Автоматизированная система управления установкой гидроочистки сырья для каталитического риформинга на ОАО «Славнефть - Ярославнефтеоргсинтез»

ОАО "Славнефть-Ярославнефтеоргсинтез" (ЯНОС) - одно из основных дочерних предприятий ОАО "НГК "Славнефть". Это крупнейший нефтеперерабатывающий завод Северного региона России с мощностью переработки более 14 млн. тонн углеводородного сырья в год.
Установка предварительной гидроочистки сырья – один из объектов строящегося на заводе комплекса глубокой переработки нефти (КГПН).

1. ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ.

1.1. Краткая характеристика и обоснование решений по технологии производства.

Наиболее распространённым способом облагораживания прямогонных бензиновых фракций в настоящее время остается процесс каталитического риформинга . Его конечным продуктом является высокооктановый катализат - основа для получения бензинов , соответствующих требованиям стандартов, с учетом перспективных тенденций по качеству и ассортименту.
Сырьем установки риформинга является гидроочищенная широкая бензиновая фракция.
Процесс гидроочистки сырья для риформинга осуществляется в соответствии с общепринятой технологией каталитической гидроочистки. Это эффективный и рентабельный процесс удаления из бензиновых фракций серы, азота, кислорода, металлов и других примесей, содержащихся в сырье и способных отравить катализаторы риформинга.
Для процесса гидроочистки используются алюмокобальтмолибденовые катализаторы ТНК-2000 или ТНК-2004. Эти катализаторы обладают высокой гидрообессеривающей и умеренной деазотирующей активностью. При температуре процесса гидроочистки они обеспечивают практически полную деструкцию органических соединений мышьяка и свинца, содержащихся в сырье в незначительных количествах, а также хорошо удаляют хлор и кислород.
Межрегенерационный период для принятых катализаторов - не менее 24 месяцев, срок службы - не менее 6 лет.
Способ регенерации катализатора - газовоздушный.
На скорость протекания и эффективность процесса гидроочистки существенное влияние оказывают технологические параметры процесса:
температура;
парциальное давление водорода;
объемная скорость подачи сырья;
соотношение водород : сырье.

Рекомендуются следующие условия процесса гидроочистки широкой бензиновой фракции:

температура на входе в реактор не более:
начало цикла	- 328°С
конец цикла	- 375°С
давление на входе в реактор:	- 34,1 кгс/см2
объемная скорость подачи сырья рабочая:	- 5, 69 ч-1
соотношение ВСГ : сырье, не менее:	- 150 нм3/м3;
необходимое количество катализатора	- 23 м3
парциальное давление на входе в реактор:	- 13,9 кгс/см2

1.2. Технология основного производства.

Сырье - прямогонная фракция бензина с установок АВТ поступает в сырьевую емкость Е-100, уровень в которой поддерживается клапаном, установленным на линии подачи сырья. Прямогонная фракция бензина в емкости Е-100 находится под "подушкой" топливного газа. Бензин из Е-100 поступает на прием насосов Н-101/1,2 и регулируемым потоком подается на смешение с водородсодержащим газом (ВСГ) в "тройник" смешения.
Регулируемый поток ВСГ поступает на смешение с бензином с выкида циркуляционного компрессора ПК-101/1,2.
Газожидкостная смесь в теплообменнике Т-100/1|4 (межтрубное пространство) за счет тепла гидрогенизата из реактора Р-100 нагревается до температуры 292°С (341°С - конец цикла) и поступает на нагрев в четырех поточную печь П-100.
Нагретая до 328°С (375°С) парогазовая смесь поступает на гидроочистку в реактор Р-100, где происходит реакция гидрогенизации сернистых соединений с образованием сероводорода.
Газо-продуктовая смесь из реактора Р-100 через теплообменники нагрева газо-сырьевой смеси Т-100/1|4 поступает на охлаждение в воздушные конденсаторы-холодильники ХВ-100/1,2.
Для разбавления кислых соединений и для растворения аммонийных солей перед входом в ХВ-100/1,2 в линию гидрогенизата насосом Н-102 из емкости Е-103 подается химочищенная вода.
Газо-продуктовая смесь после ХВ-100/1,2 направляется на разделение в сепаратор С-100, оборудованный перегородкой и сборником для кислой воды. Кислая вода по уровню раздела фаз сбрасывается в заводскую систему кислых стоков.
Отделившийся в С-100 ВСГ поступает в сепаратор С-101 и далее на прием циркуляционного компрессора ПК-101/1,2. Давление в С- 100 (31,7 кгс/см²) поддерживается подачей свежего ВСГ, который поступает из сети завода через сепаратор С-102 на прием дожимного компрессора ПК-102/1,2. Сжатый подпиточный ВСГ подается в линию газо-продуктовой смеси перед ХВ- 100/1,2. После пуска установки риформинга свежий СВГ будет поступать непосредственно с установки риформинга, а компрессора ПК-102/1,2 и сепаратор С-102 исключаются из технологической схемы.
Гидрогенизат из С-100 через теплообменник Т-101 и Т-102, где он нагревается кубовым продуктом колонны К-102 до 95°С и кубовым продуктом К-101 до 172°С, под собственным давлением поступает на 20-ю тарелку отпарной колонны К-101.
Пары легких углеводородов с верха К-101 поступают на конденсацию и охлаждение в воздушный конденсатор-холодильник ХВ-101, из которого газожидкостная смесь с температурой 55°С направляется в водяной холодильник Х-101, где охлаждается до температуры 40°С.
Охлажденная газожидкостная смесь перетекает в рефлюксную емкость Е-101, где происходит разделение на жидкость и газ. Кислый газ из Е-101 сбрасывается на аминовую очистку завода. Нестабильная головка из Е-101 забирается насосом Н-103/1,2 и подается на орошение верха К-101.
Часть бензина с низа К-101 насосами Н-104/1|3 подается в качестве горячей струи на нагрев в четырех поточную печь П-101 и далее в низ колонны. Остальное количество бензина под собственным давлением через теплообменник нагрева сырья Т-102 поступает в колонну разделения бензина К-102 на 23-ю тарелку.
Пары легкого бензина с верха К-102 поступают на конденсацию в воздушные конденсаторы-холодильники ХВ-102/1|3, где охлаждаются до температуры 68°С.
Легкий бензин перетекает в рефлюксную емкость Е-102, из которой забирается насосом Н-105/1,2 и подается на орошение верха колонны К-102, а балансовый избыток через холодильник Х-102 с температурой 40°С откачивается насосом Н-106/1,2 в парк.
Часть тяжелого бензина с низа колонны насосами Н-107/1°3 подается в качестве горячей струи в четырех поточную печь П-102 и далее в низ колонны.
Балансовое количество тяжелого бензина забирается насосом Н-108/1,2 с низа колонны К-102 и через теплообменник нагрева сырья отпарной колонны Т-101 подается на доохлаждение в водяной холодильник Х-103 и откачивается с установки с температурой 40°С в парк. После строительства установки риформинга откачка бензина будет осуществляться на установку (работа напрямую).


Упрощенная технологическая схема установки гидроочистки сырья

2. ОСНОВНЫЕ РЕШЕНИЯ ПО КОНТРОЛЮ И АВТОМАТИЗАЦИИ.

2.1. Автоматизация процесса.


Управление технологическим процессом осуществляется с помощью распределенной автоматизированной системы управления, использующей удаленные УСО, дублированные контроллеры и систему ПАЗ. Разработан комплекс периферийного (полевого) оборудования, необходимого для решения задач автоматизации.
Автоматизированная система управления предназначена в целом для выполнения информационных, управляющих и вычислительных функций, обеспечивающих:
контроль основных технологических параметров;
предупредительную и аварийную сигнализацию отклонений технологических параметров за допустимые пределы;
автоматическое регулирование параметров технологического процесса, в том числе многосвязанное;
дистанционное управление регулирующими органами и исполнительными механизмами;
контроль состояния воздушной среды в пределах объекта;
противоаварийную защиту, регистрацию срабатывания ПАЗ и контроль работоспособности средств ПАЗ;
учет основных сырьевых и энергетических потоков;
расчет технико-экономических показателей и определение материального баланса;
ручной ввод данных и команд с функциональной клавиатуры ПЭВМ;
документирование действий оператора и событий, составление рапортов, отчетов и др.

В качестве регулирующей арматуры используются регулирующие и запорные клапаны с пневматическим приводом и электропневмопозиционером импортных производителей.
В качестве отсекателей применены пневматические клапаны в комплекте с позиционерами, соленоидами и конечными выключателями.
Управление шиберами на дымовых трубах печей и дымоходах узла утилизации, а также жалюзями воздушных холодильников производится с помощью электрических исполнительных механизмов МЭО во взрывозащищенном исполнении, входящих в комплект поставки вышеперечисленного оборудования;
Контроль загазованности взрывоопасных производственных помещений и территории установки осуществляется с помощью сигнализаторов довзрывоопасных концентраций.
Сигналы о загазованности поступают на контроллеры ПАЗ, где формируются команды на включение звуковой сигнализации в зоне загазованности, включение аварийной вентиляции в помещении.
Для правильного ведения процесса и соблюдения экологических норм технологическая установка оснащена анализаторами физико-химического состава.
Температура продукта после воздушных холодильников поддерживается регулированием частоты вращения вентиляторов с помощью частотных преобразователей.
В виду того, что на установке имеются технологические блоки I категории опасности, блокировки по параметрам, определяющим взрывоопасность процесса, выполнены от независимых датчиков.
Подключение к контроллерам РСУ и ПАЗ датчиков с электрическим выходным сигналом осуществляется через активные барьеры искрозащиты.
На установке предусматривается заземление всех средств автоматизации. Для РСУ и ПАЗ предусматривается, помимо контура защитного заземления, контур информационного заземления.
Комплекс средств АСУ ТП и система ПАЗ относятся к потребителям особой группы I категории.
Для обеспечения безотказной работы контроллеров РСУ, ПАЗ и полевого КиПа предусматриваются устройства бесперебойного питания (UPS) с выходным напряжением 220В, 50Гц. Блоки бесперебойного питания включаются в параллельную работу на общую нагрузку. Мощность блоков позволяет сохранять электропитание в течение 30 минут при отключении напряжения.

2.2. Система управления (АСУТП).

АСУТП предназначена для автоматизированного управления установкой гидроочистки сырья каталитического риформинга. Она создана на базе современной системы цифрового управления с использованием микропроцессорной техники фирм Yokogawa Electric (РСУ) и Allan Bradley (ПАЗ), с самодиагностикой технических средств, с резервированием контроллеров и модулей ввода-вывода для контуров регулирования. АСУТП установки построена как многоуровневая интегрированная человеко-машинная система, работающая в реальном режиме времени, включающая в себя оперативный технологический и обслуживающий персонал и комплекс программно-технических средств.
Целью АСУТП является:
обеспечение устойчивого функционирования процесса при рациональном оперативном управлении в рамках технологического регламента;
обеспечение заданного качества конечного продукта;
повышение безопасности и надежности работы установки;
снижение сырьевых и энергетических затрат на производство единицы продукции;
улучшение условий труда обслуживающего персонала.

Управление технологическим процессом осуществляется из операторной установки 1А-1М, где организованы рабочие места операторов-технологов на базе интеллектуальных операторских станций.
Сбор информации осуществляется программируемыми контроллерами, которые выполняют первичную обработку сигналов. Результаты контроля отображаются на дисплеях станций управления в виде мнемосхем, трендов, таблиц нарушений и т.п.
Система управления имеет выход в заводскую сеть (протокол TCP/IP) для передачи данных о материальном балансе установки.
Для противоаварийной автоматической системы защит и блокировок (ПАЗ) предусмотрены логические контроллеры.
Система ПАЗ выполняется отдельно от системы управления, имеет возможность деблокировки технологических параметров с регистрацией произведенной деблокировки на РСУ. Построение системы ПАЗ исключает срабатывание блокировок от случайных и кратковременных сигналов нарушения нормального хода технологического процесса. Система ПАЗ интегрирована в информационную сеть передачи данных. При срабатывании ПАЗ в РСУ поступает соответствующий сигнал.
Для обеспечения высокой степени работоспособности, программируемые логические контроллеры и шина передачи данных полностью дублированы.
В операторной предусмотрена световая и звуковая сигнализация, срабатывающая при достижении предупредительных значений параметров процесса, определяющих его взрывоопасность.
Оперативное управление и контроль за ходом технологического процесса осуществляется из операторной, где установлены:
операторские станции, построенные с использованием ПЭВМ в промышленном исполнении и функциональных клавиатур;
инжиниринговая станция, принтеры.
Сигналы от полевых датчиков и первичных преобразователей поступают на модули ввода-вывода периферийных контроллеров, установленных в помещении контроллеров в производственном здании.
Шкафы с барьерами искробезопасности, блоками питания аналоговых сигналов 4-20мА и входных дискретных сигналов 24В, промежуточными реле установлены в помещении контроллеров. В этом помещении установлены также щиты вторичных приборов и преобразователей.
Аварийные сигналы и сигналы, необходимые оператору для ведения технологического процесса, от этого оборудования подключаются к контроллерам РСУ.
Щиты автоматики компрессоров располагаются в комнате машиниста.
В помещении оборудования КиА-0,4кВ размещаются блоки бесперебойного питания и щиты с магнитными пускателями 380В для управления МЭО.


Схема структурная КТС подсистемы контроля и управления