АВТОМАТИЗАЦИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛИЭТИЛЕНА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

AUTOMATION OF HIGH PRESSURE POLYETHYLENE PROCESS CONTROL SYSTEMS

Boris Khodin

student, Department of Automation and Control Systems technological processes, Kazan National Research University of Technology,

Russia, Kazan

Valery Kuzmin

scientific adviser, Candidate of Technical Sciences, Assoc. Kazan National Research Technological University,

Russia, Kazan

АННОТАЦИЯ

Целью данной работы является автоматизация процесса производства ПВД в ходе данной работы был изучен процесс производства, также составлена технологическая схема производства. В ходе работы был проведен выбор технических средств автоматизации и контроля.

ABSTRACT

The purpose of this work is to automate the LDPE production process. In the course of this work, the production process was studied, and the production flow chart was also drawn up. In the course of the work, a selection of technical means of automation and control was carried out.

Ключевые слова: Полиэтилен высокого давления.

Keywords: High pressure polyethylene.

Рисунок 1. Схематичная технологическая схема ПВД

1-Огнепреградитель,2-Трубчатый реактор,3-Отделитель ВД,4 Отделитель НД,5-Сепаратор,6-Холодильник типа труба в трубе,7-Сепаратор,8-Фильтр,9-Сепаратор,10-Холодильник типа труба в трубе,11-Сепаратор,12-Фильтр,13-Стабилизатор,14-Дозирующий шнек,15-Гранулятор,16-Вибросито.

Реактор имеет 3 зоны: первая – зона подогрева этилена от 70 до 180. °С, вторая – зона подогрева этилена и полимеризация и третья – зона охлаждения. Для подогрева этилена и отвода избыточного тепла влаги используется перегретая вода с температурой 190. °С для первой зоны, 225 °С для второй зоны и 200 °С для третьей зоны.

Во вторую зону реактора дополнительно вводят сжатый этилен, для повышение степени конверсии. Это значительно увеличивает производительность данной установки.

Из реактора полиэтилен и непрореагировавшим этилен под давлением 25 Мпа (250 кгс/см²)  направляется в отделитель высокого давления 13, в котором происходит разность плотности этилена и полимера. Жидкий полиэтилен через клапан по обогреваемому трубопроводу направляется в отделитель низкого давления 14, 0,51 – 0,60 Мпа (1,5 - 6 кгс/см²). Этилен из отделителя ВД поступает в систему очистки и охлаждения (циклонный сепоратор15, холодильник 16 и фильтр 17) а затем в смеситель ПВД 6. Накапливающийся в сепараторах 15 и фильтре 17 низкомолекулярный полимер, унесённый из аппарата 13, периодически сбрасывается в сборник 18. Этилен из отделителя ПНД проходит через сепаратор 19, холодильник 20 и фильтр 21 и поступает в смеситель низкого давления 1.

Расплав полиэтилена из отделителя ПНД при 180 – 190 °С направляется в гранулятор через загрузочный штуцер, в которой из сборника 23 дозирующим шнеком 24 непрерывно подается стабилизирующая смесь (такая как: фенил – а – нафталин с дифенил – n – фениле диамином) и др. добавки.

Полиэтилен, смешанный со стабилизатором, выходит через фильеру гранулятора и разрезается на гранулы размером 2 – 3,5мм. Для того чтобы гранулы не слипались в гранулирующею головку подается обессоленная вода. Охлаждённые до 60 – 70. °С гранулы полиэтилена выносятся водой на вибросито 25, на которое, после удаления большого количества влаги, подается теплый воздух для окончательной сушки.

Параметры, подлежащие контролю, регулированию и сигнализации в данном процессе являются:

Температура в реакторе на 1 ступени 190°С

Температура в реакторе на 2 ступени 225°С

Температура в реакторе на 3 ступени 200°С

Давление в отделители ВД 25Мпа

Давление в отделители НД 0,51-0,60Мпа

Уровень в Сепараторах.

Температура в холодильники 30-40°С

Температура гранулятор 180-190°С

Рисунок 1. Схематичная структурная схема АСУТП

В качестве основных звеньев систему управления данной системы предполагается использовать контролер фирмы Siemens модели Simatic S7-400H, а также Simatic S7-400FH

Они предназначены для выполнения функций РСУ и ПАЗ соответственно

Преимущества данного контролера:

Simatic S7-400H

- Наличие резервирование влечет за собой высокую надежность функционирования

- Высокая скорость обработки информации

- Информационные сети: Ethernet, Profibus, RS485

- Выявление недопустимых пределов измерения

Simatic S7-400FH

• Допустимая вероятность отказов (понятие SIL)
• Отклонения параметров от уставки.
• Возможность отключение если возникло аварийное происшествие в ТП
• Уровень безопасности не зависит от Резервирования

В качестве технических средств полевого уровня в систему включены датчики такие как:

- digitalYEWFLO DY фирмы Yokogawa.

- ТСП-0889 компании ООО "Эталорост"

- BCS0094 компании «BALLUFF»

- EJX-530 компании «Yokogawa»

Исполнительные устройства:

ЗAO «ДC Кoнтpoлз» cepия 21800

Информация между контролерами и полевым уровнем осуществляется с помощью кабеля:

KBBГЭ 14х1,5

На верхнем уровне расположен так называемый уровень компьютеров

Связь между уровнем контролеров и верхним осуществляется с помощью промышленный сети Industrial Ethernet.

Список литературы:

1. [электронный ресурс] – Режим доступа. – URL https://www.siemens-pro.ru/  (дата обращения 15.05.2021)
2. [электронный ресурс] – Режим доступа. – URL https://proplast.ru/articles/polietilen-vyisokogo-davleniya-pevd/ (дата обращения 15.05.2021)