Проектирование автоматической системы управления температурным режимом печи пиролиза П-101 установки (стр. 2 из 16)

- уменьшается доля легкопроникающих компонентов;

- смесь обогащается труднопроникающими компонентами.

В итоге происходит разделение газовой смеси на водород и смесь окиси углерода и водорода.

Так как за цель автоматизации была принята печь пиролиза, то дадим описание технологической схемы пароуглекислотного пиролиза углеводородного сырья.

1.2 Описание технологической схемы паро-углекислотного пиролиза углеводородного сырья

Исходный газ (природный газ) поступает на установку с АГРС-1 и направляется через клапан регулятора давления поз.1304, электрозадвижку поз.1604 и клапан регулятора расхода поз.1205 на предварительный подогрев в подогреватель Т-100, расположенный в конвекционной части печи П-101. Нижнее и верхнее значения давления исходного газа поз.1304 сигнализируются.

В подогревателе Т-100 газ подогревается за счет тепла дымовых газов, выходящих из печи П-101.

Давление исходного газа перед Т-100 регистрируется прибором поз.1312. Температура исходного газа после подогревателя Т-100 регистрируется прибором поз.1022.

После подогрева исходный газ очищается от сернистых соединений в реакторе Р-100 и смешивается в смесителе С-1 с углекислым газом, предварительно подогретым в подогревателе Т-101 и перегретым в Т-303/2 водяным паром в весовом соотношении 1:0,5-3,5:2,0-3,5.

Температура в слое катализатора в реакторе Р-100 регистрируется прибором поз.1023.

Предусмотрена подача исходного газа в смеситель С-1, минуя Р-100, если содержание сернистых соединений в исходном газе не превышает нормы и исходный газ не нуждается в дополнительной очистке.

Парогазовая смесь поступает в два распределительных коллектора и далее в реакционные трубы печи П-101,заполненные катализатором К-87 (ГИАП-8, ГИАП-16, К-905). В трубах печи П-101 на катализаторе осуществляется процесс пиролиза углеводородов за счет тепла сгорания топливного газа.

Температура стенок реакционных труб печи замеряется пирометром "Проминь".

Для активизации катализатора предусмотрена возможность подачи в исходный газ 99% водорода от секции TV-3 компрессора В-102 (В-102р) через клапан регулятора давления поз.5445 и клапан регулятора расхода поз.1221.

Для предупреждения образования в факельной системе взрывоопасной смеси предусмотрена непрерывная подача продувочного (природного) газа. Природный газ через клапан регулятора давления поз.1305 и клапан регулятора расхода поз.1202 подается в трубопровод факела 0,5 кгс/см². В случае прекращения подачи природного газа срабатывает блокировка, открывается отсекающий клапан поз.1610 и обеспечивается подача азота.

Давление в трубопроводе факела 0,5 кгс/см² регистрируется прибором поз.1348. Давление в трубопроводе подпора факела 0,5 кгс/см² регистрируется прибором поз.1346.

Часть природного газа после клапана регулятора давления поз.1305 подается для подогрева в теплообменники Т-104/1,3 и далее через электрозадвижку поз.1609 поступает на горелки печи П-101. Расход топливного газа регистрируется прибором поз.1203.

Давление топливного газа на входе в печь П-101 поддерживается автоматически клапаном регулятора поз.1344, сигнализируется и блокируется по минимальному значению. Расход топливного газа на каждую сторону печи регистрируется приборами поз.1216-1219 и сигнализируется по минимальному значению.

Разрежение дымовых газов под сводом печи регистрируется приборами поз.1314,1315.

Дымовые газы из радиантной части печи поступают в конвекционную часть, со встроенными в нее змеевиками подогревателей, для подогрева газов, воды, получения и перегрева пара (Т-100, Т-101, Т-300, Т-301, Т-302 и Т-303/1,2), отсасываются дымососами В-104/1,2 и сбрасываются через дымовую трубу в атмосферу.

Температура дымовых газов перед дымососами В-104/1,2 регистрируется приборами поз.1090-1093. Разрежение дымовых газов перед дымососами регистрируется прибором поз.1341 с блокировкой и сигнализацией по минимальному значению. Содержание кислорода в дымовых газах на входе в конвекционную часть печи определяется автоматическим поточным анализатором поз.1500. Газ пиролиза из реакционных труб печи П-101 проходит охлаждающие коллекторы-холодильники Т-102a-f, где охлаждается котловой водой, поступающей из Е-300, и направляется в испаритель Е-100. Температура пирогаза после печи П-101 регистрируется приборами поз.1053-1064.Температура пирогаза на выходе из охлаждающих коллекторов Т-102a-f регистрируется приборами поз.1030-1035, давление - прибором поз.1352. Для снижения температуры пирогаза, поступающего в испаритель Е-100, предусмотрен впрыск питательной воды в трубопровод пирогаза после Т-102a-f.

2. ТЭО объекта автоматизации

2.1 Производственные связи установки производства технического водорода

Сырьем установки производства технического водорода является: природный газ (в дальнейшем исходный газ); паровой конденсат; СО₂ и азот. Природный газ, как видно из схемы, поступает с ГРС-1. Пришедший с цеха-40 паровой конденсат подвергается обработке (деаэрация и т.п.) затем в виде перегретого пара он поступает в печь пиролиза П-101. Углекислый газ и азот поступают с завода ОАО "Минеральные удобрения".

Рис. 1 Производственные связи установки производства водорода.

Основным продуктом установки производства технического водорода является водород -99%, 98%.

Побочным продуктом производства технического водорода является углекислый газ.

Полученный технический водород- это полуфабрикат и он будет использоваться:

3. В производстве бутиловых спиртов

4. В производстве 2-этилгексанола

Так же тех. водород – частично товарный продукт, т.к. в дальнейшем он реализуется ОАО "Минеральные удобрения".

2.2 Технико-технологическая и экономическая характеристика производства

В производстве технического водорода технологический процесс- непрерывный и малостадийный.

Сырье и продукты реакции являются пожаро- и взрывоопасным т.к. в сырье входит природный газ, а в продукты водород-99. В следствие этого в производстве существует ПАЗ(система сигнализаций и блокировок).

Материальные потоки на всех этапах находятся в газообразном состоянии. Производство материалоемкое.

Технологический процесс достаточно современен.

Вывод: т.к. производство материалоемкое, то одним из приоритетных направлений улучшения экономических показателей можно назвать увеличение выхода водорода на загруженное сырье.

2.3 Обоснование концепции автоматизации

2.3.1 Характеристика уровня автоматизации производства технического водорода

Судить об уровне автоматизации сложно, т.к. единого показателя, по которому можно судить об уровне автоматизации в настоящее время не существует. Поэтому уровень автоматизации оценивается: по уровню автоматизации функций управления, сложности реализованных функций и техническому уровню средств автоматизации.

Установка производства водорода состоит из трех стадий:

1. Получение пирогаза в печи пиролиза П-101;

2. Очистка пирогаза от СО₂ в отделении поташной очистки;

3. Отделение мембранного разделения пирогаза(получение водорода).

Уровень автоматизации на этих стадиях различен. Дадим краткую характеристику автоматизации установки производства технического водорода, проанализировав все три стадии отдельно.

1. Уровень автоматизации печи пиролиза

Таблица 1. перечень автоматизированных функций управления технологических параметров установки – печь пиролиза

Наименование технологического параметра	Функции автоматизированного управления
	Показания	Регистрация	Сигнализация	Блокировка	Регулирование
Температура пирогаза на выходе из печи П-101	+	+	-	-	-
Расход природного газа на входе в сепаратор	+	+	+	+	+
Расход углекислого газа на входе в сепаратор	+	+	-	-	+
Расход пара на входе в сепаратор	+	+	+	-	-
Расход топливного газа на входе в печь П-101	+	+	+	+	+
Давление топливного газа в трубопроводе на входе в печь	+	+	+	-	+
Давление газа после смесителя С-1	+	+	+	-	-
Разряжение в печи	+	+	+	-	-

Таблица 2.способы реализации автоматизированных функций управления

Наименование функций	Способ реализации функции
Информационные функции АСУ ТП
1. Измерение технологических параметров 1.1 Косвенные измерения технологических параметров (ТП)	Непрерывные косвенные измерения ТП аналоговыми СИ
1.2 Косвенные измерения показателей состояния технологического оборудования (ТО)	Непрерывные косвенные измерения показателей состояния ТО аналоговыми СИ
1.3 Контроль технологических параметров	Щитовая система контроля с сигнализацией отклонения параметров
1.4 Контроль параметров качества	Контроль на автоматизированном оборудовании с обработкой результатов анализа
1.5 Сигнализация отклонений технологических параметров (ТП)	Индивидуальная сигнализация отклонений ТП
1.6 Регистрация технологических параметров (ТП)	1.На диаграммах вторичных приборов 2.Средствами централизованного контроля и управления
1.7 Сигнализация отклонений показателей состояния технологического оборудования	Индивидуальная сигнализация отклонений показателей состояния ТО
1.8 Регистрация событий	Регистрация показателей состояния ТО
1.9 Прогнозирование хода технологического процесса и состояния оборудования	Отсутствует
1.10 Анализ работы оператора	Неавтоматический анализ работы оператора
1.11 Расчет ТЭП и эксплуатационных показателей функционирования	ТЭП и ЭП, рассчитываются по показаниям приборов в ручную
1.12 Обмен информацией со смежными и выше стоящими уровнями управления	С помощью телефонной связи
Управляющие функции АСУ ТП
2.Оперативное управление	Индивидуальное
2.1 Стабилизация параметров технологического процесса	Стабилизация параметров процесса с применением щитов управления
2.2 Логико-программное управление	Однотактное логическое управление
2.3 Оптимизация технологического процесса	Оптимальное управление установившимся режимом технологического процесса и основного оборудования (режим совета оператора)
2.4 Пуск и останов	С применением дистанционного управления и централизованного контроля.

Все выше перечисленные автоматизированные функции, в том числе функции сигнализации, защиты и блокировки реализованы технически одинаково.