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

Содержание:

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ.. 2

ВВЕДЕНИЕ. 3

1 Расчётно-исследовательский раздел. 4

1.1 Литературный обзор процесса
полимеризации. 4

1.2 Физико-химические основы
технологического процесса. 11

2 Разработка АСУТП.. 12

2.1 Структурная схема АСУТП.. 12

2.2 Функциональная схема контроля и
управления в нормальном режиме. 19

2.3 Функциональная схема ПАЗ и
блокировок. 21

2.4 Оценка и обоснование принятых
решений исходя из надёжностных критериев. 23

2.5 Программно-техническая
реализация АСУТП.. 33

2.6 Структура и основные этапы
подготовки информации для использования CASE-средств программирования
контроллеров и SCADA-систем. 36

2.7 Примеры реализации отдельных
этапов с использованием CASE-средств и SCADA-систем. 37

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 42

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.. 43

Введение:

Современные объекты управления обладают высокой степенью сложности с
точки зрения структуры, функционирования, выбора поведения и развития, что
значительно затрудняет использование аналитических методов их исследования. В
этом случае применение имитационного моделирования (ИМ) является единственным
путем описания технологических процессов для последующей их оптимизации.

Тема данной курсовой работы – «Проект системы автоматизации процесса
полимеризации синтетического каучука (ЭПК)».

Цель
работы – описание технологии процесса и существующей системы автоматизации
процесса полимеризации, повышение качества управления процессом
полимеризации каучука.

Исходя
из темы и цели курсовой работы, в процессе ее выполнения необходимо решить
следующие задачи:

–
исследовать технологический процесс полимеризации синтетического каучука;

–
разработать структурную схему АСУТП;

–
разработать функциональную схему контроля и управления;

–
разработать схему противоаварийной защиты;

–
разработать программно-техническую реализацию АСУТП;

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

Объект
исследования – автоматизированная система управления технологическим процессом
полимеризации синтетического каучука.

Предмет
исследования – анализ различных вариантов разработки систем автоматизации
производства полимеризации синтетического каучука.

В
ходе выполнения данной курсовой работы предполагается получить значительный
объем теоретических и практических навыков, которые будут необходимы в процессе
дальнейшей учебной деятельности.

Заключение:

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.

Фрагмент текста работы:

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)1,5AlCl1,5/ + 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.