Автоматизация процесса стабилизации бензина

 

 

     

     СОДЕРЖАНИЕ

     Введение…………………………………………………………………….3

     1 Исследование ТП как объекта управления……………………………..4

     1.1 Теоретические основы получения продукта………………………….4

     1.2 Описание схемы производства………………………………………..4

     2 Выбор и обоснование параметров контроля и управления……………7

     2.1 Выбор и обоснование параметров контроля………………………….7

     2.1.1 Контроль температуры………………………………………………7

     2.1.2 Контроль давления…………………………………………………...7

     2.1.3 Контроль расхода…………………………………………………….7

     2.1.4 Контроль уровня…………………………………………………….8

     2.2 Выбор и обоснование параметров  управления и каналов воздействия……………………………………………………………………….8

     2.2.1 Колонна как объект управления…………………………………….8

     2.2.2 Емкость орошения как объект управления......................................10

     2.2.3 Конденсатор-холодильник как объект  управления.......................12

     3 Описание АСР, выбор законов регулирования……………………….14

     3.1 АСР температуры верха стабилизационной колонны……………...14

     3.2 АСР температуры конденсатной смеси……………………………14

     3.3 АСР уровня кубового остатка………………………………………15

     3.4 АСР уровня в емкости орошения…………………………………..15

     3.5 Описание схемы автоматизации……………………………………17

     Заключение………………………………………………………………..20

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

     Приложение  А. Спецификация технических средств…………………..22 

 

     

     ВВЕДЕНИЕ

     В настоящее время задача контроля и регулирования в нефтепереработке является ведущей, так как это очень опасное производство и в то же время развивающаяся отрасль.

     В процессе стабилизации бензина автоматический контроль параметров играет большую роль. Он позволяет контролировать параметры процесса практически без участия человека, позволяет предупреждать об отклонениях от допустимых значений параметров, оповещать об этих отклонениях и оперативно устранять их.

     Для управления работой энергетического  оборудования имеется несколько  сотен регулирующих органов с  автоматическими регуляторами и  дистанционным управлением. Оператор даже самой высокой квалификации не в состоянии справиться с таким  объёмом информации и не может  без автоматических устройств контроля и регуляторов реагировать на сигналы и показатели приборов. Малая  инерционность процессов, высокая  стоимость оборудования, тяжёлые  формы аварий из-за высоких параметров рабочей среды, требуют особо  надёжных систем автоматического контроля энергетического оборудования во всех случаях нарушения нормальных режимов  его работы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

           1 ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА КАК ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ

           1.1 Теоретические основы  получения продукта

     Для обеспечения стандартных значений давления насыщенных паров (или температуры начала кипения), нестабильный бензин из рефлюксных емкостей подается на блок стабилизации бензина. В блоке стабилизации бензина происходит процесс физической стабилизации бензина путем удаления углеводородных газов С₁-С₄.

           1.2 Описание схемы производства

     Технологическая схема стабилизации бензина представлена на рисун-ке 1.

     Нестабильный  бензин из ёмкостей 1,2 подается в колонну  стабилизации по двум разным вводам.

     Балансовое  количество нестабильного бензина из емкости 1 насосом 6 подаётся через теплообменник 12 в колонну стабилизации 5 на 8-ю тарелку. В теплообменнике 12 нестабильный бензин нагревается за счёт тепла стабильного бензина, поступающего из теплообменника 11. Стабильный бензин после теплообменника 12 направляется в блок предварительного нагрева нефти для дальнейшего охлаждения в 9 и вывода из установки.

     Балансовое  количество нестабильного бензина  из емкости 2 насосом 7 подаётся через теплообменник 11 в колонну стабилизации 5 на 22-ю тарелку.

     В теплообменнике 11 нестабильный бензин нагревается за счёт тепла стабильного бензина, поступающего из куба стабилизационной колонны 5, который затем направляется в теплообменник 12 для дальнейшего охлаждения.

     Необходимое для процесса стабилизации тепло  обеспечивается термосифонной циркуляцией  кубового остатка через межтрубное пространство испарителя (рибойлера) Т-21.

     По  трубному пространству рибойлера прокачивается  дизельная фракция атмосферной колонны, выводимая из установки.

     С верха колонны по шлемовой трубе  выводится головка стабилизации -углеводородный газ с частью бензина (С₁÷С₅, или фракция НК-76^оС) и водяные пары, которые поступают в конденсатор-холодильник 10. Конденсатная смесь собирается в емкости орошения (рефлюксной емкости) 3, где происходит разделение головки стабилизации и воды.

     Конденсатор-холодильник 10 работает в режиме парциального конденсатора, то есть весь сконденсировавшийся продукт, поступающий в ёмкость 3, возвращается в качестве орошения - рефлюкса в колонну 5. Рефлюкс из емкости 3 насосом 8 с целью регулирования температуры верха  стабилизационной колонны 5 подается в качестве острого орошения на верх колонны 5.

     В случае нарушения, или изменения режимов работы колонны 5, конденсатора-холодильника 10 и вызванного этим роста уровня в емкости 3 предусмотрена откачка фракции НК-75 ^оС с установки. При этом балансовое количество фракции из емкости 3 по уровню в рефлюксной емкости, направляется за пределы установки.

     Избыток пропан-бутановой фракции в емкости 3 испаряют либо подъемом температуры, либо снижением давления в рефлюксной емкости и направляют газ в топливную сеть, либо на факел. Возможно дренирование избытка уровня в дренажную емкость светлых Е-14 с последующей закачкой смеси в сырую нефть.

     Отстоявшийся  водяной конденсат из отстойника емкости 3 по уровню раздела фаз сбрасывается в емкость парового конденсата 4 для повторного использования в блоке ЭЛОУ. Стабильный бензин выводится не из куба колонны 5, а из рибойлера Т-21 и по уровню в Т-21 направляется в товарный парк через теплообменники 11, 12 аппараты воздушного охлаждения XB-10/1,2 и теплообменник Т-1 под действием избыточного давления колонны. 

     Рисунок 1 – Схема процесса стабилизации бензина:

1, 2, 3 – рефлюксные емкости орошения; 4 – емкость парового конденсата; 5 – стабилизационная колонна; 6, 7, 8 – насосы; 9, 10 – конденсатор-холодильник; 11, 12 – теплообменники. 

     2 ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ

    В процессе стабилизации бензина необходимо контролировать /1/ такие технологические параметры, как температура, давление, расход и уровень, а регулировать - температуру и уровень.

    2.1 Выбор параметров  контроля

    2.1.1 Контроль температуры

    В процессе стабилизации необходим контроль температуры бензина в кубе стабилизационной колонны, допустимые пределы которого составляют 150-160 ^оС с классом точности 0,25.

     Контроль  температуры осуществляет /2/ термометр сопротивления платиновый с диапазоном измеряемых температур -50…+ 200 °C, степень защиты от воздействия пыли и воды IP65, взрывозащитное  исполнение 1ExdllCT6 X, НСХ – 50П.

    2.1.1 Контроль давления

    Давление  является одним из основных параметров, определяющих термодинамическое состояние  веществ.

    В процессе стабилизации бензина необходим  контроль давления в верхней части  стабилизационной колонны в пределах от 1,05 – 1,07 МПа с требуемым классом точности 0,2.

    Для контроля давления в верхней части  стабилизационной колонны /3/ используем преобразователь технологического давления Метран 150-TG, с пределом измерения 0 - 6 МПа, рабочая температура -20…+120^oC, взрывозащищенное исполнение 1ExdIIСT6Х.

    2.2 Контроль расхода

    Расходом  называют количество вещества, проходящего  через определённое сечение трубопровода в единицу времени. Количество вещества – это суммарный объём или масса вещества. Объёмный расход измеряется в м³/с, м³/ч, нм³/с, нм³/ч (нм³ – это нормальный кубический метр).

    С верха стабилизационной колонны  по шлемовой трубе в конденсатор-холодильник  выводится «головка стабилизации» - углеводородный газ с частью бензина  и водяные пары, балансовый расход которой необходимо контролироваться в пределах от 2-4 м³/ч с классом точности, равным 0,2.

    Для контроля балансового расхода «головки стабилизации» используем /4/ электромагнитный расходомер Метран 370, пределы измерения 1,5 45 м³/ч, взрывозащищенное исполнение 2ЕхeiaIICT6X.

    2.3 Контроль уровня

    Уровнем жидкого или сыпучего материала, содержащегося в ёмкости, называется расстояние свободной поверхности этого материала от днища емкости. Уровень измеряется в единицах длины.

    В кубе стабилизационной колонне необходим  контроль уровня бензина, допустимые пределы которого составляют 500 - 800 мм, с требуемым классом точности 0,2.

    Контроль  уровня кубового остатка /5/ контролируется радарный уровнемером VEGAFLEX 66 со стержневым волноводом, пределом измерений 0-0,15м, температура рабочей среды: -20..+250°С, рабочее давление -1..100 бар, взрывозащитное исполнение EExia IIC T6.

    2.2 Выбор и обоснование  параметров управления  и каналов воздействия

    2.2.1 Колонна как объект  управления

    В верхней части стабилизационной колонны регулируется температура. Регулирование осуществляется путем  изменения расхода орошения, поступающего из емкости Е-24. Регулирование осуществляется в пределах от 60-70⁰С, с классом точности 0,25. 

Рисунок 2 – Принципиальная схема стабилизационной колонны

    Целью управления в стабилизационной колонне является поддержание постоянно заданной температуры в ее верхней части, а целенаправленное воздействие на расход острого орошения представляет собой процесс управления.

    Возмущения, влияющие на температуру верхней  части колонны:

1. Температура бензина, поступающего в колонну (θ_б)
2. Температура острого орошения (θ_о)
3. Давление в колонне (Р)
4. Расход орошения (F_ор)
5. Теплопотери, зависящие от температуры окружающей среды (q)
6. Коэффициент теплопередачи, изменяющиеся со временем (K_т)

     Последние два пункта можно отнести к  неконтролируемым возмущениям. Давление и расход легко подаются контролю.