• Готовые работы
• Схемы автоматизации
• Реакторы

Реактор гидрирования сернистых соединений. Функциональная схема автоматизации

Управлению и контролю подлежит следующий фрагмент технологической схемы блока сероочистки природного газа.

Природный газ при давлении 4.5 МПа и температуре 130 °С поступает в змеевики радиантной камеры трубчатой печи. В них происходит нагревание газа до температуры 420 °С. Снизу в печь через горелки подается топливо – природный газ.

Температура дымовых газов, покидающих радиантную камеру печи, составляет 400 °С. Далее дымовые газы направляются в пароперегреватель, где за счет их тепла образуется водяной пар низкого давления при температуре 110 °С. Это позволяет более полно использовать тепло сгорания топлива. Полученный пар используется как вторичный энергоресурс далее по схеме.

Нагретый природный газ поступает в реактор, где на катализаторе идет химическая реакция гидрирования сернистых соединений. Реакция эффективно идет при повышенной температуре, поэтому в схеме предусмотрен контур регулирования расхода топлива в печь для поддержания температуры газа перед реактором в заданных пределах.

В качестве объекта управления при автоматизации процесса сероочистки природного газа от сернистых соединений примем трубчатую печь, состоящую из двух радиантных камер и пароперегревателя и реактор гидрирования сернистных соединений.

Показателем эффективности данного процесса является концентрация сернистых соединений после реактора. Она зависит от активности катализатора (может снижаться с течением времени), давления, температуры и содержания сернистых соединений в газе, поступающим в аппарат. Давление и состав газа на данном участке не регулируются, поэтому задача управления процессом заключается в поддержании постоянной температуры перед реактором.

Основными возмущающими воздействиями для процесса гидрирования сернистых соединений являются:

• изменение концентрации сернистых соединений в очищенном газе. Реактор рассчитывается исходя из максимально возможного количества примесей в газе, поэтому при штатном режиме работы установки загруженное количество катализатора обеспечивает требуемую степень очистки. На случай нарушения режима работы аппарата и увеличения количества сернистых соединений в очищенном газе предусмотрена аварийная сигнализация;
• изменение температуры исходного природного газа. Для этого предусмотрен контур регулирования температуры газа перед реактором (после трубчатой печи), регулирующий расход газа на факелы печи (см. первый и второй контуры на схеме);
• расход природного газа. В случае изменения технологического режима работы всей установки может измениться количество газа, поступающего на синтез. Если расход газа будет снижаться, то степень его очистки будет увеличиваться из-за снижения объемной скорости газа через реактор. При увеличении расхода сверх расчетного и неудовлетворительной очистке предусмотрена аварийная сигнализация (на контуре контроля состава газа после реактора), поскольку улучшить эффективность работы катализатора нельзя.

При нормальном протекании гидрирования необходимо поддерживать постоянной температуру газа, выходящего из печи; она составляет Т = 400 °С, этого можно достигнуть, контролируя расход топлива на горелки печи.

Расход подогреваемого природного газа смеси не является параметром контроля и регулирования так как газ поступает в печь с другой установки (с компрессора).

Температура и расход исходного природного газа и расход топлива фиксируются приборами для последующего анализа в случае возникновения сбоев в работе установки.

В печи для утилизации тепла дымовых газов установлен пароперегреватель. Температура пара на выходе из пароперегревателя определяет задачу для регулировки расхода воды в пароперегреватель.

Температура газа на выходе из печи определяет задачу для блока регулировки расхода топлива, направляемого в печь. Цель регулирования – поддержание температуры смеси на выходе из печи в строго заданных пределах для обеспечения возможно большей эффективности процесса гидрирования.

В случае снижения активности катализатора концентрация сернистых соединений на выходе из аппарата может увеличиться сверх допустимого значения. В этом случае предусмотрена автоматическая сигнализация.