CN104359505B - 基于安全联锁系统的石化工艺过程参数测定实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于安全联锁系统的石化工艺过程参数测定实验装置，包括筛板精馏塔装置、填料吸收塔装置、通用阀门性能试验装置以及控制上述装置运行的测控系统，筛板精馏塔装置包括筛板精馏塔、加料系统、回流系统、塔底蒸汽发生系统、产品出口管和残液出口管，填料吸收塔装置包括填料吸收塔、混合气供应系统、供水系统和氨气吸收装置，通用阀门性能试验装置包括供气系统、供液系统以及阀门试验台，阀门试验台的前端分别与所述的供气系统和供液系统连接。本发明集成了筛板精馏塔的回流比实验、填料吸收塔的液泛实验和通用阀门性能测试实验，由实验得到的数据为相关成套塔设备的设计和阀门性能研究提供指导，整套装置集成化程度高，结构紧凑。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于安全联锁系统的石化工艺过程参数测定实验装置。
背景技术
回流比、液泛点以及阀门流量系数等是石化工艺过程中的重要参数，相关参数的选取及控制是相应工艺工程能否正常运行的关键。
回流比是精馏塔设计和操作的重要参数，回流比的大小不仅影响所需的理论塔板数、塔径、塔板的结构尺寸，还影响加热蒸汽和冷却水的消耗量。回流比的选取范围是在最小回流比Rmin至无穷大之间。若选取的回流比太小，则所需的理论塔板数多，设备投资费用大。若选取的回流比太大，不仅使加热蒸汽及冷却水的消耗量增大，操作费增大，还可能影响塔径，使设备投资费用增大。同时，太大的回流比使塔在操作时改变回流比、调节塔的分离能力的作用也大大减小。因此，无论从经济上考虑，还是从操作上考虑，在精馏塔的设计或操作时都应选取较为适宜的回流比。
液泛点被认为是填料塔操作工况的极限。填料塔的最大通量等于开始液泛时的负荷。填料塔发生液泛后，会导致压力降和持液量的快速增加和工作效率的急剧减小，这将会使得装置变得无法操作。因此，理想的状态是使填料塔工作在尽可能靠近液泛点的位置，但又不会达到液泛，以避免不稳定情况的发生。研究液泛现象发生的机理和影响因素，准确预计液泛起始点，对保证系统和设备的安全，以及改善和提高设备的工作性能都具有重要意义。
工业用阀门，如截止阀、球阀、闸阀、蝶阀等，必须在一定的压力、流量下正常工作。其性能的好坏直接影响到生产过程中阀门上、下游甚至整个管网的运行状况。在实际生产中，阀门的密封能力是衡量其是否可用、耐用的重要标志。通过阀门试验，检测其泄漏率是否在允许范围内，从而判断阀门密封是否合格。阀门的流量、流阻是阀门在不同开度下的介质流通量和介质经过阀门后的压力损失。作为截断装置使用的阀门，通过流量试验可以找出影响阀门流量流阻系数的各种因素，对改进阀门结构、降低阀门流体阻力有指导作用；作为调节流量或压力的阀门，通过测定阀门不同开度下的流量系数，通过试验和改进，以提高阀门的调节性能。
因此，准确测定石化成套设备相关工艺参数已成为当务之急，然而，与其配套的成套实验设备尚待发展。
发明内容
为了克服现有实验用石化工艺流程装置存在的上述缺点，本发明提供一种基于安全联锁系统的石化工艺过程参数测定实验装置。
本发明采用的技术方案是：
基于安全联锁系统的石化工艺过程参数测定实验装置，其特征在于：包括筛板精馏塔装置、填料吸收塔装置、通用阀门性能试验装置以及控制上述装置运行的测控系统，
所述的筛板精馏塔装置包括筛板精馏塔、加料系统、回流系统、塔底蒸汽发生系统、产品出口管和残液出口管，所述的筛板精馏塔的内部设置有降液管和若干块塔板，底部设有所述的残液出口管；所述的加料系统包括高位贮液槽，所述的高位贮液槽通过第一流量调节阀和第一涡轮流量计与所述的筛板精馏塔的进料口连接；所述的回流系统包括冷凝器，所述的冷凝器的蒸汽入口端通过管道与所述的筛板精馏塔的顶部连接，所述的冷凝器的出口管路上设有三通，三通的一支管通过第二涡轮流量计与筛板精馏塔连接，三通的另一支管与所述的产品出口管连接，所述的冷凝器的进水口通过第二流量调节阀和第三涡轮流量计与第一水泵连接，所述的第一水泵通过第一管道过滤器与凉水塔连接，所述的凉水塔通过管道与所述的冷凝器的出水口连接；所述的塔底蒸汽发生系统包括再沸器，所述的再沸器的入口端通过三通与筛板精馏塔的底部连接，三通的另一支管与所述的残液出口管连接，所述的再沸器的出口端通过第三流量调节阀和第四涡轮流量计与筛板精馏塔连接；所述的产品出口管上设有第四流量调节阀和第五涡轮流量计，所述的残液出口管上设有第五流量调节阀和第六涡轮流量计；
所述的填料吸收塔装置包括填料吸收塔、混合气供应系统、供水系统和氨气吸收装置，所述的填料吸收塔的内部上方设置有液体分布器；所述的填料吸收塔的进气端设置有所述的混合气供应系统，所述的混合气供应系统在填料吸收塔的进气管路的前端设有三通，三通的一支管通过第六流量调节阀和第七涡轮流量计与罗茨鼓风机连接，另一支管通过第七流量调节阀和第八涡轮流量计与装有氨蒸汽的气瓶连接；所述的供水系统包括第二水泵，所述的第二水泵的进水口通过第八流量调节阀和第二管道过滤器与吸收液储槽连接，所述的吸收液储槽通过第九流量调节阀与填料吸收塔的底部连接，所述的第二水泵的出水管路上设有三通，三通一支管通过管路与所述的吸收液储槽连接，另一支管通过第十流量调节阀和第九涡轮流量计与所述的液体分布器连接；所述的氨气吸收装置包括氨气吸收槽，所述的氨气吸收槽通过管道与所述的填料吸收塔的顶部连接；
所述的通用阀门性能试验装置包括供气系统、供液系统以及阀门试验台，所述的阀门试验台的前端设有三通，三通的两支管分别与所述的供气系统和供液系统连接；所述的供气系统包括空气压缩机，所述的空气压缩机通过管道与缓冲罐的入口端连接，所述的缓冲罐的出口端通过第十一流量调节阀和第十涡轮流量计与三通连接，三通的一支管通过第十二流量调节阀和第十一涡轮流量计与所述的筛板精馏塔的备用口连接，三通的另一支管与所述的阀门试验台的前端的三通支管连接；所述的供液系统包括第三水泵，所述的第三水泵的进水口通过管道和第三管道过滤器与第一水槽连接，所述的第三水泵的出口管路上设有三通，三通的一支管与第一水槽连接，另一支管通过第十三流量调节阀和第十二涡轮流量计与所述的阀门试验台的前端的三通支管连接；所述的阀门试验台包括待测阀门，所述的阀门试验台的前端的三通支管通过管道与待测阀门的入口端连接，所述的待测阀门的出口端设置出口总管，所述的出口总管的中部依次设有第一支管和第二支管，所述的第一支管通过管道与第二水槽连接，所述的第二支管通过管道与量杯连接，所述的出口总管的外端部与所述的填料吸收塔的备用口连接。
进一步，所述的填料吸收塔的内部填充的填料是250Y型的板波纹填料。
进一步，所述的液体分布器采用莲蓬头喷溅式液体分布器。
进一步，所述的第三流量计上连接有一温度控制器，所述的第五流量计上连接有第一液位计，所述的第八流量计上连接有第二液位计，所述的第九流量计上连接有第三液位计，并且所述的第三流量调节阀与所述的温度控制器、所述的第五流量调节阀与第一液位计、所述的第八流量调节阀与第二液位计以及所述的第九流量调节阀与第三液位计三分别形成连锁控制。
进一步，所述的降液管采用弓形或齿形堰。
进一步，所述的塔板的筛孔呈正三角形排列。
进一步，所述的筛板精馏塔的顶部设有第一安全阀；所述的填料吸收塔的顶部设有第二安全阀；所述的缓冲罐的顶部设有第三安全阀。
本发明的有益效果体现在：集成了筛板精馏塔的回流比实验、填料吸收塔的液泛实验以及通用阀门性能测试实验，由实验得到的数据为相关成套塔设备的设计和阀门性能的研究提供指导，创新性地增加了阀门性能测试平台，整套装置集成化程度高，结构紧凑。
附图说明
图1是本发明筛板精馏塔装置结构示意图。
图2是本发明通用阀门性能试验装置结构示意图。
图3是本发明填料吸收塔装置结构示意图。
具体实施方式
本实施例中，筛板精馏塔1的内径为104mm，塔板数目为12块，塔板的筛孔直径为2mm，呈正三角形排列的筛孔的间距为8mm。填料吸收塔39内径为210mm，内部不分段填料层的高度为1m。
参照图1至图3，基于安全联锁系统的石化工艺过程参数测定实验装置，包括筛板精馏塔装置、填料吸收塔装置、通用阀门性能试验装置以及控制上述装置运行的测控系统，
所述的筛板精馏塔装置包括筛板精馏塔1、加料系统、回流系统、塔底蒸汽发生系统、产品出口管9和残液出口管21，所述的筛板精馏塔1的内部设置有降液管和若干块塔板，底部设有所述的残液出口管21；所述的加料系统包括高位贮液槽4，所述的高位贮液槽4通过第一流量调节阀5和第一涡轮流量计6与所述的筛板精馏塔1的进料口连接；所述的回流系统包括冷凝器7，所述的冷凝器7的蒸汽入口端通过管道与所述的筛板精馏塔1的顶部连接，所述的冷凝器7的出口管路上设有三通，三通的一支管通过第二涡轮流量计8与筛板精馏塔1连接，三通的另一支管与所述的产品出口管9连接，所述的冷凝器7的进水口通过第二流量调节阀15和第三涡轮流量计16与第一水泵14连接，所述的第一水泵14通过第一管道过滤器13与凉水塔12连接，所述的凉水塔12通过管道与所述的冷凝器7的出水口连接；所述的塔底蒸汽发生系统包括再沸器17，所述的再沸器17的入口端通过三通与筛板精馏塔1的底部连接，三通的另一支管与所述的残液出口管21连接，所述的再沸器17的出口端通过第三流量调节阀18和第四涡轮流量计19与筛板精馏塔1连接；所述的产品出口管9上设有第四流量调节阀10和第五涡轮流量计11，所述的残液出口管21上设有第五流量调节阀22和第六涡轮流量计23；
所述的填料吸收塔装置包括填料吸收塔39、混合气供应系统、供水系统和氨气吸收装置，所述的填料吸收塔的内部上方设置有液体分布器57；所述的填料吸收塔39的进气端设置有所述的混合气供应系统，所述的混合气供应系统在填料吸收塔的进气管路的前端设有三通，三通的一支管通过第六流量调节阀45和第七涡轮流量计46与罗茨鼓风机44连接，另一支管通过第七流量调节阀42和第八涡轮流量计43与装有氨蒸汽的气瓶41连接；所述的供水系统包括第二水泵54，所述的第二水泵54的进水口通过第八流量调节阀52和第二管道过滤器53与吸收液储槽50连接，所述的吸收液储槽50通过第九流量调节阀49与填料吸收塔39的底部连接，所述的第二水泵54的出水管路上设有三通，三通一支管通过管路与所述的吸收液储槽50连接，另一支管通过第十流量调节阀55和第九涡轮流量计56与所述的液体分布器57连接；所述的氨气吸收装置包括氨气吸收槽58，所述的氨气吸收槽58通过管道与所述的填料吸收塔39的顶部连接；
所述的通用阀门性能试验装置包括供气系统、供液系统以及阀门试验台，所述的阀门试验台的前端设有三通，三通的两支管分别与所述的供气系统和供液系统连接；所述的供气系统包括空气压缩机27，所述的空气压缩机27通过管道与缓冲罐28的入口端连接，所述的缓冲罐28的出口端通过第十一流量调节阀29和第十涡轮流量计30与三通连接，三通的一支管通过第十二流量调节阀25和第十一涡轮流量计26与所述的筛板精馏塔1的备用口2连接，三通的另一支管与所述的阀门试验台的前端的三通支管连接；所述的供液系统包括第三水泵33，所述的第三水泵33的进水口通过管道和第三管道过滤器32与第一水槽31连接，所述的第三水泵33的出口管路上设有三通，三通的一支管与第一水槽31连接，另一支管通过第十三流量调节阀34和第十二涡轮流量计35与所述的阀门试验台的前端的三通支管连接；所述的阀门试验台包括待测阀门36，所述的阀门试验台的前端的三通支管通过管道与待测阀门36的入口端连接，所述的待测阀门36的出口端设置出口总管，所述的出口总管的中部依次设有第一支管和第二支管，所述的第一支管通过管道与第二水槽37连接，所述的第二支管通过管道与量杯38连接，所述的出口总管的外端部与所述的填料吸收塔39的备用口47连接。
进一步，所述的填料吸收塔39的内部填充的填料是250Y型的板波纹填料。
进一步，所述的液体分布器57采用莲蓬头喷溅式液体分布器。
进一步，所述的第三流量计18上连接有一温度控制器19，所述的第五流量计22上连接有第一液位计24，所述的第八流量计52上连接有第二液位计51，所述的第九流量计49上连接有第三液位计48，并且所述的第三流量调节阀与所述的温度控制器、所述的第五流量调节阀与第一液位计、所述的第八流量调节阀与第二液位计以及所述的第九流量调节阀与第三液位计三分别形成连锁控制。
进一步，所述的降液管采用弓形或齿形堰。
进一步，所述的塔板的筛孔呈正三角形排列。
进一步，所述的筛板精馏塔1的顶部设有第一安全阀3；所述的填料吸收塔39的顶部设有第二安全阀40；所述的缓冲罐28的顶部设有第三安全阀。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (7)
1.基于安全联锁系统的石化工艺过程参数测定实验装置，其特征在于：包括筛板精馏塔装置、填料吸收塔装置、通用阀门性能试验装置以及控制上述装置运行的测控系统，
所述的筛板精馏塔装置包括筛板精馏塔、加料系统、回流系统、塔底蒸汽发生系统、产品出口管和残液出口管，所述的筛板精馏塔的内部设置有降液管和若干块塔板，底部设有所述的残液出口管；所述的加料系统包括高位贮液槽，所述的高位贮液槽通过第一流量调节阀和第一涡轮流量计与所述的筛板精馏塔的进料口连接；所述的回流系统包括冷凝器，所述的冷凝器的蒸汽入口端通过管道与所述的筛板精馏塔的顶部连接，所述的冷凝器的出口管路上设有三通，三通的一支管通过第二涡轮流量计与筛板精馏塔连接，三通的另一支管与所述的产品出口管连接，所述的冷凝器的进水口通过第二流量调节阀和第三涡轮流量计与第一水泵连接，所述的第一水泵通过第一管道过滤器与凉水塔连接，所述的凉水塔通过管道与所述的冷凝器的出水口连接；所述的塔底蒸汽发生系统包括再沸器，所述的再沸器的入口端通过三通与筛板精馏塔的底部连接，三通的另一支管与所述的残液出口管连接，所述的再沸器的出口端通过第三流量调节阀和第四涡轮流量计与筛板精馏塔连接；所述的产品出口管上设有第四流量调节阀和第五涡轮流量计，所述的残液出口管上设有第五流量调节阀和第六涡轮流量计；
所述的填料吸收塔装置包括填料吸收塔、混合气供应系统、供水系统和氨气吸收装置，所述的填料吸收塔的内部上方设置有液体分布器；所述的填料吸收塔的进气端设置有所述的混合气供应系统，所述的混合气供应系统在填料吸收塔的进气管路的前端设有三通，三通的一支管通过第六流量调节阀和第七涡轮流量计与罗茨鼓风机连接，另一支管通过第七流量调节阀和第八涡轮流量计与装有氨蒸汽的气瓶连接；所述的供水系统包括第二水泵，所述的第二水泵的进水口通过第八流量调节阀和第二管道过滤器与吸收液储槽连接，所述的吸收液储槽通过第九流量调节阀与填料吸收塔的底部连接，所述的第二水泵的出水管路上设有三通，三通一支管通过管路与所述的吸收液储槽连接，另一支管通过第十流量调节阀和第九涡轮流量计与所述的液体分布器连接；所述的氨气吸收装置包括氨气吸收槽，所述的氨气吸收槽通过管道与所述的填料吸收塔的顶部连接；
所述的通用阀门性能试验装置包括供气系统、供液系统以及阀门试验台，所述的阀门试验台的前端设有三通，三通的两支管分别与所述的供气系统和供液系统连接；所述的供气系统包括空气压缩机，所述的空气压缩机通过管道与缓冲罐的入口端连接，所述的缓冲罐的出口端通过第十一流量调节阀和第十涡轮流量计与三通连接，三通的一支管通过第十二流量调节阀和第十一涡轮流量计与所述的筛板精馏塔的备用口连接，三通的另一支管与所述的阀门试验台的前端的三通支管连接；所述的供液系统包括第三水泵，所述的第三水泵的进水口通过管道和第三管道过滤器与第一水槽连接，所述的第三水泵的出口管路上设有三通，三通的一支管与第一水槽连接，另一支管通过第十三流量调节阀和第十二涡轮流量计与所述的阀门试验台的前端的三通支管连接；所述的阀门试验台包括待测阀门，所述的阀门试验台的前端的三通支管通过管道与待测阀门的入口端连接，所述的待测阀门的出口端设置出口总管，所述的出口总管的中部依次设有第一支管和第二支管，所述的第一支管通过管道与第二水槽连接，所述的第二支管通过管道与量杯连接，所述的出口总管的外端部与所述的填料吸收塔的备用口连接。
2.如权利要求1所述的基于安全联锁系统的石化工艺过程参数测定实验装置，其特征在于：所述的填料吸收塔的内部填充的填料是250Y型的板波纹填料。
3.如权利要求2所述的基于安全联锁系统的石化工艺过程参数测定实验装置，其特征在于：所述的液体分布器采用莲蓬头喷溅式液体分布器。
4.如权利要求3所述的基于安全联锁系统的石化工艺过程参数测定实验装置，其特征在于：所述的第三流量计上连接有一温度控制器，所述的第五流量计上连接有第一液位计，所述的第八流量计上连接有第二液位计，所述的第九流量计上连接有第三液位计，并且所述的第三流量调节阀与所述的温度控制器、所述的第五流量调节阀与第一液位计、所述的第八流量调节阀与第二液位计以及所述的第九流量调节阀与第三液位计分别形成联锁控制。
5.如权利要求4所述的基于安全联锁系统的石化工艺过程参数测定实验装置，其特征在于：所述的降液管采用弓形或齿形堰。
6.如权利要求5所述的基于安全联锁系统的石化工艺过程参数测定实验装置，其特征在于：所述的塔板的筛孔呈正三角形排列。
7.如权利要求6所述的基于安全联锁系统的石化工艺过程参数测定实验装置，其特征在于：所述的筛板精馏塔的顶部设有第一安全阀；所述的填料吸收塔的顶部设有第二安全阀；所述的缓冲罐的顶部设有第三安全阀。
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