СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ – УСТАНОВКА КОНДЕНСАЦИИ ТЯЖЕЛЫХ ФРАКЦИЙ ПИРОГАЗА

SYSTEM ANALYSIS OF THE AUTOMATION OBJECT – THE HEAVY GAS CONDENSATION UNIT

Rashit Galiev

Master's student, Kazan National Research Technological University,

Russia, Kazan

Ildar Valeev

scientific advisor, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Kazan National Research Technological University,

Russia, Kazan

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассмотрен системный анализ объекта автоматизации – установки конденсации тяжелых фракций пирогаза, где представлена краткая характеристика оборудования установки конденсации тяжелых фракций пирогаза. Установка конденсации тяжелых фракций пирогаза представляет собой структурно – интегрированный комплекс, предназначенный для выделения углеводородов С₄-С₅ и влаги из пирогаза, отпарки из углеводородного конденсата углеводородов С₃.

Основными аппаратами установки конденсации тяжелых фракций пирогаза являются: кондиционно-отпарная колонна, теплообменное оборудование, сепараторы и емкости.

ABSTRACT

In this article the system analysis of automation object - pyrolysis heavy fraction condensation unit is considered, where a brief characteristic of heavy fraction pyrolysis condensation unit equipment is presented. The Heavy Gas Condensation Unit is an integrated complex designed for separation of hydrocarbons C4-C5 and moisture from pyrogas and evaporation of hydrocarbons C3 from hydrocarbon condensate.

The main apparatuses of the pyrolysis heavy fraction condensation unit are: conditioning and evaporation column, heat exchange equipment, separators and tanks.

Ключевые слова: автоматизация, кондиционно-отпарная колонна, пирогаз, кипятильник, флегма, давление, температура.

Keywords: automation, conditioner-evaporator column, pyrogas, boilers, phlegm, pressure, temperature.

Основные параметры установки конденсации тяжелых фракций пирогаза:

• Производительность может варьироваться в зависимости от мощности установки, но обычно составляет от нескольких до десятков тонн пирогаза в час.
• Температурный режим в колонне влияет на фракционный состав пирогаза, уходящего после колонны. Процесс проводится при температуре от 80 до 125 градусов Цельсия.
• Давление в колонне влияет на показатели работы колонны, такие как летучесть компонентов, производительность. Процесс проводится при давлении от 3,0 до 4,0 МПа.
• Сырье для процесса конденсации – смесь углеводородов, целевыми продуктами, которые являются этилен и пропилен. Расход пирогаза зависит от производительности установки и требований технологического процесса.

Данные параметры работы установки конденсации тяжелых фракций пирогаза могут изменяться в широких диапазонах, нарушая введения технологического режима. Для поддержания требуемых параметров и восстановления процесса технологического режима требуется система автоматического регулирования.

Автоматический регулирование и контроль параметров осуществляется при помощи технических средств, такие как датчики: уровнемеры, датчики давления, датчики температуры и датчики расхода. Например, датчик уровня в емкости предназначен для регулирования уровня, чтобы не было переполнения флегмы в емкости. Датчик уровня устанавливается снизу емкости и работает по гидростатическому принципу.

Краткая характеристика оборудования установки конденсации тяжелых фракций пирогаза представлена ниже.

Кондиционно-отпарная колонна – это вертикальный цилиндрический аппарат, в котором расположены массо- и теплообменные устройства (колпачковые тарелки). В нижней части колонны имеется куб, в котором происходит кипение кубовой жидкости. Колонна предназначена для выделения углеводородов С₄, С₅ и выше из пирогаза.

Кипятильник предназначен для превращения в пар части жидкости, стекающей из колонны, и подвода пара в ее нижнюю часть. Кипятильник представляет собой кожухотрубчатый теплообменник, который устанавливается ниже колонны с тем, чтобы обеспечить естественную циркуляцию жидкости.

Холодильник – это горизонтальный, кожухотрубный теплообменник, предназначенный для охлаждения пирогаза от минус 25 до минус 10 градусов Цельсия.

Сепаратор – аппарат пустотелый, вертикальный. Предназначен для отделения капелек углеводородов от пирогаза._.

Отстойник – аппарат пустотелый, горизонтальный. Предназначен для приема углеводородов С_1-4  из сепаратора.

Электронасос – гидравлическая машина, предназначенная для подачи флегмы на колонну из емкости.

На рисунке 1 представлена функциональная схема установки конденсации тяжелых фракций пирогаза.

Рисунок 1. Функциональная схема установки конденсации тяжелых фракций пирогаза

Где:

56 – кипятильник;

55 – кондиционно-отпарная колонна;

52 – холодильник;

130 – сепаратор;

131 – емкость;

126 – электронасос.

Так как объекты регулирования обладают инерционностью, воздействующее управление на данные объекты происходит с запаздыванием. По этой причине для компенсации запаздывания применяют необходимые регуляторы или применяют каскадное регулирование.

Выход и качество получаемых углеводородов определяется: фракционным составом пирогаза, количеством подаваемой флегмы в колонну, числом тарелок в колонне, температурным режимом в колонне.

Так как фракционный состав пирогаза постоянно может изменяться, то требуется корректировка параметров режима работы колонны для обеспечения качества пирогаза. Для этого применяют регулирование температуры верха колонны путем изменения количества подаваемой флегмы и количеством подаваемого пара в кипятильник.

При этом следует учесть, что при увеличении подачи флегмы в колонну, тепловой баланс отразится на всей колонне, и соответственно, отразится и на кубе колонны. Для поддержания постоянной температуры куба колонны необходимо увеличение подвода тепла. При отсутствии контроля над этими параметрами колонна может быть выведена из рабочего режима самой же системой автоматического регулирования, что может привести к ухудшению фракционного состава пирогаза, уходящему с верха колонны. Каскадная система регулирования, объединяющая оба контура регулирования вышесказанных параметров, позволит избежать перегрузки колонны и повысить качество регулирования системы.

В заключение стоит отметить, что автоматизация установки конденсации тяжелых фракций пирогаза необходимо для стабильной работы колонны и для получения качественного продукта.

Список литературы:

1. «Проектирование систем автоматизации технологических процессов, Справочное пособие» под ред. А.С. Клюева, Москва, 2-е издание, Энеогоатомиздат,1989.
2. Мухамедханов, У.Т. Автоматизация регулирования основных параметров процесса ректификационной колонны/ У.Т. Мухамедханов, Р.Р. Муминов.– Текст: непосредственный// Молодой ученый.–2015.–№7(87).–С.180-182.