1 石油化工工業(yè)及其自動化的發(fā)展
石油化工工業(yè)是由化學工業(yè)中發(fā)展而來,它采用石油、天然氣等原料,生產(chǎn)出燃料油(氣)三大合成材料及多種有機化工原料、合成氨等石化產(chǎn)品。向前延伸應包括油田、氣田、海上油氣開采,在我國成立了中石油、中海油、中石化三大集團公司。石油化工自動化分煉化自動化、油氣田自動化、海上平臺自動化及輸油、氣管線自動化等分支。本文由于篇幅有限,以煉化自動化為主進行闡述。
三大合成材料是指合成橡膠、合成纖維、合成樹脂與塑料,其中樹脂有五大通用樹脂,即聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯和abs,作為國民經(jīng)濟支柱原料產(chǎn)業(yè)還有開發(fā)空間。這些合成材料多是以乙烯生產(chǎn)裝置生產(chǎn)出的乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯、芳烴等中間體原料,所以石化工業(yè)往往用乙烯生產(chǎn)能力來衡量其發(fā)展水平。我國從上世紀60年代起,在引進、消化、吸收基礎上,已經(jīng)形成了石化工業(yè)和創(chuàng)新體系。在以70年代進口年產(chǎn)30萬噸乙烯及以后多套乙烯(包括11.5萬噸乙烯)裝置引進的基礎上,自行改造均達到年產(chǎn)40~60萬噸水平,又2006年9月投產(chǎn)的茂名年產(chǎn)100萬噸乙烯工程,新建裂解裝置國化率達到了87.8%。目前我國乙烯生產(chǎn)量
已近年產(chǎn)900~1000萬噸,而且在裂解技術有原料生產(chǎn)技術和聚合技術三大領域均有了一批自己的技術。
煉油廠的燃料油氣產(chǎn)品中,壓縮天然氣(cng)和液化石油氣(lpg)等氣體燃料將成21世紀煤炭替代新能源,加上天然氣原料增加因素,這對于煉化工業(yè)的路線會有一定影響。由于節(jié)能、環(huán)保、有效利用資源要求的推動,石化技術正出現(xiàn)新的突破,即出現(xiàn)第二代石化技術。第二代石化技術大概有下列幾方面:乙烯生產(chǎn)技術;環(huán)境友好技術;減少生產(chǎn)工序縮短工藝流程技術;改變原料路線技術;天然氣化工技術。其中乙烯生產(chǎn)技術中,石腦油催化裂解,甲烷兩步轉(zhuǎn)化技術較有希望,后者我國進展較快。
由于石化工業(yè)提供的三大合成材料比較天然橡膠、棉花及鋼材等產(chǎn)量增加快,它推動了建筑、汽車、機械、電子信息、輕工、紡織、農(nóng)業(yè)等相關產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,所以石化工業(yè)需求更加旺盛,這也促使石化技術快速發(fā)展,相應石化工業(yè)自動化技術也快速發(fā)展。
近年來除合資的南京揚子/巴斯夫60萬噸/年,上海石化/賽科90萬噸/年,惠州中海油/殼牌80萬噸/年乙烯項目及上述茂名乙烯項目已投產(chǎn)外,正準備或剛開工的還有福建石化/exxon、天津石化/dow、蘭州石化/phillips、撫順、獨山子、大慶、大連等乙烯項目,這些均為大型石化聯(lián)合裝置。煉油也有十多項1000萬噸/年煉油廠在改擴建中。而這些項目都是自動化程度很高,約占投資的10%是用于自控工程的,所以“自動化盤子”很大,我國自動化儀表行業(yè)民族工業(yè)在與外資合作、競爭中將會得到壯大。
煉化自動化是典型的過程控制。多年以來,大多數(shù)dcs生產(chǎn)商都是把目標對準煉化工業(yè)。自動化檢測儀表、執(zhí)行器及分析儀表從編制系列型譜、標準化、成批生產(chǎn)至新產(chǎn)品開發(fā),也是以滿足煉化工業(yè)的需求為主。本文重點闡述煉化工業(yè)自動化的特點,順應儀表及控制系統(tǒng)數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化、集成化的發(fā)展趨勢,分檢測/執(zhí)行儀表、控制策略、管控一體化三方面來闡述。
煉油石化工業(yè)環(huán)境中防爆、防腐等專門問題將由另文專議,本文就不展開解釋了。煉油石化行業(yè)習慣把油品調(diào)和、罐群、裝東儲運等作為界外,所以本文也將以界內(nèi)為主進行闡述。
我國石化行業(yè)提出安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)的裝置運行要求,這也是對石化自動化的要求,所以從事為石化工業(yè)服務的自動化儀表和系統(tǒng)的制造、集成的從業(yè)人員,要圍繞這個中心做好工作。
2 檢測執(zhí)行儀表
2.1 溫度儀表
石化現(xiàn)場設備或管道內(nèi)界質(zhì)溫度一般都需要指示控制,溫度范圍為-200~1800℃ 。大多數(shù)采用接觸式測量,在現(xiàn)場指示的水銀玻璃溫度計多被雙金屬溫度計取代,zui常用的是熱電阻、熱電偶。特殊熱電阻有油罐平均溫度計等特殊熱電偶和耐磨熱電偶(如乙烯裂解爐、催化裂化及丙烯腈裝置用高速流動狀態(tài)下測量高溫)、表面熱電偶(根據(jù)測量物體表面形狀而定)、多點式熱電偶(用在反應器、合成塔、轉(zhuǎn)化爐等處),防爆熱電偶等。熱電阻、熱電偶信號多直接進入dcs或其它溫度采集儀表,一體化的溫度變送器(兩線制)等因現(xiàn)場總線技術興起而逐漸普及。
2.2 壓力儀表
因為與安全密切相關,所以壓力儀表受到工程重視。壓力范圍為到300mpa(高壓聚乙烯反應器)。壓力傳感器、變送器和特種壓力儀表采用多種原理,而且可用于高溫介質(zhì)、脈動介質(zhì)、粘稠狀、粉狀、易結(jié)晶介質(zhì)的壓力測量,精度可達0.1級。壓力表分液柱式、彈性式、活塞式(壓力校驗儀)三類。作為壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)除采用壓力變送器將信號送到dcs或其它調(diào)節(jié)器外,位移平衡式基地式調(diào)節(jié)器仍常用在現(xiàn)場。
2.3 物位儀表
石化行業(yè)一般以液位測量