Модернизация системы управления синтезом МТБЭ | Статья в журнале «Молодой ученый»

Авторы: ,

Рубрика: Информатика

Опубликовано в Молодой учёный №9 (68) июнь-2 2014 г.

Дата публикации: 13.06.2014

Статья просмотрена: 148 раз

Библиографическое описание:

Силаева Е. Ю., Локтионов В. И. Модернизация системы управления синтезом МТБЭ // Молодой ученый. — 2014. — №9. — С. 34-36. — URL https://moluch.ru/archive/68/11637/ (дата обращения: 22.10.2018).

Возросший в конце XX века интерес к экологической безопасности и увеличение количества автотранспорта в странах Европы побудило Евросоюз ужесточить требования к моторному топливу. В 1992 году вводится первый экологический стандарт Евро-1 регулирующий содержание вредных веществ в выхлопных газах. На данный момент в странах Евросоюза действует требования стандарта Евро-5 введенные в 2009 году. Новые стандарты в области экологической безопасности были одним из требований при вступление РФ в ВТО которое произошло в 2012 году. Этому предшествовал большой объем работы связанный с перевооружением НПЗ и введением новых стандартов на моторные топлива. С 1 января 2009 года на территории РФ был введен стандарт Евро-3, а с 1 января 2013 года Евро-5. Новый технический регламент предусматривает переходный период, в рамках которого в течение 3 лет со дня вступления в силу документа допускается продажа бензина с октановыми числами 80 и 92, однако для этого необходимо, чтобы остальные характеристики топлива соответствовали требованиям регламента. Таким образом с 1 января 2016 года в продаже не должно находится моторного топлива с октановым числом ниже 95, а ожидаемое введение в 2015 году стандарта Евро-6 дополнительно повысит требования к моторному топливу. В этой связи становится ясно что перед НПЗ стоит задача по увеличению объемов и качества присадок к моторному топливу для обеспечения внутреннего рынка и эффективной конкуренции с другими странами ВТО. Наибольшее применение среди октан повышающих добавок нашел метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ). МТБЭ — компонент, наиболее эффективно повышающий октановое число неэтилированных бензинов. МТБЭ не токсичен и в ~ 2 раза эффективнее, чем сернокислотный алкилат. Применение МТБЭ эфира в качестве компонента автомобильного бензина обеспечивают следующие свойства:

1)     температура кипения, которая находится в пределах, соответствующих интервалу минимальной детонационной стойкости бензина;

2)     плохая растворимость в воде;

3)     полное смешение с любыми углеводородами;

4)     низкая плотность.

Добавка МТБЭ в бензин обеспечивает большую полноту сгорания и не требует изменений в конструкции двигателя.

Бензины, содержащие МТБЭ, обладают лучшей детонационной стойкостью, нетоксичны и не оказывают вредного воздействия на организм человека и окружающую среду. В выхлопных газах снижается содержание окиси углерода на 20 % объемных, полициклической ароматики — на 70 % объемных, уменьшается количество несгоревших углеводородов.

Синтез МТБЭ состоит из трех основных процессов:

-       подготовка углеводородной шихты;

-       синтез МТБЭ;

-       дебутанизация продуктов реакции;

Синтез МТБЭ осуществляется в присутствии высокоактивного макропористого сульфокатионита по обратимой реакции.

 

Равновесие реакции сдвинуто вправо условиями проведения процесса.

Реакция протекает в жидкой фазе с выделением тепла. Тепловой эффект реакции составляет 10 ккал/моль.

В процессе образуется небольшое количество побочных продуктов: димеры изобутилена, триметилкарбинол, диметиловый эфир.

Образование данных продуктов происходит по следующим реакциям:

Димеризация изобутилена:

 

Гидратация изобутилена:

 

Межмолекулярная дегидратация метанола.

 

Конверсия изобутилена — 92,5 %

Конверсия метанола — 87,7 %     

Выход МТБЭ на превращенный изобутилен — 98,6 % мол

Выход МТБЭ на превращенный метанол — 99,3 % мол.

Для определения экономических затрат необходимых до доведения процесса синтеза МТБЭ до современных стандартов качества производится ряд расчетов в которых следует учесть современные патентные решения в области нефти-химической промышленности. Производится разработка автоматизированной системы управления процессом синтеза МТБЭ. В ходе работы будет разработано математическое описание объекта управления, спроектирована система автоматического управления процессом, произведён монтаж системы автоматического управления. Для этого необходимо сформировать систему управления на базе типизированных и унифицированных проектных решений. С целью унификации применяются типовые конфигурации технических средств, серийно выпускаемые датчики температуры, давления, расхода, преобразователи частоты, двигатели, исполнительные механизмы. Для развития отечественных предприятий в области автоматизации желательно закупать и использовать оборудование отечественного производства. При разработке системы управления необходимо стремиться к полной автоматизации процесса синтеза МТБЭ. Полная автоматизация процесса позволит снизить вероятность инцидента и аварии на производстве связанных с неправильными действиями обслуживающего персонала. Статистика аварий на предприятиях нефти-химической отрасли называет главной причиной нарушений производственного процесса человеческий фактор. Система автоматического управления позволит повысить безопасность процесса за счет снижения вмешательства человека в процесс принятия решений.

Мною разработана система автоматического управления, где в качестве контролирующего и регулирующего устройства используется контроллер S7–400 — модульный программируемый контроллер, предназначенный для построения систем автоматизации высокой и средней степени сложности.

В качестве контроля температуры были выбраны термопреобразователи типа ТХАУ-205-Ех используются для работы с жидкими, и газообразными средами неагрессивных, а также агрессивных, по отношению к которым материалы, контактирующие с измеряемой средой, являются коррозионностойкими к материалу, из которого изготовлен корпус прибора.

Для измерения давления применяются микропроцессорные 8-диапазонные датчики давления бизнес-класса. Одни из самых популярных датчиков в линейке НПП «ЭЛЕМЕР». Датчики предназначены для непрерывного преобразования избыточного давления в унифицированный выходной токовый сигнал, имеют высокую перегрузочную способность до 300 % от верхнего предела измерений.

Для контроля работы электронасоса применяется датчик давления типа СВД-И. Предназначен для непрерывное преобразование, в цифровой сигнал, значения измеряемого параметра давления избыточного. В датчике давления реализован ряд конструктивных защит от негативных воздействий во время эксплуатации: чувствительный элемент с 3-х кратным запасом прочности; двухмембранная конструкция чувствительного элемента, исключающая прорыв измеряемой среды; наличие встроенных элементов погашения импульсных сетевых помех.

Для измерения уровня в колонне и емкости применяется преобразователи Сапфир-22МП-ДУ-Ех. Предназначены для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами, в том числе со взрывоопасными условиями производства и обеспечивают непрерывное преобразование значения измеряемого уровня жидкости или уровня границы раздела двух жидких фаз, в унифицированный токовый выходной сигнал дистанционной передачи.

Для учета расхода были выбраны ультразвуковые расходомеры РУС-1 1ExibIIBT5х. Предназначены для коммерческого или оперативного учета в автоматизированных системах управления технологическими процессами транспортирования, хранения.

В качестве исполнительного механизма выбраны запорно-регулирующие клапаны РУСТ серии 410. Предназначены для автоматического управления потоками жидких и газообразных сред, включая агрессивные и пожароопасные, а также для перекрытия трубопроводов.

Для управления клапанами был выбран электропневматический позиционер ЭПП 300. Является регулятором в следящей системе, который обеспечивает заданную координацию положения пневматического исполнительного механизма поступательного или поворотного действия.

Для питания датчиков выбраны блоки питания Метран-608М. Предназначены для преобразования сетевого напряжения 220 B в стабилизированное выходное напряжение постоянного тока для питания датчиков с унифицированным выходным сигналом. Контроль значения напряжения каждого канала с выводом его на цифровой четырехразрядный индикатор передней панели. Разработанная мною система автоматизированного управления технологическим процессом по сравнению с существующей системой регулирования, обладает многими преимуществами. Например:

-       повышение уровня автоматизации производства;

-       повышение КПД;

-       улучшение качества производимой продукции;

-       уменьшение затрат на обслуживание системы.

Использование полученного по данной схеме МТБЭ в качестве присадки к позволит отечественному моторному топливу успешно конкурировать с зарубежными производителями, расширить рынок сбыта. Снизит загрязнение окружающей среды и улучшит общую экологическую обстановку в крупных городах. Позволит увеличить срок службы автотранспорта.

Литература:

1.                  Технологический регламент производственного процесса МТБЭ № 6ТР-И6

2.                  Контрольно-измерительные приборы НПП ЭЛЕМЕР URL: http://www.elemer.ru/news/104/960/

3.                  Модульный программируемый контроллер SIMATIC S7–400

Основные термины (генерируются автоматически): автоматическое управление, моторное топливо, непрерывное преобразование, октановое число, чувствительный элемент, питание датчиков, измеряемая среда, окружающая среда, автоматизированная система управления, система.


Похожие статьи

Разработка автоматизированной системы управления...

Разработка автоматизированной системы управления процессом получения гидросульфида натрия.

Они предназначены для автоматического перекрывания химических продуктов, горячей воды и других сред совместимых с материалом клапана.

Разработка системы управления процессом получения...

[3] Расход среды определяют методом переменного перепада давления.

Разработка автоматизированной системы управления процессом получения формальдегида.

Система управления расходованием топлива

Основные термины (генерируются автоматически): расходование топлива, Система управления, терминальное управление, камера сгорания, горючее

Автоматизированная система управления технологическим процессом дистилляции сероуглерода.

Экспериментальные исследования функционирования системы...

Ключевые слова: газотурбинный двигатель, топливная система, система автоматического управления, насос-дозатор.

Измерялись следующие параметры: расход топлива, давление топлива перед форсунками, давление воздуха за компрессором, температура газов за...

Разработка автоматизированной системы управления...

Разработка автоматизированной системы управления технологическим процессом ректификации изобутан-изобутиленовой фракции.

Имея ввиду соответствие. (9). После преобразования по Лапласу (9) переписывается в виде: (10).

Выбор системы управления двигателем электромобиля

Ключевые слова: электромобиль, система управления электроприводом, векторное управление.

Несмотря на большую популярность бензиновых автомобилей, неизбежное будущее будет за машинами, не загрязняющими окружающую среду.

Инновационная модульная система интеллектуального...

Классические мониторинговые системы с каналами управления могут быть представлены следующей структурной схемой (рис. 1). Причем, группа элементов 1 определяется

Рис. 3. Система комплексной безопасности жилых объектов и окружающей среды.

Система автоматического управления малоразмерным...

Процесс обеспечения стабильности параметров работы двигателя, путем дозирования подачи топлива в основную камеру сгорания, всегда являлся непростой задачей. Особую сложность представляют режимы запуска и переходные режимы работы двигателя...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Разработка автоматизированной системы управления...

Разработка автоматизированной системы управления процессом получения гидросульфида натрия.

Они предназначены для автоматического перекрывания химических продуктов, горячей воды и других сред совместимых с материалом клапана.

Разработка системы управления процессом получения...

[3] Расход среды определяют методом переменного перепада давления.

Разработка автоматизированной системы управления процессом получения формальдегида.

Система управления расходованием топлива

Основные термины (генерируются автоматически): расходование топлива, Система управления, терминальное управление, камера сгорания, горючее

Автоматизированная система управления технологическим процессом дистилляции сероуглерода.

Экспериментальные исследования функционирования системы...

Ключевые слова: газотурбинный двигатель, топливная система, система автоматического управления, насос-дозатор.

Измерялись следующие параметры: расход топлива, давление топлива перед форсунками, давление воздуха за компрессором, температура газов за...

Разработка автоматизированной системы управления...

Разработка автоматизированной системы управления технологическим процессом ректификации изобутан-изобутиленовой фракции.

Имея ввиду соответствие. (9). После преобразования по Лапласу (9) переписывается в виде: (10).

Выбор системы управления двигателем электромобиля

Ключевые слова: электромобиль, система управления электроприводом, векторное управление.

Несмотря на большую популярность бензиновых автомобилей, неизбежное будущее будет за машинами, не загрязняющими окружающую среду.

Инновационная модульная система интеллектуального...

Классические мониторинговые системы с каналами управления могут быть представлены следующей структурной схемой (рис. 1). Причем, группа элементов 1 определяется

Рис. 3. Система комплексной безопасности жилых объектов и окружающей среды.

Система автоматического управления малоразмерным...

Процесс обеспечения стабильности параметров работы двигателя, путем дозирования подачи топлива в основную камеру сгорания, всегда являлся непростой задачей. Особую сложность представляют режимы запуска и переходные режимы работы двигателя...

Задать вопрос