Контроль параметров процесса получения полиэтилена

Иркутский Государственный Технический Университет

Кафедра Автоматизации технологических процессов и производства.

Курсовой проект

по дисциплине «Автоматизация технологического процесса»

на тему: «Контроль параметров процесса получения полиэтилена»

Выполнил: студент гр. АТП-02-1

Ольшевский Н.Н.

Проверил: преподаватель

Киселёва О.В.

Иркутск, 2004 г.

Содержание:

1. Введение

2. Получение полиэтилена

3. Таблица параметров контроля и управления

4. Заказная спецификация на приборы

5. Описание приборов

7. Список литературы

Введение.

Благодаря своим свойствам в промышленности, полиэтилен используется для изготовления пленки и листов, для изоляции кабеля, также из него производят различную тару: химическую, обычную посуду и даже огромные цистерны для перевозки жидкостей.

Полиэтилен - отличный материал для облицовки изнутри металлических труб, применяемых для перекачки кислот и других жидкостей, разъедающих металлов. Там, где стальные трубы приходилось менять каждые 2 месяца, трубы, облицованные изнутри полиэтиленом, служат больше трёх лет (защищает от коррозии).

Производство полиэтилена

[-CH₂- CH₂-]_n - насыщенный углеводород парафинового ряда с молекулярной массой от 18000 до 800000 (в зависимости от метода). Это роговидный продукт, выпускаемый в виде гранул.

Сырьём для получения полиэтилена служит этилен, получаемый высокотемпературным пиролизом нефтяных фракций или высокотемпературным крекингом пропана и бутана при 800?C в трубчатых печах. Для полимеризации применяют этилен высокой степени чистоты (99,99 % C₂H₄), так как присутствие примесей может привести к обрыву полимерной цепи и снижению массы моля полимера. Особенно опасны примеси в сырье, поступающем на полимеризацию по радикальному механизму.

Для получения чистого этилена газовую смесь пропускают через систему охлаждения, работающую при температуре от -110 до -130°С и давлении от 0,5 до 5 МПа. При этом все примеси (за исключением ацетилена и олефинов) извлекаются из этилена. Ацетилен и олефины удаляются гидрированием в присутствии кобальт молибденового катализатора при температуре 250°С и давлении 1,5 МПа.

В настоящее время полиэтилен получают тремя способами:

1. полимеризацией этилена при низком давлении (0,5 - 0,8 МПа) и температуре 70 - 80°С в присутствии комплексных катализаторов, состоящих из четырёххлористого титана TiCl₄ и триэтилалюминия Al(C₂H₅)₃;

2. полимеризацией этилена в растворителе при 130 - 170°С и среднем давлении 3,5 - 4,5 МПа в присутствии окислов металлов переменной валентности (окислов хрома, ванадия и др.);

3. полимеризацией этилена при высоком давлении (130 - 250 МПа) и температуре 200 - 270°С в присутствии кислорода (0,005 - 0,008 % в смеси).

Полиэтилен высокого давления (рис. см. ниже) получают в присутствии кислорода. Процесс полимеризации протекает по радикальному механизму. Свежий этилен высокой степени чистоты из газгольдера под давлением 0,8 - 1,1 МПа поступает в смеситель (на схеме не показан) для смешения с кислородом (от 0,005 до 0,008 %) и возвратным этиленом, после чего попадается в систему компрессоров 1, где сжимается сначала до 25 МПа, а затем (после отчистки от масла) до 15 МПа. Причем, чем выше давление, тем выше скорость полимеризации.

Пройдя систему очистки и смазкоотделитель 2, этилен поступает в реактор 3 трубчатого типа на полимеризацию. Реактор является аппаратом идеального вытеснения. Он состоит из наклонно расположенных труб диаметром до 25 мм и общей длиной до 300 м и имеет три зоны: зону подогрева этилена до 200°С; зону полимеризации, где температура поддерживается в пределах 200 - 225°С, и зону охлаждения реакционной массы (110 - 125°С). Нагревание этилена и охлаждение реакционной массы осуществляется водой. Из реактора 3 образующийся полиэтилен вместе с этиленом, не вступившим в реакцию, через систему редукторов (на схеме не показано) проходит сепаратор и поступает в приёмник 5, где после снижения давления происходит разделение этилена и полиэтилена. Этилен, пройдя ловушку 6 и после промывки, снова возвращается на полимеризацию. Из приемника 5 расплавленный полиэтилен направляется на стабилизацию, окрашивание (если необходимо) и грануляцию. В качестве стабилизатора применяется смесь, состоящая из фенил - нафтиламина и дифенил - фенилендиамин и другие.

Гранулирование осуществляют несколькими методами и, в частности, продавливанием смеси полиэтилена и стабилизатора через фильеру гранулятора. Выходящие жгуты разрезаются вращающимся ножом на гранулы размером 2 - 3,5 мм. Готовый полиэтилен упаковывают в мешки и поставляют потребителю.

Степень конверсии этилена за одну стадию составляет 8 - 12 %, а при неоднократной циркуляции газа достигает 95 - 97 %.

Являясь термопластичным полимером, полиэтилен не растворяется в органических растворителях, но набухает в них, растворяется при температуре выше 70°С в хлорированных углеводородах, устойчив к действию концентрированных кислот, щелочей и растворов солей, но разрушается под действием окислителей, особенно при нагревании. Полиэтилен устойчив при нагревании без доступа воздуха до 290°С, но при температуре 350 - 400°С разлагается с образованием жидких и газообразных продуктов.

Заказная спецификация на приборы.

Описание приборов.

1. Давление

Метран-43Ф-Вн - ДИ

Датчик избыточного давления с взрывозащищённым исполнением.

Датчик давления состоит из преобразователя давления - измерительного блока (ИБ) и электронного преобразователя (ЭП).

При измерении давления избыточного давления датчиком Метран - 43 -ДИ давление рабочей среды подается в камеру «+», при этом камера “-“ сообщается с атмосферой.

Давление (разность давлений) рабочей среды воздействует на мембрану и посредством тяги вызывает деформацию чувствительного элемента, скрепленного с мембраной тензопреобразователя.

Чувствительный элемент - пластина монокристаллического сапфира с кремниевыми пленочными тензорезисторами, соединённая с металлической мембраной тензопреобразователя. Тензорезисторы соединены в мостовую схему. Деформация измерительной мембраны (деформация мембраны тензопреобразователя) приводит к пропорциональному изменению сопротивления тензорезисторов и разбалансу мостовой схемы. Электрический сигнал с выхода мостовой схемы датчика с АП поступает в электронный блок, где преобразуется в унифицированный токовый сигнал.

Измеряемая среда: жидкость, пар, газ, в т. ч. газообразный кислород и кислородосодержащие среды.

Метран -43Ф-Вн-ДИ модели 3196-02, климатическое исполнение У2, с основной допускаемой погрешностью 0,25%, верхний предел измерения 40 МПа, с аналоговым выходным сигналом 4-20 мА, код монтажных частей М16(Штуцер с накидной гайкой М16*1,5 и ниппелем d10).

Схема подключения.

2. Температура.

ТХАУ Метран-271 (ХА (К))

Термопреобразователь с унифицированным выходным сигналом ТХАУ Метран - 271 предназначен для преобразования температуры твердых, жидких, газообразных и сыпучих веществ в унифицированный токовый выходной сигнал.

Термоэлектродвижущая сила (термо-ЭДС) возникает в цепи, составленной из двух разнородных проводников при неравенстве температур в местах соединения этих проводников. При наличии разности температур в проводнике возникает диффузия электронов, приводящая к образованию электрического поля. Таким образом термоэлектродвижущая сила слагается из суммы скачков потенциала в контактах (спаях) термопары и суммы изменений потенциала, вызванных диффузией электронов, и зависит от рода проводников и их температуры.

ТХАУ Метран-271: код защитной арматуры 01, длина монтажной части 200 мм, с пределом основной допускаемой основной приведенной погрешности 0,5%, код исполнения защитной арматуры по материалам Н10 (12Х18Н10Т), диапазон измеряемых температур (0…600 С), с выходным сигналом 4-20 мА, климатическое исполнение по ГОСТ 15150 У1.1, ТУ 1150-51467515.005-01, поверка осуществляется метрологической службой предприятия - изготовителя.

3. Расход

а) Бескамерная диафрагма ДБ32

ДБ32-100-Б: давление измеряемой среды до 32 МПа, диаметр условного прохода 100 мм, ДБ сделана из стали 12Х16Н10Т, ГОСТ 14322-77.

б) Дифманометр Сапфир-22МТ-Ex

Датчик разности давления.

Датчик давления состоит из преобразователя давления - измерительного блока (ИБ) и электронного преобразователя (ЭП).

При измерении разности давления давление рабочей среды подается в камеру «+», при этом камера “-“ сообщается с атмосферой.

Разность давлений рабочей среды воздействует на мембрану и посредством тяги вызывает деформацию чувствительного элемента, скрепленного с мембраной тензопреобразователя.

Измерительная мембрана защищена с двух сторон разделительными мембранами, полость между которыми заполнена кремнийорганической жидкостью, разность давлений рабочей среды воздействует на разделительные мембраны.

Чувствительный элемент - пластина монокристаллического сапфира с кремниевыми пленочными тензорезисторами, соединённая с металлической мембраной тензопреобразователя. Тензорезисторы соединены в мостовую схему. Деформация измерительной мембраны (деформация мембраны тензопреобразователя) приводит к пропорциональному изменению сопротивления тензорезисторов и разбалансу мостовой схемы. Электрический сигнал с выхода мостовой схемы датчика с АП поступает в электронный блок, где преобразуется в унифицированный токовый сигнал

Измеряемая среда жидкость, пар; предельные номинальные перепады давления 0,16кПа-16МПа; предельно избыточное допустимое давление 25МПа; погрешность измерения 0,5 %; исполнение общепромышленное, взрывозащищенное, вид взрывозащиты: «искробезопасная» электрическая цепь «ia»; климатическое исполнение У2; питание датчиков - Ух от блоков питания БПС-90; габариты 140*75*110; РИБЮ 406233.016 ТУ

4. Уровень

УЛМ - 11

Датчик уровня представляет собой сложный стационарный радиолокационный прибор непрерывного действия. Он обеспечивает радиолокационное зондирование и формирование информации об уровне содержимого в контролируемом резервуаре.

В основу датчика положен принцип бесконтактного радиолокационного измерения расстояния до уровня раздела сред: воздушная среда - контролируемы продукт. Излученная антенной радиоволна отражается от поверхности продукта и через определённое время, зависящее от скорости распространения и расстояния до поверхности продукта, вновь попадает в антенну. Происходит преобразование излученного и принятого сигнала. В результате на выходе образуется сигнал, частота которого равна разности частот принятого и излученного сигнала. По разности частот определяется расстояние до продукта, а затем вычисляется уровень наполнения резервуара

Радарный уровнемер УЛМ - 11 предназначен для высокоточного бесконтактного измерения уровня жидких, вязких, сыпучих пастообразных продуктов в закрытых и открытых резервуарах. Основой уровнемера является малогабаритный датчик уровня, представляющий собой радиолокатор, устанавливаемый на крыше резервуара.

Уровнемер УЛМ - 11: диапазон измерений 0,6ч30 м, пределы погрешностей измерения уровня ±1 м, ширина луча 4є, режим работы не прерывный, выходной сигнал 4-20 мА, исполнение взрывозащищённое, маркировка взрывозащиты 1ExdllBT6, диаметр измерительного пятна на поверхности продукта 1,6 м.

Условия эксплуатации:

- температура окружающей среды: -50ч50 єС;

- влияние температуры измеряемого процесса: не влияет;

- атмосферное давление: 84ч106,7 кПа;

- относительная влажность: 95% при температуре 35 єС и более низких без конденсации влаги.

КК - клеммная коробка

ДУ - датчик уровня.

Список литературы:

1. «Химическая технология» Учебное пособие для вузов. Том 2

Соколов Р.С. 2000 г.

2. Номенклатурный каталог «Метран», 2001 г.

3. «Приборы, системы и средства автоматизации технологических процессов». Номенклатурный справочник. Том 1. Санкт-Питербург, 1999 г.

Перечень входных сигналов типа «да - нет»