писание технологического процесса

нализ существующей системы управления

 

 

писание технологического процесса

Установка дегидрирования Н-бутиленов в бутадиен вклю­чает в себя два реактора, котлы-утилизаторы, соответствующие насосы и ёмкостную аппаратуру.

Подсоединение линий промышленной воды, горячей воды, водяного пара, воздуха технологического, воздуха КИП; химзагрязненной и условно-чистой канализаций осуществляется к существующим межцеховым и внутрицеховым коммуника­циям, 7 блок дегидрирования размещён в торце суще­ствующей наружной установки цеха Д-6 со стороны цеха Д-2. Для обслуживания 7 агрегата и установки кондиционирования бутиленовой фракции предусматривается дополнительно к существующему штату 3 человека в смену, всего 12 человек.

Блок дегидрирования бутиленов.

Седьмой агрегат дегидрирования состоит из перегревательной печи позиции 1, реактора позиции 2/1-2, котла-утилизатора позиции 3/1-2.

После установки кондиционирования бутиленовая фракция, испарённая и перегретая до 60°С_; поступает в печь позиции 1, в которой перегревается до 450-506⁰С и идёт в верхнюю часть реактора позиции 2/1-2 .В печи позиции 1 также перегревается водяной пар до 700-750⁰ С и поступает в верхнюю часть реактора позиции 2/1-2.Для предотвращения завышения температуры в реакторе при регенерации выше 700°С, в линию сырья перед реактором пода­ется насыщенный водяной пар. В реакторе позиции 2/1-2 происходит реакция дегидрирования бутиленов в дивинил при 630°С в присутствии водяного пара на катализаторе К-16 в течении 3-6 часов, после чего проводит­ся регенерация катализатора в течение 45 минут, которая за­ключается в выжиге кокса, отложившегося за цикл реакции. Во избежании вторичных реакций термического разложения в трубопроводе после реактора, что может привести к уменьшению выхода дивинила, в нижней части реактора, на выходе контактного газа изслоя катализатора, про

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

изводится закалка, состоящая в снижении температуры парогазовой смеси

до 530°С, для чего подается вода существующим насосом позиции 13.

С целью утилизации тепла парогазовая смесь после реактоpов позиции

2/1-2 проходит котёл-утилизатор позиции 3/1-2, где охлаждается до 200-250°С.

Питание котла-утилизатора производится пароконден­сатом, nocтупающим из ёмкости 12а существующим насосом позиции 13. Вторичный водяной пар, полученный в котле-утилизаторе, используется для разбавления бутиленовой фракции перед дегидрированием.

Процесс дегидрирования бутиленов состоит из двух чередующихся цик­лов: цикла контактирования и цикла регенерации.

Для нормальной работы блоков дегидрирования необходима правильная загрузка в реактор катализатора, правильная его разработка и подготовка сырья.

Загрузка и разработка катализатора ,загружают равномерно по всему сечению реактора, не допуская местных уплотнений. Загрузка и выгрузка катализатора произво­дится согласно "Инструкции Д-6-Т-10 по обслуживанию установки загрузки и выгрузки катализатора. В начале работы свежий катализатор не обеспечивает необходимой ак­тивности и селективности. Для того, чтобы в короткий срок достичь хороших показателей, проводится разработка катализатора. Разогрев катализатора по низу реактора до 250-300°С проводят подогре­тым воздухом, затем подают водяной пар 6 кгс/см², доводят температуру в ре­акторе до 500-510°С и подают воздух для выжига органических примесей че­рез линию воздуха на регенерацию.

После выжига органических примесей температуру в реакторе дово­дят до 640°С и при этой температуре в течение 2-4-х часов проводят тер­мообработку катализатора перегретым водяным паром в смеси с возду­хом. Разработка катализатора заключается в проведении частых регене­раций при коротких циклах дегидрирования с подачей бутиленовой фракции.

В отделении Д-6 принят следующий порядок разработки катализатора:

- 3 цикла по одному часу при температуре контактирования 560°С;

- 2 цикла по два часа при температуре контактирования 560-565°С;

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

- 1 цикл в три часа при температуре 560-565-570°С.

Между циклами контактирования проводится полная регенерация ката­лизатора. Далее следует полный цикл до начала снижения перепада температуры в реакторе. Температуру верха реактора при этом выдерживать по следующем графику: 560-565-575-580-585-590-590-...-590°С.

Весовое соотношение н-бутилены - пар выдерживать максимальное 1:4,2.

Цикл контактирования.

Водяной пар обеспечивает подвод тепла, необходимого для процесса де­гидрирования, понижает парциальное давление газов дегидрирования, уменьшает термический крекинг углеводородов, обеспечивает частичное сго­рание кокса.

Пары бутиленовой фракции с установки газоразделения с температурой 40-65°С через межблочную электрозадвижку - отсекатель, управ­ляемую дистанционно со щита в операторной, по общему коллектору посту­пают на 7 блок дегидрирования. Бутиленовая фракция через электрозадвижки позиции 6-4/1, 6-3/1 направ­ляется в печь позиции 1. Пары бутиленовой фракции нагреваются до тем­пературы не более 500°С, проходя двумя параллельными потоками змеевики 1 и 3 секций конвекционной камеры. Расход бутиленов в печь позиции 1 ре­гулируется регулятором расхода позиции 7. Клапан регулятора установлен на линии бутиленов в печь.

Применяемый в процессе дегидрирования пар из котла-утилизатора и общезаводской сети перегревается до температуры не более 780°С, проходя змеевики конвекционной и радиантной камер печи позиции 1. Расход пара регулируется клапаном регулятора позиции 2. Давление пара в коллекторе регулируется регуляторами давления клапаны которых установлены на южном и северном вводах пара 10 кгс/см в отделение. При падении давления пара до 5 кгс/см включается све­товая и звуковая сигнализация. Имеется возможность приёма пара из отделения Д-2 в общую систему пара отделения Д-6. На выходе из печи перегретый водяной пар смешивается с перегретыми парами

бутиленовой фракции и поступает в верхнюю часть реактора позиции 2/1-2 на блоке 7 работающие парал­

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

лельно, заполненного катализатором К-16У на

 

высоту 1000-Я 100 мм.

Реакция

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

дегидрирования бутиленов протекает при температуре 560-640°С и давлении верха реактора не более 0,7 кгс/см² с образованием бу­тадиена и побочных продуктов: метана, этана, пропана и других. Давление в реакторе позиции 2/1 регистрируется прибором позиции 22. Давление в реакторе позиции 2/2 регистрируется прибором позиции 23. При достижении давления верха в реакторе 0,7 кгс/см² включается световая и зву­ковая сигнализация. Контроль за температурой наружной стенки реактора блока 7 осуще­ствляется прибором позиции 12, при температуре 300°С включается звуковая и световая сигнализация. Образовавшийся контактный газ (парогазовая смесь) после реактора позиции 2/1-2 поступает на охлаждение в трубное пространство котла-утилизатора позиции 3/1-2 где охлаждается за счёт испарения парового конденсата, подаваемого в межтрубное пространство котла-утилизатора из ёмкости позиции 12, 12а насосом позиции 13/1,2,3. Уровень в котле-утилизаторе регу­лируется регулятором уровня позиции 18; 19, клапан которого уста­новлен на линии питания котла-утилизатора. При достижении уровня в котле-утилизаторе 30 и 80 процентов по шкале прибора, включается световая и звуковая сигнализация.

Водяной пар после котла-утилизатора направляется в печь перегрева для дальнейшего использования в процессе дегидрирования. Для снижения жёст­кости котловой воды и для удаления шлама, пены, масла предусмотрены ли­нии периодической и непрерывной продувок в ёмкость позиции 7. Для защиты от повышенного давления котлы-утилизаторы и коллектор пара 6 кгс/см² осна­щены предохранительными клапанами.

Контактный газ (парогазовая смесь) после котла-утилизатора позиции 3/1-2 поступает на установку очистки газа, где охлаждается до температуры не более 45°С и затем направляется в отделение Д-5.

Печи позиции 1 работают на топливном газе, абгазе отделения Д-5, абгазе отделения Д-3 цеха Д-2-3, отдувках отделений Д-4, Д-8 цеха Д-4-8-10. Печи

позиции также могут работать на тяжёлых углеводородах, принимае­мых из отделения И-9 цеха сырья номер 2. Давление топливного газа на входе в отделение

не более 5 кгс/см² регу­лируется регулятором давления позиции 5. При достиже-

нии давления в коллекторе топливного газа 1,5 кгс/см² включается световая и звуковая сигнализация. При снижении давления до 0,5 кгс/см² включается световая и звуковая сигнализация и срабатывает блоки­ровка, при этом закрывается электрозадвижка на линии топливного газа в печь .

Абгаз из отделений Д-5, Д-3 поступает в трубное пространство перегре­вателя позиции 2/6, где освобождается от унесённой жидкости и нагревается до температуры 50-70°С горячей водой, подаваемой в межтрубное пространство перегревателя. После перегревателя позиции 2/6 абгаз смешивается с топливным газом, поступает на сжигание в печь позиции 1. Абгаз, поступающий на печь позиции 1, сжигается на восьми инжекционных горелках типа ИГ-2, ИГ-4 и на шестнадцати вихревых горелках типа ВГ. Предусмотрена возможность включения в

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

работу панельных горелок ти­па ГБП-605. Расход топливного газа на панельные горелки регистрируется прибором позиции 4. При включении в работу панельных горелок, регулирование тем­пературы в печи позиции 1 производится регулятором температуры позиции 1, а расход абгаза, поступающего на инжекционные горелки, регулируется регу­лятором расхода позиции 3. При отключении панельных горелок, расход абгаза регулируется регулятором расхода позиции 3 с коррекцией по температуре в реакторе позиции 2/1-2 , при этом в работе находятся только инжек­ционные и вихревые горелки.

Для защиты от повышенного давления на аппаратах позиции 3/1-2 установле­ны предохранительные клапаны. При завышении давления в аппаратах позиции 3/1-2 выше расчётного срабатывает предохранительный клапан со сбросом га­зов через сепаратор на свечу.

Во избежание попадания абгаза на панельные горелки печи позиции 1 на линии топливного газа установлен обратный клапан. Жидкое топливо

(углеводородная фракция С₅-С₇ и выше) давлением не более 6 кгс/см со склада И-9 через регистратор расхода позиции 502 поступает в ёмкость позиции 211, где происходит отстой его от полимеров и механических примесей.

Температура печи позиции 1, дымовых газов на выходе из печи, потолка печи, пода печи, сырья на выходе из печи, пара на выходе из печи регистриру-

ется прибором позиции 9.

Для оперативной локализации аварийной ситуации и защиты печи в случае возникновения аварийной ситуации печь позиции 1 имеет систему парозащиты и паротушения. Пар в коллектор на контуры парозащиты и на паротушение поступает из коллектора пара 10 кгс/см² через электрозадвижку 21. Кнопка управления электрозадвижкой находится на щите в операторной и на посту управления по месту.

При падении давления азота на вводе в отделение до 1,2 кгс/см² по при­бору поз. 608 включается световая и звуковая сигнализация.

При падении давления воздуха КИП на вводе в отделение до 2,5 кгс/см² включается световая и звуковая сигнализация.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Цикл регенерации.

Для удаления кокса с катализатора и восстановления его активности про­водится регенерация катализатора паровоздушной смесью.

Выжиг кокса происходит по реакции:

С + Н₂О = СО + Н₂,

СО + Н₂О = СО₂ + Н₂,

С + О₂ = СО₂.

Переход с контактирования на регенерацию осуществляется автоматиче­ски посредством КЭП согласно инструкции Д-6-Т-13 "По эксплуатации сис­темы автоматического переключения арматуры отделения Д-6". При этом подача бутиленовой фракции прекращается, закрываются элек­трозадвижки позиции

6-4/1 , 6-3/1 и открывается электрозадвижка позиции 6-5/4 на свечу.

В продуктовый змеевик через электрозадвижку позиции А-901 подаётся

 

пар во избежание перегрева труб, а также для пропарки сырьевого змеевика от

уг­леводородов перед подачей воздуха для регенерации катализатора. Воздух. необходимый для проведения регенерации катализатора подаётся через элек­трозадвижки позиции 16, 17 из заводской сети или цеха Д-2. Давление в коллекторе воздуха на регенерацию регулируется регулятором давления позиции 823.

При падении давления в коллекторе воздуха до 0,5 кгс/см² включается све-

то­вая и звуковая сигнализация. В ходе регенерации отложившийся кокс выжи­-

гается, активность катализатора восстанавливается. Регенерация катализатора производится при температуре не более 630°С, температура в реакторе регулируется подачей воздуха в реактор, регулятором расхода позиции 13, 14 в пределах 1200-7-4000 нм³/ч. Газы регенерации проходят все аппараты, которые участвуют в процессе контактирования, отдают своё тепло и выбрасываются в атмосферу после скруббера позиции 14. Конец регенерации контролируется по прекращению горения кокса (снижение температуры низа реактора, снижение содержания СО₂ в газах ре­генерации), или продолжительность регенерации уста

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

навливается начальни­ком цеха. Контроль температуры осуществляется прибором позиции 8,10.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

1.2 Анализ функциональной схемы

Общее назначение технологического процесса – дегидрирование Н-бутиленов в бутадиен.

Для обеспечения заданной производительности необходимо установить следующие задачи:

- минимизировать колебания давления подачи топливного газа в печь.

Назначение технических средств нижнего уровня АСУ ТП:

- обеспечить прием, первичную обработку, и реализацию регулирования

входных потоков.

Нижний уровень реализован на аналоговых приборах КИП.

Недостатки системы.

Существующая автоматизированная система не повышает качество получаемого параметра бутадиена.

Система не работает в автоматическом режиме при пуске, остановке процесса. Следовательно, выдерживание технологического режима на необходимом уровне не представляется возможным, а это приводит к завышению параметров энергопотребления.

Для устранения этих проблем необходимо максимально автоматизировать установку дегидрирования Н-бутиленов в бутадиен современными микропроцессорными приборами.

В данном отчете мною предлагается внедрить АСУ ТП на базе SCADA- системы TRASE MODE 6.0 и многоканального микропроцессорного контроллера «Premium» с использованием современных контрольно- измерительных средств и автоматики. SCADA- система TRASE MODE 6.0 предназначена для оперативного контроля и эффективного ведения технологического процесса отображения мнемосхем с динамическими изменяющимися параметрами, регистрация и воспроизведение ретроспективной информации.

«Premium»» является самым совершенным по техническим и надежным показателям по сравнению с аналогами.

- расход бутиленовой фракции на блок 7 регулируется регулятором

расхода позиции 7;

- температура перегретой бутиленовой фракции на выходе из печи

позиции 1 контролируется прибором позиции 1. Изменять эти

температуры при постоян­ной температуре верха реактора можно изменяя

расход пара и бутиленовой фракции на блок в пределах норм

технологического режима;

- давление пара в коллекторе регулируется регуляторами давления

позиции 802/1,2;

- расход пара на блок 7 регулируется регулятором расхода позиции 2;

- температура перегрева печи позиции 1 регулируется регулятором

позиции 1 автоматически с коррекцией по температуре верха реактора

позиции 2/1-2, коррекцию по температуре в реакторе осуществляют по

одному из ре­акторов позиции 2/1-2, преимущественно регулирование

температуры в печи производится изменением расхода абгаза в печь

посредством регулятора расхода позиции 3, при регулировании

температуры в печи регулятором позиции 1, расход абгаза поддерживается

постоянным регулятором расхода позиции 3.

Соответствие температуры верха реакторов можно достичь двумя спо­собами:

- изменением температуры в печи за счёт изменения подачи топлива в

разные камеры печи;

- изменением нагрузки на реакторы позиции 2/1-2.

При приёме в печь доз жидкого топлива расход его на фор­сунки печи задаётся таким образом, чтобы обеспечить минимальный расход топливного газа. Для исключения неконтролируемой подачи топливного газа в печи вне пределов шкалы прибора позиции 1 в линию управления клапа­ном регулятора введено ограничение открытого положения клапана. Регулирование

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

температуры верха реактора ведётся по заданному режиму, который

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

определяется индивидуально для каждого блока дегид­рирования в зависимости от пробега катализатора, его состояния, от на­грузки на реактор. Давление верха реактора регистрируется прибором позиции 22, 23. Уровень в котле-утилизаторе позиции 3/1-2 регулируется регу­лятором уровня позиции 18, 19. Разрежение в борове печи контролируется по прибору позиции 601. Регу­лировать тягу в печи можно изменением производительности дымососов. При низкой тяге возможно "захлёбывание" печи, то есть для нормального горения топлива не хватает кислорода и температура в печи снижается, в то время как регулятор температуры в печи вырабатывает команду на увеличение расхода топливного газа. Регенерация катализатора проводится в течение заданного времени при определённом расходе воздуха. Расход воздуха на регенерацию регули­руется автоматически регулятором позиции 13, 14, клапан которого установлен на линии воздуха в реактор.

Перед началом регенерации необходимо снизить температуру в печи и расход пара в паровые змеевики таким образом, чтобы температура в реакторе во время сжигания кокса была 600- 610°С (не более 630°С) контроль температуры по слоям катализатора ведётся по прибору позиции 9, а температура реактора по прибору позиции 8, 10.