Проект установки замедленного коксования

Автоматическая система контроля и регулирования режима трубчатой печи установки замедленного коксования предназначена для стабилизации основных параметров нагрева первичного и вторичного сырья перед коксованием.

На установках замедленного коксования первичное сырье (смесь гудрона или крекинг-остатка) нагревается в конвекционных змеевиках трубчатой печи, после чего направляется в ректификационную колонну, где за счет контакта с нефтяными парами, поступающими из реакторов, обогащается рециркулирующими продуктами. В результате образуется вторичное сырье, которое насосами подается в реакционные змеевики печи для скоростного высокотемпературного нагрева. Для создания высоких скоростей и предотвращения коксоотложения в трубах печи в поток вторичного сырья при входе в печь подается турбулизатор (конденсат водяного пара). Нагретое в печи до 490-510 °С вторичное сырье поступает в реактор, где .завершается начавшийся в печи процесс частичного испарения, деструктивного разложения сырья и замедленного коксования.

Ввиду высоких температур и вязкости нагреваемого сырья склонности его к коксованию, наличия механических примесей, малых расходов турбулизатора и других факторов автоматизация трубчатых печей затруднена.

Основным фактором, влияющим на производительность и длительность межремонтного пробега, является скорость закоксовывания змеевика трубчатой печи, которая зависит в основном от качества сырья и режима работы печи. Температурный режим печи необходимо вести так, чтобы в змеевике протекали преимущественно физические процессы нагревания и испарения, а процессы крекинга, конденсации и уплотнения, т. е. образования кокса, происходили бы в реакторах.

Трубчатые печи установки замедленного коксования работают в жестких условиях, характеризующихся высокой температурой нагрева сырья и малыми допустимыми отклонениями ее от заданного значения. Даже кратковременное отклонение температуры от заданной приводит к закоксовыванию и прогару труб, нарушению технологического процесса установки и сокращению межремонтного пробега.

Учитывая важность достоверного контроля тепловой нагрузки печи по каждому (левому и правому) потоку сырья, при оценке состояния реакционной зоны змеевиков целесообразно' наряду с измерением расходов сырья и общего расхода топливного газа измерять расход газа в каждую камеру сгорания печи. В качестве характеристики состояния змеевика печи (степени ее закоксованности) можно использовать перепад температур на коксующемся участке.

Одним из важнейших параметров процесса замедленного коксования, определяющим условия работы печей, количество и качество продуктов фракционирования, является коэффициент рециркуляции сырья (К_Р):

 

 

где F_вт.с, F_пер.с - расходы соответственно вторичного и первичного сырья; ρ_вт.с, ρ_пер.с - плотности соответственно вторичного и первичного сырья.

Фактически установка содержит две аналогичные по устройству и системам печи, работающие на параллельных потоках сырья. По схеме управления автоматическому контролю подлежат следующие параметры:

общий расход первичного сырья в печь;

общий расход вторичного сырья в печь;

расходы вторичного сырья в каждом потоке печи;

коэффициент рециркуляции сырья;

температуры по длине каждого змеевика;

перепад температур на коксующейся части каждого змеевика;

расход газа в каждую камеру сгорания.

Автоматическому регулированию подлежат следующие параметры: давление топливного газа, температуры нагрева вторичного сырья в точке каждого змеевика печи, предшествующей зоне активного коксообразования (изменение подачи топливного газа в камеру сгорания обеспечивается регуляторами температуры; расход турбулизатора (пара), подаваемого во вторичное сырье.

Система автоматического контроля коэффициента рециркуляции сырья работает следующим образом. Сигналы с датчиков расхода соответственно вторичного и первичного сырья и плотномеров поступают в вычислительное устройство, которое реализует приведенное выше уравнение для расчета К_р. По значению коэффициента рециркуляции оператор судит о работе печи и реактора. В зависимости от производственной необходимости можно улучшить качество получаемого кокса, увеличивая коэффициент рециркуляции, однако производительность установки при этом снижается.

Основные приборы контроля

Средства измерения и преобразования. Для измерения большей части технологических параметров в условиях внедрения АСУТП разработан комплекс измерительных преобразователей Сапфир-22, на выходе которых образуется унифицированный токовый сигнал.

В состав комплекса входят преобразователи абсолютного давления (Сапфир-22 ДА), избыточного давления (Сапфир-22ДИ), разрежения (Сапфир-22ДВ); давления - разрежения (Сапфир-22ДИВ), разности давлений (Сапфир-22ДИВ), гидростатического давления (Сапфир-22ДГ), пневмоэлектрический. (Сапфир-22ППЭ).

Преобразователи разности давлений могут применяться для? преобразования значений уровня жидкости, расхода жидкости или газа, а преобразователи гидростатического давления-уровня жидкости.

Взрывобезопасные преобразователи Сапфир-22-Ех изготовляют с видом взрывозащиты «искробезопасная цепь», уровнем взрывозащиты «особовзрывобезопасный» и маркировкой «ОЕх1а 11СТ6» в комплекте с БПС-24.

Преобразователь состоит из измерительного элемента и электронного устройства. Деформация чувствительного элемента, пропорциональная значению измеряемого параметра, вызывает изменение сопротивления кремниевых тензорезисторов. Электронное устройство преобразует это изменение в стандартный выходной сигнал постоянного тока. Преобразователи различных параметров имеют унифицированное электронное устройство высокой надежности и отличаются лишь конструкцией- измерительного блока.

Преобразователи изготовляют в виде многопредельных приборов с возможностью настройки на минимальный, максимальный и промежуточные пределы измерения (перестройка большинства моделей в отношении 6:1).

Рабочая характеристика преобразователя может быть смещена в широких пределах -от минус 100 до 84% максимального диапазона измерения. При этом расширяются функциональные возможности преобразователя и повышается фактическая точность измерения и регулирования параметров контролируемых процессов.

Искробезопасность электрических цепей преобразователя достигается за счет ограничения тока и напряжения в цепях. Для этого в блоке преобразования сигналов БПС-24, осуществляющем питание преобразователей, предусмотрены барьер защиты и гальваническое разделение в сигнальной цепи и цепи питания.

Питание преобразователей может осуществляться и от других источников постоянного тока напряжением в диапазоне 15-42 В.

Ниже приведены технические данные преобразователей:

Верхние пределы измерения, кПа:

Сапфир-22ДА    2,5….16*10³

Сапфир-22ДИ    0,25…1*10⁶

Сапфир-22ДВ    0,25…100

Сапфир-22ДИВ   ±0,125…-10

±0,125…+24*10²

Сапфнр-22ДД   0,25…16*10³

Сапфир-22ДГ   2,5…250

Сапфир-22ППЭ   20…100

Для преобразования с высокой точностью (погрешность измерения, включая нелинейность, гистерезис и повторяемость составляет ±0,2 и ±0,4%) избыточного давления и разности давлений жидких и газообразных сред, находящихся под высоким рабочим (статическим ) давлением, могут быть использованы соответственно Сапфир-312ДИ и Сапфир-342ДД.

Для измерения уровня электропроводных и неэлектропроводных жидкостей (включая агрессивные и взрывоопасные) в АСУТП используют, кроме того, датчики емкостные ДУЕ-1.

Датчик имеет обыкновенное (ДУЕ-10) и искробезопасное (ДУЕ -1В) исполнения. Принцип действия датчика основан на измерении электрической емкости первичного преобразователя, которая зависит от положения уровня контролируемой среды.

Датчик состоит из первичного (ПП-О или ПП-В) и передающего измерительного (ПП-О или ПН-В) преобразователей, соединенных между собой кабелем. Первичный преобразователь включает емкостной чувствительный элемент и встроенный преобразователь «емкость - напряжение», размещенный в головке первичного преобразователя. Емкостной чувствительный элемент, в зависимости от диапазона измерения и условий эксплуатации, имеет различные конструктивные исполнения.

Для преобразования сигналов датчиков температур в АСУТП находят применение индивидуальные преобразователи Ш-704, Ш-705 и групповой Ш-.

Индивидуальный преобразователь Ш-704 предназначен для работы с термометрами сопротивления. Преобразователи этого типа относятся к одноканальным устройствам непрерывного действия с линейной зависимостью между входными и выходными сигналами, без гальванической связи между входными и выходными цепями, с классом точности 0,4. Полное сопротивление датчиков может меняться от 90 до 5000 Ом. Соединение каждого преобразователя с датчиком осуществляется трехпроводной линейной связью с сопротивлением каждого провода не более 5 Ом. Мощность, потребляемая от сети, не более 9 ВА; масса ≤2,3 кг; габариты 60x162x350 мм; средний срок службы 10 лет. Обеспечивается контроль исправности.

Индивидуальный преобразователь Ш-705 предназначен для работы с термопарами ТХК, ТХА, ТПП, ТВР, ТПР. Соединение термопар осуществляется двухпроводной линией. Сопротивление проводов линий связи, включая сопротивление термопар, должно быть не более 500 Ом, индуктивность - не более 10³ Гн, емкость - не более 0,25 мкФ. Класс точности преобразователя @,4; 0,5; 1,0 в зависимости от исполнения; габаритные размеры

x160x350 мм; входное сопротивление преобразователя - не менее 1 МОм; потребляемая мощность - не более 8,5 ВА, масса - не более 3,0 кг; средний срок службы- 10 лет.

Многоканальный цифровой измерительный преобразователь(МИП) предназначен для преобразования аналоговых электрических сигналов первичных преобразователей (датчиков) температуры, а также сигналов напряжения и силы постоянного тока в кодированный электрический сигнал, обеспечивающий обмен информацией с ЭВМ, терминальными и печатающими устройствами по стандартным интерфейсам ИРПР, ИРПС.

В качестве датчиков могут быть использованы преобразователи термоэлектрические (термопары) по ГОСТ 3044-84; термопреобразователи сопротивления по ГОСТ 6651-84; преобразователи с унифицированными выходными сигналами 0-5, 0-20, 4-20 мА и 0-100 В.

МИП обеспечивает также следующие дополнительные функции: преобразование выходного кодированного сигнала в унифицированный сигнал постоянного тока в диапазонах 0-5, 0- 20, 4-20 мА; линеаризацию нелинейных зависимостей; масштабное преобразование выходного кодированного сигнала; сравнение результата преобразования с заданными значениями (уставками) и сигнализацию отклонений (общее число уставок 80; число уставок, адресуемых одному входному сигналу, до 4); индикацию результатов преобразования, номера опрашиваемого канала, результатов сравнения с уставкой и данных программирования на встроенном цифровом индикаторе.

Для преобразования унифицированного пневматического сигнала (200-100 кПа) в унифицированные электрические с целью его ввода в УВК используют пневмоэлектрический преобразователь ППЭ-2; для обратного преобразования используют электропневмопреобразователь ЭП.

Приборы показывающие и регистрирующие. К приборам, используемым в АСУТП, относятся показывающие приборы А501, А502, а также показывающие и регистрирующие одно-, двух- и трехканальные 'приборы А542 и А543 комплекса АСКР-ЭЦ. Все они могут быть изготовлены в щитовом и стоечном исполнениях. В зависимости от исполнения приборы рассчитаны на работу при температуре окружающего воздуха от 5 до 50°С и верхнем значении относительной влажности 80% при 35 °С и более - низких температурах без конденсации влаги.

Класс точности приборов А501 -1,0; приборов А502, А542, А543 - 0,5; быстродействие-1; 2,5; 10 с; длина шкалы -и ширина диаграммной ленты-100 мм; скорость перемещения ленты 20, 40, 60, 180, 600, 1800 мм/с; габаритные размеры: А501-39X159X263 мм; А502, А542 -80X160X590 мм; А543 - 120X160X590 мм, -

В основу работы данной группы приборов положен компенсационный метод измерения входного сигнала, осуществляемый электромеханической следящей системой. Электрическая принципиальная схема платы прибора состоит из входного усилителя напряжения постоянного тока, усилителя рассогласования, схемы сигнального устройства, «электронных упоров», стабилизатора питания.

В двухканальных (А502, А542) и трехканальных приборах (А543) измерение осуществляется независимо по каждому каналу. Текущие значения параметров регистрируются (А542, А543) на единой диаграммной ленте непрерывной линией чернилами разного цвета. В прибор может быть встроено сигнальное устройство.

Масса приборов стоечного исполнения (с трансформаторным блоком) не превышает 7,0, щитового- 12,5 кг.

В автоматизированных системах используются также универсальные цифровые приборы А565, А566. Они предназначены для измерения температуры, сигнализации отклонения параметра от заданного значения, позиционного регулирования и преобразования измеряемой величины в выходной двоично-десятичный код.

Работа прибора основана на принципе время-импульсного преобразования входных сигналов с применением метода двухтактного интегрирования. Приборы могут быть одноканальными показывающими без сигнализации и с сигнализацией, а также двенадцатиканальными.

Класс точности - 0,1 или 0,25; исполнение щитовое; габариты: 240X160X455 мм.

Приборы А565 работают в комплекте с преобразователями термоэлектрическими различных градуировок, а также с преобразователями измерительными, имеющими унифицированные выходные сигналы. Приборы А566 работают в комплекте с термопреобразователями сопротивления ТСП и ТОМ различных градуировок.

Микропроцессорные контроллеры (МК). МК относятся к классу программно-аппаратных средств и ориентированы на решение конкретной задачи или набора однотипных задачи или внедрение - основное направление повышения уровня автоматизации технологических процессов. По назначению они делятся на два типа: первый - МК, предназначенные для реализации алгоритмов регулирования и различного преобразования аналоговых и дискретных сигналов, которые заменят регуляторы; наиболее типичным представителем их является ремиконт; второй - МК, предназначенные для реализации задачи программно-логического управления; они должны заменить релейные и логические схемы; представителем их является ломиконт.