Проект установки гидрокрекинга вакуумного газойля

3. автоматизация производства 

    Современные химические производства характеризуются  все возрастающей сложностью и многообразием  операций и оборудования. Управление такими производствами возможно лишь при широком использовании методов и средств автоматизации. Развитие автоматизации химической промышленности связано с возрастающей интенсификацией технологических процессов и ростом производств, использованием агрегатов большой единичной мощности, усложнением технологических схем, предъявлением повышенных требований к получаемым продуктам /38/.

    Являясь качественно новым этапом в совершенствовании  производства, автоматизация активно вторгается в смежные области, требуя перестройки технологии, аппаратуры и организации производства. Наибольший эффект внедрение автоматизации приносит в тех случаях, когда производство проектируется с учётом её требований, т. е. когда технологи, конструкторы, специалисты по организации и планированию работают в тесном контакте со специалистами по автоматизации.

    Особо важна автоматизация процессов химической технологии в связи со взрыво- и пожароопасностью перерабатываемых веществ, их агрессивностью и токсичностью, с необходимостью предотвращения вредных выбросов в окружающую среду. Указанные особенности, высокая чувствительность к нарушениям заданного режима, наличие большого числа точек контроля и управления процессом, а также необходимость своевременного и адекватного сложившейся в данный момент обстановке воздействия на процесс в случае отклонения от заданных по регламенту условий протекания не позволяют даже опытному оператору обеспечить качественное ведение процесса вручную. Поэтому в настоящее время эксплуатация процессов химической технологии без автоматизации их практически невозможна.

    Целью управления процессом гидрокрекинга  тяжелого вакуумного газойля является получение бензина, высококачественных керосина, дизельного топлива, тяжелого остатка при наиболее экономичном расходе сырья и вспомогательных материалов.

    Поскольку процесс гидрокрекинга является многостадийным процессом, получение общей модели для оптимального управления затруднено. Поэтому основной задачей системы автоматизации является контроль основных технологических параметров и поддержание их с помощью регуляторов на определенном уровне согласно технологического регламента. Основными параметрами, которые подлежат контролю является давление (перепад давлений), температура.  

    3.1. Обоснование параметров, подлежащих контролю и регулированию 

    Технологическая схема процесса гидрокрекинга представлена в разделе №2. 
 
 
 
 

    Технологическая схема включает в себя следующие аппараты: реактора, ректификационные колонны, сепараторы, печи, в которых предусмотрен контроль и регулирование параметров технологического процесса. Анализ схемы показывает, что объектами контроля и регулирования являются: расход тяжелого вакуумного газойля и водородсодержащего газа на входе в теплообменник, реакторы – температура и давление; печи – расход топочного газа.

    На  рис. 3.1. представлена схема реакторного узла. 

    Схема реакторного узла

   

    Т-3 – теплообменник; П-1 – печь; Р-1 – реактор гидроочистки, Р-2 – реактор гидрокрекинга.

    Рис. 3.1.

    Реакторный  блок состоит из 2-х реакторов: реактора предварительной гидроочистки и реактора гидрокрекинга. При осуществлении процесса большое значение имеет строгое соблюдение технологических параметров, так как они оказывают решающее действие на качество выпускаемой продукции.

    Важнейшими  контролируемыми параметрами процесса являются температура и давление. Так как превышение температуры  выше допустимого значения происходит быстрое закоксовывание катализатора и остановка технологического процесса. При снижении температуры ниже допустимого значения степень конверсии сырья окажется ниже допустимого значения, и продукция не будет соответствовать стандартам, описанным в разделе №6. Важное значение имеет точное фиксирование значения давления в реакторном блоке, так как давление оказывает решающее действие на смещение равновесия в процессе гидрокрекинга. Снижение его ниже нормы приведет к слабой конверсии гетероциклических соединений, превышение – к неоправданному перерасходу водородсодержащего газа на процесс.

    В табл. 3.1. приведены технологические параметры, подлежащие контролю и регулированию в процессе гидрокрекинга тяжелого вакуумного газойля /39/. 
 

Таблица 3.1

Параметры контроля и регулирования

Наименование  аппарата	Наименование  параметра	Номинальный предел значения	Контроль	Регулирование
Р-1 (реактор гидроочистки)	температура на входе	372±10°С	Да	Да
Р-2 (реактор гидрокрекинга)	температура на входе	400±5°С	Да	Да
Р-1 (реактор гидроочистки)	расход на входе	115±5 м3/ч	Да	Да
Р-1 (реактор гидроочистки)	температура на выходе из реактора	405±5°С	Да	Нет
	температура в слое катализатора	395±10°С	Да	Да
Р-2 (реактор гидрокрекинга)	температура на выходе из реактора	415±12°С	Да	Нет
	температура в слое катализатора	420±10°С	Да	Да
Р-1 (реактор гидроочистки)	давление реак-ционной смеси на входе в реактор	15,2±0,1 МПа	Да	Нет
	давление  реак-ционной смеси на выходе из реактора	15,0±0,1 МПа	Да	Нет
Р-2 (реактор гидрокрекинга)	давление реак-ционной смеси на входе в реактор	14,8±0,1 МПа	Да	Нет
	давление  реак-ционной смеси на выходе из реактора	14,6±0,1 МПа	Да	Нет
Печь  П-1	Расход топлива	440±110 кг/ч	Да	Нет
Байпас	Расход ВСГ	40±3 т/ч	Да	Нет

 

    3.2.Выбор приборов автоматического контроля и регулирования 

    Для обеспечения наилучших условий  эксплуатации и унификации средств  автоматизации нужно по возможности стремиться к однотипности используемых приборов.

    Однако, выбор системы приборов определяется, в первую очередь, назначением и характером установки, характеристикой измеряемой среды, пожаро- и взрывоопасностью объекта. В связи с тем, что технологический процесс относится к пожаро- и взрывоопасному производству, предусматривается использование приборов контроля и регулирования системы «Старт». Питание приборов данной системы осуществляется сухим, очищенным от пыли и масла воздухом давлением 0,01-0,1 МПа, что обеспечивает сведение к минимуму возникновение аварийных ситуаций в условиях пожаро- и взрывоопасного производства. 

    Выбор типа датчика и вторичного измерительного прибора, устанавливаемого по месту, а  также исполнительного механизма  и регулирующего органа производится с учетом условий их эксплуатации.

    При выборе типа приборов по функциональному  признаку следует помнить, что контролировать самопишущими приборами надо наиболее важные, подлежащие анализу величины и регулируемые параметры, для параметров, нарушение которых может привести к аварии, нужна сигнализация, для чего используется канал регулирования. Руководствуясь этими соображениями, выберем приборы контроля и регулирования для приведенных в табл. 3.1 параметров процесса /39,40,41/. Приборы контроля и регулирования представлены в табл. 3.2. 

Таблица 3.2

Приборы контроля и регулирования 

Позиция на схеме	Параметр	Наименование  прибора	Тип прибора	Техническая характеристика	Количество
1	2	3	4	5	6
1 - 1	Температура газосырьевой смеси на входе в реактор Р-1	Термопара	КТХК-01.10	Погрешность измерения 1%; 40-600°С; раб. спай – 1, неизол.; пок-ль тепл. инерции – 8с.	1
1 - 2		Многоканальный  измерительный регулирующий преобразователь	Ш-9329	Тип подкл. сигнала программир. индивидуально; Погр. изм. ±0,1%; интерфейс связи с ЭВМ – RS-1032 или RS-485	1
1 - 3		Преобразователь электропневматический	ЭПП – М	Вх.сиг.0 – 5мА Вых.сиг.0,02–1,4МПа; отн. ош. ±1%	1
1 - 4		Исполнительное  устройство	ИМ-МИМ 200 - 111-142012 РО-25нж16нж (НЗ)	кл. т.1; 40МПа tпр= 250˚С Ру=1МПа	1
2 - 1	Температура смеси на входе в реактор  Р-2	Термопара	КТХК-01.10	Погрешность измерения 1%; 40-600°С; раб. спай – 1, неизол.; пок-ль тепл. инерции – 8с.	1

 

Продолжение табл. 3.2

1	2	3	4	5	6
2 - 2		Многоканальный  измерительный регистрирующий преобразователь	Ш-9329	Тип подкл. сигнала программир. индивидуально; Погр. изм. ±0,1%; интерфейс связи с ЭВМ – RS-1032 или RS-485	1
2 - 3		Преобразователь электропневматический	ЭПП – М	Вх.сиг.0 – 5мА; Вых. сиг. 0,02–1,4МПа; отн. ош. ±1%	1
2 - 4		Исполнительное  устройство	ИМ-МИМ 200 - 111-142012 РО-25нж16нж (НЗ)	кл. т.1; 40МПа tпр= 250˚С Ру=1МПа	1
3 - 1	Давление  на входе в реактор  Р-1	Преобразователь избыточного давления пневматический	МС-П2	Верх. предел измерения 16МПа; раб. изб. давление – 15 МПа; предел допуск. осн. погрешности - ±0,5%; вых. сигнал – 20-100 кПа; питание 140 кПа	1
3 - 2		Датчик давления	П2.И.0,02 - 0,1 МПа / 0,25	Верх. предел изм. 20-100 кПа; предел доп. осн. погр-ти ±0,25%; вых. сигнал 4-20 mA; напряжение питания 24В	1
3 - 3		Регистрирующий  прибор	Ш-9329	Тип подкл. сигнала  программир. индивидуально; Погр. изм. ±0,1%; интерфейс связи с ЭВМ – RS-1032 или RS-485	1
4 - 1	Давление на входе в реактор Р-2	Преобразователь избыточного давления пневматический	МС-П2	Верх. предел измерения 16МПа; раб. изб. давление – 15 МПа; предел допуск. осн. погрешности - ±0,5%; вых. сигнал – 20-100 кПа; питание 140 кПа	1

 

Продолжение табл. 3.2

1	2	3	4	5	6
4 - 2		Датчик давления	П2.И.0,02 - 0,1 МПа / 0,25	Верх. предел изм. 20-100 кПа; предел доп. осн. погр-ти ±0,25%; вых. сигнал 4-20 mA; напряжение питания 24В	1
4 - 3		Регистрирующий  прибор	Ш-9329	Тип подкл. сигнала  программир. индивидуально; Погр. изм. ±0,1%; интерфейс связи с ЭВМ – RS-1032 или RS-485	1
5 - 1	Расход  газосырьевой смеси в реактор Р-1	Камерная  диафрагма	ДСК – 10	кл.т. 1, Ру.= 0,610МПа	1
5 - 2		Преобразователь разности давлений мембранный пневматический	ДМПК-100	Верх. предел изм-я  разности давлений 20 МПа; раб. изб. давл-е 15 МПа; предел доп. осн. погр-ти ±1%; вых. сигнал 20-100 кПа; давление питания – 140 кПа	1
5 - 3		Датчик давления	П2.И.0,02 - 0,1 МПа / 0,25	Верх. предел изм. 20-100 кПа; предел доп. осн. погр-ти ±0,25%; вых. сигнал 4-20 mA; напряжение питания 24В	1
5 - 4		Преобразователь электропневматический	ЭПП – М	Вх.сиг.0 – 5мА Вых. сиг.0,02 – 1,4МПа; отн. ош. ±1%	1
5 - 5		Исполнительное  устройство	ИМ-МИМ 200 - 111-142012 РО-25ч7п2 (НЗ)	20-100 кПа Ру=1МПа tпр.=110°С	1