Содержание
1. Общая характеристика и описание схемы процесса гидроочистки ДТ
.1 Общая характеристика процесса
.2 Описание схемы процесса гидроочистки
. Анализ процесса как объекта автоматизации
.1 Реакторный блок
.2 Блок стабилизации
.3 Блок очистки газов
. Выбор параметров контроля, регулирования, сигнализации, противо-аварийной защиты (ПАЗ) и алгоритмов управления и ПАЗ
.1 Уровень
.2 Расход
.3 Температура
.4 Давление
. Выбор и обоснование технических средств АСУТП
.1 Датчики температуры
.2 Датчики давления
.3 Датчики уровня
.4 Датчики расхода
.5 Регуляторы и средства отображения информации
.6 Нормирующие преобразователи
.7 Исполнительное устройство
. Описание систем контроля, регулирования, сигнализации и ПАЗ
.1 Контроль и регулирование давления
.2 Контроль и регистрация давления
.3 Регистрация, контроль и сигнализация температуры
.4 Контроль и регулирование температуры
.5 Контроль, регулирование и сигнализация уровня
.6 Контроль и регистрация расхода
.7 Регулирование, контроль и сигнализация расхода
.8 Описание системы противоаварийной защиты
Список
использованной литературы
1. Общая характеристика и описание схемы
процесса гидроочистки дизельного топлива
.1 Общая характеристика процесса
Каталитическая гидроочистка дизельного топлива (ДТ) применяется для улучшения экологических и эксплуатационных свойств, для повышения термической и химической стабильности товарного моторного топлива, путем удаления сернистых, азотистых, кислородных, металлорганических соединений, а также насыщения непредельных и ароматических углеводородов. Гидроочистке, подвергают дистилляты, как прямогонные, так и вторичного происхождения: дизельная фракция, легкий газойль каталити++ческого крекинга, легкий газойль пекования. Процесс гидроочистки применяется также для облагораживания компонентов смазочных масел и парафинов.
Остаточное содержание серы в целевых продуктах невелико, например дизельное топливо - 0,005 - 0,001 % (масс.) серы; легкий газойль каталитического крекинга - 0,050 - 0,030 % (масс.) серы.
При гидроочистке получают также газ, отгон,
сероводород. Газ, содержащий водород, метан, этан и незначительное количество
пропана и бутана, используется как топливо непосредственно на заводе, если же в
составе нефтеперерабатывающего завода есть нефтехимический комплекс, то газ,
после предварительной очистке, можно использовать как сырье для нефтехимии.
Отгон, образующийся при гидроочистке дизельного топлива и более тяжелого сырья
и представляющий собой бензиновую фракцию с низким октановым числом, сбрасывается
в автомобильный бензин или добавляется к сырью установки платформинга или
риформинга. Сероводород применяется для получения серы или серной кислоты.
1.2 Описание схемы процесса гидроочистки
Сырьё - дизельная фракция из промпарка поступает на приём насоса Н-1 и подаётся на смешение с циркулирующим водород содержащим газом, подаваемым компрессором ПК-1. Газосырьевая смесь нагревается в межтрубном пространстве теплообменника Т-1 и Т-2 и в печи П-1 до температуры 350°С, после чего поступает в два последовательно работающих реактора Р-1, Р-2.
В реакторах Р-1 и Р-2 на алюмокобальтмолибденовом катализаторе происходит гидрирование сернистых, азотистых и непредельных соединений, содержащихся в сырье, с образованием Н2S, NН3, а также частичный гидрокрекинг с образованием углеводородного газа и лёгких бензиновых фракций.
Реакции гидрирования протекают со значительным тепловым эффектом, в результате чего температура на входе может повышаться на 50 - 55°С. Для снятия тепла предусмотрен подвод ВСГ с выкида компрессора ПК-1. Газо-продуктовая смесь из реактора Р-2 с температурой 403°С направляется в трубное пространство теплообменника Т-1, затем в Т-2, где нагревая газо-сырьевую смесь, охлаждается до температуры 140°С. Затем газо-продуктовая смесь охлаждается в холодильнике-конденсаторе ХК-1 и водяном холодильнике Х-1 до температуры 40°С и поступает в сепаратор высокого давления С-1, где происходит разделение на гидрогенизат и циркулирующий ВСГ. Затем циркулирующий водородсодержащий газ поступает на очистку от Н2S 15% раствором моноэтаноламина (МЭА) в абсорбер К-3.
Очищенный ВСГ поступает на линию подачи ВСГ, где смешивается со свежим ВСГ. Гидрогенизат из С-1 поступает в сепаратор низкого давления С-2.
Углеводородный газ из С-2 направляется в абсорбер К-2 на очистку от Н2S 15%-ым раствором МЭА. Гидрогенизат из С-2 поступает в межтрубное пространство теплообменника Т-2 и направляется в стабилизационную колонну К-1. В теплообменнике Т-3 гидрогенизат нагревается до температуры 160°С за счет тепла стабильной дизельной фракции - нижнего продукта стабилизационной колонны К-1.
В стабилизационной колонне К-1 происходит отделение углеводородного газа и лёгкой бензиновой фракции (верхний продукт) от стабильной дизельной фракции (нижний продукт). Для подвода тепла в колонну К-1 часть нижнего продукта насосом Н-3 подаётся через печь П-2, где подогревается до температуры 300°С и далее в колонну К-1.
Пары легкого бензина и углеводородный газ с верха К-1 конденсируются и охлаждаются в конденсаторе - холодильнике ХК-3 и поступают в сепаратор С-3. В сепараторе С-3 при температуре 40°С и давлении 0,3 МПа. происходит разделение углеводородного газа, воды и лёгкого бензина фракции. Лёгкий бензин из С-3 забирается насосом Н-4 и частично возвращается в К-1 в качестве орошения. Балансовое количество легкого бензина охлаждается и выводится с установки. Насыщенный сероводородом и парами воды углеводородный газ из сепаратора С-2 направляется на очистку в абсорбер К-2.
Углеводородный газ из С-2 очищается от Н2S в абсорбере К-2 15%-ым раствором МЭА. Сверху абсорбера выходят очищенные углеводородные газы, а снизу насыщенный сероводородом раствор МЭА.
Очищенные от Н2S углеводородные газы сверху абсорбера К-2 поступают в сепаратор С-4, где отделяются от содержащихся в нем водяных паров, которые конденсируются в сепаратор С-4 и выводятся в дренаж для последующей очистки. Углеводородные газы выводятся сверху сепаратора С-4 и подогреваясь перегретым водяным паром в теплообменнике Т-4 поступает линию, для обеспечения внутризаводских нужд углеводородными газами.
ЦВСГ из С-1 очищается от Н2S в абсорбере К-3 15%-ым раствором МЭА. Сверху абсорбера выходит очищенный ЦВСГ, а снизу насыщенный сероводородом и углеводородными газами раствор МЭА.
Насыщенный сероводородом и углеводородными газами раствор МЭА снизу абсорберов К-2, К-3 собирается в общий поток и поступает в сепаратор C-5, где от раствора отделяются углеводородные газы, а сам раствор подается в отгонную часть колонны К-4
В десорбере К-4 происходит отделение Н2S от 15% раствора МЭА. Обогрев десорбера К-4 осуществляется через кипятильник Т-6. Нижний продукт - отгон десорбера К-4 - регенерированный раствор МЭА охлаждается в трубном пространстве теплообменника Т-5, далее поступает в ёмкость Е-1.
Для поддержания заданной концентрации МЭА в ёмкость Е-1 подаётся свежий МЭА. Далее из ёмкости Е-1 насосом Н-5 осуществляется подача МЭА в абсорберы К-2, К-3.
Пары воды и Н2S, уходящие с верху колонны К-4, охлаждаются и конденсируются в водяном холодильнике Х-5 и поступают в сепаратор С-6.
Н2S из сепаратора С-6 выводится с установки, а
вода насосом Н-8 на орошение в десорбер К-4.
2. Анализ процесса как объекта автоматизации
На установке гидроочистки дизельного топлива необходимо контролировать, регулировать и сигнализировать следующие параметры:
температура, давление, уровень, расход. Оптимальные значения этих параметров определяют эффективность и нормальную работу процесса. Применяется комплексная автоматизация процесса, которая достигается централизацией управления, широким применением схем каскадного и комбинированного регулирования, базирующихся на приборах малогабаритной унифицированной системы.
автоматизация гидроочистка топливо
2.1 Реакторный блок
Регулирование и контроль расхода сырья необходимо для поддержания заданной производительности установки. При этом осуществляется равномерная нагрузка оборудования установки. Изменение расхода сырья может вызвать аварию.
Регулирующее воздействие на процесс с целью регулирования параметров расхода вносится с помощью исполнительных устройств, установленных на трубопроводах и изменяющих расход тех или иных материальных потоков. При этом время запаздывания должно быть минимальным, а степень влияния воздействия на регулируемый параметр наибольшей.
На установке необходимо регулировать и контролировать расход водородсодержащего газа, поскольку изменение соотношения подачи водородсодержащего газа к сырью может привести к нарушению технологического процесса (закоксованности катализатора в результате нарушения соотношения ВСГ:сырье, увеличения перепада давления в системе выше допустимого, перегрева, закоксованности и прогара труб змеевика печи П-1), браку выпускаемой продукции. Регулируемыми и сигнализируемыми параметрами являются расход сырья, расход свежего водородсодержащего газа на узел смешения с сырьем.
Для нормального ведения процесса необходимо контролировать температуру сырья на входе и выходе печи П-1, так как высокая температура на входе в печь ведет к большой потере тепла с дымовыми газами, следовательно, уменьшается КПД печи, а также к перегреву и разрыву труб в печи из-за неравномерного нагрева потоков. Температура сырья на выходе из печи П-1 (температура на входе в реактор) регулируется количеством топлива подаваемого в печь для ее нагрева, так как в случае чрезмерного увеличения температуры происходит закоксовывание катализатора в реакторе, а понижение температуры ведет к уменьшению выхода целевого продукта.
Реакторы являются основными аппаратами процесса. Автоматизация их имеет особое значение, как в отношении безопасности, поскольку процесс протекает с высокой скоростью, при высоких температурах и давлении, так и для обеспечения длительной эксплуатации катализатора. Основным фактором, влияющим на качество получаемого продукта, является температура в реакторе. Правильно выбранный интервал температур обеспечивает как требуемое качество, так и длительность безрегенерационного пробега и общего срока службы катализатора.
Повышение давления при постоянных других параметрах процесса влияет на степень превращения сырья и тем самым на качество получаемых продуктов.
Для безопасности ведения процесса и обеспечения четкости разделения парожидкостной смеси необходимо контролировать и сигнализировать давление в аппаратах С-1, С-2. Необходимо контролировать перепад давления в реакторах, так как высокое гидравлическое сопротивление в слое катализатора может привести к его закоксовыванию - а следовательно, снижению активности, а также может повлиять на эксплуатацию технологического оборудования.
Необходимо регулировать и сигнализировать
уровень жидкости в газосепараторах С-1, С-2 с помощью регулирующих клапанов,
расположенных на трубопроводах, по которым гидрогенизат поступает в колонну
К-1. При понижении уровня может произойти попадание ВСГ в систему низкого
давления, а при повышении - переполнение сепараторов, попадание дизельного топлива
с систему очистки газов.
.2 Блок стабилизации
Основными регулируемыми и сигнализируемыми параметрами в блоке стабилизации являются температура верха и низа колонны К-1, уровень, давление, расход «горячей струи».
С целью получения дизельного топлива как целевого продукта, то необходимо регулировать конец кипения бензиновой фракции и начало кипения дизельной фракции путем регулирования температуры верха и низа колонны К-1 и давления. Температура верха регулируется подачей орошения в верх колонны, а температура низа - изменением количества стабильного гидрогенизата, подаваемого после печи П-2 в нижнюю часть колонны. Температура в печи П-2 регулируется количеством подаваемого газа. Также для поддержания температурного режима низа колонны К-1 необходимо регулировать количество гидрогенизата в П-2.
Повышение давления при постоянных других параметрах процесса влияет на степень превращения сырья и тем самым на качество получаемых продуктов. Для безопасного ведения процесса фракционирования и обеспечения четкости разделения парожидкостной смеси необходимо контролировать давление в стабилизационной колонне К-1.
При превышении уровня и затоплении нижних тарелок стабилизационной колонны К-1 нарушается заданная степень разделения газопродуктовой смеси.
На блоке очистки газов происходит очистка углеводородного газа и ВСГ от сероводорода моноэтаноламином и регенерация МЭА.
На установке Л-24-7 предусмотрен отдув ВСГ. Расход водорода на отдув появляется в связи с тем, что для поддержания оптимального парциального давления приходится непрерывно выводить из системе небольшой поток циркулирующего ВСГ, следовательно, необходимо регулировать расход отдува.
Уровень в колоннах К-2 и К-3 необходимо регулировать и контролировать во избежание прорыва газа в систему регенерации раствора МЭА и переполнении колонн. Уровень в емкости Е-1 также регулируется и контролируется, при его повышении может произойти перелив раствора МЭА на площадку установки. В колонне К-4 минимальный уровень приведет к прорыву сероводорода на свечу, а максимальный - к нарушению технологического режима. В сепараторе С-6 повышения уровня способствует выбросу конденсата на УПС.
Расход МЭА в колонны К-2 и К-3 также регулируется и контролируется, так как избыток раствора МЭА приведет к попаданию вместе с газом на форсунки печей, повышению давления на блоке стабилизации. Анализ качества очистки ВСГ и смеси углеводородных газов раствором МЭА проводится в лаборатории.
Температура «горячей струи» колонны К-4 регулируется изменением количества водяного пара, подаваемого в ребойлер Т6.
Необходимо контролировать расход продуктов выводимых с установки в товарный парк для подсчета материального баланса. Анализ качества полученных продуктов проводится в лаборатории.
Процесс проводится при высоких температурах и давлениях. Гидроочистка характеризуется большим числом контролируемых и регулируемых параметров и показателей эффективности, разнообразием технологических операций и технологического оборудования, многотоннажностью, а также взрыво- и пожароопасностью. Отклонение определенных параметров от заданного допускаются лишь в незначительных пределах. Поэтому проектируемую установку нельзя эксплуатировать без применения контрольно-измерительных приборов и автоматики. С целью обеспечения требуемого качества продуктов, норм технической безопасности и исключения тяжелого ручного труда, проектируемая установка оснащается новейшими средствами автоматизации параметров контроля и регулирования.
Автоматизация процесса обеспечивает повышение производительности труда обслуживающего персонала установки при единовременном улучшении условий труда; позволяет повысить качество выпускаемой на установке продукции, снизить её себестоимость и в целом улучшить эффективность управления технологическим процессом.
Для нормального ведения процесса очень важным
аспектом является оптимальное регулирование и контроль основных технологических
параметров, существенно влияющих на ход процесса.
3.Выбор параметров контроля, регулирования,
сигнализации, противоаварийной защиты (ПАЗ) и алгоритмов управления и ПАЗ