1. Введение

В современной нефтеперерабатывающей и химической промышленности широкое распространение различных процессов химической технологии с их большой энергоемкостью и высокие требования, предъявляемые к качеству продуктов, делают актуальной задачу построения высокоэффективных систем управления.

Спецификой автоматизации процессов химической технологии является то, что они очень сложны в управлении и стоимость сырья и конечных продуктов достаточно велика, поэтому система автоматизации должна способствовать упрощению управления производством, повышению пожаро - взрывобезопасности, снижению затрат на сырье при более полном его использовании и снижении брака, при условии обеспечения заданного качества продуктов.

Целью данного курсового проекта является построение системы автоматизации для высокоэффективной работы технологического объекта управления, в роли которого выступает схема разложения диметилдиоксана.

2. Описание технологического процесса

Производство изопрена из изобутилена и формальдегида

Первая стадия — конденсация жидких изобутилена и формальдегида с получением 4,4-диметилдиоксана-1,3 — происходит в присутствии катализатора (серной кислоты) при 80—100 °С. Помимо основного на этой стадии образуются побочные продукты: триметилкарбинол, метилаль, диоксановые спирты, диолы, эфиры и другие вещества.

Продукты реакции в зависимости от растворимости распределяются между масляным и водным слоями. Масляный слой после охлаждения промывается слабым раствором щелочи и направляется на переработку. Водный слой нейтрализуется щелочью и поступает в колонну отгонки легколетучих органических продуктов (метилаль, метиловый спирт, триметилкарбинол, диметилдиоксан), которые присоединяются к масляному слою. Затем из водного слоя отгоняется непрореагировавший формальдегид, после чего сточная вода направляется на очистку.

Вторая стадия — разложение диметилдиоксана с отщеплением воды и формальдегида и образованием изопрена — протекает при 360—380 °С в присутствии водяного пара в количестве 2 : 1 (по массе) по отношению к диметилдиоксану. Контактный газ поступает на конденсацию. Конденсат при отстаивании расслаивается на масляный и водный слои, направляемые на переработку. Получаемый в результате переработки изопрен-сырец промывается водным конденсатом, после чего направляется на азеотропную осушку.

Водный слой поступает на ректификацию для отгонки легколетучих органических продуктов. Сточная вода, содержащая формальдегид, направляется на очистку.

3. Разработка системы управления технологическим процессом

3.1 Постановка задачи управления технологическим процессом

Целью управления при ведении технологического процесса является высокоэффективная работа технологического объекта управления.

Требуется выбрать режим работы оборудования таким образом, чтобы при заданной общей производительности и заданных характеристиках конечных продуктов, затраты на их получение были минимальными. Одной из основных задач процесса разложения ДМД является максимизация получения конечного продукта с минимальными материальными и энергетическими затратами.