Обеспечение безопасности технологической установки производства олигопипериленового синтетического каучука (90

Расчет изменения давления производили по формуле:

где V1 – начальный объем смеси;

Т1 – начальная температура смеси;

Q1 – количество теплоты, выделенное в результате реакции; Q2 – количество теплоты, переданное через теплообменник; m – масса смеси;

С – удельная теплоемкость смеси;

V2 – изменение объема за счет разрыва мембраны

где φ – коэффициент, учитывающий параметры реальной жидкости и конструктивные особенности трубок, φ=1.

P – давление жидкости; ρ – плотность жидкости:

τ – время протекания реакции

Поскольку изменение Q2 мало по сравнению со значением Q1, принимаем

T1 Q1 Q2

Q2 за постоянную величину. Обозначив А P1 mC и решив уравнение

T1

Полученная в результате зависимость давления от накопленного мономера и времени его реакции предоставлена в таблице 3.

Таблица 3 Зависимость давления от накопленного химического потенциала

и скорости протекания реакции

Из таблицы 1 видно, что при накоплении мономера более 2 часов и времени реакции в пределах 30 секунд возможен взрыв реактора, рассчитанного на давление 1,2 МПа.

В результате был сделан вывод, что вопрос повышения безопасности эксплуатации установки должен решаться совершенствованием алгоритмов подачи компонентов. Автоматизированное управление данным процессом усложняется в связи с изменением его динамических характеристик как объекта регулирования из-за изменения скорости реакции полимеризации и количества выделяющейся тепловой энергии. И как следствие, необходимость создания совершенно новой, обеспечивающей стабильность давления путем

12

реализован предложенный выше алгоритм, результаты моделирования представлены на рисунках 10 – 11. Проверили работоспособность адаптивной системы управления при отсутствии внешних воздействий (до времени t = 2 минуты) и ситуацию с попаданием влаги.

Из рисунка 11 видно, что закономерность изменения давления при разбалансе стационарной концентрации изменился на более безопасный

Plot

реакторев

содержаниеАбсолютная

-повышение безотказности как отдельных элементов АСУ, так и всей технологической установки в целом;

-использование предложенного алгоритма адаптивного управления.

Для каждой системы была рассчитана безотказность.

С целью повышения надежности были подобраны новые приборы автоматизации и контроля и произведен расчет с использованием нагруженного и ненагруженного резервирования, результаты приведены в таблице 4. Откуда видно, что безотказность самого опасного узла - полигомеризатора повышена в 2 раза.

Далее выявлено, что низкая надежность системы автоматизации имеет место в системах I и II ступеней дегазации. Данная ситуация объясняется большим числом вспомогательного оборудования, обвязанного приборами автоматизации и контроля.

Наряду с повышением надежности средств автоматизации и контроля необходимо предпринять ряд мер по оптимизации алгоритма их работы.

14

Разработанный метод управления позволяет реагировать в режиме реального времени на изменения в составе сырья, катализатора и промотора, и оптимизировать подачу реагентов с целью сохранения безопасной ситуации. Наиболее важным в алгоритме, является возможность в режиме реального времени определить изменение концентрации исходных веществ по сравнению с заданной, стабилизировать давление, и температуру.

Таблица 4 Результаты расчетов безотказности технологических систем

Таким образом, повышение безопасности установки СКОП реализуется в результате следующих действий:

1.Замена средств автоматизации и контроля на более надежные для элементов, показанных на рисунке 2 желтым и зеленым цветом.

2.Внедрение разработанного алгоритма работы АСУ ТП установкой СКОП, что позволит минимизировать влияние наиболее опасных событий, показанных на рисунке 2 красным цветом.

Основные результаты и выводы

1.Проведен анализ установки СКОП и выявлены наиболее вероятные причины и характер происхождения аварий. Реактор олигомеризации установки СКОП идентифицирован как наиболее пожаро- и взрывоопасный.

2.Исследован момент возникновения аварийной ситуации и возможные пути протекания реакции олигомеризации. Выявлена закономерность развития аварийной ситуации в зависимости от реально складывающегося режима компоновки реакционной смеси.

3.Разработан алгоритм оптимизации компоновки реакционной смеси полимеризатора, позволяющий свести к минимуму воздействие попадания примесей и минимизировать вероятность перехода установки в предаварийное состояние.

4.Для реализации данного алгоритма разработана динамическая модель АСУ многокомпонентного производства с адаптацией по величине рассогласования.

15

5.Предложены мероприятия по обеспечению безопасности работы установки СКОП, модернизацией оборудования и внедрением АСУ установки с адаптацией по величине рассогласования.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1.Шарафиев Р.Г. Интегрированная автоматизированная система управления безопасностью производства СКОП / Р.Г. Шарафиев, Р.Г. Ризванов, П.А. Кулаков // Информационные технологии в профессиональной деятельности и научной работе: Сборник материалов региональной научнопрактической конференции. – Йошкар-Ола: МарГТУ, 2006. - С. 159-163.

2.Попов Б.И. Производство олигопипериленового синтетического каучука (СКОП): прошлое, настоящее, будущее / Б.И. Попов, Р.Г. Шарафиев, Р.Г. Ризванов, П.А. Кулаков // Инжиниринг, инновации, инвестиции: Сборник научных трудов, Вып.8/ под. ред. В.В. Ерофеева. – Челябинск: Издание ЧНЦ РАЕН, РУО МАИ, ЧРО МАНПО, ЧРО МААНОИ, ЧелЦНТИ, 2006. – С. 68-71.

3.Попов Б.И. Эффекты сопромоторов в катионной олигомеризации непредельных углеводородов / Б.И. Попов, Р.Г. Шарафиев, Р.Г. Ризванов, П.А. Кулаков // Инжиниринг, инновации, инвестиции: Сборник научных трудов, Вып.8/ под. ред. В.В. Ерофеева. – Челябинск: Издание ЧНЦ РАЕН, РУО МАИ, ЧРО МАНПО, ЧРО МААНОИ, ЧелЦНТИ, 2006. – с. 72-75.

4.Ризванов Р.Г. Информационные технологии, как основа обеспечения безопасности химических производств / Р.Г. Ризванов, Р.Г. Шарафиев, П.А. Кулаков // Всероссийская науно-практическая конференция «Актуальные проблемы химической технологии и подготовки кадров» г. Стерлитамак, 2006.

5.Попов Б.И. Анализ возможных опасностей при эксплуатации установки синтетического каучука олигопипериленового / Попов Б.И., Р.Г. Шарафиев, Р.Г. Ризванов, П.А. Кулаков // Безопасность труда в промышленности. – №12. – 2006. - с. 60-65.

6.Кулаков П.А. Методы оптимизации производства олигомеров / П.А. Кулаков // Региональная научно-практическая конференция «Технология, автоматизация, оборудование и экология промышленных предприятий» г. Стерлитамак, 2008. – с. 222-224.

7.Патент 79689 Российской федерации G05B19/18 Автоматизированная система управления процессом дозирования и смешивания жидких компонентов / Б.И. Попов, П.А. Кулаков, Р.Г Шарафиев, Р.Г. Ризванов, С.В. Ерофеев, В.В. Опубл. 10.01.2009.

8.Кулаков П. А. Основные этапы анализа риска установки производства катионных нефтеполимерных смол и пути повышения безопасности / П.А. Кулаков Шарафиев, Р.Г. Ризванов, // Безопасность жизнедеятельности. – №5. – 2009. - с. 14-17.

Соискатель _______________П.А. Кулаков

16