Развитие отрасли нефтехимического и органического синтеза в наше время невозможно без применения автоматического контроля. Ежегодно вводятся в действие новые приборы, анализаторы, автоматы, средства вычислительной техники. На заводе переходят от частичной автоматизации производства к комплексным системам автоматизации, что обеспечивает эффективность работы этих предприятий. Дальнейшее повышение уровня автоматизации процессов и производств осуществляется по следующим основным направлениям:
- управление из одной операторной несколькими однотипными установками;
- повышение уровня автоматизации установок путем применения промышленных автоматических и полуавтоматических анализаторов качества основных и промежуточных продуктов;
- замена устаревших приборов и средств автоматизации новыми, усовершенствованными;
- внедрение вычислительной техники.
В проекте установки каталитического пиролиза предусматривается ведение технологического процесса с применением современной техники автоматического контроля и регулирования с целью облегчения труда обслуживающего персонала, обеспечения нормальной работы и предотвращения аварий, поддержания оптимального технологического режима, повышения производительности труда, качества продукции при минимальном числе обслуживающего персонала и затрат сырья и материалов.
6.1 Выбор и обоснование параметров контроля и регулирования
Обязательным условием нормального ведения процесса пиролиза является поддержание постоянного расхода сырья, пара, охлаждающей воды, контроль и регулирование температуры, поддержание заданного давления. Для получения качественной продукции и избежания нежелательных опасных последствий необходимо четкое соблюдение установленных параметров процесса.
Пиролиз представляет собой процесс глубокого расщепления углеводородного сырья под действием высоких температур. Основной целью процесса является производство максимально возможного количества этилена и пропилена. Реакция пиролиза происходит в радиантной части змеевика трубчатой печи (П-1). Большое влияние на состав продуктов процесса оказывают температура и время контакта. Нарушение температурного режима приводит к снижению выхода целевых продуктов. Поддержание температуры пирогаза на выходе из печи 800 оС достигается регулированием подачи топлива в печь. Выход продуктов зависит также от давления. Процесс ведут при разбавлении сырья водяным паром и тем самым снижают парциальное давление углеводородных паров. Водяной пар в количестве 50 % масс., от поступающего сырья, смешивают с сырьем на входе в печь, регулирующий клапан установлен на линии подачи пара.
Основной задачей закалочно-испарительных аппаратов (Х-1) является быстрое охлаждение пирогаза водой. Поддержание температуры пирогаза на выходе из ЗИА достигается регулированием подачи водяного конденсата, клапан установлен на линии подачи водяного конденсата.
В промывной колонне (К-1) орошением легкой смолой осуществляется дополнительное охлаждение пирогаза, конденсация тяжелой смолы, отмывка пирогаза от кокса. Температура верха и низа колонны регулируется подачей легкой смолы соответственно на верх колонны и на распределительное устройство между верхними и нижними тарелками от насоса (Н-4). В кубе колонн необходимо поддерживать определенный уровень жидкости. Существенное изменения уровня жидкости может привести к переполнению аппарата или его опорожнению, при этом процесс становится невозможным. Поддержание уровня жидкости в кубе колонн достигается своевременным отводом кубовой жидкости насосом (Н-1) на заводской склад, через регулирующий клапан.
Технологией предусмотрено использование ряда разделительных емкостей (Е-2, Е-3, Е-4, Е-6). Регулировка уровня осуществляется отводом жидкости из емкости через регулирующий клапан. В некоторых емкостях (Е-2, Е-4) предусмотрена блокировка при достижении критического уровня и возможности аварийной ситуации с отключением насосов (Н-2, Н-3, Н-7, Н-8).
6.1.1 Поддержание постоянного уровня
Повышение или понижение уровня в емкостях, разделителях и колоннах может привести к нарушению технологического режима, а недопустимое повышение или понижение уровня может вызвать аварию или даже остановку цеха. Поэтому предусматривается четкий контроль и регулирование уровня в аппаратах этого типа. Существенное изменения объёма жидкости может привести к переполнению аппарата или его опорожнению, при этом процесс становится невозможным. Регулирующее воздействие при поддержании уровня оказывает отбор жидкости из аппарата. При достижении критического уровня, то есть когда возникает возможность аварийной ситуации, отключаются соответствующие насосы и отбор жидкости немедленно прекращается.
6.1.2 Регулирование расхода
Регулирование потоков жидкости и пара необходимо для поддержания оптимальных параметров процесса. Контроль за расходом сырья, реагентов и вырабатываемой продукцией необходим для отчетности и калькуляции работы объекта.
6.1.3 Поддержание температуры
Температура в данном процессе является определяющим фактором выхода целевой продукции на этапе получения пирогаза в трубчатой печи и поддержание ее на оптимальном уровне требует особого внимания. Отклонение температуры разложения сырья приводит к снижению выхода целевых продуктов. Повышение температуры ведет к необратимой деформации труб змеевика печи (П-1). Большое значение имеет поддержание постоянной температуры низа и верха ректификационных колонн при фракционировании пирогаза, что влияет соответственно на качество кубового продукта и остатка. Регулирование температуры верха производится расходом хладоагента в дефлегматор, температуры низа – расходом теплоносителя в кипятильник.
6.1.4 Поддержание давления
Давление оказывает влияние на состав пирогаза, образующегося в печи (П-1). Отклонение давления от режимного ведет к увеличению выхода побочных продуктов. Для устойчивой работы горелок печи (П-1) необходим контроль за давлением топлива, поступающего из топливной сети. Давление в ректификационных колоннах влияет на качество образующихся при разделении продуктов. Давление в колоннах поддерживается отбором отдувок после дефлегматоров.
6.2 Выбор средств контроля и регулирования
Выбор средств контроля и регулирования зависит от условий технологического режима. При выборе средств контроля и регулирования руководствуются следующими принципами:
- приборы должны обеспечивать необходимую точность измерений, быть быстродействующими при измерении и регулировании;
- показывающие приборы должны быть доступны для наблюдения;
- приборы должны быть выполнены во взрыво и пожаробезопасном исполнении;
- средства автоматизации выполнены по государственной схеме приборов, использование которой даёт возможность применение приборов в различных состояниях и имеют ряд следующих достоинств:
а) повышается надежность, точность, быстродействие средств контроля и регулирования;
б) применение унифицированных блоков уменьшает номенклатуру и общее количество приборов, которое надо иметь в резерве при эксплуатации систем автоматизации;
в) уменьшение затрат на ремонт вследствие возможности замены модулей и блоков, а не всего устройства.
6.2.1 Первичные преобразователи
Датчик расхода – диафрагма камерная ДКС-10. Диаметр условного прохода 50-150 мм, Ру = 10 МПа, материал камеры и диска – сталь Х18Н10Т.
Датчики температур – термопара хромель-капелевая ТХАУ-205 ЕХ с диапазоном измерения от 0 до 900 0С, термометр сопротивления платиновый ТСПУ-205 ЕХ с диапазоном измерения от 0 до 200 0С для измерения высоких температур с унифицированными выходными сигналами 4-20 мА; метран-255 ТСП с диапазоном измерения от -200 до 500 0С для измерения низких температур. Ру = 6,3 МПа.
Датчик давления – электрический манометр Сапфир-22М-ДА-2060 с пределом измерения от 0 до 6 МПа. Выходной сигнал – 4-20 мА.
Датчик уровня – буйковый уровнемер сапфир 22ДУ-ВН.
Датчик состава – адресный анализатор состава S 4100C с выходным сигналом 4-20 мА.
6.2.2 Промежуточные преобразователи
Преобразователь сигнала диафрагмы – дифманометр метран-44 ДД. Выходной сигнал – 4-20мА.
Преобразователь сигнала термометра сопротивления метран-255 ТСП в стандартный токовый сигнал 4-20 мА – НП-01.