Разработка алгоритмов интеллектуальной системы управления ректификационной колонной на примере разделения пропан-пропиленовой фракции
Введение
В настоящее время пропилен и пропан являются важнейшим нефтехимическим сырьем. Получение пропилена методом пиролиза является самым распространенным. Спрос на пропилен растет с каждым годом, поэтому исследование и модернизация узла разделения пропан-пропиленовой фракции является не только перспективным, но и необходимым направлением.
В настоящей выпускной квалификационной работе проведено исследование влияние одновременного изменения факторов, таких как расход питания и состав питания, на управляющие параметры ректификационной колонны, которыми являются расход флегмы, расход теплоносителя и энергопотребление. На основе полученных зависимостей, получен их формульный вид, который может быть использован, как часть алгоритма, для создания интеллектуальной автоматизированной системы управления колонной.
Содержание
Сокращения 8
Физические величины 9
1 Введение 10
2 Литературный обзор 11
2.1 Физические свойства 11
2.2 Производство и потребление 11
2.3 Способы получение пропана и пропилена 15
2.3.1 Выделение из нефтезаводских и крекинг-газов 15
2.3.2 Термическое дегидрирование пропана 16
2.3.3 Метатезис этилена и бутена-2 17
2.3.4 Пиролиз углеводородного сырья 17
2.4 Технологическая схема пиролиза 21
2.5 Разделение пропан-пропиленовой фракции 22
2.5.1 Технические требования к пропилену 24
2.5.2 Экстрактивная ректификация 24
2.5.3 Рекомпрессионная ректификация 25
2.5.4 Двухколонная ректификация 27
2.6 Описание узла разделения ППФ 28
2.7 Патентный поиск 30
2.8 Промежуточные итоги 42
3 Постановка задачи 42
4 Расчетные исследования 44
4.1 Контуры регулирования колонны 44
4.2 Создание математической модели 48
4.3 Проведение расчетного эксперимента 50
4.4 Полученные результаты 50
4.5 Управляющие зависимости 57
4.5.1 Графическое изображение 57
4.4.1 Формульное выражение 59
4.5 Расчет чувствительности системы управления 64
4.6 Создание алгоритма 69
5 Заключение 72
Список литературы 75
Список литературы
Богомольный, А.М. Физико-химические свойства органических соединений /А.М. Богомольный. — Москва: Химия, 2008. — 542с.
Опытно-технологический завод [Электронный ресурс] /. — Электрон.журн. — URL: http://www.generatorgaza.ru/stati/sfera-primeneniya-propana.html, свободный (дата обращения 14.02.2022).
Хим-Курьер [Электронный ресурс] /. — Электрон.журн. — URL: https://chem-courier.com/index, свободный (дата обращения 14.02.2022).
RUPEC Информационно-аналитический центр [Электронный ресурс] /. — Электрон.журн. — URL:http://www.rupec.ru/news/39475/, свободный (дата обращения 14.02.2022).
Хим-Курьер [Электронный ресурс] /. — Электрон.журн. — URL: https://chem-courier.com/index, свободный (дата обращения 14.02.2022).
Н. Ю. Вдовина, Т. Н. Качалова. 3D Проектирование установки выделения пропилена / Н. Ю. Вдовина, Т. Н. Качалова // Процессы и аппараты химической технологии. — 2006. — С. 217–218
СИБУР ЗАПСИБНЕФТЕХИМ [Электронный ресурс] /. — Корпоративный сайт. — URL: HYPERLINK "https://zsnh.sibur.ru/ru/news/258" https://zsnh.sibur.ru/ru/news/258, свободный (дата обращения 14.02.2022).
Хим-Курьер [Электронный ресурс] /. — Электрон.журн. — URL: https://chem-courier.com/index, свободный (дата обращения 14.02.2022).
Андреас Ф, Гребе К. Химия и технология пропилена /Андреас Ф, Гребе К; пер. с нем. В. Н. Тихомировой и Э.З. Черниной, науч. ред. З. Н. Полякова. — Ленинград: Химия, 1973. — 368с.
Высокотемпературные каталитические мембранные реакторы для процессов с участием водорода/ О. К. Алексеева, С. Ю. Алексеев, Д. М. Амирханов [и др.]// Серия Критические технологии. Мембраны. – 2003. – № 3 (19). – С. 20–31
Pat. 2608595 (FR). Process for the metathesis of olefins / J. de Bonneville, Y. Chauvin, J. Gallard, F. Gracco, P. Ham (InstitutFrancais du Petrole). 1988.
Основы химической технологии. Лабораторный практикум. Учебное пособие. / Брук Л.Г [и др.] – Москва: МИТХТ им М.В. Ломоносова, 2013. – 59с.
Отличие от первой схемы в том, что весь пропан из нижней части колонны 1 проходит теплообменник 3. В теплообменнике 3 испаряется и затем конденсируется пропилен. Пары пропана через отбойник 2 поступают на всасывание компрессором 4. После компримирования часть паров поступают в нижнюю часть колонны 1. Тепло компримирования используется для обогрева низа 1.
2.5.4 Двухколонная ректификация
На данный момент это самый распространенный и экономичный способ разделения в производстве.
Разделение ППФ происходитв двух последовательно соединенных колоннах, но работают они как одна колонна.Из-за большого количества тарелок колонну делают разрезной.(Рисунок 2.10):