應該設置為可調節性的,最好將閥門設置在管道側前方,節水由下部排除,這樣比較方便操作。
2.氣阻
一定在泵的進線管設置時不能有氣阻,因為這是一個容易忽視的部分,從表面是無法辨認出的,就算局部的氣阻也有可能嚴重的影響到泵的正常工作,這也是常見的問題。
3.管道柔性
有一種管道是用來連接動設備和靜設備管口的,這種管道如果設計的柔性過大,在管道推理作用下容易發生偏轉,所以一定要設計管道管口在允許值范圍內。
4.設計逆流換熱裝置
冷水換流設備中,冷水是由管道的下部向上流動的,從上部的管口排出,這樣供水一旦發生故障,管道內部還會有水存積,不會馬上排空,如果作為加熱器,那么還能用熱蒸汽加熱,熱蒸汽從上部引入,水凝結后從下部排除。在設置返回線各段的管線長度時一定要根據實際情況,合理設置,設計的合理了就能防止管嘴處受到的壓力過大。
5.塔和容器的管線設計
一定要將分餾塔與汽提塔之間的管線合理布置,一般的裝置在分餾塔到汽提塔有調節閥組,調節閥在安裝時應該靠近汽提塔,這是為了保證調節閥前有足夠高的液柱。如果分餾塔的塔頂壓力是用熱旁路控制的,熱旁路一定要保證足夠的短,在設計管道上的調節閥時要接收介質的容器,這是為了盡量減小管道的震動。
6.管線的設計
在檢驗泵是否處于正常工作狀態中重要的一個部分就是吸入管道設計,這是很關鍵的步驟。在安裝泵管道口的變徑時,保證變徑不會積聚氣體,其中安裝方式可以采用項平安裝也可以采用底平安裝,具體選擇要根據不同的管道情況進行。
7.采樣點的設置
采樣點要設計在主管道上,還要在主管道分支前的管道上安裝,不能在死角或者偏角處設置采樣點,因為這些地方的采用點不具有代表性,更不應該設計在管道的底部,這樣很容易造成堵塞。
四、管架的設計
管架的設計和管道設計是緊密聯系的,如果管架設計不當,那么管道在實際運行當中容易受損,這其中管道的運轉組件極易受損,所以管架的設計安裝也是極其重要的一個環節。
1.管架中的彈簧架
管架的設計是否合理體現在,能很好地配合管道運行和設計中是否出現浪費。在管架設計中,應該減少彈簧架的使用,因為彈簧架比普通的架子要貴好多,而且彈簧架在使用過程中還有失效的危險,彈簧架一旦出現失效,可能會造成整個系統癱瘓。所以從實用和節約的兩方面考慮,應該使用剛性架。
2.沿塔敷設的管線
沿塔敷設的管線一般只設一個承重支架,如果管道系統太過龐大,使支架負重超出限制,就要再設一個支架,第二個支架就要設置彈簧吊架,然后每隔一段都要設置一個吊架,這是為了確保支架的安全性。
五、總結
由于石油化工生產中石油化工工藝管線數量眾多,危險系數較高,且在整體裝置中的地位十分重要,所以一定要嚴格按照要求和設計說明進行設計,隨著社會的發展,傳統的管線設置難免會有不足之處,所以設計者一定要從設計方法和手段的不斷進步中地提高設計質量。人的設計肯定也或多或少會出現失誤或者差錯,這就需要我們跟上時代的發展步伐,學習國外的先進技術,利用現代的高科技進行石油化工工藝管線設計,這樣就能使設計工作更高效、更優質,使一些人為的失誤降到最低,新的設計要求,是對設計者知識水平不斷更新提高的要求體現。總之,一定要在嚴格的管理和設計要求下,保證化工石油管線的正常工作是企業和人民共同的目標,只有完成了這樣的目標,各類工藝管道的安裝質量就得到了保證,企業和人民的生產和生命安全也得到了保障。
參考文獻
關鍵詞:夾點 石油化工 節能 應用
一、夾點技術的緣起和發展
夾點概念是基于熱力學第二定律提出的,從宏觀角度分析過程系統中能量流沿溫度曲線的分布,從中發現系統用能的瓶頸點,并找到解決瓶頸的一種方法。以夾點為基礎發展的過程能量綜合技術,則走出熱力學分析的領域,形成了能量回收利用的綜合合成技術。夾點技術應用不限于換熱網絡的分析與合成,也包括過程系統中熱能動力系統的優化合成等。但是最為普遍的還是對換熱網絡合成與優化的應用。
夾點技術,特別強調從系統的角度出發,開展節能省錢的綜合系統的診斷與優化,主要通過構造冷、熱物流組合曲線,總組合曲線和平衡組合曲線來繡工藝過程進行能量分析,制定節能設計和改造方案。夾點節能技術能夠直接應用于能量利用與回收系統的規劃、設計,尤其是節能改造,并能明確地指出可取得的節能經濟效益,以及采用的具體節能改造方案。夾點技術起源于對換熱器網絡的研究,由于換熱器作為能量傳遞設備被廣泛地應用于化學、電力、制藥等行業中,其換熱性能好壞直接關系到生產企業的能源利用效率。
在生產實踐中,人們發現了這樣一個問題:雖然單個的高效換熱器,但它將被納入一個換熱器網絡大,其傳熱效率不好。目前,換熱器網絡的研究主要集中在兩個方面,即換熱系統的設計和換熱系統的改造這兩個方面,它的最新發展方向為:壓降優化、柔性設計、蒸餾塔目標設定、低溫過程設計、間歇過程綜合、降低水流率、全局能量系統綜合和排放目標設定等。
在一般情況下,夾點技術發展趨勢趨現在3D的到來。經過20多年的發展,夾點技術已從熱回收的特殊工具發展成為一種卓有成效的過程設計方法,它是過程系統綜合的強有力方法,其研究和應用對促進企業技術進步、增加經濟效益、提高競爭能力等都有重大意義,夾點技術在我國的工業企業中有著廣闊的應用前景。
二、夾點技術的應用領域及特點
能源危機以來,世界各國政府和大企業開始重視節能工作。節能工作的發展經歷了這樣幾個過程:第一階段,屬于撿浮財的階段,主要表現在回收余熱,堵塞“跑、冒、滴、漏”,但在此階段所著眼的只是單個的余熱流,而不是整個熱回收系統;第二階段,考慮單個設備的節能,例如將蒸發設備從雙效改為三效,采用熱泵裝置,減少精餾塔的回流比,強化換熱器的傳熱等;第三階段,也就是現在所處的階段,考慮過程系統節能,這是由于九十年代以來過程系統工程學的發展,使人們認識到,要把一個過程工業的工廠設計的能耗最小、費用最小和環境污染最少,就必須把整個系統集成起來作為一個有機結合的整體來看待,達到整體設計最優化。因此,在現今過程系統節能的時代,過程集成已成為熱點話題。過程集成方法中目前最實用和最有效的就是夾點節能技術。夾點節能技術在國際上已成功地應用在2500多個項目中,在世界范圍內取得了顯著的節能效果。
夾點技術具有下列特點:
1.實用
可直接用于新過程設計和改造設計,還可以與系統優化等技術相結合,形成系統的過程設計方法,用以解決相當復雜的過程綜合等問題,具有設計結果同實際較為相近的優點;
2.簡單
首先是只需要物料衡算和能量衡算的數據,而不需要其它熱力學數據;其次是著重于物理現象如夾點的理解,并在此基礎上形成各種過程的設計準則;
3.直觀
由于利用熱流級聯模型和組合曲線等圖形方法表示過程能量降價的特征,使得現有過程的評價和新過程的綜合都十分直觀明了。所取得的效益也直觀地反映在公用工程用量上,使工程技術人員易于理解和運用;
4.靈活
根據夾點技術編制的程序能指出制約能耗的瓶頸部分,并針對瓶頸部分(如夾點附近)做出具體設計(如物流基本匹配),其余部分可由設計者充分發揮。
三、夾點技術在石油化工中應用方法
化工過程主要是熱加工過程中,過程中要滿足工藝操作提供熱量和功,能量回收系統的一個大比例,對于不考慮能量轉換及流動功的能量回收系統,一步加熱達到工藝過程參數和能量的要求后進入工藝操作系統(反應、分餾等系統)把原料加工為產品。為減少供入能量,在換熱子系統回收產品能量,提高原料溫度。換熱后產品經冷卻達到目標溫度。因此換熱子系統包括了冷卻、換熱和加熱三個部分。在這三個部分中,顯然存在著提高換熱、減少加熱和冷卻的相互依存關系,較全面的反映出能量回收的系統特點和規律。
四、結論
在概念設計階段的夾點分析法是一種非常成功的,但它不能進一步的基本設計階段,也不能作為設計優化的可實用方法。從本章的分析中得到以下結論:
1.使用夾點分析得到的結果不理想說明了:該系統在結構匹配可調節性不大,但并不說明該系統沒有節能潛力。
2.在夾點分析失效時,應該從系統的工藝流程來分析,尤其是對系統中熱負荷大的換熱器,尋求在這些大負荷換熱器上有沒有節能的潛力,并且應該考慮減少系統中的能量損失以及余熱的回收。
3.在考慮價格因素的前提下,盡可能的采用高品位的能量,提高利用效率。
4.在對該系統采用夾點分析時,并沒有得到理想的結果,我認為主要是因為:由于該系統的儀表不健全,相當一部分換熱器的熱負荷和進出口溫度很難得到,不能進行實際系統運行的分析,只能采用設計數據來進行夾點分析,而該設計在結構匹配方面做的很不錯,很難在對其進行改動達到節能效果。
參考文獻
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關鍵詞:石油化工 先進控制技術 自動化控制
20世紀70年代以來,隨著計算機技術的飛速發展及其在工業生產中的廣泛應用,工業生產的發展趨勢體現著兩個明顯的特征,一是生產規模越來越大,二是生產技術水平越來越高,這不僅表明了生產工藝技術水平的不斷提高,同時也說明在生產控制過程中的自動化水平也得到了不斷提高,這種趨勢在石油化工領域體現的尤為明顯。鑒于石油工業工藝復雜、高溫、高壓, 易燃、易爆、有毒等特性, 特別需要有可靠有效的檢測與控制手段來保證安全生產和優質高產。在這方面,控制理論與自動化儀表結合而實現的石油化工自動化起著決定性作用, 生產的全過程, 離不開自動化檢測與控制術。
因此,若要實現石油化學工業的科技進步,需要特別重視化工自動化技術的應用開發和推廣。化工自動化技術融于石油化工領域,它的應用不僅為化工生產建設提供先進技術和增加后勁,而且可以改變化工技術、設備和管理方面的落后面貌。化工自動化已成為化工企業提高效益和市場競爭能力的有效手段。過程控制從最早的手工控制發展至今大約可劃分為三個層次,第一層次為傳統控制,第二層次為先進控制,第三層次為優化控制。本文著重論述先進控制在化工生產中的應用。
隨著自動化控制技術的發展,先進過程控制應運而生。先進過程控制(也稱先進控制)是具有比常規控制更好的控制效果的控制策略的統稱,是提高過程控制質量,解決復雜控制過程問題的理論和技術。它已經成為目前過程控制應用最成功,也最具有前途的控制策略。先進控制內容豐富,涵蓋面廣,包括自適應控制,魯棒控制,預測控制,智能控制,非線性控制,最優控制等。
1.先進控制系統的主要特點:
1)傳統的自動控制是建立在精確的數學模型基礎上的,而先進控制的研究對象的模型可以未知或知之甚少,模型的結構和參數在很大的范圍內變動,比如工業過程中默寫干擾的無法預測,致使無法建立其模型,但先進控制就可以解決這類傳統控制無法解決的問題,比如模糊控制。
2)傳統的自動控制系統具有控制任務單一性的特點,先進控制通常用于處理復雜的多變量過程控制問題,如大時滯,多變量耦合,被控變量與控制變量存在著各種約束等,先進控制是建立在常規單回路控制之上的動態協調約束控制,可使控制系統適應實際工業生產過程動態特性和操作要求。
3)傳統的控制理論對線性問題有較成熟的理論,而對高度非線性的控制對象的控制效果不好。先進控制為解決這類復雜的非線性問題找到了一個出路,成為這類問題行之有效的途徑。
4)與傳統自動控制系統相比,先進控制系統具有足夠的關于人的控制策略,被控對象及環境的有關知識以及運用這些知識的能力。因此先進控制系統具有變結構的特點,能總體自尋優:具有自適應,自組織,自學習和自協調能力,有補償及自修復能力和判斷決策能力。
5)先進控制的實現需要足夠的計算能力作為支持。由于先進控制受控制算法的復雜性和計算機硬件兩方面因素的影響,早期的先進控制算法通常是在計算機控制系統的尚未機實施的。隨著DCS功能的不斷增強,更多的先進控制策略可以與基本控制策略一起在DCS上實現。后一種方式可有效的增強先進控制的可靠性,可操作性和維護性。
2.石油化工領域中先進控制系統的應用
在典型的煉化裝置生產操作過程中,存在著動態響應時間滯后、變量未能在線測量、動態響應非線性、干擾相互偶合、約束、大的外部干擾等特性,從而導致傳統的PID控制效果不佳。20世紀70年代初,學術界提出以多變量預估控制為核心的先進控制(advanced process control,APC)理論,根據裝置運行的實時數據,采用多變量模型預估技術,計算出最佳的設定值,送往控制器執行。多變量預估控制范圍不再只是針對某個具體的工藝測量值或與之有關的變量,而是根據1組相關的測量值乃至整個裝置的所有變量。通過實施APC,可以改善過程動態控制的性能,減少過程變量的波動幅度,使生產裝置在接近其約束邊界的條件下運行(卡邊操作)。90年代以來,大規模的模型預估控制和用于優化的非線性預估控制技術得以完善,在石油化工行業獲得廣泛應用,大量工業裝置在已有DCS基礎上配備了先進控制系統。先進控制可以保證該控制環節穩定運行在給定工況。先進控制系統是將化工工藝,化學工程,計算機,儀表,過程控制理論與先進控制技術進行有機結合而形成的一種新型控制系統,采用先進控制課提高系統的控制適應能力,克服由于系統本身的時變性,非線性,不穩定性,外部擾動的隨機性及不可檢測等帶來的問題。先進控制技術用于解決那些采用常規PID控制效果不佳或無法控制的復雜工業過程控制問題, 包括: 控制策略的改進, 數據采集、 處理和軟測量技術, 人工智能技術, 動態過程模型辨識技術, 多變量預測控制技術,PID參數自動整定技術等等。先進控制的實現需要足夠的計算能力作為支持。簡單的先進控制程序可用DCS提供的過程控制語言編寫, 運行在現場控制層, 計算復雜的先進控制軟件運行在DCS指定的節點上。先進控制方法可以保證該控制環節穩定運行在給定工況,特別是預估控制技術,組份推斷控制,模糊控制,神經網絡技術,自適應控制,故障診斷等在生產過程中已得到實際應用并取得良好的效果。
我國石油化工自動化經過五十年的發展,通過技術引進,消化,吸收和不斷創新,自動化水平取得了長足進步,已從手工操作發展到自動控制,從低級的單回路控制發展到高級復雜的系統控制及管控一體化,在自動化裝備,技術,功能,規模等方面都有了很大提高。大中型石油化工企業主要生產過程已在不同水平上實現自動化控制,并取得顯著經濟效益,小型骨干化工企業主要產品的主流程也已具有比較成熟的控制系統和低成本自動化成套技術,實現了生產信息在車間的集成。多年的實踐證明,自動化已成為企業提高效益的有效手段,特別適合隨著信息技術的應用和發展。
3.石油化工自動化的發展建議