Материал: Автоматизация производственного процесса получения серы на установках доочистки отходящих газов У-07,08 Оренбургского ГПЗ

Автоматизация производственного процесса получения серы на установках доочистки отходящих газов У-07,08 Оренбургского ГПЗ

Содержание

Введение

. Обоснование необходимости разработки АСУ ТП У-07,08

.1 Общая характеристика производственного процесса

.2 Описание технологии, технологической и функциональной схем установок

.3 Описание действующей системы автоматики

.3.1 Система управления процессом “Сульфрен”

.3.2 Контроллер микропроцессорный “МикроДАТ”

.3.3 Обоснование необходимости разработки АСУТП У-07,08

.4 Требования к создаваемой АСУ ТП

.4.1 Требования к АСУ ТП в целом

.4.2 Требования к составу АСУ ТП

. Расчетная часть

.1 Выбор ПТК

.1.1 ПЛК и сопутствующие технологии автоматизации

.1.2 Анализ рынка фирм-производителей ПЛК и РСУ

.1.3 Методика выбора контроллера

.2 Разработка структурной схемы АСУ ТП

.3 Описание функционирования системы

.4 Описание ПТК

.4.1 Общее описание системы I/A Series

.4.2 Полевой процессор

.4.3 Модульные базовые платы

.4.4 Сеть управления Mesh

.4.5 Модули полевой шины

.3.6 Блоки питания

.4.7 Барьеры искрозащиты

.3.8 Клеммные сборки

.4.9 Контроллер противоаварийной защиты

.3.10 Рабочие станции

.4.11 Полевое оборудование КИП

.5 Расчет надежности ПТК

.5.1 Методика расчета

.5.2 Расчет показателей надежности

.6 Разработка программного обеспечения

.6.1 Разработка мнемосхем процесса

.6.2 Разработка контуров управления

.6.3 Разработка алгоритмов управления

. Охрана окружающей среды

.1 Мероприятия по защите окружающей среды от загрязнения

.2 КИП и А производственных процессов, направленные на защиту окружающей среды

.3 Основные направления развития КИП и А в вопросах защиты окружающей среды от загрязнения

. Охрана труда

.1 Опасные и вредные производственные факторы

.1.1 Физические опасные и вредные производственные факторы

.1.2 Химические опасные и вредные производственные факторы

.1.3 Биологические опасные и вредные производственные факторы

.1.4 Психофизиологические опасные и вредные производственные факторы

.2 Мероприятия, обеспечивающие безопасное ведение технологического процесса

.3 Индивидуальные средства защиты работников

.4 Противопожарные мероприятия

.5 Основные расчеты раздела

.5.1 Расчет запаса огнетушащего вещества установки пожаротушения

.5.2 Расчет электрического освещения

.5.3 Расчет защитного заземления

. Экономический раздел

.1 Экономические показатели предлагаемой АСУТП

.1.1 Расчет сметной стоимости предлагаемой системы

.1.2 Расчет годовых издержек ГПЗ при эксплуатации предлагаемой АСУТП

.2 Экономические показатели существующей АСУТП

.2.1 Расчет сметной стоимости существующей системы

.1.2 Расчет годовых издержек ГПЗ при эксплуатации существующей системы

.3 Определение срока окупаемости предлагаемой АСУТП

Заключение

Список использованных источников

Введение

Целью дипломного проекта является автоматизация производственного процесса получения серы на установках доочистки отходящих газов У-07,08 Оренбургского ГПЗ. Задачами автоматизации являются повышение эффективности технологического процесса, безопасности процессов и персонала (преимущественная ориентация на снижение роли персонала при управлении процессом), защиты окружающей среды от неконтролируемых выбросов.

Происшедшие существенные изменения в нефтегазовой отрасли вызвали дальнейшее совершенствование основ автоматизации. Среди них в первую очередь следует назвать использование в области информационных технологий преимущественно принципов распределенных систем управления на базе микропроцессорных контроллеров, промышленных компьютеров и передового программного обеспечения. Логика развития современных производств требует использование все более развитых программных средств типа SCADA, разработка которых требует больших вложений и выполняется в длительные сроки. И именно поэтому в большинстве случаев разработчикам АСУ ТП представляется целесообразным идти по пути приобретения, осваивания и адаптации какого-либо готового, уже опробованного и универсального инструментария.

При автоматизации объектов Оренбургского ГПЗ ООО “Оренбурггазпром” прослеживается тенденция выбора ПТК фирмы Foxboro, ввиду того, что внедрение различных ПТК на однотипных объектах одной компании технически и экономически нецелесообразно, поэтому в качестве системы управления объектом была выбрана система I/A Series фирмы Foxboro (Invensys). Система “I/A Series” является современной “открытой” (для коммуникаций система базируется на стандарте взаимосвязей в открытых системах) промышленной системой, работающей под управлением операционной системы Windows XP. Масштабируемость системы дает возможность последовательного наращивания и модернизации АСУ ТП небольшими частями, без остановки технологического процесса и отключения системы.

Актуальность темы подчеркнута необходимостью наиболее полного извлечения полезных свойств (серы) из сырья (природного газа) с наименьшим отрицательным воздействием на окружающую среду. Установки У-07,08 предназначены для дополнительной утилизации сероводорода и сернистого ангидрида в отходящих газах до серы, с целью снижения выбросов вредных веществ в атмосферу с дымовыми газами. Автоматизация подобного объекта позволит обеспечить надежную и эффективную работу технологического оборудования.

1. Обоснование необходимости разработки АСУ ТП У-07,08

1.1 Общая характеристика производственного процесса

Процесс получения серы на II очереди Оренбургского ГПЗ реализован на пяти установках: на трех по методу Клауса и на двух по методу Сульфрен, предназначенных для доочистки отходящих газов процесса Клауса. Структурная схема установок по получению серы представлена на рисунке 1.1 и плакате №1.

Установки У-07,08 предназначены для дополнительной утилизации сероводорода и сернистого ангидрида в отходящих газах до серы, с целью снижения выбросов вредных веществ в атмосферу с дымовыми газами. По данным разработчиков процесса “Сульфрен” фирм “LURGI” и “SNPA” эффективность процесса доочистки технологических газов, составляет 92,0 %. Эти данные заложены в материальном балансе регламента. Однако в процессе эксплуатации, по мере старения катализатора, эффективность процесса постепенно снижается до 80 % и ниже, после чего необходима замена катализатора.

Производительность каждой установки:

Расчетное число часов работы в году - 8000 (по ППР). В состав установки входит наружное адсорбционное и энерготехническое оборудование с газоходами, серозатворами и серопроводами, а также подземные резервуары для сбора жидкой серы.

Общим технологическим оборудованием установок У-07,08 и установок У-04,05,06 являются две дымовые трубы высотой 90 метров. Генеральным проектировщиком У-07,08 является институт “Гипрогазоочистка” (г. Москва). Установки У-07,08 введены в эксплуатацию в 1990 году.

Таблица 1.1 - Материальный баланс процесса (проектный)

1.2 Описание технологии, технологической и функциональной схем установок

Химизм процесса доочистки отходящих газов методом “Сульфрен”.

Основной реакцией получения серы в данном процессе является реакция Клауса, протекающая при температуре не более 135оС.

Н2S + SO2 ®2Н2O + 3S + 12420 кал/моль.

Эта реакция протекает на катализаторе (активированный глинозем особого качества). При температуре реакции ниже 120 оС полученная сера адсорбируется в жидком виде на поверхности катализатора, что постепенно снижает его активность. Для восстановления активности катализатора необходимо периодически десорбировать серу переводом ее в парообразное состояние путем подогрева катализатора газами регенерации до температуры выше 310 оС.

Концентрация жидкой серы на поверхности катализатора не должна превышать определенного предела во избежание снижения степени очистки отходящих газов. Этот предел определяет продолжительность работы катализатора в стадии адсорбции и в стадии регенерации.

Описание технологической схемы.

Установки У-07,08 идентичны, для краткости приводится описание схемы одной установки.

Доочистка осуществляется в трех, попеременно работающих шарообразных реакторах 07Р-1; 07Р-2; 07Р-3, два из которых всегда находятся в стадии адсорбции, а третий в стадии регенерации, а затем охлаждения.

Каждый реактор имеет по две опорные тарелки, на которые насыпается катализатор процесса Сульфрен в количестве 144 тонны.

Рассмотрим случай, когда реакторы 07Р-1, 07Р-2 находятся в стадии адсорбции, а реактор 07Р-3 в стадии регенерации.

Адсорбция.

Технологические газы с установок У-04,05,06 через отсекатель позиция 07UV-26, с температурой 120о¸135оС и давлением не более 0,12 ати подаются на вход У-07,08.

Давление подаваемых технологических газов регулируется прибором позиция 07PiC-6, клапан которого позиция 07PV-6, установлен на линии сброса технологических газов в печь дожига 07JN-601, с регистрацией на щите в операторной прибором, позиция PR-6, и выводом значений на ЭВМ.

При повышении давления технологических газов выше 0,12 кгс/см2, срабатывает световая и звуковая сигнализация позиция РАН-6, от контактора прибора, позиция PSH-6, на щите в операторной.

На линии подачи технологических газов в реакторы смонтирован отсекатель позиция UV-24, который управляется со щита в операторной тумблером позиция Т-3.

Положение отсекателя “открыто-закрыто” сигнализируется на щите в операторной световым индикатором.

Пройдя отсекатель позиция UV-24 технологические газы через отсекатели позиция UV-1 и позиция UV-5 поступает в реакторы 07Р-1 и 07Р-2 на очистку от сернистых соединений.

Пройдя через слой катализатора, технологические газы очищаются от сернистых соединений и направляются через отсекатели позиция 07UV-3 и позиция 07UV-7 в коллектор очищенных газов и далее в печь дожига 07JN-601.

Предусмотрен контроль за степенью очистки технологических газов от сернистых соединений поточным анализатором “Иокогава” позиция 07АТ-2, установленным на линии очищенных газов к печи дожига 07JN-601, с регистрацией показаний анализатора на щите в операторной прибором позиция 07AR-2, с выводом значений на ЭВМ.

Температура отходящих газов на входе в реакторы, по слою катализатора и очищенных газов на выходе из реакторов регистрируется в операторной двумя потенциометрами позиция ТiRS-1 (для реакторов Р-1,2) и позиция ТiRS-2 (для реактора Р-3).