WWW.KNIGA.LIB-I.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Онлайн материалы
 

«Здания и сооружения с применением новых материалов и технологий Выпуск 2016 3(119) ВОПРОСЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕССОВ УДК 62 52 Л. А. ШИРОКОВ, А. А. ...»

Здания и сооружения с применением новых материалов и технологий

Выпуск 2016 3(119)

ВОПРОСЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕССОВ

УДК 62 52

Л. А. ШИРОКОВ, А. А. ГУСАРОВА

ФГБОУ ВО «НИУ Московский государственный строительный университет»

АВТОМАТИЗАЦИЯ РЕКТИФИКАЦИОННОЙ КОЛОННЫ

Сегодня актуальна тема энергосбережения. Специалисты давно говорят об исчерпаемости ресурсов.

Для более эффективного использования всевозможных энергетических ресурсов применяются средства автоматизации. В данной статье рассмотрено решение для повышения энергоэффективности и качества процесса, который предназначен для обработки нефти и получения нефтепродуктов.

автоматика, ректификационная колонна, нефтеобработка Нефть и нефтепродукты сегодня – это одни из основных видов топлива. Нефтеперерабатыва ющая промышленность является как поставщиком топлива, так и его потребителем. Отрасль ис пользует примерно 13 % перерабатываемой нефти [1].

В связи с этим можно выделить проблему энергосбережения в данном промышленном секторе.

Решением данной проблемы является внедрение систем автоматического контроля, регулирова ния и управления. Использование данной системы поможет оптимизировать процесс переработки нефти.

Системы автоматизации позволяют:

– отслеживать состояние как технологического процесса в целом, так и основных параметров;



– упростить работу обслуживающего персонала;

– получать информацию о технологическом процессе в режиме реального времени;

– диагностировать систему и предупреждать о возможности аварии и др. [2].

В данной работе применена система автоматизации к процессу ректификации, который исполь зуют в нефтеперерабатывающей промышленности. Объектом управления является ректификаци онная колонна.

Ректификационная колонна – это агрегат в виде цилиндра, сердцевиной которого является n ое количество перегородок (тарелок), имеющих отверстия. Сущность процесса ректификации состоит в разделении нефти на фракции с помощью многократного нагрева и охлаждения сырья. Графиче ски данный процесс в колонне можно продемонстрировать так (рис.

1):

Сырая нефть подаётся в колонну, где её нагревают. Также возможно предварительное нагревание нефти вне колонны и подача её в агрегат уже с требуемой температурой. Нагретая до определённой температуры нефть начинает испарять самые легкие углеводороды. Высококипящие компоненты в виде паров поднимаются вверх колонны, а низкокипящие в жидком виде (флегма) стекают вниз ко лонны. Дошедшие до верха колонны пары отводятся в емкость для сбора полученного продукта, обо гащенного высококипящими компонентами. Часть паров конденсируется при охлаждении и посту пает наверх колонныдля орошения. Жидкость с верха колонны стекает по тарелкам вниз. На тарелках ректификационной колонны происходит тепло и массообмен стекающей вниз жидкости и восходя щими на верх парами. Во время взаимодействия двух фракций пары отдают жидкости часть высоко кипящих компонентов, а жидкость, в свою очередь, передаёт пару низкокипящие компоненты. Таким образом в колонне можно выделить зоны, где образуются вещества определенного состава.

Важными параметрами процесса ректификации являются: давление, температуры вводимой не фти (сырья), температура низа колонны, температура верха колонны, флегмовое число (количеством подаваемого орошения и количество дистиллята).





Давление может находится в широком диапазоне значений. Но оптимальным является такое дав ление, при котором конденсацию паров можно проводить с помощью воды или воздуха. Давление в колонне будет зависеть от температуры орошения.

© Л. А. Широков, А. А. Гусарова, 2016 Л. А. Широков, А. А. Гусарова

Рисунок 1 – Процесс ректификации.

Основные задачи для данного процесса, которые требуют решения:

Равномерное орошение.

Контроль температуры сырья и низа колоны.

Контроль температуры орошения.

Получение продуктов определенного состава.

Контроль уровней жидкости внизу колонны, охладителе и ёмкостях сбора продуктов.

Контроль давления.

В данной работе рассмотрим задачи: 3, 4, 5, 6, 7, 8.

На рисунке 2 приведена схема регулирования температуры верха колонны и качества дистилля та, уходящего с верха колонны [2].

Рисунок 2 – Схема регулирования температуры верха колонны и качества дистиллята.

–  –  –

Пар из верхушки установки (1) поступает в конденсатор воздушного охлаждения (2), после смесь газа, пара и жидкости переходит в доохладитель (водяной) (3), далее смесь идёт в емкость сепаратор (4), где от углеводородного и водяного конденсата отделяется несконденсировавшийся газ. Этот газ отводится по трубе (5), проходя регулятор давления (РIRС – 1). Давление во всей установке опреде ляется остаточным давлением паров дистиллята, это давление зависит от температуры после охлаж дения и конденсации в холодильнике (3). В емкости сепараторе (4) вода и углеводородный конден сат отделяются друг от друга: вода концентрируется внизу емкости и с помощью регулятора уровня (LT 1) выводится из системы по линии III.1 – верх ректификационной колонны; 2 – конденсатор охлаждения (воздушный); 3 – охладитель (водяной); 4 – емкость сепаратор для отделения газа от воды и углеводородного конденсата; 5 – отвод газа; 6 – насос; 7 – подача орошения; 8 – откачка ба лансового количества дистиллята; 9 – распределитель орошения; I – пары дистиллята; II – охлаж дающая вода; III – вода (технологический конденсат); IV – газ; V – дистиллят. ТIRС 1 – регулятор температуры. ТIRС 2, ТIRС 3, ТIRС 4 – датчики температуры.

LIRС 1 – межфазовый регулятор уровня дистиллят/вода. РIRC 1 – датчик давления. FIRС 1, FIRС 2 – регуляторы расхода орошения и откачки дистиллята.

Дистиллят из ёмкости 4 поступает к насосу 6, далее на орошение по линии 7 на верхнюю тарелку колонны. Дистиллят также отводится по линии 8, регулируемый прибором уровня (LIRС 2) емкос ти сепараторов (4). Приборы для контроля качества дистиллята установлены далее, на выходе про дукта.

Разработка САУ для процесса ректификации затруднительна из за того, что математическая модель ректификационной колонны [3] не линейна, содержит много эмпирических коэффициентов, меняющих своё значение в большом диапазоне, что усложняет их определение. В процессе управле ния нелинейными и сложными системами достаточно трудоемко осуществлять настройку ПИД ре гулятора.

Для данного процесса наилучшие показатели качества имеет система с ПИД регулятором, для настройки которого используется нечеткий регулятор [4].

Точный контроль и регулирование температурного режима ректификационной колонны, кото рые можно реализовать с помощью АСУ, способны поддержать основные технологические парамет ры на заданном уровне.

Применение автоматизации к данному процессу повысит как качество получаемого продукта, так и сроки эксплуатации установки за счёт предотвращения аварий.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Хаджиев, С. Н. Системы теплообмена установок АТ и АВТ [Текст] / С. Н. Хаджиев // Нефтяник. – 1973 – № 12. – С. 20–21.

2. Антропов, Дмитрий. Распределённая система контроля технологического процесса переработки высокосернистой нефти [Текст] / Дмитрий Антропов, Тимофей Петров, Александр Тяплашкин // Журнал «СТА». – 2004. – № 2. – С. 46–51.

3. Математическая модель ректификационной колонны [Текст] : препринт / С. А. Азизов, Н. С. Ализаде, М. К. Атаки шиева, М. Г. Гаджиев, З. А. Искендер заде, А. М. Молчанов, М. А. Топчибашев ; АН СССР, НЦБИ, НИВЦ. – Пущи но : НЦБИ АН СССР, 1974. – 10 с. : 4 рис. – Библиогр.: с. 10 (5 назв.)

4. Наумовская, А. А. Сравнение эффективности ПИД регулирования и нечеткого регулирования в системе управ ления процессом ректификации нефти [Электронный ресурс] / А. А. Наумовская; науч. рук. В. А. Рудни цкий // Технологии Microsoft в теории и практике программирования : сборник трудов XII Всероссийской на учно практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, г. Томск, 25–26 марта 2015 г. / На циональный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ), Институт кибернетики ; ред.

кол. А. В. Лиепиньш [и др.]. – Томск : Изд во ТПУ, 2015. – С. 26–28. – Режим доступа : http://www.lib.tpu.ru/ fulltext/c/2015/C28/009.pdf.

Получено 02.04.2016

Л. А. ШИРОКОВ, А. О. ГУСАРОВА АВТОМАТИЗАЦІЯ РЕКТИФІКАЦІЙНОЇ КОЛОНИ ФДБОУ ВО «НІУ Московський державний будівельний університет»

Сьогодні актуальна тема енергозбереження. Фахівці давно говорять про вичерпність ресурсів. Для більш ефективного використання різних енергетичних ресурсів застосовуються засоби автоматизації.

–  –  –

У даній статті розглянуто рішення для підвищення енергоефективності та якості процесу, який призначено для оброблення нафти і отримання нафтопродуктів.

автоматика, ректифікаційна колона, нафтооброблення

LEW SHIROKOV, ALLA GUSAROVA

AUTOMATION OF THE DISTILLATION COLUMN

FSBEI HE «National Research Moscow State University of Civil Engineering»

Today, the topic is relevant energy saving. Experts have long said about the depletion of resources. For more efficient use of various energy sources used automation tools. This article discusses the decision to increase the efficiency and quality of the process, which is intended for processing of oil and produce petroleum.

аutomatic, distillation columns, oil processing Широков Лев Олексійович – доктор технічних наук, професор ФДБОУ ВО «Національний дослідницький Мос ковський державний будівельний університет». Наукові інтереси: теорія систем і системний аналіз, оптимальне управління, САПР, інформаційні технології, інтегровані АСУ.

Гусарова Алла Олександрівна – студент ФДБОУ ВО «Національний дослідницький Московський державний будівельний університет». Наукові інтереси: автоматизація технологічних процесів, енергоефективне моделювання.

Широков Лев Алексеевич – доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВО «НИУ Московский государствен ный строительный университет». Научные интересы: теория систем и системный анализ, оптимальное управле ние, САПР, информационные технологии, интегрированные АСУ.

Гусарова Алла Александровна – студент ФГБОУ ВО «НИУ Московский государственный строительный уни верситет». Научные интересы: автоматизация технологических процессов, энергоэффективное моделирование.

Shirokov Lew – D.Sc. (Eng.), Professor, FSBEI HE «National Research Moscow State University of Civil Engineering».

Scientific interests: systems theory and systems analysis, optimal control, CAD, information technology, integrated automation.

Gusarova Alla – student, FSBEI HE «National Research Moscow State University of Civil Engineering». Scientific interests: process automation, energy efficient modeling. Scientific interests: process automation, energy efficient modeling.

Похожие работы:

«ОТРАСЛЕВОЙ СТАНДАРТ КРАНЫ-ШТАБЕЛЕРЫ СТЕЛЛАЖНЫЕ Технические условия ОСТ 24.090.39-78 Издание официальное сертификат на оборудование УТВЕРЖ Д ЕН И ВВЕДЕН в дей стви е п ри к азом М инистер­ ства тяж елого и т р ан сп о р т н о го м аш и н остроени я от 17 апреля 1 9 7 8 г. М Р А -0 0 2 / 3 8 3...»

«И. З. ШКУРЧЕНКО СТРОЕНИЕ СОЛНЦА И ПЛАНЕТ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ МЕХАНИКИ БЕЗЫНЕРТНОЙ МАССЫ II Часть II является продолжением и завершением монографии "Строение Солнца и планет солнечной системы с точки зрения механики...»

«Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт" Кафедра "Компьютерные и радиоэлектронные системы контроля и диагностики" РАЗРАБОТКИ Компьютеризированный ЭМА дефектоскоп для кон...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Сыктывкарский лесной институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С. М. Ки...»

«DVV Инструкция по хранению, транспортировке, установке и работе крышных вентиляторов дымоудаления серии DVV (4000С/2 часа, 6000С/2 часа) Сертификат соответствия РФ: ГОСТ № РОСС.SE.МЛ14.В00090 Сертификаты на соответствие требованиям Технического регламен...»

«Обзор тахеометров GeoMax Zoom30 GeoMax Zoom30 Содержание Эргономика Панель управления GeoMax Zoom30 Главное меню GeoMax Zoom30 1. Программы GeoMax Zoom30 Съемка Разбивка Обратная засечка COGO Опорный элемент Строительство Косвенные измерения Недоступ...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" Кафедра...»

«ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА И ТЕХНИЧЕСКАЯ ФИЗИКА. 2013. Т. 54, N2 163 УДК 539.3 ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММ РАЗРУШЕНИЯ ДЛЯ ПЛАСТИН С ТРЕЩИНОПОДОБНЫМ ДЕФЕКТОМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НЕОБХОДИМЫХ И ДОСТАТОЧНЫХ КРИТЕРИЕВ М. М. Шакиртов, А. П. Шабанов, В. М. Корнев Сибирский государственный университет путей со...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" Н.Н. Ананьина, Л.М. Гриценко, Т.А. Демидова, А.П. Митяева, А.М. Мухачева,...»

«Тема 4 Надежность эргатических систем 1 ТЕМА 4 НАДЕЖНОСТЬ ЭРГАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ § 4.1 Основные понятия теории надежности § 4.2 Эргатические системы § 4.3 Качество и эффективность системы "человек-машина-среда" § 4.4 Надежность эргатических систем § 4.5 Основы расчета надежности технических систем по надежности их элементов Т...»








 
2017 www.kniga.lib-i.ru - «Бесплатная электронная библиотека - онлайн материалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.