Системы управления химико-технологическими процессами

 

Министерство  образования и науки Российской Федерации 

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 
 

      Кафедра автоматизации технологических процессов      . 

наименование  кафедры

  
 
 

                                                                 Допускаю к защите

                                                        Руководитель                      В.Г. Хапусов  .  

                                                                                                                 И.О. Фамилия 
 

      

Автоматизация установки гидроочистки масел.

наименование  темы

  

Курсовая  работа

по дисциплине 

Системы управления химико-технологическими процессами  

 

____________________       ___1.000.00.00 ПЗ_________________________

обозначение документа

  
 
 
 
 
 
 

Выполнил студент  группы  XTTз – 06 - 1      ________            М.А.Чернюгов        

                                                                шифр                     подпись                          И.О. Фамилия

 

Нормоконтроллер:                                           ____________     _В.Г. Хапусов

                                                                                          подпись                             И.О. Фамилия

  

Курсовой проект защищен с оценкой _______________________________

 

  
 
 

Иркутск 2012 г. 

Содержание

1 Введение…………………………………………………………………3

2 Технологическая  часть……………………………………………….…5

   2.1 Физико-химические основы гидроочистки………………………..5

   2.2 Физико-химические основы стабилизации………………………..6

   2.3 Физико-химические основы очистки циркулирующего   водородсодержащего газа от сероводорода……………………………..7

   2.4 Основные факторы процесса……………………………………….8

   2.5 Описание технологического процесса…………………………….10

3 Инженерный  анализ технологического процесса  как объекта автоматизации…………………………………………………………….12

4 Анализ тепловых  и материальных балансов………………………….13

5 Обоснование  выбора технических средств и  разработка       функциональной схемы автоматизации…………………………………18

6  Заказная  спецификация на технические  средства автоматизации…..20

7 Заключение………………………………………………………………23

8 Список литературы…………………………………………………...…24

9 Приложение А «Технологическая схема»……………………………..25 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

 

  Технический уровень химической промышленности на современном этапе ее развития во многом определяется уровнем управления. Без наличия необходимых средств автоматической диагностики химико-технологического процесса и автоматического управления им в принципе невозможен технический прогресс в химической промышленности. Современное химическое или нефтехимическое производство является высокоавтоматизированным производством. Автоматическое управление химическим производством позволяет значительно увеличить производительность труда и, что имеет особое значение для химической промышленности, повышает социальную эффективность труда, т. е. облегчается труд обслуживающего персонала, улучшаются санитарно-гигиенические условия их работы, повышается культурный и профессиональный уровень специалистов. На химических предприятиях появились работники, владеющие компьютерами, специалисты по информационным технологиям. Автоматическое управление химическим производством позволяет не только улучшить качество производимой продукции, снижая ее себестоимость, но и уменьшить отрицательное воздействие химического предприятия на окружающую среду.

   Вопросам  управления в химической технологии придается особое значение. Это, в первую очередь, связано со следующими особенностями ХТП:

1. сложность и высокая скорость протекания ХТП;
2. агрессивность и токсичность перерабатываемых веществ;
3. взрыво- и пожароопасность перерабатываемых веществ;
4. высокие (или низкие) температуры; высокие (сверхвысокие) давления или глубокий вакуум;
5. высокая чувствительность ряда ХТП к нарушениям технологического режима и т. д.

 

  Таким образом, понятия технический прогресс и уровень автоматического управления в химической промышленности неотделимы.

  Возможности автоматического управления (с использованием микропроцессорной техники) в химической технологии:

• автоматический пуск и останов химического производства;
• автоматический контроль технологических параметров;

  • автоматическое прогнозирование ведения технологического процесса;

• поддержание заданных (оптимальных) технологических режимов;
• повышение качества производимой продукции;
• повышение производительности технологического оборудования и увеличение объема производимой продукции;
• снижение затрат сырья, материалов и энергии на производство единицы продукции;
• безопасное ведение химико-технологического процесса (уменьшение вероятности нарушения технологического режима, приводящее к нанесению вреда обслуживающему персоналу, оборудованию, окружающей среде);
• увеличение надежности химико-технологических процессов и в целом химико-технологической системы (сокращение простоев оборудования из-за неполадок и увеличение межремонтных сроков работы технологического оборудования);
• предупреждение загрязнения окружающей среды промышленными отходами и стоками.

2 Технологическая часть

 

       Технологический процесс гидроочистки масляного  сырья на установке осуществляется по следующим стадиям:

• стадия гидроочистки
• стадия стабилизации
• стадия очистки ВСГ

2.1 Физико-химические основы гидроочистки

 

       Под процессом гидроочистки понимают процесс  гидрогенизационной очистки масел в среде водорода на катализаторах ГО-38А и СГК-5 при повышенных давлениях и температуре.

       Реакция гидрирования непредельных углеводородов  протекает с выделением тепла. Тепловой эффект процесса гидрирования непредельных углеводородов составляет 15 – 40 ккал на 1 кг сырья в зависимости от глубины процесса и химического  состава сырья. В зависимости  от характера строения сероорганических, азотистых и других соединений в процессе гидрогенизационной очистки на катализаторе протекают следующие реакции:

       Примеры реакций гидрирования сернистых  соединений:

       а) меркаптаны

       RSH+H₂→RH+H₂S

       б) сульфиды

       RSR’+H₂→RH+H₂S

       в) дисульфиды

       RSSR’+H₂→RH+R’H+H₂S

       г) тиофены

       

       д) тиофаны

         

       Азотистые соединения представлены в основном хинолинами. При гидроочистке азотистые  соединения превращаются следующим  образом:

       хинолины

       

       B результате очистки значительно улучшаются качество масляных компонентов, а именно:

       повышается  индекс вязкости: на 2 пункта

       улучшается  цвет: на 1-3 марки

       снижается содержание серы: на 25-30 %

       снижается коксуемость: дистилятных масел на 60-65 % и остаточных на 30 %.

2.2 Физико-химические основы стабилизации

 

       В результате реакций, протекающих в  процессе гидрирования непредельных углеводородов  масляного сырья, образуется некоторое  количество легких углеводородов, которые  имеют низкую температуру вспышки. Отделение легких углеводородов  от гидрогенизата с целью повышения температуры вспышки гидрогенизата происходит на стадии стабилизации в сепараторах и отпарных колоннах.

       Процесс физической стабилизации предусмотрен для удаления не только низкокипящих компонентов состава С₁-С₅ и воды, но и главным образом сероводорода, поскольку в продукте нормируется его отсутствие.

       Сущность  процесса стабилизации заключается  в том, что компоненты жидких смесей при одинаковом давлении имеют различные  температуры кипения.

       Благодаря этому в процессе испарения жидкой смеси ее компоненты проявляют различное  стремление к переходу в парообразное состояние, т.е. обладают различной  летучестью. Наиболее летучими являются компоненты с наиболее низкой температурой кипения. Это позволяет разделить  исходную смесь путем ректификации. Для понижения рабочей температуры  ректификации процесс осуществляют в потоке водяного пара, снижая тем  самым парциальное давление отгоняемого  компонента и соответственно температуру  кипения.

       Стабилизация  гидрогенизата осуществляется в две ступени:

       I ступень - отпарные колонны, где происходит отпарка лёгких углеводородов с помощью перегретого водяного пара;

       II ступень - колонны вакуумной сушки,  где происходит испарение влаги  из масляных фракций.

       После стабилизации гидроочищенные масляные фракции поступают на фильтры, где происходит их фильтрация от механических примесей и катализаторной пыли.

2.3 Физико-химические основы очистки циркулирующего водородсодержащего газа от сероводорода

 

       Очистка водородсодержащего газа от сероводорода производится путем абсорбции его 15%-ым раствором моноэтаноламина (МЭА). МЭА с сероводородом образуют легкоразлагающийся при нагревании комплекс (сульфиды и дисульфиды):

       2HOC₂H₄-NH₂ + H₂S ®(HOC₂H₄-NH₃)₂S

       2(HOC₂H₄-NH₃)SH ® (HOC₂H₄-NH₂)₂S + H₂S

       Процесс реакции сероводорода с МЭА осуществляется абсорбере. Очищенный водородсодержащий  газ возвращается на гидроочистку масляных компонентов.

       Насыщенный  раствор МЭА с образовавшимися  сульфидами и дисульфидами подается на регенерацию в десорбер. В десорбере образующиеся сульфиды и дисульфиды при нагревании диссоциируют с выделением сероводорода: