Разработка системы автоматизированного управления узла предварительной ректификации бутан-бутен-бутадиеновой фракции

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ТЮМЕНСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ТОБОЛЬСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ (филиал)

УТВЕРЖДАЮ
И.о. зав. кафедрой электроэнергетики
____________ Г.В. Иванов
«10» февраля 2017 г.

ЗАДАНИЕ
на выпускную квалификационную работу (бакалаврскую работу)

Ф.И.О. обучающегося Шамрай Валентина Игоревна
Ф.И.О. руководителя ВКР Султанов Рустам Джусуфович
Тема ВКР Разработка системы автоматизированного управления узла предварительной ректификации бутан-бутен-бутадиеновой фракции  
утверждена приказом по филиалу от 10 ноября 2017 г. № 052
Срок предоставления завершенной ВКР на кафедры «09» июня 2018 г.
Исходные данные к ВКР: материал, представленный на практике

Содержание пояснительной записки
Наименование главы, раздела
Кол-во листов граф. части
% от объема ВКР
Дата выполнения
Характеристика технологического процесса на НПС «Вагай»
0
2
13.02.2017
Описание технологического процесса внутрипарковой перекачки.
1
1
27.02.2017
Назначение и разновидности резервуаров 
1
6
14.03.2017
Оборудование резервуаров типа РВС (П)
1
10
20.03.2017
Электроприводы серии ЭПЦ, устройство, управление.
1
12
05.04.2017
Микропроцессорная система автоматизации НПС «Вагай», реализация в системах автоматического контроля, управления и сбора информации (SCADA)
1
8
17.04.2017
Выбор программируемого логического контролера. Характеристики, принцип работы
1
10
03.05.2017
Модернизация способа регулирования скорости заполнения/раскачки резервуаров  с помощью внедрения средств автоматического регулирования операций по выполнению внутрипарковой перекачки.
1
6
15.05.2017
Принцип действия системы автоматического регулирования скорости изменения уровня резервуаре, во время выполнения внутрипарковой перекачки .
1
15
22.05.2017
Расчётная часть
1
11
05.06.2017
Всего листов графической части ВКР 

Дата выдачи задания 10.02.2017                    __________________
						                      (подпись руководителя)

Задание принял к исполнению  10.02.2017 __________________
							         (подпись обучающегося)


     СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ И ОБАЗНАЧЕНИЙ :
      
БББФ- бутан-бутилен-бутадиеновой фракции
АСУ ТП - автоматизированная сисетма управления технологическим процессом
МК- микропроцессорный контроллер
ССД- система сбора данных
ИВК- информационно-вычислительный комплекс
ПЛК- программируемый логический контроллер
САУ- система автоматизированного управления
САР- система автоматического регулирования
АФЧХ- амплитудно-фазовая частотная характеристика
АЧХ- амплитудно-частотная характеристика
ДБО- дегедрирование  бутана одностадийного 
      
      
      
      
      
      

      
      РЕФЕРАТ
      
      Пояснительная записка 81 с., 29 рис., 27  табл., 21 источник, 5 прил.
      
     АВТОМАТИЗАЦИЯ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС, УЗЕЛ ВЫДЕЛЕНИЯ БУТАДИЕНА,  РЕКТИФИКАЦИОННАЯ КОЛОННА,  НАСОСНЫЙ АГРЕГАТ, СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ, РЕГУЛИРОВАНИЕ,  НАДЕЖНОСТЬ, РЕНТАБЕЛЬНОСТЬ.
     
      Объект автоматизации - узел выделения бутадиена ДБО10 ООО «СИБУР  Тобольск».
      Цель  работы – разработка системы автоматизации и управления технологическим процессом выделения бутадиена ДБО 10 ООО «СИБУР  Тобольск».
      Все расчеты настроек регулятора, приведенные в работе, производились с использованием программного продукта МАТLAB 8.0.1 компании MathWorks, Inc., графические работы выполнены с использование программы AutoCAD 2006, компании Autodesk, оформление текстовой части пояснительной записки производилось в программе MS Office 2010 компании Microsoft Corporation.
      Разработанная система позволит сократить число аварий, увеличить производительность установки, повысить точность и надежность измерений.
      Срок окупаемости системы – 1,7 года.
      
СОДЕРЖАНИЕ
Введение	7
1 Описание и характеристика узла выделения бутадиена	8
1.1 Общая характеристика цеха ДБО-10 и узла выделения бутадиена	8
1.2 Описание технологического процесса	11
2 Автоматизация процесса выделения бутадиена	13
2.1 Структура и функции автоматизированной системы управления технологическим процессом	13
2.2 Описание функциональной схемы автоматизации	15
3 Выбор технических средств автоматизации нижнего уровня	18
3.1. Средства измерений	18
3.2. Исполнительные механизмы	34
4 Программируемый логический контроллер для узла выделения бутадиена	36
4.1 Выбор программируемого логического контроллера	36
4.2 Выбор конфигурации контроллера	29
4.3 Описание схемы внешних электрических соединений	43
4.4 Описание алгоритма контроля и управления контуром регулирования	45
5 Разработка интерфейса оператора для узла выделения бутадиена	Ошибка! 
5.1 Выбор программного средства для разработки интерфейса оператора	47
5.2 Описание интерфейса оператора	39
5.3 Описание протоколов обмена информации	46
6 Расчет САР уровня в кубе колонны	64
6.1 Определение параметров модели объекта и выбор типа регулятора	64
6.2 Определение передаточной функции	64
6.3 Выбор типа регулятора…………	67
6.4 Расчет оптимальных настроек регулятора методом ограничения на частотный показатель колебательности	67
6.5 Проверка оптимальности настроек	72
Заключение	79
Список использованных источников	76
Приложение А Функциональная схема автоматизации	78
Приложение Б Таблица КИПиА	79
Приложение В Схема внешних электрических соединений	82
Приложение Г Блок-схемы алгоритмов управления контроллером	83
Приложение Д Листинг программы для расчета САР с ПИ-регулятором в программе MATLAB	88


ВВЕДЕНИЕ
      Автоматизация играет решающую роль при организации промышленного производства по принципу: выпуск заданного количества продукции при минимуме материальных затрат и затрат ручного труда. В особенности актуальной автоматизация становится в отраслях промышленности, конечная продукция которых находит массовый спрос у потребителя и используется практический во всех производственных процессах. На сегодняшний день нефтедобыча и нефтепереработка входит в список наиболее востребованных отраслей промышленности, а получение бутадиена является одним из основных направлений нефтепереработки, так как он используется для получения различных каучуков и пластиков. 
      В данной сфере автоматизация технологического процесса очень важна, так как на производстве протекают сложные процессы, требующие жесткого контроля. Любое отклонение параметров может привести к ухудшению качества продукта и даже аварии. Для минимизации вероятности возникновения аварийных ситуаций необходимо провести разработку системы автоматизации на базе современных средств измерений, контроля и управления.
      Объект автоматизации - узел выделения бутадиена.
      Узел выделения представляет собой начальную стадию получения и очистки бутадиена из бутан - бутилен - бутадиеновой фракции (БББФ), полученной в цехе ДБО-2. Конечным продуктом данного узла является подготовленная для разделения БББФ, которая направляется на дальнейшую обработку в другие узлы цеха ДБО-10.
      После прохождения всех необходимых узлов, полученный бутадиен-концентрат поступает в товарно-сырьевой цех, а затем отгружается потребителю.
      Цель  работы - разработка системы автоматизации и управления технологическим процессом выделения бутадиена цеха ДБО-10 завода по производству этилена ООО «СИБУР Тобольск».
      Разработанная система позволит сократить число аварий, увеличить производительность установки, повысить точность и надежность измерений.
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      

  1. ОПИСАНИЕ И ХАРАКТЕРИСТИКА УЗЛА ВЫДЕЛЕНИЯ БУТАДИЕНА
    1.1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЦЕХА ДБО-10 И УЗЛА ВЫДЕЛЕНИЯ БУТАДИЕНА 
      Цех ДБО-10 входит в состав завода по производству этилена ООО «СИБУР Тобольск», предназначенного для получения бутадиена одностадийным дегидрированием н-бутана под вакуумом. Цех ДБО-10 предназначен для выделения и очистки 1,3-бутадиена из фракции С4, полученной одностадийным дегидрированием бутана под вакуумом. Год ввода в действие сентябрь 1967 г [1].
В состав цеха входят следующие основные узлы:
- узел предварительной ректификации бутан-бутилен-бутадиеновой фракции;
- узел выделения бутадиена из бутан-бутилен-бутадиеновой фракции методом экстрактивной ректификации и десорбции бутадиена-сырца;
- узел очистки бутадиена-сырца от ацетиленовых соединений;
- узел очистки бутадиена-сырца от низкокипящих и высококипящих углеводородов четкой ректификацией, а также узлы дальнейшей очистки и обработки отработанного ацетонитрила.
      Всё оборудование цеха размещено на наружной установке за исключением насосов, предназначенных для подачи горячей воды и конденсата пара.
      Одним из узлов данного цеха является узел выделения бутадиена. Он предназначен для предварительной подготовки БББФ методом экстрактивной ректификации в колонне Кт-20/1. Характеристики колонны Кт-20/1 представлены в таблице 1.1.
      Ректификация (от позднелатинского rectificatio-выпрямление, исправление), один из способов разделения жидких смесей, основанный на различном распределении компонентов смеси между жидкой и паровой фазами. Сущность процесса ректификации сводится  узле к выделению из смеси  дисковыми двух или  массобмен в общем случае  способные нескольких жидкостей  фазового с различными температурами  ситчатых кипения одной  ситчатых или нескольких  перекрестного жидкостей в более  общем или менее  процесс чистом виде . Это  между достигается нагреванием  стекает и испарением такой  основном смеси с последующим  зависает многократным тепло - и массообменном между  пару жидкой и паровой  основном фазами; в результате  орошающей часть легколетучего  стекает компонента переходит  порядке из жидкой фазы  которой в паровую, а часть  этих менее летучего  разделению компонента-из паровой  находящихся фазы в жидкую. 
      Процесс  зависает ректификации осуществляют  пленочные в ректификационной установке,  массобмен включающей ректификационную  фазового колонну, дефлегматор,  тарелки холодильник-конденсатор, подогреватель  штамповкой исходной смеси,  находящихся сборники дистиллята  подогреватель и кубового остатка. Дефлегматор,  часть холодильник-конденсатор и подогреватель  кубового представляют собой  большинстве обычные теплообменники. Основным  часть аппаратом установки  пленочные является ректификационная  этих колонна, в которой  часть пары перегоняемой  орошающей жидкости поднимаются  жидкости снизу, а навстречу  насадке парам сверху  порядке стекает жидкость,  этих подаваемая в верхнюю  зависает часть аппарата  этих в виде флегмы. В  применяют большинстве случаев  дисковыми конечными продуктами  жидкости являются дистиллят (сконденсированные  узле в дефлегматоре пары  между легколетучего компонента,  пару выходящие из верхней  этих части колонны) и  применяют кубовый остаток (менее  нагреванием летучий компонент  пара в жидком виде,  большинстве вытекающий из нижней  летучий части колонны) . 
      Процесс   ректификации может   протекать при атмосферном давлении, а также при давлениях выше и ниже атмосферного. Под вакуумом ректификацию проводят, когда разделению подлежат высококипящие жидкие смеси. Повышенные  давления применяют для разделения смесей , находящихся в газообразном состоянии при более низком давлении. Степень разделения смеси  штамповкой жидкостей на составляющие компоненты и чистота получаемых дистиллята и кубового остатка  различном зависят от того, насколько развита поверхность  применяют фазового контакта, а следовательно, от количества орошающей жидкости (флегмы) и устройства ректификационной колонны.
      В промышленности применяют колпачковые, клапанные, ситчатые,  насадочные, пленочные трубчатые колонны и центробежные пленочные  ректификаторы. Они различаются в основном конструкцией внутреннего  устройства аппарата, назначение которого – обеспечение взаимодействия жидкости и пара. Это взаимодействие происходит при барботировании  пара через слой  жидкости на тарелках (колпачковых или ситчатых) либо при поверхностном  контакте пара  стекает и жидкости на насадке  или поверхности жидкости, стекающей  тонкой пленкой.
      В данном узле используется колонна  с клапанными тарелками. Основные   преимущества этих тарелок - способность  обеспечить эффективный массобмен в большом  большинстве интервалов рабочих нагрузках, несложность конструкции, низкая  металлоемкость и невысокая  стоимость.
      Клапанные тарелки изготовляют с дисковыми и прямоугольными клапанами; работают тарелки  фазового в режиме прямоточного  пара или перекрестного движения фаз. В  процесс отечественной промышленности   наиболее распространены   клапанные прямоточные тарелки с дисковыми клапанами. На клапанной прямоточной тарелке в шахматном порядке  расположены отверстия ,  в которых установлены  общем саморегулирующиеся дисковые  летучий клапаны диаметром 50 мм,  кубового способные подниматься  находящихся при движении  этих пара (газа) на  дисковый высоту до 6-8 мм. 
      Дисковый  исключает клапан снабжен  стекает тремя направляющими,  пару расположенными в плане  этих под углом 45°;  между две из этих  нагреванием направляющих имеют  легколетучего большую длину. Кроме  находящихся того, на диске  основном клапана штамповкой  штамповкой выполнены специальные  подогреватель упоры, обеспечивающие  нагреванием начальный зазор  зависает между диском  различном и тарелкой; это  массообменом исключает возможность «прилипания» клапана  штамповкой к тарелке. При  которой небольшой производительности  исключает по пару поднимается  нагреванием легкая часть  нескольких клапана и пар  процесс выходит через  процесса щель между  общем клапаном и полотном  низкая тарелки в направлении,  этих противоположном направлению  тарелки движения жидкости  смеси по тарелке. С увеличением  давлениях скорости пара  применяют клапан поднимается  жидкости и зависает над  разделению тарелкой; теперь пар барботирует в жидкость через кольцевую щель под клапаном. При дальнейшем увеличении производительности по пару клапан занимает положение, при котором пар выходит в направлении движения жидкости, уменьшая разность уровней жидкости на тарелке. При этом короткая направляющая фиксируется в специальном вырезе на кромке отверстия, обеспечивая заданное положение клапана при его подъеме. Эффективность клапанных прямоточных тарелок (КПД) 0.70— 0,85, F < 2,5 (м/с) (кг/м3)-0.5, диапазон устойчивой работы 3,5. В области саморегулируемой работы тарелки обладают относительно небольшим гидравлическим сопротивлением.













     1.2 ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
      Выделение бутадиена-сырца из БББФ осуществляется на узле колонн Кт-20/1,Кт-20/2-30.
          	Кт-20/1 является колонной экстрактивной ректификации и имеет 99 клапанных  тарелок и одну глухую тарелку между 94 и 95 тарелками. Глухая тарелка предназначена для вывода из колонны флегмы, направляемой на смешение с ацетонитрилом (АН).
      Совмещенная колонна Кт-20/2-30 предназначена для экстрактивной ректификации и десорбции бутадиена-сырца и состоит из 2-х зон: экстрактивной, с 65-ю клапанными  тарелками  и десорбционной, с 30-ю клапанными тарелками.
      Между верхней тарелкой десорбционной части и нижней тарелкой экстрактивной части колонны имеется глухая тарелка, которая дает возможность подвести тепло к зоне экстрактивной ректификации.
      Процесс экстрактивной ректификации - это физический процесс, при котором не происходит  никаких химических реакций.
      Механизм селективного действия экстрагента основан на том, что в его присутствии  молекулы углеводородов разной непредельности поляризуются по-разному. Более   насыщенные соединения поляризуются слабее, и поэтому в присутствии экстрагента оказываются  более  летучими  по  сравнению  с  менее насыщенными углеводородами.
      Пары бутан-бутилен-бутадиеновой фракции с верха колонны предварительной  ректификации  Кт-2 через отсекатель NV59 и клапан FIRC8313 поступают на 33, 41, 49, 57 тарелки  колонны  Кт-20/1,  где  бутадиен   и  часть бутиленов поглощаются ацетонитрилом.
      Выделение бутадиена из бутан-бутилен-бутадиеновой фракции осуществляется   экстрактивной  ректификацией  с  ацетонитрилом,  с массовой долей  воды не более  8 %.
      Свежий ацетонитрил  поступает из емкости Е-57 с отделения Б-7/4 ЦПРУФ, через отсекатель NV83 в емкость Е-17. Конденсат пара подается в емкость Е-17 через расходомер FIR5312.
      Ацетонитрил из емкости Е-17 насосами Н-18/1?5 подается в испарители Т-51/1,2 для обогрева колонны Кт-50. Избыточное давление в емкости Е-17 поддерживается подачей азота давлением до 0,6 МПа (6,0 кгс/см2) и регулируется клапаном PIRC8320.
      На линии ручного стравливания из  емкости Е-17 на факел установлен  отсекатель NV109, для оперативного стравливания на факел давлении из Е-17. 
      Для охлаждения электродвигателей насосов Н-18/4,5 и смазки подшипников используется ацетонитрил, поступающий в полость ротора насосов. Ацетонитрил из полости ротора, через отверстие в задней крышке, отводится на всас насоса и в емкость Е-17. 
       Для поддержания нейтральной среды (рН не менее 8,5) в циркулирующем ацетонитриле, в линию   нагнетания  насосов  Н-18/1?5  подается триэтаноламин (ингибитор «ТА»).
      Из испарителей Т-51/1,2 ацетонитрил с температурой до 63 °С,  контролируемой по позиции TIR7484, поступает в теплообменники Т-1/1,2 для подогрева исходной БББФ, где охлаждается   до температуры  51 °С,  контролируемой по позиции  TI7321.
       Из теплообменников Т-1/1,2 ацетонитрил поступает для снятия избыточного тепла в холодильники  Т-19/2?4, охлаждаемые промышленной оборотной водой.
      Температура ацетонитрила после холодильников Т-19/2?4 регулируется клапаном TIRCA8325, установленным на трубопроводе обратной промышленной оборотной воды.
      После холодильников Т-19/2?4 ацетонитрил разделяется на три потока, один направляется непосредственно в колонну Кт-20/1, через клапан FIRC8322, регулирующий суммарный расход в колонну. Второй поток через клапан FIRC8390, регулирующий расход,  поступает в диафрагменный смеситель Пн-27/1,2 на смешение с углеводородной флегмой колонны Кт-20/1. Третий поток (1,0 % ацетонитрила, циркулирующего в 1 и 2 контурах экстрактивной  ректификации) направляется на  регенерацию  в  колонну Кт-185  через  клапан  FIRC8321. 
      Cмешение ацетонитрила с углеводородной флегмой в смесителе Пн-27/1,2 производится для уменьшения растворимости воды и солей в ацетонитриле с целью их вывода из системы экстрактивной ректификации с водным слоем емкости О-28 (соли хорошо растворимы в воде). Углеводородная флегма подается с глухой тарелки колонны Кт-20/1 насосом Н-23В/1,2 через клапан FIRC8391, регулирующий расход с коррекцией по уровню на глухой тарелке, на смешение в диафрагменный  смеситель  Пн-27/1,2 и далее поступает в емкость О-28, где происходит отстой воды от углеводородов.
      Верхний слой - углеводороды с ацетонитрилом, из емкости О-28, смешиваясь с  ацетонитрилом от холодильников Т-19/2?4,  поступает под глухую тарелку колонны Кт-20/1.
      Нижний - водный слой, содержащий растворенные соли  и малорастворимые  примеси  в ацетонитриле из емкости О-28 через клапан FIRC8451, регулирующий расход   выводится  в колонну регенерации экстрагента Кт-185. Имеется возможность подачи углеводородной смеси помимо емкости О-28 через байпас под глухую тарелку колонны Кт-20/1.
      После разделения в колонне экстрактивной ректификации пары углеводородов С4  (бутан-бутиленовая фракция) вместе с парами ацетонитрила и воды, поступают с  температурой до 40 °С, контролируемой по позиции TIR7358, в межтрубное пространство конденсаторов Т-21/1,2, охлаждаемых промышленной оборотной водой, где пары конденсируются и стекают в емкость О-22. Температура обратной промышленной оборотной воды контролируется по позиции TIR7348-1,2.
       Сконденсированные пары бутан-бутиленовой фракции из конденсаторов Т-21/1,2   через клапан LIRC8359, регулирующий уровень во флегмовой емкости, стекают в флегмовую емкость О-22.
       Температура углеводородного конденсата после конденсаторов Т-21/1,2 регулируется клапаном TIRC8361, установленным на трубопроводе ББФ от насоса Н-23/1,2 в колонну Кт-150.  Расход ББФ контролируется по позиции  FIR5331.
       В емкости О-22 происходит разделение на два слоя. Нижний водный слой, содержащий  ацетонитрил, через клапан  LIRC8393, регулирующий  уровень  раздела фаз в отстойной зоне и отсекатель NV113, выводится в емкость Е-25. 
       Верхний слой бутан-бутиленовой фракции с небольшим количеством унесенного экстрагента возвращается насосом Н-23/1,2 в колонну Кт-20/1 в качестве флегмы через  клапан FIRC8323, регулирующий расход с коррекцией по температуре на 89-ой тарелке, контролируемой по позиции TIRA8323, с сигнализацией по верхнему и нижнему предупредительному значению параметра. 
       Для контроля углеводородного состава бутан-бутиленовой фракции по верху колонны Кт-20/1 предусмотрен непрерывный контроль  поточным хроматографом  QIR9306. 	
       Балансовая часть паров с верха  колонны Кт-20/1 конденсируется в конденсаторах  Т-21А/1,2, охлаждаемых промышленной оборотной водой, стекает через клапан PIRCA8385, регулирующий давление в системе колонн Кт-20/1, Кт-20/2-30 в емкость О-22А. Давление в верху колонны Кт-20/1 контролируется по позициям PIRCA8385 и PIRA8385-1 c сигнализацией по верхнему  предупредительному значению параметра. 
          Температура обратной промышленной оборотной воды  контролируется по позиции TIR7493-1,2. Температура сконденсированных углеводородов, стекающих из конденсаторов Т-21А/1,2  в емкость О-22А,  контролируется по позиции TIR7494.
      В емкости О-22А происходит отстой воды от углеводородов. Водный слой, содержащий  ацетонитрил, из емкости О-22А через клапан LIRC8394, регулирующий уровень раздела фаз в отстойной зоне емкости и отсекатель NV114, выводится в емкость E-25. 
      Углеводороды (бутан-бутиленовая фракция) из емкости О-22А насосом Н-23А/1,2 через клапан LIRC8392, регулирующий уровень в емкости О-22А и отсекатель NV110 подаются в колонну Кт-150 для рекуперации ацетонитрила.
      Сдувки из конденсаторов Т-21/1,2, Т-21А/1,2 через отсекатель NV111 и регулирующий клапан FIRC8458 выводятся на  отмывку от ацетонитрила в насадочную колонну Кн-185А или на факел. На конденсаторах Т-21/1,2 и Т-21А/1,2 имеется арматура на линии стравливания давления из системы колонн Кт-20/1 и Кт-20/2-30 на факел.
      Температура по высоте колонны Кт-20/1 контролируется по позициям TIR7358, TIR7490, TIR7491, TIRA8323, TIR7489, TIR7359. Перепад давления между верхом и кубом колонны Кт-20/1 контролируется по позиции PDIRA6338 с сигнализацией по верхнему предупредительному значению параметра.
      Ацетонитрил, стекая по тарелкам колонны Кт-20/1, насыщается углеводородами,  поступает в куб колонны и насосами  Н-24/1,2 подается на 95-ю тарелку колонны Кт-20/2-30, где дополнительно насыщаясь углеводородами, стекает на глухую тарелку. Глухая  тарелка, установленная между десорбционной и экстрактивной частями, позволяет  подвести тепло  к экстрактивной части колонны. Ацетонитрил, насыщенный углеводородами, с  глухой  тарелки  с температурой  до 70 °С,  контролируемой по позиции TIR7364 через клапан LIRCA8327,  регулирующий уровень на глухой  тарелке, подается в теплообменники  Т-26/1?4, где подогревается до температуры 90 °С, контролируемой по позиции TIR7356 и возвращается в колонну Кт-20/2-30 под глухую тарелку.
      Бутадиен-сырец, десорбированный из ацетонитрила с верхней 30-й тарелки десорбционной части колонны Кт-20/2-30 через отсекатель NV60 и клапан FIRC8330,  регулирующий  расход  с   учетом разности температуры на 83-ей и 43-ей тарелках, контролируемой по позиции ТDIR8330, направляется в колонну Кт-45 для очистки от ацетиленовых углеводородов. Предусмотрена возможность отбора бутадиена-сырца с нижних 31-ой и 35-ой тарелок зоны экстрактивной ректификации колонны Кт-20/2-30, для снижения уноса ацетонитрила с бутадиеном-сырцом. Имеется возможность откачки некондиционного бутадиена по линии некондиции в трубопровод высококипящих углеводородов на ЦПРУФ в Е-14. 
      Непоглощенные пары бутилен-бутадиеновой фракции вместе с унесенным ацетонитрилом с  верха  колонны  Кт-20/2-30  возвращаются  в куб колонны Кт-20/1.
      Насыщенный углеводородами ацетонитрил, стекая по тарелкам десорбционной  части колонны Кт-20/2-30, освобождается от углеводородов в процессе ректификации и поступает в куб колонны.
      Десорбированный ацетонитрил из куба колонны Кт-20/2-30 с температурой не более 145 °С, контролируемой по позиции TIRA7368, с сигнализацией по верхнему предупредительному значению параметра, под давлением через фильтры Ф-30/1,2 поступает в теплообменники Т-26/1?4, где отдает тепло насыщенному углеводородами ацетонитрилу, циркулирующему с глухой тарелки в отпарную часть колонны Кт-20/2-30 и с температурой  не более 96 °С, контролируемой по позиции TIR7492, поступает через отсекатель NV105 в испарители Т-3А/1,2 для подвода тепла к колонне предварительной ректификации Кт-2.     
      Уровень в кубе колонны Кт-20/2-30 регулируется клапаном, установленным на  линии десорбированного ацетонитрила от испарителей Т-3А/1,2 в емкость Е-17 и контролируется по позиции LIRCA8331 c сигнализацией по верхнему и нижнему предупредительному значению параметра. Для доведения температуры ацетонитрила до 70 °С, контролируемой  по позиции TIR7485, перед поступлением в емкость Е-17, предусмотрено его охлаждение в холодильнике Т-19/1.
      Вывод ацетиленовых углеводородов с 12 тарелки колонны Кт-20/2-30 осуществляется через отсечной клапан NV7795 и регулирующий клапан FIRC9399 непосредственно в теплообменники Т-38/1,2 второго контура экстрактивной ректификации.
      При достижении температуры 135 °С в трубопроводе отбора ацетиленовых углеводородов из колонны Кт-30А и с 12 тарелки колонны Кт-20/2-30 в теплообменники     Т-38/1,2, предельно допустимого значения параметра, контролируемой по позиции TIRSA7795,  автоматически закрывается отсечной клапан NV7795.
      Содержание  цис-бутиленов  в питании  колонны Кт-45 контролируется по поточному хроматографу QIR9307. 
       Подвод тепла к десорбционной зоне колонны Кт-20/2-30 осуществляется через испарители Т-31/1,2,3, в межтрубное пространство которых подается пар с давлением до 0,9 МПа (9,0 кгс/см2) через отсекатель NV107 и клапан FIRC8329, регулирующий расход с коррекцией по температуре на 15-ой тарелке. Конденсат пара из испарителей Т-31/1,2,3 стекает в емкости    Е-31Б/1,2,3, откуда через клапан LIRC8328-1,2,3, регулирующий уровень в емкости, отводится в емкость О-124 для получения  вторичного пара. При повышении давления в кубе колонны Кт-20/2-30 до 0,66 МПа (6,60 кгс/см2), измеряемого по позиции РISA9325, с сигнализацией по верхнему предельно допустимому значению параметра, автоматически закрывается отсекатель NV107 и регулирующий клапан FIRC8329, прекращая подачу пара в испарители Т -31/1,2,3. 
      Давление верха колонны  Кт-20/2-30  контролируется по позиции PIR6352.
      

2. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ВЫДЕЛЕНИЯ ЬУТАДИЕНА
           2.1 СТРУКТУРА И ФУНКЦИИАВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ
      Автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУ ТП) - комплекс программных и технических средств, предназначенный для автоматизации управления технологическим оборудованием на предприятиях. Может иметь связь с автоматизированной системой управления предприятием (АСУ П). Под АСУ ТП понимается комплексное решение, обеспечивающее автоматизацию основных технологических операций на производстве в целом или каком-то его участке, выпускающем относительно завершенный продукт. 
      В АСУ ТП выделяют три уровня иерархии (рисунок 2.1)
- нижний уровень - уровень датчиков и исполнительных механизмов;
- средний уровень - уровень микропроцессорного контроллера (МК);
- верхний уровень - уровень оператора, комплекс аппаратных и программных средств:
а) связной уровень - уровень промышленных компьютеров-сборщиков;
б) оперативный уровень - уровень операторских станций;
в) административный уровень - уровень диспетчерских станций

Рисунок 2.1 - Структурная схема АСУТП
      Оборудование двух нижних уровней (уровня датчиков и исполнительных механизмов, уровня МК) образует систему сбора данных (ССД). ССД реализует сбор и предварительную обработку измерительной информации от датчиков, формирование и выдачу управляющих воздействий на исполнительные механизмы. Связь датчиков с вторичным прибором осуществляется с помощью кабеля. 
      Контроллер несет функции сбора и обработки информации, а также формирования управляющих воздействий для исполнительных механизмов. Он обеспечивает управление технологическим процессом и оборудованием в соответствии с заданными алгоритмами функционирования и системой аварийных защит и сигнализации. 
      Связной, оперативный и диспетчерский уровни образуют единый верхний уровень иерархии. Оборудование верхнего уровня образует информационно-вычислительный комплекс (ИВК). ИВК реализует отображение в графическом виде и архивирование технологической информации, обеспечивает выдачу аварийных сигналов и взаимодействие операторов с АСУ ТП, организует связь с другими системами управления. Объединенные в локальную сеть АРМ образуют единый оперативный уровень управления. На этом уровне создаются как полностью дублирующие (равноправные по получаемым данным и по функциям управления) друг друга рабочие места, так и технологически ориентированные рабочие места, адекватно учитывающие специфику работы персонала и технологии участка производства. 
      Взаимодействие операторских и диспетчерских станций обеспечивает организацию общего информационного пространства, объединение промышленных сетей сбора данных и информационных сетей общего назначения, благодаря чему решается задача интеграции АСУ ТП и АСУ предприятия (АСУ П). 
      Функции АСУТП - это совокупность действий системы, направленных на достижение частных целей управления. К ним можно отнести:
- сбор, обработку и анализ информации (сигналов, сообщений, документов и  т. п.) о состоянии объекта управления; 
- выработку управляющих воздействий (программ, планов и т. п.); 
- передачу управляющих воздействий (сигналов, указаний, документов) на исполнение и ее контроль; 
- реализацию и контроль выполнения управляющих воздействий; 
- обмен информацией (документами, сообщениями и т. п.) с взаимосвязанными автоматизированными системами. 
В выпускной квалификационной работе планируется к разработке одно рабочее меню АРМ.




    2.2 ОПИСАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ
      Автоматизированная система управления узлом выделения бутадиена предназначена для: 
- повышения эффективности управления; 
- сокращения количества аварийных ситуаций и времени простоя оборудования для достижения его оптимальной загрузки; 
- снижения затрат на ремонт оборудования за счет оперативного выявления его неисправностей и уменьшения трудоемкости эксплуатации оборудования; 
- повышения производительности и улучшения условий труда персонала, занятого управлением, сбором и анализом информации; 
- оперативной передачи данных технологического процесса в экономические процессы организации производства.
      Функциональная схема автоматизации узла выделения бутадиена представлена в приложении А.
      Основным аппаратом установки является ректификационная колонна Кт-20/1. Контролируемыми параметрами на ней являются:
- качество паров с верха колонны по позиции 37а;
- температура на 73 тарелке колонны по позиции 38а;
- температура куба колонны по позиции 42а;
- давление в кубе колонны по позиции 43а;
- давление верха колонны по позиции 44а;
- качество БББФ по позиции 45а;
- температура на 57 тарелке колонны по позиции 46а;
- температур ан 90 тарелке колонны по позиции 48а;
- температура верха колонны по позиции 49а;
- температура на 89 тарелке колонны по позиции 50а.
      На смесителе Пн-27 контролируется расход флегмы на линии подачи в смеситель по позиции 34а.
      Блокировка насосов осуществляется по следующим параметрам:
- температура подшипников насоса и электродвигателя по позициям 6а-13а;
- сигнализация уровня в насосе по позициям 14а-17а;
- давление на нагнетании насоса по позициям 18а-21а;
- давление на всасе насоса по позициям 22а-25а.
      При выходе любого из параметров из допустимых пределов осуществляется останов электродвигателя насоса. 
      На теплообменнике Т-21 контролируется температура промоборотной фильтрованной воды обратной  по позиции 52а.
      В емкости О-22 контролируется температура углеводородного конденсата на линии подачи в емкость по позиции 55а.
      Контролируемыми параметрами емкости Е-17 являются:
- давление на вводе ацетонитрила (АН) в емкость по позиции 1а;
- расход АН в емкость по позиции 2а;
- расход умягченной воды в емкость по позиции 4а.
      Так же на схеме присутствуют следующие контуры регулирования:
- регулируется уровень в емкости Е-17 по позиции 3а клапаном Кл1 на линии ввода АН в емкость Е-17;
- регулируется давление на вводе азота в емкость Е-17 по позиции 5а клапаном Кл2 на линии ввода азота в емкость Е-17;
- регулируется температура водного раствора ацетонитрила на выходе из теплообменника Т-19 по позиции 31а клапаном Кл3 на линии вывода обратной воды из теплообменника Т-19;
- регулируется расход водного раствора АН на выходе из теплообменника     Т-19 по позиции 32а клапаном Кл4 на линии подаци водного раствора АН в колонну Кт-20/1;
- регулируется расход водного раствора АН на линии ввода в смеситель Пн-27 по позиции 33а клапаном Кл5 на линии ввода в смеситель Пн-27;
- осуществляется регулирование уровня верха колонны Кт-20/1 по позиции 35а клапаном Кл6 на линии подачи флегмы в смеситель Пн-27;
- регулируемым является расход на линии вывода в колонну Кт-185 по позиции 36а клапаном Кл7 на линии вывода в колонну Кт-185;
- регулируется Расход на линии подачи БББФ в колонну Кт-20/1 по позиции 39а клапаном Кл8 на линии подачи БББФ в колонну Кт-20/1;
- регулируется уровень в кубе колонны Кт-20/1 по позиции 41а клапаном Кл9 на линии вывода растворителя в колонну Кт-20/2-30;
- регулируется расход на линии подачи флегмы в колонну Кт-20/1 по позиции 51а клапаном Кл10 на линии подачи флегмы в колонну Кт-20/1;
- регулируется уровень в емкости О-22 по позиции 53а клапаном Кл11 на на линии подачи углеводородного конденсата из конденсатора Т-21;
- регулируется расход ББФ+АН на рекуперацию в Кт-150 по позиции 54а клапаном Кл12 на линии вывода ББФ+АН на рекуперацию в Кт-150;
- регулируется уровень в отстойной части в емкости О-22 по позиции 56а клапаном Кл13 на линии вывода водного слоя в емкость Е-25.

       3.ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ НИЖНЕГО УРОВНЯ 
      3.1 СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ
      Выбор технических средств автоматизации осуществлялся по следующим критериям: измеряемые среды, диапазон измеряемых значений, диапазон рабочих температур, класс точности, типы выходных.......................