Произвести технологический расчет абсорбера и гидролизной колонны процесса каталитической гидратации пропилена в присутствии серной кислоты

Принарушениирежимаработыректификационнойколонныухудшаются качественные показатели конечного продукта, а они зависят оттемпературы и давления в различных сечениях колонны, поэтому необходимконтрольнадпараметрамиколонныиподдержаниеихнаоптимальномуровне.Схемаавтоматизацииколонныпредставленав графической части работы.Сырьем колонны вторичной ректификации является фракция (нестабильный конденсат-180°С)поступающаявпаровойфазеизиспарителя.Температурабензиновой фракции (в паровой фазе) испарителя И-1 на входе в колонну регистрируется прибором поз. 1 ТE (TIR 1).Температура на входе фракции вколонну регистрируетсяприбором– датчиком температуры. Его технические характеристики представлены на рисунке 12.Рисунок 12 - Термопреобразователь температурыSiemens SITRANS 7NG3130Давление в трубопроводе бензиновой фракции из испарителя 1 навходе вколоннурегистрируетсяприбором- датчиком давления - устройством, физические параметры которого изменяются в зависимости от давления измеряемой среды (жидкости, газа, пара). В датчиках давление измеряемой среды преобразуется в унифицированный пневматический, электрический цифровой код или сигналы. На рисунке 13 представлены его технические характеристики. Рисунок 13 - Преобразователь давления Siemens SITRANS P410Сверхаколоннывыводятсяпарыфракциииводы,которые направляются в воздушные конденсаторы- холодильники, гдеохлаждаютсяиконденсируются.Сконденсированнаяиохлажденнаяфракцияпоступаетврефлюкснуюемкость.Врефлюкснойемкости происходитотделениефракции отводы.Уровень раздела фаз регистрируетсяи регулируетсяприбором уровнемером, регулирующий клапан которого установлен на линиисбросаводыиз рефлюксной емкости. На рисунке 14 и 15 представлены характеристики уровнемера и характеристики регулирующего клапана.Рисунок 14 – Уровнемер радарныйSiemens SITRANS LR 200Рисунок 15 – Регулирующий клапан с электроприводом AUMA SAИземкостифракциясамотекомпоступаетнаприемнасоса. С нагнетания насоса фракция под давлением до 1,35 МПа (13,5 кгс/см2) подается в качествеострогоорошениянаверхнюютарелкуколонныректификационнойдлярегулированиятемпературыверха.Рисунок 16 - Расходомер вихревой Siemens SITRANS FX300РасходфракцииНК-105ºСнаостроеорошениеколоннырегистрируется и регулируется прибором – расходомером. Его технические характеристики представлены на рисунке 16.ТемпературафракцииНК-105ºСвыводимойсустановкирегистрируетсяприборомпоз.9 ТЕ(ТIR9).С низа колонны фракция 105-180°С самотеком поступает на приемнасосовН-9.Температурафракции105-180°Снавыходерегистрируетсяприбором. Расход фракции 105-180°С регистрируется ирегулируется прибором – расходомером.Печь П-3 предназначена для нагрева куба колонны К-3. С низа колонныК-3фракция105-180°СпоступаетнаприемнасосовН-8. Снагнетаниянасосов Н-8 фракция 105-180°С в количестве до 40-80 м3/час (на поток) поддавлением до 1,3 МПа (13,0 кгс/см2) прокачивается через змеевик печи П-3,где нагревается до температуры не выше 250ºС и возвращается под нижнюютарелкуколонныК-3.В качестве датчика давления был выбран датчик производителя Siemens. Данный датчик представляет собой преобразователь давления высокой производительности. Устройство отличается особой надежностью, устойчивостью к высоким механическим нагрузкам и химическим агрессивным средам. В качестве уровнемера выбран прибор, который является радарным, с высокой производительностью. Принцип действия данного типа устройства основан на том, что в уровнемере присутствует устройство, проецирующее высокочастотные радио колебания в волноводе, размещенном в жидкости и измерении отражения этих колебаний от уровня раздела жидкость-газ или жидкость-жидкость с разными диэлектрическими проницаемостями. Сигнал полученный от устройства отправляется на ЭВМ. Одно из преимуществ данного уровнемера в том, что прибор легко справляется с механическими нагрузками, агрессивными средами, является безопасным для использования в производстве. В качестве регулирующего клапана выбрано устройство AUMASA с электроприводом. Устройство представляет собой преобразователь, оснащенный электродвигателем. Здесь электродвигатель приводит в движение редуктор, который передает крутящий момент на механический интерфейс. Здесь происходит запись положения хода и происходит контроль крутящего момента. Электродвигатель получает сигнал от блока и может остановить привод. Обмен данными происходит через электрический интерфейс. В качестве уровнемера выбран прибор производителя Siemens. Данный прибор является радарным, с высокой производительностью. Принцип действия данного типа устройства основан на том, что в уровнемере присутствует устройство, проецирующее высокочастотные радио колебания в волноводе, размещенном в жидкости и измерении отражения этих колебаний от уровня раздела жидкость-газ или жидкость-жидкость с разными диэлектрическими проницаемостями. Сигнал полученный от устройства отправляется на ЭВМ. Одно из преимуществ данного уровнемера в том, что прибор легко справляется с механическими нагрузками, агрессивными средами, является безопасным для использования в производстве.Также, в настоящее время разрабатываются математические модели для оптимизации производства. Эти алгоритмы возможно применять на ЭВМ, которыми оснащено производство. Алгоритмы могут обрабатывать жесткие ограничения состояний и скоростей на входы и состояния, которые обычно, но не всегда, включаются в алгоритмы с помощью метода оптимизации. Линейные модели прогностического управления начали появляться в начале 1980-х годов и хорошо зарекомендовали себя в практике управления. Нелинейная модель прогнозирующего управления (NMPC) начала использоваться около 10 лет спустя и также нашласвой путь в практике управления, хотя популярность этой модели управления нельзя сравнить с предсказательным управлением линейной моделью. Это связано с трудностями, связанными с построением нелинейной модели и отсутствием необходимой уверенности в модели. Был внесен ряд вкладов в области предсказательного управления нелинейными моделями, связанных с такими вопросами, как стабильность, эффективные вычисления, оптимизация, ограничения и другие. Некоторые недавние работы в этой области можно найти в работах AllgöwerandZheng и KouvaritakisandCannon в 2001 году. Алгоритмы NMPC основаны на различных нелинейных моделях. Часто эти модели разрабатываются как модели первых принципов, но популярны и другие подходы. Различные алгоритмы прогностического управления основаны на моделях нейронных сетей, нечетких моделях или локальных модельных сетях. Нелинейное прогнозное управление, основанное на модели, как следует из названия, критически зависит от нелинейной модели. Чем лучше модель, тем лучше управление. Именно здесь гауссовские модели процессов могут предложить значительные преимущества. Гауссовские модели процессов обеспечивают меру достоверности, которая может быть полезна при проектировании NMPC, как отмечено в работе 2002 года, где был описан другой подход к той же проблеме. Модель гауссовского процесса является примером вероятностной непараметрической модели черного ящика, которая также предоставляет информацию о неопределенностях прогнозирования, которые трудно адекватно оценить в нелинейных параметрических моделях. Большая часть работ по гауссовским процессам, представленных до сих пор, посвящена моделированию статических нелинейностей. Использование гауссовых процессов при моделировании динамических систем является недавним развитием и некоторые алгоритмы управления, основанные на таком подходе, описаны в работах Муррау-Смита и Шарбаро. Этот подход к моделированию рассматривается не как замена какого-либо существующего метода, а скорее как дополнительный подход к моделированию. Недостатком гауссовских моделей процессов является значительная вычислительная нагрузка. Это бремя может быть воспринято как препятствие для использования гауссовой модели процесса в приложениях промышленного управления[17].Перед современной газоперерабатывающей промышленностью стоит задача управлять большим количеством аппаратови иметь эффективные процессы.Это требует соответствующего планирования производства и производственных процессов для решения этих задач. Кроме того,передовые инженерные процессы, такие как управление производственными системами, часто полагаются на опытстарших сотрудников компании; это создает проблемы для компаний, поскольку существует риск потери этих ценных знаний при выходе напенсию и смене поколений.Планирование производства и производственных модулей в отрасли называется производственным планированием и требует учета многих факторов, включая текущий производственный поток, использование материалов, планирование машин, историю заказов и тенденции продаж. Планированию производства часто помогает пакетное программное обеспечение, известное каксистемы планирования ресурсов предприятия, но инженеры, ответственные за планирование, по-прежнему лично обремененынайти оптимальные решения для планирования. Большое количество вариантов продукции и весьма разнообразные требования кним еще более усложняют инженерную задачу.ЗАКЛЮЧЕНИЕВ ходе выполнения выпускной квалификационной работы на тему «Конструктивная разработка теплообменного оборудования установки переработки стабильного конденсата» была произведена разработка абсорбционной колонны и теплообменника-холодильника.Выполнены технологические расчеты данных аппаратов, определены их основные геометрические размеры в разделе 2. В разделе три были выполнены прочностные расчеты соединения фланца распределительной камеры и ответной трубной решетки, определены толщины обечайки цилиндрической. Для ректификационной колонны были подобраны регулирующие устройства для системы КИП и А. Указаны их технические характеристики, которые полностью удовлетворяют потребностям производства.Графическая часть содержит два чертежа общего вида аппаратов – теплообменника-холодильника и абсорбционной колонны, а также технологическую схему и схему КИП и А.Сегодня в области энергетики необходимо решать многие актуальные вопросы, одним из которых является удовлетворение растущего мирового спроса на транспортируемые виды топлива при соблюдении узких технических характеристик продукции. С этой целью постоянно предпринимаются усилия по улучшению характеристик передовых конверсионных технологий, предназначенных для преобразования тяжелых нефтяных фракций в целевые легкие и средние дистилляты.Также, в настоящее время предпринимаются попытки оптимизировать нефтегазоперерабатывающие производства, используя машинное обучение, улучшая автоматизацию процесса. Например, одно нефтегазовая производство в Мексиканском заливе провело исследование технического перехода в контроле нефти и природного газа через специфический сбор типа данных в микроструктурированной сетке. Полученные результаты свидетельствуют о том, что технический переход с адаптацией этой методики сыграл существенную роль во всем морском нефтегазовом секторе за последние 50 лет, сопровождаясь ростом запасов и снижением затрат. Совершенствование знаний для дальнейших изменений в технологии путем экспериментирования, а также создания, следовательно, может привести к усовершенствованию методов прогнозирования поставок нефти и газа. Несмотря на то, что прогресс может быть достигнут с существенной прибылью, разработчики тестируют системы как на местах, так и на региональном уровне, чтобы узнать последствия изменений в технологии.СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВKirgina M. Transformations of stable gas condensate hydrocarbons into high-octane gasoline components over ZSM-5 zeolite catalyst / M. Kirgina, N. Belinskaya, A. Altynov, I. Bogdanov, A. Temirbolat // Journal of Natural Gas Science and Engineering, Vol. 84, 2020Установка комплексной подготовки газа (УКПГ) // Российская газовая энциклопедия. - М., 2004. С. 462-464.Vítor de Almeida S. A comprehensive approach to evaluate feed stream composition effect on natural gas processing unit energy consumption / S. Vítor de Almeida, F. Danielda, C. Ribeiro Ana, P. Meneguelo // Journal of Natural Gas Science and Engineering, Vol. 83, 2020, p. 1-20Способ переработки природного газа: пат. РФ: 2124930, МПК B01D53/26, B01D53.Булыгин Ю.А. Теплообменные аппараты в нефтегазовой промышленности: курсовое проектирование: учеб. пособие / Ю.А. Булыгин, С.С. Баранов. // Воронеж: ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2015. 100 сB. Likar Predictive control of a gas–liquid separation plant based on a Gaussian process model / B. Likar, J. Kocijan // Computers & Chemical Engineering, Vol. 31, 2007, P. 142-152G. Manenti A calculation procedure for a heat exchanger and bypass equipment / Computers & Chemical Engineering, Vol. 35, 2011, P. 2378-2388Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. Учебник для вузов - 10-е изд., стереотипное, доработанное. Перепечатано с изд.1973 г. — М.: ООО ТИД «Альянс», 2004. — 753 с.;Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии. Учебник для вузов. Часть 1. — М.: Химия, 1995 - 368 с;ГОСТ 34233.2-2017 «Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность».И.А. Голубева Газоперерабатывающие предприятия России / И.А. Голубева // Нефтепереработка и нефтехимия № 1, 2015, с. 18-26Установка комплексной подготовки газа (УКПГ) // Российская газовая энциклопедия. - М., 2004. С. 462-464.Промышленное газовое оборудование: Справочник, 6-е изд., перераб. и доп./под ред. Е. А. Карякина - Саратов: Газовик, 2013. - 498с. КОНСТРУКЦИИ АБСОРБЕРОВ [Электронные данные]: сайт Helpiks [Электронный ресурс]. Режим доступа URL: https://helpiks.org/4-88130.htmlВихманГ.Л.Основыконструированияаппаратовимашин нефтеперерабатывающих заводов. - М.: Машиностроение, 1978. – 327 стр.Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств: Примеры и задачи. Под общей редакцией М. Ф. Михалева. Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1984. – 301 стр.Датчики теплофизических и механических параметров: Справочник в трех томах. Т.1/ Под общ. ред. Ю.Н. Коптева, - М.:ИПРЖР, 1999 –548 с.Громаков Е. И., Проектирование автоматизированных систем. Курсовое проектирование: учебно-методическое пособие: Томский политехнический университет. — Томск, 2009. Клюев А. С., Глазов Б. В., Дубровский А. Х., Клюев А. А.; под ред. А.С. Клюева. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: справочное пособие. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 464 с. ГОСТ 21.408-93 Правила выполнения рабочей документации автоматизации технологических процессов