CN110564442B - 一种蒸馏塔顶工艺防腐自动调控系统 - Google Patents

一种蒸馏塔顶工艺防腐自动调控系统 Download PDF

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    • C10G7/00—Distillation of hydrocarbon oils
    • C10G7/12—Controlling or regulating

Abstract

本发明提供了一种蒸馏塔顶工艺防腐自动调控系统，包括数据采集系统、自动注水系统、自动注剂系统和控制系统，数据采集系统、自动注水系统和自动注剂系统分别与控制系统相连，数据采集系统包括在线测量系统和数据接口获取系统，在线测量系统包括在线PH计、在线氯离子测定仪和在线铁离子含量测量仪，实现PH值、氯离子及铁离子的实时在线测量；数据接口获取系统包括MES工艺操作数据、LIMS分析化验数据、在线腐蚀监测数据、腐蚀模型计算数据和定点测厚数据在内的其他离线输入数据进行自动获取，存储和集中管理；数据采集系统将采集的数据发送给控制系统，控制系统控制自动注水系统和自动注剂系统进行注水和注剂。

Description

一种蒸馏塔顶工艺防腐自动调控系统
技术领域
本发明涉及蒸馏塔顶自动控制领域，具体涉及一种蒸馏塔顶工艺防腐自动调控系统。
背景技术
随着国内原油劣质化，近年来蒸馏塔顶系统低温腐蚀的情况非常突出，已成为国内炼油企业的共性问题。主要表现在蒸馏装置的塔顶(包括顶循环)、催化分馏塔顶、焦化分馏塔顶，最典型的如常减压装置的分馏塔塔顶系统的露点腐蚀及铵盐垢下腐蚀，一些炼厂甚至发生过常压塔顶部塔壁腐蚀穿孔的案例。解决分馏塔顶系统低温腐蚀已迫在眉睫，它已成为影响炼油装置安全长周期运行的突出问题。对于塔顶系统低温腐蚀的控制，单纯依靠材质升级往往事倍功半，而良好的工艺防腐是解决问题的关键。国内外炼厂普遍采用“一脱四注”的工艺防腐措施，即电脱盐、注水、注缓蚀剂、注中和剂、注碱，目前国内常减压装置防腐注剂量调节全部为原始人工手动控制。因原油性质不断变化，分析频率低且滞后，人工注剂调节跟不上实际腐蚀环境，是影响工艺防腐效果的重要因素。经验表明90％的腐蚀发生在10％时间，因此对防腐进行实时监控，并对注剂实现自动调节显得尤为重要和紧迫。CN103420470A“一种炼油装置工艺水介质pH值的自动控制系统”对水系统PH实现了自动调整，但未从塔顶工艺防腐角度整体考虑，且同时实现注缓蚀剂、中和剂及碱的调控。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供了一种蒸馏塔顶工艺防腐自动调控系统，解决用于提高塔顶工艺防腐蚀效果，实现塔顶PH值、氯离子及铁离子的实时在线分析；实现注中和剂、缓蚀剂及注碱的在线连续实时自动调控。
本发明采用以下的技术方案：
一种蒸馏塔顶工艺防腐自动调控系统，包括数据采集系统、自动注水系统、自动注剂系统和控制系统，所述数据采集系统、自动注水系统和自动注剂系统分别与所述控制系统相连，所述数据采集系统包括在线测量系统和数据接口获取系统，所述在线测量系统包括在线PH计、在线氯离子测定仪和在线铁离子含量测量仪，实现PH值、氯离子及铁离子的实时在线测量；所述数据接口获取系统包括MES工艺操作数据、LIMS分析化验数据、在线腐蚀监测数据、腐蚀模型计算数据和定点测厚数据；数据采集系统将采集的数据发送给控制系统，控制系统控制自动注水系统和自动注剂系统进行注水和注剂。
优选地，所述自动注剂系统包括注剂罐、注剂泵、自动注中和剂控制系统、自动注缓蚀剂控制系统和自动注碱控制系统。
优选地，所述自动注中和剂控制系统基于在线PH计测定的PH值来控制中和剂注入量。
优选地，所述自动注中和剂控制系统通过建立塔顶系统含电解质的热力学平衡模型来控制中和剂注入量。
优选地，所述自动注缓蚀剂控制系统基于在线铁离子含量测量仪测定的铁离子含量控制注缓蚀剂量。
优选地，所述自动注缓蚀剂控制系统通过在线腐蚀监测数据控制注缓蚀剂量。
优选地，所述自动注碱控制系统通过在线氯离子测定仪测定的氯离子或客户需要调节控制注碱量。
优选地，所述自动注水系统通过MES工艺操作数据和LIMS分析化验数据控制注水量。
优选地，所述自动注水系统中的注水量根据MES工艺操作数据和LIMS分析化验数据中的系统压力和温度、物流量和组成成分计算20－50％的注水依然保持在液态所需的注水量调整塔顶工艺措施的自动调控。
优选地，所述自动注水系统中的理论注水量为：
Figure BDA0001686066370000021
其中
Figure BDA0001686066370000022
为水的饱和蒸汽压，单位为MPa；
Figure BDA0001686066370000023
A＝θ2+n1θ+n2
B＝n3θ2+n4θ+n5
C＝n6θ2+n7θ+n8
Figure BDA0001686066370000024
Figure BDA0001686066370000025
为水的饱和温度，单位为K；
n1为0.11670521452767×104，n2为-0.72421316703206×106，n3为-0.17073846940092×102，n4为0.12020824702470×105，n5为-0.32325550322333×107，n6为0.14915108613530×102，n7为-0.48232657361591×104，n8为0.40511340542050×106，n9为-0.23855557567849，n10为0.65017534844798×103。
将以上控制逻辑嵌入控制系统内，并通过数据采集系统获取系统压力和温度、物流量和组成，从而实现注水量的计算，最终通过注水泵实现注水的自动加入。
本发明具有的有益效果是：
对腐蚀关键参量进行实时监测，并及时调整注剂量，大幅度提高工艺防腐效果，解决用于提高塔顶工艺防腐蚀效果，实现塔顶PH值、氯离子及铁离子的实时在线分析；实现注中和剂、缓蚀剂及注碱的在线连续实时自动调控，对防腐进行实时监控，并对注水、注剂进行自动调节；避免因原油性质不断变化，分析频率低、且滞后，人工注剂调节跟不上实际腐蚀环境等原因影响工艺防腐效果。
附图说明
图1为蒸馏塔顶工艺防腐自动调控系统的总体框架图。
图2为蒸馏塔顶工艺防腐自动调控的实施过程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体的说明：
结合图1和图2，一种蒸馏塔顶工艺防腐自动调控系统，包括数据采集系统、自动注水系统、自动注剂系统和控制系统，数据采集系统、自动注水系统和自动注剂系统分别与控制系统相连，数据采集系统包括在线测量系统和数据接口获取系统，在线测量系统包括在线PH计、在线氯离子测定仪和在线铁离子含量测量仪，实现PH值、氯离子及铁离子的实时在线测量；数据接口获取系统包括MES工艺操作数据、LIMS分析化验数据、在线腐蚀监测数据、腐蚀模型计算数据和定点测厚数据在内的其他离线输入数据进行自动获取，存储和集中管理；数据采集系统将采集的数据发送给控制系统，控制系统控制自动注水系统和自动注剂系统进行注水和注剂。
1、注剂的调控：
自动注剂系统包括注剂罐、注剂泵、自动注中和剂控制系统、自动注缓蚀剂控制系统和自动注碱控制系统。
自动注中和剂控制系统基于在线PH计测定的PH值控制中和剂注入量。也可以建立塔顶系统含电解质的热力学平衡模型来控制中和剂注入量。
自动注缓蚀剂控制系统基于在线铁离子含量测量仪测定的铁离子含量和在线腐蚀监测数据控制注缓蚀剂量。
自动注碱控制系统通过在线氯离子测定仪测定的氯离子或客户需要调节控制注碱量。
在分馏塔顶冷凝罐水包位置安装在线测量系统，即在线PH计、在线氯离子测定仪及在线铁离子含量测量仪。在线测量系统将实时测量的数据通过变送器传输到控制柜，控制柜与DCS系统连接，操作人员可实时监控数据变化。
实施过程中PH值的变化与中和剂的注入系统形成连锁，铁离子、腐蚀速率与缓蚀剂的注入形成连锁，氯离子与注碱形成连锁，通过控制系统使测量系统测量的数据与设置的最佳调节值比较得到偏差反馈到注剂系统，通过注剂控制器内部的PID算法，不断的调节变频控制器的频率输出，调节计量泵中和剂、缓蚀剂、碱液的注入量。整个系统形成了闭环控制，保证现场中和剂、缓蚀剂、碱的稳定注入。
有些企业未安装在线PH计、在线氯离子测定仪及在线铁离子含量测量仪，利用数据接口获取系统的数据接口自动获取MES工艺操作数据、LIMS分析化验数据、在线腐蚀监测数据、腐蚀模型计算数据及包括定点测厚数据在内的其他离线输入数据，根据同样的逻辑控制中和剂、缓蚀剂及碱液的注入量。其中pH值控制范围：5.5～7.5(注有机胺时)，7.0～9.0(注氨水时)6.5～8.0(有机胺+氨水)；铁离子控制范围：≤3(mg/L)。Cl-含量控制范围≤30(mg/L)；平均腐蚀速率控制范围≤0.2(mm/a)。
2、注水的调控：
自动注水系统中的注水量根据MES工艺操作数据和LIMS分析化验数据中的系统压力和温度、物流量和组成成分计算20－50％的注水依然保持在液态所需的注水量调整塔顶工艺措施的自动调控。
自动注水系统中的理论注水量为：
Figure BDA0001686066370000041
其中
Figure BDA0001686066370000042
为水的饱和蒸汽压，单位为MPa；
Figure BDA0001686066370000043
A＝θ2+n1θ+n2
B＝n3θ2+n4θ+n5
C＝n6θ2+n7θ+n8
Figure BDA0001686066370000044
Figure BDA0001686066370000045
为水的饱和温度，单位为K；
n1为0.11670521452767×104，n2为-0.72421316703206×106，n3为-0.17073846940092×102，n4为0.12020824702470×105，n5为-0.32325550322333×107，n6为0.14915108613530×102，n7为-0.48232657361591×104，n8为0.40511340542050×106，n9为-0.23855557567849，n10为0.65017534844798×103。
将以上控制逻辑嵌入控制系统内，并通过数据采集系统获取系统压力和温度、物流量和组成，从而实现注水量的计算，最终通过注水泵实现注水的自动加入。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种蒸馏塔顶工艺防腐自动调控系统，其特征在于，包括数据采集系统、自动注水系统、自动注剂系统和控制系统，所述数据采集系统、自动注水系统和自动注剂系统分别与所述控制系统相连，所述数据采集系统包括在线测量系统和数据接口获取系统，所述在线测量系统包括在线PH计、在线氯离子测定仪和在线铁离子含量测量仪；所述数据接口获取系统包括MES工艺操作数据、LIMS分析化验数据、在线腐蚀监测数据、腐蚀模型计算数据和定点测厚数据；数据采集系统将采集的数据发送给控制系统，控制系统控制自动注剂系统和自动注水系统进行注水和注剂；
所述自动注水系统通过MES工艺操作数据和LIMS分析化验数据控制注水量；
所述自动注水系统中的注水量根据MES工艺操作数据和LIMS分析化验数据中的系统压力和温度、物流量和组成成分计算20－50％的注水依然保持在液态所需的注水量调整塔顶工艺措施的自动调控；所述20－50％的注水具体为总注水质量的20－50％；
所述自动注水系统中的理论注水量为：
Figure FDA0003071576090000011
其中
Figure FDA0003071576090000012
为水的饱和蒸汽压，单位为MPa；
Figure FDA0003071576090000013
A＝θ2+n1θ+n2
B＝n3θ2+n4θ+n5
C＝n6θ2+n7θ+n8
Figure FDA0003071576090000014
Figure FDA0003071576090000015
为水的饱和温度，单位为K；
n1为0.11670521452767×104，n2为-0.72421316703206×106，n3为-0.17073846940092×102，n4为0.12020824702470×105，n5为-0.32325550322333×107，n6为0.14915108613530×102，n7为-0.48232657361591×104，n8为0.40511340542050×106，n9为-0.23855557567849，n10为0.65017534844798×103。
2.根据权利要求1所述的一种蒸馏塔顶工艺防腐自动调控系统，其特征在于，所述自动注剂系统包括注剂罐、注剂泵、自动注中和剂控制系统、自动注缓蚀剂控制系统和自动注碱控制系统。
3.根据权利要求2所述的一种蒸馏塔顶工艺防腐自动调控系统，其特征在于，所述自动注中和剂控制系统基于在线PH计测定的PH值来控制中和剂注入量。
4.根据权利要求2所述的一种蒸馏塔顶工艺防腐自动调控系统，其特征在于，所述自动注中和剂控制系统通过建立塔顶系统含电解质的热力学平衡模型来控制中和剂注入量。
5.根据权利要求2所述的一种蒸馏塔顶工艺防腐自动调控系统，其特征在于，所述自动注缓蚀剂控制系统基于在线铁离子含量测量仪测定的铁离子含量控制注缓蚀剂量。
6.根据权利要求2所述的一种蒸馏塔顶工艺防腐自动调控系统，其特征在于，所述自动注缓蚀剂控制系统通过在线腐蚀监测数据控制注缓蚀剂量。
7.根据权利要求2所述的一种蒸馏塔顶工艺防腐自动调控系统，其特征在于，所述自动注碱控制系统通过在线氯离子测定仪测定的氯离子或客户需要调节控制注碱量。
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