Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
КУРСОВАЯ РАБОТА
по курсу «Технические средства автоматизации»
на тему:
«Техническое обеспечение автоматической системы регулирования качества стабильного гидрогенизата»
ЗАДАНИЕ
на курсовой проект (работу) студента
Морозова Алексея Сергеевича
Оглавление
Введение
Вывод
Список литературы
Приложение
Введение
Целью данного курсового проекта является разработка одноконтурной системы автоматического регулирования для колонны стабилизации установки гидроочистки фракции НК-350ºС У-1.732. Задачей САР является поддержание концентрации общей серы в стабильном гидрогенизате на заданном уровне (конечный продукт установки У-1.732).
1. Описание технологического процесса
Установка У-1.732 Астраханского ГПЗ предназначена для гидроочистки фракции НК-350ºС.
Гидроочистка –наиболее универсальный, эффективный и экологически предпочтительный процесс очистки нефтепродуктов от вредных примесей, который представляет собой селективный гидрогенолиз гетероорганических соединений серы, азота, кислорода и металлов.
Селективность этого процесса связана с тем, что энергия связи гетероатома с атомом углерода примерно на 100 кДж/моль ниже, чем энергия углеродводородной связи. При замещении гетероатома водородом выделяется соответствующий газ (сероводород, аммиак или вода), а при гидрировании металлосодержащих соединений замещаемый водородом металл откладывается в порах катализатора.
Катализатором процесса гидроочистки является алюмокобальт-молибденовый (АКМ) или алюмоникельмолибденовый (АНМ).
Процесс проводится при температурах 360-400 ºС и при повышенном давлении (4-6 МПа) и большом избытке водородсодержащего газа (300- 700 нм³/м³ сырья). Объемная скорость подачи сырья составляет 3,5-5 м³/ч на 1 м³ загрузки катализатора (зависит от начального и конечного содержания удаляемых примесей).
В зависимости от строения сернистых соединений, меркаптаны, сульфиды, алициклического строения, дисульфиды, простые тиофены при гидроочистки превращаются в парафиновые или ароматические углеводороды с выделением сероводорода.
Из всех сернистых соединений легче всего гидрируются меркаптаны, сульфиды, дисульфиды, труднее –тиофены. При одинаковых условиях первые гидрируются на 95%, а вторые –на 40-50%. Скорость гидрирования уменьшается с увеличением мольного веса нефтяных фракций.
Оборудование сформировано в один технологический поток.
2. Описание объекта управления
Объектом управления является ректификационная колонна К201, которая используется для стабилизации гидрогенизата.
Из сепаратора С201 на 14 тарелку стабилизационной колонны К201 с температурой до 170ºС и давлением 11 кгс/см² направляется подается нестабильный гидрогенизат, где из него выделяется бензин, сероводород, вода и углеводородный газ.
Снизу колонны насосом Н221/1,2 забирается часть стабильного гидрогенизата и направляется в печь П202, где нагревается до температуры 240ºС и подается вниз колонны для поддержания нужного температурного режима.
Балансовое количество стабильного гидрогенизата отдает свое тепло в теплообменниках Т202/1,2, воздушном холодильнике Х204 и выводится с установки с температурой 50ºС.
С верха стабилизационной колонны К201 уходят пары бензина, воды и углеводородный газ с сероводородом. После охлаждения в воздушном конденсаторе-холодильнике ХК201 и в водяных холодильниках Х209/1,2 до температуры 40ºС, смесь поступает в сепаратор С205, где происходит отделение углеводородного газа от жидкой фазы.
Углеводородная жидкая часть из сепаратора С205 забирается насосом Н203/1,2 и подается в верхнюю часть колонны стабилизации на орошение.
3. Обоснование установки контура регулирования на объекте
Основным показателем качества конечного продукта (стабильного гидрогенизата) установки гидроочистки У-1.732 является процентное количество серосодержащих соединений, которое не должно превышать 0,09%. В настоящее время содержание серосодержащих соединений в стабильном гидрогенизате определяется путем отбора проб конечного продукта установки, с последующих лабораторным анализом.
Стабилизационный блок установки У-1.732 предназначен для стабилизации гидрогенизата, т.е. удаления из него паров бензина, воды, углеводородного газа и остаточного сероводорода. Однако при нарушении температурного режима низа стабилизационной колонны К201 возможно наличие растворенного сероводорода в конечном продукте, что является недопустимым.
Следовательно, необходима установка системы автоматического регулирования для корректировки температура низа стабилизационной колонны с целью полного удаления сероводорода из конечного продукта установки (стабильного гидрогенизата).
4. Выбор средств контроля и регулирования
|
Тип ТСА |
Основные тех. характеристики |
Показатель надежности (среднее время наработки на отказ), час |
Обоснование выбора ТСА |
|
Поточный анализатор серы в нефтепро-дуктах SPECTRO 600T-LP |
Рабочая среда: дизельное топливо; керосин; газойль; бензин; нафта; реформат. Выходной сигнал: 4÷20 мА или цифровой. Концентрация серы: 0,005÷1 %. Скорость потока в кювете: Номинальная: л/мин; Максимальная: л/мин. Технология измерения: рентгеновская флуоресценция. Время анализа: 240 секунд. Материал корпуса: нержавеющая сталь. |
≥50000 |
Коррозионостойкий корпус. Высокая точность измерения. Унифицированный выходной аналоговый сигнал. |
|
Микропроцессорный регулятор TROVIS 6412 |
Вход: 4÷20; 0÷20 мА; 2÷10; 0÷10; 0,2÷1; 0÷1В. Выход: 4÷20; ÷20 мА; 2÷10; 0÷10 В. Макс. ток и напряжение: ±50мА; ±25 В. Напряжение питания: 230; 120; 24 В. Потреб. мощность: 18 ВА. |
≥40000 |
Компактные размеры. Дистанционное управление с помощью ПК (длина линии 1200м, возможно увеличение макс. до 4800 м). Унифицированные выходные и вход-ные аналоговые сигналы. |
|
Электропневматический преобразователь ЭП-0030 |
Вход: 0÷5; 0÷20; ÷20 (мА). Выход: 20÷100 (кПа). Давление воздуха питания: 140±10% (кПа). Расход воздуха: Для питания-<2(л/мин); На выходе->30(л/мин). Основная погрешность: ±1%. Штуцерное соединение типа 00-01-1; 00-02-2; 00-03-3; -04-3. Тропическое исполнение. Масса: 1,2 кг. |
≥100000 |
Имеет коррозионно-стойкое исполнение (концентрация для сероводорода при нормальных условиях работы мг/м³; в аварийных ситуациях в течение 3-4 часов концентрация сероводорода может достигать –до 100 мг/м³). |
|
Мембранно-исполнительный механизм МИМ 250 |
Ход штока: 25 мм. Резьба штока: М10. Вид действия: обратной. Исполнение: многопружинное. Перестановочное воздействие: 20÷100 кПа. Рабочее давление воздуха (давление в мембранной камере): 250 кПа. Вид ходовой характеристики: линейная. |
≥36400 |
|
|
Клапан запорно-регулирующий односедельный фланцевый 25с51нж |
Номинальный диаметр: 80 мм. Номинальное давление: 250 кПа. Перепад давлений: ≤160 кПа. Условная пропускная способность:10 м³/ч. |
≥10000 |
Совместим с МИМ 250. Высокая герметичность. Материал клапана нержавеющая сталь. Графитовое сальниковое уплотнение, повышающее надежность клапана. |
|
Пневматический позиционер ПП-3.2 |
Входной управляющий сигнал: 20÷100 (кПа). Давление питания: 250÷630 (кПа). Обеспечение условного хода штока: 6÷100 (мм). Допускаемая основная погрешность в процентах от условного хода МИМ: ±1%; ±2%. Расход воздуха в переходном режиме при давлении питания 400 кПа: 216,7 л/мин. |
≥50000 |
Уменьшение рассогласования хода и повышение быстродействия МИМ 250. Данный позиционер предназначен для применения на МИМ 250. |
|
Концевые выключатели крайних положений КВД-600.01 |
Макс. угол поворота: 360º. Рабочий угол: ≤90 º. Взрывозащита: 1ExdIICT6. Пыле-, влагозащита: IP65. Питание: 36 В. Потребляемый ток: 20 мА. Максимальный коммутируемый ток при постоянном напряжении 36 В: 0,3 А; при переменном напряжении до 250 В: ,17 А. Температура окружающей среды: -60÷70 оС. |
млн. циклов переключения |
Для сигнализации 2х крайних положение РО. Имеет пожаро- взрывобезопасное исполнение. Отсутствие клеммной колодки. Возможность организации диагностики устройства из операторской. Коммутация цепей постоянного и переменного тока. |
|
Верхний ручной дублер |
- |
- |
Ручное управление РО при отсутствии воздуха (аварийная ситуация). |
|
Соединительный провод ПРПВ 2х1 |
Сечение жил: 2,5мм². 2 основных жилы и жила заземления. Электрическое сопротивление изоляции токопроводящих жил на длине 1 км - ≥80 Мом; при температуре 35ºС и относительной влажности до 98% - 50 МОм. |
≥15000 |
Рекомендован для использования с выбранными ТСА. Экранированный. Устойчив к синусоидальной вибрации, механическим ударам, линейному ускорению. |
5. Расчет надежности контура регулирования
Исходные данные:
-наработка на отказ анализатора серы;
-наработка на отказ соединяющего электропровода;
- наработка на отказ регулятора;
-наработка на отказ соединяющего электропровода;
-наработка на отказ электропневматического преобразователя;
-наработка на отказ МИМ;
-наработка на отказ запорно-регулирующего клапана.
Решение:
Т.к. все элементы системы работают в периоде нормальной эксплуатации, и имеет место простейший поток отказов, наработки элементов и системы подчиняются экспоненциальному распределению. Для экспоненциального распределения справедливы следующие зависимости:
функция ненадежности.
функция надежности.
функция распределения плотности отказов.
функция интенсивности отказов.
время наработки на отказ.
6. Выбор способа резервирования регулятора
Выбираем «холодное» (ненагруженное) резервирование регулятора, т.е. резервный регулятор не используется пока работает основной регулятор. В случае отказа или сбоя основного регулятора происходит переключение на резервный регулятор.
Такая схема резервирования позволяет максимально увеличить время наработки на отказ, т.к. до отказа основного, резервный регулятор не задействуется в работу.
Схема резервирования изображена ни рисунке 2 приложения.
):
время наработки на отказ системы увеличилось на 2,73%.
Вывод
В ходе курсовой работы было произведено техническое обеспечение автоматической системы регулирования качества стабильного гидрогенизата. Были выбраны средства контроля и регулирования и обоснован их выбор. Был произведен расчет надежности контура регулирования, и предложена схема для резервирования самого ненадежного элемента контура.
Литература
Приложение
Рисунок 1.
Структурная схема регулирование.
Рисунок 2.
Схема резервирования РО.
,8 –основной и резервный регуляторы.
–индикатор наличия сигнала на линии.
К1 –реле с нормально закрытыми контактами.