Описание технологического процесса ректификации

Содержание

Введение…………………………………………………………………………2

Описание технологического процесса ректификации………………………3-7

Характеристика процесса управления………………………………………7-10

Выбор технических средств автоматизации……………………………….11-19

Заключение………………………………………………………………………20

Список литературы………………………………………………………………21

 

Введение

Автоматизация процесса ректификации представляет собой сложную инженерную задачу вследствие большого числа регулируемых параметров, их взаимной связи, сложной и недостаточно изученной динамики процесса. К тому же ректификационная колонна - объект управления со значительной инерционностью и временем запаздывания по каналам управления .  Сегодня значительно расширились возможности автоматизации, контроля и регулирования процесса ректификации. Использование микропроцессорных контроллеров как центральных управляющих органов позволяет учесть более широкий спектр технологических требований и повысить надежность поддержания оптимального технологического режима.

Основные управляющие воздействия - расходы флегмы в колонну и теплоносителя в кипятильник. Причем изменение расхода флегмы относительно быстро приводит к изменению состава дистиллята и одновременно с большим запаздыванием и в значительно меньшей степени - к изменению состава кубового остатка. Изменение же расхода греющего пара приводит в основном к изменению состава кубового остатка; состав флегмы при этом изменяется намного слабее.  Применительно к непрерывному процессу ректификации поддержание заданного по технологическому регламенту состава целевого потока является целью управления процессом. Состав потока, не содержащего целевого продукта, может меняться в определенных пределах вследствие изменения состава и скорости подачи исходного питающего потока. Возмущения по составу и расходу питающей смеси приводят к изменению давления, температуры, состава жидкости и паров в колонне. Но эти возмущения являются контролируемыми и могут быть учтены при реализации задач оптимального управления.

 

 

Описание технологического процесса ректификации

Нефть проходит теплообменники 1 и 2 где подогревается за счет тепла отходящих продуктов, после чего поступает в отбензинивающую колонну 3. В колонне 3 из нефти выделяется легкая бензиновая фракция, которая охлаждается в воздушном холодильнике 5, конденсируется в холодильнике-конденсаторе 4 и собирается в рефлюксной емкости 6, откуда подается в стабилизатор 14. В емкости 6 выделяется также газ, направляемый на компри-мирование.

 

Полуотбензиненная нефть с низа колонны 3 направляется через трубчатую печь 9 в атмосферную колонну 10. Часть потока полуотбензиненной нефти возвращается в отбензинивающую колонну 3, сообщая дополнительное количество тепла, необходимое для ректификации. В колонне 10 нефть Разделяется на несколько фракций. С верха колонны 10 в паровой фазе ухо-Дит тяжелый бензин, который конденсируется в холодильнике-конденсаторе

7, а затем поступает  в стабилизатор 14. В качестве боковых погонов из колонны 10 выводятся керосиновая и дизельная фракции, которые первоначально подаются в секции отпарных колонн 11 и 12, в которых из боковых погонов в присутствии водяного пара удаляются легкие фракции. Затем керосиновая и дизельная фракции выводятся с установки. С низа колонны 10 выходит мазут, который через печь 19 подается в колонну вакуумной перегонки 20, где разделяется на вакуумные дистилляты и гудрон. С верха колонны 20 с помощью пароэжекторного насоса 25 отсасываются водяные пары, газы разложения, воздух и некоторое количество легких нефтепродуктов (дизельная фракция). Вакуумный дистиллят и гудрон через теплообменники подогрева нефти 1,2 и концевой холодильник 29 уходят с установки.

Для снижения температуры в кубе и более полного извлечения дистиллятных фракций в колонны 10 и 20 подается водяной пар. Избыточное тепло в 10 и 20 снимается циркулирующими орошениями.

В стабилизаторе 14 получают с верха «головку стабилизации» - сжиженный углеводородный газ, а с низа - стабильный бензин, не содержащий углеводородов Сз – C4

При работе по этой схеме следует нагревать нефть в печи до более высокой температуры, чем при однократном испарении, вследствие раздельного, испарения легких и тяжелых фракций. Кроме того, установка оборудована дополнительной аппаратурой - колонной, насосами печными и для подачи орошения, конденсаторами-холодильниками и т. д.

Колонна отбензинивания нефти в большинстве случаев простая, хотя и в ней фракционируются наиболее сложные по числу компонентов смеси. Имеются схемы, в которых легкий бензин выводится в виде паров через верх колонны, а тяжелый бензин - в виде бокового погона. Особенности работы предварительной колонны таковы:

• невысокий выход ректификата-бензина (5-15% от загрузки колонны).в результате четкое выделение бензиновых фракций из нефти затруднительно;
• чрезвычайно высокая нагрузка по жидкости в отгонной части колонны предварительного испарения из-за низкой паровой нагрузки и как результат - ухудшение условий отпаривания легких фракций от остатка под действием горячей струи;
• относительно небольшая энтальпия сырья (нефть в теплообменниках нагревается до 200-220°С), поэтому в колонне не создается достаточного для ректификации теплового потока и для ввода дополнительного тепла и создания парового орошения в низ отгонной части подается горячая струя; жидкостное орошение - холодное;
• отбензинивание в присутствии газов, поступающих с нефтью, и водяных паров;
• поддержание в колонне повышенного давления, чтобы обеспечить конденсацию водой легких бензиновых фракций в конденсаторах-холодильниках.

Некоторые авторы считают, что отбензинивающая колонна должна быть суженной в верхней части и что следует применять тарелки специальных конструкций, осуществлять двойной ввод сырья и наряду с горячей струей подавать в нижнюю часть колонны водяной пар (0,5-1,0% на отбензиненную нефть). В результате таких мероприятий уменьшится парциальное давление нефтяных паров в нижней части отбензинивающей колонны, при том же количестве тепла горячей струи будет больше отгон легкокипящих фракций в нижней части колонны, выше паровое число (отношение объема паров к объему куба) и более четкая ректификации.

 

Основная атмосферная колонна 10 - сложная и состоит из 3-5 простых колонн (их число определяется числом выводимых дистиллятов). Верхний дистиллят - обычно бензиновый - выводится в виде паров, остальные дистилляты - жидкие боковые погоны - выводится через отпарные секции.

В атмосферной колонне 10 все тепло, необходимое для ректификации, вносится потоком сырья, которое нагревается в печи до парожидкостного состояния. Поэтому для улучшения четкости разделения в этой колонне необходимо увеличивать долю отгона сырья , что достигается повышением температуры и снижением давления в зоне питания. Предпочтительно, чтобы доля отгона на 5-10% превышала сумму светлых дистиллятов, отбираемых в колонне.

Жидкостное орошение вверху колонны создается подачей холодного или циркуляционного орошения. Каждое из них имеет и преимущества, и недостатки. Обычно при выделении легких фракций применяют холодное орошение, при выделении более тяжелых - циркуляционное. Кроме верхнего орошения в основной атмосферной колонне применяют промежуточные циркуляционные орошения. Анализ фактических показателей работы атмосферных колонн АВТ показывает, что промежуточных циркуляционных орошений должно быть в колонне одно или два. Третье организовывать, как правило, нецелесообразно, так как при этом дополнительно регенерируется небольшое количество тепла, но в выше расположенных секциях снижаются флегмовое число и четкость разделения, а схема установки усложняется. Количество тепла, отводимого верхним и нижним промежуточным Циркуляционным орошениями, должно определяться требованиями к качеству получаемых дистиллятов и регулироваться по температуре паров под тарелками, с которых выводятся все дистилляты. Промежуточное циркуляционное орошение организуется в сечении колонны под тарелками вывода дистиллятов. Эти тарелки должны быть оснащены сливными устройствами, обеспечивающими нормальный переток жидкости на лежащую ниже тарелку.

Паровое орошение в основной атмосферной колонне 10 и в отпарных колонках 11, 12 создается при помощи острого водяного пара (1,2-3,5% в к 10 и 1% в отпарных колоннах), который понижает парциальное давление

 

 

 

Рис 2.2.

 

Рис. 2.2. Схема установки атмосферно-вакуумной перегонки нефти: 1, 2, 13,16, 22-теплообменники; 3-отбензинивающая колонна; 4, 7, 16, 23-холодильники-конденсаторы; 5, 15, 21-воздушные холодильники; 6, 8, 17, 24-рефлюксные емкости; 9, 19-печи нагрева сырья; 10-атмосферная колонна; 11, 12-отпарные колонны; 14-стабилизатор; 20-вакуумная колонна; 25-пароэжекторный насос; 26-29-холодильники-рекуператоры; I-нефть; П-гудрон; III- сброс воды в канализацию; IV- газ на ГФУ; V-пар водяной; VI- газы эжекции на утилизацию; VII- головная фракция стабилизации на ГФУ; VIII-дизельная фракция; ГХ-бензин; Х-керосин; Х1-вакуум-дистиллят

Характеристика  процесса управления

Сохранение товарных качеств продукции при минимальном потреблении энергии и поддержании высокого объема производства. Операторы зачастую решают повысить расход энергии в случае колебаний качества сырья, изменения погодных условий или возникновения других факторов, влияющих на процесс ректификации. Такое решение становится причиной неэффективной работы предприятия при избыточном повышении качества выпускаемой продукции – вместо потребления строго необходимого количества энергии и выпуска продукции, качество которой соответствует требованиям технических условий. Данная ситуация часто является результатом отсутствия у операторов четкого понимания основных характеристик технологического процесса, таких как состав сырья и готовой продукции. Свой вклад при этом вносит и низкая надежность оборудования, поскольку его неисправность повышает риск останова, а также возникновения различных инцидентов.

Нарушения в технологическом процессе ректификации могут быть вызваны различными причинами, однако, наиболее распространенными факторами, угрожающими качеству производства, обычно являются колебания качества сырья, изменения температуры и давления, недостатки управления и износ оборудования. Несвоевременное устранение таких факторов может привести к далеко идущим серьезным последствиям для производства.

  Полный набор решений  Emerson для ректификационных производств позволяет повысить эффективность потребления энергии, объем выпускаемой продукции и общую производительность работы предприятия. Предлагаемые нашей компанией проводные и беспроводные устройства – от газовых хроматографов для измерения состава до приборов для измерения давления для обнаружения захлебывания – дадут вам возможность получить полную картину процесса внутри ректификационных колонн с непревзойденным уровнем точности.

Уменьшение колебаний технологического процесса и функции тонкой настройки управляющих воздействий дадут возможность поддерживать параметры производства на заданном уровне при одновременном увеличении объема выпускаемой продукции и производительности предприятия без дополнительной очистки продуктов. Вы также сможете составлять план технического обслуживания оборудования с учетом того, какие единицы оборудования нуждаются в обслуживании в первую очередь, и благодаря этому сократить время простоя оборудования.

Интеллектуальное цифровое управление: Приложение Emerson Smart Process для оптимизации работы колонн ректификации в системе управления DeltaV™ работает с интеллектуальными полевыми устройствами, позволяя повысить качество и объем выпускаемой продукции, а также эффективность потребления энергии. Встроенная утилита оптимизации линейных программ, включенная в решение по управлению технологическим процессом DeltaV, осуществляет распределение инженерных средств и обеспечивает автоматическую работу с соблюдением заданных предельных параметров, позволяя реализовать контроль качества продукции с обратной связью по данным о составе на основе моделей реального времени, а также расчет оптимальных управляющих воздействий для стабильной и безопасной работы.

Беспроводной интеллектуальный шлюз Smart Wireless: Служит для соединения самоорганизующихся сетей IEC 62591(Wireless HART®) с любой хост-системой.

Выбор технических средств автоматизации

Беспроводной измерительный преобразователь вибраций CSI 9420 – обеспечение точного мониторинга вибрации в труднодоступных местах  : Обеспечивает раннее оповещение о возникновении чрезмерного уровня вибрации и опасности выхода из строя насосов, компрессоров и другого динамического оборудования. Выявляет причины и выдает рекомендации по их устранению. По заказу реализуются дополнительные функции по выявлению преждевременного износа и отказа подшипников.

Будучи частью пакета решений Emerson Smart Wireless, надежный беспроводной измерительный преобразователь вибрации CSI 9420 быстро, просто и экономично подключается к любому агрегату. Прибор передает данные о вибрации по надежной самоорганизующейся беспроводной сети. Полученную информацию может использовать как эксплуатационный, так и технический персонал. Конфигурацию, диагностические данные и предупредительные сигналы можно импортировать в AMS Suite: Intelligent Device Manager. CSI 9420 идеально подходит для измерения вибрации, особенно в труднодоступных местах или там, где проводные решения неэкономичны, либо неэффективны. Устройство обеспечивает надежность и высокую точность при работе с любыми типами установок. CSI 9420 можно настроить для работы с различными входами датчиков акселерометров малой мощности – одним акселерометром, акселерометром со встроенным датчиком температуры или двумя акселерометрами.

Области применения оборудования:

Электродвигатели

Вентиляторы

Горизонтальные насосы

Вертикальные насосы

Вентиляторы градирни

Компрессоры

Редукторы

Выявление типичных проблем механического оборудования

Дисбаланс, несоосность, ослабление

Дефекты подшипников качения

Дефекты редуктора

Кавитация в насосах

Преимущества мониторинга