Конструктивная разработка теплообменного оборудования установки переработки стабильного конденсата.

Схемаавтоматизацииколонныпредставленав графической части работы[17].Сырьем колонны вторичной ректификации является фракция, поступающаяиз теплообменника Т.Температурана входе в колонну регистрируется прибором поз.Т2.Температура на входе фракции вколонну регистрируетсяприбором– датчиком температуры. Его технические характеристики представлены в таблице 4.1.Таблица 4.1 – Характеристики термопреобразователя температурыПараметрЗначениеДиапазон температур-50...+ 1000 С;Предел допустимой погрешности+_ 0,15%Напряжение питания12...36 ВВзрывозащита0Ex ia IIC T1...T6 Ga XВыходной сигнал4-20 mA + HARTСтепень защитыIP 68Средняя наработка на отказ50000Давление в трубопроводе и навходе вколоннурегистрируетсяприбором- датчиком давления - устройством, физические параметры которого изменяются в зависимости от давления измеряемой среды (жидкости, газа, пара) [17, 18]. В датчиках давление измеряемой среды преобразуется в унифицированный пневматический, электрический цифровой код или сигналы. В таблице 4.2 представлены его технические характеристики. Таблица 4.2 – Характеристики преобразователя давленияКритерии выбораSITRANS P410Измеряемая средаГаз, жидкость, парВерхние пределы измерений0,4 кПа...50 МПаПредел допустимой погрешности0,04%Выходной сигнал4-20 мА + HARTВзрывозащещенностьEx / ExdТемпература окружающей среды-40 + 100 CСтепень защиты от пылиIP 68Сверхаколоннывыводятсяпарыфракциииводы,которые направляются в воздушные конденсаторы- холодильники, гдеохлаждаютсяиконденсируются.Сконденсированнаяиохлажденнаяфракцияпоступаетврефлюкснуюемкость.Врефлюкснойемкости происходитотделениефракции отводы.Уровень раздела фаз регистрируетсяи регулируетсяприбором уровнемером, регулирующий клапан которого установлен на линиисбросаводыиз емкости[18, 19]. В таблице 4.3 и 4.4 представлены характеристики уровнемера и характеристики регулирующего клапана.Таблица 4.3 – Характеристика уровнемера радарногоПринцип измеренияПринцип вытесненияДиапазон преобразования уровня в токовый сигналОт 10 до 20000 мм.Дискретность преобразования+_ 0.1 %Температура изм среды- 40... + 225 СДавлениеДо 6 МПа давление до PN 600 - по запросуМатериал исполненияСенсор: нерж.сталь, Hastelloy, другие материалы - по запросуМаркировка взрывозащитыExplossion protection acc. to FM (pending) Certificate of Compliance 3008490- Identification (XP/DIP) or (1S); (NI) CL. I. DIV 1, GP ABCD T4-T6; CL II, DIV 1, GP EFG; CL III; CL I, ZN 0/1 AEX ai IICT4...T6; CL I, DIV 2, GP ABCD T4...T6; CL II, DIV 2, GP FG; CL IIIExplossion protection to CSA (pending)Certificate of Compliance 1153651Выходной сигнал4-20 mA + HARTСрок службы10 летТаблица 4.4 – Характеристики регулирующего клапана с электроприводомТип электроприводаМногооборотныйРежим управленияРегулированиеТип исполненияОбщепромышленныйТемпература окружающей среды-40..80 CТемпература рабочей среды650 CМатериалнержавеющая сталь, углеродистая сталь, легированная стальКласс защитыIP 68Питание Тип двигателя220-500 В АссихронныйЧастота управлени50 кГцВзрывозащитаEx, ExdСкорость вращения80-1500 об/минБлоки уаравленияAUMA MATIC, AUTOMATICИземкостифракциясамотекомпоступаетнаприемнасоса. С нагнетания насоса фракция под давлением до 1,35 МПа (13,5 кгс/см2) подается в качествеострогоорошениянаверхнюютарелкуколонныректификационнойдлярегулированиятемпературыверха.Таблица 4.5 – Характеристики расходомера вихревогоТехническая характеристикаSITRANS FX 300Основная относительная погрешность измерений расхода, не более+_ 1%Выходной сигнал4...20 mA+ HARTВзрывозащищенностьEx dib [ia Ga] IIC T4 GbТемпература окружающей среды-50 + 50 CРасходфракциинаостроеорошениеколоннырегистрируется и регулируется прибором – расходомером (таблица 4.5). С низа колонны фракция самотеком поступает на приемнасосов.Расход фракции регистрируется ирегулируется прибором – расходомером.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[17]. 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 Allgöwer and Zheng и Kouvaritakis and Cannon 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. Эта сложность может быть воспринята 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. Оно может быть известно 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.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.ЗАКЛЮЧЕНИЕВ ходе выполнения выпускной квалификационной работы на тему «Конструктивная разработка теплообменного оборудования установки переработки стабильного конденсата». Переработка данного сырья позволяет получить компоненты бензинов, что положительным образом влияет на энерго- и ресурсосбережение нефтегазовой промышленности. Переработка стабильного газового конденсата включает в себя такие процессы как – ректификация, нагревание и охлаждение сырья, каталитическая изомеризация сырья, очистка водородсодержащих газов абсорбцией.В процессе работы была произведена разработка теплообменника-холодильника для технологии переработки стабильного газового конденсата.Выполнены технологические расчеты данного аппарата, определены его основные геометрические размеры, производительность аппарата, требуемая для технологии площадь теплообмена, общие потери давления при движении среды по теплообменным трубкам. В механической части работы 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 чертеж общего вида аппарата – теплообменника-холодильника, а также технологическую схему и схему КИП и А ректификационной колонны.Полученные результаты возможно использовать для проектирования и изготовления теплообменного аппарата, который может быть использован в качестве охлаждающего оборудования в технологии переработки стабильного газового конденсата. Разработанные теплообменник имеет оптимальную площадь поверхности теплообмена, является простым в изготовлении и эксплуатации, а также металлоемким. Срок службы этого аппарата 20 лет. Подобранные датчики для системы КИП и А также возможно использовать на существующих заводах газовой переработки для оптимизации производства.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 сырья, полученного в ходе газовой переработки в целевые продукты. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВKirginaM. Transformationsofstablegascondensatehydrocarbonsintohigh-octanegasolinecomponentsoverZSM-5 zeolitecatalyst / M. Kirgina, N. Belinskaya, A. Altynov, I. Bogdanov, A. Temirbolat – Текст: непосредственный // JournalofNaturalGasScienceandEngineering, 2020. - № 84. – С. 1-19.Установка комплексной подготовки газа (УКПГ) // Российская газовая энциклопедия. - Москва : Научное издательство Большая Российская энциклопедия, 2004. - С. 462-464.– Текст: непосредственный.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 – Текст: непосредственный. // Journal of Natural Gas Science and Engineering, 2020. - № 83. –С. 1-20Пат. 2124930 Российская Федерация, МПК B01D53/26, B01D53. Способ переработки природного газа: № РД0057284: заявл. 24.11.2009: опубл. 10.01.2010 / Ананенков А.Г., Салихов З.С., Губин В.М., Кабанов Н.И., Мурин В.И., Бурмистров А.Г., Якупов З.Г., Шевелев С.А., Ахметшин Б.С., Зайцев Н.Я.; патентообладатель Открытое акционерное общество "Газпром". - Текст: непосредственный.БулыгинЮ.А. Теплообменныеаппаратывнефтегазовой промышленности: курсовое проектирование: учеб. пособие / Ю.А. Булыгин, С.С. Баранов. - Воронеж: ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2015. - 100 с. - Текст: непосредственный.Likar B. Predictive control of a gas–liquid separation plant based on a Gaussian process model / B. Likar, J. Kocijan - Текст: непосредственный.// Computers & Chemical Engineering, 2007, № 31. - С. 142-152. G. Manenti A calculation procedure for a heat exchanger and bypass equipment / Computers & Chemical Engineering, 2011. - № 35. - С. 2378-2388. - Текст: непосредственный.Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. Учебник для вузов - 10-е изд., стереотипное, доработанное. Перепечатано с изд.1973 г. — Москва : ООО ТИД «Альянс», 2004. — 753 с. - Текст: непосредственный.Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии. Учебник для вузов. Часть 1. — Москва : Химия, 1995. - 368 с. - Текст: непосредственный.ГОСТ 34233.2-2017 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность: национальный стандарт Российской Федерации: издание официальное: утв. и введ. в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от14 июля 2017 г. N 101-П: дата введ. 2018-08-01 / разработан Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации МТК 523 "Техника и технологии добычи и переработки нефти и газа". - Москва: Стандартинформ, 2018. – 53 с. - Текст: непосредственный.И.А. Голубева Газоперерабатывающие предприятия России / И.А. Голубева // Нефтепереработка и нефтехимия, 2015. - № 1. – С. 18-26. - Текст: непосредственный.Крылов Г.В.Совершенствование методов геологического изучения, анализа и проектирования разработки газовых месторождений севера Западной Сибири /Г.В.Крылов, А.Н. Лапердин, В.Н. Маслов. – Новосибирск: Изд-во Сибирского отделения Российской акад. Наук,2005. - С. 391. - Текст: непосредственный.Промышленное газовое оборудование: Справочник, 6-е изд., перераб. и доп./под ред. Е. А. Карякина - Саратов: Газовик, 2013. - 498с. - Текст: непосредственный.КОНСТРУКЦИИ АБСОРБЕРОВ [сайт]. - URL: https://helpiks.org/4-88130.html (дата обращения 06.06.2021). – Текст: электронный.ВихманГ.Л.Основыконструированияаппаратовимашин нефтеперерабатывающих заводов. - Москва : Машиностроение, 1978. – 327 стр.- Текст: непосредственный. Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств: Примеры и задачи. Под общей редакцией М. Ф. Михалева. Л.: Машиностроение, 1984. – 301 стр.- Текст: непосредственный.Громаков Е. И., Проектирование автоматизированных систем. Курсовое проектирование: учебно-методическое пособие/ Е.И. Громаков. - Томск: Томский политехнический университет, 2009. – 55 с. - Текст: непосредственный.Клюев А.С. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: справочное пособие. 2-е изд., перераб. и доп. / А.С. Клюев, Б.В. Глазов, А.Х. Дубровский, А.А. Клюев; под ред. А.С. Клюева. –Москва : Энергоатомиздат, 1990. – 464 с.- Текст: непосредственный. ГОСТ 21.408-2013 Правила выполнения рабочей документации автоматизации технологических процессов: национальный стандарт Российской Федерации: издание официальное: утв. и введ. в действие приказомФедерального агентства по техническому регулированию и метрологии 14 ноября 2013 г. N 44: дата введ. 2014-11-01/ разработан Открытым акционерным обществом - Ассоциация "Монтажавтоматика" (ОАО - Ассоциация "Монтажавтоматика")- Москва: Стандартинформ, 2014. – 56 с. - Текст: непосредственный.Павлов К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: Учебное пособие для вузов. – 12-е изд., стереотипное. Перепеч. с изд. 1987 г. / К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А Носков – Москва : ООО ТИД «Альянс», 2005. – 575 с. - Текст: непосредственный.