Тса заочники / Вариант15_16

1. Описание технологического процесса

Блок ректификации изопрена-сырца от пиперилена и циклопентадиена. Данный блок ректификации состоит из двух колонн, колонн поз.70а, 70, работающих как одна колонна разрезного типа, и колонны поз.187.

Изопрен-сырец подается на 12 или 20 тарелку колонны поз.70а.

Перед подачей в колонну поз.70а изопрен-сырец проходит через подогреватель поз.69, обогреваемый горячей водой или минуя его. Температура изопрена на выходе из подогревателя поз.69 регулируется регулятором поз.8043 за счет изменения расхода горячей воды в подогреватель поз.69.

Предусмотрена возможность подачи изопрена на ректификацию из емкости поз.38 насосом поз.39 минуя отделение ИП-10а.

С целью снижения концентрации изопрена предусмотрена подача изопентана из цеха № 1820 (КИ-10), который в смеси с изопреном подается в колонну поз.70а. Расход подаваемого изопентана определяется из расчета поддержания концентрации изопрена в емкости поз.3/I-IY(отделение ИП-10а) 85 – 95 %. Имеется возможность подачи изопентана непосредственно в линию питания колонны поз.70а. Расход изопентана регулируется регулятором расхода поз.0802.

Обогрев колонны поз.70а осуществляется с помощью выносных кипятильников поз.71, в межтрубное пространство которых подается горячая вода. Расход горячей воды регулируется регулятором расхода поз.874 с коррекцией по уровню в кубе колоны поз.70а.

Пары изопрена с верха колонны поз.70а поступают в нижнюю часть колонны поз.70. Кубовая жидкость колонны поз.70 насосом поз.78 с коррекцией по уровню в кубе колонны подается на 77 тарелку колонны поз.70а.

Пары изопрена с верха колонны поз.70 поступают в межтрубное пространство конденсаторов поз.72, где конденсируются за счет подачи в трубное пространство промышленной воды.

Для конденсации паров изопрена-сырца, отходящих с верха колонны поз.70, может быть использован конденсатор поз.58/II, в трубное пространство которого подается промышленная вода.

Изопрен из конденсаторов поз.72, 58/II поступает в емкость поз.73, откуда насосом поз.74 часть продукта подается на 77 тарелку колонны поз.70 в виде флегмы, расход которой регулируется клапаном поз.868, другая часть, предварительно охлажденная в трубном пространстве холодильника поз.75 промышленной водой, или минуя его, с коррекцией по уровню в емкости поз.73 подается в емкости поз.5/ I, II отделения ИП-10а. Расход изопрен- ректификата в емкость поз.5/ I, II регулируется регулятором расхода поз.871.

Предусмотрена возможность подачи изопрена после холодильника поз.75 на узел химочистки непосредственно в аппарат поз.800 минуя отделение ИП-10а.

Несконденсированные пары изопрена из конденсатора поз.72 поступают на дополнительную конденсацию в конденсатор поз.72а, охлаждаемый захоложенной водой. Изопрен из конденсатора поз.72а поступает в емкость поз.73, а инерты стравливаются через емкость поз.128 на воздушку.

Давление в колонне поз.70 поддерживается регулятором давления поз.870, клапан которого установлен на линии захоложенной воды из конденсатора поз.72а.

Кубовая жидкость (изопрен- пипериленовая фракция с содержанием изопрена 20 – 50 % масс.) из куба колонны поз.70а насосом поз.80, через регулирующий клапан поз.875, подается на 36-ю или 45-ю тарелку колонны поз.187 в зависимости от состава.

В линию питания колонны поз.187 насосом поз.808, 155 подаются фульвены с узла химочистки из колонны поз. 803 (отделение № 3).

Предусмотрена подача углеводородов из емкости поз.5 насосом поз.6/I,II (отделение № 3) в линию питания колонны поз.187.

Обогрев колонны поз.187 осуществляется с помощью выносных кипятильников поз.188, в межтрубное пространство которых подается горячая вода. Расход горячей воды в кипятильник поз.188 регулируется регулятором расхода поз.877 с коррекцией по уровню в кубе колонны поз.187.

Пары изопреновой фракции с верха колонны поз.187 поступают в межтрубное пространство конденсатора поз.189, охлаждаемого промышленной водой. Давление верха колонны поз.187 регулируется регулятором поз.878 подачей промышленной воды в конденсатор поз.189. Изопрен из конденсатора поз.189 поступает в емкость поз.190, откуда часть изопреновой фракции насосом поз.191 возвращается через регулирующий клапан поз.880 в колонну поз.187 на 73 тарелку в виде флегмы. Остальная часть с коррекцией по уровню возвращается на 6-ю тарелку в колонну поз.70а в качестве рецикла или на экстракцию в испаритель поз.14, или на 30 тарелку колонны поз.20а.

Кубовая жидкость (пипериленовая фракция) из куба колонны поз.187 через холодильник поз.192а, охлаждаемый промышленной водой, или помимо его насосом поз.193 откачивается на склад Т-8/2 или в цех № 1506 (И-3).

Расход пипериленовой фракции регулируется регулятором расхода поз.876.

Для предотвращения термополимеризации в колоннах поз.70, 70а в линию флегмы колонны поз.70 из сборника поз.70б предусмотрена подача раствора антиполимеризатора 40-10 (20) NА или диафена ФП в изопрене. Частоту загрузки сборника поз.70б определяет начальник цеха письменным распоряжением по цеху.

Пары углеводородов от предохранительных клапанов аппаратов поз.3, 21, 36, 38, 73, 23, 190, 69, 2, 157, 5, 159, 802, 802а, 103, 805, 801, 51/II, 48/II, (отделений № 1, 3) поступают в емкость поз.128. Жидкие углеводороды из емкости поз.128 насосом поз.128а/I, II или 500б откачиваются в емкость поз.5 (отделение № 3). Газообразные углеводороды из емкости поз.128 поступают в конденсатор поз.128б, охлаждаемый захоложенной водой. Сконденсированные углеводороды из конденсатора поз.128б поступают в линию всаса насоса поз.128а/I, II или в емкость поз.29а/II, а несконденсированные углеводороды из конденсатора поз.128б поступают через воздушку в атмосферу.

Легкие углеводороды из емкости поз.128 могут стравливаться на воздушку, в которую предусмотрена подача азота, в воздушку врезается также коллектор воздушек с аппаратов поз.13, 14, 15, 17, 17а, 21, 22, 22а, 36, 37, 58, 71, 72, 72а, 188, 189, 233, 700, 820 (отделения № 1, 3).

Углеводороды, сбрасываемые с контрольных ППК, установленных на испарителях поз.13/II, 14/I,II, а также ручное стравливание из колонн поз.20, 35, 70, 187, от аппаратов поз.805, 148, отдувки с узлов гидрирования поступают в емкость поз.500 и далее в конденсатор поз.500а, охлаждаемый захоложенной водой.

Сконденсированные углеводороды из конденсатора поз.500а поступают обратно в емкость поз.500, откуда по мере накопления откачиваются насосом поз.500б или 128а/I, II в емкость поз.5 (отделение № 3). Несконденсированные пары углеводородов из конденсатора поз.500а поступают в линию факела среднего давления.

Основные объекты и их характеристики используемые в процессе:

 Подогреватель поз.69 - теплообменник «труба в трубе», 6-ти ходовой, предназначен для подогрева сырья, поступающего в колонну поз.70а.

Колонна поз.70 -  ректификационная с клапанными прямоточными тарелками, предназначена для ректификации изопрена от пиперилена и циклопентадиена. Тарелки двухпоточные.

Колонна поз.70а - ректификационная с клапанными прямоточными тарелками, предназначена для ректификации изопрена от пиперилена и циклопентадиена. Тарелки двухпоточные.

Кипятильник поз.71 - вертикальный, одноходовой, кожухотрубный аппарат, предназначен для подогрева и частичного испарения кубовой жидкости колонны поз.70а.

Конденсатор поз.72 - горизонтальный, двухходовой, кожухотрубный аппарат, предназначен для конденсации паров изопрена, отходящих с верха колонны поз.70.

Конденсатор поз.72а -  горизонтальный кожухотрубный аппарат, предназначен для конденсации отдувок после конденсаторов поз.72.

Емкость поз.73 -  горизонтальный, цилиндрический аппарат, предназначен для сбора дистиллата колонны поз.70.

  Холодильник поз.75 – теплообменник «труба в трубе», 6-ти ходовой, 2-х элементов, предназначен для охлаждения изопрена-ректификата перед подачей его на ИП-10а.  

Емкость поз.128 - горизонтальная, цилиндрическая, предназначена для сепарации углеводородов, поступающих с предохранительных клапанов и воздушек.

  Колонна поз.187 - ректификационная с клапанными прямоточными тарелками, предназначена для разделения изопрен-пипериленовой фракции. Тарелк и однопоточные.

  Кипятильник поз.188 - вертикальный, одноходовой, кожухотрубный аппарат, предназначен для подогрева и испарения кубовой жидкости колонны поз.187.

Конденсатор поз.189 -  горизонтальный, 2-х ходовой, кожухотрубный аппарат, предназначен для конденсации паров продукта, поступающего с верха колонны поз.187.

Емкость поз.190 -  горизонтальная, цилиндрическая, предназначена для сбора дистиллата колонны поз.187.

Параметры процесса. Все параметры процесса можно разделить на три группы: возмущающие воздействия, регулируемые параметры, управляющие потоки. Перечень параметров приведён в таблице 1.

Параметры сигнализации:

1. уровень в колоннах поз. 70, 70а, 187 должно находится в пределах от 20% до 80 %;

2. значение уровня в емкостях поз. Е-190 должно находиться в пределах от 20 % до 80 % , а в Е-128 в пределах от 5 % до 20 %;

3. значение давления верха и куба колонн поз. К-70 и К-187 должно не превышать 0,06МПа;

4. расход флегмы колонны поз. 70 и поз. 187 не должно быть ниже 60 т/ч и 2,0 т/ч соответственно;

5. расход изопрена колонн поз. 70а и поз. 187 не должно быть ниже 2,5 т/ч и 1,25 т/ч соответственно.

Таблица 1. Перечень управляющих потоков, возмущающих воздействий и регулируемых параметров

Возмущающие воздействия	Регулируемые параметры	Управляющий поток
Расход изопрена-сырца в колонну К-70а	Расход изопрена-сырца в колонну К-70а	Расход изопрена-сырца в колонну К-70а
Давление в колонне К-70	Давление в колонне К-70	Расход отводимого продукта из куба колоны поз. К-70 в колонну поз. К-70а
Свойства тепло- и хладоносителей	Температура в кубе колонны К-70а изменением расхода теплоносителя	Расход горячей воды подаваемый в куб колонны поз. К-70а
Уровень жидкости в кубе колонны поз. К-70а	Уровень жидкости в кубе колонны поз. К-70а	Расход кубового продукта, отводимой из колонны поз. К-70а
Уровень в емкости поз. Е-190	Расход изопреновой фракции отводимой из емкости Е-190	Расход изопреновой фракции отводимой из емкости Е-190
Количество подаваемой флегмы в колонну К-70	расход подаваемой флегмы в колонну поз. К-70	расход подаваемой флегмы в колонну поз. К-70
Давление в колонне поз. К-187	Давление в колонне поз. К-187	Расход отводимого продукта
Уровень пипериленовой фракции в колонне поз. К-187	Уровень пипериленовой фракции в колонне поз. К-187	Расход пипериленовой фракции, отводимой из колонны поз. К-187
Параметры окружающей среды

Рассматриваемый технологический процесс как объект автоматизации может быть представлен в виде обобщённой структурной схемы, изображённой на рис.1.1.

Рис. 1.1 Структурная схема объекта управления.

F – нестабилизируемые возмущающие воздействия: f₁ – параметры тепло- и хладоносителей, f₂ – коррозия, f₃ – отложение продуктов на стенках аппарата, f₄ – параметры окружающей среды, Т_{питания} – температура питания в колоннах поз. К-70, К-70а, К-187, Т– температура в колоннах.

U – стабилизируемые возмущающие воздействия: F_{питания} – расход питания в колоннах поз. К-70, К-70а, К-187, P – давление куба и верха в колонне поз. К-187, F_флегмы – расход флегмы в колонне поз. К- 70, К-187, L_куба – уровень в кубе колонн поз. К-70, К-70а, К-187, L_{емкости} – уровень в емкостях поз. Е-73, Е-190.

Х–входные параметры, характеризующие материальные и энергетические потоки на входе исследуемого объекта: F_{питания} – расходы питания в колоннах поз. К-70, К-70а, К-187, F_{изопрена-сырца} – расход изопрена-сырца в колонну поз. К-70а, F_воды – расход горячей воды в кипятильнике поз. Т-71.

У–выходные параметры, характеризующие материальные и энергетические потоки на выходе исследуемого объекта: Q_{продукта} – состав продуктов на выходе колонны К-187, F_{дистиллята} – расход дистиллята, F_куба – расход отбора кубового продукта из колонн.