任务书3脱丙烷塔

《过程控制工程》课程设计任务书一、设计题目：脱丙烷塔控制系统设计二、设计目的：1、掌握控制系统的基本构成、原理及设计的方法和步骤。2、掌握控制方案的设计、仪表选型的方法及管道流程图、仪表接线图、仪表安装等图的绘制方法。3、掌握节流装置和调节阀的计算。4、了解信号报警及联锁系统的设计和顺序控制系统的设计。5、了解过程控制设计的设计文件构成及编制。6、通过理论联系实际，掌握必须的工程知识，加强对学生实践动手能力和协作完成工程设计任务能力的培养。三、设计所需数据：1、主要工艺流程和环境特征概况脱丙烷塔的主要任务是切割C3和C4混合馏分，塔顶轻关键组分是丙烷，塔釜重关键是丁二烯。主要工艺流程如附图1所示：第一脱乙烷塔塔釜来的釜液和第二蒸出塔的釜液混合后进入脱丙烷塔，进料为气液混合状态，液化率为0.28。进料温度为32℃，塔顶温度为8.9℃，塔釜温度为72℃。塔内操作压力基本恒定在0.75MPa(绝压)。采用的回流比约为1.13。冷凝器由0℃丙烯蒸发制冷,再沸器加热用的0.15MPa(绝压)减压蒸汽由来自裂解炉的0.6MPa(绝压)低压蒸汽与冷凝水混合制得的。和其他精馏塔一样，脱丙烷塔也是一个高阶对象，具有对象通道多、内在机理复杂、变量间相互关联、动态响应慢、控制要求高等特点。假设该脱丙烷塔控制的主要目标是塔釜关键组分，可以再沸器的减压蒸汽流量为操纵变量构成控制系统，且此时再沸器的减压蒸汽流量是经常出现的扰动。同时要保持塔进料稳定，以及塔釜液位与塔底A馏出物料均匀缓慢变化。试设计自动控制，满足质量指标、物料指标、能量平衡及约束条件等要求。脱丙烷塔所处的环境为甲级防爆区域,工艺介质为多种烃类混合物,沸点低、易挥发、易燃、易爆，生产装置处于露天，低压、低温。主导风向由西向东。2、仪表选型说明所选仪表应具有本质安全防爆性能等特点，电动Ⅲ型仪表在安全性、可靠性等方面已能满足要求。电动仪表信号传送快且距离远，易与计算机配合使用，除控制阀外，可选用电动Ⅲ型仪表或采用数字式控制仪表。采用安全栅，构成本质安全防爆系统。3、再沸器加热蒸汽流量检测系统环室式标准孔板计算数据：（1）被测流体：饱和水蒸汽（2）流量：Mmax=1350kg/h;Mcom=900kg/h;Mmin=450kg/h（3）工作压力：p1=0.15MPa（绝压）;工作温度：t1=110℃（4）密度：ρs=0.8528kg/m3;粘度η=25×10-6Pa·s（5）允许的压力损失：应尽量小（6）管道内径：D20=200mm（7）管道材质：20#钢，新无缝管4、蒸汽流量控制阀口径计算数据：（1）流体：饱和水蒸汽（2）正常流量条件下：阀前绝压：p1=140kPa阀后绝压：p2=105kPa阀前温度：t1=110℃管道内径：D1=D2=200mm正常流量：Ws=900kg/h密度：ρs=0.8528kg/m3（3）稳态最大流量：Wmax=1350kg/h（4）选型：气动单座调节阀，等百分比固有流量特性，流开向型。型号：ZMAP-1.6K四、主要设计任务1、确定基本控制方案，要带有信号报警系统（设置3个液位报警上、下限：塔釜液位：30%-90%，冷凝器液位：20%-80%，回流罐液位：30%-80%），并按规范绘制带控制点的工艺流程图。2、对至少一个回路（再沸器加热蒸汽流量控制系统）进行仪表选型。3、对至少一个回路（再沸器加热蒸汽流量控制系统）的节流装置和调节阀进行计算。4、分析所用到的复杂控制系统并绘制复杂控制系统的仪表回路接线图。5、编制自控设备表（单个回路）。五、需提交的设计文件1、设计说明书2、控制流程图3、自控设备表（按规范绘制整张表格，可只填写已选型仪表）4、复杂控制安装系统图（选做）5、节流装置及调节阀计算数据表其中第1项应包括目录、摘要、正文及参考文献等项；2-6项均应按制图或制表规范来制作，图纸一律采用3号纸（297×420mm），作为附录附在设计说明书后。设计说明书采用统一封面，见附图2。参考资料1、《过程控制系统工程设计》.孙洪程,翁唯勤合编.化学工业出版社2、《过程控制系统》.李国勇.电子工业出版社3、《工业过程控制工程》.王树清等编.化学工业出版社4、《石油化工自动控制设计手册》、《自控常用材料器件