ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 07.12.2023
Просмотров: 14
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Введение
При реализации промышленного производства огромную роль играет автоматизация технологических процессов, так как она минимизирует материальные затраты, а также затраты ручного труда при выпуске продукции. Особенно автоматизация востребована в отраслях промышленности, конечная продукция которых имеет массовый спрос у конечного потребителя и используется во многих производственных процессах. Например, нефтегазовая, пищевая, и многие другие отрасли.
Автоматизация – отрасль науки и техники, охватывающий теорию и принципы построения систем управления технологическими объектами и процессами действия без непосредственного участия человека.
Современная функциональная АСУ ТП ориентирует предприятию в достижении таких целей, как: увеличение производительности, конкурентоспособности, действенности и рентабельности производства. счет внедрения современных технологий и оборудования, производству получается адаптировать и усовершенствовать промышленный процесс. зависимости от назначения в функции АСУ ТП может входить: регулирование и контроль за технологическим процессом; автоматизированный учет затрат,
хранение данных и др.; оперативное получение нужной информации о предупреждение рисков возникновения нештатных ситуаций и т.д.
Автоматизация производства направлена на:
Избавление человека от обязанности выполнять опасные, вредные и сложные операции вручную
В данном проекте «Автоматизация технологического процесса получения этан-этиленовой фракции в колонне №5» была разработана функциональная схема автоматизации, подобраны в соответствии с требованиями приборы нижнего уровня и комплекс технических средств.
-
Описание тех процесса
Осушенный пирогаз из отделения пиролиза и компримирования с давлением до 4,0 МПа и температурой от минус 20 °C до минус 10 °С поступает на две параллельно работающие системы газоразделения. В каждой системе пирогаз поступает на охлаждение и конденсацию через регулятор расхода в трубное пространство аппаратов № 11.2. В аппарате № 11.2 пирогаз охлаждается пропан-пропиленом кипящим при температуре минус 18 °С или минус 30 °С.
Жидкий пропан-пропилен из напорной емкости № 211 поступает в коллектор жидкого хладагента, откуда через клапан регулятора уровня поступает в аппарат № 2, а затем в межтрубное пространство холодильников № 1, или 12, где испаряется за счет тепла пирогаза и в виде паров через сепаратор № 2 поступает в сепаратор № 201 или № 203, оттуда на всасывание турбокомпрессоров корпуса 0201.
Газожидкостная смесь из трубного пространства аппаратов № 11-2 поступает в аппараты № 31-2 где охлаждается пропан-пропиленом кипящим при температуре минус 30 °С. Жидкий хладагент с коллектора, через клапан регулятора уровня поступает в аппарат № 4, а затем в межтрубное пространство аппаратов № 3, или № 32, где испаряется за счет тепла пирогаза и в виде паров через аппарат № 4 поступает в отделитель № 201, а оттуда на всасывание первой степени турбокомпрессоров корпуса 0201. Пирогаз вместе с углеводородным конденсатом из аппарата № 3 поступает на питающую тарелку № 18 колонны № 5.
Примечание: холодильники № 1.12 и № 3.12 работают последовательно. Первая нитка пирогазовых холодильников находится в работе, а вторая находится в резерве. Колонна № 5 орошается бутаном-абсорбентом.
Навстречу абсорбенту движется несконденсировавшийся пирогаз и пары углеводородов из кипятильников № 6. Стекая вниз по колонне с тарелки на тарелку, охлажденный абсорбент поглощает углеводороды С2 и выше, а также частично метан, при этом выделяется теплота абсорбции.
Чтобы обеспечить полную абсорбцию углеводородов С2 и выше, теплота абсорбции отводится при помощи четырех промежуточных холодильников № 7.1-7.4, установленных между глухими тарелками 25-26, 29-30, 33-34, 37-38.
Абсорбент с вышележащих тарелок № 26, 30, 34, 38 самотеком стекает в трубное пространство холодильников № 7.1-7.4, охлаждается и поступает соответственного на нижележащую тарелку № 25, 29,33, 37. Охлаждение абсорбента в них производится кипящим пропан-пропиленом
-
в аппаратах № 7.1, № 7.2 при температуре минус 30 °С или минус 18 °C, -
в аппаратах № 7.3, № 7.4 при температуре минус 30 °С. Жидкий хладагент с коллектора через клапан регулятора уровня поступает в аппараты № 8.1,8.2,8.3,8.4, а затем в межтрубное пространство соответствующих холодильников № 7.1,7.2,7.3,7.4, где испаряется за счет тепла абсорбента и в виде паров через сепараторы № 8.18.28.3,8.4 поступает на всасывание турбокомпрессоров.
-
Технологический процесс
2.1 Характеристика процесса ректификации как объекта управления.
Ректификационная колонна многоёмкостной объект управления с распределенными технологическими параметрами
Ректификация — разделение жидких смесей на практически чистые компоненты, различающиеся температурами кипения, путём многократного испарения жидкости и конденсации паров. Процесс относится к основным процессам химической технологии. Показателем эффективности является состав целевого продукта. В зависимости от технологических особенностей в качестве целевого продукта могут выступать, как дистиллят, так и кубовый остаток. Поддержание постоянного состава целевого продукта и будет являться целью управления
Процесс ректификации относится к основным процессам химической технологии. Показателем эффективности его является состав целевого продукта. В зависимости от технологических особенностей в качестве целевого продукта могут выступать как дистиллят, так и кубовый остаток. Поддержание постоянного состава целевого продукта и будет являться целью управления. Состав другого продукта при этом может колебаться в определенных пределах вследствие изменения состава исходной смеси.
В качестве объекта управления при автоматизации процесса ректификации примем установку, состоящую из тарельчатой ректификационной колонны, выносного кипятильника, дефлегматора и теплообменника для подогрева исходной смеси.
Ректификационная установка является сложным объектом управления со значительным временем запаздывания, с большим числом параметров, характеризующих процесс, многочисленными взаимосвязями между ними и распределенностью, т. д.
Трудность регулирования процесса объясняется также частотой и амплитудой возмущений. Возмущениями являются изменения начальных параметров исходной смеси, тепло- и хладоносителей, изменения свойств теплопередающих поверхностей, отложение веществ на стенках и т. д. Кроме того, на технологический режим ректификационных колонн, устанавливаемых под открытым небом, влияют колебания температуры атмосферного воздуха.
Показатель эффективности процесса концентрация искомого компонента в дистилляте самым непосредственным образом зависит от начальных параметров исходной смеси. С их изменением в процесс могут поступать наиболее сильные возмущения, в частности по каналу состава исходной смеси, так как состав определяется предыдущим технологическим процессом.
Расход сырья может быть стабилизирован с помощью регулятора расхода. Диафрагма и исполнительное устройство регулятора должны быть установлены до теплообменника, так как после нагревания смеси до температуры кипения теплообменнике поток жидкости может содержать паровую фазу, что нарушает работу автоматических устройств.
Большое значение для процесса ректификации имеет температура исходной смеси. Если смесь начинает поступать в колонну при температуре ниже температуры кипения, нагреваться до этой температуры парами, идущими из нижней части колонны. Конденсация паров при этом возрастает, что нарушает весь режим процесса ректификации. Поэтому температуру исходной смеси стабилизируют изменением расхода теплоносителя, подаваемого в теплообменник; тем самым ликвидируют одно из возмущений.
Для получения определенной концентрации, в соответствии с правилами следует поддерживать на определенном значении только два из перечисленных параметров, давлении и концентрации.
Давление легко стабилизировать изменением расхода пара из колонны. Исполнительное устройство при этом устанавливают не на шлемовой трубе, соединяющей верхнюю часть ректификационной колонны с дефлегматором, а на линии хладоносителя, поступающего в дефлегматор. Это вызвано, в частности, тем, что при дросселировании пара в шлемовой трубе дефлегматор начинает работать в режиме переменного давления, что неблагоприятно влияет на процесс конденсации.
Стабилизация давления в верхней части колонны необходима не только для поддержания заданного состава целевого продукта, но и для обеспечения нормального гидродинамического режима колонны, так как при понижении давления может произойти «захлебывание» колонны (восходящий поток пара начинает препятствовать стеканию жидкости по тарелкам вниз),а при его повышении уменьшается скорость парового потока, что связано с уменьшением производительности установки.
Сравнительно просто регулировать также концентрацию изменением расхода флегмы: чем выше этот расход, тем больше в жидкости низкокипящего компонента, и наоборот. На практике часто регулируют состав паров (а в отдельных случаях и непосредственно состав дистиллята) изменением расхода флегмы. Регулирующий орган во всех случаях может быть установлен как на линии флегмы, так и на линии дистиллята, что равноценно. В качестве анализаторов состава используют хроматографы и газоанализаторы.
Итак, для достижения цели управления необходимо стабилизировать давление и состав жидкости в верхней части колонны. Качество регулирования этих параметров зависит от состава и скорости паров, движущихся из нижней (исчерпывающей) части колонны и определяемых ее технологическим режимом. Главным образом давлением, температурой и составом жидкости в кубе колонны.
Необходимость стабилизации давления паров в кубе отпадает, так как ректификационная колонна обладает хорошо выраженными свойствами самовыравнивания по этому параметру, и регулирование давления в укрепляющей части колонны приведет к тому, что давление в кубе через несколько минут примет определенное (несколько большее, чем в верхней части колонны) значение.
Этого нельзя сказать о температуре (составе) жидкости в кубе (как и в
верхней части колонны, в кубе, кроме давления, достаточно регулировать лишь один параметр). Изменение расхода флегмы с целью регулирования второго параметра приводит к изменению параметров в кубе колонны лишь через несколько часов. В связи с этим для поддержания нормального режима в кубе возникает необходимость независимого регулирования одного из этих параметров. Обычно стабилизируют температуру, поскольку, с одной стороны, датчик температуры значительно проще и надежнее, чем анализаторы состава, а с другой стороны, если целевым продуктом является дистиллят, то требования к технологическому режиму в нижней части колонны менее жесткие, чем в верхней части.
Регулирующие воздействия в нижней части колонны могут осуществляться изменением расходов кубового остатка и теплоносителя, подаваемого в кипятильник. Если учесть, что расход остатка следует использовать для поддержания материального баланса, т. е. для стабилизации уровня жидкости в кубе, то единственным регулирующим воздействием при регулировании температуры является изменение расхода теплоносителя.
Таким образом, если целевым продуктом является дистиллят, то для достижения цели управления следует регулировать расход исходной смеси, температуру исходной смеси, давление в верхней части колонны, состав жидкости в верхней части колонны, температуру и уровень жидкости в кубе. (Если же целевым продуктом является кубовый остаток, то в нижней части колонны регулируют состав жидкости изменением расхода теплоносителя, а в верхней температуру изменением расхода флегмы.) Контролю подлежат: расход исходной смеси, дистиллята, флегмы, остатка, тепло- и хладоносителей; состав и температура конечных продуктов; температура исходной смеси, тепло- и хладоносителя; уровень в кубе колонны; температура по высоте колонны; давления в верхней и нижней частях колонны, а также перепад этих давлений.
2.2 Анализ особенностей автоматизации объекта управления