Курсовая с практикой на тему Проект системы автоматизации процесса полимеризации синтетического каучука (ЭПК)

Комплексная автоматизация с применением
автоматизированных систем, с широким использованием вычислительной техники существенно
повышает производительность труда, снижает вероятности возникновения аварийных
ситуаций. Благодаря автоматизации ликвидируется необходимость выполнения
человеком однообразных, утомительных операций. Труд становится более
интеллектуальным и интересным. В автоматизированном процессе производства роль
человека сводится к наладке, регулировке, обслуживании средств автоматизации и
наблюдению за их действием [3].

По завершению выполнения курсовой работы,
получены следующие результаты:

– исследовать технологический процесс
полимеризации синтетического каучука;

– разработана структурная схема АСУТП;

– разработана функциональная схема контроля
и управления;

– разработана схема противоаварийной
защиты;

– разработана программно-техническая
реализация АСУТП;

– исследована структура и основные этапы
подготовки информации для использования CASE-средств, программирования
контроллеров и SCADA-систем.

Все поставленные задачи решены, цель работы
достигнута.

1 Расчётно-исследовательский раздел

1.1
Литературный обзор процесса полимеризации

В настоящее время в мире производят
более 260 марок этилен-пропиленовые каучука (ЭПК). По объему потребления ЭПК
занимает четвертое место: после бутадиен-стирольного, изопренового и
бутадиенового эластомеров. Ранее мощности по выпуску синтетического каучука
этилен-пропиленового тройного (СКЭПТ) были сосредоточены в экономически
развитых регионах мира, главным образом в Северной Америке (около 50% от общего
мирового производства). В России СКЭПТ практически не производился, и его
приходилось ввозить из-за рубежа. В настоящее время в Российской Федерации
имеются всего два малотоннажных производителя эластомеров СКЭПТ –
«Уфаоргсинтез» (мощность установки – 3000 тонн в год) и ОАО «НКНХ» (мощность до
11000 тонн в год) [1,2].

Этилен-пропиленовые каучуки – это двойные предельные сополимеры этилена
и пропилена и тройные (СКЭПТ) – этилена, пропилена и диенового
углеводорода, которые содержат малый
объем непредельных звеньев в боковой цепи, принимают особое положение в ряду синтетических каучуков [3].

Этилен
и пропилен отличаются по относительным активностям, соответственно и
соотношение мономеров в сополимере сильно отличается от их соотношения в момент
реакции. Для создания каучуков данного состава необходимо иметь постоянство
концентрации сомономеров во времени. Поэтому при создании технологии получения
этилен-пропиленовых каучуков предпочтение отдается реакторам идеального
перемешивания. От аппаратов данного процесса необходимо отводить тепло, которое
получается в результате реакции сополимеризации. Данные задачи решаются
несколькими способами, поэтому технологические процессы можно разделить на три
схемы:

– процесс
с циркуляцией газовой фазы в замкнутом контуре;

– суспензионный
процесс получения этилен-пропиленовых каучуков в среде жидкого пропилена, в
данном процессе происходит наибольшее выделения тепла, чем в других
технологических схемах;

– процессе
получения этилен-пропиленовых каучуков в среде инертного растворителя с отводом
основной части тепла через теплопередающую поверхность. С помощью данного
способа процесс сополимеризации совершается в нескольких последовательных
реакторах [7].

Рассмотрим
более подробно узел полимеризации. Узел предназначен для сополимеризации
этилена и пропилена при получении каучука СКЭП (синтетический каучук
этилен-пропиленовый) и сополимеризации этилена, пропилена и третьего мономера
(дициклопентадиена) при получении каучука СКЭПТ (синтетический каучук
этилен-пропиленовый тройной «диеновый»).

Непрерывный процесс
полимеризации производства синтетического этиленпропиленового каучука состоит
из следующих основных стадий:

1. прием и
подготовка мономеров и реагентов;

2. получение
холода;

3. регенерация
возвратного растворителя;

4. сополимеризация
этилена, пропилена, дициклопентадиена (ДЦПД);

5. стабилизирование,
отмывка и усреднение полимера;

6. дегазация
полимера;

7. выделение и
сушка каучука;

8. приготовление
растворов: катализатора, сокатализатора, стабилизатора, антиагломератора.

Стадия полимеризации
предназначена для сополимеризации этилена, пропилена и третьего мономера
(дициклопентадиена) при получении каучука СКЭПТ (синтетический каучук
этиленпропиленовый тройной «диеновый»).

Непрерывный процесс
сополимеризации этилена, пропилена и третьего мономера (дициклопентадиена)
производится в полимеризаторе, в среде жидкого нейтрального растворителя
(бензина) в присутствии каталитического комплекса –

этилалюминийсесквихлорида
/(С₂Н₅)_1,5AlCl_1,5/ + окситрихлорида
ванадия (VОСl₃) при температуре 10..50 °С при давлении до 8,0 кгс/см².

Химизм реакции
получения ненасыщенного (тройного) сополимера:

Этилен с концентрацией
99, 9%, пропилен с концентрацией 99,5% на поли-меризацию в полимеризатор 1
(рисунок 1.1) поступает с узла приема и подготовки мономеров и реагентов через
коллектор смешения 2. ДЦПД (III мономер) поступает на полимеризацию в
полимеризатор 1 совместно с растворителем (бензином) с узла регенерации
растворителя 8.

На рисунке 1 приведена
технологическая схема узла полимеризации.

Реакция полимеризации
экзотермическая, идет с выделением тепла (730 ккал/кг). Съем тепла
полимеризации происходит за счет десорбции мономеров из растворителя, испарения
жидкого пропилена и частичного испарения растворителя в полимеризаторе 1.

Для регулирования
молекулярного веса полимерной цепи в полимеризатор 1 через коллектор смешения
подается водород с узла приема и подготовки мономеров и реагентов. Реакция
полимеризации протекает в полимеризаторе 1 в среде растворителя (бензин).
Бензин на полимеризацию поступает через осушитель с узла регенерации
растворителя 8.