Разработка автоматизированной системы управления технологическими процессами малотоннажного ацетиленоводородного производства

• Автор: Сушков, Дмитрий Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 154 с. : ил

Содержание
Введение
1. Анализ современных способов производства ацетилена и ацетиленоводородного производства

1.1. Современные способы получения ацетилена в промышленных условиях.

1.2. Обзор современных реакторов для разложения углеводородов и других устройств подобного
1.3. Анализ ацетиленоводородного производства как объекта моделирования и управления.

1.4. Цели и задачи исследования

2. Математическое моделирование системы охлаждения функциональных компонентов плазмохимического реактора
2.1. Дифференциальные зависимости для теплообмена в функциональных компонентах плазмотрона и моделирование процесса в канале реактора.

2.2. Моделирование процесса теплообмена в аноде и катоде плазмотрона

2.3. Экспериментальные зависимости степени конверсии метана

в ацетилен от входных параметров объекта управления
2.4. Выводы
3. Алгоритмизация процессов управления ацетиленоводородным производством
3.1. Структурное описание системы управления технологическим процессом и функциональных связей подсистем
3.2. Алгоритмизация процессов управления плазмохимическим
реактором и технологическим оборудованием.
3.3. Алгоритмы работы систем пожаротушения и
взрывопредупреждения
3.4. Выводы.
4. Программная реализация управляющих компонент
ацетиленоводородного производства
4.1. Структура технических средств АСУ ТП производства
ацетилена и жидкого водорода
4.2. Структура программного обеспечения АСУ ТГ.
4.3. Функциональное взаимодействие процедур программы
контроллера нижнего уровня АСУ ТП
4.4. Компоненты автоматизированного управления системами
пожаротушения и взрывопредупреждения.
4.5. Выводы
Заключение
Список используемых источников


Все указанные обстоятельства часто служат серьезным аргументом в пользу выбора других методов производства ацетилена. Использование дешевого природного газа и продуктов переработки нефти стало новым мощным стимулом для получения ацетилена. Из новых способов получения ацетилена чаще применяются окислительный пиролиз природного газа, электрокрекинг углеводородов и пиролиз в потоке высокотемпературных газов. Имеется много разновидностей каждого метода, отличающихся конструкцией основного аппарата, технологической схемой и параметрами производства. В настоящее время в промышленности разных стран процесс получения ацетилена окислительным пиролизом имеет наибольшее применение по сравнению с другими методами его получения из углеводородного сырья. Созданы крупные реакторы производительностью - тонн ацетилена в год. При окислительном пиролизе углеводородов тепло, необходимое для проведения эндотермической реакции образования ацетилена, получается в результате сжигания части исходного сырья в атмосфере кислорода. Процессу неполного горения присущи особые факторы (скорость горения, пределы взрываемости, индукционный период самовоспламенения горючих смесей и т. В процессе работы реактора окислительного пиролиза на стенках реакционной зоны отлагается сажа, которую периодически приходится удалять. Для этой цели применяются разнообразные механические приспособления. Сажеочистительные устройства, расположенные в зоне высоких температур, необходимо охлаждать водой, что усложняет их конструкцию и создает трудности при эксплуатации. Получение ацетилена электрокрекингом углеводородов основано на осуществлении электрического разряда в среде газообразных углеводородов, при котором происходит местный разогрев газа и расщепление его молекул на радикалы, рекомбинация которых приводит к образованию ацетилена, его гомологов, сажи, водорода и некоторого количества этилена. При электрокрекинге углеводородов энергия расходуется на подогрев исходного газа до температуры реакции и на образование ацетилена и побочных продуктов. Это очень быстро протекающая химическая реакция. На характер химических процессов, происходящих в дуге, наряду с температурой влияют давление, скорость, и режим газового потока. Постепенное накопление теоретического и практического опыта позволило создать первые полупроизводственные установки, а затем и крупное промышленное производство ацетилена на основе высокотемпературного пиролиза углеводородного сырья. Применение высоких температур для расщепления углеводородов, несмотря на кажущуюся простоту, потребовало разработки новых способов теплопередачи и использования специальных огнеупорных материалов. Особый интерес представляет собой поведение пиролиза углеводородов в среде теплоносителя, например, водорода или аргона, нагретых электрической дугой до - К, т. Поскольку при соприкосновении водорода и аргона с горячей нитью дуги никаких побочных продуктов, осложняющих выделение ацетилена, не образуется, в струе такой низкотемпературной плазмы можно осуществить направленный пиролиз углеводородов с целью получения ацетилена при малом количестве побочных продуктов и сажи. Степень превращения углеводородов и выход ацетилена в этих условиях существенно выше. В случае подачи метана при достаточном перемешивании его с водородной плазмой реакция расщепления протекает с хорошими выходами по ацетилену, однако и в данном случае образуются побочные продукты и сажа, хотя и в меньшем количестве. Предварительный подогрев углеводородов еще более улучшает технико-экономические показатели процесса [2, ]. При производстве ацетилена из углеводородов преимущества какого-либо одного метода не являются столь очевидными; во многих странах развиваются все известные методы, а выбор одного из них определяется конкретными условиями расположения предприятия, наличием сырья и энергетических ресурсов. В силу многих объективных причин на нашем предприятии в основу технологического процесса ацетиленоводородного производства был положен метод плазмохимического пиролиза природного газа.