Автоматизация химической промышленности. Назначение и разработка рабочего проекта установок гидрокрекинга, регенерации катализатора и гидродеароматизации дизельного топлива. Моделирование системы автоматического регулирования. Выбор средств автоматизации.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Содержание

• Введение
• 1. Исследование технологического процесса
• 1.1 Общая характеристика производственного объекта
• 1.2 Описание технологического объекта управления
• 2. Идентификация объекта управления
• 2.1 Идентификация по каналу задания
• 2.2 Идентификация объекта по каналу возмущения
• 3. Синтез системы регулирования
• 3.1 Синтез одноконтурной системы регулирования температуры на 17 тарелке колонны фракционирования 10DA201
• 3.2 Синтез одноконтурной системы регулирования температуры на 17 тарелке колонны фракционирования 10DA201 с компенсацией возмущения по каналу орошения
• 4. Моделирование системы автоматического регулирования в приложении Simulink пакета MatLab
• 4.1 Моделирование идеальной САР
• 4.2 Сравнение работы одноконтурной САР и САР с компенсацией возмущения
• 4.3 Моделирование реальной САР
• 4.4 сравнение характеристик идеальных и реальных САР
• 5. Расчет регулирующего органа и выбор средств автоматизации
• 5.1 Расчет регулирующего органа
• 5.2 Выбор технических средств автоматизации
• 6. Метрологический расчет измерительных каналов
• 7. Расчет надежности системы автоматического регулирования

Введение

Развитие автоматизации химической промышленности связано с возрастающей интенсификацией технологических процессов и ростом производств, использование агрегатов большой единичной мощности, усложнением технологических схем, предъявлением повышенных требований к получаемым продуктам.

Под технологическим процессом понимают совокупность технологических операций, проводимых над исходным сырьем в одном или нескольких аппаратах, целью которых является получение продукта, обладающего заданными свойствами; осуществляются они в ректификационных колоннах, реакторах, экстракторах, абсорберах, сушилках и других аппаратах. Обычно с целью переработки химических веществ и получения целевых продуктов из этих аппаратов компонуют сложные технологические схемы.

Технологический процесс, реализованный на соответствующем технологическом оборудовании, называют технологическим объектом управления. ТОУ это отдельный аппарат, агрегат, установка, отделение, цех, производство, предприятие. Различные внешние возмущающие воздействия (изменение расхода или состава исходного сырья, состояния и характеристик технологического оборудования и т.д.) нарушают работу ТОУ. Поэтому для поддержания его нормального функционирования, а также при необходимости изменения условий его работы, например, с целью ведения технологического процесса по некоторой программе или получения целевого продукта другого качества или состава, ТОУ нужно управлять.

Управление - это целенаправленное воздействие на объект, которое обеспечивает его оптимальное функционирование и количественно оценивается величиной критерия (показателя) качества. Критерии могут иметь технологическую или экономическую природу (производительность технологической установки, себестоимость продукции и т.д.). При автоматическом управлении воздействие на объект осуществляется специальным автоматическим устройством в замкнутом контуре; такое соединение элементов образует автоматическую систему управления. Частным случаем управления является регулирование.

Регулированием называют поддержание выходных величин объекта вблизи требуемых постоянных или переменных значений с целью обеспечения нормального режима его работы посредством подачи на объект управляющих воздействий.

Автоматическое устройство, обеспечивающее поддержание выходных величин объекта вблизи требуемых значений, называют автоматическим регулятором.

автоматическое регулирование гидрокрекинг химический

1. Исследование технологического процесса

1.1 Общая характеристика производственного объекта

Установки гидрокрекинга, регенерации катализатора и гидродеароматизации дизельного топлива (РК и ГДА) предназначены для получения:

гидроочищенного сырья для установок каталитического крекинга;

высококачественного дизельного топлива с низким содержанием серы и ароматики;

керосиновой фракции (150-280°С), используемой в качестве компонента товарного керосина или как компонента дизельного топлива;

бензиновой фракции (С₅-175°С), вовлекаемой в сырье установок вторичной переработки.

Использование процессов гидроочистки и гидрирования средних дистиллятов и фракций вторичных процессов позволяют вовлекать эти фракции в производство дизельного топлива и в сырье каталитического крекинга.

Рабочий проект установок гидрокрекинга, РК и ГДА выполнен ОАО "ВНИПИНефть" на основе базового проекта фирмы "Тексако" США и расширенного базового проекта фирмы "АББ ЛуммусГлобал".

Проектная мощность установки гидрокрекинга по сырью составляет - 3518,310 тысяч тонн в год;

установки ГДА по дизельному топливу - 1200 тысяч тонн в год.

Процесс гидрокрекинга осуществляется в расширенном слое катализатора, где сырье подается вниз реактора под слой катализатора.

Создание и поддержание расширенного слоя катализатора в реакторе обеспечивается подачей гидрогенизатаэбуляционным насосом под слой катализатора.

Установка гидрокрекинга включает в себя:

реакторный блок гидрокрекинга;

блок компримирования водородсодержащего газа;

блок сепарации продуктов гидрокрекинга;

блок фракционирования;

блок очистки циркулирующего водородсодержащего газа и углеводородного газа от сероводорода;

блок сбора факельных сбросов;

блок дренажных емкостей для амина и углеводородов.

Установка РК и ГДА включает в себя:

блок регенерации катализатора;

секцию гидродеароматизации дизельного топлива (ГДА) с узлом ввода присадок.

1.2 Описание технологического объекта управления

Технологическим объектом управления является колонна фракционирования 10-DA-201, в которой происходит разделение жидких продуктов реакции на целевые фракции.

Основным сырьём колонны 10-DA-201 является жидкость из ГСНД 10-FA-201 (гидрогенизат), нагретая в печи 10-ВА-201 до 370-394°С. Из печи 10-ВА-201 сырье поступает на 6-ю тарелку колонны 10-DA-201.

Лёгкое сырьё из сепаратора 10-FA-202 после теплообменников 10-ЕА-201, 10-ЕА-202, 10-ЕА-203 и 10-ЕА-204 с температурой 205-237°С подаётся на 19 или 16-ю тарелку фракционирующей колонны 10-DA-201 взависимости от выпуска летнего или зимнего типа дизельного топлива.

Для отпарки и уменьшения парциального давления легких углеводородных фракций в кубовую часть фракционирующей колонны 10-DA-201 через сепаратор 10-FA-206 подается перегретый пар среднего давления с температурой не более 390°С.

Расход пара в колонну регулируется регулятором расхода 10-FICA-0067 с сигнализацией по низкому 2,5 т/ч расходу пара в колонну 10-DA-201.

Конденсат из сепаратора 10-FA-206выводится через конденсатоотводчик в коллектор конденсата.

Уровень конденсата в сепараторе 10-FA-206 контролируется по прибору 10-LISA-0033 с сигнализацией 71 % и блокировкой по аварийно высокому уровню 79 % на закрытие клапана 10-FV-0067 на линии подачи пара в колонну 10-DA-201.

С верха фракционирующей колонны 10-DA-201 пары углеводородов, сероводорода, аммиака и водяные пары с температурой 120-150°С и давлением 1,5-1,95 кгс/см² поступают в конденсатор воздушного охлаждения 10-ЕС-202АF.

Температура верха колонны контролируется по прибору 10-TIСA-0143 с сигнализацией по низкой 120°С и высокой 150°С температуре.

Давление паров в верху колонны контролируется по приборам 10-PISA-0170, 10-PISA-0423A/B с сигнализацией по низкому 1 кгс/см² и высокому давлению 3 кгс/см².

При достижении в верху колонны 10-DA-201 аварийно высокого давления 3,5 кгс/см² от двух приборов из трех 10-PISA-0170, 10-PISA-0423A/B срабатывает блокировка на останов печи 10-ВА-201:

закрываются отсекатели 10-XV-0023, 10-XV-0024, клапан 10-FV-0145 на линии подачи топливного газа и отсекатель 10-XV-0007 на линии подачи газов регенерации в печь, открываются отсекатели 10-XV-0025, 10-XV-0006 в атмосферу;

автоматически переустанавливается с автоматического на ручное регулирование регулятора расхода 10-FICA-0142А на линии подачи воздуха в печь и закрывается клапан 10-FV-0067 на линии подачи пара в колонну фракционирования 10-DA-201.

Температура куба, зоны питания, зон отбора дизельного топлива, керосина и верха колонны 10-DA-201 контролируется по приборам 10-TI-0149, 10-TI-0148, 10-TI-0147, 10-TI-0146, 10-TI-0145, 10-TI-0144.

Перепад давления между тарелками с 1 по 21-ю и с 21 по 32-ю по высоте колонны 10-DA-201 контролир...