Технология производства сульфонатных присадок

Технология производства сульфонатных присадок

Дипломная работа

Технология производства сульфонатных присадок

Содержание

1. Технологическая часть

.1 Литературный обзор современных конструкций технологических схем получения нейтрального сульфоната аммония

.2 Химизм процесса

.3 Описание технологической схемы

.4 Технологический расчет печи

.4.1 Исходные данные

.4.2 Расчет процесса горения

.5 Технологический расчет колонны-отбойника

.5.1 Исходные данные

.5.2 Расчет гидравлического сопротивления насадки

.5.3 Определение толщины тепловой изоляции

.6 Расчет насоса

.6.1 Исходные данные

.6.2 Расчетная схема насосной установки
1.6.3 Определение физических параметров перекачиваемой жидкости

.6.4 Определение потребного напора насоса

.6.5 Обоснование выбора марки насоса и его типоразмера

.6.6 Расчет и построение «рабочей точки»

.6.7 Описание конструкции и принципа действия насоса

. Механическая часть.

.1 Механический расчет печи.

.1.1 Расчет толщины стенки цилиндрической обечайки

2.1.2 Расчет на прочность и укрепление штуцеров

.2 Механический расчет колонны - отбойника

.2.1 Расчет толщины стенок обечайки колонны

2.2.2 Расчет эллиптического днища колонны

.2.3 Расчет плоского днища колонны.

.2.4 Проведение гидроиспытания

2.2.5 Расчет на прочность и укрепление штуцеров

2.2.6 Расчет на ветровую нагрузку в условиях гидроиспытания

2.3 Механический расчет реактора - сульфуратора

.3.1 Расчет толщины стенки обечайки

.3.2 Расчет укреплений отверстий штуцеров.

3. Экономическая часть

. Охрана труда

.1 Анализ опасности технологического процесса и работы оборудования

4.2 Мероприятия по обеспечению безопасности процесса.

4.3 Санитарно-гигиенические мероприятия

.4 Противопожарные мероприятия

5. Охрана окружающей среды

.1 Экологическое обоснование выбора площадки для строительства

.2 Охрана атмосферного воздуха от загрязнений

.3 Сточные воды. Методы их обезвреживания и переработки

.4 Твердые и жидкие отходы. Методы их обезвреживания и переработки

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Производство сульфонатных присадок представляет собой комплекс, в состав которого входят самостоятельные технологические установки стадийного получения промежуточных продуктов.

Комплекс ПМС предназначен для получения сульфонатных присадок типа КНД и НСК, используемых в качестве моюще-диспергирующего и нейтрализующего компонента моторных масел. Действие сульфонатных присадок основано на способности нейтрализовывать кислые продукты сгорания топлива и окисления масла, препятствовать осаждению на деталях цилиндро-поршневой группы двигателей углеродистых отложений, образующихся в результате работы двигателя внутреннего сгорания.

Производство сульфонатных присадок включает в себя две технологические установки:

· Установка получения нейтрального сульфоната аммония (ПМС-1)

·        Установка получения сульфонатных присадок (ПМС-2)

Автор процесса - ОАО «ВНИИНП»

Автор проекта - «ЛьвовГипронефтехим»

Привязку к общезаводским коммуникациям выполнил ОАО «Самаранефтехимпроект».

Технологический проект узла получения контактного газа выполнен Тульским филиалом «Гипрохим».

Комплекс введен в эксплуатацию в 1967 году.

Установка ПМС-1 выпускает следующую продукцию:

· Нейтральный сульфонат аммония, который используется как исходное сырье для производства присадок КНД и НСК-1. Кроме этого, НСА так же используется на комплексе АСП при производстве алкилсалицилатных присадок для стабилизации качества.

· Сульфированный полиалкилбензол, который используется для производства присадки НСК-2.

Основным сырьем для производства нейтрального сульфоната аммония являются следующие компоненты:

1.  Сера жидкая техническая сорт 9998, которая применяется для получения диоксида серы:

массовая доля серы не менее 99,98%

массовая доля золы не более 0,02%

массовая доля органических веществ не более 0,01%

массовая доля кислот при пересчете на серную кислоту не более 0,0015%

.    Масло - сырье (типа М-11), которое является основным сырьем для производства НСА:

- вязкость кинематическая при 100 ^оС: 11,5 - 12,5 мм²/с

массовая доля кокса не более 0,25%

массовая доля воды - отсутствие

температура застывания не выше минус 13 ^оС

массовая доля легких и средних ароматических углеводородов не менее 40%

массовая доля тяжелых ароматических углеводородов %, отсутствие

массовая доля смол не более 2%

3.  Фракция бензиновая, используется на стадии сульфирования:

температура начала кипения не ниже 75 ^оС

- температура конца кипения не выше 180 ^оС

массовая доля ароматических углеводородов не более 10%

.    Отгонный бензин, применяется в процессе нейтрализации:

температура начала кипения не ниже 100 ^оС

температура конца кипения не выше 150 ^оС

массовая доля воды не более 2%

.    Водный раствор аммиака, используется для нейтрализации сульфированного масла:

- массовая доля аммиака 4-8%

Помимо вышеперечисленных компонентов в процессе так же принимают участие следующие вещества:

топливный газ, используется для нагрева сжатого воздуха дымовыми газами, образующимися при сжигании в печах во время пуска установки

воздух осушенный, применяется для получения контактного газа

катализатор ванадиевый СВД (КД) - Г, используется для получения триоксида серы.

В 2002 году была введена в эксплуатацию резервная схема сульфирования и нейтрализации. Это позволило не прекращать выпуск продукции на время проведения текущего ремонта. Так же необходимо отметить, что данная схема является более современной и компактной.

В данной работе производится перерасчет резервной схемы.

печь горение жидкость сульфонат аммоний

1. Технологическая часть

1.1 Литературный обзор современных конструкций технологических схем получения нейтрального сульфоната аммония

При сравнении двух схем получения нейтрального сульфоната аммония, которые используются на установке ПМС-1, нужно отметить, что каждая из этих схем имеет как достоинства, так и недостатки. Например, к достоинствам основной схемы сульфирования и нейтрализации следует отнести простоту конструкции. Это очень важно при проведении очистных и ремонтных работ. К недостаткам можно отнести большие размеры системы.

К достоинствам резервной схемы сульфирования можно отнести компактные размеры, данная система также более удобна в обслуживании, но отсутствует возможность установки резервного оборудования. Кроме этого необходимо отметить, что при проведении ремонтных или очистных работ необходима полная разборка системы.

Основные аппараты установки ПМС-1:

1.  Печь циклонная, предназначена для сжигания жидкой серы и получения диоксида серы.

Среда: жидкая сера, осушенный воздух;

Температура: 700 - 1200 ^оС;

Давление: 0,07 МПа

.    Контактный аппарат, предназначен для окисления диоксида серы в триоксид.

Среда: диоксид серы;

Температура: 650 ^оС;

Давление: 0,07 МПа;

Катализатор ванадиевый СВД (КД) - Г

.    Реактор - сульфуратор, предназначен для сульфирования масла М-11 триоксидом серы.

Среда: масло, триоксид серы, бензин;

Температура: 50 - 75 ^оС;

Давление: 0,06 МПа

.    Смеситель, предназначен для получения нейтрального сульфоната аммония.

Среда: сульфированное масло, водный раствор аммиака;

Температура: 40 - 80 ^оС; Давление: 0,06 МПа

1.2 Химизм процесса

Основные стадии получения сульфонатной присадки КНД:

· Получение контактного газа сжиганием серы в циклонных печах с последующим окислением диоксида серы в триоксид серы в контактном аппарате в присутствии ванадиевого катализатора;

· Сульфирование контактным газом масла - сырья (типа М-11) в растворе бензина;

· Отстой бензинового раствора от водорастворимых солей аммония;

·        Обменная реакция сульфоната аммония с гидратом окиси кальция;

· Карбонатация реакционной смеси газообразным углекислым газом в присутствии промотора - уксусной кислоты;

·        Отделение механических примесей от бензинового раствора карбонатированного продукта в две ступени: на центрифугах и сепараторах;

· Отгонка бензина и воды на пленочных испарителях.

Получение присадки НСК осуществляют по технологической схеме производства присадки КНД за исключением стадии карбонатации, которая не производится. Получение контактного газа (с содержанием серы в газе 5-7 %) осуществляется сжиганием серы в циклонных печах с последующим окислением диоксида серы в триоксид серы в контактном аппарате на ванадиевом катализаторе. При этом протекают следующие реакции:

S + 2O₂ = 2SO₂ + 78 кДж

SO₂ + О₂ = 2SO₃ + 46 кДж

Сульфирование масла-сырья (типа М-11) контактным газом проводится в растворе бензина в гидродинамических реакторах.

Ароматические и нафтеноароматические углеводороды при взаимодействии с триоксидом серы сульфируются в ароматическое кольцо с образованием сульфокислот:

Наряду с сульфированием ароматических углеводородов масла-сырья (типа М-11) протекают побочные реакции окислительного дегидрирования нафтенопарафиновых углеводородов, приводящих к образованию побочных продуктов: кокса, гудрона, серной и сернистой кислот.

Побочные реакции интенсифицируются с ужесточением условий сульфирования: повышенной температурой, недостаточной степенью осушки воздуха, высоким содержанием SO₃ в контактном газе.

Большое влияние на состав продуктов сульфирования может оказать групповой химический состав масла-сырья (типа М-11). При содержании в масле ароматических углеводородов в процессе сульфирования образуется повышенное количество маслонерастворимых и водорастворимых сульфокислот. Накопление маслонерастворимых продуктов в сульфированном масле вызывает трудности при проведении процессов карбонатации и очистки присадки КНД и НСК (марка НСК-1) от механических примесей.  Нейтрализация сульфированного масла проводится водным раствором аммиака. В процессе нейтрализации образуется сульфонат аммония, а также сульфат и сульфит аммония, нейтрализации подвергаются и продукты окислительного действия SO₃ на углеводороды масла:

SO₂ + 2NH₄OH → (NH₄)₂SO₃ +H₂O₃ + 2NH₄OH → (NH₄)₂SO₄ +H₂O

В результате нейтрализованная смесь рассаливается на два слоя. Верхний слой содержит бензиновый раствор сульфоната аммония. Нижний слой содержит водный раствор сульфоната и сульфита аммония, водорастворимых сульфонатов аммония и других побочных продуктов реакции сульфирования.

Сульфонат аммония - исходное сырье для производства присадок НСК (марка НСК-1) и КНД.

1.3 Описание технологической схемы

Получение контактного газа

Жидкая сера из автобойлера самотеком поступает в заглубленную емкость Е-201, откуда передавливается сжатым воздухом в емкость хранения жидкой серы Е-202. Предусмотрена циркуляция жидкой серы по следующей схеме: Е-202→Н-201/1,2→Е-202.

Линия циркуляции снабжена паровой рубашкой. Температура в емкостях Е-201 и Е-202 поддерживается в пределах 130-150 ^оС за счет подачи пара с давлением 0,6 - 1 МПа в рубашки емкостей и циркуляции жидкой серы. Температура в Е-201 и Е-202 регистрируется прибором поз. 104. Замер уровня в емкости Е-202 осуществляется вручную с помощью рулетки с лотом. Давление сжатого воздуха регистрируется прибором поз. 203, клапан которого установлен на линии подачи сжатого воздуха на установку. Из емкости Е-202 жидкая сера насосом Н-201/1 (Н-202/2) подается на сжигание в печи П-201/1 (П-201/2). Избыток жидкой серы по линии циркуляции возвращается в емкость Е-202. Расход жидкой серы в печь П-201/1 (П-201/2) составляет 100 - 200 кг/ч и поддерживается вручную. Для поддержания нормального горения и разбавления полученного диоксида серы в печь П-201/1 (П-201/2) подается осушенный сжатый воздух с точкой росы не выше минус 40 ^оС. Температура точки росы регистрируется прибором поз. 83. Расход сжатого воздуха в печь П-201/1 (П-201/2) в пределах 500-2500 м³/ч регулируется прибором поз. 253, клапан которого установлен на линии подачи сжатого воздуха в топки печей.

Температура в топках печей поддерживается в пределах 600 - 1200 ^оС и регистрируется прибором поз. 103. Для охлаждения стенок печей и поддержания требуемой температуры в топках печей в рубашки печей П-201/1 (П-201/2) подается атмосферный воздух воздуходувками В-201 (В-201). Расход атмосферного воздуха на охлаждение печей П-201/1 (П-201/2)регулируется заслонками, установленными на входе воздуха в печи.

Полученный газ с содержанием диоксида серы 5 - 8% об. Охлаждается до температуры 400 - 450 ^оС за счет подачи атмосферного воздуха от воздуходувок В-201 (В-202) в рубашку линии выхода сернистого газа из П-201/1 (П-201/2), которая регистрируется прибором поз. 103, поступает в верхнюю часть контактного аппарата К-201 и проходит последовательно три слоя контактной массы ванадиевого катализатора, где происходит окисление диоксида серы в триоксид серы. Давление контактного газа на входе в К-201 регистрируется прибором поз. 204. Для съема тепла реакции контактный аппарат К-201 оборудован двумя встроенными холодильниками воздушного охлаждения.

Температура контактного газа в К-201 по слоям регистрируется прибором поз. 105. Расход воздуха в холодильники от воздуходувок В-201 (В-202) регулируется вручную заслонками, установленными на линии подачи воздуха во встроенные холодильники контактного аппарата К-201. Из контактного аппарата К-201 контактный газ, содержащий 5 - 7% об. триоксида серы, через холодильник Х-205 поступает в реактор сульфирования Р-202/1 (Р-202/2). Предусмотрена подача контактного газа в реактор сульфирования и нейтрализации. Температура контактного газа после Х-205, на входе в Р-202/1 (Р-202/2) поддерживается в пределах 40 - 80 ^оС и регистрируется прибором поз. 104.

Сульфирование масла контактным газом и нейтрализация сульфированного масла водным раствором аммиака с получением нейтрального сульфоната аммония.

Масло-сырье (типа М-11) из резервуаров товарного парка Р-12, Р-1421, Р-1422 поступает на прием насосов Н-101/1 (Н-101/2), Н-202/1 (Н-202/2). Насосом Н-101/1 (Н-101/2) масло-сырье (типа М-11) подается через смеситель А-202 в циклон Ц-202 через два ввода. В циклоне Ц-202 масло-сырье (типа М-11) распыляется с помощью форсунок и поглощает триоксид серы и пары бензина из отработанного контактного газа, который поступает через смеситель А-202 в Ц-202 из емкости Е-205. Расход масла в смеситель А-202 регистрируется прибором поз. 256. Расход масла в Ц-202 регулируется прибором поз. 266, клапан которого установлен на линии выкида насоса Н-101/1 (Н-101/2). Из циклона Ц-202 отработанный контактный газ через отбойник К-202 и емкость Е-21а сбрасывается на свечу. Уносимые вместе с газом пары бензина конденсируются в емкости Е-21а и на свече. По мере накопления конденсата бензина в Е-21а, а со свечи постоянно, бензин перетекает в сборник бензина Е-25. По мере набора уровня в сборнике Е-25 бензин насосом Н-14/1 (Н-14/2, Н-14/3) возвращается в процесс.

Из циклона частично просульфированное масло поступает в линию приема насоса Н-202/1 (Н-202/2). Смесь масла-сырья из резервуаров товарного парка Р-12, Р-1421 и частично просульфированного масла из циклона Ц-202 насосом Н-202/1 (Н-202/2) через фильтр тонкой очистки Ф-201 (Ф-202) подается в реакторы сульфирования Р-202/1 (Р-202/2) или в реактор сульфирования Р-201 резервной системы сульфирования и нейтрализации. Для охлаждения смеси масла-сырья (типа М-11) и частично просульфированного масла из Ц-202 имеется возможность подачи его через холодильник Х-207. Для снижения вязкости масла на прием насоса Н-202/1 (Н-202/2) подается бензин из емкости Е-37/1, Е-16/3, резервуара Т-101 насосом Н-14/1 (Н-14/2, Н-14/3). Расход бензина регулируется прибором поз. 251, клапан которого установлен на линии выкида насоса Н-14/1 (Н-14/2, Н-14/3). Общий расход смеси масла и бензина в реакторы Р-202/1 (Р-202/2) и реактор сульфирования Р-201 резервной системы сульфирования нейтрализации регулируется прибором поз. 265, клапан которого установлен на линии выкида насоса Н-202/1 (Н-202/2). Имеется возможность раздельной подачи бензина и смеси масла на реакторы сульфирования Р-202/1 (Р-202/2).

Контактный газ из контактного аппарата К-201 через холодильник Х-205, где охлаждается до температуры 40 - 80 ^оС, поступает в реакторы сульфирования Р-202/1 (Р-202/2), или в реактор сульфирования Р-201 резервной системы сульфирования и нейтрализации. В реакторах Р-202/1 (Р-202/2), а также в реакторе сульфирования Р-201 резервной системы сульфирования и нейтрализации проходит сульфирование масла-сырья (типа М-11) и частично просульфированного масла из циклона Ц-202. Температура в реакторах поддерживается в пределах 50 - 75 ^оС и регистрируется прибором поз. 104. Сульфированное масло из реакторов Р-202/1 (Р-202/2) поступает в емкость Е-205, где происходит отделение сульфированного масла от газовой фазы. Отработанный контактный газ из Е-205 поступает в циклон Ц-202 через смеситель А-202. Для снижения вязкости сульфированного масла в емкость Е-205 подается бензин из емкости Е-37/1, резервуара Т-101, емкости Е-16/3 насосом Н-14/1 (Н-14/2, Н-14/3). Уровень в емкости Е-205 регистрируется прибором поз. 305. Температура в емкости Е-205 поддерживается в пределах 40 - 70 ^оС и регистрируется прибором поз. 104. Сульфированное масло из емкости Е-205 насосом Н-203/1 (Н-203/2) подается через диафрагмовый смеситель С-201в емкость Е-204, либо через вихревой смеситель С-202. Одновременно в смесители С-201, С-202 подается водный раствор аммиака 4 - 8% концентрации из емкости Е-37/2 (Е-37/3) насосом Н-21 (Н-22, Н-22а). Температура в С-201 регистрируется прибором поз. 109. Водный раствор аммиака готовится в емкости Е-37/2 (Е-37/3). Емкость Е-37/2 (Е-37/3) заполняют оборотной или химочищенной водой, под слой воды подается аммиак по трубопроводу из цеха №8. Расход водного раствора аммиака регулируется прибором поз. 250, клапан которого установлен на линии выкида насоса Н-21 (Н-22, Н-22а) с коррекцией по рН в емкости Е-204 поз. 81. В смесителях С-201, С-202 протекает реакция нейтрализации сульфированного масла водным раствором аммиака. Из смесителей С-201, С-202 нейтральный сульфонат аммония поступает в емкость Е-204, где завершается процесс нейтрализации сульфированного масла при постоянной циркуляции по схеме:

Е-204 → Н-204/1 (Н-204/2) → Е-204

Для снижения вязкости нейтрального сульфоната аммония в Е-204 подается бензин насосом Н-14/1 (Н-14/2, Н-14/3) из емкости Е-37/1 (Е16/3, Т-101). Уровень в емкости Е-204 регулируется прибором поз. 304, клапан которого установлен на линии выкида насоса Н-204/1 (Н-204/2). Температура в емкости Е-204 поддерживается в пределах 60 - 80 ^оС и регистрируется прибором поз. 104. На линии циркуляции установлен рН-метр показания которого регистрируются прибором поз. 81.

Сульфирование масла контактным газом и нейтрализация сульфированного масла водным раствором аммиака с получением нейтрального сульфоната аммония на резервной схеме сульфирования и нейтрализации

Масло-сырье из резервуаров товарного парка Р-1421, Р-1422 поступает на прием насоса Н-202/1 (Н-202/2) и насоса Н-101/1 (Н-101/2). Масло-сырье насосом Н-101/1 (Н-101/2) подается через смеситель А-202 в циклон Ц-202 на орошение. Смесь частично просульфированного масло и масла-сырья (типа М-11) насосом Н-202/1 (Н-202/2) через фильтры тонкой очистки подается в реактор сульфирования Р-201 резервной схемы сульфирования и нейтрализации. Для снижения вязкости масла на прием насоса Н-202/1 (Н-202/2) подается бензин из емкости Е-37/1, Е-16/3, резервуара Т-101 насосом Н-14/1 (Н-14/2, Н-14/3). Общий расход смеси в реактор Р-201 регулируется прибором поз. 265, клапан которого установлен на линии выкида насоса Н-202/1 (Н-202/2) и составляет 2 - 5 м³/ч. Имеется возможность раздельной подачи бензина в форсунку оросителя О-201 резервной системы сульфирования и нейтрализации.

Контактный газ из контактного аппарата К-201 через холодильник Х-205, где охлаждается до температуры 40 - 80 ^оС, поступает в реактор сульфирования Р-201. В реакторе Р-201 происходит сульфирование масла-сырья и частично просульфированного масла из Ц-202. Температура сульфированного масла на выходе из реактора Р-201 регистрируется прибором поз. 104, термопара которого расположена в газосепараторе С-203. Сульфированное масло из реактора Р-201 поступает через ороситель О-201 в газосепаратор С-203, где происходит отделение сульфированного масла от газовой фазы. Отработанный контактный газ из газосепаратора поступает в циклон Ц-202 через смеситель А-202. Для снижения вязкости сульфированного масла в ороситель О-201 подается бензин из емкости Е-37/1, резервуара Т-101, емкости Е-16/3 насосом Н-14/1 (Н-14/2, Н-14/3). Сульфированное масло из газосепаратора С-203 самотеком поступает в вихревой смеситель С-204. Одновременно в смеситель С-204 подается водный раствор аммиака 4 - 8 % концентрации из емкости Е-37/2 (Е-37/3) насосом Н-21 (Н-22, Н-22а) и рециркулят от насосов Н-204/1, Н-204/2. Из вихревого смесителя С-204 через колено С-205 нейтральный сульфонат аммония поступает в диафрагмовый смеситель С-206. Из колена С-205 для более полной нейтрализации предусмотрена рециркуляция насосами Н-204/1, Н-204/2 в вихревой смеситель С-204. Температура нейтрального сульфоната аммония регулируется прибором поз. 104, термопара которого установлена на диафрагмовом смесителе С-206. Расход водного раствора аммиака регулируется прибором поз. 250, клапан которого установлен на линии выкида насоса Н-21 (Н-22, Н-22а) с коррекцией по рН в емкости Е-204 поз. 82. В смесителях С-204, С-205, С-206 протекает реакция нейтрализации сульфированного масла водным раствором аммиака. Диафрагмовый смеситель С-206 обеспечивает более полную нейтрализацию продукта. Из смесителя С-206 нейтральный сульфонат аммония через катушку С-207 поступает в емкость Е-204, где завершается процесс нейтрализации сульфированного масла при постоянно циркуляции по схеме:

Е-204 → Н-204/1 (Н-204/2) → Е-204

Отстой нейтрального сульфоната аммония от водорастворимых солей аммония

Отстой нейтрального сульфоната аммония происходит в емкостях-отстойниках Е-38/1, Е-38/2, Е-38/3, Е-39/1, Е-39/2. Нейтральный сульфонат аммония из Е-204 насосом Н-204/1 (Н-204/2) подается в емкость-отстойник Е-38/3 (Е-38/1, Е-38/2). 1 - 3 раза в сутки снизу емкостей Е-38/3 (Е-38/1, Е-38/2) вручную дренируется в промканализацию. Сверху емкости Е-38/3 отстоявшийся раствор нейтрального сульфоната аммония перетекает в последовательно работающие емкости-отстойники по схеме:

Е-38/3 → Е-38/1 → Е-38/2 → Е-39/1 → Е-39/2

Температура в емкостях-отстойниках Е-38/1, Е-38/2, Е-39/1 поддерживается в пределах 50 - 70 ^оС за счет подачи острого пара в наружные змеевики емкостей и регистрируется прибором поз. 104. Уровень раздела фаз в емкости-отстойнике Е-38/1 (Е-38/2) регулируется прибором поз. 310 (поз. 309), клапаны которых установлены на линии дренаже водорастворимых солей в промканализацию. Уровень в емкости Е-39/1 (Е-39/2) регистрируется прибором поз. 311 (поз. 308). Схемой предусмотрена подача из емкости Е-38/3 (Е-38/1, Е-38/2) нижнего слоя водорастворимых солей с рН > 10 на установку АСП-2 цеха №42 для нейтрализации кислых стоков.

Из емкости Е-39/1 (Е-39/2) нейтральный сульфонат аммония насосом Н-10/3 (Н-10/4) подается на ПМС-2 для приготовления реакционной смеси в мешалки М-5 (М-5/1), а также на хранение в резервуар Р-1420 и емкость Е-42/1.

1.4 Технологический расчет печи

1.4.1 Исходные данные

Таблица 1 - Исходные данные для технологического расчета печи

Производительность	620 м3/ч
Рабочая среда	Топливный газ, сера, сжатый воздух
Температура	600 - 750 оС
Давление	0,06 МПа

Рисунок 1 - Схема аппарата

1.4.2 Расчет процесса горения

Состав газообразного топливного газа, % масс. приведен в таблице

Таблица 2 - Состав топливного газа

Компонент	H2	CH4	C2H6	C3H8	C4H8	N2
Доля, % масс.	1,5	35,6	47,5	10,4	3,6	1,4

Переведем массовый состав топлива в мольный по формуле:

 (1)

где  - массовая доля компонента  - мольная масса компонента

Найдем мольное содержание каждого компонента в топливе и представим в таблице 3.

Таблица 3 - мольное содержание компонентов в топливе

	H2	CH4	C2H6	C3H8	C4H8	N2
Mi	2	16	30	44	58	28
xi, %	1,5	35,6	47,5	10,4	3,6	1,4
yi, %	15,3	45,3	32,3	4,8	1,3	1
, МДж/м3	10,8	35,84	63,8	91,32	109,3	0

где  - низшая теплота сгорания i-ого компонента смеси газообразного топлива. Теплоту сгорания топлива определяем по формуле:

 (2)

Среднюю молекулярную массу топлива вычисляем по формуле:

 (3)

Плотность топливного газа:

 (4)

Элементарный состав газообразного топлива (% масс.) определим по формуле:

 (5)

где  - число атомов углерода в молекулах отдельных компонентов, входящих в состав газообразного топлива.

 

 

 

Теоретическое количество воздуха, необходимого для сжигания 1 кг топлива:

 (6)

Фактический расчет воздуха рассчитаем по формуле:

 (7)

где  - принятый коэффициент избытка воздуха

Массовый состав дымовых газов:

 

 

 

Общее количество продуктов сгорания определим по формуле:

 (8)

Найдем объемный состав продуктов сгорания:

 

Определим суммарный объем дымовых газов:

Плотность дымовых газов при нормальных условиях:

 (9)

1.5 Технологический расчет колонны-отбойника

1.5.1 Исходные данные

Таблица 4 - Исходные данные по заданию

Производительность	2,4 м3/ч
Рабочая среда	Контактный газ, масло, пары бензина
Температура рабочей среды	20 - 50 оС
Насадочные устройства	Кольца Рашига
Рабочее давление	0,06 МПа

  

Рисунок 2 - Схема аппарата

Для выбранной насадки, т.е. колец Рашига мм:

Удельная поверхность

Свободный объем

Насыпная плотность

 

1.5.2 Расчет гидравлического сопротивления насадки

Рассчитаем критерий Рейнольдса для газа в верхней и нижней частях колонны:

 (10)

Для верхней части колонны:

Для нижней части колонны:

Отсюда следует, что режим движения турбулентный.

Рассчитаем коэффициент сопротивления сухой насадки:

 (11)

Для верхней части колонны:

Для нижней части колонны:

Рассчитаем гидравлическое сопротивление сухой насадки:

 (12)

Для верхней части колонны:

Для нижней части колонны:

1.5.3 Определение толщины тепловой изоляции

Толщину тепловой изоляции δи находят из равенства удельных тепловых потоков через слой изоляции от поверхности изоляции в окружающую среду:

 (13)

где - коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляционного материала в окружающую среду, Вт/м2К;

 (14)

 - температура изоляции со стороны окружающей среды, для аппарата, работающего в закрытом помещении ;

 - температура изоляции со стороны аппарата. Ввиду незначительного термического сопротивления стенки аппарата по сравнению с термическим сопротивлением слоя изоляции принимают равной температуре греющего пара;

 - температура окружающей среды;

 - коэффициент теплопроводности изоляционного материала, Вт/мК

Рассчитаем толщину тепловой изоляции:

Вт/м2К

В качестве материала для тепловой изоляции выбираем совелит (85% магнезия и 15% асбеста), имеющий коэффициент теплопроводности

 Вт/мК

Найдем толщину тепловой изоляции, преобразовав формулу (13):

1.6 Расчет насоса

1.6.1 Исходные данные

Произвести необходимые расчеты и подобрать оптимальный вариант насоса для подачи в реактор Р-202/1 из емкости Е-37/1 при следующих условиях:

· Среда - бензин

·        Расход 8 м³/ч

·        Давление в емкости атмосферное

·        Давление в реакторе 0,06 МПа

·        Температура 25 ^оС

·        Геометрические размеры, м: z₁=4; z₂ =6; L=10

1.6.2 Расчетная схема насосной установки

 

1.6.3 Определение физических параметров перекачиваемой жидкости

Плотность бензина при температуре :

При  

Таким образом

Кинематическая вязкость:

Динамическая вязкость:

Пас

Давление насыщенных паров:

1.6.4 Определение потребного напора насоса

а) Определение геометрической высоты подъема жидкости (разности уровней жидкости на выходе и входе в емкости, с учетом преодоления высоты реактора):

 (26)

где Z1 - уровень жидкости в емкости Е-37/1, м- уровень жидкости в колонне Р-202, м

б) Определение потерь напора на преодоление разности давлений в приемном и напорном резервуарах:

 (27)

где Рн - абсолютное давление нагнетания (избыточное) в емкости Е-37/1, Па;

Рв - абсолютное давление всасывания (избыточное) в реакторе Р-202/1, Па

в) Определение диаметров трубопровода во всасывающем и нагнетательном тракте

Зададимся рекомендуемой скоростью движения жидкости:

В нагнетательном трубопроводе скорость нагнетания Wн = 0,75 м/с

Во всасывающем трубопроводе скорость всасывания Wв = 0,5 м/с

Выразим диаметры трубопроводов из формул скорости течения жидкости:

 (28)

 (29)

Откуда:

 (30)

 (31)

Где d - диаметр трубопровода, м- расход перекачиваемой жидкости, м³/с- скорость течения жидкости, м/с

Для дальнейшего расчета диаметров необходимо расход Q выразить в м³/с. Для этого заданный расход в часах поделим на 3600 секунд. Получаем:

 

 

 

Выбираем по ГОСТ 8732-78 трубы, ближайшие к данным значениям.

Для всасывающего трубопровода диаметр (108 5,0)10^-3 м

Для нагнетательного трубопровода диаметр (108  5,0)10^-3 м

Уточняем скорость течения жидкости по стандартным внутренним диаметрам трубопроводов:

 (32)

Где  - внутренний диаметр трубопровода, м;

 - наружный диаметр трубопровода, м;

 - толщина стенки трубопровода, м

 

Истинные скорости течения жидкости определим из выражений (28) и (29):

Сравниваем истинные скорости течения жидкости с заданными:

г) Определение режима течения жидкости в трубопроводах (числа Рейнольдса)

Критерий Рейнольдса определяется по формуле:

 (33)

Где Re - число Рейнольдса- скорость течения жидкости, м/с;  - внутренний диаметр трубопровода, м;  - кинематическая вязкость, м²/с

Всасывающий трубопровод:

 

Нагнетательный трубопровод:

Так как число Re в обоих случаях превышает значение зоны перехода от ламинарного режима течения жидкости к турбулентному, равное 10000, то это означает, что в трубопроводах развитый турбулентный режим.

д) Определение коэффициента сопротивления трения

Для турбулентного режима коэффициент сопротивления трения определяем по формуле:

 (34)

Для всасывающего трубопровода:

Для нагнетательного трубопровода:

е) Определение коэффициентов местных сопротивлений

Во всасывающем трубопроводе располагаются два проходных вентиля и колено с поворотом на 90 градусов. Для этих элементов по справочной литературе находим коэффициенты местных сопротивлений: для проходного вентиля , для колена с поворотом на 90 градусов ,. С учетом сопротивления, возникающего при входе жидкости в насос , сумма коэффициентов местных сопротивлений на всасывающем тракте будет равна:

 (35)

В нагнетательном трубопроводе расположены следующие элементы: 3 проходных вентиля , обратный клапан =2, диафрагма , теплообменник ,  3 колена с поворотом на 90 градусов . С учетом сопротивления, возникающего при выходе жидкости из насоса , сумма коэффициентов местных сопротивлений в нагнетательном тракте равна:

 

ж) Определение потерь напора на преодоление сил трения и местных сопротивлений во всасывающем и нагнетательном трубопроводе

Используем формулу Дарси-Вейсбаха:

 (37)

где ΔН - потери напора на преодоление сил трения, м- фактическая длина трубопровода, м- внутренний диаметр трубопровода, м

 - сумма местных сопротивлений на рассматриваемом тракте

Гидравлическое сопротивление во всасывающем трубопроводе:

Гидравлическое сопротивление в нагнетательном трубопроводе:

и) Определение потребного напора насоса

Потребный напор определяем путем сложения рассчитанных составляющих, а именно геометрической разницы уровней в печи и в колонне, потерь на преодоление разницы давлений в печи и в колонне, а также местных гидравлических сопротивлений во всасывающем и нагнетательном трубопроводах, плюс 5% на неучтенные потери.

 (40)

1.6.5 Обоснование выбора марки насоса и его типоразмера

На современных типовых установках нефтеперерабатывающих заводов применяют в основном центробежные насосы. Они получили широкое распространение в различных отраслях народного хозяйства, в том числе в нефтеперерабатывающей промышленности. Центробежные насосы выпускаются нескольких типов. Наиболее широкое применение нашли насосы горизонтальные консольные одно- и двухступенчатые (тип К), горизонтальные межопорные секционные с осевым разъемом корпуса (тип С) и горизонтальные межопорные двухкорпусные (тип СД). Основным типом нефтяных насосов по ГОСТ 23447-79 являются насосы типа К, предназначенные для работы при подаче 8-2000 м³/ч, напоре 25 - 500 м. ст. ж. и температуре перекачиваемого продукта 193-673 К.

Насосы этого типа имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с другими насосами: равномерность подачи жидкости; малые габаритные размеры при большой производительности; удобство непосредственного соединения с двигателями (электромотором или турбиной); простота обслуживания и ремонта.

Наряду с перечисленными достоинствами, насосы этого типа обладают следующими недостатками:

· Отсутствие сухого всасывания. Перед пуском насос необходимо заполнять жидкостью, так как разрежение, создаваемое при вращении рабочего колеса в воздушной среде, недостаточно для подъема жидкости во всасывающую полость насоса вследствие большей разности плотностей жидкости и воздуха.

· Зависимость напора от скорости вращения ротора. Невозможность варьировать производительность без изменения напора.

·        Сравнительно невысокий КПД (для насосов небольшой производительности).

· Снижение КПД с увеличением вязкости перекачиваемой жидкости.

Однако благодаря отмеченным выше значительным достоинствам центробежные насосы продолжают вытеснять поршневые, которые на многих нефтеперерабатывающих заводах уже отсутствуют.

Следуя полученным и заданным параметрам работы Н=66,64 м; Q=50 м³/ч подбираем нефтяной консольный насос НК 200/120-210.

1.6.6 Расчет и построение «рабочей точки»

Рабочая точка определяется путем пересечения рабочих характеристик насоса и сети. Графическое изображение характеристики сети представим выражением:

Обозначим  через , а выражение в скобках через b:

 

Подставляя данные значения в выражение  и значение Q в разные моменты времени, строим характеристику сети и совмещаем ее с характеристикой насоса. На пересечении двух характеристик определим рабочую точку насоса и методом дросселирования откорректируем заданные параметры насоса.

Таблица 6 - Характеристика насоса НК 200/120-210

Q, м3/ч	40	60	80	100	120	140	160	180
Н, м	154,3	149,6	145,4	141,8	138,8	136,3	134,4	133

Полученная в результате построения рабочая точка (т. А) не удовлетворяет условию необходимого обеспечения заданного расхода, а именно Q_A>Q, 150 м³/ч > 50 м³/ч.

Поэтому для обеспечения Q=50 м³/ч воспользуемся методом дросселирования, в результате чего получим т. В, соответствующую заданным параметрам насоса.

Для отыскивания рабочей точки насоса рабочую характеристику насоса H=Ψ(Q) совмещаем с характеристикой сети.

Рисунок 4 - Характеристика насоса

Проверка на бескавитационную работу насоса

Проверим величину противокавитационного запаса по формуле:

где  - потери напора во всасывающем трубопроводе, м;

 - давление насыщенных паров при температуре 25 оС, для бензина = 4,2 кПа;

 - избыточное давление, Па;

 - определяем по рисунку 2, м

Следовательно, запас выдержан.

Выбор электродвигателя

Определим требуемую мощность электродвигателя по формуле:

где = 94,8 кВт - полезная мощность насоса;

=0,58 - коэффициент полезного действия насоса

Согласно условию

По ГОСТ 19523-81 «Электродвигатели асинхронные серии, закрытые обдуваемые» выбираем электродвигатель марки 3В225М-2 мощностью 50 кВт.

= 50 кВт;= 3000 об/мин - синхронная частота вращения;= 50 об/мин - скольжение.

Номинальная частота вращения вала двигателя:

 

n_дв = 3000 - 50 = 2950 об/мин

1.6.7 Описание конструкции и принципа действия насоса

 Основные детали насоса: корпус 3 спирального типа, крышка 5, ротор 1, представленный валом и рабочим колесом 8, кронштейн подшипниковый 2, торцевые и сальниковые уплотнения вала 4.

Корпус насоса, в котором расположена проточная часть, отлит заодно с опорными лапами, входными и выходными патрубками. Опорные поверхности лап лежат в горизонтальной плоскости, проходящей через ось вала насоса.

Со стороны привода к корпусу насоса присоединена крышка 6. Стык между фланцами корпуса насоса и крышки, расположенный в вертикальной плоскости, уплотнен спирально навитой прокладкой.

Ротор насоса вращается в двух шарикоподшипниковых опорах, установленных в подшипниковом кронштейне, который фланцем присоединяется непосредственно к крышке насоса, а опорной лапой к фундаментной плите. Подшипники - радиально-упорные. Смазка подшипников циркуляционная, осуществляется масляным туманом, создаваемым брызговиком 7, вращающимся вместе с валом. Охлаждение подшипников - водяное. Температура масла при работе насоса не должна превышать 333 К.

Рабочее колесо диаметром D_K = 375 мм установлено на цилиндрической шейке консольной части вала и закрепляется гайкой.

Уплотнение вала в местах выхода его из корпуса насоса торцевое или сальниковое.

Используются уплотнения следующих типов:

ОП - одинарное с проточной циркуляцией перекачиваемой жидкости

ОК - одинарное с самостоятельным контуром циркуляции перекачиваемой жидкости и теплообменным устройством вала насоса

ДК - двойное с контуром циркуляции затворной жидкости

ДТ - двойное с контуром циркуляции затворной жидкости и теплообменным устройством вала насоса

Сальниковые уплотнения применяются двух типов:

СО - сальниковое охлаждаемое

СГ - сальниковое охлаждение с подачей затворной жидкости

Уплотнения валов (как торцевые, так и сальниковые) взаимозаменяемы по присоединительным и посадочным размерам для каждой марки насоса.

Для снижения давления перед уплотнением в насосах с колесами одностороннего входа жидкости предусмотрено разгрузочное устройство, которое представляет собой каналы во вращающихся частях целевого уплотнения, сообщающиеся через отверстия в валу со всасывающим пространством насоса.

Разгрузка осевых усилий осуществляется сверлением в ступице рабочего колеса, либо установкой рабочих колес входной частью в противоположные стороны.

Валы насоса и электродвигателя соединены зубчатой муфтой с промежуточным валом типа МЗП.

Насос изготавливается с общей для насоса и электродвигателя фундаментальной плитой. В ходе проведенных расчетов была изучена заданная технологическая схема. После установления всех гидравлических сопротивлений был определен потребный напор. На основании этого подобран нефтяной консольный насос типа НК 200/120-210 с одним рабочим колесом. Выбранный насос был проверен гидравлически и механически. Гидравлический расчет заключался в определении бескавитационного запаса.

2. Механическая часть

2.1 Механический расчет печи

2.1.1 Расчет толщины стенки цилиндрической обечайки

Расчетную толщину стенки цилиндрической обечайки, работающей под внутренним избыточным давлением, найдем по формуле:

 (47)

где - расчетная толщина

- прибавка на коррозию в течение 10 лет;

- технологическая прибавка, мм;

Определим расчетную толщину стенки корпуса печи:

 (48)

где D = 1,35 м = 1350 мм - диаметр аппарата;

P = 0,06 МПа - давление внутри аппарата;

 - коэффициент прочности сварного шва, принимаем

 - допускаемое напряжение для стали Ст3сп,  МПа

Принимаем толщину стенки S = 6 мм

Допускаемое избыточное давление рассчитаем по формуле:

 (49)

[P] >P

,86 МПа > 0,06 МПа

Условие прочности выполняется.

2.1.2 Расчет на прочность и укрепление штуцеров

Расчет укрепления одиночного отверстия под штуцер (газоход) dy = 250 мм

Условия применения формул для расчета укрепления отверстий:

 (50)

где  - расчётный диаметр отверстия, мм;

 - прибавка к расчетной толщине стенки штуцера, мм

 (51)

Проверим условия применения:

Условия соблюдаются, значит, можем использовать формулы для расчёта. Условие прочности для штуцера записывается в виде:

 (52)

где  - допустимый диаметр штуцера, мм

Допустимый диаметр штуцера определяется, как:

 (53)

Найдем расчетную толщину стенки штуцера:

 (54)

Итоговое значение толщины стенки штуцера найдем, используя формулу (47):

Сосчитаем допустимый диаметр штуцера, используя формулу (53):

Условие выполняется, следовательно, данный штуцер не требует дополнительных укреплений. Аналогичным образом, используя формулы (54) и (47), рассчитаем толщины других штуцеров: Расчет толщины стенки патрубка штуцера dy=600 мм

Расчет толщины стенки патрубка штуцера dy=500 мм

 

Расчет стенки патрубка штуцера dy=810 мм

 

2.2 Механический расчет колонны - отбойника

2.2.1 Расчет толщины стенок обечайки колонны

Определим расчетную толщину стенки цилиндрической обечайки по формуле (48):

 

где D = 2 м = 2000 мм - диаметр аппарата;

P = 0,06 МПа - давление внутри аппарата;

 - коэффициент прочности сварного шва, принимаем

 - допускаемое напряжение для стали Ст3сп,  МПа

Принимаем толщину стенки S = 6 мм

Допускаемое избыточное давление рассчитаем по формуле (49):

[P] >P

,59 МПа > 0,06 МПа

Условие прочности выполняется.

2.2.2 Расчет эллиптического днища колонны

Толщину стенки верха днища рассчитываем по формуле:

 (55)

где  - расчетная толщина эллиптического днища колонны,

 (56)

где R - радиус кривизны в вершине днища по внутренней поверхности, R=2000 мм;

Р - расчетное давление, Р=0,06МПа;

φ_р - расчетный коэффициент прочности сварного шва φ_р=1;

- допускаемое напряжение для стали Ст3сп5 при t= 80⁰С, ₈₀ = 149МПа

 

Принимаем толщину стенки S = 6 мм.

Допускаемое избыточное внутреннее давление рассчитаем по формуле:

 (57)

 

Условие прочности выполнено.

 

2.2.3 Расчет плоского днища колонны

Толщину плоского круглого днища аппарата, работающего под внутренним избыточным давлением, определяем по формуле:

 

где S_р - расчетная толщина стенки днища, определяется по формуле

 (58)

где К - коэффициент, берется по ГОСТ14249-89 табл.3, К=0,45;

Р - расчетное давление, Р=0,06МПа;

- внутренний диаметр колонны, ;

- расчетный коэффициент прочности сварного шва, φ_р=1;

- допускаемое напряжение для стали Ст3сп5 при t= 80⁰С, ₈₀= 149 МПа;

К_о - коэффициент ослабления, К_о = 0,99

Принимаем толщину плоского днища S = 22 мм.

Допускаемое давление на плоское днище

 (59)

 

Условие прочности выполнено.

 

2.2.4 Проведение гидроиспытания

 Гидравлическому испытанию подлежат аппараты после их изготовления или ремонта. Гидравлическое испытание аппаратов на заводе-изготовителе проводят на пробное давление:

 (60)

(при t=20⁰C);

(при t=80⁰C);

Р - расчетное давление, Р = 0,06 МПа

Значение давления при гидроиспытании находится по следующей формуле:

 (61)

где  - давление столба жидкости при гидроиспытании, МПа,

 (62)

где  - плотность жидкости (воды), кг/м³;

 - ускорение свободного падения тела, м/с²;

 - высота столба жидкости, м

Найдем давление при гидроиспытании:

Условие прочности аппарата:

 (63)

где R_e - предел текучести для стали Ст3сп5;

 - максимальное напряжение в сечении аппарата,

 (64)

Проверяем условие прочности аппарата:

Условие прочности соблюдается, следовательно, расчет произведен верно.

2.2.5 Расчет на прочность и укрепление штуцеров

Расчет укрепления одиночного отверстия под штуцер dy = 200 мм

Определяем расчетную толщину стенки штуцера по формуле (54):

- допустимое напряжение для стали Ст3сп5 при t= 80⁰С, ₈₀= 149МПа;

d - диаметр штуцера, d = 200 мм

Итоговое значение толщины стенки штуцера найдем, используя формулу (47):

Проверим условия применения формул для расчета укрепления отверстий, используя формулы (50) и (51):

Условия соблюдаются, значит, можем использовать формулы для расчёта.

Найдем допустимый диаметр штуцера, не требующий укрепления по формуле (53):

 

Проверим условие прочности по формуле (52):

Условие выполняется, следовательно, данный штуцер не требует дополнительных укреплений.

Расчет укрепления отверстия под штуцер для входа паров dy = 500 мм

Определяем расчетную толщину стенки штуцера по формуле (54):

Найдем итоговое значение толщины стенки штуцера:

Проверим условия применения формул для расчета укрепления отверстий, используя формулы (50) и (51):

Условия соблюдаются, значит, можем использовать формулы для расчёта.

Найдем допустимый диаметр штуцера, не требующий укрепления по формуле (53):

 

Проверим условие прочности по формуле (52):

Условие выполняется, следовательно, данный штуцер не требует дополнительных укреплений.

Расчет толщины стенки люка - лаза dy = 600 мм

Расчетную толщину стенки люка - лаза определяем по формуле (54):

Найдем итоговое значение толщины стенки штуцера:

Проверим условия применения формул для расчета укрепления отверстий, используя формулы (50) и (51):

Условия соблюдаются, значит, можем использовать формулы для расчёта.

Найдем допустимый диаметр штуцера, не требующий укрепления по формуле (53):

 

Проверим условие прочности по формуле (52):

Условие выполняется, следовательно, данный штуцер не требует дополнительных укреплений.

2.2.6 Расчет на ветровую нагрузку в условиях гидроиспытания

Период основного тона собственных колебаний аппарата постоянного сечения с приблизительно равномерно распределенной по высоте массой будем определяется по формуле:

 (65)

где  (66)

H - высота колонны (с учетом высоты опоры), H = 30,5 м;- общий вес колонны с водой G = 955916 Н;

g - ускорение свободного падения тела, g = 9,81м/с²;

I - момент инерции верхнего основного металлического сечения аппарата относительно центральной оси, м⁴;

С_F - коэффициент неравномерности сжатия грунта, кгс/см³. Определяется по данным инженерной геологии, а при отсутствии таких данных принимают С_F = 6∙10⁷ H/м³;

I_F - минимальный момент инерции подошвы фундамента, м⁴;

Найдем момент инерции сечения аппарата:

 (67)

где D_н - наружный диаметр аппарата, D_н = 2,012 м;

D_вн - внутренний диаметр аппарата, D_вн = 2 м

Определяем минимальный момент инерции подошвы фундамента по формуле:

 (68)

где  - наружный диаметр опорного кольца,

- внутренний диаметр опорного кольца,

Разобьем колонну по высоте на 4 участка:

й участок: высота h₁ = 10 м; вес G₁ = 320160 H;

й участок: высота h₂ = 7,9 м; вес G₂ = 267067 H;

й участок: высота h₃ = 7,9 м; вес G₃ = 267067 H;

й участок: высота h₄ = 4,7 м; вес G₄ = 101622 H;

Ветровая нагрузка на i-м участке определяется по формуле :

 (69)

Р_ist - средняя составляющая ветровой нагрузки, Н;

P_idуn - пульсационная составляющая от ветровой нагрузки, Н

Среднюю составляющую ветровой нагрузки определяем по формуле:

 (70)

где h_i - высота i-го участка колонны, м;

 - нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки на середине i-го участка,

 (71)

где  - нормативное значение ветрового давления, для второго ветрового района, ;  - аэродинамический коэффициент, для нашего аппарата ;  - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте аппарата,

 (72)

где- расстояние от середины участка до поверхности земли,

Найдем нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки:

Сосчитаем среднюю составляющую ветровой нагрузки:

Пульсационную составляющую ветровой нагрузки определяем по формуле:

 (73)

где  - коэффициент динамичности;

 - приведённое относительное ускорение центра тяжести i-го участка аппарата;  - вес i-го участка аппарата;  - коэффициент пространственной корреляции пульсаций давлений ветра,

Определяемый по формуле:

 (74)

Коэффициент динамичности  определяется по формуле:

 (75)

где  - параметр, определяемый по формуле:

 (76)

Найдем коэффициент динамичности:

Приведённое относительное ускорение центра тяжести найдём по формуле:

 (77)

где  - коэффициент пульсации давления ветра для середины k-го участка на высоте

 и  - относительные перемещения i-го и k-го участков, которые определяются по формуле:

 (78)

где  - коэффициент, определяемый по формуле:

Коэффициент  определим по формуле:

 (79)

где  - коэффициенты. Для аппарата постоянного сечения

   

Найдем относительные перемещения участков:

Найдем коэффициент пульсации давления ветра для середины k-го участка по формуле:

 (80)

Сосчитаем приведённое относительное ускорение центра тяжести по формуле (77):

Сосчитаем пульсационную составляющую ветровой нагрузки:

Сосчитаем ветровую нагрузку:

Расчетный изгибающий момент в сечении определяем по формуле:

 (81)

где x₀ - высота расчетного сечения аппарата от поверхности земли

2.3 Механический расчет реактора - сульфуратора

2.3.1 Расчет толщины стенки обечайки

Расчетную толщину стенки цилиндрической обечайки, работающей под внутренним избыточным давлением, найдем по формуле (47):

 

Определим расчетную толщину стенки обечайки по формуле (48):

 

где D = 0,357 м = 357 мм - внутренний диаметр аппарата;

P = 0,06 МПа - давление внутри аппарата;

 - коэффициент прочности сварного шва, принимаем

 - допускаемое напряжение,  МПа

Принимаем толщину стенки S = 6 мм

Допускаемое избыточное давление рассчитаем по формуле (49):

[P] >P

3,46 МПа > 0,06 МПа

Условие прочности выполняется.

2.3.2 Расчет укреплений отверстий штуцеров

Выполним расчет для отверстия под штуцер d = 100 мм.

Определяем расчетную толщину стенки штуцера по формуле (54):

d - диаметр штуцера, d = 100 мм

Итоговое значение толщины стенки штуцера найдем, используя формулу (47):

Проверим условия применения формул для расчета укрепления отверстий, используя формулы (50) и (51):

Условия соблюдаются, значит, можем использовать формулы для расчёта.

Найдем допустимый диаметр штуцера, не требующий укрепления по формуле (53):

 

Проверим условие прочности по формуле (52):

Условие выполняется, следовательно, данный штуцер не требует дополнительных укреплений.

3. Экономическая часть

ООО “Новокуйбышевский завод масел и присадок” является подразделением компании “Роснефть”. ООО “НЗМП” - компания-производитель смазочных материалов, которая осуществляет полный цикл производства:

получение базовых масел

изготовление присадок

выпуск товарных масел и присадок.

Основным преимуществом смазочных материалов, выпускаемых компанией являются:

надежность работы агрегатов и узлов

высокие эксплуатационные характеристики масел и смазок

высокая экономичность использования.

Полностью замкнутый цикл производства позволяет выпускать масла высочайшего качества с уникальными характеристиками. Многоступенчатый контроль качества осуществляется при обработке углеводородного сырья, при производстве присадок и впоследствии при создании конкретных сортов масел. Именно поэтому масла признаны одними из самых надежных в эксплуатации. Они специально созданы для различных климатических условий. Компания-производитель предоставляет всем потребителям масел свою фирменную гарантию.

ПМС-1 - одна из установок ООО “НЗМП”. На данной установке изготавливают НСА (нейтральный сульфонат аммония) - сырье для присадки КНД, которая потом используется для производства масел.

Для производства НСА используется следующее сырье:

масло - сырье

жидкая сера

аммиак

бензин А-60

вода.

Жидкая сера сжигается в печи, после этого серный газ соединяется в реакторе с маслом, затем поступает в смеситель, где вступает в реакцию с аммиачной водой.

Таким образом, себестоимость одной тонны НСА непосредственно является определяющим фактором при расчете отпускной стоимости масла с завода. Затраты на предприятии делятся на постоянные и переменные. Постоянные затраты не зависят от объема выпускаемой продукции (электроэнергия, отопление, зарплата аппарата управления цеха, страховые взносы, расходы на телефонную связь, амортизационные отчисления, расходы на ремонт). Размер переменных затрат пропорционален объему выпускаемой продукции (сырье, материалы, электроэнергия, зарплата и страховые взносы рабочих).

Таблица 7 - Расчет условно-переменных затрат за год

Статьи	Единицы измерения	Цена за единицу	Кол-во единиц	Сумма тыс. руб.
1. Сырье и основные материалы:
-масло-сырье	Т	15000	10230	153450
-сера	Т	5500	660	3630
-аммиак	м³	20000	88	1760
-бензин А-60	Т	12000	55	660
-вода техническая	м³	8	330	2,6
Итого по статье 1				159502,6
2. Вспомогательные материалы:				60,5
Итого по статье 2				60,5
3. Энергетические затраты:
-электроэнергия	кВт/час	2,72	397520	1080
-сжатый воздух	м3	1,7	7176	12,2
Пар	гКл	270	35000	9450
Итого по статье 3				10542,2

Расчет условно-постоянных затрат

Смета условно постоянных затрат включает в себя:

годовые амортизационные отчисления;

затраты на ремонт;

цеховые и общезаводские расходы;

затраты на заработную плату со всеми начислениями.

В данном расчете используются следующие нормативы:

годовые затраты на ремонт составляют 5 % от стоимости основных фондов

цеховые и общезаводские расходы составляют 13,5 % от заработной платы основных производственных рабочих (тарифных ставок).

Годовые амортизационные отчисления рассчитываются через основные фонды установки.

Стоимость оборудования и зданий установки:

Исходя из общероссийского классификатора принимаем число лет работы установки равным 9. Отсюда следует, что амортизационные отчисления за год по линейному методу составят:

 (82)

где - время, за которое рассчитываются амортизационные отчисления,

- общее время эксплуатации установки,

Таким образом, годовые амортизационные отчисления составляют:

 (83)

 

Годовые затраты на ремонт определим по следующей формуле:

 (84)

 

Расчет на заработную плату со всеми начислениями

Для расчета заработной платы необходим штат установки, предоставленный в таблице 8.

Таблица 8 - Штат установки

Занимаемая должность	Разряд	Повременная оплата	Количество человек
Оператор	5	14440	8
Старший оператор	6	16720	5
Всего	-	-	13

Рассчитаем месячный фонд зарплаты основных производственных рабочих:

 (85)

где - количество человек,

 - часовая тарифная ставка, руб./ч

Расчет цеховых и общезаводских затрат произведем по формуле:

 (86)

Цеховые и общезаводские затраты за год составляют: 26881,2*12=322574,4 руб.

Таблица 9 - Часовая тарифная ставка штата установки

Наименование	Время работы за месяц	Количество человек	Разряд	Часовая тарифная ставка, руб./ч
Старший оператор	152	5	6	110
Оператор	152	8	5	95
Итого	-	13	-	-

Расчет видов доплат

Рассчитаем доплату (40%) за ночное время по формуле:

 (87)

где 1/3 - условная доля суток, занимается ночью;

,4 - коэффициент доплаты за вредные условия труда

Рассчитаем доплату (12%) за вредные условия труда по формуле:

 (88)

Рассчитаем премиальные следующим образом:

 (89)

Основной фонд заработной платы основных производственных рабочих составит:

 (90)

Отчисления на социальные нужды (34,2%) составляют:

Расчет зарплаты ИТР

Рассчитаем месячный фонд зарплаты на основании таблицы 10.

Таблица 10 - Штат ИТР

Занимаемая должность	Количество человек	Оклад, руб.
Механик установки	1	21000
Заместитель начальника установки	1	25000
Начальник установки	1	30000
Итого	3	76000

Таким образом, месячный фонд зарплаты составляет = 76000 руб.

Премию за текущую деятельность найдем по формуле (89):

Рассчитаем доплату за вредные условия труда (12%) по формуле (88):

Рассчитаем основной фонд заработной платы ИТР следующим образом:

 (91)

Отчисления на социальные нужды составляют:

Суммарные годовые отчисления составляют:

 (92)

Суммарная годовая заработная плата штата установки рассчитывается по формуле:

 (93)

Калькуляция себестоимости

Таблица 11 - Расчет себестоимости сырья

Статьи затрат	Сумма, тыс. руб.
Итого по первой статье	159502,6
Итого по второй статье	60,5
Итого по третьей статье	10571,4
Заработная плата	4841,6
Отчисления на социальные нужды	1655,8
Амортизация
Цеховые и общезаводские расходы	322,6
Внутризаводская перекачка	44,6
Эксплуатационные расходы	21,7
Затраты на ремонт	298,5
Услуги сторонних организаций
Ремонтное производство	132,5
“Сервис-центр”	85,4
ОТН	90,3
ГСС	101,7
Цех №48 (лаборатория)	72,8
Пожарная охрана	127,0
Учебный центр	58,5
Итого	178348,9

Возвратные отходы составляют 2675 тыс. руб.

Таким образом, себестоимость 1 тонны НСА составит

 

Определение технико-экономических параметров установки

В технико-экономические показатели работы установки входят прибыль установки, рентабельность ее работы, фондоотдача и фондоемкость.

Определим прибыль установки следующим образом:

 (94)

где с - себестоимость НСА, руб.;

М - мощность производства, т/г.;

ТП - товарная продукция, тыс. руб., определяется по формуле:

 (95)

где Ц - оптовая цена, руб./т

Рентабельность продаж определяет какую прибыль получает предприятие с каждого рубля продаж. Рентабельность работы установки рассчитаем следующим образом:

 (96)

Фондоотдача характеризует эффективность использования основных фондов предприятия.

Фондоотдачу рассчитаем следующим образом:

 (97)

Фондоемкость определим из следующего соотношения:

 (98)

Экономический эффект рассчитаем по следующей формуле:

 (99)

где Е=0,1для нефтепереработки;

 - рассчитаем по формуле:

 (100)

где  - срок службы установки.

Таким образом, экономический эффект составляет:

 

То есть, можно сделать вывод, что работа установки достаточно устойчива. Выпускаемое установкой ПМС-1 сырье служит основой присадки, позволяющей изготовлять масла высшего качества для бензиновых и дизельных двигателей. Масла обеспечивают легкий пуск и надежную эксплуатацию двигателей автомобилей в условиях экстремальных температур и нагрузок.

4. Охрана труда

4.1 Анализ опасности технологического процесса и работы оборудования

Установка ПМС-1 является технологической установкой, на которой присутствует целый ряд опасных факторов способных оказать негативное влияние на здоровье человека. Среди них можно выделить самые главные- это необходимость применения насосного оборудования, мешалок и других аппаратов с вращающимися деталями, сосудов работающих под давлением и аппаратов огневого нагрева. Так, наибольшую опасность представляют следующие факторы:

электрическое напряжение на установке, которое составляет 220 В;

высота технологической этажерки, которая достигает 20 м;

опасное оборудование, такое, как циклонная печь, температура которой достигает 750 ºС, а давление - 0,06 МПа.

Также необходимо отметить особое устройство строений на территории установки ПМС-1. В число строений входят наружные установки и помещения. Помещение - пространство, огражденное со всех сторон (в том числе окнами и дверями) стенами и полом.

Наружная установка - установка, расположенная вне помещения, открыто или под навесом, либо за сетчатыми или решетчатыми ограждающими конструкциями.

В соответствии с СП 12. 13130-2009, ПУЭ и СН 305-77 проектом предусмотрена следующая классификация строений:

Таблица 12 - Классификация строений

Строения	Классификация по пожаро- и взрывоопасности	Классификация Взрывоопасных зон	Классификация пожароопасных зон	Уровень молниезащиты
Серная насосная	В	В- IIб	П- II	III
Основная насосная	В	В- IIб	П- II	III
Технологическая этажерка	В	В- Iг	П- III	III
Открытая насосная	В	В- Iг	П- III	III

В тоже время, главную опасность для человека представляют вещества, которые используются на установке ПМС-1 в качестве сырья. Характеристики всех используемых вредных веществ представлены в таблице 13:

Таблица 13 - Характеристика вредных веществ на установке ПМС-1

Вещества	ПДК	Класс опасности	Группа промышленного яда	Действие на человека
Аммиак. Бесцветный газ со специфическим острым запахом нашатырного спирта.	20 мг/м³	4	2- раздражающие	Вызывает у человека боль в глазах, слезоточение, ощущение удушья. Также может наступить потеря голоса или смерть.
Бензин. Жидкость имеющая запах углеводородов.	300 мг/м³	4	2- раздражающие	Влияет на нервную систему человека. При отравлении наблюдается головокружение, тошнота, сонливость.
Сульфированное масло. Маслянистая жидкость черного цвета.	1 мг/м³	2	3- прижигающие	При попадании на кожу вызывает химический ожог.
Газовое топливо. Имеет специфический запах.	300 мг/м³	3	2- раздражающие	Обладает наркотическим действием на организм.
Жидкая сера. Вещество желтого цвета с резким запахом.	1 мг/м³	4	2- раздражающие	При попадании на кожу вызывает термический ожог.

4.2 Мероприятия по обеспечению безопасности процесса

Обеспечение герметизации оборудования.

На установке ПМС-1 присутствует большое количество различных видов соединений элементов оборудования и трубопроводов, которое требует тщательной герметизации, чтобы исключить прорыв жидких и газообразных продуктов. Для соединения трубопроводов и оборудования на установке используются разъемные фланцевые соединения. Принцип действия разъемного соединения, уплотняемого прокладкой, основан на пластической деформации материала прокладки. Степень герметизации зависит от степени сжатия прокладки. Расчет такого уплотнения заключается в определении силы, которую нужно приложить, чтобы смять материал прокладки, заполнить им все неровности соприкасающихся поверхностей, создать противодействие давлению, стремящемуся оторвать соединяемые детали одну от другой.

Решающее значение для создания герметичности имеет правильный выбор материала прокладки. Есть большая номенклатура прокладочных материалов. Прокладки могут быть металлическими (медь, свинец, алюминий) и неметаллическими (картон, паронит, фибра, резина, кожа, фторопласты), а также армированными. Прокладочный материал должен быть дешевым и доступным, так как в процессе эксплуатации приходится своевременно менять прокладки и их отсутствие может вызвать загазованность рабочего места. Материал прокладки должен быть достаточно эластичным, чтобы деформироваться под действием возможно малых усилий и в тоже время быть достаточно прочным, чтобы не раздавливаться при затяжке и не выжиматься из пространства между уплотняемыми поверхностями. Следует учитывать, что упругость материала прокладки обеспечивает сохранение герметичности соединения при небольших нарушениях соосности или параллельности уплотняемых поверхностей и компенсирует изменения в затяжке от колебаний температуры и действия релаксации в материале болтов и шпилек. Материал прокладки должен сохранять свои физические свойства при рабочей температуре. Поэтому в качестве прокладочного материала для соединения трубопроводов на установке ПМС-1 используется паронит, так как он удовлетворяет всем выше перечисленным требованиям.

Аналогичные требования предъявляются к уплотнениям для насосного оборудования. На установке ПМС-1 используются сальниковые и торцевые уплотнения. Сальниковые (набивные) не так давно были основным типом уплотнений, теперь же они находят ограниченное применение: в аппаратах с относительно невысокой температурой, при небольших скоростях и при применении нетоксичных и невзрывоопасных продуктов. Их применяют в несколько большей степени для уплотнения арматуры (задвижек, вентилей). Главным недостатком сальниковых уплотнений является утечка. Утечка в сальниковых уплотнениях простейшего типа составляет значительную величину: от десятых долей до нескольких литров в час. Обслуживание сальниковых устройств заключается в их подтяжке, замене набивки для компенсации износа, в поддержании нормальной смазки набивки.

Одним из наиболее универсальных и распространенных уплотнений является торцевое уплотнение. Это уплотнение получило в химической промышленности широкое распространение, так как обладает рядом положительных качеств:

- работают с малой утечкой;

-        потребляют меньшую мощность, чем сальники;

- могут быть изготовлены на валы диаметром до нескольких миллиметров.

Поэтому данные уплотнения Используются на установке ПМС-1 на тех насосах которые перекачивают токсичные и легковоспламеняемые жидкости.

Также в соответствии с “Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давление” разработанных Ростехнадзором, сосуды работающие с горючими, взрывоопасными или токсичными газами и жидкостями подвергаются испытанию на герметичность в сроки, устанавливаемые с учетом местных условий и утвержденные главным инженером предприятия. Испытание на герметичность заключается в создании в аппарате или трубопроводе максимально разрешеннго рабочего давления и контроля его падения в течении не менее четырех часов при периодической проверке и не менее двадцати четырех часов для вновь устанавливаемых сосудов. Давление внутри аппарата создается путем заполнения его водой или инертным газом (пневматическое испытание). Сосуд признается выдержавшим испытание и пригодным к эксплуатации, если падение давление за один час не превышает 0,1 % при токсичных и 0,2 % при пожаро- и взрывоопасных средах для вновь устанавливаемых сосудов и 0,5 % для сосудов подвергаемых повторному испытанию. Если потери давления при испытании превышают нормы, то необходимо найти места утечки. После этого все дефекты должны быть устранены. Затем проводится повторное испытание.

Состояние герметичности оборудования должно систематически проверяться и в процессе эксплуатации. Особое внимание обращают на уплотнительные устройства, фланцевые и резьбовые соединения трубопроводов и арматуры, на саму арматуру, съемные детали, лючки, сварные швы и другие менее надежные в отношении герметичности места.

Применение системы защиты.

Как уже упоминалось выше, на установке ПМС-1 имеется большое количество оборудования с вращающимися или движущимися частями. Поэтому данное оборудование и аппаратуру необходимо конструировать так, чтобы вращающиеся или движущиеся детали были укрыты в корпусе и поэтому отпадала необходимость в находящихся снаружи съемных ограждениях. В тех случаях когда это сделать невозможно, проектом предусмотрено размещение дополнительного ограждения. Данные требования относятся прежде всего к вращающимся частям насосов и мешалок. Защитные ограждения могут быть выполнены в виде глухих кожухов и предохранительных металлических сеток, с отверстиями не более 1 см². Проектом предусмотрено, что ограждения, выполненные в виде защитных кожухов, целесообразно окрашивать снаружи под цвет машины, а с внутренней - в красный, чтобы снятое ограждение сразу было заметно. Во время работы мешалки и насосов должно быть на месте и надежно закреплено; снимать ограждение можно только после полной остановки механизма, когда полностью исключена возможность приведения его в действие; пускать механизм можно только после установки на место всех ограждений.

Большинство крупногабаритных аппаратов на установке ПМС-1 для безопасного обслуживания оборудованы стационарными площадками и лестницами. Нормативы, относящиеся к ограждению площадок и лестниц, определены отраслевыми правилами проектирования. Площадки изготовлены из рифленого железа и оборудованы перилами. Ширина площадок составляет 1,5 - 4,0 м, высота перил 1 м. Лестницы делают маршевыми с промежуточными площадками. Уклон лестниц принимается 45º, ширина лестниц должна быть не менее 1 м, шаг ступеней 0,25 м, а ширина 0,12 м.

Для безопасного ведения технологического процесса установка ПМС-1 оборудована предохранительными устройствами. Аппараты, которые оборудованы сигнализацией и предохранительными устройствами, указаны в таблице 14.

На установке ПМС-1 широко используют контрольно-измерительные приборы, которые следят за рабочим процессом машин и аппаратов, регистрируют параметры технологического процесса и дают возможность обслуживающему персоналу принять необходимые меры, исключающие их отклонение до опасных пределов и возможность возникновения пожаров и взрывов.

В частности данные приборы используются для наблюдения за различными, в том числе пожароопасными, технологическими параметрами: температурой, давлением, уровнем продукта в аппаратах, расходом веществ, концентрацией пожароопасных продуктов в аппаратах и помещениях.

Таблица 14 - Предохранительные устройства на установке ПМС-1

Наименование параметра	Критическое значение	Сигнализация	Предохранительное устройство
Контроль напряжения в схеме	<220 В	Световая сигнализация	___
Давление сжатого воздуха на установку	<1,2 кгс/см²	Световая и звуковая сигнализации	Пружинно- предохранительный клапан
Давление на выкиде насоса  Н - 14/1	<4,0 кгс/см²	Световая и звуковая сигнализации	Обратный клапан
Давление на выкиде насоса  Н - 14/2	<4,0 кгс/см²	Световая и звуковая сигнализации	Обратный клапан
Давление на выкиде насоса  Н - 14/3	<4,0 кгс/см²	Световая и звуковая сигнализации	Обратный клапан
Печь циклонная  П - 201/1,2	>0,6 кгс/см²	___	Противовзрывные мембраны
Емкость Е - 201	>0,7 кгс/см²	___	Пружинно- предохранительный клапан
Линия пароснабжения	>10 кгс/см²	___	Пружинно- предохранительный клапан

Меры безопасности при пуске и эксплуатации оборудования

До начала пуска установки необходимо проверить, что монтаж оборудования выполнен правильно и качественно. Аппарата и трубопроводы должны быть очищены от промышленного мусора и посторонних предметов, затем провести следующие подготовительные работы:

принять все необходимые реагенты и сырье;

проверить наличие воздуха КИП, электроэнергии, инертного газа, оборотной воды, пара;

произвести опробование насосов и вентиляторов на холостом ходу;

аппараты и трубопроводы проверить на герметичность;

проверить работу контрольно- измерительных приборов;

проверить работу приточной и вытяжной вентиляции;

проверить состояние газоспасательных и противопожарных средств и средств связи;

о проведенной проверке и ее результатах сделать запись в вахтовом журнале.

После произведенной проверки и отсутствия замечаний установка считается подготовленной к пуску. Пуск производится по согласованию с диспетчером завода.

Самым опасным аппаратом на установке ПМС-1 является циклонная печь П-201/1,2. Поэтому к данному аппарату следует уделять особое внимание при пуске.

Печи П-201/1 (П- 201/2) предназначены для сжигания жидкой серы и получения сернистого газа, а также для сжигания топливного газа в период подготовки к работе печей и контактного аппарата.

Перед пуском печей П-201/1 (П-201/2) необходимо убедится в наличии исправности запорной арматуры на подводящих трубопроводах, приборов КИП, смотрового стекла, отсутствия в печах посторонних предметов. Затем открыть вентиль на линии подачи сжатого воздуха в печь и в течении 10-15 минут продуть печь осушенным воздухом с выводом на свечу. После продувки подачу осушенного воздуха прекращают, оставив приоткрытым вентиль на линии. Подать пьезоискру в камеру сгорания к газовой форсунке. Открыть вентиль на линии подачи топливного газа в печь и подать в нее топливный газ с небольшим расходом. При появлении устойчивого пламени закрыть смотровой (запальный) штуцер и подать в камеру сгорания печи осушенный воздух с расходом 200-400 м³/час. Начальная температура в камере сгорания не должна превышать 100-110 °С. При этой температуре делается выдержка в течении 1 часа, так как резкое повышение температуры может привести к растрескиванию футеровки печей. Затем температуру в печах поднимают со скоростью не более 50 °С в час, и при температуре 450- 500 °С печь подготовлена к подачи в нее жидкой серы. Перед подачей в печи жидкой серы произвести демонтаж газовой форсунки, отглушить штуцер ввода форсунки. Открыть вентиль на линии подачи жидкой серы к форсункам, начать ее подачу в печь, где сера самовоспламеняется от температуры. После воспламенения серы открыть вентиль на линии подачи осушенного воздуха в П-201/1 (П-201/2). При недостатке воздуха сера сгорает с образованием пламени красного цвета, при нормальном горении пламя имеет голубой цвет.  При эксплуатации печей необходимо:

следить за герметизацией оборудования печей и запорной арматуры;

следить за горением в печах;

следить за исправностью приборов КИП по месту и на щите;

при внезапном прекращении подачи осушенного воздуха, топливного газа или воздуха КИП необходимо аварийно остановить печь.

После выхода печи на нормальный технологический режим действовать дальше согласно регламенту и инструкции о безопасном пуске установки.

4.3 Санитарно-гигиенические мероприятия

Использование вентиляции. Вентиляцией называется комплекс взаимосвязанных устройств и процессов, предназначенных для создания организованного воздухообмена, заключающегося в удалении из производственного помещения загрязненного или перегретого воздуха с подачей вместо него чистого. В зависимости от способа перемещения воздуха в рабочих помещениях вентиляция делится на естественную и искусственную. При естественной вентиляции воздух перемещается под действием различных факторов: теплового напора или действия ветра. При искусственной воздух перемещается под действием механических устройств. Искусственная вентиляция подразделяется на приточную и вытяжную. Вентиляция является одним из важных мероприятий по созданию благоприятных микроклиматических условий на рабочих местах и чистоты воздуха. В соответствии с требованием ГОСТ 12.4.021-90, проектом предусмотрено оборудование установки ПМС-1 приточными и вытяжными вентиляционными системами. Вытяжная вентиляция позволяет удалять загрязненный и перегретый воздух из всего объема помещения. При приточной вентиляции свежий воздух забирается вне здания и распространяется по всему объему помещений

Применение освещения

Одним из важнейших элементов благоприятных условий труда является рациональное освещение помещений и рабочих мест. При правильном освещении повышается производительность труда, улучшаются условия безопасности, снижается утомление.

На установке установлено следующее освещение:

· насосные, технологическая этажерка - взрывозащищенные светильники с лампонакаливанием 200 Вт;

-операторная оснащена люминесцентным освещение нормального
освещения. По коэффициенту естественного освещения помещения технологической установки соответствуют VIII разряду, где КЕО - 1%, помещение операторной относится к V разряду, где КЕО - 3%. Освещенность операторной в вечернее и ночное время нормируется 300 л к, технологического помещения - 150 лк. Освещение оборудования, расположенного вне здания, устанавливается в пределах 2 - 5 лк. При меньшем освещении есть вероятность того, что оператор плохо сориентируется в обстановке, воспримет искаженную информацию, что может привести к возникновению опасных ситуаций.

На установке ПМС-1 в качестве источников искусственного освещения используются лампы накаливания. Одним из самых распространенных светильников этой группы является “Альфа”. Светильники именно этой марки установлены на установке ПМС-1, так как они удовлетворяют всем требованиям. Применение индивидуальных средств защиты.

Средства защиты работающих, применяемые для предотвращения или уменьшения воздействия на работающих опасных и вредных производственных факторов, должны создавать наиболее благоприятные для организма человека соотношения с окружающей средой и обеспечивать оптимальные для трудовой деятельности условия.

Для нормальной работы на установке ПМС-1 рабочие обеспечены следующими средствами индивидуальной защиты:

· Средства защиты органов дыхания: противогаз промышленный фильтрующий, с коробкой БКФ; шланговые противогазы ПШ-1 и ПШ-2; респираторы;

·        Специальная одежда: кислотозащитные костюмы, изготовленные из лавсана, нитрона, шерсти с обязательной обработкой водоотталкивающими препаратами;

· Специальная обувь: кирзовые сапоги, резиновые ботинки;

· Средства защиты рук: рукавицы и перчатки кислотозащитные КР;

· Средства защиты головы: каски, шапки, береты;

·        Средства защиты лица: защитные щитки;

·        Средства защиты глаз: защитные очки, закрытого типа;

·        Защитные дерматологические средства: моющие пасты, кремы, мази.

4.4 Противопожарные мероприятия

Применение электрооборудования.

Электрооборудование для пожаро- и взрывоопасных производств выбирается в зависимости от состава и свойств среды в месте установки, согласно ГОСТ 12.2.020- 90 и ПУЭ- 00. Конкретно для данного производства, зная состав и свойства горючих смесей, класс помещения по взрыво- пожароопасности, на установке ПМС-1 устанавливается электрооборудование закрытого исполнения- машины и аппараты, внутренняя полость которых отделена от внешней среды оболочкой, защищающей их внутренние части от проникновения пыли. Пример маркировки оборудования - 2 Ex d ПА ТЗ, где

- уровень защиты (при нормальной работе нет образования искр);

d - тип исполнения (оболочка оборудования должна выдерживать максимальное давление взрыва внутри ее);

ПА - группа ( максимальный зазор> 0,9 мм );

ТЗ - по температуре самовоспламенения смеси ( от 200°-300°С );

Ех - соответствие стандартам на взрывозащищенность.

Защита от статического электричества.

На промышленных предприятиях широко используют и получают в больших количествах вещества и материалы, обладающими диэлектрическими свойствами, что способствует возникновению зарядов статического электричества. Это может привести к неполадкам оборудования, взрывам и травмам. Поэтому на установке ПМС-1 предусмотрены следующие меры для защиты от статического электричества:

Заземление- наиболее простая и часто применяемая мера защиты от статического электричества. Каждая система аппаратов и трубопроводов должна быть заземлена не менее чем в двух местах. Особое внимание следует обратить на абсорберы, реакторы, смесители, а также сливо- наливные устройства, в которых быстро возникают опасные потенциалы статического электричества. При сливе жидкой серы автоцистерна должна быть заземлена.

Снижение интенсивности возникновения зарядов. Все жидкости должны транспортироваться только с разрешенной скоростью. Налив жидкости свободнопадающей струей запрещается. При подаче жидкостей в аппараты и резервуары необходимо исключить их разбрызгивание, распыление и бурное перемешивание.

Отвод зарядов накапливающихся на людях.

Такой отвод позволяет исключить опасность электрических разрядов, которые могут вызвать воспламенение взрыво- пожароопасных смесей, а также вредное воздействие статического электричества на человека. Основными мерами защиты являются: устройство электропроводящих полов или заземленных зон, помостов и рабочих площадок, обеспечение рабочих токопроводящей обувью. Кроме того, целесообразно не носить одежду из синтетических материалов и шелка, способствующих электризации, а также колец и браслетов, на которых аккумулируются заряды статического электричества.

Методы, средства и аппараты пожаротушения.

На установке ПМС-1 в качестве сырья и вырабатываемой продукции используются легковоспламеняющиеся жидкости. Поэтому проектом предусмотрены следующие способы тушения пожара:

Существуют следующие способы тушения пожаров:

-охлаждение горящих веществ путем нанесения на их поверхность теплоемких огнетушащих средств (пены) или перемешивания слоев горящей жидкости;

разбавление концентрации горючих паров, пыли и газов путем введения в зону горения инертных разбавителей (водяного пара);

изоляция горящих веществ от зоны горения нанесением на их поверхность изолирующих огнегасительных средств (пены, песка, кошмы);

химическое торможение реакции горения путем орошения поверхности горящих материалов или объемного разбавления горючей пыле газо- и паровоздушной смеси флегматизирующими веществами и составами.

Первичные средства пожаротушения. Они предназначены для тушения пожаров в начальной стадии и включают пожарные водопроводы, огнетушители ручные и передвижные, сухой песок, асбестовые одеяла, кошмы. Краны паротушения в доступных и заметных местах, на высоте 1,35 м от пола.

В качестве первичных средств пожаротушения используются:

·   огнетушители химические пенные ОХВП - 10-20 шт.;

·   углекислотные - ОУ - 8 - 10 шт.;

· ящик с песком и лопатами, войлок и асбестовое полотно, пожарный
инвентарь, хранящийся в блок - боксе пожарного инвентаря;

· рукав пожарный ручной -10шт.

· соединительная головка-10шт;

· ствол ручной пожарный -5шт.

Углекислотные огнетушители - ручные ОУ-5, ОУ-8 и передвижные ОУ-25, ОУ-80, ОУ-400 - предназначены для тушения веществ, материалов и электроустановок под напряжением до 1000В (углекислота неэлектродроводна). По мере ликвидации загорания огнетушитель можно остановить перекрытием вентиля. Нельзя тушить щелочные металлы, гидриды металлов и соединения, в состав молекулы которых входит кислород. Нельзя тушить горящую одежду на человеке и дотрагиваться до металлического раструба во избежание обморожений углекислотой.

Порошковые огнетушители ОП-10М и ОП-50М отличаются универсальностью действия и находят все более широкое применение. С помощью таких огнетушителей можно тушить пожары всех классов, применяя различные типы огнетушителей с разными составами порошков.

Системы автоматической пожарной сигнализации (АПС) предназначены для обнаружения пожара в начальной стадии и оповещения службы пожарной охраны, а также подачи сигналов (команд) на включение систем аварийной вентиляции, дымоудаления, автоматических устройств пожаротушения (АУП).

Система АПС состоит из пожарных извещателей, линий связи, приемных станций. Пожарные извещатели, установленные на установке ПМС-1 подразделяются на ручные (приводятся в действие человеком, обнаружившим пожар) и автоматические, преобразующие контролируемый признак пожара (тепло, дым, свет или их комбинацию) в электрический сигнал, передаваемый по линии связи на приемную станцию.

АУП в зависимости от используемые на установке ПМС-1 подразделяются на воздушно-пенные, газовые (двуокись углерода, азот, негорючие газы), порошковые, комбинированные.

Согласно Правилам пожарной безопасности на каждом предприятии приказом (инструкцией) должен быть установлен соответствующий их пожарной опасности противопожарный режим:

определены и оборудованы места для курения;

определены места и допустимое количество единовременно находящихся в помещениях сырья, полуфабрикатов и готовой продукции;

установлен порядок уборки горючих отходов и пыли, хранения промасленной спецодежды;

определен порядок обесточивания электрооборудования в случае пожара и по окончании рабочего дня;

регламентированы порядок проведения временных огневых и других пожароопасных работ; порядок осмотра и закрытия помещений после окончания работы; действия работников при обнаружении пожара;

определены порядок и сроки прохождения противопожарного инструктажа и занятий по пожарно-техническому минимуму, а также назначены ответственные за их проведение.

В зданиях и сооружениях при единовременном нахождении на этаже более 10 человек (к этой категории относится установка ПМС-1) должны быть разработаны и на видных местах вывешены планы (схемы) эвакуации людей в случае пожара, а также предусмотрена система (установка) оповещения людей о пожаре.

5. Охрана окружающей среды

5.1 Экологическое обоснование выбора площадки для строительства

Генеральные планы химических предприятий должны составляться с учетом требований безопасности труда, а также санитарно- гигиенических требований.

Площадку для предприятия выбирают в соответствии с имеющимся проектом планировки развития данного промышленного узла. Общие санитарные требования к генеральным планам направлены на поддержание в процессе эксплуатации (и при возможных реконструкциях отдельных участков) санитарно приемлемого состояния воздушного бассейна и физической среды на территории предприятия и близлежащих населенных мест.

В решениях генеральных планов при выборе земельного участка должно найти отражение гидрологическая и геологическая характеристика и рельеф местности, сейсмичность географического района, чистота почвы и грунтовых вод, устройство канализации и отвод поверхностных вод, возможность прямого солнечного освещения участка. Особое значение для химических производств имеют климатические условия, в частности направление и скорость ветра и рельеф местности, с тем чтобы обеспечить естественное проветривание территории и отдельных производственных помещений и цехов. Не допускается располагать предприятия со значительными производственными выбросами сернистых и других токсичных газов, а также дыма и пыли на территориях, не обеспеченных естественным проветриванием (замкнутые долины, котловины, подножья гор). В соответствии этим нормам была выбрана площадка для строительства установки ПМС-1. Территория ООО “Новокуйбышевского завода масел и присадок”, в состав которого входит установка ПМС-1, расположена во II климатическом районе Самарской области.

Климат района континентальный, с холодной непродолжительной зимой и жарким летом. Минимальная температура воздуха - минус 35ºС, а максимальная - плюс 40ºС. Средняя годовая скорость ветра 3,6м/сек

Средняя высота образования снежного покрова на открытых участках 32 см. За год в среднем выпадает 574мм осадков.

Характерной особенностью района является короткая быстро наступающая весна, сход снежного покрова 7 апреля.

Самые поздние заморозки приходятся на конец мая, а самые ранние морозы - на конец сентября, начало октября.

Рельеф территории завода и санитарно-защитной зоны спокойный.

Химические предприятия выделяющие производственные вредности в атмосферу, располагают с подветренной стороны с учетом преобладающего направления ветров по отношению к жилой застройки на расстоянии отвечающем санитарной классификации производств. Минимально допустимое расстояние от предприятия до населенных мест (санитарно- защитная зона) зависит от характера и количества возможных производственных выбросов в атмосферу (аэрозоли, газы, пары, копоть). Все химические предприятия в зависимости от выделяемых в атмосферу производственных выбросов делят в соответствии с санитарными нормами на пять классов. Классификация учитывает условия технологического процесса, мероприятия по очистке вредных выбросов в атмосферу и масштабы производства.

К 1-му классу относятся производства связанного азота, хлора, мышьяка, фосфора, сероуглерода, сажи, карбида кальция, кислот мощностью более 1000 т/год. К этой категории от носится установка ПМС-1. Химические предприятия располагают так, как этого требуют санитарные нормы, за пределами санитарно- защитной зоны. Ширина такой зоны для предприятий 1- го класса должна быть не менее 1000 м. Установка ПМС-1 находится на территории промышленной зоны города Новокубышевска, в семи километрах от реки Волга. Расстояние от установки до населенных пунктов более 2,5 км. Ближайшие предприятия: С севера - ОАО “НК НПЗ”, с юга -ЗАО “Нефтехимия”, с запада - ТЭЦ-2.

5.2 Охрана атмосферного воздуха от загрязнений

К числу основных вредных веществ, загрязняющих атмосферу на установке ПМС-1, относятся различные сернистые соединения такие, как сероводород, сернистый ангидрид, диоксид и триоксид серы. Сернистый ангидрид выделяется в основном с продуктами сгорания при сжигании неочищенного от сероводорода топливного газа. Диоксид серы выделяется при сжигании в печи жидкой серы. Триоксид серы образуется после контактного аппарата, где происходит преобразование . Далее по схеме триоксид подается на сульфирование масла, а потом отработанный контактный газ подается в колонну - отбойник на очистку. В данной колонне происходит очистка газа путем абсорбции. Газ движется вверх по колонне, проходя через насадку в виде колец Рашига. В это же время сверху подается аммиачная вода на орошение. После этого очищенный газ отправляется на свечу и сбрасывается в атмосферу.

Годовой объем выброса вредных газообразных веществ составляет 858480 м³. Вредные вещества и их количество в 1 м³ газа, выходящего со свечи, приведены в таблице 15.

Таблица 15 - Вредные вещества, выходящие со свечи установки ПМС-1

Вещество	Класс опасности	ПДК р.з. мг/м³	ПДК м.р. мг/м³	Количество  выбросов, т/г
Диоксид серы	3	10[0,59; 0,47м]	0,5[0,52; 0,47м]	0,04749
Серная кислота	2	1[0,57; 0,71м]	0,3[0,52; 0,47м]	0,04386
Бензол	2	5[0,59; 0,72м]	1,5[0,32; 036м]	0,06455
Ксилол	3	50[0,74; 0,36м]	0,2[0,74; 0,70м]	0,0048
Толуол	2	50[0,2; 0,36м]	0,6[0,2; 0,70м]	0,04695

Также на установке ПМС-1 имеются две насосные, снабженные вентиляцией. Количество вредных веществ, выходящих из труб вентиляционных установок указаны в таблице 16.

Таблица 16 - Вредные вещества, выходящие из труб вентиляции установки ПМС-1

Вентиляция	Вредное вещество	Класс опасности	ПДК р.з. мг/м³	ПДК м.р. мг/м³	Выбросы, т/г
В-1	Диоксид серы	3	10[0,59; 0,47м]	0,5[0,52; 0,47м]	0,00029
В-2	Аммиак	4	20[0,59; 0,47м]	0,2[0,32; 0,47м]	0,000072
	Масло (пары)	4	5[0,74; 0,72м]	2[219]	0,003
	Бензин	3	100[0,24]	0,05[0,74]	0,00015

Контроль выбросов в атмосферу осуществляется лабораторией экологического контроля в соответствии с планом-графиком контроля.

5.3 Сточные воды. Методы их обезвреживания и переработки

Главным источником загрязнения сточных вод на установке ПМС-1 является необходимость дренирования водорастворимых солей и подтоварной щелочной воды в промканализацию. Это происходит от одного до трех раз в сутки, по согласованию с лабораторией экологического контроля. Далее сточные воды поступают на очистные сооружения. Сначала сточные воды проходят через решетки, которые предназначены для задержания крупных загрязнений, они защищают оборудование последующих сооружений. Затем стоки направляются в песколовки, предназначенные для выделения из сточных вод песка и других минеральных примесей. На этой ступени очистки оседают не растворившиеся водные соли, образовавшиеся на установке ПМС-1 в результате ведения технологического процесса. После этого сточные воды направляются в нефтеловушки, где происходит очистка стоков от нефтепродуктов и твердых механических примесей. Затем стоки поочередно проходят через радиальные отстойники и направляются на напорную флотацию. Завершающими этапами очистки являются биологическая очистка и доочистка. Затем производится сброс очищенной воды в водоем или использование ее для производственных нужд.

Кроме этого на установке ПМС-1 имеется контрольный колодец для отбора проб промышленных стоков. Контролер лаборатории экологического контроля периодически производит отбор проб данных стоков. Содержание примесей в сточных водах не должно превышать следующих показателей:

Нефтепродукт 800 мг/м³;

-Аммонийный азот 200 мг/м³;

-pH 6,5- 8,5.

Также присутствуют бытовые и хозяйственно- фекальные сточные воды. Они представляют собой стоки санитарных узлов, душевых, столовых. Их в основном направляют на биологическую очистку. Эти стоки также можно объединить с промышленными сточными водами.

5.4 Твердые и жидкие отходы. Методы их обезвреживания и переработки

Жидкие отходы на установке ПМС-1 представляют собой шлам который остается на дне емкостей после откачки из них продукции, а также кубовый остаток. Для решения этой проблемы в 2002 году на Новокуйбышевском заводе масел и присадок была внедрена в производство уникальная технология промышленной утилизации шламов с установок сульфонатных и алкилсалицилатных присадок, позволяющая 90 % производственных отходов использовать в качестве вторичного сырья. Для этого шлам и кубовый остаток откачивается в автобойлер и направляется на установку утилизации шламов. После переработки из шлама и кубового остатка получается отгонный бензин, который возвращается на установку ПМС-1 в качестве сырья, а также котельное топливо. Также на установке ПМС- 1 проектом предусмотрена линия сброса подтоварной воды на комплекс АСП, для нейтрализации кислых стоков.

Твердые отходы такие как строительный мусор складируются на площадку промышленных отходов. По мере заполнения площадки организуется вывоз мусора на полигон, расположенный за территорией завода. На установке образуются также следующие твердые отходы:

. Отработанные люминесцентные лампы (вышедшие из строя)

. Отработанные продукты (замена масла насосного оборудования)

. Ветошь, загрязненная продуктами (при эксплуатации и ремонте оборудования)

. Смет, загрязненный углеводородами (при засыпке песком мест

розлива на усовершенствованных покрытиях)

. Тара из-под ЛКМ (в результате окраски зданий и сооружений)

. Отходы черных металлов (в результате ремонта оборудования)

. Отходы цветных металлов (в результате ремонта оборудования)

. Отходы теплоизоляционных материалов (при ремонте оборудования)

. ТБО (в результате использования продуктов и материалов, необходимых для удовлетворения бытовых потребностей персонала)

На территории установки ПМС-1 также предусмотрено расположение еще одной площадки для складирования данных отходов различных классов опасности, также с последующим вывозом на полигон.

Также можно принять следующие меры для того, чтобы повысить герметизацию оборудования:

Перевод насосного оборудования на торцевые уплотнения;

Использование фланцевых соединений “шип- паз”, позволяющие надежно герметизировать соединения и исключить возможность выброса вредных газов и жидкостей.

Кроме этого можно внести небольшие изменения в технологический процесс, благодаря которым можно уменьшить объем вредных выбросов и количество загрязненных сточных вод:

) Применение для очистки газов регенерируемых реагентов, таких как моноэтаноламин;

) Исключение подачи пара для стабилизации продуктов.           

)Установка заглубленной накопительной ёмкости для приёма стоков из-под этажерки, что исключит попадания нефтепродуктов в ливневую канализацию.  

) Объединение воздушек с аппаратов, в общий коллектор, с последующим захолаживанием паров, что приведёт к меньшему выбросу загрязняющих веществ в атмосферу.

На Новокуйбышевком заводе масел и присадок активно внедряются природоохранные мероприятия. С 2004 года на предприятии функционирует система экологического менеджмента, соответствующая международному стандарту ISO-14000 (международный стандарт по созданию системы экологического менеджмента). Это позволило заводу за последние пять лет сократить выбросы вредных веществ в полтора раза. Благодаря этому, завод при проведении конкурса “ЭкоЛидер” завоевал Гран-при - главный приз этого мероприятия в третий раз подряд. Это значит, что

ООО “Новокуйбышевский завод масел и присадок” является самым чистым заводом Самарской области.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной дипломной работе произведены расчеты оборудования для установки ПМС-1. В технологической части проекта дается описание технологической схемы получения продукции, приводятся расчеты процесса горения печи, расчет сопротивления насадки в колонне - отбойнике, определены расходы масла и газа для реактора - сульфуратора, а также произведен расчет насоса. В механической части приводятся расчеты на прочность штуцеров, обечаек, днищ данных аппаратов. Выполнен расчет на ветровую нагрузку для колонны - отбойника. В экономической части произведены расчеты условно-переменных затрат, условно-постоянных затрат, затрат на ремонт, расчет заработной платы, определены технико-экономические параметры установки. В разделе «Охрана труда» дается описание опасных факторов производства, а также мероприятий по предупреждению травм и несчастных случаев. В разделе «Охрана окружающей среды» приводится обоснование выбора площадки для строительства установки, а также количество выбросов вредных веществ и методы их утилизации. Кроме этого предлагаются мероприятия, которые могли бы уменьшить количество вредных выбросов.