Изомеризация пентан-гексановой фракции

- давление  верха 1,6 МПа (изб.);

- температура  верха 82 °С;

- давление низа 1,65 МПа (изб.);

- температура  низа 173 °С.

Колонна К-303 состоит из 20 тарелок и имеет  следующие основные параметры:

- давление  верха 1,62 МПа (изб.);

- температура  верха 162 °С;

- давление низа 1,64 МПа (изб.);

- температура  низа 178 °С.

Колонна деизогексанизации (ДИГ) состоит из двух частей – К-302 и     К-304. Колонна К-302 состоит из 84 тарелок и имеет следующие основные параметры:

- давление  верха 0,1 МПа (изб.);

- температура  верха 72 °С;

- давление низа 0,15 МПа (изб.);

- температура  низа 119 °С.

Колонна К-302 состоит из 30 тарелок и имеет  следующие основные параметры:

- давление  верха 0,1 МПа (изб.);

- температура  верха 69 °С;

- давление низа 0,12 МПа (изб.);

- температура  низа 84 °С

  На установке  необходимо отображение следующих  параметров: температуры, давления (перепад давлений), расхода и  уровня.

Индикация значений температуры должна быть предусмотрена  в теплонагруженных участках установки (реактора, печи, теплообменники). Отображение  давления (или перепада давлений) необходимо в основном  на блоке ректификации установки, а также на потоках  реакторного блока. Величина давления позволяет не только регулировать оперативные  параметры с целью поддержания  качества конечных продуктов на должном  уровне, но и дает возможность судить о работоспособности некоторых  узлов, аппаратов или, например, о  закоксованности катализатора. Уровень в колоннах и емкостях регулируется для обеспечения нормальной работы насосов, а также во избежание захлебывания аппаратов. Величина расходов потоков является важным и технологическим, и коммерческим параметром. Изменением расхода можно напрямую или косвенно влиять на различные технологические параметры процесса.

 

5.2 Выбор и обоснование средств контроля, регулирования и сигнализации

При выборе приборов контроля и регулирования руководствуются  следующими положениями:

1) приборы  должны обеспечивать необходимую  точность измерения, быть достаточно  чувствительными и надежными  в работе;

2) показывающие  приборы должны иметь наглядную  шкалу и указатель (самопишущие  приборы должны регистрировать  показания в виде четкой, хорошо  различимой кривой);

3) местные  приборы должны иметь место  расположения, легко доступные для  наблюдения за показаниями;

4) погрешность  не должна выходить за доступные  пределы при изменении внешних  условий, температуры и давления  окружающей среды;

5) защитные  гильзы термопар должны быть достаточно прочными, рассчитанными на данные условия работы;

6) диафрагмы  дифманометров должны иметь камеры, фланцы которых также рассчитаны на данные условия;

7) измерительным  и регулирующим приборам должны  предъявляться требования по  взрыво- и пожароопасности.

При выборе приборов контроля и регулирования должны учитываться свойства объектов регулирования  и регуляторов, чтобы системы  регулирования были устойчивыми, и  процесс регулирования протекал качественно, без больших отклонений регулируемой величины от заданного  значения.

 

5.2.1. Датчики температуры.

Контур 30 – температура газопродуктовой смеси на выходе из реактора Р-1.

Номинальная температура Т=240 °С, допустимая абсолютная погрешность ΔТ=±5 °С, рабочее давление P=2,8 МПа. Значение верхнего предела измерения Т_в.≈240·3/2=360 °С. Принимаем значение верхнего предела измерения 350 °С.

В качестве чувствительного  элемента для измерения температуры  применяются термопреобразователи серии ТХАУ Метран 2700 с пределами измерения от -50 до 500 °С. Для данного прибора настраивается собственная шкала измерений, пределы измерения устанавливаются от 0 до 350 °С. Они предназначены для измерения температуры различных сред и имеют на выходе унифицированный сигнал постоянного тока 4...20 мА, пределы допускаемой основной приведённой погрешности γ=0,25%, условное давление 3 МПа, взрывозащитное исполнение 0ExiaІІCT6 X («искробезопасная электрическая цепь»). Применение таких термопар на установке обусловлено малой инерционностью, малыми размерами чувствительного элемента и точностью измерения. [32, с.79]

,

условие выполняется, следовательно, прибор подобран верно.

Для работы на установке предусмотрены 2 группы термопар, с различными шкалами измерений  и условным давлением. Их характеристики приведены в таблице 7.1.

Подбор приборов 6-1, 11-1, 17-1, 19-1, 20-1, 21-1, 22-1, 23-1, 25-1, 27-1, 29-1, 30-1, 33-1, 35-1, 37-1, 40-1, 46-1, 48-1, 49-1, 58-1, 60-1, 62-1, 63-1, 64-1, 65-1, 72-1, 73-1, 81-1, 82-1, 85-1, 87-1, 90-1, 91-1, 92-1, 98-1, 99-1, 100-1,    101-1, 102-1, 103-1, 105-1, 111-1, 112-1, 116-1, 117-1, 119-1, 120-1, 121-1,  126-1 выполняется аналогично.

 

5.2.2 Датчики давления.

Рассмотрим контур 26 – давление на входе в Р-1.

Номинальное избыточное давление Р=2,8 МПа, допустимая абсолютная погрешность ΔР=±0,05 МПа, рабочая  температура Т=240 °С, температура окружающей среды Т_окр=-30÷40 °С. Значение верхнего предела измерения Р_в.≈2,8·3/2=4,2 МПа. Принимаем значение верхнего предела измерения 4 МПа.

Для измерения давления используются интеллектуальный датчик давления Метран-150-TG с унифицированным токовым выходным сигналом 4...20 мА, предел измерений от 0 до 10 МПа, температура рабочей среды на входе в датчик -40...250 °С (для снижения температуры измеряемой среды необходимо использовать специальные устройства – удлинённые импульсные линии, разделительные сосуды), датчик устойчив к воздействию окружающего воздуха в пределах от -40 до 80 °С, взрывозащитное исполнение 0ExiaІІCT5 X («искробезопасная электрическая цепь» с уровнем защиты «особовзрывобезопасный»). [33, с.83]

Для выбранного верхнего предела измерения Р_в=4 МПа и максимального верхнего предела Р_мах=10 МПа проверяем выполнение условия:

Р_мах /2≥ Р_в ≥ Р_мах /5

Подставляя значения Р_в и Р_мах убеждаемся, что условие выполняется

5 ≥ 4 ≥ 2 (МПа)

Приведенная погрешность  составляет γ=±0,075 %.

,

условие выполняется, следовательно прибор подобран верно.

Подбор приборов 7-1, 10-1, 13-1, 32-1, 36-1, 41-1, 47-1, 56-1, 59-1, 66-1, 71-1, 79-1, 83-1, 86-1, 95-1, 97-1, 106-1, 108-1, 110-1, 114-1, 123-1, 125-1,    129-1, 130-1 выполняется аналогично.

 

5.2.3 Датчики перепада давления.

Контур 28 – перепад давления в реакторе Р-1.

Номинальный перепад  давления ΔР=343,2±2 кПа, рабочая температура  Т=240 °С, рабочее избыточное давление 2,8 МПа, температура окружающей среды Т_окр=-30÷40 °С. Значение верхнего предела измерения ΔР_в.≈343,2·3/2=514,8 кПа

Для измерения перепада давления используются интеллектуальный датчик давления Rosemount 3051 HD 4 с унифицированным токовым выходным сигналом от 4 до 20 мА, предел измерений от 20,78 до 2070 кПа, температура рабочей среды на входе в датчик -40...250 °С, датчик устойчив к воздействию окружающего воздуха в пределах от -40 до 80 °С,  взрывозащитное исполнение 0ExiaІІCT5 X («искробезопасная электрическая цепь» с уровнем защиты «особовзрывобезопасный»), предельно допускаемое рабочее избыточное давление 4 МПа. [33, с.24]

Для выбранного верхнего предела измерения ΔР_в=514,8 кПа и максимального верхнего предела ΔР_мах=2070 кПа проверяем выполнение условия:

ΔР_в ≥ Р_мах /30

Подставляя значения Р_в и Р_мах убеждаемся, что условие выполняется

514,8 ≥ 69 (кПа)

Приведенная погрешность  составляет γ=±0,045 %.

,

условие выполняется, следовательно прибор подобран верно.

Подбор приборов 5-1, 8-1, 12-1, 34-1, 70-1, 78-1, 96-1, 107-1, 109-1 выполняется аналогично.

 

5.2.4 Датчики уровня.

Контур 57 – уровень жидкости низа колонны К-301.

Номинальный уровень  L=2 м, допустимая абсолютная погрешность ΔL=±0,1 м, рабочая температура Т=173 °С, температура окружающей среды Т_окр=-30÷40 °С, избыточное давление низа колонны 1,65 МПа. Значение верхнего предела измерения L_в.≈2·3/2=3 м.

Для измерения уровня жидкости используется волноводный  радарный уровнемер Rosemount 5300 с унифицированным токовым выходным сигналом от 4 до 20 мА, диапазон измерения уровня от 0,1 до 50 м, температура контролируемого продукта не ограничена, рабочая температура окружающей среды от -40 до +80⁰С, датчик выдерживает давление рабочей среды до 2 МПа [34, с.11]. Датчик устанавливается в специальной выносной камере. Взрывозащитное исполнение 1ExdIIBT6, максимальная абсолютная погрешность ±0,01 мм не зависит от температуры окружающей среды.

Абсолютная погрешность  прибора (0,01 мм) меньше допустимой абсолютной погрешности измерений (0,1 м), следовательно, прибор подобран верно. Для контура 70-1, подбор приборов выполняется аналогично.

Подбор приборов 3-1, 9-1, 38-1, 42-1, 51-1, 68-1, 74-1, 94-1, 104-1, 113-1, 122-1 выполняется аналогично.

 

5.2.5 Датчики расхода.

Контур 9 – линия подачи сырья

Диаметр условного прохода  трубопровода D_y=200 мм, расход сырья F=110 м³/ч, допустимая абсолютная погрешность ΔF=±5 м³/ч, давление в трубопроводе Р=2,5 МПа, Т=40 °С, температура окружающей среды       Т_окр=-30÷40 °С. Значение верхнего предела измерения F=110·3/2=165 м³/ч. Принимаем верхний предел измерения 150 м³/ч.

Для измерения расхода  применяются диафрагму Rosemount серии     405С [35, с.100] с диаметром условного прохода 200мм, измеряемая среда – газы, жидкости, в том числе нефтепродукты. Диафрагма предназначена в комплекте с датчиком разности давления Rosemount 3051 SFCC [35, с.100], температура окружающей среды от -51 до 85 ^оС, унифицированный выходной сигнал 4-20 мА, взрывозащитное исполнение 1ExdІІCT5. Диапазон измерения расхода от 0 до 160 м³/ч. Данная конструкция датчиков позволяет работать с избыточным давлением в трубопроводе до 10 МПА и с температурой измерительной среды от -40 до 232 ^оС. Приведенная погрешность составляет γ=±0,85 %.

,

условие выполняется, следовательно прибор подобран верно.

Подбор приборов 1-1, 4-1, 14-1, 15-1, 18-1, 43-1, 44-1, 45-1, 52-1, 53-1, 54-1, 55-1, 61-1, 67-1, 69-1, 75-1, 76-1, 77-1, 80-1, 84-1, 88-1, 93-1, 115-1, 118-1, 121-1, 122-1, 127-1, 128-1 выполняется аналогично.

 

5.2.6 Исполнительное устройство.

Для регулирования  расхода газа и нефтепродуктов применяются  регулирующие клапаны типа КМР с  условными диаметрами от 90 до 325 мм. Это универсальный поворотный сегментный клапан с эксцентричным плунжером, сочетающий лучшие свойства подъемных  и поворотных регулирующих устройств  и обладающий исполнительным пневматический механизмом, управляющим сигналом 0,2 - 1 кгс/см², которые рассчитаны для работы при давлениях от 16 до 100 кгс/см² и повышенных температурах до 400 ^оС [36, с.9].

 

5.2.7 Функциональные преобразователи.

Для преобразования стандартного токового сигнала в стандартный пневматический регулирующий сигнал, поступающий к  исполнительному механизму от регулятора, используется электропневмопозиционер фирмы Yokogawa VP200 ExdsIIB+H2T6 (взрывозащита), входные сигналы 4÷20 мА, температура окружающей среды Т_окр=-30÷40 °С, 10÷50 мА [37, с.45].

 

5.2.8 Система управления.

В качестве регулятора на установке используется станция управления и сбора данных СХ 2000, которая является новым поколением многоканальных безбумажных электронных самописцев. Станция СХ 2000 обеспечивает как контроль процесса, используя внутренние ПИД-контуры и/или внешние контроллеры, так и регистрацию событий процесса на внутренний/внешний носитель в реальном времени. Станцию СХ легко подключить к ЛВС или сети Интернет через встроенный порт Ethernet. Кроме того, СХ 2000 может передавать и получать информацию по протоколам HART и MODBUS.

Возможны три разных режима управления: одноконтурный, каскадный и с  переключением двух ходов. Есть функция  автоподстройки для параметров ПИД-регулирования  и функции подавления перерегулирования  Super.

Основные  характеристики:

- число входных каналов измерения – 20;

- число  встроенных контуров ПИД-регулирования – 6;

          - пределы измерения конфигурируются с клавиатуры или через компьютер;

- выход реле сигнализации - 20 точек;

- питание датчиков - 24 В постоянного тока [37, с.34].

Для подсчета необходимого количества контроллеров необходимо определить количество входных и выходных сигналов. Регулированию на установке подвергается 31 параметр, регистрируются 130 параметров необходимое количество станций равно 130/20≈7.

 

5.3 Описание схемы контроля, регулирования и сигнализации

5.3.1 Контроль температуры.

Контроль температуры  газопродуктовой смеси, поступающей в сепаратор С-301, осуществляется с помощью термопреобразователя серии ТХАУ Метран 2700 (поз. 37-1), преобразующей температуру в стандартный токовый сигнал 4-20 мА, который затем идёт на станцию СХ 2000 (поз. 37-2). Значение параметра фиксируется на жестком диске и отображается на мониторе станции управления.

Позиции 6, 11, 17, 19, 20, 21, 22, 23, 25, 29, 30, 33, 35, 40, 48, 60, 62, 63, 64, 65, 72, 81, 82, 85, 90, 91, 92, 98, 99, 100, 101, 102, 103, 105, 111, 112, 116, 117, 119, 120, 121 работают аналогично.

 

5.3.2 Регулирование температуры.

Регулирование температуры низа колонны К-301 осуществляется подачей вакуумного газойля в теплообменник, обеспечивающий нагрев горячей струи. С помощью термопреобразователя серии ТХАУ Метран 2700 (поз. 58-1) температура преобразуется в стандартный токовый сигнал 4-20 мА, который идёт на плату аналогового ввода станции СХ 2000 (поз. 58-2). Значение параметра фиксируется на жестком диске и отображается на мониторе станции управления. Встроенный ПИД-регулятор станции вырабатывает управляющий сигнал и отправляет его с аналогового вывода на функциональный позиционер VP200 (поз. 58-3), преобразующий стандартный токовый сигнал 4-20 мА в стандартный пневматический – 0,02-0,1 МПа, далее сигнал поступает на регулирующий клапан КМР (поз. 58-4), обеспечивающий байпас вакуумного газойля через теплообменник Т-301.

Позиции 27, 46, 49, 73, 87, 126 работают аналогично.

 

5.3.3 Контроль давления.

Контроль давления на линии подачи сырья в реактор Р-301 осуществляется с помощью датчика давления Метран-150-TG (поз. 26-1), стандартный токовый сигнал 4-20 мА с которого поступает на станцию СХ 2000 (поз. 26-2). Значение параметра фиксируется на жестком диске и отображается на мониторе станции управления.

Позиции 7, 13, 32, 36, 47, 56, 59, 71, 79, 83, 86, 95, 97, 106, 108, 110, 123, 125, 129, 130 работают аналогично.

 

5.3.4 Регулирование давления.

Контроль давления в сепараторе С-302 осуществляется с датчика модели Метран-150-TG (поз. 41-1), стандартный токовый сигнал 4-20 мА с которого идёт на плату аналогового ввода станции СХ 2000 (поз. 41-2). Значение параметра фиксируется на жестком диске и отображается на мониторе станции управления. Встроенный ПИД-регулятор станции вырабатывает управляющий сигнал и отправляет его с аналогового вывода на функциональный позиционер VP200 (поз. 41-3), преобразующий стандартный токовый сигнал 4-20 мА в стандартный пневматический –   0,02-0,1 МПа, далее сигнал поступает на регулирующий клапан КМР        (поз. 41-4), обеспечивающий отдув ВСГ.