4.4. Примеры функциональных схем асу тп устаноюк нефтехимического синтеза

Нефтехимическая отрасль промышленности, являясь связующим зве­ном между нефтеперерабатывающей, с одной стороны, и всеми другими отраслями органического синтеза - с другой, предназначена для переработки углеводородного сырья, поставляемого нефтяной и газовой промышленностью в ассортимент органических соединений практически почти всех классов. Это различные углеводороды, хлор и фторпроизводные, спирты и фенолы, простые эфиры, альдегиды и кетоны, карбоновые кислоты и их производные, амины и нитросоединения, ве­щества, содержащие серу и фосфор и др. По назначению они делятся на две группы: промежуточные продукты для синтеза других веществ и продукты целевого применения в равных отраслях народного хозяйства [35, 36]. Установки этой отрасли отличаются сложностью и совершенством с высокой степенью автоматизации. Ниже приведены примеры АСУ ТП ряда установок нефтехимических производств.

- 83 -

4.4.1. Функциональная схема асу тп установки получения формальдегида

Формальдегид получают в виде формалина – 37% раствора формальдегида в воде с добавлением 7...12% метилового спирта в качестве стабилизатора. Рассмотрим одну из основных схем (рис.4.15) получения формальдегида окислительным дегидрированием метанола.

Рис.4.15. Функциональная схема АСУ ТП установки получения формальдегида: Е – напорный бак; И – испаритель; Р – реактор с подконтактным холодильником; К1 – абсорбер; К2 – скруббер; Т1 – перегреватель; Т2, Т3 – холодильники; Н1, Н2 – насосы.

- 84 -

Окислительное дегидрирование проводят при недостатке кислорода. При этом глубокое окисление, ведущее к образованию окислов угле­рода, воды и метана, не получает значительного развития. Процесс дегидрирования обычно проходит при температурах 500...600°С и время контакта не превышает 0,01...0,03 сек. Выход формальдегида достигает 80…85% при степени конверсии метанола 85%. Катали­заторами процесса синтеза служат металлическая медь в виде сетки или стружки, серебро, осажденное на пемзе. Основными аппаратами являются: для проведения реакции реактор с холодильников Р; ис­паритель Н с емкостью Е; тарельчатая колонна К1; насадочная ко­лонна К2. Из вспомогательных аппаратов применяются теплообменники Т1, Т2, Т3; насосы Н1, Н2.

Метанол, содержащий 10... 12% воды, из напорного бака Е поступает в испаритель Н. В испарителе также через распределительное устройство подается воздух, предварительно очищенный от пыли и других загрязнений. Воздух барботирует через слой водного метанола и насыщается его парами. Паровоздушная смесь проходит брызгоуловитель, находящийся в верхней части испарителя, затем поступает в теплообменный аппарат Т1, в котором происходит перегрев образованной смеси. В реакторе Р в присутствии катализатора происходит реакция экзотермического окисления метанола:

КДж/моль. Реакционные газы сразу же поступают в холодильник, смонтированный вместе с реактором Р. При работе холодильника на водном конденсате тепло реакции используется для получения пара. Охлажденные газы поступают в абсорбционную колонну К1, где происходит избирательный про­цесс поглощения формальдегида водным раствором метанола. Послед­ний получают в скруббере К2 и насосом Н2 подают после охлаждения в теплообменнике Т3 в верхнюю часть абсорбера. Режим работы аб­сорбера должен обеспечивать выход готового формалина с содержа­нием 36...37% вес. формальдегида и 7...9% вес. метилового спирта. Часть воды и весь метанол, необходимый для этого, уже содер­жатся в реакционных газах. Недостающее количество воды поступает с водным метанолом, орошающим абсорбер К1. Процесс абсорбции идёт с выделением тепла, поэтому абсорбер имеет несколько промежуточных холодильников с принудительным охлаждением раствора, подава­емого циркуляционными насосами (на схеме показан только один ре­циркуляционный контур, состоящий не насоса Н1 и холодильника Т2). Полученный раствор формалина отводится с нижней части абсорбера К1 и собирается в сборнике (на схеме не показан).

- 85 -

Газы, содержа­щие пары метанола и немного формальдегида, отводятся с верха аб­сорбере у подаются в скруббер К2, орошаемый водой. Водный раст­вор метанола, выходящий из нижней части скруббера, охлаждается в холодильнике и идет на орошение абсорбера, а отходящие газы удаляются из системы. Схемой на рис.4.15 предусмотрен контроль и регулирование уровня, качества получаемого раствора в напорном ба­ке Е. Равномерность подачи раствора из напорного бака в испаритель обеспечивается контуром стабилизации расхода. Стабилизация темпе­ратуры в испарителе И осуществляется подачей пара. Предусмотрена система стабилизации расхода воздуха. По результатам контроля ка­чества продукта на выходе из испарителя можно корректировать за­дания контурам стабилизации расхода воздуха и температуры. Степень перегрева паров в теплообменнике Т1 корректируется изменением подачи пара. Контролю подвергается и расход паров, поступающих в реактор Р. Регулирование температуры в реакторе должно проводить­ся путем корректирующих воздействий локальных контуров подача во­ды, работы теплообменника Т1 и испарителя И. При этом должна быть достигнута определенная степень охлаждения полученного в реакто­ре продукта. В нижней части абсорбера К1 регулируется уровень пу­тем отвода формалина в сборник и температура путем изменения рас­хода через контур рециркуляции. Температура в самом рецеркулирующем контуре стабилизируется изменением режима работы теплообмен­ника Т2. Если абсорбер снабжен несколькими рецеркулирущими кон­турами, то в каждом из них следует предусмотреть аналогичные сис­темы. В верхней части абсорбера контролируется выход газа и регу­лируется температура орошения изменением режима работы теплообмен­ника Т3. Скруббер К2 снабжен автоматически управляемым контуром подачи воды. Работа насоса Н2 обусловлена наличием необходимого уровня в нижней части скруббера.