2. Автоматизация основных процессов переработки нефти.

Переработка нефти на современном НПЗ состоит из многих процессов химической технологии, которые принято делить на классы, а в пределах класса — на типы. Основные из них:

1) тепловые: нагревание, охлаждение, перегонка (дистилляция), конденсация,

депарафинизация (кристаллизация);

2) химические: обезвоживание, обессоливание, крекинг, риформинг, изомериза-

ция, алкилирование, пиролиз, дегидрирование, гидрогенизация;

3) массообменные: ректификация (стабилизация), абсорбция, адсорбция;

4) гидромеханические: перемещение жидкостей и газов, перемешивание,

фильтрация, сепарация.

Во многих случаях в одном технологическом аппарате одновременно протекают несколько из перечисленных выше процессов: нагревание и перемещение продукта в змеевике трубчатой печи (тепловой и гидромеханический процессы). В сложной взаимосвязи находятся, например, различные процессы в колоннах разделения и стабилизации фракций нефти (массообменный, гидромеханический, тепловой) и т. д. С учетом многообразия аппаратурное оформление процессов тоже различно, однако и среди аппаратов можно выделить несколько основных типов, если за главный признак принять класс процесса.

Аппаратами для тепловых процессов являются различных типов печи, теплообменники, холодильники, конденсаторы и т, д. Массообменные процессы протекают в ректификационных, абсорбционных и других установках. Основным аппаратом химических процессов является реактор. Ниже рассмотрены примеры решений автоматизации отдельных аппаратов.

2.1 Автоматизация трубчатых печей.

Нагревательные трубчатые печи входят в состав оборудования ряда технологических установок НПЗ и различаются по назначению, конструкции, полезной тепловой мощности, производительности, виду сжигаемого топлива. С учетом этих особенностей разнообразны и пути решения их автоматизации.

В качестве примера на рис.18 приведена функциональная схема одного из вариантов автоматизации печи (для упрощения показан один поток

Рисунок 18 – Функциональная схема автоматизации трубчатой печи.

нагреваемого продукта, а на современных НПЗ используются, как правило, многопоточные печи, например, на установках АВТ). Показателем эффективности работы печи как объекта управления является температура нагретого продукта, а целью управления — поддержание ее на заданном уровне. Возмущающие воздействия на процесс нагревания могут проявляться в виде изменений расхода продукта и его начальной температуры, изменений расхода топлива в результате колебаний давления в топливной магистрали, изменений теплоты сгорания топлива и т. д. С учетом этих факторов, а также требований обеспечения безопасной работы автоматизация трубчатых печей является сложной задачей.

На схеме показано решение некоторых ее вопросов: стабилизация расхода продукта на входе в печь (поз. 1—1...1—5), применение каскадно-связанного регулирования температуры на выходе с целью уменьшения запаздывания регулирующего воздействия при ее отклонении от заданного значения.

Это воздействие вносится изменением подачи топлива, сжигаемого в топочном пространстве. При этом вследствие значительного запаздывания в первую очередь изменяется температура топочных газов над перевальной стенкой и лишь потом — температура продукта на выходе. Поэтому более эффективным является регулирование температуры над перевалом с коррекцией по температуре выхода (поз. 2—1... ...2—5; 3—1...3—6).

Качество регулирования тем выше, чем выше быстродействие стабилизирующего контура по сравнению с корректирующим. Отклонения ряда технологических параметров за установленные пределы могут создать аварийную ситуацию, поэтому должны быть предусмотрены сигнализация этих отклонений и меры по автоматической защите печи. В рассматриваемой схеме — это предупредительная сигнализация о снижении расхода продукта через змеевик печи (поз. 1—6, 1—7) и давления в топливной магистрали (поз, 4—3, 4—4), повышение температуры над перевалом (поз. 3—7, 3—8).

При значительном снижении расхода продукта или полного его прекращения, что может вызвать тепловую перенапряженность змеевика, а также его закоксованность, автоматически прекращается подача топлива на печь (сработает отсечный клапан — поз. 1—9). Тоже самое произойдет и при снижении сверх допустимого давления топливного газа — это может привести к погасанию пламени и заполнению газом топочного пространства. Сигнал о погасании выдается специальным устройством (поз. 6—1 ...6—3). Тепловая нагрузка печи контролируется, измерением температуры в различных точках ее внутреннего пространства — для этого используются термоэлектрические преобразователи, подключенные к многоточечному автоматическому потенциометру (на схеме не показано). Эффективность сгорания топлива контролируется по содержанию кислорода в дымовых газах (поз. 5—1...5—3).

Управление современными мощными многопоточными трубчатыми печами имеет целью не просто стабилизацию отдельных технологических параметров, а оптимизацию наиболее важных показателей её работы, в том числе распределение нагрузки на змеевики по расходу продукта, оптимизацию процесса горения в топочном пространстве (тяго-дутьевого режима, состава топочных газов). Эта задача усложняется в случае использования жидкого топлива. От правильной организации процесса горения зависят экономические показатели работы трубчатых печей.