Разработка функциональной схемы автоматизации узла изомеризации пентана в изопентан (стр. 1 из 6)
Министерство образования и науки Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ им. К.Г. Разумовского
Филиал ГОУ ВПО «МГУТУ» в г. Мелеузе
Кафедра «Системы управления»
КУРСОВАЯ РАБОТА
По дисциплине: «Технические измерения и приборы»
на тему: «Разработка функциональной схемы автоматизации узла изомеризации пентана в изопентан»
Разработал: студент 3 курса Мигранов Д.Ю.
Институт: СА и И ДФО
Специальность: 324545
Шифр: 0938
Проверил: Ст. преподаватель: Луев А. В.
Мелеуз – 2011
Реферат
Данная работа состоит из двух основных разделов.
В первом разделе была дана характеристика основного оборудования, описание технологического процесса получения изопентана. Второй раздел был сосредоточен на выборе и обосновании параметров контроля, средств контроля, параметров регулирования и управляющих воздействий, средств регулирования, защиты и блокировки.
Были сделаны некоторые выводы, касающиеся предложенной функциональной схемы автоматизации технологического процесса получения изопентана путем изомеризации пентана.
Графическая часть функциональной схемы автоматизации представлена в виде приложения выполненная на листе формата А3.
Количество страниц в данной работе 34 (без приложений).
Содержание
Введение
РАЗДЕЛ 1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1 Технологическая схема процесса
1.2 Существующая схема контроля и автоматизации
РАЗДЕЛ 2 АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
2.1 Выбор и обоснование параметров контроля
2.2 Выбор и обоснование средств контроля
2.3 Выбор и обоснование параметров регулирования, управляющих воздействий и схем. Описание схем
2.4 Выбор и обоснование средств регулирования
2.5 Выбор и обоснование средств защиты и блокировки
Заключение
Список использованной литературы
Приложение
Введение
Функциональная схема автоматизации является основным техническим документом проекта автоматизации, определяющим структуру системы управления технологическим процессом, а также оснащение его средствами автоматизации. Составление и проектирование функциональных схем является неотъемлемой частью в разработке и решении технологических задач автоматизации производства. Выполнение данной работы позволяет развивать навыки и умения самостоятельной инженерной деятельности, используя литературные, справочные и руководящие материалы для решения производственных проблем.
В данной курсовой работе затронута тема разработки функциональной схемы автоматизации узла изомеризации пентана в изопентан, которая является актуальной и на сегодняшний день. Данный технологический процесс применяется нефтеперерабатывающими заводами для повышения октанового числа природного бензина и нафтенов с прямолинейными цепями. Улучшение антидетонационных свойств происходит в результате превращения нормального пентана в изопентан.
Автоматизация технологического процесса позволяет многократно увеличить производительность, качество готовой продукции и значительно уменьшает затраты связанные непосредственно с изготовлением требуемого вида продукции. Спроектированная функциональная схема автоматизации должна отвечать всем требованиям, предъявляемым к надежности, производительности и конструктивной составляющей исполняемого вида схемы.
Данная работа позволяет получить теоретические и практические навыки, которые являются необходимым условием для совершенствования своих профессиональных навыков с последующим применением их на производстве.
РАЗДЕЛ 1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1 Технологическая схема процесса
Реакция изомеризации пентана в изопентан протекает по следующему уравнению:
Изомеризация – это процесс получения изоуглевородов (в частности изопентана) из углеводородов нормального строения. Целью процесса является получение сырья для нефтехимического производства (изопрен из изопентана) и высокооктановых компонентов автомобильных бензинов.
Процесс проводится в паровой фазе над платиновым катализом в присутствии водорода, циркулирующего в системе; одновременно с изомеризацией катализатор очищает продукт от серосодержащих соединений. Исходное сырье из емкости 1 насосом 2 через теплообменник 3 направляется в колонну 4, обогреваемую кипятильником 5. Пары верха колонны 4 поступают на конденсацию в дефлегматор 6. Конденсат собирается в емкость 7 и возвращается в колонну насосом 8. Несконденсировавшийся газ стравливается в топливную сеть. Кубовая жидкость низа колонны 4 насосом 10 подается в колонну 11. Пары верха колонны через конденсатор 12 собираются в емкости 13, откуда насосом 14 часть их подается в колонну 11 в виде флегмы, остальная часть – в емкость 15.
Функциональная схема используется в качестве первого этапа синтеза технологической схемы и как первый уровень декомпозиции при выполнении системного анализа проектируемой системы, сопоставительного анализа систем – аналогов или альтернативных вариантов структуры. На основании функциональной схемы составляют материальные балансы.
Приведем краткую характеристику технологической аппаратуры входящей в функциональную схему автоматизации производства изопентана.
1) Емкость – тара необходимая для хранения исходного сырья. Для хранения изопентана применяются, как правило, шаровые резервуары и газгольдеры.
2) Насос – гидравлическая машина, преобразующая механическую энергию приводного двигателя в энергию потока жидкости, служащая для перемещения и создания напора жидкостей всех видов, механической смеси жидкости с твердыми и коллоидными веществами или сжиженных газов. В качестве насоса для перекачки фракции изопентана предпочтительнее насос электрический марки БЭН 385/3. Основные параметры и характеристики данного насоса указаны в таблице 1.
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| насосБЭН 385/3 | 1,2 | 90 | 39845 | 1,1 | 16 | 3 | Б/о | К,К1 | Изопентановая фракция | 25÷25 | 650-615 |
Таблица 1
1) Насосы БЭН (электронасосы БЭН) - Обозначение:
2) Номинальная подача, м³/ч
3) Напор при номинальной подаче, м
4) Рабочий интервал подач, м³/ч
5) Допускаемый кавитационный запас при номинальной подаче,м
6) Давление в контуре, кгс/см2
7) Номинальная мощность встроенного двигателя, кВт
8) Вид охлаждения наружной поверхности статора двигателя-жидкостное (Ж) или без охлаждения (Б/о)
9) Условное обозначение материала проточной части
10) Наименование жидкости, перекачиваемой насосом БЭН
11) Температура, °С
12) Плотность, кг/м³
3) Теплообменник – устройство, в котором осуществляется передача теплоты от горячего теплоносителя к холодному (нагреваемому). Теплоносителями могут быть газы, пары, жидкости. В зависимости от назначения теплообменные аппараты используют как нагреватели и как охладители. 4) Ректификационная колонна – аппарат, предназначенный для разделения жидких смесей, составляющие которых, имеют различную температуру кипения. Классическая колонна представляет собой вертикальный цилиндр с контактными устройствами внутри.
5) Кипятильник – простейший электрический прибор, предназначенный для нагрева жидкостей. В качестве нагревательного элемента в кипятильнике используется трубчатый электронагреватель.
6) Дефлегматор – теплообменник для частичной конденсации пара. В ректификационных колоннах служит для образования флегмы необходимой для орошения контактных элементов колонны.
7) Конденсатор (в теплотехнике) (лат. condenso — уплотняю, сгущаю) – теплообменный аппарат для конденсации (превращения в жидкость) паров вещества путём охлаждения. Для получения изопентана используется конденсатор для сбора паров поступающих с верха ректификационной колонны в емкость.
1.2 Существующая схема контроля и автоматизации
В данном технологическом процессе изомеризации пентана в изопентан необходимо регулировать:
1) температуру;
2) поддержание постоянного уровня жидкости;
3) поддержание постоянного расхода смеси подаваемой в колонну;
4) поддержание постоянного уровня вязкости;
5) поддержание массы выпускаемой продукции.
В данной схеме контроля будем использовать комбинированный вид регулирования. В качестве контролируемых и регистрируемых параметров примем следующее:
1) регистрация и контроль температуры в ректификационной колонне;
2) регистрация и контроль уровня жидкости в ректификационной колонне;
3) регистрация и контроль верхнего и нижнего уровня жидкости в емкости; 4) контроль работы насосов;
5) контроль и регистрация постоянного расхода жидкости поступающей в теплообменник и ректификационную колонну;
6) контроль и регистрация вязкости смеси вытекающей из дефлегматора.
7) контроль массы готовой продукции.
В каждой технической системе существует функциональная часть — объект управления. Функции объекта управления технической схемой заключаются в восприятии управляющих воздействий и изменении в соответствии с ними своего технического состояния. Объект управления технической схемы не выполняет функций принятия решений, то есть не формирует и не выбирает альтернативы своего поведения, а только реагирует на внешние (управляющие и возмущающие) воздействия, изменяя свои состояния предопределенным его конструкцией образом.
Ниже приведем расшифровку обозначений приборов используемых в схеме (таблица 2).