Описание объекта диагностирования

Описание объекта диагностирования

 

Объектом диагностирования в данном курсовом проекте является ректификационная колонна поз. К-11, имеющая 53 тарелки, предназначена для выделения этан-этиленовой фракции из кубового продукта колонны деметанизации поз. К-10 (схема №6) и углеводородного конденсата сепаратора нагнетания 5-ой ступени компрессора поз. М-1 поз. Е-17. Колонна поз. К-11 оборудована двумя отключаемыми кипятильниками поз. Т-47/1,2, один из которых является рабочим, другой резервным. Резервный кипятильник предусмотрен на случай полимеризации углеводородов в трубном пространстве кипятильника.

 

Описание технологического процесса, функциональная схема объекта диагностики, состав сырья

В качестве питания в колонну поз. К-11 поступают три потока:

- нижний, на 16-ую тарелку с температурой 30¸40⁰С (углеводородный конденсат из сепаратора Е-17, через осушитель поз. С-5/1,2);

- средний, на 27-ую тарелку с температурой 8¸10⁰С (кубовый продукт колонны поз. К-10);

- верхний, на 32-ую тарелку с температурой 16¸20⁰С (кубовый продукт колонны поз. К-10 после теплообменника поз. Т-6/8). Схемой предусмотрены перемыкающие трубопроводы между всеми 3-мя питаниями колонны поз. К-11.

Режим работы колонны поз. К-11:

- температура верха: минус 20¸минус 8^oС;

- температура куба: 70¸95^oС;

- давление в колонне: 25¸29 кгс/см^2;

- перепад давления: не более 0,8 кгс/см^2;

- флегмовое число (расчетное): 0,98.

Тепло в куб колонны подводится через кипятильник поз. Т-47/1,2 водяным паром давлением 3 кгс/см². Пар в кипятильник поз. Т-47/1,2 подается через клапан-регулятор расхода поз. 3246 с коррекцией по температуре на контрольной тарелке колонны, конденсат которого через сборник поз. Е-145 и через клапан-регулятор уровня поз. 3444 отводится в емкость поз. Е-76. Кубовый продукт колонны поз. К-11 с температурой 70-95⁰С через клапан-регулятор расхода поз. 3045 с коррекцией по уровню отводится в колонну поз. К-14.

Для ингибирования процессов полимеризации углеводородов в зоне повышенных температур, схемой предусмотрена подача ингибитора фирмы «Налко» в трубопровод среднего питания колонны поз. К-11 дозировочным насосом поз. НД-1.

Газообразная этан-этиленовая фракция (ЭЭФ) отводится с верха колонны поз. К-11, проходит трубное пространство дефлегматора поз. Т-46, в котором охлаждается и частично конденсируется за счет испарения пропилена, кипящего в межтрубном пространстве дефлегматора поз. Т-46 при изотерме минус 18⁰С и поступает в сепаратор поз. Е-30. Пропилен-хладоагент в дефлегматор поз. Т-46 через клапан-регулятор уровня поз. 3049 с коррекцией по уровню в сепараторе поз. Е-30 подается из теплообменника поз. Т-56а, пары пропилена из дефлегматора поз. Т-46 поступают в сепаратор поз. Е-66. Для более глубокого охлаждения паров ЭЭФ схемой предусмотрена возможность направления паров пропилена-хладоагента в сепаратор Е-65/1,2. Давление в системе колонны поз. К-11 в пределах 25-29 кгс/см², поддерживается клапаном-регулятором давления поз. 2139, установленным на линии подачи ЭЭФ в теплообменник поз. Т-12/1¸3.

ЭЭФ из сепаратора поз. Е-30 насосом поз. Н-27/1,2 через клапан-регулятор расхода поз. 3046 подается в качестве орошения в колонну поз. К-11. Часть ЭЭФ с нагнетания насоса поз. Н-27/1,2 через клапан-регулятор расхода поз. 3389 возвращается в сепаратор поз. Е-30.

Принципиальная схема обвязки показана на рисунке 1. Фракционный состав сырья указан в таблице 1.

Функциональная схема автоматизации приведена в приложении.

 

 

 

Рисунок 1 – Принципиальная схема развязки колонны К-11

 

Таблица 1 – Фракционный состав сырья при номинальной (100%-ной) производительности установки

Потоки	6-1	6-2	6-4	6-5	6-6	6-7	6-10	6-26
Фаза патока	Смесь	Смесь	Газ	Газ	Жидкость	Газ	Жидкость	Жидкость
Водород	2,2			2,36			0,16
Окись углерода (II)	0,54			0,62			0,08
Диоксид углерода	0,01	0,37	0,19	0,96			0,39
Метан	228,74	77,87	43,66	453,45			103,18
Этан	547,48	8012,93	2780,51	24210,3	342,71	298,85	12913,23	43,86
Этилен	1619,9	32189,55	14530,5	89697,44	11,43	10,21	41358,71	1,22
Ацетилен	34,44	561,71	227,22	1568,5	0,46	0,4	745,18	0,05
Пропан	518,7	2924,45	331,02	5,37	17901,27	14128,4	4,11	3772,92
Пропилен	2310,79	14146,32	1862,64	228,9	90764,42	72504,28	169,29	18260.14
Пропадиен	137,7	632,4	59,84	0,19	3745,9	2916,01	0,15	829,89
13-Бугадиен	1570,81	3272,39	110,88		15637,22	10683,1		4954,08
1-Бутен	858,03	1848,82	67,05		8773,26	6019,36		2753,9
изо-Бутан	601,12	1508,17			7022,99	4852,7		2170,29
н-Бутан	461,48	938,85	39,5		4337,88	2898,05		1439,83
Изопрен	465,21	342,37	3,43		1733,25	922,2З		811,02
н-Пентан	1435,73	996,96	7,91		5217,07	2776,47		2440,6
н-Гексан	2214,42	559,52	1,26		4590,61	1815,42		2775,19
Бензол		593,77	1,29		5636,38	2130,33		3506,05
н-Гептан	361,44	35,42	0,02		549,87	152,99		396,89
н-Октан	46,56	1,76			59,51	11,19		48,32
н-Нонап	0,45	0,01			0,52	0,06		0,46
Толуол	253,74	17,96	0,01		364,03	92,32		271,71
Стирол	1,38	0,03			1,65	0,24		1,41
Этилбензол	1,04	0,03			1,28	0,22		1,07
о-Ксилол	0,3	0,01			0,36	0,05		0,3
м-Ксилол		0,05			2,43	0,39		2,04
Циклопентадиен	400,18	247,67	2,04		1373,07	723,17		649,89
Вода
H2S
Итого, кг/час	16965,4	68909,4	20130,0	116168,1	168067,56		55294,48	45131,13

МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ САУ В СРЕДЕ UNISIM

Моделирование регулятора

В программной среде UniSim предусмотрена модель ПИД-регулятора с использованием традиционного позиционного алгоритма. Общий вид регулятора в программной среде UniSim представлен на рисунке 12.

 

 

Рисунок 12 – ПИД-регулятор

 

Возможно осуществление управления в одном из трех режимах работы: пропорциональном, интегральном и дифференциальном. Настройка каналов управления регулятора осуществляется посредством указания необходимых связей в окне свойств (рисунок 13).

Для ПИД-регулятора выбираются следующие необходимые компоненты:

- объект;

- параметр объекта, регулирование которого необходимо осуществить;

- регулирующий орган, посредством исполнительного механизма которого осуществляется регулирование.

 

 

Рисунок 13 – Окно свойств ПИД-регулятора

 

На рисунке 14 изображено окно выбора выходного параметра регулятора – заданного положения привода регулирующего органа.

 

 

Рисунок 14 – Окно выбора выходного параметра регулятора

 

Модель ПИД-регулятора в UniSim включает в себя следующие особенности:

- идеальные, последовательные и параллельные алгоритмы;

- автоматическое, ручное и каскадное регулирование;

- дополнительная функция безударного перехода между автоматическим и ручным режимом;

- различные варианты ввода фильтрации;

- наличие мертвой зоны.

Итак, в программной среде UniSim был смоделирован регулятор, управляющий давление потока посредством исполнительного механизма.

Моделирование датчиков

В программной среде для точного моделирования технологических процессов UniSim регулятор выполняет функции датчика. Для осуществления индикации показаний необходимо в окне настройки параметров регулятора выбрать «Indicator» (рисунок 15).

 

 

Рисунок 15 – Настройка индикации показаний

После чего в контекстном меню регулятора необходимо выбрать пункт «Show Table». Требуемые параметры будут отображаться в таблице, изображенной на рисунке 16.

 

 

Рисунок 16 – Таблица параметров

 

Таким образом, было осуществлено моделирование необходимых элементов системы автоматизированного управления установки жидких газов в программной среде UniSim.

Описание объекта диагностирования

 

Объектом диагностирования в данном курсовом проекте является ректификационная колонна поз. К-11, имеющая 53 тарелки, предназначена для выделения этан-этиленовой фракции из кубового продукта колонны деметанизации поз. К-10 (схема №6) и углеводородного конденсата сепаратора нагнетания 5-ой ступени компрессора поз. М-1 поз. Е-17. Колонна поз. К-11 оборудована двумя отключаемыми кипятильниками поз. Т-47/1,2, один из которых является рабочим, другой резервным. Резервный кипятильник предусмотрен на случай полимеризации углеводородов в трубном пространстве кипятильника.