Автоматизация блока МЭА секции 100 комбинированной установки КТ 1/1 «ОАО Сибнефть-ОНПЗ»

Введение

В начале 50-х годов на северо-западной окраине Омска развернулось грандиозное строительство. 5 сентября 1955 года запылала форсунка в печи первой атмосферно-вакуумной установки Омского НПЗ. С этой даты началась история предприятия.

Сначала Омский НПЗ перерабатывал 3 млн. тонн нефти в год с месторождений в Башкирии, но с 1964 года в Омск стала поступать сибирская нефть. Открытие тюменских месторождений, дало новый импульс к дальнейшему развитию предприятия и вывело его на лидирующие позиции.

К середине 70-х годов мощность завода достигла 24 млн. тонн нефти в год.

В 1995 году Омский НПЗ вошел в состав Сибирской нефтяной компании. Сейчас среди российских нефтезаводов ОАО «Сибнефть — ОНПЗ» является одним из лидеров по глубине переработки нефти и выходу светлых нефтепродуктов, по набору технологических процессов, выпуску бензинов и дизельных топлив. Номенклатура производимой продукции за годы существования предприятия увеличилась с 10 до 120 наименований. С 2000 года ОАО «Сибнефть — ОНПЗ» полностью перешел на выпуск бензина высокого качества — нэтилированного. Кроме бензинов, среди основных видов продукции ОНПЗ — топливо для дизельных и реактивных двигателей, бытовой газ, топочный мазут, бензол, толуол, автомобильные масла, битум, кокс, ортои параксилол, техническая сера и другие.

В перечень основных технологических процессов ОАО «Сибнефть — ОНПЗ» входят: обессоливание и обезвоживание нефти, первичная переработка нефти, каталитический крекинг, сернокислотное алкилирование, каталитическое риформирование, гидроочистка дизельного топлива, производство ароматических углеводородов и другие.

На предприятии активно ведется реконструкция и строительство новых установок завода осуществляются при участии иностранных партнеров из Италии, Франции, Швейцарии, Германии и других стран.

На предприятии уделяется большое внимание комплексной автоматизации. ОНПЗ использует и внедряет новейшие автоматические системы управления и оборудование, что позволяет увеличить эффективность производства, улучшить качество выпускаемой продукции, снизить её себестоимость, повысить производительность.

1. Пояснительная часть

1.1 Обоснование темы дипломного проекта Задачи управления технологическим процессом на установке КТ 1/1 предложено решить с применением системы ADVANT. Система ADVANT представляет собой модульное устройство управления, являющееся базой для создания систем автоматизации процессов с высокой степенью интеграции. Система ADVANT построена на основе новейших достижений микропроцессорной технологии.

Система ADVANT может иметь уникальную комбинацию из самого разнообразного выбора типов ввода-вывода модулей связи и управляющих модулей, что может быть использовано при решении большого разнообразия задач в системе управления. Модульная структура обеспечивает возможность конфигурирования системы в соответствии с функциональными требованиями, а также исключительную гибкость для расширения ее функциональных возможностей в случае необходимости изменения или расширения самого процессора.

Для контроля и регулирования используются приборы новой модификации серии Метран 100.

Датчики давления Метран-100 предназначены для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами и обеспечивают непрерывное преобразование измеряемых величин — давления избыточного, абсолютного, разрежения, давления разрежения, разности давлений, гидростатического давления нейтральных и агрессивных сред в унифицированный токовый выходной сигнал дистанционной передачи, цифровой сигнал на базе HART-протокола и цифровой сигнал на базе интерфейса RS-485.

Серия интеллектуальных датчиков давления Метран-100 полностью заменяет множество исполнений датчиков Метран-22,-43,-44,-45, Сапфир-22 М.

Применение микропроцессорной электроники в конструкции электронных преобразователей датчиков Метран-100 позволит:

— реализовать широкий набор функций настройки и калибровки датчиков;

— повысить точность настройки и снизить суммарную погрешность измерений при работе датчика в реальных условиях эксплуатации;

— расширить диапазон возможных перенастроек (25:1,16:1,10:1);

— обеспечить непрерывную самодиагностику.

Коммуникационный протокол HART обеспечивает:

— возможность применения датчиков Метран-100 как в аналоговых, так и цифровых системах, поддерживающих HART-протокол (по одной паре проводов одновременно передается аналоговый сигнал 4−20 мА и цифровой сигнал на базе протокола HART);

— двухсторонний обмен информацией между датчиком и управляющим HART-устройством: ручным портативным HART-коммуникатором Метран-650 или другим HART-мастером, а также компьютером, оснащенным HART-модемом и специальной программой, разработанной ПГ «Метран»;

— тестирование и управление параметрами датчика на расстоянии.

Также в данном дипломном проекте также предлагается вместо двух одноконтурных схем регулирования расходов заменить на каскадную схему регулирования с коррекцией. Это изменение позволит более эффективно вести технологический процесс, повысит точность регулирования.

1.2 Описание объекта автоматизации Комбинированная установка глубокой переработки мазута КТ-1/1 объединяет в единый технологический процесс вакуумную перегонку мазута, висбрекинг гудрона, гидроочистку сырья каталитического крекинга, каталитический крекинг, абсорбцию, стабилизацию и фракционирование продуктов крекинга, демеркаптанизацию бутан-бутиленовой фракции, производство метилтретичнобутилового эфира (МТБЭ), моноэтаноламиновую очистку углеводородных газов.

Кроме технологических процессов на установке предусмотрена утилизация тепла дымовых газов от трубчатых печей и дымовых газов регенерации катализатора каталитического крекинга, утилизация тепла технологических потоков.

Комбинированная установка предназначена для глубокой переработки мазута по топливному варианту с целью получения ценных для народного хозяйства нефтепродуктов:

— высооктанового компонента автобензина;

— пропан-пропиленовой и бутан-бутиленовой фракций — сырья для процессов алкилирования и нефтехимии;

— метилтретичнобутилового эфира (МТБЭ) — высокооктановой добавки к бензинам;

— компонентов дизельного топлива:

фракции 160−350 С гидроочистки;

фракции 195−310 С каталитического крекинга;

фракции 160−350 С висбрекинга;

фракции до 350 С вакуумной перегонки;

— фракции 310−420 С и более 420 С — сырья для установки коксования, производства технического углерода и в качестве компонента котельного топлива;

— углеводородного газа, используемого в качестве топлива для технологических печей установки и завода;

— сероводорода в растворе моноэтаноламина;

— компонента котельного топлива — фракции выше 350 С висбрекинга;

— гудрона, используемого в качестве сырья установок деасфальтизации, битумной, коксования.

Комбинированная установка глубокой переработки мазута состоит из следующих секций:

— секция C-001. Вакуумная перегонка мазута и висбрекинг гудрона;

— секция C-100. Гидроочистка сырья каталитического крекинга;

— секция C-200. Каталитический крекинг и ректификация;

— секция C-300. Абсорбция и газофракционирование;

— секция C-400. Утилизация тепла и теплоснабжение;

— секция (блок) МТБЭ. Производство МТБЭ.

Вакуумная перегонка предусматривает переработку мазута с получением вакуумного дистиллята и гудрона.

Висбрекинг гудрона позволяет рационально перерабатывать гудрон с целью получения компонента котельного топлива.

Гидроочистка предназначена для гидрогенизационного облагораживания сырья каталитического крекинга с целью снижения содержания сернистых, азотистых, кислородсодержащих, металлорганических соединений и полициклической ароматики с одновременным снижением его коксуемости с целью улучшения структуры выходов и повышения качества продуктов крекинга, снижения отравления катализатора крекинга и сохранения уровня его равновесной активности, а также уменьшения выбросов сернистых соединений в атмосферу.

Наличие в составе комбинированной установки абсорбции, стабилизации, газоразделения и производства МТБЭ позволяет получать: пропан-пропиленовую и бутан-бутиленовую фракцию высокого качества, компонент бензина и высокооктановую добавку к моторным топливам — метилтретичнобутиловый эфир (МТБЭ).

Утилизация тепла дымовых газов регенератора каталитического крекинга и печей установки позволяет значительно увеличить топливно-энергетический КПД комплекса.

Очистка дымовых газов от катализаторной пыли, технологического конденсата от вредных веществ до требований санитарных норм обеспечивает защиту окружающей среды.

Проектная производительность установки 4 000 тыс. т/г по мазуту смеси западно-сибирских нефтей.

Производительность секций установки распределяется следующим образом:

Секция 001. Блок вакуумной перегонки мазута — 4 000 тыс. т/г.

Секция 001. Блок висбрекинга гудрона — 1 500 тыс. т/г.

Секция 100. Гидроочистка сырья каталитического

крекинга — 2 200 тыс. т/г.

Секция 200. Каталитический крекинг и

ректификация — 1 924 тыс. т/г.

Секция 300. Абсорбция и газофракционирование (по жирному газу и нестабильному

бензину) — 1 360.4 тыс. т/г.

Блок МТБЭ — Производство МТБЭ — 40 тыс. т/г.

1.2.1 Описание технологического процесса Блок моноэтанольной очистки сухого газа, пропан-пропиленовой фракции (ППФ), бензина и циркулирующего водородсодержащего газа (ВСГ).

Процесс гидроочистки основывается на реакции гидрогенизации сернистых соединений в виде меркаптанов, сульфидов, тиофенов с разрывом связи углерод-сера и насыщением водородом свободных валентных и олефиновых связей. Наряду с сернистыми соединениями при гидроочистке гидрируется значительное количество олефиновых углеводородов, смол, азотистых и кислородсодержащих соединений и разрушаются металлоорганические соединения, содержащиеся в высококипящих нефтяных фракциях, например, в вакуумных дистиллятах, используемых в качестве сырья каталитического крекинга.

В зависимости от строения, сернистые соединения при каталитическом гидрировании под давлением водорода превращаются в углеводороды: парафиновые, нафтеновые и ароматические с выделением сероводорода.

Устойчивость сернистых соединений увеличивается в следующем порядке:

— меркаптаны < дисульфиды < сульфиды < тиофены.

С увеличением молекулярного веса сернистых соединений скорость гидрогенизационного обессеривания уменьшается.

Гидрогенизация азотистых соединений сопровождается выделением свободного аммиака. Разрушаются они труднее, чем серои кислородсодержащие соединения. Кислородные соединения легко вступают в реакцию гидрирования с образованием соответствующих углеводородов и воды.

Одновременно с гидрированием сернистых соединений в условиях гидрогенизационного обессеривания протекают многочисленные реакции углеводородов, которые в основном сводятся к расщеплению их и перераспределению водорода.

К таким реакциям относится изомеризация парафиновых и нафтеновых углеводородов, гидрирование углеводородов и их гидрогенизация.

Наиболее стойкими в процессах гидрирования являются ароматические углеводороды, которые при гидроочистке не затрагиваются или насыщаются в небольшой степени.

Условия проведения процесса гидроочистки зависят от фракционного и химического состава сырья, от требуемой степени обессеривания, применяемого катализатора и его состояния.

Основными параметрами, характеризующими гидроочистку, являются температура, давление, объемная скорость подачи сырья и кратность циркуляции водородсодержащего газа по отношению к сырью.

В первом приближении скорость гидроочистки возрастает с повышением температуры, но избирательность процесса снижается, увеличивается образование легких продуктов и отложение кокса на катализаторе.

Тяжелое, термически стойкое сырье очищают при более низкой температуре, чем легкое сырье. Наиболее целесообразно вести процесс при максимальной температуре, не вызывающей образование кокса, предел которой в зависимости от условий и характера сырья составляет 350−420⁰С. Во избежание коксоотложений на катализаторе не рекомендуется для данного процесса повышение температуры выше 420 ⁰С.

Повышение давления увеличивает скорость гидрообессеривания и уменьшает коксообразование. Рабочее давление в зависимости от характера сырья и цели процесса (гидроочистка или гидрокрекинг) лежит в пределах 30−150 атм. Для данного процесса оптимальным считается давление в пределах 45−55 атм.

Объемная скорость влияет на степень и избирательность обессеривания, а также на соотношение интенсивности реакций гидроочистки и гидрокрекинга. С учетом принятой в проекте глубины обессеривания оптимальной считается объемная скорость в пределах 0,8−1,2 час-1.

Выбором наиболее рационального соотношения перечисленных параметров достигают максимальной эффективности и экономичности процесса.

Активность катализатора — величина относительная, показывающая насколько обессеривающая способность данного катализатора отличается от обессеривающей способности эталонного катализатора для одного и того же нефтепродукта. Чем выше активность катализатора, тем с более высокой объемной скоростью можно проводить процесс, обеспечивая заданную глубину обессеривания.

В качестве катализаторов для гидрогенизационных процессов переработки сернистых нефтепродуктов наибольшее распространение получил алюмокобальтмолибденовый и алюмоникельмолибденовый катализаторы, так как они обладают высокой активностью в разрыве связей С-S, малой активностью в нежелательных реакциях разрыва связей С-С и низкой активностью в реакциях полимеризации и конденсации, высокой термической стойкостью и практически полной нечувствительностью к каталитическим ядам.

В процессе проведения реакции гидроочистки сырья происходит закоксовывание катализатора и снижение его активности.

При частичной потере активности катализатора восстановление его активных центров осуществляется за счет частичного гидрирования и десорбции с поверхности катализатора продуктов уплотнения, насыщения его поверхности водородом путем выдержки катализатора в токе водородсодержащего газа при температуре реакции.

По мере накопления на катализаторе углеродистых отложений, активность катализатора уменьшается, Увеличивается сопротивление слоя катализатора, возрастает перепад давления в реакторах между входом и выходом. При значительном падении активности, которая не может быть повышена изменением параметров процесса в допустимых пределах, реакторный блок переводится на цикл регенерации катализатора.

Регенерация катализатора проводится при значительном падении активности катализатора и сводится к окислительному выжигу кокса, серы и тяжелых углеводородов, отложившихся на катализаторе в процессе реакции, непосредственно в реакторах.

Выжиг производится кислородом воздуха, подаваемого в потоке инертного газа, с поглощением окислов серы из газов регенерации 5−10% раствором соды (карбонат натрия — Na₂CO₃).

С целью снижения на поверхности катализатора высокомолекулярных полимерных соединений перед регенерацией катализатор промывается растворителем (бензином или дизельным топливом), что обеспечивает плавный подъем температуры в начальный период окислительного выжига кокса и сокращает общее время регенерации на 30% за счет резкого сокращения операции выжига кокса.

Газообразные продукты реакции удаляются из гидрогенизата путем отпарки их в стабилизационной колонне, при этом отгоняются бензиновые и дизельные фракции.

Удаление сероводорода из циркуляционного ВСГ проводится в абсорбере Н₂S 15% раствором моноэтаноламина.

Удаление сульфидов аммония и воды производится из холодного сепаратора по разделу фаз в виде технологического конденсата Технологическая схема блока предусматривает очистку сухого газа и пропан-пропиленовой фракции (ППФ) секции С-300, бензина и ВСГ секции С-100 от сероводорода 10−15%-ным водным раствором моноэтаноламина (МЭА).

На сероочистку поступают:

— циркулирующий водородсодержащий газ (ВСГ) секции гидроочистки (С-100) в абсорбер К-1;

— бензин гидроочистки в К-4 по;

— сухой газ каталитического крекинга из секции абсорбции и газофракционирования (С-300) в абсорберы К-3 и К-2;

— пропан-пропиленовая фракция (ППФ) из секции абсорбции и газофракционирования (С-300) в экстрактор К-5.

Основные рабочие параметры абсорбера К-1:

— температура до 45 ⁰С,

— давление 38−44 кгс/см²,

— расход 10−15%раствора МЭА 50−90 м³/ч Очищенный водородсодержащий газ из абсорбера К-1 через сепаратор и фильтр, где от него отделяются увлеченные частицы моноэтаноламина и влага, поступает на прием циркуляционных компрессоров.

Для поддержания стабильной концентрации водорода в циркуляционном газе (не менее 75%об.), в сепаратор или на вход воздушного холодильника постоянно подается свежий водородсодержащий газ. С целью удаления из ВСГ хлорорганических и сернистых соединений, смесь циркуляционного и свежего ВСГ подвергается промывке водой в смесителях.

Из сепаратора водородсодержащий газ поступает в коалесцирующий фильтр для удаления аэрозолей жидкости (углеводороды и водные растворы аминов) и мехпримесей.

После фильтра водородсодержащий газ поступает на прием компрессоров.

Часть очищенного водородсодержащего газа («отдув») после абсорбера К-1 сбрасывается с установки.

Очистка сухого газа секции С-300, осуществляется в абсорберах К-3, К-2 работающих последовательно.

Основные рабочие параметры абсорберов К-2,К-3:

— температура до 45 ⁰С,

— давление до 13 кгс/см²,

— расход 10- 15%раствора МЭА в К-103 5−9 м³/ч, в К-104 до 24 м³/ч Очищенный углеводородный газ из абсорбера К-3 направляется на доочистку в К-2 и по сбрасывается в топливный коллектор высокого давления.

В экстракторе К-4 происходит очистка бензина раствором МЭА от соединений серы, подаваемого из рефлюксной емкости. Смешение бензина и раствора МЭА, подаваемого насосами Н-2,3р, происходит в смесителе перед подачей в К-4.

Основные рабочие параметры абсорбера К-4:

— температура до 45 ⁰С,

— давление до 8 кгс/см²,

— расход 10−15%раствора МЭА до 8 м³/ч.

Пропан-пропиленовая фракция (ППФ) из С-300 поступает в экстрактор К-5 на моноэтанольную очистку.

Основные рабочие параметры абсорбера К-5:

— температура до 45 ⁰С,

— давление до 23 кгс/см²,

— расход 10−15%раствора МЭА до 18 м³/ч.

Очищенная ППФ с верха К-5 через фильтр выводится с установки.

Регенерированный 10−15% водный раствор моноэтаноламина с установки производства серы (УПС) подается на установку в емкость Е-1.

Из Е-1регенерированный раствор МЭА по л.112/9 поступает на прием насосов Н-1, 1р, Н-2 (Н-2р), Н-5 (Н-5р).

В абсорбер К-1 10−15% раствор моноэтаноламина подается насосом Н-1 (Н-1р), в абсорбер К-2 и в экстрактор К-5 и насосом Н-5 (Н-5р), в абсорбер К-3 и экстрактор К-4 по насосом Н-2 (Н-3р).

Насыщенный сероводородом, углеводородными газами и бензином раствор моноэтаноламина из абсорберов К-1, К-2, К-3 и экстракторов К-5, К-4 поступает в емкость насыщенного раствора моноэтаноламина Е-2.

В емкости Е-2 происходит выделение растворенных углеводородных газов из насыщенного раствора МЭА, которые по линии жирного газа секции 001 направляются на секцию С-300, на газофракционирование. При заполнении системы 15% раствором моноэтаноламина уровень в емкости насыщенного раствора моноэтаноламина поддерживается подкачкой раствора из централизованного блока регенерации установки производства серы.

Потребности установки в газообразном топливе удовлетворяются за счет использования сухого газа каталитического крекинга ППФ и ВСГ.

Насыщенный сероводородом раствор моноэтаноламина из емкости Е-2 выводится с установки на установку производства серы.

Освобождение аппаратов от раствора моноэтаноламина при остановке на ремонт осуществляется вытеснением избыточным давлением газов (азотом) в Е-2 и по линии насыщенного раствора МЭА на установку производства серы.

При остановке установки или ремонте оборудования дренирование нефтепродукта из аппаратов и оборудования блоков стабилизации и РБ производится в дренажную емкость Е-3, из емкости Е-3 погружным насосом откачивается на секцию С-001.

Основными параметрами, характеризующими процесс гидроочистки является: температура, давление, объемная скорость подачи сырья, кратность циркуляции водородсодержащего газа. Нарушение норм технологических параметров может вызвать появление некачественной продукции.

При повышении температуры в реакторе увеличивается глубина гидрирования сернистых и непредельных соединений. Однако, при температуре выше 420 ⁰С интенсивность реакции гидрообессеривания, и особенно гидрирования непредельных углеводородов, существенно не увеличивается. Это связано с возрастанием интенсивности реакции деструктивной гидрогенизации — гидрокрекинга и увеличением отложений кокса на катализаторе. Также увеличивается реакция дегидрирования бициклических нафтенов и расход водорода на гидроочистку снижается.

Повышение общего давления способствует увеличению глубины обессеривания, увеличению межрегенерационного цикла катализатора. При возрастании общего давления в системе растет парциальное давление водорода, способствующее увеличению глубины гидроочистки. Парциальное давление водорода также зависит от общего давления водородсодержащего газа на входе в реактор, от концентрации водорода в водородсодержащем газе.

С увеличением объемной скорости уменьшается время пребывания сырья в реакторе, т. е. время контакта с катализатором, при этом уменьшается глубина гидрообессеривания сырья. При уменьшении объемной скорости увеличивается глубина обессеривания, т.к. увеличивается время контакта сырья с катализатором. При выборе объемной скорости учитывают температуру, давление, состав сырья, состояние катализатора.

Процесс гидрообессеривания проводится в условии высокого парциального давления водорода. В качестве источника водорода используется водородсодержащий газ (ВСГ) с установок каталитического риформинга.

Парциальное давление водорода в системе реакторного блока зависит от общего давления и концентрации водорода в циркулирующем ВСГ. Соотношение водород — сырье зависит от количества ВСГ, подаваемого на смешение с сырьем, концентрации водорода в циркулирующем ВСГ и количестве загружаемого сырья.

Количество циркулирующего ВСГ зависит от давления на приеме циркуляционных компрессоров.

Повышение давления в системе реакторного блока, увеличение концентрации водорода в циркулирующем ВСГ, увеличение подачи циркулирующего ВСГ на смешение с сырьем способствуют протеканию реакции гидрообессеривания, увеличивают глубину очистки сырья от серосодержащих соединений, т.к. повышение вышеперечисленных параметров ведет к увеличению соотношения водород — сырье.

Проведение процесса гидроочистки при высоком соотношении водорода к сырью снижает отложение кокса на катализаторе, тем самым увеличивает межрегенерационный пробег установки.

Кратность циркуляции водородсодержащего газа выражается отношением объема газа в нм³, приходящимся на 1 м³ сырья.

Глубина гидрогенизации уменьшается с увеличением молекулярного веса сырья. Это объясняется увеличением вязкости фракции и увеличением содержания тиофеновой серы, трудно удаляемой в процессе гидроочистки. Изменение содержания серы и непредельных углеводородных соединений влияет на расход водорода и выделение тепла.

Содержание в сырье механических примесей приводит к понижению активности катализатора, создает дополнительное гидравлическое сопротивление в системе реакторного блока за счет загрязнения теплообменников и слоя катализатора.

При увеличении давления в стабилизационной колонне уменьшается степень выделения углеводородных газов из гидрогенизата, это связано с повышением растворимости газов в жидком нефтепродукте.

При понижении температуры низа колонны уменьшается степень отпарки фракций дизельного топлива и бензина. Понижается температура вспышки дизельного топлива.

С увеличением температуры раствора МЭА и газов, подаваемых в абсорбер, уменьшается степень абсорбции сероводорода из газов, соответственно ухудшается очистка газов от сероводорода.

При увеличении кратности циркуляции раствора МЭА увеличивается степень очистки газов от сероводорода.

При понижении концентрации МЭА в водном растворе, уменьшается степень абсорбции (поглощения) сероводорода и углекислого газа из циркуляционного ВСГ.

1.2.2 Краткая характеристика сырья и получаемых продуктов Таблица 1. — Краткая характеристика сырья и получаемых продуктов

1.2.3 Краткая характеристика технологического оборудования Таблица 2. Краткая характеристика технологического оборудования

1.3 Автоматизация технологического процесса

1.3.1 Обоснование выбора регулируемых параметров и каналов внесения регулирующих воздействий Регулирующие параметры выбираются для правильного и качественного протекания технологического процесса. Отклонения какого-либо параметра (температуры, давления, уровня, расхода и т. д.) может привести к сбою в работе установки. Поэтому для четкой и слаженной работы вносятся некоторые регулирующие воздействия.

Основными параметрами, характеризующими гидроочистку, являются температура, давление, объемная скорость подачи сырья и кратность циркуляции водородсодержащего газа по отношению к сырью.

Расход раствора МЭА от Н-1, 1р стабилизируется регулятором расхода 29−1, клапан установлен на поз. 29−4.

Уровень МЭА в К-1 поддерживается регулятором поз. 38−1, регулирующий клапан расположен на трубопроводе вывода раствора МЭА из К-1.

«Отдув» циркуляционного ВСГ из К-1 регулируется прибором поз. 20−1 с клапаном 20−3, расход отдуваемого газа измеряется расходомером поз. 29−2.

Расход раствора МЭА от насоса Н-5р в К-2 стабилизируется регулятором расхода 31−2, регулирующий клапан 31−4 установлен на линии подачи МЭА. Давление в К-2, К-3 поддерживается регулятором давления, клапан расположен на линии выхода углеводородного газа в топливный коллектор. Уровень раствора МЭА в К-2 поддерживается регулятором уровня поз. 39−1, с клапаном поз. 39−3. Температура в низу К-2 измеряется термопарой 2−1.

В абсорбере К-3 регулируются и контролируются:

— расход раствора МЭА от насоса Н-2, Н-3р в абсорбер (регулятор поз. 32−2 с клапаном 32−4);

— уровень раствора МЭА (регулятор поз. 40−1 с клапаном 40−3);

— температура раствора МЭА внизу абсорбера (термопара 3−1);

Давление в экстракторе К-4 поддерживается регулятором давления 22−1. Расход раствора МЭА в К-4 от насоса Н-2, Н-3р стабилизируется регулятором 33−2, клапан 33−4 установлен на линии подачи МЭА.

Уровень жидкости в экстракторе К-4 поддерживается регулятором уровня раздела фаз 41−1, клапан 41−3, температура раствора МЭА внизу К-4 измеряется термопарой 4−1.

Давление в К-5 стабилизируется регулятором давления 23−1 с регулирующим клапаном 23−3.

Расход пропан-пропиленовой фракции, выводимой в парк с установки, измеряется расходомером поз. 35−2, температура — термопарой 9−1. Расход раствора МЭА в К-5 контролируется расходомером 34−2 с клапаном 34−4.

Температура внизу К-5 измеряется термопарой 5−1.

Расход регенерированного раствора МЭА на установку измеряется расходомером 37−2. Температура — термопарой 10−1. В емкости Е-1 поддерживается постоянный уровень раствора МЭА регулятором 43−1 и регулируется клапаном 43−3.

Расход бензина из емкости Е-2 регулируется прибором уровня 34−1, регулирующий клапан 34−3 расположен на линии подачи бензина на секцию 300 или в Е-3, с последующей откачкой на секцию 001.

Расход насыщенного раствора МЭА из Е-2 регулируется регулятором уровня сред 45−1 с помощью регулирующего клапана 45−3. Температура насыщенного МЭА измеряется термопарой 7−1.

1.3.2 Обоснование выбора контролируемых и сигнализируемых параметров При выборе контролируемых величин необходимо руководствоваться тем, чтобы при минимальном их числе обеспечивалось наиболее полное представление о процессе. Контролю подлежат, прежде всего, те параметры, значение которых облегчает ведение технологического процесса. К таким параметрам относятся все регулируемые величины, нерегулируемые внутренние параметры, входные и выходные параметры, при изменении которых в объект могут поступать возмущающие воздействия.

К выбору параметров сигнализации приступают после анализа с учётом его взрывои пожароопасности, а также токсичности и агрессивности перерабатываемых веществ.

Сигнализации подлежат все параметры, изменения которых могут привести к аварии, несчастным случаям или к серьезному нарушению технологического режима. К ним относятся концентрация взрывоопасного вещества в воздухе производственного помещения, уровень жидкости, давление, расход и температура. Сигнализации подлежат главные параметры регулирования, предельные значения которых контролируются с целью проведения оперативного управления.

Одной из важных задач сигнализации является оповещение персонала о нарушениях технологического процесса, которые могут привести к неэффективной работе установки. В связи с этим следует сигнализировать об отклонениях наиболее ответственных внутренних параметров и показателей эффективности, а также о прекращении подачи реагентов необходимых для нормальной работы оборудования.

При повышении температуры в реакторе увеличивается глубина гидрирования сернистых и непредельных соединений. Однако, при температуре выше 4200 С интенсивность реакции гидрообессеривания, и особенно гидрирования непредельных углеводородов, существенно не увеличивается. Это связано с возрастанием интенсивности реакции деструктивной гидрогенизации — гидрокрекинга и увеличением отложений кокса на катализаторе. Также увеличивается реакция дегидрирования бициклических нафтенов и расход водорода на гидроочистку снижается.

Повышение общего давления способствует увеличению глубины обессеривания, увеличению межрегенерационного цикла катализатора. При возрастании общего давления в системе растет парциальное давление водорода, способствующее увеличению глубины гидроочистки. Парциальное давление водорода также зависит от общего давления водородсодержащего газа на входе в реактор, от концентрации водорода в водородсодержащем газе.

С увеличением объемной скорости уменьшается время пребывания сырья в реакторе, т. е. время контакта с катализатором, при этом уменьшается глубина гидрообессеривания сырья. При уменьшении объемной скорости увеличивается глубина обессеривания, т.к. увеличивается время контакта сырья с катализатором. При выборе объемной скорости учитывают температуру, давление, состав сырья, состояние катализатора.

Влияние основных параметров:

— При увеличении давления в стабилизационной колонне уменьшается степень выделения углеводородных газов из гидрогенизата, это связано с повышением растворимости газов в жидком нефтепродукте.

— При понижении температуры низа колонны уменьшается степень отпарки фракций дизельного топлива и бензина. Понижается температура вспышки дизельного топлива.

— С увеличением температуры раствора МЭА и газов, подаваемых в абсорбер, уменьшается степень абсорбции сероводорода из газов, соответственно ухудшается очистка газов от сероводорода.

— При увеличении кратности циркуляции раствора МЭА увеличивается степень очистки газов от сероводорода.

— При понижении концентрации МЭА в водном растворе, уменьшается степень абсорбции (поглощения) сероводорода и углекислого газа из циркуляционного ВСГ.

1.3.3 Обоснование выбора мероприятий по защите и блокировке Расход раствора МЭА от Н-1,1р стабилизируется регулятором расхода поз.29−2, клапан 29−4 установлен на трубопроводе подачи МЭА, на котором по ходу потока за клапаном 29−4 установлена электроприводная задвижка 50−3, включенная в схему автоматической блокировки. Назначение блокировки — не допускать попадания ВСГ обратным ходом в систему МЭА низкого давления в емкость Е-1, при резком падении подачи раствора МЭА в К-1. В результате срабатывания блокировки закрывается задвижка 50−3 и останавливаются насосы Н-1,1р. Уровень МЭА в К-1 поддерживается регулятором 38−1, регулирующий клапан 38−3 расположен на трубопроводе вывода раствора МЭА из К-1. Параллельно уровнемеру 38−1 на К-1 предусматривается дублирующий уровнемер 48−1, который включен в систему блокировки, перекрывающей трубопровод посредством отсечного клапана 48−3 при снижении уровня жидкости в К-1 ниже минимально допустимого предела и, тем самым, препятствует прорыву ВСГ в систему низкого давления в емкость Е-2.

В сепараторе циркулирующего ВСГ поддерживается определенный уровень жидкости с постоянным сбросом ее в емкость Е-2. При превышении уровня жидкости в Е-1 выше допустимого предела, срабатывает автоматическая блокировка на остановку компрессоров, предотвращающая попадание жидкости на всасывание последних.

Для предотвращения аварийных ситуаций предусмотрено отключение колонны по входу и выходу газа электрозадижками 51−2 и 50−2, управляемыми дистанционно.

Параллельно уровнемеру 26−1 внизу К-5 установлен дублирующий уровнемер 49−1, входящий в состав системы блокировки, срабатывающей при снижении границы раздела сред ниже минимального уровня. В результате срабатывания указанной блокировки закрывается отсечной клапан 49−3 на линии выхода насыщенного раствора МЭА из К-5, что препятствует попаданию ППФ высокого давления в емкость Е-2. Защита системы регенерированного МЭА от попадания «обратным ходом» в емкость Е-1 пропан-пропиленовой фракции из экстрактора К-5 при прекращении подачи раствора МЭА в последний осуществляется системой блокировки поз. 51−1, в результате срабатывания которой при снижении расхода раствора МЭА в К-5 закрывается электроприводная задвижка 51−3 на линии подачи МЭА. Для предотвращения аварийных ситуаций предусмотрено отключение колонны по выходу ППФ электроприводной задвижкой 53−2, управляемой дистанционно. Отключение колонны по входу ППФ производится на секции 300.

При снижении уровня в Е-1 ниже заданного предела срабатывает автоматическая блокировка 44−1, в результате чего блок очистки газа МЭА переводится на циркуляцию раствора МЭА, т. е. прекращается выход насыщенного раствора МЭА с установки (закрывается электроприводная задвижка 44−4). Насыщенный раствор МЭА возвращается в емкость Е-1 (открывается электроприводная задвижка 44−3).

Насыщенный сероводородом раствор моноэтаноламина из емкости Е-2 выводится с установки на установку производства серы. Расход насыщенного раствора МЭА с установки контролируется расходомером поз.40−1.

Предусмотрено автоматическое регулирование уровня емкости Е-3 прибором поз.45−1, при достижении уровня выше заданного, включается насос Н-3.

1.3.4 Обоснование выбора системы управления На ОНПЗ в качестве системы управления на установке глубокой переработки нефти КТ 1/1 успешно применяется Advant, а именно система ввода-вывода (в/в) сигналов S800.

Эта система ввода-вывода сигналов располагает большим набором модулей В/В, поддерживающих унифицированные сигналы различного типа, выпускаются модули в искробезопасном исполнении, имеется поддержка HART-протокола.

Механические компоненты S800 характеризуются следующими особенностями:

— Модульная конструкция с четырьмя основными частями: модули полевого коммуникационного интерфейса (МПКИ), модем оптической модульной шины, модули ввода-вывода сигналов (до12 штук) и термальные (клеммные) модули (ТМ), которые действуют как установочные элементы модулей ввода-вывода сигналов. МПКИ, модем оптической модульной шины и термальные модули устанавливаются на стандартных рейках DIN.

— Все модули имеют специальный пластмассовый корпус, который обеспечивает степень защиты IP20 согласно IEK 529.

— Модули ввода-вывода защищены от повреждений специальным кодом-ключем, на случай если будет предпринята попытка вставить модуль в термальный блок с другим кодом.

— Электрический идентификатор проверяется при пуске, если он не соответствует сконфигурированному типу, модуль ввода-вывода не войдет в работу.

— Горячая замена модулей ввода-вывода позволяет проводить замену неисправных модулей без отключения полевого или системного питания станции ввода-вывода.

— Модули ввода-вывода могут эксплуатироваться при окружающей температуре 55? (при использовании компактных ТМ — температура окружающего воздуха 40? С).

Станция ввода-вывода сигналов S800 состоит из МПКИ и до 12 модулей ввода-вывода сигналов. Станцию ввода-вывода можно установить горизонтально, вертикально или в сочетании. Ряд модулей ввода-вывода предусматривается для аналоговых и дискретных сигналов различных типов, а также интерфейсы для различных типов RTD и ТС. Модули ввода-вывода сигналов имеют от 12 до 16 каналов в зависимости от типа и параметров отдельного модуля. Все модули ввода-вывода контролируются при пуске системы, а также во время нормальной работы. Состояние модулей отображается при помощи светодиодов, установленных на передней панели.

Дискретные модули.

Все модули ввода-вывода дискретных сигналов имеют гальваническую изоляцию, светодиоды для показания состояния каналов (включено-выключено)и стандартный комплект индикаторов состояния модулей. Модули на 24 В имеют две изолированные группы по 8 каналов каждая. Каждая группа снабжена входом, контролирующим состояние полевого питания. Потеря полевого питания показывает светодиодом Warning, и статус канала устанавливается на ошибочное состояние. Модули на 120/250 В имеют отдельно изолированные каналы.

Аналоговые модули.

Все модули ввода-вывода аналоговых сигналов имеют гальваническую изоляцию группами по 4 или 8 каналов. Модули имеют стандартный комплекс индикаторов состояния модулей. Функция обнаружения разомкнутой цепи предусматривается для входов и выходов, сконфигурированных на 4… 20 мА и для выходов RTD и ТС.

Терминальные модули.

Предназначены для подсоединения полевых кабелей к модулям ввода-вывода сигналов, содержат шину связи модулей ModuleBus. Термальные (клеммные), модули предусматриваются как компактные, так и расширенные. Компактные терминальные модули предусматриваются как компактные, так и расширенные. Компактные терминальные модули обеспечивают подключение одного провода на канал для 16-ти канального модуля. При наличии компактных терминальных модулей распределение питания полевых цепей необходимо осуществлять при помощи внешних клеммных блоков и барьеров, если требуются. Расширенные терминальные модули с изолированными интерфейсами по всей группе обеспечивают подсоединение двух или трех проводов полевых цепей, индивидуальную или групповую защиту плавкими предохранителями на 6.3 А питания полевых объектов. При использовании расширенных терминальных модулей, обеспечивающих подключение двух или трех проводов, необходимость установки внешних кроссовых шкафов, следовательно, резко снижается, или вообще не требуется. Компактные терминальные модули имеют ширину 58 мм. А расширение — 120 мм. В пределах одной станции В/В можно использовать оба типа терминальных модулей.

Система ввода-вывода S800 обладает следующими отличительными особенностями:

— Модульный монтаж на рельс DIN

Это означает, что блоки ввода/вывода могут устанавливаться локально или удаленно, при этом обмен данными с контроллером осуществляется по полевым шинам.

— Гибкая конструкция терминальных (клеммных) модулей для подключения полевых кабелей:

компактная, требующая минимум места;

расширенная, с широкими возможностями подключений;

— Автоматическая адресация Это означает, что новые модули ввода/вывода распознаются контроллером в момент их монтажа. Необходимость в установке адресных переключателей отсутствует.

— Отказоустойчивость Каждый можно отдельно настроить так, чтобы в случае неисправности он устанавливался на некоторое предустановленное значение (состояние) или фиксировал текущее значение. Очевидно, что данная установка определяется характером управляемого процесса и назначением каждого устройства.

— Возможности горячей замены Модули ввода/вывода с соответствующими блоками питания могут заменяться без отключения электропитания.

1.3.5 Обоснование выбора средств автоматизации Средства автоматизации, которые будут осуществлять ведение процесса, должны быть выбраны технически грамотно и экономически обосновано.

Конкретные типы автоматических устройств выбираются с учетом особенностей объекта управления и принятой системы управления. В первую очередь принимается во внимание такие факторы, как пожарои взрывоопасность, агрессивность и токсичность сред, число параметров, участвующих в управлении, и их физико-химические свойства, а также требования к качеству контроля и регулирования.

Выбор конкретных типов автоматических устройств проводится из следующих соображений:

— для контроля и регулирования одинаковых параметров применяются одинаковые автоматические устройства, тем самым облегчается их приобретение, настройка, ремонт и эксплуатация;

— отдается предпочтение автоматическим устройствам серийного производства;

— при большом числе одинаковых параметров контроля применяются многоточечные приборы и приборы централизованного контроля;

— при автоматизации сложных технологических процессов используются вычислительные и управляющие приборы;

— класс точности приборов соответствует технологическим требованиям;

— для местного контроля применяются простые и надежные приборы, так как они используются в неблагоприятных условиях;

— для автоматизации технологических аппаратов с агрессивными средами устанавливаются специальные приборы.

Для измерения большей части технологических параметров в условиях внедрения АСУТП применяют комплекс приборов. Комплекс включает в себя приборы измерения температуры, уровня, расхода, давления и др. для внесения регулирующего воздействия в объект управления используются регулирующие и отсечные клапаны.

Преобразователи термоэлектрические.