过程控制课程设计汇本(脱丙烷塔控制系统设计有图)
丙烷脱氢装置DCS与SIS一体化设计（评审修改版）
丙烷脱氢装置DCS与SIS一体化设计（评审修改版）丙烷脱氢装置DCS与SIS一体化设计梁亚霖1程兴1陈备跃2浙江中控技术股份有限公司，浙江杭州，310053宁波海越新材料有限公司，浙江宁波，315800摘要：集散控制系统（DCS）和安全仪表系统（SIS）在工业过程控制中的地位都是不可或缺的。
近年来，对于是否将两者系统进行集成实现DCS/SIS一体化控制系统一直是过程控制系统研究领域讨论的热点。
本文以丙烷脱氢项目为例，结合实例阐述了DCS/SIS一体化系统架构的原理，并总结了DCS/SIS一体化实施的过程。
关键词：丙烷脱氢安全仪表系统集散控制系统一体化控制Integration of DCS and SIS for a Propane Dehydrogenation UnitLiang Yalin1Cheng Xing1 Chen Beiyue2Zhejiang SUPCON Co., Ltd., Hangzhou, Zhejiang, 310053Ningbo Haiyue New Material Co., Ltd., Ningbo, Zhejiang 315800Abstract: Distributed Control System (DCS) and Safety Instrumented Systems (SIS) play an important roles in the industrial process control, they’re both essential. In recent years, it is an argument that whether DCS and SIS should be integrated. The control system integration of DCS & SIS is described in detail in various stages of projects implementation and the actual effect in the whole process.Keywords: Propane Dehydrogenation(PDH),Safety Instrumented Systems (SIS), Integration, Distributed Control System(DCS)0 引言宁波海越新材料有限公司60万吨/年丙烷脱氢装置，采用美国Lummus公司的Catofin 工艺，是其C3~C5烷烃脱氢生产单烯烃的改进技术。
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0.15 MPa(绝压)减压蒸汽由来自裂解炉的0.6 MPa(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。
脱丙烷塔设计
I-C4=
10.70
198.175
0.198
197.977
L-C4=
4.94
91.494
0.000
91.494
N-C4
4.90
90.753
0.000
90.753
T-C4=
8.74
161.874
0.000
161.874
I-C5
6.82
126.313
0.000
126.313
C-C4=
0.51
90.753
/
/
/
/
T-C4=
8.74
161.874
0.000
161.874
/
/
/
/
I-C5
6.82
126.313
0.000
126.313
/
/
/
/
C-C4=
0.51
9.446
0.000
9.446
/
/
/
/
合计
100
1852.100
845.728
1006.394
15.563
830.165
692.373
137.837
表2-2 脱乙烷塔各股物料组成
组分
102D流量Kmol/h
202D流量Kmol/h
203B流量Kmol/h
C2=
0.185
0.185
0
C2
8.520
8.367
0.153
C3=
701.059
7.011
694.048
C3
135.438
0
135.438
脱戊烷塔塔顶压力自动控制系统设计-化工过程控制工程课程设计报告
《化工过程控制工程课程设计报告》题目：脱戊烷塔塔顶压力自动控制系统设计学院：专业：班级：姓名：指导教师：年月日目录1．课程设计的目的 (1)2.课程设计题目描述和要求 (1)3.课程设计报告内容 (1)3.1工艺简介 (1)3.2控制系统设计 (2)3.3仪表选择 (3)3.3.1压力仪表的选择： (3)3.3.2控制阀的选择： (5)3.3.3电气阀门定位器的选择： (6)3.3.4仪表介绍 (8)3.4控制系统连接 (9)3.5系统投运 (9)参考书目 (11)附录：脱戊烷塔工艺图1．课程设计的目的针对脱戊烷塔顶压力自动控制系统的课题，模拟的进行完整的设计，理论联系实际，运用和巩固在《化工过程控制工程》课程和本专业其他相关课程所学习的知识，培养独立思考、分析和解决实际问题的能力。
通过本次设计使学生熟悉工程设计的思维和步骤，并了解如何进一步根据确定的设计方案合理选择自动化仪表，培养学生查阅资料，独立获取新知识、新信息的能力。
2.课程设计题目描述和要求（1）题目：脱戊烷塔塔顶压力自动控制系统设计（2）要求：1.设计符合要求的合适的控制系统:2.画出控制原理图；3.选择合适的控制、检测仪表；4.进行系统的连接和所选仪表作用方式的正确确定。
3.课程设计报告内容3.1工艺简介蒸汽裂解装置中产生的裂解气经过分离出来的碳五以后的汽油组分作为脱戊烷塔的进料，利用C5馏分与C5以后等重组分沸点不同，在脱戊烷塔中进行气液分离，使C5组分从C5以后的重组分中分离出来。
温度是影响产品质量的重要因素，因此需要设计控制方案加以控制。
只有在一定的压力下温度才能表征分离的效果因此对压力也需进行自动控制，进料从塔中部（第24块塔盘）进入。
塔顶产品为碳五馏分，送出界区，塔底产品为C6-C8汽油馏分，也送去贮罐。
脱戊烷塔压力0.08MPa(G)，塔底温度111℃，再沸器采用低压蒸汽进行换热。
脱戊烷塔工艺进料为C5以上组分，塔顶产物为C5，塔底产物为C6-C8。
脱丙烷精馏塔设计
设 ， ，查 图得 列下表
表2-3
组分
i
i
n
反
%
1.0
55.0
8.5
15.8
4.8
10.5
1.7
2.7
1
3.6
1.52
1.34
0.675
0.63
0.6
0.52
0.5
1
0.00278
0.3618
0.06343
0.234
0.07762
0.175
脱丙烷塔原理
脱丙烷塔原理今天来聊聊脱丙烷塔的原理。
你知道吗，在化工生产的这个大工厂里啊，脱丙烷塔可是个很重要的角色呢。
就好比咱们家庭里把混合的杂粮分类一样，脱丙烷塔干的也是这么个分类的活儿，不过它分的是化工原料里的丙烷和其他物质。
这就像从一堆各种颜色、各种大小的豆子里把某一种特别的豆子拣出来，只不过脱丙烷塔使用的不是手，而是靠不同物质的沸点差异这个特性。
咱们先来说说这个沸点。
沸点啊，你可以理解为液体开始沸腾变成气体的温度。
比如说咱们烧水，到100℃水就开了，这个100℃就是水的沸点。
不同的物质沸点不一样，丙烷也有自己的沸点。
老实说，我一开始也不明白脱丙烷塔怎么能把丙烷和其他的物质分离开来。
这就要说到脱丙烷塔的工作过程了。
它就像一个超级精准的分拣机器，原料从塔底进入，然后加热，这时不同沸点的物质就开始了“变身秀”。
沸点低的丙烷就最先按耐不住啦，就像性子最急的人最先冲出去一样，它很容易就变成气体跑到塔的上部。
而那些沸点高的物质呢，可能还得在塔底附近多待会儿，它们变化相对比较慢，还保持着液态的状态。
说到这里，你可能会问，那怎么最终把丙烷和其他物质彻底分开呢？塔顶有专门的装置，可以把变成气体的丙烷收集起来，这样就把丙烷和其他的物质分离开来了。
打个比方，这就像我们把那些先冲出门去（指变成气体跑到塔顶）的“急性子”（丙烷）拦住，然后让其他没出门（仍然在塔底附近的物质）和先出去的这些分开，避免混在一起。
从更原理的层面来说呢，这是基于相平衡理论的。
物质在不同温度压力下会在气液两相之间进行分配，脱丙烷塔巧妙地利用了这个特性，根据其需要的分离目标调整温度和压力等条件。
实际应用的案例也很多啊。
比如说在石油炼制过程中，原油经过一系列的加工得到了很多混合的烃类物质，这时候就需要脱丙烷塔把丙烷这种比较轻的烃类分离开来。
如果不分开的话，这些不同的物质混在一起下一步的加工就不好进行啦，就像你做饭的时候一堆不同的调料混在一起没分开储存，取用的时候就很麻烦。
脱丙烷塔
工艺设计条件 液相
1 质量流量 2 密度 3 体积流量 4 粘度 5 表面张力 6 体系因子 1 塔径 2 板间距 3 塔截面积 4 开孔区面积 5 开孔率 kg/h kg/m3 m3/h cp dyn/cm / m m m2 m2 % 31736.46 7 质量流量 814.85 38.95 0.55 26.05 0.50 2.04 0.6096 3.2557 2.2218 12.00 8 密度 9 体积流量 10 粘度 11 安全因子 12 充气因子 6 孔数 7 开孔密度 8 溢流程数 9 堰的形式
90%操作
1.1178 1.7481 0.0613 9.3147 14.5671 3.1972 5.0000 23.6844 0.0488 0.0634 0.0234 0.0317 0.0713 0.1030 0.0189 53.1705 0.1727 20.4134 0.0299 0.2027 0.0063 2.9134 3.0000
负荷性能图参数
1 操作点横坐标 2 操作点纵坐标 3 操作上限百分比 4 操作下限百分比 5 5%漏液时漏点动能因子 m3/h 10^3m3/h --m/s(kg/m3)^0.5 38.95 14.56 110.00% 90.00% 5.00
6 10%漏液时漏点动能因子
m/s(kg/m3)^0.5
A
B
A
B
A
B
C
B
单流程塔盘
双流程Y 气相体积流量 10^3*m3/h 0-操作线 1-液相下限线 2-液相上限线 3-漏液线 4-雾沫夹带线 5-液泛线
气相
kg/h kg/m 3 m3/h cp / / # #/m2 / / 35601.41 2.45 14556.42 0.01 0.80 0.50 327.21 147.27 1 平堰
过程控制课程设计(脱丙烷塔控制系统设计有图)资料
成绩：《过程控制工程》课程设计报告题目：脱丙烷塔控制系统设计学院：计算机与电子信息学院班级：自动化姓名：学号：指导教师：起止日期：2012年12月31日～2013年01月4日目录一、设计任务书 (2)二、设计说明书 (5)1、摘要2、基本控制方案的设计与分析3、节流装置的计算4、蒸汽流量控制阀口径的计算三、参考文献 (11)四、附图 (15)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、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独立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，塔釜重关键是组分丁二烯。
主要工艺流程如图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℃。
塔内操作压力为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0.15 MPa(绝压)减压蒸汽由来自裂解炉的0.6 MPa(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。
脱丙烷塔的自动控制应满足质量指标、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。
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成绩：
《过程控制工程》
课程设计报告
题目：脱丙烷塔控制系统设计
学院：计算机与电子信息学院
班级：自动化
姓名：
学号：
指导教师：
起止日期：2012年12月31日～2013年01月4日
目录
一、设计任务书 (2)
二、设计说明书 (5)
1、摘要
2、基本控制方案的设计与分析
3、节流装置的计算
4、蒸汽流量控制阀口径的计算
三、参考文献 (11)
四、附图 (15)
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、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独立完成
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，塔釜重关键是组分丁二烯。
主要工艺流程如图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℃。
塔操作压力为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0.15 MPa(绝压)减压蒸汽由来自裂解炉的0.6 MPa(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、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。
脱丙烷塔的自动控制应满足质量指标、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，最好全部选用电动Ⅲ型仪表。
采用安全栅，可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℃
管道径：D1= D2=200mm
正常流量：MS=900kg/h
密度：ρS=0.8528kg/m3
（3）稳态最大流量：Mmax=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接线图。
5、设计布置控制室并绘制控制室平面布置图。
6、绘制再沸器加热蒸汽流量检测系统标准孔板制造图。
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
4、复杂系统仪表接线图
5、节流装置及调节阀计算数据表
6、标准孔板制造图
7、控制室平面布置图
其中第1项应包括目录、摘要、正文及参考文献等项；2-7项均应按制图或制表规来制作，图纸采用3号纸（297×420mm），也可以使用电脑制图，作为附录附在设计说明书后。
参考资料
1、《过程控制系统工程设计》.洪程,翁唯勤合编.化学工业
2、《实用自动控制指南》.[美]M.G安德鲁，H.B威廉斯.化学工业
3、《炼油化工自控设计手册》。