Реферат Моноэтаноламиновая МЭА очистка углекислого газа

Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Имя

Выберите тип работы:

Принимаю Политику конфиденциальности

Скидка 25% при заказе до 11.11.2024

Министерство образования и науки РФ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования
Санкт-Петербургский государственный технологический институт

(Технический университет)

Факультет: Информатики и управления

Кафедра: САПР и У

Дисциплина: Программное обеспечение систем
Пояснительная записка к курсовому проекту на тему:

«Моноэтаноламиновая (МЭА) очистка углекислого газа»
Выполнил:

Студент 864 гр

Востряков А.В.

Проверил:

Халимон В.И.
_____________                   ____________________                  _____________

дата                                                       оценка                                                подпись
Санкт - Петербург

2010

ЗАДАНИЕ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучение основ построения АСУТП, базовых понятий и определений. Глубокое изучение исходного технологического процесса и рассмотрение на его основе полного перечня функциональных задач АСУТП.

Анализ результатов проделанной работы.
ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время в любой отрасли промышленности используются системы автоматического управления. Примерами таких систем являются системы автоматического управления химическими процессами, атомными реакторами, системы управления движением ракет, самолетов, искусственных спутников и т. д.

Современные АСУТП являются динамическими системами с изменяющимися характеристиками. Структурные компоненты АСУТП модифицируются в процессе проектирования и наладки, модифицируются в процессе эксплуатации. Все это требует, чтобы процесс их проектирования производился быстро и комплексным путем с выходом на программное обеспечение управляющих вычислительных машин.

Промышленная автоматизация уменьшает численность обслуживающего оборудование персонала, повышает надежность и долговечность машин, дает экономию материалов, улучшает условия труда и повышает безопасность производства. Выполнять свою работу настолько качественно, как промышленная автоматика, человек вряд ли смог бы физически. Высокий уровень производительности достигается благодаря тому, что в производстве сегодня используются технические средства автоматизации. Они обеспечивают автоматическое получение, передачу, преобразование, сравнение и использование информации в целях контроля и управления производственными процессами.

Разработку высокоэффективных АСУТП в рамках САПР возможно осуществить при условии унификации и стандартизации методов проектирования, широкого применения математических методов и средств вычислительной техники, применения методов многовариантного и оптимизационного проектирования, создания банков данных и знаний, содержащих систематизированную информацию, сведения справочного характера и правила логического вывода для автоматизации процессов получения, преобразования и хранения информации, автоматизации нетворческих эргономических процессов, организации взаимодействия с САПР различных уровней и назначений.

В данном курсовом проекте рассматривается процесс производства серной кислоты по схеме сухой очистки. Суть процесса управления состоит в оптимизации выхода целевого компонента и обеспечении безопасности производства, т.к. работа производится с агрессивными средами. Также процесс управления подразумевает получение наиболее дешёвой серной кислоты с учётом издержек на сырьё, энергию и воду.
ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

Метанол – один из наиболее важных по значению крупнотоннажных продуктов химической промышленности.

Исторически известно несколько способов получения метанола:

1)     сухая перегонка древесины и лигнина;

2)     термичесaкое разложение формиатов;

3)     синтез из метана через хлористый метил с последующим омылением;

4)     неполное окисление метана на катализаторах или без таковых под давлением.

Из перечисленных способов промышленностью был освоен лишь первый, и в качестве единственного он пребывал до середины второго десятилетия прошлого века. В настоящее время процесс сухой перегонки древесины полностью вытеснен каталитическим синтезом из смеси монооксида углерода и водорода (синтез-газа):

CO+2H₂ =CH₃OH

сырьем для которого главным образом является природный газ (преимущественно метан). Также известны, но менее распространены схемы употребления с этой целью отходов нефтепереработки, коксующихся углей.

Получение метанола из синтез-газа впервые было осуществлено в Германии в 1923 году. Тогда процесс проводился под давлением 10–35 МПа на оксидных цинк-хромовых катализаторах в интервале температур 320–400°С. Мощность первой промышленной установки не превышала 20 тонн в сутки, что не давало возможность говорить о каких либо серьезных промышленных объемах метанола.

До 60-х годов прошлого столетия метанол синтезировали только на цинк-хромовых катализаторах. Впоследствии были разработаны более активные катализаторы на основе оксидов цинка и меди, которые позволили смягчить условия синтеза: снизить давление до 4–15 МПа, а температуру – до 250°С, что упростило аппаратурное оформление стадии синтеза, улучшило качество метанола-сырца и экономические показатели процесса.

Современная технологическая схема получения метилового спирта из природного газа включает в себя следующие основные стадии:

·       очистка природного газа от соединений серы путем гидрирования их до сероводорода с последующей адсорбцией последнего оксидом цинка (ZnO);

·       конверсия природного газа в синтез-газ (паровая, паро-углекислотная, паро-кислородная или паро-кислородно-углекислотная);

·       непосредственно сам синтез метанола на медьсодержащих катализаторах при 200–300°C и давлении 4–15 МПа. Смесь на выходе из реактора содержит 3–5% метилового спирта. После охлаждения смеси и конденсации метанола-сырца оставшийся газ подают обратно в реактор. Метанол-сырец помимо метанола (94–99%) содержит также воду, бутиловые, амиловые спирты, пропанол и ряд других примесей;

·       ректификация метанола-сырца.

Готовым продуктом стадии ректификации является метанол-ректификат (марки А), который (применительно к условиям РФ) должен соответствовать нормам ГОСТ 2222-95 «Метанол технический».
Потребление

Главным образом метанол используется в качестве полупродукта в ряде промышленных синтезов. Основным потребителем является производство формальдегида, и далее – смол и других продуктов на его основе.

В нефтеперерабатывающей промышленности метанол используется в качестве селективного растворителя для очистки бензина от меркаптанов, а также при выделении толуола. Кроме того, метанол применяется в качестве высокооктановой добавки к топливу, которая повышает мощность двигателя, резко снижая при этом количество выхлопных газов; для синтеза протеина (белково-витаминного концентрата), в производстве диметилтерефталата, ядохимикатов, химических средств защиты растений, для производства уксусной и муравьиной кислот (последняя используется при коагуляции латексов, как дубитель кожи, консервант пищевых продуктов и для силосования кормов). Получают из метанола также диметилформамид (растворитель полиакрилонитрила, используется также в технологии полиуретанов).

Три четверти выпускаемого метанола потребляет химическая промышленность для производства формалина, уротропина, уксусной кислоты и продуктов метилирования. В нефтехимической промышленности основные потребители – производства изопрена и метилтретбутилового эфира (МТБЭ).

Важной областью потребления метанола в последнее время становится производство биодизельного горючего, получаемого переэтерификацией с CH₃OH рапсового масла.

Метанол широко применяется в газовой промышленности как реагент в борьбе с гидратообразованием и, частично, как реагент для осушки природного газа. Перспективно использование метанола в производстве олефинов (этилена и пропилена) полимеризационной чистоты, спрос на которые во всем мире ежегодно возрастает. Предлагается использовать метанол также и как топливо для электростанций (с использованием газотурбинных установок), привязанных к крупным месторождениям природного газа.

В качестве новых сфер потребления метилового спирта упомянем синтезы на его основе, которые в настоящий момент находятся на стадиях разработки технологий, либо внедрения в промышленную практику:

1)     получение уксусного ангидрида карбонилированием метилацетата, произведенного из метанола;

2)     синтез метилформиата дегидрированием CH3OH;

3)     получение фторзамещенных метанов;

4)     синтез акрилонитрила из метанола и ацетонитрила в присутствии кислорода;

5)     синтез метакрилонитрила из метанола, изобутилена, аммиака и кислорода;

6)     получение винил- и этилзамещенных ароматических соединений путем конденсации метилпроизводных ароматических углеводородов с метанолом на цеолитах.
Процесс моноэтаноламиновой (МЭА) очистки углекислого газа

Процесс МЭА - очистки синтез-газа от окиси и двуокиси углерода является одним из важнейших а производстве аммиака и метанола. На Рисунке 1 представлена схема отделения очистки для производства метанола Щекинского ХК. Консервированный газ из отделения конверсии метана, содержащий СО₂ и СО, поступает в абсорберы А₃(нижний индекс показывает число аппаратов) с насадкой, орошаемой 30% водным раствором моноэтаноломина, который при нормальном давлении и невысокой температуре образует с углекислотой или окисью углерода непрочное химическое соединение. Очищенный газ, который должен содержать не более   % СО₂ амиачного производства и 6% СО₂для метанолового, поступает через брызгоулавливатель БР в отделение компрессии. Раствор МЭА с богатым содержание СО₂поступает после некоторого подогрева в теплообменниках Т₂в регенератор Р₂, где углекислота переходит в парогазовую смесь (ПГС), получаемую в кипятильниках К₂, и удаляется из нее в скрубберах – охладителях СК₂. Регенерированный раствор МЭА поступает в промежуточные сборники СБ₂, попутно охлаждаясь в теплообменниках. Их сборников регенерированный раствор МЭА подается насосами Н₂ в абсорбер, охлаждаясь попутно в холодильниках (теплообменниках) Х1₂.

Рисунок 1 – Технологическая схема процесса МАЭ.
ВЫБОР ПЕРЕЧНЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ЗАДАЧ АСУТП

Обозначим круг задач АСУТП:

-        Прямое измерение

-        Косвенное измерение

-        Подготовка, хранение и передача данных

-        Расчет ТЭП

-        Отображение и регистрация данных

-        Контроль отклонений

-        Прогнозирование

-        Анализ срабатывания блокировок защиты

-        Сигнализация

-        Диагностика состояния оборудования

-        Оптимальное управление в установившимся режиме

-        Оптимальное управление в переходном режиме

-        Регулирование отдельных парамметров

-        Однотактное логическое управление

-        Программное и многотактное управление

-        Контроль используемого управляющего воздействия
Перечень параметров и показателей рассматриваемого процесса представлен

в таблице 2.

Таблица 2 – Потоки и аппараты II стадии процесса МАЭ

Потоки и аппараты	Параметры и показатели
Поток Q_{раствора}_{(до Рг)}	t_растр1 – температура раствора МЭА на выходе из теплообменника Т₂ q_раст1– мгновенный расход МЭА на выходе Р_г
Поток Q_{раствора}_{(после Рг)}	t_растр2 – температура раствора МЭА на входе в теплообменника Т₂ q_раст2– мгновенный расход МЭА на входе Р_г
Поток Q_пгс	q_пгс– мгновенный расход парогазовой смеси на выходе из Р_г
Поток Q_пара	q_пара – мгновенный расход пара на выходе из К₂ t_пара – температура пара на выходе из К₂ Р_пара– давление пара на выходе из К₂
Поток Q_{рег.раст}	q_{рег.раст} – мгновенный расход регенерированного раствора на входе в сборник Сб₂
Поток Qэ	U – напряжение питания кипятильника К₂ I – ток питания кипятильника К₂ f – частота питания кипятильника К₂ r – сдвиг по фазе м/у током и напряжением питания кипятильника К₂ Pa – активная мощность кипятильника К₂
Аппарат Рг	h – уровень раствора МЭА в регенераторе
Аппарат К2	t_k₂–температура нагрева кипятильника

В таблице 3 перечислены функциональные задачи и параметры ТП.

Таблица 2 - Процесс МАЭ (II стадия ): перечень функциональных задач и параметров

Параметр

Аппарат

Прямое измерение

Косвенное измерение

Подготовка, хранение и передача данных

Расчет ТЭП

Отображение и регистрация данных

Контроль отклонений

Прогнозирование

Анализ срабатывания блокировок защиты

Сигнализация

Диагностика состояния оборудования

Оптимальное управление в установившимся режиме

Оптимальное управление в переходном режиме

Регулирование отдельных парамметров

Однотактное
л
огическое управление

Программное и многотактное управление

Контроль используемого управляющего воздействия

Регенератор Рг

q_пгс

Регенератор Рг

t_растр1

Теплообменник Т₂

q_раст1

Теплообменник Т₂

t_растр2

Теплообменник Т₂

q_раст2

Теплообменник Т₂

q_пара

Кипятильник К₂

t_пара

Кипятильник К₂

Р_пара

Кипятильник К₂

t_k₂

Кипятильник К₂

q_{рег.раст}

Сборник Сб₂

Bм

Bоб

Выводы

В данной работе были изучены основы построения АСУТП, базовые понятия и определения. Также был глубоко изучен исходный процесс моноэтаноламиновой (МЭА) очистки углекислого газа, и рассмотрены на его основе полный перечень функциональных задач АСУТП. Что показало, что современные технологически процессы являюсь сложными и многопараметрическими.

Bukvasha