Система автоматизации процесса качественной очистки газа от кислых компонентов

 
 
 

  1.2 . Общая характеристика установки.

  Установка У-272 предназначена для очистки сырого отсепарированного газа от Н₂S, СО₂ и части сероорганических соединений водным раствором диэтаноламина (ДЭА) 33-42%-ой концентрации, при общей концентрации аминов 34-43%.

  Сырьем  установки являются:

• сырой отсепарированный газ установки У-271;
• компримированный газ установки У-241;
• газ регенерации цеолитов У-274.

  Мощность  каждой из четырёх У-272 рассчитана на переработку максимального объёма газа, равного 1,8х10⁹ нм³/год. Минимальная производительность установки, при которой возможен нормальный технологический режим – 43,5% от номинальной производительности.

  Очищенный газ установки У-272 направляется на установку осушки и отбензинивания газа У-274, кислые газы - на установку  получения серы У-251, экспанзерные - на установку промывки и компримирования газа среднего давления У-241. 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.3. Выбор структуры разрабатываемой системы управления и регулирования

      Основные  задачи автоматизации технологического процесса заключаются в следующем:

• поддержание всех параметров процесса в установленных пределах с учетом оптимального ведения процесса в целом;
• обеспечение сигнализации выхода параметров за установленные пределы;
• обеспечение блокировки при недопустимом нарушении хода технологического процесса;
• обеспечение возможности оперативно перейти на ручное управление при выходе из строя средств автоматизации.

     Для разработки системы автоматизации  любой сложный объект управления представляется совокупностью технологических подсистем, которые, в свою очередь, состоят из более мелких технологических функциональных узлов, а те из совокупности агрегатов и т.д. Разбиение объекта на функциональные узлы основано на выделении отдельной технологической задачи, либо нескольких тесно связанных задач в единый узел. Следствием этого является то, что каждый функциональный узел достаточно автономен. Интенсивность его взаимодействия с остальной системой или другими узлами на порядки ниже, чем внутри его.

     Основные  принципы, продиктованные самой задачей  автоматизации крупных объектов, из которых целесообразно исходить при выборе архитектуры системы следующие:

     − никакой единичный отказ в  системе не должен приводить к  потере ее функциональности;

     − никакой единичный отказ не должен приводить к потере объема техпроцессов, при котором невозможно функционирование объекта.

     Также существуют общие принципы, вытекающие из методов повышения надежности любых систем:

     − система должна состоять из минимального числа образующих ее элементов;

     − элементы и решения должны быть ортогональны, т.е. необходимый набор функций  должен обеспечиваться суперпозицией минимального набора базовых элементов;

     − автономность иерархических уровней  в системе;

     − минимальные размеры и простота прикладных программ – увеличение размеров программ ведет к экспоненциальному  росту числа ошибок и сложности  проверки правильности ее функционирования.

     Всем  этим принципам отвечает распределенная АСУ ТП, разработка которой предлагается в рассматриваемом курсовом проекте.

     Разрабатываемая система будет работать в автоматическом режиме и иметь следующую структуру.

     Первый уровень АСУ ТП составляют локальные средства автоматизации, включающие первичные средства измерения, устройства управления и исполнительные механизмы, расположенные непосредственно на технологическом оборудовании и коммуникациях или вблизи них.

     Второй  уровень составляют программируемый логический контроллер (ПЛК), выполняющий следующие функции:

• сбор данных об управляемом процессе,
• прием и передача данных во внешнюю промышленную сеть по соответствующему интерфейсу,
• формирование регулирующих воздействий в соответствии с программно реализованными алгоритмами регулирования,
• выдача регулирующих воздействий на устройства управления.

     Таким образом, ПЛК осуществляет непосредственное управление технологическими параметрами процесса без участия ЭВМ верхнего уровня.

На  третьем уровне располагается ЭВМ, реализующая следующие функции:

• вторичная обработка сигналов измерительной информации,
• индикация и регистрация регулируемых и контролируемых параметров процесса,
• идентификация предельных и аварийных значений параметров процесса и их сигнализация,
• обеспечение для оператора возможности ручного управления процессом за счет создания автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора.

     Указанные уровни АСУТП образуют промышленный уровень автоматизированной системы управления предприятием (АСУП). Подключение ЭВМ и оператора к локальной заводской сети позволяет взаимодействовать с другими АСУТП и функционировать в составе АСУП.

      В проектируемой системе автоматизации  установки сероочистки предлагается реализовать следующие системы  регулирования на базе контроллера FP0:

      1. Одноконтурную систему стабилизации расхода регенерированного амина, подаваемого в верхнюю часть абсорбера. Регулятор воздействует на клапан в линии подачи амина.

      2. Комбинированную систему регулирования концентрации сероводорода в очищенном газе. Возмущающее воздействие – расход кислых разов, подаваемых в нижнюю часть абсорбера. Регулятор воздействует на клапан, установленной на линии подачи полурегенерированного амина в абсорбер С01.

      3. Одноконтурную систему регулирования давления в абсорбере С01. Регулятор воздействует на клапан, установленный в линии отвода обессеренного  газа на установку У241.

      4. Одноконтурную систему регулирования уровня амина в кубовой части абсорбера С01. Регулятор воздействует на исполнительный механизм клапана, установленного на линии отвода амина из абсорбера. 
 
 
 

2.Эскизный  проект

2.1    Абсорбция

  На  блок абсорбции установки У-272 поступают  следующие газы:

1. сырой отсепарированный газ с установки У-271 с температурой до 30 °С и давлением до 65 кг/см²;
2. рекомпримированный газ с установки У-241 с температурой до 50 °С и давлением до 65 кг/см²;
3. газ регенерации цеолитов с установки У-274 с температурой до 58 °С и давлением до 65 кг/см².

  Газ с У- 271 и У - 241 подается в сепаратор В-01, где происходит сепарация от конденсата и влаги.

  Первые  два потока содержат наибольшее количество кислых компонентов, подлежащих удалению, и поэтому перерабатываются совместно: они подаются в нижнюю часть абсорбера С-01 под первую тарелку.

  Газ регенерации установки У-274 подается в среднюю часть абсорбера С-01 под 24-ю тарелку.

  Газ с установки У-241 поступает на У-272 по линии 6".

  Далее оба потока совместно по линии 16" поступают в сепаратор В-01: давление Р до 65 кг/см², температура t° до 35°С.

  Внутренняя  поверхность сепаратора В-01 защищена антикоррозионным покрытием. Во избежание образования гидратов, днище сепаратора оснащено парообогревателем.

  Сырой, отсепарированный от конденсата газ, по линии 16" подаётся в нижнюю часть абсорбера С-01 (рабочие условия: давление до 65 кг/см², температура в верхней части 45-55°С, в кубовой части до 94°С)

  В абсорбер С-01 также подаются газы регенерации  цеолитов, поступающие с У-274 под  тарелку 24 по линии 6".

  Обессеренный  газ выходит из верхней части  абсорбера С-01 и направляется по линии 12" на У-274.

  Предусмотрен  сброс на факел высокого давления НF с линии обессеренного газа через автоматическую задвижку.

  Имеется возможность сброса давления с блока  абсорбции на У-241 по линии 3", доводя, таким образом, до минимума количества газа, сбрасываемого на факел. 

2. .     Абсорбер С-01.

  Абсорбер  С-01 оснащен 33 ситчатыми тарелками. Верхняя 33-я служит каплеотбойником  для предотвращения уноса жидкости с газом. Тарелки c 1-ой по 23-ю состоят из 4-х секций, с 24-той по 32-ю из 2-х секций. Запитка абсорбера выполнена на двух уровнях, двумя потоками амина разного качества. На тарелку 32 регенерированный раствор амина подается насосом Р01А/В по линии 12". Подача частично регенерированного амина в абсорбер осуществляется двумя вводами 12" на тарелку 22 насосами Р02А/В. В средней зоне абсорбера предусмотрены два перетока 12" регенерированного амина с 23-ей на 13-ю тарелку. Эта схема позволяет создать температуру, способствующую гидролизу COS.

  В нижнюю часть абсорбера предусмотрена  возможность подачи пара VU по линии 2" и азота GA по линии ¾" для пропарки и деаэрации аппарата при остановке на ремонт. В нормальном режиме эта линия отглушена реверсивной заглушкой.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Схема подачи амина в абсорбер С-01.

  Подача  растворов амина в абсорбер С01 происходит по типу "разделенный поток" и заключается в следующем:

• в верхнюю часть абсорбера подается полностью регенерированный раствор амина ( тощий амин ), что позволяет получать хорошо очищенный газ от кислых компонентов Н₂S и СО₂;
• в среднюю часть абсорбера подается частично регенерированный (полурегенерированным) раствор амина, способный абсорбировать большинство кислых компонентов.

  Преимущества  данной схемы в следующем:

• разгрузка верхней части абсорбера по жидкости, что позволяет уменьшить диаметр абсорбера;
• сокращение потребления пара рибойлера на регенерацию амина.

  Полурегенерированный  амин с 9-й тарелки С-02 поступает  по линии 20" на прием подпорных насосов Р05А/В.

  Полурегенерированный  амин с нагнетании насосов Р-05А/В  по линии 18" поступает в АВО      А-02, где охлаждается до 65 °С и подается на прием насосов Р02А/В. Имеется пробоотборник 72SС005 для контроля качества полурегенерированного амина. Насос Р02А/В по линии 18" подает полурегенерированным амин на 22-ю тарелку абсорбера С-01 через клапан-регулятор расхода 72FV003.

  Насосы  Р02А/В взаимно резервируемы с  двигателями одинаковой мощности. Привод насоса Р02А может также осуществляться турбиной рекуперации энергии ТR-01 совместно с электродвигателем, что позволяет уменьшить потребление электроэнергии.

   Регенерированный  амин из бака хранения Т-01 по линии 14" поступает на прием подпорных насосов Р01А/В. С выкида насосов Р01А/В регенерированный амин по линии 12" поступает на 32-ю тарелку абсорбера С-01.  

2. 4. Нормы технологического  режима.

  Расход  рекомпремированного газа, поступающего с У-241 - 10086 м³/ч

  Расход  газа регенерации с У274 -  8424 м³/ч

  Расход  обессеренного газа на У274 – 131435 м³/ч

  Содержание  сероводорода в обессеренном газе – 5,7мг/м³ (8 ppm)

  Расход  регенерированного амина – не более 433 м³/ч