РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ МОНОЭТАНОЛАМИНОВОЙ ОЧИСТКИ

DEVELOPMENT AN AUTOMATIZED PROCESS CONTROL SYSTEM FOR MONOETHANOLAMINE PURIFICATION

ДОЛГИХ СЕРГЕЙ СЕРГЕЕВИЧ
студент,
Волжский политехнический институт (филиал) ВолгГТУ
DOLGIH SERGEY SERGEEVICH
student,
Volzhsky Polytechnic Institute (branch) of Volgograd State Technical University
ЕФРЕМКИН СТЕПАН ИГОРЕВИЧ
ассистент кафедры «Автоматика, электроника и вычислительная техника»,
Волжский политехнический институт (филиал) ВолгГТУ
EFREMKIN STEPAN IGOREVICH
assistant chair «Automation, electronics and computer technology»,
Volzhsky Polytechnic Institute (branch) of Volgograd State Technical Universit

В работе рассматривается необходимость создания автоматизированной системы управле-ния технологическим процессом моноэтаноламиновой очистки. Это объясняется сложностью процесса и необходимостью обеспечения безопасности при его проведении. Приведены основные области применения метилового спирта, описание технологического процесса, осуществлен подбор технических средств автоматизации.

The paper considers the need to create an automated control system of technological process of mo-noethanolamine purification. It is explained complexity of the process and the need to ensure safety dur-ing its implementation. The main areas of application of methyl alcohol, the description of the technolog-ical process, the selection of technical means of automation are got.

Ключевые слова: автоматизация технологических процессов, моноэтаноламиновая очистка, метиловый спирт, метанол.

Key words: automation of technological processes, monoethanolamine purification, methyl alcohol, methanol.

В настоящее время в каждой отрасли промышленности используются системы автоматического управления. Их широкое распространение связано с увеличивающимися мощностями производства продукции в каждой сфере жизнедеятельности человека, будь то изготовление медицинских препаратов, техники или изготовление резиновых прокладок для машиностроения. Промышленная автоматизация уменьшает численность обслуживающего оборудование персонала, повышает надежность и долговечность оборудования, дает экономию материальных и энергетических ресурсов, улучшает условия труда и повышает безопасность производства. Высокий уровень производительности достигается благодаря тому, что в производстве сегодня используются современные технические средства автоматизации. Они обеспечивают автоматическое получение, передачу, преобразование, сравнение и использование информации в целях контроля и управления.

В данной работе рассматривается процесс производства метилового спирта по схеме сухой очистки. Метиловый спирт (метанол) – простейший одноатомный спирт, бесцветная ядовитая жидкость, первый представитель гомологического ряда одноатомных спиртов. Главным образом метанол используется в качестве полупродукта в ряде промышленных синтезов. Основным потребителем является производство формальдегида, и далее – смол и других продуктов на его основе. Важной областью потребления метанола в последнее время становится производство биодизельного горючего, получаемого переэтерификацией с CH3OH рапсового масла.

Цель автоматизированной системы управления состоит в оптимизации выхода целевого компонента и обеспечении безопасности производства, т.к. работа произ-водится с агрессивными и опасными для человека средами [3, с.334]. Применяя автоматизированную систему управления позволит произвести получение наиболее дешёвого метилового спирта с учётом из-держек на материальные и энергетические ресурсы.

Главной задачей при разработке системы управления является выбор пара-метров, участвующих в управлении. Из анализа научнотехнической литературы и описания технологического процесса было выявлено, что на качество получаемого продукта оказывает наибольшее влияние температура поступаемого моноэтаноламина на вход в абсорбер.

По характеру технологического процесса процесс относится к технологическому объекту управления с непрерывным характером производства, так как газ на очистку поступают практически безостановочно.

Современная технологическая схема получения метилового спирта из природного газа включает в себя следующие основные стадии:

1. Очистка природного газа от соединений серы путем гидрирования их до сероводорода с последующей адсорбцией последнего оксидом цинка (ZnO);

2. Конверсия природного газа в синтез-газ (паровая, паро-углекислотная, паро-кислородная или паро-кислородно-углекислотная);

3. Непосредственно сам синтез метанола на медьсодержащих катализаторах при 200–300°C и давлении 4–15МПа. Смесь на выходе из реактора содержит 3–5% метилового спирта. После охлаждения смеси и конденсации метаноласырца оставшийся газ подают обратно в реактор. Метанол-сырец помимо метанола (94–99%) содержит также воду, бутиловые, амиловые спирты, пропанол и ряд других примесей;

4. Ректификация метанола-сырца. На рисунке 1 представлена схема тех-нологического процесса очистки.

Ядром автоматизированной системы управления, без которого сложно достигнуть высокого качества получаемой продукции, несомненно является программируемый логический контроллер. На основе данных о современных технологических процессах были сформированы следующие требования:

1) Современный процессор с набором коммуникационных интерфейсов (Ethernet и/или RS 485);

2) Расширяемый (обычно за счет дополнительных модулей, подключаемых по шине или интерфейсу) набор сигналов ввода/вывода;

3) Многозадачная исполнительная система для выполнения пользовательских программ, разработанных с применением технологических языков стандарта MЭК 61131-3;

4) Поддержка стандартного протокола связи (Modbus RTU/TCP и т. п., либо фир-менный протокол с комплектным OPC DA-сервером, либо встроенный OPC UA-сервер).

Таким образом, наиболее подходящим ПЛК был выбран контроллер «SIMATIC S7-1500» фирмы SIEMENS. В таблице 1 приведен полный перечень технических средств автоматизации, подобранных для процесса моноэтаноламиновой очистки.

Таблица 1. Технические средства автоматизации для процесса моноэтаноламиновой очистки.

Наименование	Технические характеристики
1. ПЛК SIMATIC S7-1500	Климатическое исполнение 0 ... + 60°C Степень защиты корпуса IP54 Диапазон напряжений питания: 12-28В Потребляемая мощность, Вт Не более 10 Индикация работы контроллера, Индикация наличия сетевого обмена, Индикация работы программы
2. Датчик давления SITRANS P220	Диапазон измерения: 1-600бар; Выходной сигнал: 4…20мА; Напряжение питания: 12…36В.
3. Датчик расхода SONOFLO SONO 3300	Измеряемая среда: жидкости пар, газ. Типоразмер: от 15 до 1500мм Погрешность измерения расхода ±1,5% Выходной сигнал: 4 – 20мА Напряжение питания: 24В Пылевлагозащита: IP54
4. Датчик температуры SITRANS TS500	Диапазон измерения: -196…+1200°C; НСХ: ТХА; Выходной сигнал: 4…20мА; Напряжение питания: 12…36В; Зависимость тока от температуры: линейная.
5. Датчик уровня Sitrans Echomax XCT 12	Тип: ультразвуковой; Выходной сигнал: 4…20мА; Напряжение питания: 12…36В.
6. Газоанализатор ULTRAMAT LDS 6	Рабочая среда: CO, NO, CO2, CH4; Выходной сигнал: 4…20мА; Напряжение питания: 12…36В.

При проектировании использовались современные микропроцессорные средства автоматизации и современные датчики, что позволяет улучшить управление процессом и уменьшить энергетические затраты, а также количество отбракованного материала

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Моноэталоминовая очистка // Ин-формационный ресурс «Большая энциклопедия нефти и газа». URL: https://www.ngpedia.ru/id238842p1.html
2. Янчицкий В.В. и Чудненко А.П. Моноэтаноламиновая сероочистка коксового газа // Кокс и химия. 2002. №7. URL: http://masters.donntu.org/2008/feht/komissarova/library/index5.htm
3. Плотникова О. М., Григорович М. А., Кудрин Б. И., Евдокимов А. Н., Сосновских Е. Н. Острая токсичность некоторых неорганических солей моноэтаноламина // Вестник ЮУрГГПУ. 2012. №8. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ostraya-toksichnost-nekotoryh-neorganicheskih-soley-monoetanolamina
4. Технологический процесс моноэтаноламиновой очистки [Текст].
5. Кангин В.В. Промышленные контроллеры в системах автоматизации технологических процессов / В.В. Кангин. // Учебное пособие – Ст. Оскол: ТНТ, 2013. – 408 с.

REFERENCES (TRANSLITERATED)

1. Monoetalominovaya ochistka // Information resource " Big encyclopedia of oil and gas». URL: https://www.ngpedia.ru/id238842p1.html
2. Yanchitsky V. V. and Chudnenko A. P. Monoetanolaminovaya seroochistka koksovogo gaza // Coke and chemistry, 2002. №7. URL: http://masters.donntu.org/2008/feht/komissarova/library/index5.htm
3. Plotnikova O. M., Grigorovich M. A., Kudrin B. I., Evdokimov A. N., Sosnovskikh E. N. Ostraya toksichnost' nekotoryh neorganicheskih solej monoetanolamina // Bulletin Of The SUSU, 2012. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ostraya-toksichnost-nekotoryh-neorganicheskih-soley-monoetanolamina
4. Technological process of monoethanolamine purification
5. Kangin V. V. Promyshlennye kontrollery v sistemah avtomatizacii tekhnologicheskih processov. St. Oskol: TNT, 2013. 408 c.