Проектирование системы автоматизации для обеспечения эффективного контроля, управления и защиты технологического процесса предварительной дегазации суспензии поливинилхлорида ПВХ

2.1 Характеристика объекта автоматизации

2.1.1 Описание технологического процесса

Стадия дегазации предназначена для выделения остаточного винилхлорида из суспензии ПВХ и сточной воды, образованной в отделении полимеризации.

Выделившийся винилхлорид направляется на газгольдер. Суспензия ПВХ и сточная вода после стадии дегазации направляется в отделение сушки.

Дегазация суспензии проводится в два приема: вначале дегазация под давлением в дегазаторе, затем дегазация в колонне.

Дегазатор представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат вместимостью 300 м³, снабженный трехлопастной импеллерной мешалкой с нижним приводом.

Вал мешалки снабжен торцевым уплотнением. В качестве затворной жидкости используется белое медицинское вазелиновое масло, которое подается на торцевое уплотнение из маслостанции с помощью шестеренчатого маслонасоса. Масло, пройдя торцевое уплотнение, поступает обратно в маслостанцию. Маслостанция состоит из емкости для масла, двух масляных фильтров и шестеренчатого маслонасоса.

Расход масла, подаваемого на торцевое уплотнение мешалки, составляет 320-500 л/ч.

Дегазация суспензии в дегазаторе 1 происходит за счет разности давления газообразного винилхлорида в дегазаторе и давления в коллекторе сброса винилхлорида на газгольдер.

Давление в трубопроводе сброса составляет 20 кПа. При снижении давления в дегазаторе до 20 кПа дегазация суспензии (объемная дегазация) считается законченной.

Давление в дегазаторе поддерживается в пределах 20-500 кПа.

Уровень в дегазаторе поддерживается в пределах 10-80%.

Для защиты дегазатора от превышения допустимого давления установлен предохранительный клапан, который сбрасывает избыточное давление на газгольдер при 0,55 МПа.

Суспензия после объемной дегазации из дегазатора подается насосом в колонну дегазации. Насос центробежный с сальниковым уплотнением. Производительность насоса 50 т/ч. На сальниковое уплотнение насоса для охлаждения сальников подается обессоленная вода давлением не менее 0,8 МПа.

Для очистки суспензии от корок ПВХ установлен фильтр вместимостью 0,3 м³.

Суспензионный фильтр представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат со съемной перфорированной пластиной внутри. Для промывки фильтра используется обессоленная вода. Для избегания прогиба фильтрующей пластины и выхода ее из строя, фильтр перед разгрузкой дегазатора заполняется обессоленной водой.

Выгрузка суспензии ПВХ из дегазатора ведется через донный клапан.

Расход суспензии на колонну составляет 20-45 т/ч и измеряется соплом Вентури.

Для подогрева суспензии на стадии дегазации используется пар с давлением 0,6 МПа. Из общего коллектора пар проходит через фильтры, где очищается от механических примесей и подается на каждую технологическую нитку дегазации отдельно.

Для лучшего удаления остаточного винилхлорида суспензию, перед подачей в колонну, подогревают до температуры (105-115)⁰С. Пар подается непосредственно в суспензию [59].

Функциональная схема процесса предварительной дегазации представлена в графической части (АПП. 000001. 168 А2).

Перечень контролируемых, регистрируемых и регулируемых параметров технологического процесса приведен в таблице 2.1.

Характеристики технологического оборудования приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.1 – Параметры технологического процесса

Позиция по функциональной схеме	Наименование параметра	Контроль		Регулирование
		показания	регистрация
1	2	3	4	5
1	Уровень суспензии ПВХ в дегазаторе	+	+	+
2	Расход масла, подаваемого на торцевое уплотнение мешалки	+	+	-
3	Давление в дегазаторе	+	+	-
4	Давление в трубопроводе сброса абгазов	+	+	+
5	Температура в трубопроводе суспензии	+	+	+
6	Расход суспензии на колонну	+	+	+
7	Расход обессоленной воды на сепаратор	+	+	+
8	Давление в трубопроводе подачи масла на торцевое уплотнение мешалки	+	+	-
9	Перепад давления на рабочем фильтре	+	+	-
10	Перепад давления на резервном фильтре	+	+	-
11	Температура редуктора мешалки	+	+	-
12	Концентрация винилхлорида в воздухе рабочей зоны	+	+	-
13	Температура подшипников насоса	+	+	-
14	Давление на нагнетании насоса	+	+	-

Таблица 2.2 – Характеристики технологического оборудования

Наименование оборудования	Материал	Техническая характеристика
Емкость для дегазации суспензии (дегазатор)	Х18Н10Т	Вертикальный цилиндрический аппарат со сферическими крышкой и днищем. Снабжен мешалкой с нижним приводом. V = 300 м3, D = 5400 мм, Нц.ч. = 11460 мм, Рабочее давление – 0,5 МПа (0,5 кгс/см2) Рабочая температура – 70 оС
Сепаратор газообразного винилхлорида	Х18Н1-Т	Вертикальный цилиндрический аппарат со сферическими крышкой и днищем. Снабжен круговым распылителем для воды. V = 9 м3, D = 2000 мм, Н = 2420 мм. Рабочее давление – 0,5 МПа (0,5 кгс/см2) Рабочая температура – 70 ºС
Фильтр суспензии	12Х18Н10Т	Вертикальный цилиндрический аппарат со сферическими крышкой и днищем. Снабжен встроенной перфорированной решеткой.V = 0,3 м3, D = 600 мм, H = 800 мм, Dотв. = 16 мм. Fфильтрации = 0,8 м2. Рабочее давление ‑ 0,1 - 0,4 МПа (1 - 4 кгс/см2) Рабочая температура – 70 ºС
Насос для перекачки суспензии	12Х18Н10Т	Центробежный насос с cальниковым уплотнением. Тип насоса Т8-65 НР-4. Производительность Q = 50 м3/ч Напор Н = 47 м в. ст. ж. Мощность электродвигателя – 20 кВт Частота вращения = 24,5 с (1470 об/мин) Исполнение 2ЕХеIIАТ3

2.1.2 Основные функции проектируемой системы контроля и управления

Проектируемая система контроля и управления обеспечивает выполнение следующих функций:

1) управляющие функции, выполняемые автоматически:

‑ автоматическое регулирование давления в трубопроводе сброса абгазов, температуры суспензии ПВХ, подаваемой на колонну, расхода суспензии ПВХ на колонну, расхода обессоленной воды на сепаратор;

‑ дискретное управление загрузкой и выгрузкой суспензии ПВХ из дегазатора (поз. 1), промывкой фильтров суспензии (поз. 7 и 8);

‑ технологические защиты по превышению уровня на ВХ на газгольдере, по снижению расхода суспензии на колонну, по превышению уровня пены на колонне дегазации, по превышению перепада давления на фильтре суспензии, по превышению концентрации ВХ в воздухе рабочей зоны, по снижению давления на нагнетании насоса (поз. 5, 6), по превышению температуры подшипников насоса;

2) управляющие функции, выполняемые оперативным персоналом с использованием средств АСУ ТП (дистанционное управление):

‑ ручное управление загрузкой и выгрузкой суспензии из дегазатора, исполнительными механизмами и приводами мешалки, маслостанции, насосов при отказе функций автоматического управления.

3) информационные функции, выполняемые оперативно:

‑ контроль наличия напряжения в цепях управления приводами;

‑ информация об отклонении контролируемых параметров режима от нормы;

‑ предупредительная и аварийная сигнализация;

‑ регистрация и хранение обобщенной информации о характерных нестационарных режимах технологических и электрических установок.

4) функции, выполняемые обслуживающим персоналом АСУ ТП:

‑ регистрация дефектов, не обнаруженных системой;

‑ проверка правильности функционирования технических и программных средств АСУ ТП;