Фафурин В.А., Терюшов И.Н. Автоматизация технологических процессов и производств

Подождите немного. Документ загружается.

последующую колонну. Алгоритм пуска приведен в табл.6.2.

Таблица 6.2

Алгоритм пуска ЦГФУ

№

п/п

Фаза

Исполнитель

Способ

выпол

нения

Способ

контро

ля

Источ

ник

получе

ния

инфор

мации

Приме

чание

1 Распоряжение о пуске АЦК Переда

ча по

телефо

ну

Диспет

чер

2 Исходные данные для

пуска

производительность

состав сырья

АЦК

То же

ПВДИ

То же

ЦЗЛ

Парале

льно 5,

3 Расчет и выдача данных

для перевода в режим

ПГР

АВТ АВТ Ручной ПТО То же

4 Задание установок

системам локальной

автоматики

резервирующих УВК

АЦК Ручной Визуал

ьный

ПТО

5 Подготовка всех

технологических линий

к пуску

АМК Ручной Визуал

ьный

АЦК

6 Поверка готовности к

пуску, производимая

вручную

АЦК С

помощь

ю связи

Визуал

ьный

АМК

Окончание таблицы 6.2

7 Пуск колонны К-1 до

ПГР

АВТ АВТ АВТ - Разреш

ение

пуска и

контрол

работы

АСУ

ТП

выполн

яет

АЦК

8 Проверка составов

дистиллята и кубового

продукта колонны К-1

АВТ АВТ АВТ -

9 Пуск колонн К-2 и К-6

до ПГР

АВТ АВТ АВТ -

10 Проверка составов

дистиллята и кубового

продукта колонн К-2,

К-6

АВТ АВТ АВТ -

11 Пуск колонн К-3 и К-4

до ПГР

АВТ АВТ АВТ - -

12 Проверка составов

дистиллята и кубового

продукта колонн К-3,

К-4

АВТ АВТ АВТ - -

13 Пуск колонны К-5 до

ПГР

АВТ АВТ АВТ - -

14 Проверка составов

дистиллята и кубового

продукта колонны К-5

АВТ АВТ АВТ - -

15 Перевод установки из

ПГР в режим

нормальной

эксплуатации

перевод в режим

нормальной

эксплуатации

задание уставок АСР

АВТ

АЦК

АВТ

Ручной

АЦК

____________________________________________________________

АЦК – аппаратчик централизованного контроля; АМК – аппаратчик

местного контроля.

Расчет данных, необходимых для реализации пуска в режим

ПГР, производится по следующей схеме:

1. Рассчитывается материальный баланс всей установки со-

гласно выбранному критерию управления, составу сырья и плану

переработки.

2. Вычисляются необходимые количества греющего пара и

хладоагента для каждой колонны на базе модели статической

оптимизации.

При задании уставок локальным АСР (фаза 4) необходимо иметь

в виду, что уставки всех регуляторов расхода технологических

потоков (питание и продуктовые потоки) должны быть установлены

на «О». Тогда в случае отказа УВК тепловой режим каждой колонны

будет сохранен, но перекачка продуктов должна быть приостановлена,

что необходимо для ручного управления процессом. По мере

увеличения подачи пара в кубы колонн необходимо соответственно

увеличивать уставки на локальных АСР (фазы 7, 9, 11, 13).

Автоматический контроль составов дистиллята и кубового

продукта всех колонн (фазы 8,10, 12, 14) с помощью хроматографов в

существующей схеме автоматизации невозможен, так как пробоотбор

для хроматографов в этой схеме организован на трубопроводах вне

колонн. Поэтому контроль составов должен производиться по

косвенным данным расчетным путем [1].

Результатом расчета в данном случае является температура ки-

пения смеси углеводородов, причем состав смеси известен из расчета

материального баланса. Если рассчитанная температура при данном

составе и давлении в колонне стала равной действительной

температуре на соответствующей контрольной тарелке колонны, то

продукт начинают подавать в следующую колонну.

Температура кипения смеси при заданных составе и давлении

рассчитывается по изотерме жидкой фазы. При этом придерживаются

такой последовательности:

1. Принимается начальное приближение по температуре.

2. Измеряется давление вверху и внизу колонны.

3. Рассчитывается давление на контрольной тарелке:

 

Nppp

tkB





НН

. (5)

4. Вычисляются константы равновесия каждого компонента

смеси:

 

tktki

pTfk

,

, (6)

где P

k,t

- давление на контрольной тарелке; Р

- давление верха

колонны; P

- давление низа колонны; N

k.t

- номер контрольной

тарелки (считая от низа колонны); i - номер компонента; T

k.t

температура на контрольной тарелке.

5. Проверяется условие:









, (7)

где Xi - концентрация i-го компонента в жидкой смеси; δ

, - .до-

пустимая погрешность расчета.

Если условие (7) не выполняется, то рассчитывается следующее

приближение по T

k,t

При выполнении условия (7) расчет заканчивается и найденная

температура сравнивается с фактической температурой на

контрольной тарелке, т. е. проверяется условие:





др

ТТ

(8)

Если





др

ТТ

, то переходят к следующей фазе алгоритма

пуска (табл. 6.2); при нарушении условия (8) повторяется алгоритм

расчета температуры кипения. Блок-схема алгоритма приведена на

рис. 6.3.

Рис.6.3. Фрагмент блок – схемы алгоритма пуска

После вывода всей установки на режим ПГР оператор-технолог

производит автоматический перевод ЦГФУ из ПГР в режим

нормальной эксплуатации.

Пуск установки после полного останова одной из колонн

При выходе из строя одной из колонн или периферийного обо-

рудования установки, необходимого для ее нормального

функционирования, все остальные колонны переводятся в состояние

горячего резерва. Пуск до состояния ПГР в случае останова одной из

колонн производится после вывода на режим ПГР этой колонны.

Одновременно на режим ПГР могут выводиться и все остальные

колонны. Конкретный алгоритм пуска будет зависеть от номера

остановленной колонны и содержит шесть вариантов пуска.

Пуск из состояния горячего резерва (ГР) до состояния

ПГР

Алгоритм обеспечивает последовательный перевод колонн,

начиная с К-1, в состояние ПГР, что соответствует алгоритму пуска

установки после полного останова, за исключением фаз 5 и 6, которые

в данном случае отсутствуют (табл. 6.2). Расход питания может быть

как непрерывным, так и изменяться по заранее заданной программе.

Пуск после аварийного останова

Алгоритм предусматривает одновременный перевод в режим

ПГР всех колонн, причем уровни в кубах колонн в начале пуска

составляют более 100% (полный провал жидкости). Поскольку при

этом нижние тарелки колонн находятся под слоем жидкости, алгоритм

учитывает жесткие ограничения на скорость подогрева.

Пуск из состояния ПГР в режим нормальной эксплуатации

Алгоритм пуска установки предусматривает последовательное

наращивание производительности каждой колонны по заданной

программе D

(t), W

) до значений, рассчитанных системой

статической оптимизации:

(t) = D

; W

) = W

Начальное состояние каждой колонны характеризуется режимом

ПГР и задается в виде ограничений на составы и расходы выходных

продуктов.

=х

D,з

, Х

=Х

W,З

, D=0 , W=0 .

Режим нормальной эксплуатации определяется расчетом

системы статической оптимизации и требует выполнения условий

=Х

D,з

, х

=х

w,з

, D=D

, W=W

Управлением для колонны K-1 являются расходы сырья F(t) и

пара V(t), а для последующих колонн - только расходы пара V(t), так

как значение расхода питания (l+1)-й колонны равно отбору

дистиллята или кубового продукта l -той колонны F

l+1

(или

l+1

Требуется последовательно перевести колонны блока, начиная с

участка l=1 и кончая участком l=6, из начального состояния в

конечное за заданное (или минимальное) время t

Критерий управления записывается в форме выражения (4) и

определяется для каждого момента времени t. Вектор фазовых

координат процесса увеличивается на единицу за счет введения

квадрата отклонения расхода D(t) [или W(t)] от заданного значения

(t) [или W

(t)]:

 







xxAxxJ

. (9)

Напомним, что траектория перевода должна быть рассчитана

заранее на ЭВМ первого или второго уровня АСУ ТП.

Аварийный останов

Аварийный останов ЦГФУ может быть вызван рядом причин:

 прекращением подачи пара;

 прекращением подачи воды;

 прекращением подачи воздуха КИП;

 прекращением подачи электроэнергии;

 выходом из строя основного оборудования.

В зависимости от причин, вызвавших останов, алгоритмы

работы АСУ ТП будут различными. Например, с прекращением

подачи пара на установке должны быть одновременно перекрыты все

технологические линии и линии подачи греющего пара. Большинство

алгоритмов реализует АСЗ. При отсутствии подачи воздуха КИП все

управление работой ЦГФУ осуществляется вручную на наружной

установке. При выходе из строя основного оборудования: ЦГФУ

останов проводится вручную или по алгоритмам останова на ГР или

ПГР (в зависимости от вида оборудования, вышедшего из строя).

Полный останов

Полный останов ЦГФУ осуществляется при останове

производства на капитальный ремонт и состоит из следующих этапов:

 прекращение подачи сырья в K-1;

 откачка готовых продуктов на склад;

 прекращение подачи пара ко всем колоннам.

Далее вручную производится опорожнение колонн в линии не-

кондиционного продукта. Опорожнение происходит под действием

остаточного давления в колоннах и емкостях. Откачка флегмы из

сборников продолжается до полного их опорожнения.

Останов на ПГР

Останов на ПГР предусматривается при кратковременном

прекращение подачи сырья ЦГФУ или при невозможности откачки

готовых продуктов. Алгоритм предусматривает одновременное

перекрытие всех технологических потоков установки (питания

колонн, отборку дистиллята и кубового продукта), за исключением

подачи орошения в колонны. Подача пара и хладоагентов в колонны·

продолжается без изменений.

Останов на ГР

Останов на ГР возможен по тем же причинам, что и в

предыдущем случае, но при длительном останове ЦГФУ. Алгоритм

заключается в последовательном отсечении потоков питания колонн,

начиная с K-1, в переводе отсеченных колонн в режим ГР. Перевод

колонн в режим ГР осуществляется по заранее заданной программе и

заключается в постепенном снижении нагрузки по пару до режима,

близкого к провалу жидкости.

3. Описание объекта автоматизации

В качестве объекта автоматизации в лабораторной работе, как

указывалось выше, рассматривается газофракционирующая установка

(ЦГФУ) на Нижнекамском нефтехимическом комбинате.

Схема установки приведена на рис.6.4.

Сырьё поступает в ректификационную колонну К-1 где проис-

ходит отделение этан-пропановой фракции от тяжелых

углеводородов. Этан-пропановая фракция, отбираемая с верха К-1,

является питанием колонны К-6. В колонне происходит разделение

этановой и пропановой фракций. Из верха колонны отбирается эта-

новая фракция, которая конденсируется и частично подается на

орошение в качестве флегмы, а частично (балансовое количество)

отводится в блок очистки. Кубовый остаток является пропановой

фракцией. Нижний продукт К-1 поступает в дебутанизатор К-2 в

качестве питания. Из верха К-2 отбирается фракция, содержащая

бутан и изобутан, которые разделяются в изобутановой колонне К-3.

Кубовый остаток дебутанизатора поступает в пентановую ко-

лонну К-4, где от пентан-изопентановой фракции отделяется

гексановая фракция, отводимая из низа колонны. В изопентановой

колонне К-5 происходит разделение дистиллята колонны. К-4 на

пентановую и изопентановую фракции.

Рис.6.4. Технологическая схема газофракционирующей

установки: К1-К6 – ректификационные колонны