CC BY
84
НАШ САЙТ В ИНТЕРНЕТЕ: WWW.NEFTEGAZOHIMIYA.RU
(ИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ПРОДУКТЫ
£
УДК 681.5
Регистрация, контроль и управление в нефтепереработке и нефтехимии, основные параметры регулирования процессами
И.И. ХАСАНОВ, к.т.н., доцент кафедры транспорта и хранения нефти и газа Е.А. ЛОГИНОВА, инженер
О.Ю. ПОЛЕТАЕВА, д.т.н., проф. кафедры гидрогазодинамики трубопроводных систем и гидромашин
ФГБОУ ВО Уфимский государственный нефтяной технический университет (Россия, 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, д. 1). E-mail: [email protected]
В работе представлен системный анализ параметров процессов дегидрирования и дегидратации каталитических процессов углеводородов, предложена система контроля, регистрации и автоматического управления процессом. Также рассмотрены возможности управления и регулирования процессами при помощи аппаратуры, которая была основой приборов контроля, регистрации, управления и регулирования химическими реакциями. Представлены аппараты и приборы регистрации и контроля, их зарождение и развитие до настоящих возможностей. Впервые предложены возможности системного анализа, аккумулирующегося в автоматическое управление реакции дегидрирования спирта в дивинил.
Ключевые слова: контроль, регистрация и автоматическое управление, параметры процесса органического синтеза.
Реакции органического синтеза в практическом плане управляются регулированием параметров, которые регистрируются приборами контроля, что в итоге обеспечивает управление процессом. Устройства, дающие возможность непосредственно регистрировать значения измеряемой величины, являются средствами измерения. Их классифицируют по различным параметрам: для измерения температуры, давления, расхода, состава и т. д. Если многие параметры, которые регистрируются подобранными приборами, скомплектовать и вывести на монитор информационного прибора, то появляется возможность управлять процессом.
Контроль параметров технологических процессов может быть местным и централизованным. Местный контроль обеспечивается приборами, установленными на технологических аппаратах и трубопроводах. В основном это приборы, измеряющие давление, температуру, уровень. Их используют главным образом во время пускона-ладочных работ на технологической установке. Местный контроль дает представление о работе отдельных аппаратов. При управлении сложной технологической установкой обслуживающий персонал должен одновременно контролировать работу всех агрегатов, аппаратов и машин. Это достигается организацией централизованного контроля с применением систем дистанционной передачи измерительной информации. Она передается на пост управления - в операторную, где размещены средства автоматического контроля, регулирования и сигнализация параметров процесса, а на пульте - органы управления. В операторной несет дежурство оператор-технолог.
Принципы передачи информации разнообразны, поскольку виды чувствительных элементов (ЧЭ) датчиков, их физическая природа и характеристики различны. Например, выходными сигналами механических ЧЭ являются перемещение (линейное или угловое) или усилие (момент силы), которые далее преобразуются в сигналы других видов, удобные для передачи на расстояние. При этом используются главным образом два принципа: компенсации перемещений и компенсации сил, в основу которых положен компенсационный метод измерения. В электрической системе с компенсацией перемещений сравниваются выходные напряжения механоэлектрических преобразователей. Один из них находится в датчике, другой - во вторичном приборе. Напряжения подают встречно (в противофазе), а их разность - на вход электронного усилителя, играющего роль нулевого индикатора. Значения напряжений зависят от положения подвижного элемента, имеющегося в преобразователях. В датчике он перемещается чувствительным элементом, а во вторичном приборе - реверсивным электродвигателем, вал которого может вращаться в обоих направлениях. Работой двигателя управляет усилитель. В разработке технологических или обычных производств важное место занимают параметры, которые определяют процессы. Эти технологические, или производственные, параметры отвечают комплексу состояния и системному анализу управления и обработке информации. Таким образом, регистрация параметров, определяющих управление процессами, является основой системного анализа и обработки информации. Естественно, в процессе анализа промышленных параметров составляется система, которая и определяет автоматизацию управления. Именно системный анализ параметров процесса, который сопровождается регистрацией и контролем и обеспечивает в целом автоматизацию управления, является основой любых отраслей промышленности, в частности нефте- и газодобывающей, нефтехимической и нефтеперерабатывающей, а также транспорта и хранения нефти, нефтепродуктов и газа.
В настоящей работе нами рассмотрены основные регистрационные параметры, определяющие анализ, контроль и управление производством переработки, нефтехимии, транспортирования нефти и газа. Возникновение приборов и аппаратов для регистрации и контроля па-
3 • 2017
НефтеГазоХимия 25
#- ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ПРОДУКТЫ
раметров процессов нефтяного дела и вообще промышленных процессов явилось основанием использования их в нефтехимических процессах и переработке нефти и газа. Разработка автоматизированных систем управления технологическими процессами дала возможность более четко соблюдать технологические параметры, что экономически выгодно, поскольку приводит к увеличению выхода получаемых продуктов (на 2%). В этом случае эксперименты показали повышение качества получаемых продуктов.
Принципиально технологическая установка как объект управления характеризуется многомерностью и много-связанностью, то есть наличием большого числа входных, выходных, промежуточных переменных, жестко связанных между собой. Характерной чертой объекта является наличие большого числа случайных возмущений, действующих на объект, многие из которых трудно поддаются измерению. К основным возмущениям относятся: изменение свойств и расхода перерабатываемого сырья, изменение активности катализатора, нелинейный характер зависимости выходных параметров от входных. Все вышеперечисленные свойства позволяют судить о работе установки как о сложном объекте управления.
Идентификация такого объекта, то есть создание работоспособной математической модели представляет собой довольно сложную задачу. Поэтому для получения ее математического описания предлагается использовать принцип технологической декомпозиции, то есть расчленить один объект-установку на ряд последовательных технологических блоков и для каждого из них выбрать свой критерий управления, который не будет противоречить общему критерию управления объекта в целом. Согласно исследованиям процесса каталитического крекинга тяжелых нефтяных дистиллятов, зависимость выхода бензина от температуры является нелинейной и носит экстремальный характер. Результаты этих работ показывают, что влияние времени контакта на выход бензина также существенно нелинейно.
Технологический процесс каталитического крекинга отличается многофакторностью и сложностью технологических связей. Все это значительно затрудняет применение динамического подхода к управлению данным объектом, тогда как процесс рассматриваемого класса отличается своей динамичностью. Развитие нефтегазового производства, нефтепереработка и нефтехимия увеличивали количество технологических параметров (технологические, материальные, финансовые и хозяйственные потоки), что требовало регулирования, и поэтому обеспечение и обвязка технологических производств и процессов приборами регистрации и контроля, то есть обеспечение автоматизации и телемеханизации улучшило качественные и количественные показатели процессов.
Таким образом, системный анализ, регистрация, контроль и управление, а также обработка информации, автоматизация и телемеханизация переработки позволили
повысить выход продуктов производства более чем на 10%. Работа без привлечения автоматизации и приборного оформления (регистрация, контроль и регулирование) приводит к возможным нарушениям технико-технологического режима работы. Без автоматики, без регулирования может произойти остановка (потеря времени на остановки), что приведет к повторному запуску производства (затраты на запуск установки и выведение на технологический режим). Анализ остановок работы установки при нарушениях технологического режима показал, что автоматизация и телемеханизация могут регулировать процессами и позволяют держать их в режиме.
Если обратиться к газоперерабатывающим предприятиям, в которых контрольно-измерительные приборы и автоматика играют важную роль, главной является проти-воаварийная система, которой уделено особое значение при проектировании, организации и строительстве газоперерабатывающих процессов. Благодаря автоматизации противоаварийной системы на печах, компрессорах, насосах, реакторах происходит увеличение выхода продукции в среднем на 10-15%.
О роли и значении регистрации и контроля электронными, электромеханическими уровнемерами, регуляторами много говорилось на заре разработки приборов и аппаратов в учебниках и научных изданиях 1972 и 1980 годов. Однако достижения в автоматизированных системах управления (АСУ) не являются пределом. Управление перешло к компьютерным информационным технологиям, когда процессы, согласно заданным программам регулируются и управляются. Прогресс вычислительной техники позволил корректировать режимы работы объектов, которые отражаются на мониторе.
Вероятно, и эти условия не являются предельными, и поэтому проведенные исследования от зарождения регистрации и до систем управления представляют важную и нужную задачу, которая предпологает перспективу полного ведения процессов согласно установленным программам. Результатом управления химическими процессами, согласно программированию и контролю с помощью компьютеров, можно представить технологическую схему с полным оформлением авторегулирования процесса производства. Изменения технологических параметров корректируются с помощью программных комплексов и соответственно регулируются и управляются. Постепенное усложнение технико-технологических параметров, связанное с развитием нефтегазового производства, нефтепереработки и нефтегазохимии, естественно, показывает необходимость разработки, реконструкции, совершенствования, модернизации и прогресса приборов и аппаратов контроля, регистрации и авторегулирования. Поэтому обеспечение технологических производств и процессов приборами регистрации и контроля, то есть обеспечение автоматизации и телемеханизации призвано способствовать улучшению качественных и количественных показателей процессов.
26 НефтеГазоХимия
3•2017
НАШ САЙТ В ИНТЕРНЕТЕ: WWW.NEFTEGAZOHIMIYA.RU ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ПРОДУКТЫ
шо-
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Количественный учет нефтепродуктов. М.: Гостоптехиздат, 1958. 331 с.
2. Абдуллаев A.A. и др. Комплексно-механизированные и автоматизированные предприятия СССР. Автоматизация добычи нефти. М.: ЦБТИ, 1962. 97 с.
3. Абдуллаев A.A. Из опыта проектирования комплексной автоматизации нефтедобывающих предприятий Азербайджана // Нефтяное хозяйство, 1960. № 7.
4. Федоров В.В. Перспективы развития АСУ в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1974.
5. Справочник основных показателей нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности СССР. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1975.
6. Телемеханические комплексы и приборы для АСУ ТП нефтяной промышленности. М.: ВНИИЭгазпром, 1974. 83 с.
7. Теория автоматического управления / под ред. А.В. Нетушила М.: Высшая школа, 1968. Ч. 1. 424 с.
8. Кумовской Б.Н., Кармин Л.И., Кравченко А.С. Определение ТЭП работы нефтеперерабатывающей установки с помощью УВВ // Экономика, организация и управление нефтеперерабатывающей промышленности, 1967. № 2.
9. Коган Б.Я. Электронные моделирующие устройства и их применение для исследования систем автоматического регулирования. М.: Физматгиз, 1963. 512 с.
10. Абдуллаев А.А., Джавадов А.А., Левин А.А., Набиев И.А Телемеханические комплексы для нефтяной промышленности. М.: Недра, 1982. 198 с.
11. Мовсумзаде А.Э., Рахманкулов Э.Д., Мовсум-заде Н.Ч. Первые этапы становления автоматизации в нефтяном деле // Нефть, газ и бизнес. 2002. № 1. С. 70-72.
12. Мовсумзаде А.Э., Сощенко А.Е. Развитие систем автоматизации и телемеханизации в нефтегазовой промышленности. М.: ООО «Недра-Бизнес-центр», 2004. 332 с.
13. Прахова М.Ю., Ишинбаев Н.А., Щербинин С.В. Основы автоматизации производственных процессов нефтегазового производства: учеб. пособ. / под ред. М.Ю. Праховой. М.: Академия, 2012. 256 с.
14. Мовсумзаде А.Э., Ализаде М.Ф. Первые попытки использования контрольно-измерительных приборов в нефтяном производстве // Нефтепереработка и нефтехимия. 2001. № 4. С. 54-56.
REGISTRATION, CONTROL AND MANAGEMENT IN THE
REFINING AND PETROCHEMICAL INDUSTRY, THE BASIC
PARAMETERS OF PROCESSES REGULATION_
KHASANOV I.I., Cand. Sci. (Tech.), Associate Prof. of Department of Transport and Storage of Oil and Gas LOGINOVA E.A., Engineer
POLETAEVA O.YU., Dr. Sci. (Tech.), Prof. of the Department of Hydraulic and Gas Dynamics of Pipeline Systems and Hydraulic Machines
Ufa State Petroleum Technological University (USPTU) (1, Kosmonavtov St., 450062, Ufa, Republic of Bashkortostan, Russia) E-mail: ilnur.mt®
mail.ru.
ABSTRACT
The paper presents a systematic analysis of the parameters of the processes of dehydrogenation and dehydration of the catalytic processes of hydrocarbons, it suggests the system of monitoring, recording and automatic control of the process. As well as the article considers the possibilities of control and regulating processes by means of the instrumentation, which was the basis for the devices of control, registration, management and regulation of chemical reactions. The devices of registration and control are presented, their origin and development to the real possibilities. First the possibility of a systematic analysis is proposed, which is accumulating in automatic control of dehydrogenation reaction of alcohol to butadiene.
Keywords: control, registration and automatic control, the process parameters of organic synthesis.
REFERENCES
1. Kolichestvennyyuchet nefteproduktov [Quantitative accounting of petroleum products]. Moscow, Gostoptekhizdat Publ., 1958. 331 p.
2. Abdullayev A.A. Kompleksno - mekhanizirovannyye i avtomati-zirovannyye predpriyatiya SSSR. Avtomatizatsiya dobychinefti [Complex mechanized and automated enterprises of the USSR. Automation of oil production]. Moscow, TSBTI Publ., 1962. 97 p.
3. Abdullayev A. A. From the experience of design of complex automation of oil-producing enterprises of Azerbaijan. Neftyanoye khozyaystvo, 1960, no. 7 (In Russian).
4. Fedorov V.V. Perspektivyrazvitiya ASU v neftepererabatyvayushcheyi neftekhimicheskoy promyshlennosti [Prospects for the development of automated control systems in the oil refining and petrochemical industry]. Moscow, TSNIITEneftekhim Publ., 1974.
5. Spravochnik osnovnykh pokazateley neftepererabatyvayushchey i neftekhimicheskoy promyshlennosti SSSR [Handbook of the main indicators of the oil refining and petrochemical industry of the USSR]. Moscow, TSNIITEneftekhim Publ., 1975.
6. Telemekhanicheskiye kompleksy i pribory dlya ASUTP neftyanoy promyshlennosti [Telemechanical complexes and devices for the process control system of the oil industry]. Moscow, VNIIEgazprom Publ., 1974. 83 p.
7. Teoriya avtomaticheskogo upravleniya [Theory of automatic control]. Moscow, Vysshaya shkola Publ., 1968. Part 1. 424 p.
8. Kumovskoy B.N., Karmin L.I., Kravchenko A.S. Determination of the TEP for the operation of the oil refinery using the input output device. Ekonomika,
organizatsiya i upravleniye neftepererabatyvayushchey promyshlennosti, 1967, no. 2 (In Russian).
9. Kogan B.YA. Elektronnyye modeliruyushchiye ustroystva i ikh primeneniye dlya issledovaniya sistem avtomaticheskogo regulirovaniya [Electronic modeling devices and their application for the study of automatic control systems]. Moscow, Fizmatgiz Publ., 1963. 512 p.
10. Abdullayev A.A., Dzhavadov A.A., Levin A.A., Nabiyev I.A Telemekha-nicheskiye kompleksy dlya neftyanoy promyshlennosti [Telemechanical complexes for the oil industry]. Moscow, Nedra Publ., 1982. 198 p.
11. Movsumzade A.E., Rakhmankulov E.D., Movsumzade N.CH. The first stages in the development of automation in the oil business. Neff, gaz i biznes, 2002, no. 1, pp. 70-72 (In Russian).
12. Movsumzade A.E., Soshchenko A.Ye. Razvitiye sistem avtomatizatsii i telemekhanizatsii v neftegazovoy promyshlennosti [Development of automation and telemechanization systems in the oil and gas industry]. Moscow, Nedra-Biznestsentr Publ., 2004. 332 p.
13. Prakhova M.YU., Ishinbayev N.A., Shcherbinin S.V. Osnovy avtomatizatsii proizvodstvennykh protsessov neftegazovogo proizvodstva [Basics of automation of production processes of oil and gas production]. Mocow, Tsentr Akademiya Publ., 2012. 256 p.
14. Movsumzade A.E., Alizade M.F. First attempts at using control and measuring instruments in oil production. Neftepererabotka i neftekhimiya, 2001, no. 4, pp. 54-56 (in Russian).
3 • 2017
НефтеГазоХимия 27
