В экстракционных колоннах деасфальтизации наиболее часто применяют жалюзийные или перфорированные тарелки. Улучшения работы жалюзийных тарелок достигают перфорацией их пластинок. Суммарная скорость сырья и пропана принимается до 30-40 м³/(м²ч). Однако в случае производства на установке двух деасфальтизатов - менее вязкого с коксовым числом до 1-1,2% и высоковязкого с температурой вспышки не ниже 275⁰С часто необходимо снижать скорость до 25-32 м³/ (м²ч). Зону отстоя применяемых в настоящее время экстракционных колонн оборудуют змеевиками, в которые вводят пар низкого давления. Сочетание подъема температуры вверху колонны до заданной с отстоем раствора деасфальтизата позволяет наиболее эффективно отделить масляные компоненты гудрона от смолисто-асфальтеновых веществ.

Роторно-дисковые контакторы (РДК), внедренные на некоторых установках деасфальтизации гудронов, существенно не отличаются от РДК, широко применяемых для очистки масел фурфуролом. В верхней и нижней частях контактора предусмотрены отстойные зоны. Обычно монтируют 12-20 дисков, увеличение числа ступеней экстракции против оптимального приводит к ухудшению качества деасфальтизата. Частота вращения ротора в промышленных контакторах не превышает 20-30 об/мин.

Содержание пропана в остатках экстракционных аппаратов (30-70% масс. на асфальт) зависит от температуры низа колонны и содержания асфальтенов в отходящем с низа колонны продукте. Особенно резко возрастает растворимость пропана в асфальте при температурах выше 64-65⁰С. Снижение сопротивления в нижней части колонны, например, в результате увеличения расстояния между тарелками способствует уменьшению доли пропана в отходящем с низа колонны растворе асфальта.

Увеличение производительности экстракционных аппаратов на 20-25% может быть достигнуто порционной подачей пропана. Непосредственно с гудроном смешивается 100-140% масс. пропана на 100% сырья. Применение смесителей различной конструкции позволяет избежать гидравлических ударов при вводе растворителя в гудрон. Эффективное смещение пропана и гудрона происходит и в трубопроводе при подаче пропана на выход сырьевого насоса. Примерно половина растворителя вводиться в нижнюю часть экстрактора, остальной пропан, нагретый до 70-80⁰С, - в среднюю часть. В результате порционной подачи, ввода гудрона, обогащенного пропаном, улучшения контакта сырья и растворителя и снижения в нижней части колонны объема пропана четкость разделения углеводородов и смолисто-асфальтеновых продуктов улучшается.

Из-за применения при деасфальтизации высокого давления и пожароопасного растворителя - пропана особенно высокие требования предъявляются к герметичности системы в период подготовки установок к пуску. Все узлы установок, аппаратура, трубопроводы опрессовывают на рабочие давления. Тщательно проверяют герметичность фланцевых и резьбовых соединений.

Пропан подается в блоки регенерации растворителя после осуществления холодной, а затем горячей циркуляции продуктов, подъема температуры в аппаратах до рабочей. После приема пропана до рабочего поднимают и давление в аппаратуре. Пониженное давление в испарителях и эвапораторах, а следовательно, в емкости пропана приводит к затруднениям в работе насосом и подогревателей пропана, а сниженная температура увеличивает долю пропана в загрузке отпарных колонн, его содержание на входе в конденсатор смещения, затрудняет работу компрессоров и может привести к значительным потерям пропана. Пропан вводят в систему постепенно, не допуская резких колебаний температуры и давления в аппаратах.

2.2 Материальный баланс установки

Материальный баланс установки составляется исходя из производительности установки и числа рабочих дней в году. Производительность установки по сырью 510000 т/год, число рабочих дней в году, колеблется от 330 до 360. Принимаем 345 дней.

Таблица 2.1-Материальный баланс установки

	% от сырья	Количество
		т/год	т/сут.	кг/ч
Поступило: Гудрон	100	510000	1478,3	61595,8
Получено: Деасфальтизат I ст. Деасфальтизат II ст. Битум	59 6 35	300900 30600 178500	872,2 88,7 517,4	36341,5 3695,7 21558,5
Итого:	100	510000	1478,3	61595,7

2.3 Расчет системы деасфальтизации I ступени

В систему деасфальтизации входят: деасфальтизационная колонна, низко- и высокотемпературные испарители и отпарная колонна.

Находим массовую краткость пропана к сырью:

(2.1)

Краткость пропана к сырью принимаем 8: 1

(2.2)

Выход деасфальтизата составляет 59,0% от сырья, тогда выход битума I ступени составляет 41%, содержание битума в растворе с пропаном колеблется в пределах 40-60% (масс.) от смеси, что составляет 41% от сырья.

Таблица 2.2 - Материальный баланс

Статьи баланса	% масс. от сырья	% масс. от смеси	Количество, кг/ч
Взято: Гудрон Пропан	100		61595,8 224331,9
Итого:	464,2	-	285927,7
Получено: Раствор деасфальтизата I ст. в т.ч. деасфальтизат I ст. пропан Раствор битума I ст. в т.ч. битум I ст. пропан	382,2 59,0 323,2 82 41 41	100 15,4 84,6 100 50 50	235419,2 36341,5 199077,6 50508,5 25254,3 25254,3
Итого:	464,2	-	285927,7

2.4 Тепловой баланс деасфальтизационной колонны I ступени

Тепловой баланс составляется для определения расхода теплоагента на поддержание баланса тепла и температурного баланса в деасфальтизаторе.

Все продукты в колонне будут в жидкой фазе.

Гудрон входит в колонну при температуре 120^оС, а пропан при 50^оС. Раствор деасфальтизата уходит с верха колонны при температуре 80^оС, а раствор битума с низа при температуре 50^оС.

Находим энтальпии по формуле:

Таблица 2.3-Тепловой баланс деасфальтизационной колонны I ступени

Статьи баланса Продукты	Кол-во кг/ч	Пл-ть	Тем-ра оС	Энт-ии кДж/кг	Кол.теплоты Q, кДж/ч
Приход: Гудрон Пропан	61595,8 224331,9	0,993 0,454	120 50	232,95 130,65	14348741,6 29308962,7
Итого:	285927,7	-	-	-	43657704,3
Расход: Раствор деасфальтизата I ст. в т.ч. деасфальтизат I ст. пропан Раствор битума I ст. в т.ч. битум I ст. пропан	235419,1 36341,5 199077,6 50508,5 25254,3 25254,3	- 0,9376 0,454 1,171 0,454	80 50	150,34 215,06 60,06 130,65	48277209,7 5463581,1 42813628,6 4816247,6 1516773,3 3299474,3
Итого:	285927,7	-	-	-	53093457,3

2.5 Расчет деасфальтизационной колонны II ступени

Кратность пропана к сырью 5: 1.

(2.3)

Таблицы 2.4 - Материальный баланс деасфальтизационной колонны II ступени

Статьи баланса Продукты	% масс. от сырья	% масс от смес.	Количество кг/ч
Взято: Раствор битума I ст. в т.ч. битум I ст. пропан I ст. Пропан свежий	82 41 41 191,6	100 50 50 -	50508,5 25254,3 25254,3
Итого:	273.6	-	168525,9
Получено: Раствор деасфальтизата I ст. в т.ч. деасфальтизат I ст. пропан Раствор битума I ст. в т.ч. битум I ст. пропан	195.6 6.0 189.6 78 39.0 39.0	100 3.1 36.9 100 50 50	120481,2 3695,7 116785,5 48044,6 24022,3 24022,3
Итого:	273.6	-	168525,8

Таблица 2.5 - Тепловой баланс деасфальтизационной колонны II ступени

Статьи баланса. Продукты	Кол-во кг/ч	Пл-ть	Тем-ра оС	Эн-ии	Кол-во тепла
Приход: Раствор битума I ст. в т.ч. битум I ст. пропан I ст. Пропан свежий	50508,5 25254,3 118017,4	1,171 0,454 0,454	120 50	194,6 80,5 130,65	4625272,2 1913332,0 14572204,5
Итого:	219034,5	-	-	-	19929975,7
Расход: Раствор деасфальтизата II ст. в т.ч. деасфальтизат II ст. пропан II ст. Раствор битума II ст. в т.ч. битум II ст. пропан II ст.	120481,2 3695,7 116785,5 48044,6 24022,3 24022,3	1,093 0,454 1,292 0,454	75 45	124,1 295,7 61,1 116,7	281607,7 33282010,8 1351831,3 2581975,8
Итого:	337051,6	-		-	39602224,5

_?Q = Q_расх. - Q_прих. = 39602224,5 - 19929975,7= 19672248,8 кДж/кг (2.4)

F = _?Q: (к · _?t) · 1000 (2.5)

F 19672248,8 · 1000: 96336000 = 54,2 м²

2.6 Определение размеров деасфальтизационной колонны

Основными размерами колонных аппаратов являются ее диаметр и высота.

Диаметр экстракционной колонны и расстояние между ее тарелками взаимосвязаны: диаметр нужно подбирать так, чтобы расстояние между тарелками находилось в пределах 0,25 - 0,6 м.



Рисунок 2.1 - Определение высоты деасфальтизационной колонны

Определим диаметр колонны:

(2.6)

(2.7)

(2.8)

hн = 1,5 м

hэ = (Nт - 1) _?h

hэ = (12 - 1) ·0,4 = 4,4 м

Определим плотность деасфальтизата II ст.

(2.9)

Определим длину труб:

lmp = Дк:

Находим твердость нагревателя: (2.10)

Smp = Gmp· lmp·3,14 = 0,03 · 1,3 · 3,14 = 0,12 м = 0,1м²

Nmp = Fn: Smp = 10,5: 0,12 = 87,5mp (2.11)

где S = 2 · dmp = 0,06 м. (2.12)

Определим число труб в вертикальном ряду

(2.13)

Определим в горизонтальном ряду:

Nг = 1: (0,03 + 0,06) = 11 тр.

Определим высоту, занятую в змеевиках паровым подогревателем:

hп = Nв · dmp + (Nв - 1) S (2.14)

hп = 24,9 ·0,03 + 24,9·0,59 = 3,1 м.

h?в = hв - hп = 5,7 - 3,1 = 2,6 м (2.15)

Общая высота колонны:

Нк = 1,5 + 4,4 +3,1+5,7 = 14,7 м

2.7 Расчет низкотемпературного испарителя

Для выполнения расчета необходимо составить таблицу, в которой приводятся показатели состава раствора, поступающего в данный испаритель.

Таблица 2.6 - Состав раствора деасфальтизата I ступени

Компонен-ты	Кол-во кг/ч	% масс			Mi		Mi·Ci?
Деасфальтизат Пропан	36341,5 199077,6	15,4 84,6	0,154 0,846	75,7 4524,5	480 44	0,0165 0,9835	7,92 43,274
Всего:	235419,1	100,0	1,0000	4600,2	-	1	51,194

Определяем мольную долю отгона. В зависимости от числа компонентов в сырье, поступающем в испаритель, мольная доля отгона определяется по формуле:

(2.16)

где l - мольная доля отгона,

с? - мольная концентрация растворителя в поступающем растворе.

х?, у? - молекулярная концентрация растворителя в жидкой и паровой фазах.

Молекулярную концентрацию растворителя в жидкой фазе находят по формуле: (2.17)

Хр? = Р: Рр,

где Р - давление в аппарате;

Рр - парциальное давление паров растворителя при температурах поддерживаемой в аппаратуре, мм. рт. ст.

Хр = 2,5: 5,065 = 0,4936

Находим массовую долю отгона по формуле:

(2,18)

Му = У Мi Уi = 44·1 = 44 (2.19)

Мх = 44 · 0.4936 + 480 · 0,5064 = 264,8

Таблица 2.7 - Массовые концентрации компонентов

Компоненты:	xi?	yi?;	xi = xi?;	yi = yi`
Деасфальтизат Пропан	0,5064 0,4936	0 1	0,9180 0,0820	0 1
Итого:	1,0000	1	1,0000	1

 (2,20)

(2.21)

(2.22)

2.8 Материальный баланс испарителя низкого давления

Материальный баланс испарителя низкого давления составляется исходя из массовой доли отгона и массовых концентраций компонентов.

Таблицы 2.8 - Материальный баланс испарителя низкого давления

Статьи баланса	% масс.	Количество, кг/ч
Взято: Деасфальтизат Пропан	15,4 84,6	36341,5 199077,6
Всего:	100,0	235419,1
Получено: Паровая фаза пропана Жидкая фаза пропана в т.ч. деасфальтизат пропан	8148 18,52 15,4 3,12	191825,2 43593,9 36341,5 7252,4
Всего:	100,00	701425

2.9 Тепловой баланс испарителя низкого давления

Тепловой баланс испарителя низкого давления составляют с целью определения расхода водяного пара, подаваемого в трубчатое пространство для поддержания необходимой температуры в испарителе.

Таблица 2.9 - Тепловой баланс испарителя низкого давления

Статьи баланса	Кол-во Gi, ж/ч	Плот-ть	Темп-ра оС	Физ-ое сост-ие	Энт-и q кДж/кг	Кол-во тепла Q, кДж/ч
Приход: Деасфальтизат Пропан	36341,5 199077,6	0,9376 0,454	80 -	ж п	150,2 214,9	5458493,3 42781776,2
Итого:	235419,1	-	-	-	-	48240269,5
Расход: Паровая фаза Жидкая фаза в т.ч. деасфальтизат пропан	191825,2 65307,3 36341,5 7252,4	0,376 0,9376 0,454	85	п ж ж	251,8 160,5 229,6	48240269,5 5832810,7 1665151
Итого:	300726,4	-	-	-	-	55799547,1

_?Q = Q_расх. - Q_прих. = 48240269,5+ 55799547,1 = 12959277,6 кДж/ч (2.23)

2.10 Расчет высокотемпературного испарителя

Сырьем для высокотемпературного испарителя является раствор деасфальтизата выходящий из низкотемпературного испарителя

Таблица 2.10 - Состав раствора деасфальтизата

Компоненты	Gi, ж/ч		% масс. от р-ра	Mi			Mi · Ci
Деасфальтизат Пропан	36341,5 7252,4	0,8337 0,1663	83,37 16,63	480 44	75,7 164,8	0,3147 0,1852	151,06 3014
Итого:	36960,9	1,0000	100,0	-	240,5	1,0000	181,2

При средней температуре ИНД 150^оС, Р₁ = 67500 мм. рт. ст., П = 1,8 МПа = 13500 (МПа) мм. рт. ст.

(2.24)

Мольная доля отгона:

(2.25)

Молекулярная масса жидкой и паровой фазы:

(2.26)

(2.27)

Массовая доля отгона:

(2.28)

Массовые концентрации компонентов:

Хр = 0,2 · 44: 393 = 0,0225

Хд = 0,8 · 480: 393 = 0,9775

Таблица 2.11-Материальный баланс испарителя высокотемпературного испарителя

Статьи баланса	% масс. от р-ра	Кол-во, Gi кг/ч
Взято: Деасфальтизат Пропан	83,36 16,64	36341,5 7252,4
Итого:	100,00	43593,9
Получено: Паровая фаза Жидкая фаза в т.ч. деасфальтизат пропан	10,20 89,20 83,36 6,44	4446,7 39147,2 36341,5 2805,7
Итого:	100,00	43593,9

Таблица 2.12 - Тепловой баланс испарителя высокотемпературного испарителя

Статьи баланса	Кол-во, Gi, кг/ч	Плот-ть,	Тем-ра оС	Физ-ое сост-ие	Энт-ия кДж/кг	Кол-во тепла Q, кДж/ч
Приход: Деасфальтизат Пропан	36341,5 7252,4	0,9376 0,454	85	гл п	160,5 229,6	5832810,7 1665151
Итого:	65307,3	-	-	-	-	7497961,7
Расход: Паровая фаза Жидкая фаза в т.ч. деасфальтизат пропан	4446,7 39147,2 363471, 2805,7	0,376 0,9376 0,454		п гл.	471,1 302,5 429,5	2094840,4 10993303,7 1205048,1
Итого:	82741,1	-	-	-	-	14293192

14293192,2-7497961,7=6795230,5 кДж/ч (2.29)

2.11 Расчет отпарных колонн

Расчет ведется с целью определения числа тарелок и геометрических размеров, сырьем отпарных колонн является раствор деасфальтизата выходящий из высокотемпературного испарителя.

Рисунок 2.2 - Схема отпарной колонны

Таблица 2.13 - Состав сырья отпарной колонны

Компоненты	Кол-во Gi, кг/ч		% масс. от р-ра	Mi			Ci·Mi
Деасфальтизат Пропан	36341,5 2805,7	0,9284 0,0716	92,84 7,16	480 44	75,71 63,76	0,5427 0,4579	260,49 20,12
Итого:	39147,2	1,0000	100,00	-	139,5	1,0000	280,61

Находим количество растворителя, уходящего вместе в остатком в растворе, поступающего в колонну.

Находим количество деасфальтизата на 100 кг.

Таблица 2.14-Тепловой баланс отпарной колонны

Статьи баланса. Продукты	Кол-во	Плот-ть	Тем-ра оС	Энт-ия д, кДж/ч	Кол-во тепла Q
Приход: Деасфальтизат Пропан	36341,5 2805,7	0,9376 0,454	80	150,34 215,06	5463581,11 603393,84
Итого:	39147,2	-	-	-	6066974,95
Расход: Паровая фаза Жидкая фаза в т.ч. деасфальтизат пропан	2798,6 36348,6 36341,5 7,1	0,376 0,9376 0,454	85 80	251,8 150,34 215,06	704687,5 5463581,1 1526,9
Итого:	39147,2	-	-	-	6169795,5

(2.32)

Находим количество водяного пара:

Z = 39147,2 · 3: 100 = 11744 кг/ч

Мольная доля растворителя в остатке:

(2.34)



Упругость паров растворителя.

Рс = 40000 · 0,001 = 40 мм. рт. ст.

Общее давление в отпарной колонне принимается близким к атмосферному, П = 800 мм. рт. ст.

Масса паров поднимающихся с низа колонны:

Упругость паров растворителя на 1 тарелке:

Число рабочих тарелок будет:

Определение размеров отпарной колонны:

Диаметр определяют на наиболее погруженной части (верхней) колонны:

 (2.40)

Допустимую скорость движения определяют по формуле:

Рисунок 2.3 - Определение высоты колонны

Высотой нижней части колонны рассчитывается с учетом времени пребывания остатка в нижней камере (ф от 0 до 15 мин.).

 (2.45)

Высота всей колонны:

H = hи + ho + hc + hв + hм = 4,7 + 1 + 1,5 + 1 + 2,8 = 11 м.

3. Контроль и автоматизация процесса

Система автоматизации значительно видоизменилась в результате бурного внедрения в промышленности микропроцессоров, персональных компьютеров и прикладного программного обеспечения. Автоматизируются системы контроля и управления, их информационное и программное обеспечение.

На предприятиях нефтяной и газовой промышленности происходят значительные изменения, т.е. АСУТП усложнились.

Схема автоматизации установки двухступенчатой деасфальтизации гудронов жидким пропаном будет разработана на базе не менее сложного контроллера МФК 3000 отечественного производителя ПТК «ТЕКОН», поэтому целесообразно ограничиться функциями и функциональными возможностями этой серии контроллера.

На верхнем уровне АСУ ТП у него выполняются следующие функции:

- представление информации о работе оборудования и состоянии контролируемых параметров;

- дистанционное управление задвижками, насосами и регуляторами;

- изменения заданий для регуляторов;

- отображение сигнализации аварийных состояний оборудования;

- архивирование технологических параметров в СПАД архив;

- архивирование событий в журнал отчета тревог.

На нижнем уровне системы выполняются следующие функции:

- сбор и обработка сигналов от датчиков;

- формирование сигнализации выхода контролируемых параметров за предупредительные и аварийные границы;

- сбор и обработка информации от электрических схем управления оборудованием и формирование на её основе возможных 14 состояний для затворов и регулирующих клапанов, 13 состояний для насосов;

- обработка команд, поступающих от операторских станций, и выдача команд управления в эл. схемы задвижек, насосов и регуляторов.

Регистрируется и регулируется расход сырья подаваемого в колонну К-10. Также регистрируется и регулируется расход жидкого пропана, который охлаждается в холодильнике 3 и подается в низ колонны К-10.

Температура верха колонны поддерживается с помощью регулирующего клапана, установленного на входе встроенного парового подогревателя 9. Давление в колена К-10 поддерживается сбросом через верх. Клапаном, установленным на линии перекачки снизу К-10 в К-18, регулируем уровень битумного раствора колонны К-10. В испарителях 20,21, 22, 23 нужная температура поддерживается автоматическими клапанами, регулирующим расход подачи пара. В сепараторе 24 предусмотрена регистрация и регулирование уровня. Аналогично методу регистрации и регулирования давления в колонне К-10 поддерживается давление и в К-18. Регулируем уровень низа отпарной колонны К-34. Еще по схеме предусмотрено регулирование уровня конденсатор-холодильника 33. Температура верха отпарной колонны К-29 регулируется подачей раствора деасфальтизата I. Как и в К-10 температура верха колонны К-18 поддерживается с помощью регулирующего клапана, установленного на входе встроенного парового подогревателя 9. Регулируются уровни колонн К-29, К-31, спуском через низ колонны К-29 деасфальтизата I и колонны К-31 деасфальтизата II. Нужная температура битумного раствора II ступени в трубчатой печи 19 поддерживается задержкой его регулятором расхода 11. Производим контроль и регистрацию температур в колоннах К-31, К-34.

Уровень в испарителе 23 регулируется автоматическим клапаном, установленным на линии перепуска деасфальтизата I в колонну К-31.

3.1 Выбор технических средств АСУ ТП

МФК3000 представляет собой технологический контроллер ориентированный на применение в крупномасштабных АСУ ТП и в системах автоматизации объектов с повышенными требованиями к надежности функционирования, в том числе в системах блокировки и противоаварийных защит (ПАЗ).

В контроллер может устанавливаться до двух модулей ЦП и до 61 модуля УСО (с максимальным количеством дискретных входов до 2928 или аналоговых входов до 976). Любой модуль УСО занимает одно посадочное место, модуль ЦП занимает два посадочных места.

Адреса модулей на ШК определяются географически номером посадочного места в контроллере. В первом крейте адреса модулей от 0 до 20, во втором от 21 до 41 и в третьем от 42 до 62. Все места в крейтах совершенно равнозначны, и модули ЦП можно устанавливать на любой адрес в контроллере от 0 до 62.

В МФК3000 обеспечивается многоуровневое резервирование и дублирование ресурсов контроллера, что позволяет разрабатывать системы автоматизации с различными требованиями к степени надежности и безопасности.

Связь с СВУ выполняется через интерфейс Ethernet 100 Base-T. Каждый модуль ЦП имеет два интерфейса Ethernet 100 Base-T.

В контроллере без резервирования возможно резервирование или дублирование сетевых интерфейсов. При резервировании ЦП или контроллеров в целом обязательно резервируется сетевые интерфейсы от контроллера в целом или от резервированного комплекса в целом. При резервировании (дублировании) сетевых интерфейсов рекомендуется использовать два сетевых коммутатора (switch типа D-Link DGS - 1024TL).

Все модули контроллера поддерживают механизм «Plug & Play». Это означает, что при установке нового модуля в контроллер он сразу обнаруживается СПО. В программе TUNER можно настроить его параметры и в системе технологического программирования подключить к программе. Некоторые модули имеют дополнительные диагностические возможности, например, контроль выхода сигнала датчика за границы предупредительных и аварийных уставок, а также за границы рабочего диапазона.

В качестве средств местного операторского интерфейса применяется графическая интеллектуальная панель оператора V04M (ДАРЦ.426476.501). Программирование панели осуществляется в среде VisiBuilder фирмы «Дэйтамикро». Для контроллера с одним ЦП рекомендуется использовать V04M/0/0/0 и нуль-модемный кабель связи с подключением к порту COM1 контроллера.

Для контроллера с резервированными ЦП или комплекса резервированных контроллеров рекомендуется использовать один V04M/2/0/0 с двумя конверторами TCC485A (ДАРЦ.426441.002) и кабелями «COM2_МФК-TCC485A» (ДАРЦ.685625.151) с подключением к COM2.

МФК3000 производится и поставляется преимущественно в шкафном исполнении, которое обеспечивает необходимую степень защиты и подключение объектовых кабелей (уровень пыле- и брызгозащиты - IP54 и выше по ГОСТ 14254-96).

Подключение объектовых сигналов к контроллеру выполняется с задней стороны. Применяются два типа разъемов стандарта DIN 41612 тип F на 48 контактов и тип C на 96 контактов. Функциональный состав модулей позволяет подключать объектовые сигналы без промежуточных нормализаторов и умощнителей. Объектовые сигналы рекомендуется подключать через проходные клеммники (например: фирмы WAGO), устанавливаемые на DIN-рейку.

В состав контроллера входят модули ЦП, модули УСО, крейты, источники питания (ИП) и вспомогательное оборудование. Конструкция контроллера МФК3000 основана на стандарте Евромеханика 19» размера 6U. Модули выполнены в формате Е3 (233,35 х 160 мм).

Ширина модулей УСО 20 мм. Модуль занимает одно посадочное место.

Ширина модуля ЦП 40 мм. Модуль занимает два посадочных места.

Контроллер имеет степень защиты IP20 и предназначен для установки в электротехнические или монтажные шкафы.

В МФК3000 обеспечивается несколько способов резервирования, а также дублирование ресурсов внутри самого контроллера, что позволяет разрабатывать системы автоматизации с различными требованиями к степени надежности и безопасности. Разработчику АСУ ТП предоставляется возможность определить режим использования контроллера с частичным или полным резервированием и дублированием ресурсов МФК3000.

В конструкции контроллера дублируются:

- последовательная шина контроллера;

- шины питания (объединение питания на модулях через диодные развязки);

- контакты на разъемах шины.

Для систем ПАЗ, систем защит и блокировок, регуляторов - рекомендуется резервировать модули центральных процессоров, дублировать модули, участвующие в ПАЗ, защитах и блокировках и резервировать выходные модули, входящие в регуляторы.

Для особо ответственных сигналов можно в резервирование поставить два модуля. При этом образуется резервированная тройка модулей.

Резервирование ЦП значительно повышает надежность всего контроллера. При отказе модуля центрального процессора (а у него самая большая вероятность отказа) и передаче управления резервному не возникают провалы на выходах контроллера (в отличие от резервирования контроллера целиком). Резервированные модули ЦП могут устанавливаться в произвольные места, в том числе, могут располагаться в разных крейтах одного u1082 контроллера.

Для подключения аналоговых сигналов и дискретных сигналов уровня 24 В к контроллеру необходимо применять кабель с экраном для уменьшения наводимых помех, сечения 0,2-0,5 мм². Экран заземляется с одной стороны в месте установки контроллера.

Модули ввода-вывода контроллера МФК 3000 выполнены в формате Е3 стандарта МЭК-297 Евромеханика 19». На лицевую планку выведены органы управления и индикации, а также экстракторы для удобного извлечения модуля из крейта. Трехцветные индикаторы показывают состояние каналов и результаты диагностики как по каналам, так и по всему модулю. Подключение всех сигналов производится с обратной стороны модуля с помощью двух разъемов, что позволяет заменять модули без отключения объектовых кабелей. С помощью верхнего разъема модули подключаются к внутреннему интерфейсу и шинам питания контроллера.

Выходные дискретные модули сигналов уровня 220 В имеют искрогасящие цепочки, варистор, ограничивающий выброс напряжения, и плавкие предохранители для защиты выходных цепей. Настройка (конфигурирование) модулей выполняется из программы TUNER.

Каркас CR3000 (далее - крейт) предназначен для установки модулей (включает в себя 21 посадочное место). Основой каркаса CR3000 является пассивная кросс-плата (не содержащая микросхем и других активных элементов).

Модуль центрального процессора Р05-01 предназначен для использования в качестве центрального вычислительного устройства контроллера. СПО поддерживает работу до двух модулей ЦП в составе одного контроллера.

Для обмена информацией с внешними устройствами используются следующие коммуникационные интерфейсы: Ethernet, СOM1, СOM2.

Прикладные программы загружаются во внутреннюю энергонезависимую память модуля.

Конструктивно модуль занимает два посадочных места и состоит из:

- платы носителя с источником питания 24 В/5 В;

- PC-совместимой процессорной платы формата 3,5» с шиной расширения PC104;

- платы расширения статического ОЗУ в формате PC104;

- платы управления ШК microCAN в формате PC104.

На процессорной плате установлено системное ОЗУ размером не менее 32 Мбайт формата SODIM (SDRAM) и карта Flash-памяти формата CompactFlash с установленным СПО TeNIX® на основе ОС Linux.

На плате расширения статического ОЗУ установлено 512 Кбайт памяти с резервным питанием от литиевой батарейки.

Модуль P05-01 имеет два последовательных порта СOM1, COM2, которые имеют физическую среду RS232, поддерживают работу со стандартными скоростями обмена до 115200 бит/с.

Модуль имеет два интерфейса 100Base-T Ethernet (LAN1, LAN2).

Принтерный порт LPT используется для установки ключа защиты от несанкционированного копирования БПО (для некоторых систем технологического программирования). Модуль имеет два USB порта стандарта 1.0.

Модуль вывода аналоговых сигналов AOC8 предназначен для выдачи 8 аналоговых сигналов тока в диапазонах 0…5 мА, 0…20 мА и 4…20 мА.

Основные особенности:

- 8 каналов с индивидуальной гальванической развязкой;

- каждый канал независимо от других каналов может быть настроен на любой диапазон;

- диагностика обрыва линии подключения нагрузки;

- светодиодная индикация состояния и результатов диагностики каждого канала;

- контроль температуры на плате модуля;

- возможность применения в резервированных системах;

- наличие реле в каждом канале позволяет отключать выходы модуля в режиме резервирования.

Модуль занимает в крейте одно посадочное место. Каждый канал содержит реле для отключения выхода канала от нагрузки.

Диапазон выходного сигнала задается программно.

Модуль ввода дискретных сигналов DI48-24M предназначен для ввода дискретных сигналов постоянного тока с номинальным напряжением 24 В.

Основные особенности:

- 48 каналов с групповой гальванической развязкой (6 групп по 8 входов);

- общий «минус» входов (датчики должны иметь общий «плюс»);

- первые 16 входов могут принимать числоимпульсные и частотные сигналы частотой до 1 кГц;

- контроль обрыва цепи входного сигнала;

- светодиодная индикация состояния и диагностики каждого канала;

- возможность применения в резервированных системах;

- высокая помехоустойчивость, обусловленная:

- большой величиной I_вх тока (10 мА) и тока контроля обрыва (1,5 мА);

Модуль вывода дискретных сигналов DO32-24P предназначен для коммутации электрических цепей постоянного тока с номинальным напряжением 24 В и общим плюсом на модуле. Может быть использован для управления нагрузками с активным и реактивным характером сопротивления. Неограниченное число циклов включения / выключения позволяет использовать модуль DO32-24P в приложениях, требующих интенсивной коммутации нагрузки (ШИМ и т.п.).

Основные особенности:

- 32 канала с групповой гальванической развязкой (4 группы по 8 выходов);

- общий контакт нагрузок в группе - «минус» (выходные ключи коммутируют на нагрузку «плюс» источника питания);

- неограниченное число циклов коммутации нагрузки;

- защита выходных ключей от перегрузок по току (время КЗ не ограничено);

- защита выходных ключей от перегрева;

На лицевой панели модуля располагаются стандартные индикаторы, переключатель, а также 32 индикатора, соответствующих каналам.

Контроллер и модули поставляются предприятием-изготовителем сконфигурированными в соответствии с Картой заказа или Договором. Пользователю необходимо выполнить конфигурирование контроллера и модулей в соответствие с проектной документацией на конкретную АСУ ТП.

Контроллер МФК3000 предоставляет разработчику АСУ ТП возможность создания, загрузки и отладки прикладных проектов, используя языки технологического программирования в соответствии с международным стандартом IEC 61131-3. Среда технологического программирования, установленная на инженерной станции разработчика АСУ ТП, взаимодействует с БПО контроллера.

3.2 Базовое программное обеспечение (БПО)

Разработчик системы может использовать для программирования контроллеров различное базовое программное обеспечение (БПО) - среду ISaGRAF PRO, а также инструментальные средства, входящие в состав интегрированных пакетов КРУГ-2000 и MasterSCADA (MasterLogic).

Базовой системой программирования для всей линейки контроллеров ТЕКОН является система ISaGRAF PRO. Загрузка подготовленных прикладных программ в память контроллера для отладки и выполнения производится по сети Ethernet, используя протокол TCP/IP.

Например, для контроллера, состоящего из 58 модулей ввода - вывода (3 крейта, более 1000 каналов), время цикла технологической программы ISaGRAF PRO, имеющей 20000 внутренних переменных, 100 алгоблоков управления задвижками и двигателями, 20 ПИД-регуляторов, составляет всего 20 мс. При этом цикл опроса всех 58 модулей трех крейтов составляет 90 мс, время доставки инициативных сообщений порядка 5 мс, а время реакции (с использованием инициативных сообщений) вход-выход контроллера - 25…40 мс (среднее время 35 мс) по ограниченному количеству каналов участвующих в защитах.

СПО контроллеров ТЕКОН является TeNIX®, включающее ядро многозадачной ОС Linux с драйверами и файловой системой, а также подсистему ввода-вывода, взаимодействующую со встроенным программным обеспечением модулей УСО и с БПО.

3.3 Выбор модулей ввода / вывода

масло датчик деасфальтизация технологический

Процесс установки двухступенчатой деасфальтизации гудронов жидким пропаном после проектирования имеет 22 входных и 18 выходных сигнала.

Для автоматизации данной установки необходимо подобрать необходимое количество модулей ввода и вывода.

Модуль ввода аналоговых сигналов выберем LI 16, который имеет 16 каналов ввода. Так как установка имеет 22 входных сигналов, а модуль LI 16 имеет 16 каналов ввода, то выбираем модули в количестве 2 шт.

Выбираем модуль аналогового вывода АОС 8.

Модуль АОС 8 имеет 8 каналов вывода аналоговых сигналов.

Модули вывода выбираем в количестве 3 шт., так как мы имеем 18 выходных каналов.

Для ввода дискретных сигналов используем модуль DI 16 - 220.

Модуль DI 16 предназначен для ввода 16 дискретных сигналов напряжением 220 В переменного тока от датчиков «сухой контакт» или от других совместимых источников сигнала.

Модуль для вывода дискретных сигналов принимаем DO 16s - 220 DC.

Модуль DO 16s - 220 DC предназначен для коммутации напряжений с действующим значением до 250 В переменного тока и до 125 В постоянного тока.

3.4 Выбор датчиков, преобразователей и исполнительных механизмов

1. Для измерения избыточного давления применяем измерительные преобразователи «Сапфир22МТ-ДИ-Ех» модели 2120 с верхним пределом измерений 0,25 МПа, выходным сигналом 4-20 мА постоянного тока и погрешностью измерений 0,5%;

2. Расход измеряем методом переменного перепада давления, с использованием сужающего устройства (диафрагмы), измерительного преобразователя «Сапфир22МТ-ДД-Ех» (диапазон 0,25-250 кПа, погрешность - 0,1% от диапазона измерений) и блока ЭП2715, предназначенного для линеаризации выходной характеристики преобразователя;

3. Для измерения уровня в емкостях используем камерный датчик уровня фирмы Fisher типа 249 В и входящим в его комплект измерительный преобразователь уровня жидкости 2390 В; выходной сигнал преобразователя: 4-20 мА постоянного тока; точность: ± 0,5%; питание: от 11 до 45 В; объем поплавка: 1639 см³;

4. Измерение температур осуществляется термопарами фирмы ITТ Barton модели RTD 3920; термопары имеют выходной сигнал 4-20 мА; линейность и отклонение: ± 0,1% диапазона; диапазон температур: - 50 до +450°С;

5. TDLS 200 нормирующий лазерный диодный анализатор True Peak - предназначен для быстрых и точных измерений концентрации в сложных технологических условиях, с переменной температурой и давлением, при наличии корозионно-активных и агрессивных компонентов. TDLS200 анализатор может работать при давлениях до 2 МПа и температуре до 1500°С.

6. В качестве исполнительных механизмов используем клапаны КМР с позициионерами Sipart PS2. Клапаны малогабаритные регулирующие КМР являются новой серией кованных клапанов, предназначенных для автоматического регулирования расхода перекрытия жидких и газообразных сред.

Конструкция указанных клапанов превосходят основные типы устаревших клапанов по ряду показателей:

- точности и плавности регулирования;

- отсутствию перепада давления на направляющей втулке;

- повышенному значению допустимого перепада давления;

Конструкция и технология изготовления клеточно-плунжерных клапанов КМР основана на применении новых для арматуростроения технологий. Вместо изготовления корпусов, крышек и других деталей методом литья применяется метод ковки, при этом резко повышаются прочностные характеристики, снижается вес, повышается надежность изготавливаемых клапанов. Управление регулирующих клапанов осуществляется с помощью позиционера или электропневмопреоразователя с входным аналоговым сигналом 4-20 мА (0-5 мА) или НАRT, Profibus и другими протоколами. Для питания привода клапана необходимо давление не менее 2 - 2,5 атм. с учетом позиционера и потерь на фильтре - редукторе.

Таблица 3.1-Спецификация технических средств АСУ ТП

№	Наименование	Кол-во	Ориентировочная цена, руб.
			1 ед.	Всего
ТЕ FE PT FT LT	Термопары фирмы ITТ Barton модели RTD 3920 Диафрагма ДК - 6 Преобразователь избыточного давления марка «Сапфир22 МТ-ДИ-Ех» Преобразователи расхода дифманометр: «Сапфир22МТ-ДД-Ех» Датчик уровня фирмы Fisher типа 249 В Регулирующие клапаны: КМР с позиционером Sipart PS2 Продукция ПЛК «ТЕКОН»: Модуль дискретного вывода DO 16s - 220 DC Модуль дискретного ввода DI 16 - 220 Модуль аналогового ввода LI 16 Модуль аналогового вывода АОС 8 Модуль ввода числоимпульсных и частотных сигналов FP 6 Шкаф + клемники WAGO Панель оператора V04M Многофункциональный контроллер (МФК 3000) Программа ISaGRAF PRO Проектно - монтажные работы Прочие расходы	10 2 3 2 6 18 1 1 2 3 1 1 1 1	550 350 6700 9700 7350 23600 11550 13050 10300 14500 15250 47300 7000 23600 90000	5500 700 20800 19400 44100 424800 11550 13050 20600 43500 15250 47300 7000 23600 90000 610000 121000
	Итого:			1518150

Заключение

Процесс деасфальтизации нефтяных остатков приобретает особую актуальность в связи с необходимостью углубления переработки нефти и вовлечения нефтяных остатков в производство компонентов моторных топлив и нефтяных масел. В данной работе разработан проект установки двухступенчатой деасфальтизации гудрона Западно-Сибирских нефтей. Установка состоит из следующих секций: деасфальтизация I ступени, деасфальтизация II ступени, регенерация пропана при высоком давлении из раствора деасфальтизата I, из раствора деасфальтизата II, из битумного раствора II (три секции); регенерация пропана при низком давлении из обедненных растворов, выходящих из предыдущих секций регенерации. Применение двухступенчатой деасфальтизации позволяет повысить отбор деасфальтизата на 6%.

Увеличение производительности экстракционных аппаратов на 20-25% может быть достигнуто порционной подачей пропана. Применение смесителей различной конструкции позволяет избежать гидравлических ударов при вводе растворителя в гудрон. Эффективное смещение пропана и гудрона происходит и в трубопроводе при подаче пропана на выход сырьевого насоса. Примерно половина растворителя вводиться в нижнюю часть экстрактора, остальной пропан, нагретый до 70-80⁰С, - в среднюю часть. В результате порционной подачи, ввода гудрона, обогащенного пропаном, улучшения контакта сырья и растворителя и снижения в нижней части колонны объема пропана четкость разделения углеводородов и смолисто-асфальтеновых продуктов улучшается.

Список использованной литературы

1. Хадисова Ж.Т., Мусаева М.А. Методические указания по дипломному проектированию для студентов дневной и заочной форм обучения. - ГГНИ, 2006. - 30 с.: ил.

2. Черножуков Н.И. Технология переработки нефти и газа. Ч - 3. Очистка нефтепродуктов и производство специальных продуктов. - М.: Химия, 1966. - 360 с.: ил.

3. Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа: Учебное пособие для вузов. - Уфа: Гилем, 2002. - 672 с.: ил.

4. Гурвич С.А., Сосновский Н.П. Избирательные растворители в переработке нефти. - М.: Красный печатник, 1952. - 320 с.: ил.

5. Справочник нефтепереработчика: Справочник/ Под ред. Г.А. Ластовкина, Е.Д. Радченко, М.Г. Рудина. - Л.: Химия, 1986. - 648 с.: ил.

6. Рудин М.Г. Карманный справочник нефтепереработчика. - Л.: Химия, 1989. - 464 с.: ил.

7. Александров И.А. Ректификационные и абсорбционные аппараты. Методы расчета и основы конструирования. Изд. 2-е, перераб. - М.: Химия, 1971. - 296 с.: ил.

8. Сарданашвили А.Г., Львова А.И. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа. - М.: Химия, 1973. - 272 с.: ил.

9. Кузнецов А.А., Кагерманов С.М., Судаков Е.Н. Расчеты процессов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности. Изд. 2-е, пер. и доп. - Л.: Химия, 1974. - 344 с.: ил.

10. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. 8-е изд., перераб. - М.: Химия, 1971. - 784 с.: ил.

11. Расчеты основных процессов и аппаратов нефтепереработки: Справочник/ Рабинович Г.Г. и др.; по ред. Е.Н. Судакова. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Химия, 1979. - 568 с.: ил.

12. Мартыненко А.Г. Совершенствование процессов производства масел

и парафинов. Сборник научных трудов ГрозНИИ. ЦНИИТЭнефтехим. М.: 1991.

Размещено на Allbest.ru