1.1.  Общая характеристика УКПН.

Проектируемая установка предназначена для переработки стабильной девонской нефти Карабашского месторождения в количестве 300 тыс. тонн в год с целью получения нефтепродуктов:

-  прямогонной бензиновой фракции (компонента автомобильного топлива);

-  фракции дизельного топлива;

-  легкого мазута.

Вновь проектируемый блок производства компонентов моторных топлив включает в себя:

-  обессоливание нефти в электродегидраторе ЭГ-50;

-  нагрев нефти в теплообменниках ''нефть-мазут'' и печи ЦС1-106/7;

-  колонну атмосферной разгонки нефти;

-  отпарную колонну дизельной фракции с рибойлером;

-  аппараты воздушного охлаждения;

-  насосы перекачки стабильной нефти и нефтепродуктов.

Продолжительность работы блока принимается 8000 часов в год.

Площадка строительства расположена на территории Карабашской УКПН, в Бугульминском районе РТ. Площадка проектируемых сооружений располагается на участке демонтированных сооружений, частично покрыта бетоном, щебнем.

Абсолютные отметки поверхности площадки ≈ 155,10 м.

Подземные воды в мае 2000 г. отмечены на глубине от 3,5 м.

Транспортная связь осуществляется автомобильным транспортом.

Район строительства характеризуется следующими климатическими данными:

-  нормативное ветровое давление – 30 кгс/м²;

-  нормативный вес снегового покрова – 150 кгс/м²;

-  расчетная температура наружного воздуха – минус 33°С;

1.2.  Характеристика исходного сырья, готовой продукции и                    вспомогательных материалов.

Исходным сырьем установки производства компонентов моторных топлив является стабилизированная девонская нефть Карабашского месторождения.

                     Таблица 1              Состав исходной нефти

Физико-химические основы процесса.

Производство компонентов моторных топлив – прямогонного бензина и фракции дизельного топлива из нефти основано на процессе ректификации. Ректификация – физический метод разделения, основанный на многократном противоточном жидкой и паровой фаз на ректификационных тарелках колонных аппаратов. Наиболее легкие компоненты жидкого орошения испаряются и вместе с парами устремляются вверх, а наиболее тяжелые компоненты паровой фазы, конденсируясь, остаются в жидкости.

 В результате в ректификационной колонне непрерывно идут процессы конденсации и испарения на тарелке с выделением определенных фракций из нефти.

Продуктами установки при разгонке стабильной нефти являются:

-  прямогонная бензиновая фракция (компонент автобензина);

-  фракция дизельная по ТУ 0272-009-00151638-96;

-  легкий мазут.

Путем смешения полученного прямогонного бензина с высокооктановыми компонентами и антидетонационными добавками может быть выработан бензин автомобильный А-76 по ГОСТ 2084-77.

Полученная дизельная фракция по совокупности показателей, за исключением содержания серы соответствует требованиям ГОСТ 305-82 на топливо дизельное. Поэтому данная фракция может быть использована как компонент дизельного топлива по ТУ 0272-009-00151638-96 или же как дизельное топливо по ТУ 38.401-58-80-94, в которых допускается содержание серы до 1,0% масс.

Отдувочный углеводородный газ из бензосепаратора установки направляется на факельную линию УКПН.

Кубовый остаток колонны (легкий мазут) закачивается в обезвоженную, обессоленную нефть.

В качестве вспомогательных материалов в технологии используются ингибиторы коррозии ТИНКОР-1, ИКБ-2-2 и деэмульгатор ''Риапон'' и др.

1.3.   Описание технологической схемы и схему КИПиА.

Стабильная нефть с УКПН-1 после теплообменников Т-104 с температурой    70°С поступает в электродегидратор поз. ЭД-301. Перед электродегидратором в поток нефти вводится пресная вода и деэмульгатор посредством блок-дозатора поз. БР-301. В электродегидраторе поз. ЭД-301 осуществляется процесс обезвоживания и обессоливания нефти до остаточного содержания воды не более 0,2% и хлористых солей не более 5 мг/л.

Соленая вода из ЭД-301 отводится в линию промышленной канализации УКПН.

Нефть из электродегидратора поступает в буферную емкость поз. Е-301. Из емкости Е-301 нефть насосом поз. Н-301/1,2, под давлением Р=1,6 МПа прокачивается через теплообменники поз. Т-301/1,2, нагревается до температуры 220°С, затем через печь поз. П-301, нагревается до температуры 350°С с образованием паровой фазы и при давлении 0,2 МПа поступает в колонну ректификации поз. К-301 на 4-ю тарелку.

Нагрев нефти в теплообменниках поз. Т-301 осуществляется рекуперацией тепла кубового остатка (легкого мазута) колонны К-301.

Паровая фаза колонны К-301 поступает с температурой 140-147°С в конденсатор-холодильник поз. АВГ-301/1,2, где конденсируется, охлаждается до 40-50°С и поступает в сепаратор поз. С-301, где происходит разделение жидкой бензиновой фракции от несконденсированных газов.

Углеводородные газы из сепаратора ввиду их малого количества (не более 16 кг/час) направляются на факел.

Бензиновая фракция из сепаратора поз. С-301 насосом поз. Н-304/1,2 подается на 22-ю тарелку колонны К-301 в качестве орошения, балансовое количество отводится на склад в существующие емкости хранения бензина поз. Е-1/1,2 и  Е-2/1-8.

С 13 тарелки колонны К-301 при температуре 201°С выводится боковой погон (фракция 180-350°С) для отпарки в стрипинг-колонну поз. К-302. Отпарка фракции производится в рибойлере поз. Т-302 при температуре 220°С. Обогрев рибойлера осуществляется кубовым остатком (легкий мазут) колонны К-301.

Паровая фаза из рибойлера поступает под 1-ю тарелку колонны К-302 и затем поступает из К-302 на 17-ю тарелку колонны К-301.

С низа рибойлера поз. Т-302 компонент дизельного топлива выводится насосом поз. Н-303/1,2 через концевой холодильник поз. АВГ-302, подается на склад в емкости поз. Е-2/1,2 и в резервуар РВС-5000 поз. Р-1.

Кубовый остаток колонны К-301 (легкий мазут) насосом поз. Н-302/1,2 через теплообменники поз. Т-301/1,2 при температуре 90°С выводится с установки для смешения с товарной нефтью.

Для защиты от коррозии оборудование конденсационно-холодильного узла, верхней части корпуса и тарелок колонны Т-301 в шлемовую трубу и во флегмовую линию с помощью блока-дозатора БР-302 подается ингибитор коррозии.

Нормы расхода всех реагентов уточняются в процессе эксплуатации.

Освобождение оборудования и трубопроводов перед ремонтом предусматривается в дренажную емкость Е-302, откачка из емкости Е-302 предусматривается  погружным насосом Н-305 в поток сырой нефти, поступающей на установку.

В соответствии с заданием для проектируемого объекта предусматривается автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУТП). В настоящем разделе проекта выполняется нижний уровень, а проектирование верхнего уровня АСУТП является клеммник контроллера, поставляемого НИЦ ''Инкомсистем''.

В качестве объектов автоматизации приняты:

-  площадка печи поз. А1;

-  блок колонн поз. А2;

-  дренажная емкость поз. А3.

В соответствии со схемой автоматизации проектом предусматривается:

-  местный контроль температуры в трубопроводе нефти в электродегидратор ЭД-301; нефти в емкости Е-301; нефти и мазута на входе и выходе теплообменников Т-301/1,2; бензиновой фракции наверху колонны К-301; дизельного топлива из зоны отбора колонны К-301, из колонны К-302 и на выходе из Т-302; мазута в кубе колонны К-301; в трубопроводе бензина на входе и выходе АВГ-301/1,2; в трубопроводе дизельного топлива на входе и выходе АВГ-302;

-  местный контроль давления в различных точках схемы;

-  дистанционный контроль температуры и давления в различных точках схемы;

-  дистанционный контроль расхода нефти в печь П-301 и бензиновой фракции в колонну К-301;

-  дистанционный контроль уровня воды с углеводородами в дренажной емкости Е-302;

-  дистанционный контроль загазованности на площадке печи, на площадке блока колонн и у дренажной емкости Е-302;

-  дистанционный контроль наличия пламени в печи П-301 и газовой шапки в электродегидраторе ЭД-301;

-  автоматическое регулирование температуры, давления, расхода, уровня в различных точках схемы;

-  сигнализация на пульте оператора о температуре, давлении, уровне в различных точках схемы, неисправности приборов, отсутствия напряжения и т.д.;

-  дистанционное и автоматическое управление насосами, задвижками, клапанами и т.п.

Схема автоматизации технологической установки приведена на 2 листах графического материала и предусматривает:

Местный контроль температуры:

-  в трубопроводе нефти в электродегидратор ЭД-301;

-  нефти в емкости Е-301;

-  нефти на входе и выходе теплообменников Т-301/1,2;

-  мазута на входе и выходе теплообменников Т-301/1,2;

-  бензиновой фракции наверху колонны К-301;

-  дизельного топлива из зоны отбора колонны К-301;

-  нефти обессоленной на 4 тарелку колонны К-301;

-  мазута в кубе колонны К-301;

-  дизельного топлива из колонны К-302;

-  в трубопроводе дизельного топлива на входе и выходе аппарата воздушного охлаждения АВГ-302;

-  в трубопроводе бензина на входе и выходе аппаратов воздушного охлаждения АВГ-301/1,2;

-  дизельного топлива на выходе из Т-302;

Местный контроль давления:

-  в трубопроводе нефти в электродегидратор ЭД-301;

-  в трубопроводе воды промышленной к электродегидратору ЭД-301;

-  нефти в электродегидраторе ЭД-301;

-  нефти в емкости Е-301;

-  нефти на приеме и выкиде насосов Н-301/1,2;

-  нефти в печь П-301;

-  нефти из печи П-301;

-  газа топливного в печь П-301;

-  бензина наверху колонны К-301;

-  мазута внизу колонны К-301;

-  мазута на приеме и выкиде насосов Н-302/1,2;

-  дизельного топлива на приеме и выкиде насосов Н-303/1,2;

-  бензина на приеме и выкиде насосов Н-304/1,2;

-  газа в сепараторе С-301;

-  дизельного топлива в Т-302;

-  воды с углеводородами на выкиде насоса Н-305;

     Дистанционный контроль температуры:

-  в трубопроводе нефти в электродегидратор ЭД-301;

-  нефти в печь П-301;

-  дымовых газов на выходе из печи П-301;

-  дымовых газов на перевале печи П-301;

-  дизельного топлива из зоны отбора колонны К-301;

-  нефти обессоленной на 4 тарелку колонны К-301;

-  мазута в кубе колонны К-301;

-  дизельного топлива в колонне К-302;

-  подшипников насосов Н-301/1,2; Н-302/1,2; Н-303/1,2; Н-304/1,2.

     Дистанционный контроль давления:

-  нефти в печь П-301;

-  газа топливного в печь П-301;

-  бензина в колонне К-301;

-  мазута в колонне К-301;

     Дистанционный контроль расхода:

-  нефти в печь П-301;

-  бензиновой фракции в колонну К-301.

     Дистанционный контроль уровня воды с углеводородами в дренажной емкости Е-302.

          Дистанционный контроль загазованности на площадке печи, на площадке блока колонн и у дренажной емкости Е-302.

    Дистанционный контроль наличия пламени в печи П-301.

Дистанционный контроль наличия газовой шапки в электродегидраторе ЭД-301.

Автоматическое регулирование:

-  температуры нефти из печи П-301 клапаном на трубопроводе топливного газа в печь;

-  температуры верха колонны К-301 клапаном на трубопроводе бензиновой фракции в колонну;

-  температуры дизельного топлива в Т-302 клапаном на трубопроводе мазута  в Т-302;

-  давление нефти после печи П-301 клапаном на трубопроводе нефти из печи;

-  давление в сепараторе С-301 клапаном на трубопроводе сбросного газа на факел;

-  расхода нефти в электродегидратор ЭД-301 клапаном на трубопроводе нефти в электродегидратор;

-  расхода воды промышленной в электродегидратор ЭД-301 клапаном на трубопроводе воды в электродегидратор;

-  уровня раздела фаз ''нефть-вода'' в электродегидраторе ЭД-301 клапаном на трубопроводе соленой воды из электродегидратора;

-  уровня нефти в емкости Е-301 клапаном на трубопроводе нефти в теплообменники Т-301/1,2;

-  уровня мазута в колонне К-301 клапаном на трубопроводе мазута от насосов Н-302/1,2;

-  уровня бензиновой фракции в сепараторе С-301 клапаном на трубопроводе бензина от насосов  Н-304/1,2;

-  уровня дизельного топлива в аппарате Т-302 клапаном на трубопроводе дизельного топлива от насосов Н-303/1,2;

Сигнализацию на пульте оператора:

-  перегрева подшипников насосов Н-301/1,2; Н-302/1,2; Н-303/1,2; Н-304/1,2; 

-  высокой температуры нефти из печи П-301;

-  высокой температуры дымовых газов на перевале и выходе из печи П-301;

-  низкого давления нефти на выходе в печь П-301;

-  низкого давления топливного газа в печь П-301;

-  снижения расхода нефти в печь П-301;

-  верхнего и нижнего уровня воды с углеводородами в дренажной емкости Е-302;

-  верхнего и нижнего уровня раздела фаз ''нефть-вода'' в электродегидраторе ЭД-301;

-  верхнего и нижнего уровня нефти в емкости Е-301;

-  верхнего и нижнего уровня в колонне К-301;

-  верхнего и нижнего уровня бензиновой фракции в сепараторе С-301;

-  верхнего и нижнего уровня дизельного топлива в аппарате Т-302;

-  наличие газовой шапки в электродегидраторе ЭД-301;

-  снижения разряжения в печи П-301;

-  наличие довзрывоопасной концентрации на площадках 20% и 50% НКПР;

-  неисправности прибора контроля загазованности;

-  отсутствие напряжения в схеме контроля загазованности;

-  отсутствие напряжения в схеме защиты печи;

-  погасание пламени в печи П-301;

-  положение отсечного клапана на трубопроводе топливного газа в печь П-301 (''Открыт'', ''Закрыт'');

-  крайних конечных положений всех регулирующих клапанов (''Открыт'', ''Закрыт'');

-  работы насосов Н-301/1,2; Н-302/1,2; Н-303/1,2; Н-304/1,2; Н-305;

-  положения электрофицированных задвижек ЗД-301, ЗД-302 (''Открыта'', ''Закрыта'', ''Авария'');

Дистанционное и автоматическое управление

Насосы Н-301/1,2 автоматически отключаются:

-  при температуре подшипников Т > 80°С;

-  при минимальном уровне нефти в емкости Е-301.

Насосы Н-302/1,2 автоматически отключаются:

-  при температуре подшипников Т > 80°С;

-  при минимальном уровне мазута в колонне К-301;

Насосы Н-303/1,2 автоматически отключаются:

-  при температуре подшипников Т > 80°С;

-  при минимальном уровне дизельного топлива в аппарате Т-302;

Насосы Н-304/1,2 автоматически отключаются:

-  при температуре подшипников Т > 80°С;

-  при минимальном уровне бензиновой фракции в сепараторе С-301.

Насос Н-305 в дренажной емкости Е-302 автоматически включается при верхнем уровне и выключается при нижнем уровне в этой емкости.

Для задвижек электрофицированных  ЗД-301, ЗД-302 предусмотрено дистанционное управление с пульта оператора (закрытие или открытие).

Автоматическое закрытие отсечного клапана на топливном газе в печь П-301 предусмотрено при:

-  снижении расхода нефти в печь ниже 35 м³/ч;

-  повышении температуры дымовых газов на перевале более 1000°С;

-  повышении температуры нефти на выходе из печи более 350°С;

-  снижении давления нефти на входе в печь ниже 0,6 МПа;

-  снижении давления топливного газа ниже 0,05 МПа;

-  снижении разряжения в печи ниже 140 Па;

-  погасании пламени в печи.

Для электродегидратора  ЭД-301 предусмотрено управление со щита КИП (включение и отключение) кнопками и автоматическое отключение при наличии газовой шапки или при верхнем раздела фаз ''нефть-вода'' в электродегидраторе. Сигнализация включения, отключения и аварийного отключения предусмотрена на щите КИП.

При наличии довзрывоопасной концентрации на площадках 20% НКПР автоматически подается световая и звуковая сигнализация на соответствующие площадки. Звуковая сигнализация отключается по месту кнопкой управления и дистанционно с пульта оператора, а при снижении довзрывоопасной концентрации до нормальных значений снимается блокировка автоматически и звуковая сигнализация возвращается в исходное состояние. Кроме того, предусмотрена проверка по месту исправности сигнальных ламп и сирен.

1.4.  Анализ существующей схемы автоматизации с точки зрения ее технического совершенства и эффективности.

Все приборы и средства автоматизации, примененные в проекте, выпускаются промышленностью России.

Для дистанционно контролируемых параметров приняты датчики с электрическим унифицированным выходным сигналом.

Для ввода сигналов в контроллер предусмотрены датчики с токовым выходным сигналом 4-20 мА, а термопреобразователи сопротивления с НСХ 100П. Вся информация от датчиков представляется оператору на дисплее в текстовом и графическом виде.

Для автоматического управления потоками жидкостей и газов применены клеточные регулирующие клапаны типа КМР и РК, которые оснащены  электропневматическим позиционером и конечными сигнализаторами крайних положений во взрывозащищенном исполнении, и установленными на клапане.

Контроллер обеспечивает искрозащиту датчиков с выходными сигналами 4-20 мА, термопреобразователей сопротивления, термопар и компенсацию температуры холодных спаев.

В процессе создания и редактирования базы данных контроль вводимых данных выполняется как средствами системы (ввод в соответствии с заданными форматами, контроль на корректность вводимого значения), так и визуально оператором (запрос на подтверждение ввода после отображения вводимых величин).

В системе предусматривается защита от несанкционированного доступа, которая обеспечивается системой паролей.

В процессе функционирования системы выполняется анализ выполнения запросов со стороны эксплутационного и технологического персонала на корректность.

Вводимые данные автоматически проверяются на достоверность значений. Производится анализ вводимых оператором значений уставок и коэффициентов.

Контроль за изменениями в инструкциях и руководствах осуществляется соответствующим персоналом.

Обмен данными между контроллером GE Fanuc и операторской станцией iFIX Dynamics осуществляется в соответствии с принятым протоколом сети Modbus Plus. При этом контроль правильности передачи данных осуществляется программными средствами, осуществляющими обмен.

Рабочая станция iFIX предназначена для использования в качестве рабочего места оператора технолога и выполняет следующие функции:

• опрос контроллера;
• контроль значений параметров;
• сигнализация о нарушениях технологических норм, аварийных ситуациях и сбоях оборудования;
• визуализация состояния ТП в реальном масштабе времени;
• печать отчетных документов;
• дистанционное управление регуляторами и исполнительными механизмами.

Связь операторской станции и контроллера осуществляется по сети Ethernet с использованием детерминированного протокола.