Разработка системы автоматизации фракционирующей колонны К-101 комбинированной установки У1.731

Содержание

Введение	1
1. Описание технологического  процесса блока ВТ установки  У1.731	2
2. Разработка и описание  функциональной схемы автоматизации	6
3. Выбор технических  средств автоматизации	10
3.1. Блок питания Метран  – 608	10
3.2. Термоэлектрический преобразователь Метран – 055/3	10
3.3. Датчик разности  давлений Метран-55-ДД	11
3.4. Датчик избыточного  давления Метран-55-ДИ	12
3.5. Уровнемер буйковый DLC3000	12
3.6. Сигнализатор уровня Senshall VHT Sapphire	13
3.7. Реле избыточного  давления РД-400	13
3.8. Электропневматический  исполнительный механизм фирмы SAMSON	14
3.9. Модульные контроллеры  IUC9300	16
3.10. CXM-IDAD-16. Модуль аналогового ввода/вывода 16 – канальный	18
3.11. CXM-DIO6. 16 канальный модуль дискретного ввода/вывода	18
4. Разработка принципиальной электрической схемы	19
5. Заключение	22
Список литературы	23

 

Введение

В настоящее время  все больше возникает потребность  в автоматизации, как отдельных объектов, так и всего производства. Это связано, прежде всего, с ускорением производственного процесса, более точного регулирования и контроля параметров.

Еще одной причиной автоматизации  стал тот факт, что недорогие переносные компьютеры и большой выбор различных  ТСА облегчают сбор, передачу и  обработку данных в режиме реального  времени.

Кроме того, многие компании начинают применять интернет-технологии и интранет-сети, которые предлагают достаточно простую модель сетевой работы и возможность совместного использования информации. Интранет-сети обеспечивают многие преимущества обработки данных, свойственные архитектуре клиент - сервер, при более низкой стоимости. Но связь возможна не только через интернет, но и с помощью сотовых телефонов как в режиме sms, так и в постоянном режиме спутниковой связи.

Не менее важным является применение таких технологий в химической промышленности. Ведь химические процессы являются неустойчивыми со значительными нелинейностями. И даже если известны разгонные характеристики объекта управления, то подбор дифференциального уравнения переходного процесса (процессов), может являться делом интуиции, что является мало научно - обоснованным, но иногда давать лучше результаты, чем при наличии уже существующей математической модели. Поэтому применение регуляторов на П, ПИ, ПИД, И и Д законах регулирования либо дает недостаточные показатели качества регулирования, либо вообще не оказывает эффекта. А применение регулирования, основанного на законах нечетких множеств, оптимального, адаптивного управления дают хорошие показатели качества переходного процесса и расширяет рамки применения данных ТСА.

Важным фактом является уменьшение роли человека в технологическом  процессе, т.е. переход от автоматизированного  к автоматическому управлению.

В своей работе я разработал функциональную и принципиальную электрическую  схемы системы автономного регулирования температуры верха и куба колонны К-101  блока ВТ комбинированной установки У1.731 АГПЗ и произвёл выбор ТСА для реализации этой системы на основе программируемого контроллера.

 

1. Описание технологического  процесса блока ВТ установки У1.731

Блок ВТ, он же блок 100 осуществляет вторичную перегонку  стабильного гидрогенизата. Сырье блока вторичной перегонки - стабильный гидрогенизат - фракция НК-350 °С поступает по напорному трубопроводу в приемную емкость Е-101, откуда насосом Н-101/1,2 двумя параллельными потоками подается в теплообменники Т-101/1,2.

На общем потоке гидрогенизата  установлен счетчик поз. FR-16. Давление в емкости Е-101 поддерживается клапанами-регуляторами давления поз. PRC-1 подводом инертного газа.

Расход подаваемого гидрогенизата регулируется регулятором поз. FRC-6 с коррекцией уровня поз. LRCA-2 в емкости Е-101, клапан которого установлен на выкиде насоса Н-101/1,2.

В теплообменниках Т-101/1,2 происходит нагрев сырья циркуляционным орошением колонны К-51 блока AT. Соотношение расходов гидрогенизата по потокам регулируется регуляторами расхода поз. FRC-4,5, клапаны которых установлены на линиях подачи сырья перед теплообменниками Т-101/1 и Т-101/2.

Циркуляционное орошение колонны К-51 проходит двумя параллельными потоками по трубному пространству теплообменников Т-101/1 и Т-101/2, отдавая свое тепло на нагрев гидрогенизата, затем, объединяясь в один поток, возвращается на установку атмосферной перегонки.

Расход циркуляционного  орошения по параллельным потокам регулируется регуляторами расхода поз. FRC-2,3, клапаны которых установлены на линии подачи циркуляционного орошения перед теплообменниками Т-101/1 и Т-101/2. Для выравнивания температуры оба потока сырья объединяются и направляются на вторую ступень нагрева.

В соответствии с количеством  передаваемого тепла фракция  НК - 350 °С разделяется на 2 потока в соотношении 60% и 40% масс. Соотношение расходов гидрогенизата регулируется регуляторами расхода поз. FRC-7, FRC-8, клапаны которых находятся на линии подачи сырья перед теплообменниками Т-102 и Т-103.

Большой поток нагревается  в теплообменниках Т-102/1 и Т-102/2 боковым погоном колонны К-51 блока AT, который, отдав свое тепло на нагрев сырья, возвращается в блок 50.

Меньший поток нагревается  в теплообменнике Т-103 отходящим нижним потоком колонны К-101 - фракция 180-350°С. Замер температуры после теплообменников производится прибором TR-5. Нагретый до температуры 200°С гидрогенизат поступает на нагрев в печь П-101/1.

Паро-жидкостной поток  гидрогенизата с температурой 192 °С двумя потоками поступает на 27 тарелку ректификационной колонны К-101.

Измерение температуры  сырья на входе производится термопарой поз. TRC-36. Измерение давления осуществляется прибором PR-4. С верха колонны отбирается фракция НК - 62°С. Пары дистиллята и острого орошения с температурой 76 °С поступают в конденсаторы - холодильники ХВ-101/1-7, где конденсируются и охлаждаются до температуры 50 °С и далее поступают на доохлаждение в водяной холодильник X-101.

Для подавления коррозии верхних тарелок колонны К-101 и защиты конденсаторов-холодильников XB-101/1-7 в шлемовую линию колонны подается 5% раствор ингибитора коррозии из емкости Е-55 блока AT. Количество ингибитора коррозии измеряется прибором поз. FI-13.

Сконденсированная фракция НК-62°С и неконденсирующиеся газы после водяного холодильника направляются в емкость Е-102 с температурой 40°С, откуда продукт забирается насосами Н-105/1,2 и подается на орошение колонны К-101, а балансовое количество фракции НК – 62 °С направляется в колонну К-102.

Количество отбираемой фракции НК – 62 °С регулируется регулятором  расхода поз. FRC-12 с коррекцией по уровню поз. LRCA-5 в емкости Е-102, клапан которого установлен на линии подачи сырья в колонну К-102.

Количество подаваемого  орошения регулируется регулятором поз. FRC-1 коррекцией по температуре поз. TRC-3 верха, клапан которого установлен на линии подачи орошения в колонну К-101.

Давление в системе  К-101, Е-102 регулируется регулятором  давления поз. PRCAH-2.

Температура верха К-101 замеряется термопарой поз. TRC-3.

Боковым погоном колонны  К-101 является фракция 62 – 180 °С, которая  с температурой 144 °С выводится с 10 (12) тарелки на прием насосов Н-104/1,2 и направляется в блок атмосферной перегонки, где отдает свое тепло на нагрев сырья.

Расход откачиваемой фракции регулируется прибором поз. FRC-10 с коррекцией от регулятора уровня на 10-12 тарелках колонны К-101 поз. LRCA-3, клапан которого находится на линии подачи фракции 62 - 180 °С в блок AT. Температура откачиваемого продукта измеряется термопарой поз. TR-6. Из блока атмосферной перегонки фракция 62 – 180 °С возвращается с температурой 72 °С, охлаждается в воздушном холодильнике ХВ-103, а затем доохлаждается в водяном холодильнике Х-102.

Охлажденная до 40 °С фракция 62 – 180 °С выводится в промпарк установки каталитического риформинга. Расход фракции 62 – 180 °С на выходе с установки фиксируется счетчиком поз. FR-18.

Качество фракции определяется прибором QR-06.

Поддержание теплового  режима в кубе колонны К-101 достигается  следующим образом:

Часть фракции 180 – 350 °С с куба колонны К-101 забирается насосами Н-103/1,2 и направляется для нагрева  в печь П-101/2. Расход горячей струи  регистрируется расходомером поз. FR-11. Температура низа регистрируется термопарой поз. TR-7. Давление низа измеряется прибором поз. PR-5.

После нагрева в печи до 300 °С «горячая струя» по трансферной  линии направляется в колонну К-101 под 32 ректификационную тарелку.

Основная часть фракции 180 – 350 °С из колонны К-101 насосами Н-102/1,2 направляется в Т-103, где отдает свое тепло на нагрев гидрогенизата.

Расход откачиваемой фракции регулируется прибором поз. FRC-9 с коррекцией от регулятора уровня колонны К-101 поз. LRCA-1, клапан которого находится на линии откачки фракции 180 - 350 °С перед теплообменником Т-103. Охлажденная фракция 180 - 350 °С с температурой 125 °С направляется в воздушный холодильник ХВ-102. Температура выхода из воздушного холодильника замеряется термопарой TR-1. Охлажденная до температуры 50 °С фракция 180 – 350 °С (может смешиваться с негидроочищенной фракцией 230 – 350 °С) направляется на склад нефтепродуктов.

Расход фракции 180 – 350 °С на выходе с установки фиксируется  счетчиком поз. FR-15. Качество фракции определяется приборами QR-1, QR-2, QR-3, QR-4.

Верхний продукт колонны К-101 - фракция НК – 62 °С поступает с температурой 40 °С в колонну К-102. Экстракционная колонна К-102 предназначена для очистки фракции НК – 62 °С от сероводорода раствором амина с концентрацией не ниже 10%.

Вместе с фракцией НК – 62 °С в колонне К-102 происходит очистка от сероводорода избытка флегмы отпарной колонны К-1 установки каталитического риформинга. Очищаемое сырье подается в нижнюю часть колонны К-102 через распределительное устройство и является «дисперсной фазой».

Регенерированный 10% раствор амина подается в колонну насосом Н-106/1,2, с блока очистки и получения сжиженных газов в верхнюю часть колонны через распределительное устройство и является сплошной фазой.

Постоянство подачи регенерированного  раствора амина поддерживается регулятором расхода поз. FRC-14, клапан которого находится на линии подачи амина в колонну К-102.

Уровень вверху колонны  регулируется регулятором уровня раздела  фаз поз. LRCAHL-7, клапан которого находится на линии откачки амина в блок очистки сжиженных газов.

Измерение уровня внизу колонны производится прибором поз. LRAHL-6.

Измерение давления на верху  и внизу колонны производится измерителем давления поз. PR-6, PR-7. Температура колонны измеряется поз. TR-26, TR-27, TR-28.

Очищенная фракция НК – 62 °С с верха колонны поступает в отстойник Е-103 и под собственным давлением направляется в парк на хранение и для дальнейшего использования как компонент для получения товарного бензина

Температура в емкости  Е-103 измеряется термопарой поз. TR-9. Уровень регулируется уровнемером раздела фаз поз. LRCAHL-8, клапан которого находится на линии откачки насыщенного раствора амина.

Из емкости Е-103 фракция  НК – 62 °С с температурой 40 °С направляется в парк сжиженных газов. Давление регулируется прибором PRC-3. Расход фракции НК – 62 °С на выходе с установки регистрируется счетчиком поз. FR-17. Качество фракции определяется прибором QR-5.

Сброс от предохранительных  клапанов всех аппаратов, работающих избыточным давлением производится в факельную  емкость Е-56, дренаж светлых продуктов - в емкость Е-57 блока AT.

 

2.  Разработка  и описание функциональной схемы  автоматизации

Для управления технологическим  процессом возьмем программируемый  контроллер, предназначенный для построения территориального распределения систем сбора данных и управления, обеспечивающий выполнение следующих функций: аналоговый ввод - вывод, дискретный ввод – вывод, первичное преобразование информации, прием команд от удаленной вычислительной системы и передачи в ее адрес преобразованных данных с использованием интерфейса RS – 485 или Ethernet, и управление процессом. Программируемый контроллер обозначен на схеме поз. 19-1 на базе ЭВМ поз. 19-2. Все входные сигналы обрабатываются одним программируемым контроллером с передачей данных на ЭВМ для их индикации, регистрации, печати, сигнализации, дистанционного управления.

Температура верха колонны контролируется с помощью термопреобразователя поз. 1-1, сигнал которого преобразуется  в унифицированный токовый сигнал 4 – 20 мА преобразователем поз. 1-2, с  выдачей показаний на ЭВМ. Затем  сигнал поступает на регулятор температуры поз. 1-3, реализованный на программируемом контроллере, потом управляющий сигнал, через электропневматический преобразователь поз. 1-6, поступает на исполнительный механизм поз. 1-7, клапан которого расположен на линии подачи циркуляционного орошения. Также, сигнал с преобразователя поз. 1-2 поступает на реализованный на программируемом контроллере компенсатор поз. 1-4, сигнал с которого поступает на регулятор температуры куба колонны поз. 2-3.

Температура куба колонны контролируется с помощью термопреобразователя поз. 2-1, сигнал которого преобразуется в унифицированный токовый сигнал 4 – 20 мА преобразователем поз. 2-2, с выдачей показаний на ЭВМ. Затем  сигнал поступает на регулятор температуры поз. 2-3, реализованный на программируемом контроллере, потом управляющий сигнал, через электропневматический преобразователь поз. 2-6, поступает на исполнительный механизм поз. 2-7, клапан которого расположен на линии подачи топливного газа в печь П-101/2. Также, сигнал с преобразователя поз. 2-2 поступает на реализованный на программируемом контроллере компенсатор поз. 2-4, сигнал с которого поступает на регулятор температуры куба колонны поз. 1-3.