Разработка технологической схемы установки висбрекинга

Аннотация

Данная курсовая работа состоит из 5 разделов. Разработана технологическая схема установки висбрекинга и описана ее работа. Приведен материальный баланс установки. Подобрано основное и вспомогательное оборудование, а также проведены расчеты.

В разделе охрана окружающей среды описана технологическая схема с указанием производимых выбросов, высчитаны выбросы в окружающую среду, их ПДВ, наносимый ущерб предприятием и приведены возможные улучшения экологической обстановки

Содержание

Нормативные ссылки

Определения

Обозначения и сокрашения

Введение

Описание технологической схемы производства

2 Описание технологического процесса установки, цеха

3 Материальные и тепловые балансы

4 Подбор технологического оборудования

Охрана окружающей среды

6 Инструкция по технике безопасности

Заключение

Список литературы

Нормативные ссылки

ГОСТ 12.1.005-88 <../Docx/3537.htm> Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.

ГОСТ 12.1.010-76 <../Docx/3540.htm> Система стандартов безопасности труда. Взрывоопасность. Общие требования.

ГОСТ 12.2.003-91 <../Docx/5816.htm> Система стандартов безопасности труда. Оборудование производственное. Общие требования безопасности.

ГОСТ 12.2.049-80 Система стандартов безопасности труда. Оборудование производственное. Общие эргономические требования.

ГОСТ 12.4.011-89 <../Docx/3577.htm> Система стандартов безопасности труда. Средства защиты работающих. Общие требования и классификация.

ГОСТ 17.2.3.02-78 <../Docx/3605.htm> Охрана природы. Атмосфера. Правила установления допустимых выбросов вредных веществ промышленных предприятий.

ГОСТ 17.2.4.06-90 <../Docx/8090.htm> Охрана природы. Атмосфера. Методы определения скорости и расхода газопылевых потоков, отходящих от стационарных источников загрязнения.

ГОСТ 17.2.4.07-90 <../Docx/6520.htm> Охрана природы. Атмосфера. Методы определения давления и температуры газопылевых потоков, отходящих от стационарных источников загрязнения.

ГОСТ 17.2.4.08-90 <../Docx/6519.htm> Охрана природы. Атмосфера. Методы определения влажности газопылевых потоков, отходящих от стационарных источников загрязнения.

ГОСТ 5264-80 <../Docx/2813.htm> Ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

ГОСТ 7512-82 <../Docx/2838.htm> Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Радиографический метод.

ГОСТ 8713-79 <../Docx/2857.htm> Сварка под флюсом. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

ГОСТ 11533-75 <../Docx/6872.htm> Автоматическая и полуавтоматическая дуговая сварка под флюсом. Соединения сварные под острыми и тупыми углами. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

ГОСТ 11534-75 <../Docx/5104.htm> Ручная дуговая сварка. Соединения сварные под острыми и тупыми углами. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

ГОСТ 14249-89 <../Docx/6722.htm> Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность.

ГОСТ 14771-76 <../Docx/5106.htm> Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

ГОСТ 14776-79 Дуговая сварка. Соединения сварные точечные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

ГОСТ 14782-86 <../Docx/2912.htm> Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые.

ГОСТ 14806-80 Дуговая сварка алюминия и алюминиевых сплавов в инертных газах. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

Определения

Тепловые процессы: процессы, скорость протекания которых определеяется скоростью подвода или отвода тепла;

Теплоотдача: перенос тепла от стенки к жидкости или наоборот;

Конденсация: процесс перехода газа или пара в жидкое состояние, проводимый путем охлаждения пара (газа) или сжатия и охлаждения одновременно;

Конденсатор: аппараты в которых осуществляется сжижение пара (газа)

Абсорбция: Процесс поглощения газа (пара) жидкостью (абсорбентом), приводящий к образованию раствора.

Абсорбент: Жидкий поглотитель для улавливания газа (пара).

Десорбция: Процесс, обратный абсорбции, используемый для выделения из раствора поглощаемого газа (пара) и регенерации абсорбента.

Обозначения и сокрашения

Введение

В последние годы достаточно широко проводились научные исследования в области совершенствования технологии термических процессов. Разработан и построен ряд новых модификаций термических процессов, таких, как висбрекинг с реакционной камерой с восходящим потоком реагирующей смеси; комбинированный процесс висбрекинга с термическим крекингом, позволяющий получить маловязкое и до 30% на сырье фракций дизельного топлива; комбинированный процесс висбрекинга с вакуумной перегонкой как исходного сырья, так и продуктов висбрекинга и термокрекинга.

Поэтому процесс висбрекинга является в настоящее время одним из перспективных в схемах глубокой переработки высоковязких нефтяных остатков. Включение висбрекинга в схему переработки нефти позволяет наряду с бензином и дизельным топливом получить моловязкое котельное топливо и увеличивает ресурсы сырья для каткрекинга. В данной работе обобщенны опты по исследованию процесса висбрекинга в странах ближнего и дальнего зарубежья.

Несмотря на тенденции сокращения производства остаточных котельных и других видов топлив, на Западе все еще заметное распространения легкий термически крекинг - висбрекинг, который работает по разнообразным схемам.

Существуют схемы, которые обеспечивают максимальное количество котельного топлива с минимальным количеством газа и бензина; есть схемы висбрекинга, обеспечивающие максимальное количество легких дистиллятов типа дизельного топлива, вакуумного газойля - сырья каталитического крекинга или турбинного топлива [1]

Aктуальность проекта - В связи с необходимостью углубления переработки нефти, в мировой нефтепереработке вновь проявляется повышенный интерес к термическим процессам - висбрекингу и термическому крекингу, как наиболее простым доступным процессам, позволяющим увеличить выработку различных дистиллятов, получить маловязкое, низкозастывающее котельное топливо с относительно небольшим его выходом на нефть [1].

Цель курсового проекта - разработка технологической схемы установки висбрекинга и аппаратурное оформление.

Объектом разработки является установки висбрекинга.

Новизна проекта заключается в модернизации технологической схемы установки висбрекинга.

1 Описание технологической производства

Сырье установки висбрекинга - мазут поступает с установки ЛК-6у, С-100 на прием сырьевых насосов Н-3, Н-3А, 3Б и в резервуарный парк 236/Л-4, резервуары которые используются в качестве буферных емкостей на случай сбоев в работе секции 100.

Схемой предусмотрена работа через пары 236/1-4, откуда подпорными насосами Н-11,Н-11А подается на прием сырьевых насосов, регулируется регулятором поз. 20Г, клапан которого установлен на линии С., вынута на прием насоса Н-11, Н-11А. Насосами Н-3,3А,3Б сырье прокачивается двумя параллельными потоками через теплообменники Т-101, Т-1 и Т-101Л, Т-1А, где нагревается за счет тепла котельного топлива, откачиваемого с низа колонны К-1 затем подается в двухтопочные конвекционные змеевики печей П-1/2 и П-1/1 соответственно. Регулирование расхода сырья производится регуляторами, клапаны регуляторов установлены на трубопроводах сырья в теплообменники Т-101 и Т101А.

В печах П-1/1 и П-1/2 мазут последовательно проходит конвекционную (нагревательную) и радиационную (реакционную) секции, где нагревается до температуры 460-490 0С, при которой происходит процесс крекинга сырья. Регулирование температуры сырья на выходе из печей П-1\г, П-1\г производится регуляторами поз.303г и поз.3034 клапаны регуляторов установлены на трубопроводах газообразного топлива к форсункам печей. Расход топливного газа к форсункам регулируется регуляторами поз.3034 и поз.3032 с коррекцией по температуре сырья на выходе из печей поз. 100 и поз.110. для поддержания температуры в печах предусмотрена подача жидкого топлива на форсунки.

Для предотвращения закоксовывания змеевиков печей и инициирование реакций крекинга в радиактные секции змеевиков в точки с температурой 400о С подается смесь турбулизатора с ацетоном в качестве порядка 2% турбулизатора и от 0,001 до 0,005% ацетона на расход сырья. Расход турбулизатора регулируется регуляторами поз.3009, поз.3010, поз.3011, поз.3012. регулировка давления в змеевиках печей производится редуцирующими устройствами, установленными на трубопроводах сырья после печей.

Для прекращения вторичных реакций уплотнения газопарожидкостная смесь на выходе из печей охлаждается до температуры 370-400оС подачей охлажденного котельного топлива «квенчинга» от насоса Н-5, 5А. регулировка температуры смеси производится регуляторам поз.122 постановленным на линии подачи «квенчинга» в трубопроводы сырья после печей. После закалки газопарожидкостная смесь поступает в питательную секцию колонны К-1. В колонне К-1 парогазовая фаза продуктов реакции, отделившись от жидкости части, через глухой аккумулятор поступает в верхнюю часть колонны, где происходит разделение на газ, бензин, газойль.

С верха колонны К-1 газ, пары бензина и водяной пар конденсируется и охлаждается в конденсаторе воздушного охлаждения КХ-1 и водяном до охладителя Х-1,после чего поступают в емкость Е-1,где при температуре не выше 40оС происходит разделение на газ, бензин и воду (технологический конденсат).

Газ подается на очистку от сероводорода через сепаратор Е-37 в колонну К-8.

Нестабильный бензин из Е-1 насосом Н-9,9А подается в качестве острого орошения в колонну К-1, а балансовое количество бензина по уровню в Е-1 подается на верхнюю тарелку стабилизатора К-4. клапан регулятора уровня Е-1 поз.313установлен на трубопроводе бензина в К-4.

Количество острого орошения в колонну К-1 регулируется регулятором поз.3018 с коррекцией по температуре верха колонны К-1 поз.119. клапан регулятора установлен на линии подачи орошения К-1.

Вода из отстойника Е-1 выводится в емкость Е-32, уровень раздела фаз регулируется регулятором поз.312, клапан которого установлен на линии отвода воды в Е-32.

Избыточное тепло колонны К-1 снимается циркуляционными орошением (ЦО). ЦО с температурой 300-310оС из верхнего аккумулятора колонны К-1 насосом Н-1 , 1А прокачивается через теплообменник Т-24 (кипятильник К-6), теплообменники утилизации тепла Т-7, Т-7А, Т-13, где отдает тепло и с температурой 170оС возвращается на 11 тарелку колонны К-1.

Расход ЦО поддерживается регулятором поз.3017 с коррекцией по температуре на 11 тарелке колонны К-1.

Клапан регулятора установлен на линии подачи ЦО после теплообменника Т-13.

Газойль (фр.180-350оС) отводится по 12-ой тарелки К-1 в стрипнинг (опарную колонну) К-2 по температуре на 12 тарелке поз.117. клапан регулятора установлен на линии вывода газойля в К-2.

В низ К-2 подается перегретый пар дня отпарки бензиновых фракций в колонну К-1.

Газойль по уровню в колонне К-2 поз.304 откачивается насосом Н-4,4А с установки через теплообменники утилизации тепла Т-8А, Т-11 и воздушный холодильник Х-4 с температурой 55-60о С, клапан регулятора уровня колонны к-2 установлен на линии газойля после Х-4.

Предусмотрен отбор газойля после холодильника Х-4 в емкость Е-6, к насосу Н-17\1,для прокачки оборудования и трубопроводов и к насосу Н-15 для прокачки диафрагм и прессовки змеевиков печей.

В низ колонны К-1 предусмотрена подача перегретого пара для отправки легких из котельного топлива. Расход перегретого пара поддерживается регулятором поз.3016, клапан которого установлен на подаче пара в колонну.

Котельное топливо с низа колонны К-1 насосами Н-7,7А по уровню в кубе К-1 поз.303(367) параллельными потоками прокачивается через теплообменники Т-1, Т-101, Т-1А, Т-101А и Т-3 (кипятильник К-4). Подача котельного топлива через Т-1, Т-101, Т-1А, Т-101а поддерживается регуляторами поз.TV-1 и поз.TV-1А, клапаны которых установлены на линиях подачи котельного топлива в теплообменники Т-1 и Т-1А по температуре котельного топлива перед теплообменниками Т-101 и Т-101А, температуры не должны превышать 300оС. далее общим потоком котельное топливо проходит через теплообменники утилизации тепла Т-14, Т-15, Т-8, Т-12, воздушный холодильник Х-6, затем доохлаждается в воздушном холодильнике Х-5 и водяном холодильнике Х-7 и с температурой не более 90о С в парк.

Клапан регулятора уровня в кубе К-1 поз.LV-303, установлен на линии котельного топлив, а от Н-7, Н-7А, в Т-14. часть охлажденного котельного топлива после Х-6 подается на насосы Н-5,5А и далее на охлаждение продуктов реакции в линии после печей П-1\2; П-1\1.

Описание схемы очистки газа

Газ из емкости Е-1 через отбойник Е-37 подается в абсорбер К-8, где за счет контакта с 15% раствором моноэтиноламины (МЭА) происходит удаление сероводорода из газа.

Углеводородный конденсат из отбойника Е-37 откачивается по уровню поз. 371 насосом Н-47 в емкость е-1.

Раствор МЭА поступает на установку в емкость Е-38. Уровень в емкости Е-38 поддерживается клапаном регулятором уровня поз.378 установленным на линии подачи МЭА в Е-38. Из Е-38 раствор МЭА подается насосом Н-45,4АА на верх колонны К-8. Расход раствора МЭА в К-8 поддерживается регулятором поз.3057, клапан регулятора установлен на линии подачи МЭА в колонну.

Насыщенный раствор МЭА по уровню в кубе К-8 подается в сепаратор топливного газа Е-15, откуда через подогреватель Т-5 поступает к форсункам печей П-1\1; П -1\2. Давление перед форсунками печей поддерживает регулятор поз.2056, клапан регулятора установлен на линии топливного газа после Т-5.

Конденсат из Е-15 по уровню поз.376 выводится в факельную емкость Е-13.

Схемой предусмотрена подача топливного газа в сепаратор Е-15 из заводской сети. Давление в системе Е-15, К-8, Е-37, Е-1, К-1 поддерживается регулятором поз.213, клапан регулятора установлен на линии топливного газа из заводской сети в Е-15.

Описание схемы стабилизации бензина

Нестабильный бензин с температурой 40оС подается насосом Н-9,9А на верхнюю тарелку клоны К-4. Тепло в низ колонны подводится горячим котельным топливом через кипятильник Т-3. Температура паров из кипятильника регулируется регулятором поз.126А, клапан регулятора установлен на линии подачи котельного топлива в Т-3. Газ с верха К-4 поступает в линию паров из К-1 перед холодильником Х-1.

Давление в колонне К-4 поддерживается регулятором поз.243, клапан регулятора установлен на линии отвода газа с верха К-4.

Стабильный бензин по уровню в Т-3 поз.317 через воздушный холодильник Х-2 и водяной холодильник Х-3 с температурой 40оС выводится в парк. Клапан регулятора уровня установлен на линии бензина после Х-3.

В линию бензина в парке подается 10% раствор ионолы в бензине из емкости Е - 4

Рисунок 1.1 Технологическая схема висбрекинга

Описание технологического процесса установки, цеха

Нестабильный бензин из Е-1 насосом Н-9,9А подается в качестве острого орошения в колонну К-1, а балансовое количество бензина по уровню в Е-1 подается на верхнюю тарелку стабилизатора К-4. клапан регулятора уровня Е-1 поз.313установлен на трубопроводе бензина в К-4.

Количество острого орошения в колонну К-1 регулируется регулятором поз.3018 с коррекцией по температуре верха колонны К-1 поз.119. клапан регулятора установлен на линии подачи орошения К-1.

Вода из отстойника Е-1 выводится в емкость Е-32, уровень раздела фаз регулируется регулятором поз.312, клапан которого установлен на линии отвода воды в Е-32.

Избыточное тепло колонны К-1 снимается циркуляционными орошением (ЦО). ЦО с температурой 300-310оС из верхнего аккумулятора колонны К-1 насосом Н-1 , 1А прокачивается через теплообменник Т-24 (кипятильник К-6), теплообменники утилизации тепла Т-7, Т-7А, Т-13, где отдает тепло и с температурой 170оС возвращается на 11 тарелку колонны К-1.

Расход ЦО поддерживается регулятором поз.3017 с коррекцией по температуре на 11 тарелке колонны К-1.

Клапан регулятора установлен на линии подачи ЦО после теплообменника Т-13.

Газойль (фр.180-350оС) отводится по 12-ой тарелки К-1 в стрипнинг (опарную колонну) К-2 по температуре на 12 тарелке поз.117. клапан регулятора установлен на линии вывода газойля в К-2.

В низ К-2 подается перегретый пар дня отпарки бензиновых фракций в колонну К-1.

Газойль по уровню в колонне К-2 поз.304 откачивается насосом Н-4,4А с установки через теплообменники утилизации тепла Т-8А, Т-11 и воздушный холодильник Х-4 с температурой 55-60о С, клапан регулятора уровня колонны к-2 установлен на линии газойля после Х-4.

Предусмотрен отбор газойля после холодильника Х-4 в емкость Е-6, к насосу Н-17\1,для прокачки оборудования и трубопроводов и к насосу Н-15 для прокачки диафрагм и прессовки змеевиков печей.

В низ колонны К-1 предусмотрена подача перегретого пара для отправки легких из котельного топлива. Расход перегретого пара поддерживается регулятором поз.3016, клапан которого установлен на подаче пара в колонну.

Аппараты воздушного охлаждения типа АВЗ предназначены для конденсации и охлаждения парообразных и жидких-сред; с рабочей температурой от минус 40 до плюс 300°С и условным давлением до 6,4 МПа (64 кгс/см2) в технологических процессах нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.

Аппараты предназначены для охлаждения сред с вязкостью на выходе не выше 5 КГС м2/сек (50 сСт).

Общий вид аппарата приведен на рисунке -5.1. Аппарат состоит из трех горизонтально расположенных трубных секций 9 прямоугольной конфигурации, собранных из поперечно-ореренных биметаллических труб.

Секции аппарата монтируется на металлоконструкцию 4 и фиксируется только с одного конца, что обеспечивает свободное тепловое расширение элементов секции при нагревании.

На металлоконструкцию крепятся диффузор 6 и коллектор5 вентилятора. На отдельной раме смонтирован привод вентилятора 1 или 2.

В целях предотвращения передачи вибрации от привода с вентилятором к металлоконструкции, привод устанавливается на отдельном фундаменте.

Конструкция и размеры фундаментов должны быть определены с учетом конкретных местных условий специальным чертежом.

Вентилятор 3, установленный на вал редуктора или тихоходного электродвигателя, вращается в полости коллектора и прогоняет воздух через межтрубное пространство секций. Продукт, проходящий внутри труб, охлаждается за счет передачи его тепла воздуху через ребристую поверхность труб.

Регулирование производительности вентилятора производится путем изменения угла установки лопастей. Изменение угла осуществляется вручную при остановленном вентиляторе.

В зимний период работы при низкой температуре окружающего воздуха аппарат может работать с отключенным вентилятором; при этом охлаждение продукта происходит за счет естественной конвекции.

Узел увлажнения воздуха 8 предназначен для снижения температуры охлаждающего воздуха путем повышения относительной его влажности. Допускается применения увлажнения только в случае повышения температуры свыше расчетной, т.к. применение узла увлажнения вызывает повышенную коррозию и эрозию деталей. Запрещается использование увлажнения в загрязненной химическими веществами и пылью атмосфере.

Аппараты изготовляются в нижеследующих климатических исполнениях:

для работы на открытом воздухе в макроклиматических районах с умеренным климатом при средней температуре в течение пяти- суток подряд в наиболее холодный период не ниже минус 40°С, в районах со скоростным напором ветра по III географическому району и сейсмичностью до 7 баллов. Дополнительного индекса в обозначении аппарата не имеется;

для работы в условиях низких температур (исполнение -С) при средней температуре в течение пяти суток подряд в наиболее холодный период до минус 55°С в соответствии с ТУ 26-02-167-72. Дополнительный индекс в обозначении аппарата "С.

Выбор аппаратов и их расчет рекомендуется производить по "Методике теплового и аэродинамического расчета аппаратов воздушного охлаждения" разработанной ВНИИНЕФТЕМАШем.

Примечание. В качестве, конденсаторов рекомендуется применять только одноходовые аппараты.

Устройство для воздушного охлаждения вала 1 содержит теплоотводящий диск с плавно изменяющимся профилем сечения 2 и электронный измерительный блок 3, насаженные на вал. Вал 1 проходит через опорный подшипник 4, охлаждающую камеру 5, нагревательную камеру 6 с электромагнитным индуктором 7, которые ограничены защитным кожухом 8, имеющим каналы для впуска 9 и выпуска 10 охлаждающего воздуха. Диск 2 расположен на границе между нагревательной 6 и охлаждающей 5 камерами по посадке с зазором относительно внутренней поверхности защитного кожуха 8 и имеет плоскую поверхность 11 на стороне, смежной с нагревательной камерой 6, и турбулизирующие лопасти 12 на стороне, смежной с охлаждающей камерой.

Устройство работает следующим образом.

При вращении вала 1 и включенном индукторе 7 часть магнитных силовых линий замыкается через участок вала, расположенный в камере нагрева б, вызывая его разогрев, выделяющееся тепло передается вдоль оси вала в направлении к заполненному смазкой опорному подшипнику 4 и измерительному электронному блоку 3. В процессе кондуктивной теплопередачи от вала 1 к теплоотводящему диску 2 переходит значительная часть тепла. Конвективно поступающий через впускные отверстия 9 камеры 5 свежий воздух интенсивно турбулизируется лопастями 12 диска 2, отводя избыточное тепло с его поверхности. Нагретый таким образом воздух выводится через выпускные отверстия 10 охлаждающей камеры 5. Диск 2, расположенный на границе между камерами нагрева 6 и охлаждения 5 имеет посадку с зазором относительно внутренней поверхности защитного кожуха 8, что препятствует проникновению воздуха из камеры охлаждения в камеру нагрева и, наоборот. Для снижения тепловых потерь нагревательной камеры 6 смежная с этой камерой сторона 11 диска 2 имеет плоскую поверхность.

Конструкция теплоотводящего диска с плавно убывающей толщиной в радиальном направлении обеспечивает постоянство сопротивления тепловому потоку в любом кольцевом сечении диска при наименьшем расходе материала на его изготовление, а сам диск, выполняя одновременно функции теплоотводчика, турбулизатора охлаждающего агента и перегородки между нагревательной и охлаждающей камерами, обуславливает компактность устройства, и позволяет снизить весогабаритные показатели машин,состоящих из большого числа однотипных узлов, как например, крутильно-вытяжные машины для обработки синтетических нитей.

Материальные и тепловые балансы

висбрекинг материальный баланс

Номинальная производительность объекта по осушаемому продукту:

часовая -250000 нм3/час.

суточная - 5000000 нм3/час.

Исходные данные.

.Производительность установки по продукту G = 250000 нм3/час.

.Состав продукта (газ, пары бензина и водяной пар) в объемных процентах:

Наименование компонентов Содержание, % мольные

Метан 93.42

Этан 2.59

СО2 1.51

N2 0.45

Вода 0.03

Свойства газа:

Молекулярная масса 17.34

Относительная плотность 0.562

Плотность кг/м 724

Теплопроводность низшая ккал/м 8235

Объемная доля кислорода % отсутствует

Количество извлекаемой влаги из газа в абсорбере: W=2,0 т/сут.

Приближенный расчет производим в объемных единицах:

Приход

Поступает 1v=250000 нм3/час в том числе:

метана

vCH4=1C CH4*1v=0.9342*250000=233550 нм3/час; (3.1)

здесь и дальше 1C CH4 - содержание компонента в объемных долях.

этана

vC2 H6=1C C2H6*1v=0,0459*250000=11475 нм3/час; (3.2)

двуокиси углерода

vCО2=1C CО2*1v=0,0151*250000=3775 нм3/час; (3.3)

азота

v N 2=1C N2*1v=0,0045*250000=1125 нм3/час; (3.4)

воды

v H2О=1C H2О*1v=0,0003*250000=75 нм3/час; (3.5)

. В качестве поглотителя используется ДЭГ, который является двухатомным спиртом жирного ряда. Химическая формула ДЭГа- (С2Н4ОН)2О. ДЭГ смешивается с водой в любых отношениях. Молекулярная масса - 106.12: плотность при 20° С 1.184, температура кипения при атмосферном давлении равна 242.8°С, температура замерзания - 8°С, критическая температура - 408°С, критическое давление - 2.75 МПа.

При существующих термобарических условиях в составе газа были определены условия гидратообразования с применением системы моделирования «GIBBS».

Полученные результаты показали, что при давлении 40 кгс/см2, гидраты могут образоваться при температуре потока +260С, давление гидратообразования составляет 2,53 МПа. При этом, давление начала конденсации при давлении потока 3,9МПа-26,40С.

Из полученных результатов следует, что для предотвращения образования гидратов необходимо снижение температуры гидратообразования до -100С, т.е. на 200С.

Исходя из этого требования, был рассчитан расход ингибитора по уравнению Гиммершмидта

W= (3.6)

где :

W- массовая доля ингибитора, в % смеси вода + ингибитор;

d- требуемое снижение температуры гидратообразования, для нашего случая 200С.

М- молекулярная масса ингибитора;

к- коэффициент зависящий от природы ингибитора, для ДЭГ к=4367 и для НДЭГ к=4400.

При этих условиях W=62,3%, т.е. в водоингибиторной смеси доля ДЭГа должен составить не менее 62,3%.

Влажность газа на входе и на выходе аппарата

Wвх =0,414 кг/м3

Wвых =0,083 кг/м3

Количество влаги подлежащее удалению из газа в аппарате Wизв =0,414-0,083=0,331 кг/м3 или за сутки 0,331*6000=1586 кг/сутки2,0 т/сутки.

Определяем концентрацию регенерированного абсорбента при температуре контакта 300С и требуемой точке росы осушенного газа -100С, а для НДЭГ-97,5% и для ДЭГ-95%.

По уравнению материального баланса рассчитывается необходимое количество ДЭГа

L(X2-X1)=G(Y1-Y2) (3.7)

где вода в регенерированном абсорбенте

Х1=(0,05/18)(0,95/106,12)=31,03*10-2

вода в насыщенном абсорбенте

Х2=(0,15/18)(0,85/106,12)=1,97

воды в газе на входе

Y1=(0,838/18)/(1000/22,4)=5,2*10-4

воды в газе на выходе

Y2=(0,083/18)/(1000/22,4)=1,03*10-4

теперь рассчитаем необходимое количество ДЭГа

L=6*106(0,00052-0,0001033)/22,4(1,97-0,31)=67,77;

Lg= LxMДЭГ=67,77х106,12=36632,62=7,2 т/сут ДЭГа

l= Lg/ Wизв=7.2/2=3.6 кг ДЭГ/кг Н2О

Расход определяем константы равновесия компонентов для термобарических условий абсорбции:

Кс1=7,305; Кс2=1,253; КN2=18,985; КCO2=1.463; КДЭГ=6,284*10-10; КН2О=1,092*10-3.

. По коэффициенту извлечения ключевого компонента и числу теоретических тарелок по формуле абсорбции определяем абсорбционный фактор ключевого компонента: Акл=1,0019: Ккл=18,985.

. Рассчитываем факторы абсорбции остальных компонентов смеси, по формуле:

Аi=АклКкл/ Кi (3.8)

Ас1=10,707; Ас2=0,9975; А N2=1,0019; АН2О=50,33; АДЭГ=8,74*107.

. Определяем коэффициенты извлечения компонентов смеси по формуле абсорбции на основании их абсорбционных факторов и числа теоретических тарелок.

 (3.9)

8,53*10-3; 1,478; 0,8359; 0,0376; 1; 1

. По полученным коэффициентам извлечения рассчитываем количество каждого компонента перешедшего в абсорбент в молярном и весовом отношении.

Bi=Ni  (3.10)

Таблица 3.1

Количество компонентов перешедшего в абсорбент

6. По разности компонентов в исходном продукте и перешедших в абсорбент определяем количество компонентов оставшихся в газовой фазе, общее количество газовой фазы и её состав:

 (3.11)

 (3.12)

рассчитывая значения получим

Y1=10956.71

У1=94,0; У2=4,07; УN2=0.44; УСО2=1,46; УН2О=0,01.

. Рассчитываем потребное количество регенерированного абсорбента.

Lp=AклКкл Y1 (3.13)

получаем Lp=602,0 кмоль.

. Находим количество и состав насыщенного абсорбента по количеству и составу свежего абсорбента и количеству перешедших в абсорбент компонентов.

 (3.14)

где количество насыщенного абсорбента (ДЭГа).

Отношение LP/LH =0.753 т.е. содержание регенерированного ДЭГа в составе насыщенного составляет примерно 75,3%, что на 12% выше значения полученного по формуле Гаммершмидта. При принятии соотношения ДЭГ+влага по формуле Гаммершмидта потребное количество регенерированного ДЭГа составляет 365 кмолей.

Для составления материального баланса необходимо пересчитать объемы газов на массы. Если для такого расчета использовать фактические значения плотностей газов при нормальных условиях, то материальные балансы, выраженные в килограммах, свести нельзя. Это объясняется тем, что весь вышеприведенный расчет основан на применении законов идеальных газов. Чтобы соблюсти равенство масс, необходимо пользоваться не фактической, а расчетной плотностью газов, вычисляемой по уравнению

 (3.15)

где - вычисленная плотность, кг/нм3; М- масса 1 кмоль газа, кг/кмоль; 22.4-объем 1 кмоль идеального газа при нормальных условиях, нм3/кмоль.

Получаем следующие вычисленные плотности газов (в кг/нм3):

Пользуясь полученными плотностями, пересчитаем объемы на массы и составляем таблицу материального баланса.

Таблица 3.2

Сводный материальный баланс осушки

Тепловой расчет

Приход тепла.

С природном газом

 (3.16)

Здесь - теплоемкость компонента при 6000С, кдж/кг град

Теплоемкость табл 1

С паром

Здесь - энтальпия паров воды при 6000С и 0,8*105 н/м2 (в кдж/кг).

Общее давление паро-газовой смеси около 1,6*105 н/м2, содержание паров воды в ней 50% по объему. Технический кислород и воздух поступают отдельно. Данные об энтальпии, табл ХХ и ХХ1 (12).

С воздухом

.

Здесь - энтальпия влажного воздуха (в кдж/кг), вычисленная на 1 кг сухого воздуха при 200С и относительно влажности 70% (приложение, табл Х1Х (12)).

С техническим кислородом

 (3.17)

Здесь  теплоемкость аргона (не зависит от температуры).

Тепло реакций.

Тепло реакций, происходящих в конверторе метана, рассчитываем, исходя из следующих соображений. Принимаем, что реакция в основном протекает при температуре на 50 град ниже, чем температура отходящих газов, то есть, при 8000С (850-50). Так как в процессе конверсии происходит параллельные реакции, учесть которые затруднительно, а тепловой эффект процесса зависит только от начального и конечного состояний системы, то расчет ведем по количеству прореагировавших веществ. Для этого рассчитываем энтальпию образования из элементов одного килограмма каждого вещества, участвующего в реакциях. Расчет производим по формуле:

 (3.18)

где  - энтальпия веществ при стандартных условиях, кдж/кг;  - энтальпия веществ по таблицам, кдж/моль(Краткий справочник физико-химических величин, изд. 4 «Химия» 1965); 1000 - коэффициент пересчета килограммов в граммы, г/кг; М - мольная масса веществ, г/моль.

Энтальпии равны (в кдж/кг):

для метана

для этана

для окиси углерода

для двуокиси углерода

для паров воды

Согласно материальному балансу в процессе реакции расходуется (в кг/ч): метана 3684-74=3610, этана 7, кислорода 1588+2819=4407, паров воды 4229+71-3965=329.

При этом образуется (в кг/ч): окиси углерода 4405, двуокиси углерода 3027-20-4=3003, водорода 945.

Для теплового эффекта при 250С имеем

, (3.19)

 (3.20)

Как известна из курса физической химии, тепловой эффект реакции при Т2 >Т1 определяется уравнением

 (3.21)

. (3.22)

 , (3.23)

где с - теплоемкость, ; С- теплоемкость ; 1000 в числителе - коэффициент пересчета граммов в килограмм, г/кг; 1000 в знаменателе - коэффициент пересчета джоулей в килоджоули, дж/кдж; М - мольная масса, г/моль.

Тогда ()

для метана ,

для этана ,

для кислорода ,

для пара воды ,

для окиси углерода ,

для двуокиси углерода ,

для водорода .

Отсюда

. (3.24)

Общий приход тепла

 (3.25)

.

Потери в окружающую среду (по разности)

 (3.26)

Таким образом, потери в окружающую среду составляют

 от прихода тепла.

Таблица 3.2

Сводный тепловой баланс конверсии природного газа

4 Подбор технологического оборудования

Расчет и подбор сырьевых теплообменников

Нагрев сырья от t1=20 0С, t2=305 0С. Давление в теплообменнике 6,4 МПа. Примем перепад температур на горячем конце теплообменника ∆t2=15 0С. Необходимая:

 (4.1)

При следующей схеме распределения температур в теплообменнике:

 (4.2)

получим, согласно (6.3)[12], среднюю разность температур теплоносителей:

 (4.3)

Учитывая значительное изменение температуры сырья в процессе нагревания, среднюю его температуру рассчитываем так:

 (4.4)

Тепловой расчет:

Если учитывать, что коэффициент теплоотдачи от конденсирующего пара большой (α =10000 Вт/(м2К)), принимаем ориентировочное значение коэффициента теплопередачи К=150 Вт/(м2К).

Тепловой поток в аппарате составит:

 (4.5)

Площадь поверхности теплопередачи:

 (4.6)

В соответствии с этим выбираем предварительно( по табл. 6.7) [12] одноходовой теплообменник со следующими параметрами: площадь поверхности теплообмена F=536×2=1072 м2, диаметр кожуха D=1200 мм, длина труб L=8500 мм, трубы диаметром 25×2.

Учитывая некоррозионность теплоносителей, принимаем для теплообменника материал - сталь марки Ст 3, имеющую коэффициент линейного расширения αтк=12•10-6 К-1,и модуль упругости Е=21,6•1010Па.

Площадь сечения трубок и кожуха и кожуха, согласно (6.15) [ ] :

 (4.7)

(здесь 1175,определяющее количество труб в теплообменнике, принято по ГОСТ 15118-69).

 (4.8)

Руководствуясь этими положением и малыми напряжениями в трубах и кожухе, окончательно выбираем теплообменник:

 ГОСТ 15122-79.

Расчет и подбор теплообменника сероводородной воды.

Нагрев сырья от t1=20 0С, t2=107 0С. Давление в теплообменнике 0,3 МПа. Примем перепад температур на горячем конце теплообменника ∆t2=15 0С. Необходимая температура греющего пара:

При следующей схеме распределения температур в теплообменнике:

получим, согласно (6.3)[12 ], среднюю разность температур теплоносителей:

Учитывая значительное изменение температуры сырья в процессе нагревания, среднюю его температуру рассчитываем так:

Тепловой расчет:

Если учитывать, что коэффициент теплоотдачи от конденсирующего пара большой (α =10000 Вт/(м2К)), принимаем ориентировочное значение коэффициента теплопередачи К=120 Вт/(м2К).

Тепловой поток в аппарате составит:

Площадь поверхности теплопередачи:

В соответствии с этим выбираем предварительно( по табл. 6.7) [12] одноходовой теплообменник со следующими параметрами: площадь поверхности теплообмена F= 40 м2, диаметр кожуха D=500 мм, длина труб L=3000 мм, трубы диаметром 25×2.

Учитывая некоррозионность теплоносителей, принимаем для теплообменника материал - сталь марки 16ГС, расширения αтк=12•10-6 К-1.

Площадь сечения трубок и кожуха и кожуха, согласно (6.15) [12] :

(здесь244, определяющее количество труб в теплообменнике, принято по ГОСТ 15118-69).

Руководствуясь этими положением и малыми напряжениями в трубах и кожухе, окончательно выбираем теплообменник:

 ГОСТ 15122-79.

Расчет и подбор теплообменника сырья стабилизации.

Нагрев сырья от t1=20 0С, t2=243 0С. Давление в теплообменнике 1,13 МПа. Примем перепад температур на горячем конце теплообменника ∆t2=15 0С. Необходимая температура греющего пара:

При следующей схеме распределения температур в теплообменнике:

получим, согласно (6.3)[ ], среднюю разность температур теплоносителей:

Учитывая значительное изменение температуры сырья в процессе нагревания, среднюю его температуру рассчитываем так:

Тепловой расчет:

Если учитывать, что коэффициент теплоотдачи от конденсирующего пара большой (α =10000 Вт/(м2К)), принимаем ориентировочное значение коэффициента теплопередачи К=150 Вт/(м2К).

Тепловой поток в аппарате составит:

Площадь поверхности теплопередачи:

В соответствии с этим выбираем предварительно( по табл. 6.7) [12] одноходовой теплообменник со следующими параметрами: площадь поверхности теплообмена F=500×2=1000 м2, диаметр кожуха D=1200 мм, длина труб L=7830 мм, трубы диаметром 25×2.

Учитывая некоррозионность теплоносителей, принимаем для теплообменника материал - сталь марки Ст 3, имеющую коэффициент линейного расширения αтк=12•10-6 К-1,и модуль упругости Е=21,6•1010Па.

Площадь сечения трубок и кожуха и кожуха, согласно (6.15) [ 5 ] :

(здесь 1175,определяющее количество труб в теплообменнике, принято по ГОСТ 15118-69).

Руководствуясь этими положением и малыми напряжениями в трубах и кожухе, окончательно выбираем теплообменник:

 ГОСТ 15122-79.

Емкости

Для хранения сырья, готовой продукции, реагентов на технологических установках НПЗ используются емкости. В настоящее время машиностроительной промышленностью емкости выпускаются по ОСТ-26-02-1496-76.

На С-300 применяются горизонтальные емкости

ОСТ 26-02-1519-76

Определим основные размеры емкостей, используемых.

Поступает: 60000 кг/ч газового конденсата

кг/ч - нестабильной головки секции С-100

при температуре t=400С и давлении Р=1,4 МПа;

скорость газа в свободном сечении аппарата примем равной ω=0,15м/с.

Решение:

. Объем газового конденсата поступающего в аппарат:

==2501,5 м3/ч (4.9)

. Секундный объем газового конденсата:

= м3/с (4.10)

. Объем нестабильной головки, поступающей в аппарат: [по (4.1)]

 м3/ч

4. Секундный объем поступающей нестабильной головки[по (4.2)]

 м3/с

.Общий объем смеси:

=0,69+0,0025=0,6925 м3/с (4.11)

. Сечение аппарата:

= м2 (4.12)

.Диаметр аппарата.

 м (4.13)

По табл. 3.34 (20) принимаем стандартную емкость по ОСТ 26-02-1519-76 с внутренним диаметромDвн=3000 мм, длиной цилиндрической части Н=8350 мм, объем 50 м3.

Холодильник паров колонны К -309

Цель расчета : определить основные размеры.

Исходные данные :

Gб=21167 кг/ч

t1=2000C начальная температура сырья

t2=600C конечная температура сырья

t3=200C начальная температура хладогента

t4=400C конечная температура хладогента

1. Тепловая нагрузка.

 (4.14)

 кДж/кг

 кДж/кг

2. Средняя разность температур

 0С (4.15)

 0С

. Примем коэффициент теплопередачи

К=175 Вт/м2с (Адельсон С.В. с.160)

. Поверхность теплообмена

 м2 (4.16)

 м2

1.    Расход воды.

 кг/ч (4.17)

 кг/ч

Вывод: Принимаем кожухотрубчатый холодильник с плавающей головкой по ГОСТ 14246-79 . Диаметр кожуха 1400мм , диаметр труб 20 мм , число ходов по трубам 4 , поверхность теплообмена 1040 м2 , длина труб 9000 мм.

Расчет и подбор насосов

. Насос сырьевой .

Общие потери напора во всасывающей и нагнетательной линии находим по формуле:

 (4.18)

м

Находим необходимый напор насоса по формуле:

 (4.19)

где: КПа - давление в накопительном танке;

КПа - давление в трубопроводе;

м - геометрическая высота подъема жидкости.

м

Такой напор при заданной производительности обеспечивается одноступенчатыми центробежными насосами. Учитывая широкое распространение этих насосов в промышленности ввиду достаточно высокого к.п.д., компактности и удобства комбинирования с электродвигателями, выбираем для последующего рассмотрения именно эти насосы.

Полезную мощность насоса определим по формуле:

Nп=r·g·Q·H=1400·9,8·0,0023·750= 240000Вт (3.20)

Примем hпер=1 и hн=0,6 (для центробежного насоса средней производительности), найдём мощность на валу двигателя:

кВт (4.21)

Заданной подаче и напору более всего соответствует центробежный насос марки НПС120/65-750, для которого при оптимальных условиях работы Q=87м3/с, Н=750м, hн=0,7. Насос обеспечен электродвигателем ВАО-500-2 номинальной мощностью Nн=400кВт, hдв =0,88. Частота вращения вала n = 2950 об/мин.

. Насос орошения стабилизационной колонны .

Общие потери напора во всасывающей и нагнетательной линии находим по формуле:

м

Находим необходимый напор насоса по формуле:

где: КПа - давление в накопительном танке;

КПа - давление в трубопроводе;

м - геометрическая высота подъема жидкости.

м

Такой напор при заданной производительности обеспечивается одноступенчатыми центробежными насосами. Учитывая широкое распространение этих насосов в промышленности ввиду достаточно высокого к.п.д., компактности и удобства комбинирования с электродвигателями, выбираем для последующего рассмотрения именно эти насосы.

Полезную мощность насоса определим по формуле:

Nп=r·g·Q·H=1400·9,8·17,5/3600·98= 7800Вт

Примем hпер=1 и hн=0,6 (для центробежного насоса средней производительности), найдём мощность на валу двигателя:

кВт

Заданной подаче и напору более всего соответствует центробежный насос марки НК 65/35-70, для которого при оптимальных условиях работы Q=17,5м3/ч, Н=98м, hн=0,7. Насос обеспечен электродвигателем ВАО-52-2 номинальной мощностью Nн=13кВт, hдв =0,88. Частота вращения вала n = 2920 об/мин.

. Насос подачи раствора МЭА.

Общие потери напора во всасывающей и нагнетательной линии находим по формуле:

м

Находим необходимый напор насоса по формуле:

где: КПа - давление в накопительном танке;

КПа - давление в трубопроводе;

м - геометрическая высота подъема жидкости.

м

Такой напор при заданной производительности обеспечивается одноступенчатыми центробежными насосами. Учитывая широкое распространение этих насосов в промышленности ввиду достаточно высокого к.п.д., компактности и удобства комбинирования с электродвигателями, выбираем для последующего рассмотрения именно эти насосы.

Полезную мощность насоса определим по формуле:

Nп=r·g·Q·H=1400·9,8·59/3600·657= 150000Вт

Примем hпер=1 и hн=0,6 (для центробежного насоса средней производительности), найдём мощность на валу двигателя:

кВт

Заданной подаче и напору более всего соответствует центробежный насос марки НПС 20/65-750, для которого при оптимальных условиях работы Q=59 м3/ч, Н=98м, hн=0,7. Насос обеспечен электродвигателем ВАО-52-2 номинальной мощностью Nн=250кВт, hдв =0,88. Частота вращения вала n = 2970 об/мин.

. Насос подпорный к сырьевому и откачки некондиционного продукта.

Общие потери напора во всасывающей и нагнетательной линии находим по формуле:

м

Находим необходимый напор насоса по формуле:

где: КПа - давление в накопительном танке;

КПа - давление в трубопроводе;

м - геометрическая высота подъема жидкости.

м

Такой напор при заданной производительности обеспечивается одноступенчатыми центробежными насосами. Учитывая широкое распространение этих насосов в промышленности ввиду достаточно высокого к.п.д., компактности и удобства комбинирования с электродвигателями, выбираем для последующего рассмотрения именно эти насосы.

Полезную мощность насоса определим по формуле:

Nп=r·g·Q·H=1400·9,8·320/3600·54= 66000Вт (4.22)

Таблица 4.1

Спецификация оборудования

Примем hпер=1 и hн=0,6 (для центробежного насоса средней производительности), найдём мощность на валу двигателя:

кВт (4.23)

Заданной подаче и напору более всего соответствует центробежный насос марки НК 560/335-70, для которого при оптимальных условиях работы Q=320м3/ч, Н=98м, hн=0,7. Насос обеспечен электродвигателем ВАО-52-2 номинальной мощностью Nн=110кВт, hдв =0,88. Частота вращения вала n = 2980 об/мин.

Охрана окружающей среды

В нашей стране большое внимание уделяется охране окружающей среды, улучшению использования природных ресурсов. В современном мире наблюдается быстрое развитие промышленности, а отходы загрязняют окружающую среду.

Химические производства являются до настоящего времени серьезными источниками загрязнения окружающей среды. Основными формами загрязнения являются сброс промышленных сточных вод в природные водоемы. Выпуск отходящих газов в атмосферу и орошение земельной поверхности для захоронения твердых отходов создания шламоотстойников и накопителей отходов.

На большей части заводов перерабатывают сернистые нефти. При глубокой переработке, как правило, включающие вторичные процессы, 8-10 % нефти превращаются в газообразные продукты, которые при наличии установок гидроочистки обогащены сероводородом (H2S). Эти газы используются для производства серы (S). Но при их сжигании некоторая часть серы (SO2) уходит в атмосферу в виде диоксида серы.

В нашем Южно-Казахстанском регионе находится очень много химических отраслей, которые являются источниками загрязнения атмосферного воздуха. Это такие заводы АО «Шымкентфосфор», который находится на 1-ом месте по загрязнению окружающей среды, на 2-ом месте по загрязнению среды АО «Южполиметалл», на третьем месте - ОАО «ПКОП».

В Казахстане разрабатываются и внедряются методы улавливания вредных химических соединений и загрязнений.

Это система государственных и общественных мероприятий, обеспечивающих сохранение природной среды, пригодной для жизнедеятельности нынешних и будущих поколений людей.

При оценке последствий на природу важное место занимают предельно-допустимые концентрации (ПДК) веществ, загрязняющих воздух и воду. ПДК нормализует содержание этих веществ в атмосферном воздухе или воде водоемов после смешения с выбросами поскольку защищаются от загрязнения атмосфера и достигнуты нормальные показатели.

Организованные выбросы, которые можно контролировать, поступают из коммуникаций, от предохранительных клапанов, из систем общей и местной вытяжной вентиляции, при регенерации катализатора и др. Неорганизованные выбросы возникают из-за неплотностей в аппаратуре, трубопроводах, при отборе проб, открытом хранении сырья. Борьба с неорганизованными выбросами на ОАО «ПКОП». Затруднена в связи с тем, что их источники рассредоточены на большой территории, поэтому применение каких-либо очистных сооружений исключается. Для сокращения выбросов следует применять меры, связанные с изменением технологических процессов. Например, организация безотходных технологий, при которых отходы не выбрасываются в окружающую среду, а возвращаются обратно в процесс или используются во вторичных процессах.

Сырье установки висбрекинга - мазут поступает с установки ЛК-6у, С-100 на прием сырьевых насосов Н-3, Н-3А, 3Б и в резервуарный парк 236/Л-4, резервуары которые используются в качестве буферных емкостей на случай сбоев в работе секции 100.

Схемой предусмотрена работа через пары 236/1-4, откуда подпорными насосами Н-11,Н-11А подается на прием сырьевых насосов, регулируется регулятором поз. 20Г, клапан которого установлен на линии С., вынута на прием насоса Н-11, Н-11А. Насосами Н-3,3А,3Б сырье прокачивается двумя параллельными потоками через теплообменники Т-101, Т-1 и Т-101Л, Т-1А, где нагревается за счет тепла котельного топлива, откачиваемого с низа колонны К-1. затем подается в двухтопочные конвекционные змеевики печей П-1/2 и П-1/1 соответственно. Регулирование расхода сырья производится регуляторами, клапаны регуляторов установлены на трубопроводах сырья в теплообменники Т-101 и Т101А.

В печах П-1/1 и П-1/2 мазут последовательно проходит конвекционную (нагревательную) и радиационную (реакционную) секции, где нагревается до температуры 460-490 0С, при которой происходит процесс крекинга сырья. Регулирование температуры сырья на выходе из печей П-1\г, П-1\г производится регуляторами поз.303г и поз.3034 клапаны регуляторов установлены на трубопроводах газообразного топлива к форсункам печей. Расход топливного газа к форсункам регулируется регуляторами поз.3034 и поз.3032 с коррекцией по температуре сырья на выходе из печей поз. 100 и поз.110. для поддержания температуры в печах предусмотрена подача жидкого топлива на форсунки.

Для предотвращения закоксовывания змеевиков печей и инициирование реакций крекинга в радиактные секции змеевиков в точки с температурой 400о С подается смесь турбулизатора с ацетоном в качестве порядка 2% турбулизатора и от 0,001 до 0,005% ацетона на расход сырья. Расход турбулизатора регулируется регуляторами поз.3009, поз.3010, поз.3011, поз.3012. регулировка давления в змеевиках печей производится редуцирующими устройствами, установленными на трубопроводах сырья после печей.

Для прекращения вторичных реакций уплотнения газопарожидкостная смесь на выходе из печей охлаждается до температуры 370-400оС подачей охлажденного котельного топлива «квенчинга» от насоса Н-5, 5А. регулировка температуры смеси производится регуляторам поз.122 постановленным на линии подачи «квенчинга» в трубопроводы сырья после печей. После закалки газопарожидкостная смесь поступает в питательную секцию колонны К-1. в колонне К-1 парогазовая фаза продуктов реакции, отделившись от жидкости части, через глухой аккумулятор поступает в верхнюю часть колонны, где происходит разделение на газ, бензин, газойль.

С верха колонны К-1 газ, пары бензина и водяной пар конденсируется и охлаждается в конденсаторе воздушного охлаждения КХ-1 и водяном до охладителя Х-1,после чего поступают в емкость Е-1,где при температуре не выше 40оС происходит разделение на газ, бензин и воду (технологический конденсат).

Газ подается на очистку от сероводорода через сепаратор Е-37 в колонну К-8.

Нестабильный бензин из Е-1 насосом Н-9,9А подается в качестве острого орошения в колонну К-1, а балансовое количество бензина по уровню в Е-1 подается на верхнюю тарелку стабилизатора К-4. клапан регулятора уровня Е-1 поз.313установлен на трубопроводе бензина в К-4.

Количество острого орошения в колонну К-1 регулируется регулятором поз.3018 с коррекцией по температуре верха колонны К-1 поз.119. клапан регулятора установлен на линии подачи орошения К-1.

Вода из отстойника Е-1 выводится в емкость Е-32, уровень раздела фаз регулируется регулятором поз.312, клапан которого установлен на линии отвода воды в Е-32.

Избыточное тепло колонны К-1 снимается циркуляционными орошением (ЦО). ЦО с температурой 300-310оС из верхнего аккумулятора колонны К-1 насосом Н-1 , 1А прокачивается через теплообменник Т-24 (кипятильник К-6), теплообменники утилизации тепла Т-7, Т-7А, Т-13, где отдает тепло и с температурой 170оС возвращается на 11 тарелку колонны К-1.

Расход ЦО поддерживается регулятором поз.3017 с коррекцией по температуре на 11 тарелке колонны К-1.

Клапан регулятора установлен на линии подачи ЦО после теплообменника Т-13.

Газойль (фр.180-350оС) отводится по 12-ой тарелки К-1 в стрипнинг (опарную колонну) К-2 по температуре на 12 тарелке поз.117. клапан регулятора установлен на линии вывода газойля в К-2.

В низ К-2 подается перегретый пар дня отпарки бензиновых фракций в колонну К-1.

Газойль по уровню в колонне К-2 поз.304 откачивается насосом Н-4,4А с установки через теплообменники утилизации тепла Т-8А, Т-11 и воздушный холодильник Х-4 с температурой 55-60о С, клапан регулятора уровня колонны к-2 установлен на линии газойля после Х-4.

Предусмотрен отбор газойля после холодильника Х-4 в емкость Е-6, к насосу Н-17\1,для прокачки оборудования и трубопроводов и к насосу Н-15 для прокачки диафрагм и прессовки змеевиков печей.

В низ колонны К-1 предусмотрена подача перегретого пара для отправки легких из котельного топлива. Расход перегретого пара поддерживается регулятором поз.3016, клапан которого установлен на подаче пара в колонну.

Котельное топливо с низа колонны К-1 насосами Н-7,7А по уровню в кубе К-1 поз.303(367) параллельными потоками прокачивается через теплообменники Т-1, Т-101, Т-1А, Т-101А и Т-3 (кипятильник К-4). Подача котельного топлива через Т-1, Т-101, Т-1А, Т-101а поддерживается регуляторами поз.TV-1 и поз.TV-1А, клапаны которых установлены на линиях подачи котельного топлива в теплообменники Т-1 и Т-1А по температуре котельного топлива перед теплообменниками Т-101 и Т-101А, температуры не должны превышать 300оС. далее общим потоком котельное топливо проходит через теплообменники утилизации тепла Т-14, Т-15, Т-8, Т-12, воздушный холодильник Х-6, затем доохлаждается в воздушном холодильнике Х-5 и водяном холодильнике Х-7 и с температурой не более 90о С в парк.

Клапан регулятора уровня в кубе К-1 поз.LV-303, установлен на линии котельного топлив, а от Н-7, Н-7А, в Т-14. часть охлажденного котельного топлива после Х-6 подается на насосы Н-5,5А и далее на охлаждение продуктов реакции в линии после печей П-1\2; П-1\1.

Описание схемы очистки газа

Газ из емкости Е-1 через отбойник Е-37 подается в абсорбер К-8, где за счет контакта с 15% раствором моноэтиноламины (МЭА) происходит удаление сероводорода из газа.

Углеводородный конденсат из отбойника Е-37 откачивается по уровню поз. 371 насосом Н-47 в емкость е-1.

Раствор МЭА поступает на установку в емкость Е-38. Уровень в емкости Е-38 поддерживается клапаном регулятором уровня поз.378 установленным на линии подачи МЭА в Е-38. Из Е-38 раствор МЭА подается насосом Н-45,4АА на верх колонны К-8. Расход раствора МЭА в К-8 поддерживается регулятором поз.3057, клапан регулятора установлен на линии подачи МЭА в колонну.

Насыщенный раствор МЭА по уровню в кубе К-8 подается в сепаратор топливного газа Е-15, откуда через подогреватель Т-5 поступает к форсункам печей П-1\1; П -1\2. Давление перед форсунками печей поддерживает регулятор поз.2056, клапан регулятора установлен на линии топливного газа после Т-5.

Конденсат из Е-15 по уровню поз.376 выводится в факельную емкость Е-13.

Схемой предусмотрена подача топливного газа в сепаратор Е-15 из заводской сети. Давление в системе Е-15, К-8, Е-37, Е-1, К-1 поддерживается регулятором поз.213, клапан регулятора установлен на линии топливного газа из заводской сети в Е-15.

Описание схемы стабилизации бензина Нестабильный бензин с температурой 40оС подается насосом Н-9,9А на верхнюю тарелку клоны К-4. Тепло в низ колонны подводится горячим котельным топливом через кипятильник Т-3. Температура паров из кипятильника регулируется регулятором поз.126А, клапан регулятора установлен на линии подачи котельного топлива в Т-3. Газ с верха К-4 поступает в линию паров из К-1 перед холодильником Х-1.

Давление в колонне К-4 поддерживается регулятором поз.243, клапан регулятора установлен на линии отвода газа с верха К-4.

Стабильный бензин по уровню в Т-3 поз.317 через воздушный холодильник Х-2 и водяной холодильник Х-3 с температурой 40оС выводится в парк. Клапан регулятора уровня установлен на линии бензина после Х-3.

В линию бензина в парке подается 10% раствор ионолы в бензине из емкости Е - 4.

Выбросы в атмосферу.

Установка не имеет постоянных газовых выбросов в атмосферу, за исключением дымовой трубы печей, из которой выбрасываются в атмосферу дымовые газы с содержанием сернистого ангидрида.

Таблица 5.1

Выбросы газов из печи в атмосферу.

Расчёт будет производится для наибольшему значения выбросов вредных веществ, H2S.

В процессе эксплуатации возможно выделение углеводородов, сероводорода в атмосферу эпизодически от следующих источников:

а) при не плотности оборудования во время ухудшения герметизации;

б) не сконденсированных углеводородных паров при пропарке и охлаждении камер и от местных отсосов из них. ПДК этих паров должна соответствовать СН 245-71.

Сброс с предохранительных клапанов в атмосферу при нормальных условиях эксплуатации запрещается.

Сточные воды.

На установке используется для канализации стоков промышленно-ливневая канализация.

Промстоки поступают от охлаждения сальников насосов, от промывки и опрессовки технологического оборудования с содержанием нефтепродуктов до 500 мг/л, а также вода, образующаяся в результате конденсации пара при операциях пропарки кокса в камерах. Постоянный расход этих стоков по проектным расчетам составляет 10 м3/час.

6 Инструкция по технике безопасности

Правительство Республики Казахстан уделяет большое внимание безопасности ведения работ на промышленных предприятиях. Об этом говорится в новом законе Республики Казахстан от 28 февраля 2004 года № 528 - 11 «О безопасности и охране труда». Настоящий Закон регулирует отношения в области охраны труда в Республике Казахстан и направлен на обеспечение безопасности, охраны жизни и здоровья работников в процессе трудовой деятельности, а также устанавливает основные принципы государственной политики в области безопасности и охраны труда.

Генеральный план предприятия проектируется с соблюдением требований действующих СНиП, инструкций но разработке схем генеральных планов, санитарных норм проектирования промышленных предприятий, ГОСТов и других нормативных документов, утвержденных или согласованных Госстроем РК. Решение генерального плана должно обеспечивать наиболее благоприятные условия для производственного процесса и труда, рациональное использование земельного участка, наибольшую эффективность капитальных вложений, рациональную организацию производственных, транспортных и инженерных связей на предприятиях, между ними и селитебной территорией, защиту прилегающих территорий от загрязнений и т. д.

Предзаводская зона предприятия размещена со стороны основных подъездов и подходов работающих к предприятию. Проектные решения зоны увязаны с градостроительными требованиями, придавая ей архитектурную выразительность и индивидуальность. В предзаводской зоне располагаются группа зданий обслуживания трудящихся: заводоуправление, центральную заводская лаборатория, поликлиника, столовая, гараж и другие объекты. В зоне устроен главный вход на предприятие и главная предзаводская площадь с открытыми стоянками для автомобилей.

Производственная зона, располагается в центральной части площадки предприятия. В пределах зоны размещены здания основных производств, а также здания вспомогательных производств - инструментальные, ремонтные, модельные, экспериментальные цехи и др.

Подсобная зона расположена в непосредственной близости от производственной, размещены в ней здания обслуживающих производств - электростанции, котельные, компрессорные, газгольдерные, газогенераторные, кислородные и др.

Складская зона размещена около внешних границ предприятия с учетом эффективного использования железнодорожного транспорта для подвоза-вывоза сырья и готовой продукции.

Каждая зона, здания и сооружения в них объединены в группы, родственные по назначению, по степени вредности производств, их пожаро- и взрывоопасности.

При размещении предприятия учитывается преобладающее направление ветров. Площадки предприятия размещаются с подветренной стороны по отношению к ближайшему району селитебной части города, чтобы вредные выбросы уносились в сторону.

Направление преобладающих ветров принимают по так называемой розе ветров.

Для ограничения распространения пожара по территории предприятия существенное значение имеет соблюдение определенных расстояний между зданиями. За основу при определении противопожарных расстояний приняты степень огнестойкости зданий и категория производства по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности.

Вместе с тем СНиП II-89-80 предусматривает отдельные условия, позволяющие не нормировать или уменьшать противопожарные расстояния. Например, если стена более высокого и широкого здания или сооружения, выходящего в сторону другого здания, является противопожарной, то расстояния между ними не нормируются.

Санитарный разрыв между зданиями, освещаемыми через оконные проемы, для обеспечения необходимой инсоляции составляет не менее высоты (до верха карниза) противоположного наиболее высокого здания.

Поскольку санитарные разрывы и противопожарные расстояния между зданиями не совпадают по величине, то принимаем наибольшее расстояние.

Территорию промышленного предприятия благоустроена. Благоустройство территории служит важной цели сохранения и оздоровления среды, окружающей человека на производстве, формированию условий, благоприятно влияющих на психофизическое состояние человека, сохранению его здоровья, улучшению условий и повышению производительности труда.

К благоустройству территории относятся зеленые насаждения, природный ландшафт; цветовая гамма зданий, сооружений, открытого оборудования, покрытий дорог и тротуаров; малые архитектурные формы (навесы, беседки, декоративные стенки, скамейки, цветочные вазы, элементы наглядной агитации, произведения монументального творчества и др.), площадки для отдыха и занятий спортом .

Площадь озеленяемых участков определена из расчета не менее 3 м2 на одного работающего в наиболее многочисленной смене, однако, предельный размер участков не превышает 15% площади территории предприятия. Основными элементами озеленения служат газон, а также местные виды древесно-кустарниковых растений.

Благоустроенные площадки для отдыха и гимнастических упражнений размещены с наветренной стороны по отношению к зданиям с производствами, выделяющими вредные выбросы в атмосферу. Размеры площадок определяют из расчета до 1 м2 на одного работающего в наиболее многочисленной смене.

Производственная санитария - это система организованных, технических мероприятий и средств, предотвращающих воздействие на работающих вредных производственных факторов.

Освещение бывает естественным, искусственным и смешанным. Освещение, создаваемое природными источниками света, меняется в широчайших пределах в зависимости от времени суток и года, географической широты местности, состояния атмосферы и т. д. Для оценки естественной освещенности служит коэффициент естественной освещенности (к. е. о.), равный процентному отношению освещенности в какой-либо точке помещения к одновременно измеренной освещенности наружной горизонтальной площадки, освещаемой рассеянном светом всего небосвода.

Естественное освещение, являясь с физиологической точки зрения наиболее благоприятным для человека, не может полностью обеспечить его нормальную жизнедеятельность, поэтому возникла потребность в искусственном освещении. Существуют обязательные нормы искусственного освещение: основной количественной нормируемой характеристикой служит освещенность, которая устанавливается в пределах от 5 до 5000 лк в зависимости от назначения помещений, условий и рода выполняемой людьми работы. Существующие нормы регламентируют также и качественные характеристики искусственного освещения, требуя равномерной освещенности рабочих поверхностей, отсутствие пульсаций и резких изменений освещенности во времени, ограничения или устранения зрительного дискомфорта или состояния ослепленности.

С целью рационального использования световой энергии, создаваемой источниками света, а также для защиты их от воздействия окружающей среды и уменьшения слепящего действия применяют соответствующие световые приборы - светильники и прожектора.

Освещенность операторной принята согласно СНиП 23-05-95 и СНиП-11-4-89 "Естественное и искусственное освещение" равной 200 люкс. Оконные проемы предусмотрены с открыванием створок. Предусмотрено рабочее и аварийное освещение от равных источников питания.

Отопление, искусственный обогрев помещений в холодный период года с целью возмещения в них теплопотерь и поддержания в них на заданном уровне температуры, отвечающей условиям теплового комфорта.

Различают системы отопления центральные и местные. В системах центрального отапливаемых помещений (котельная, ТЭЦ), а затем транспортируется по трубопроводам в отдельные помещения, здания. В промышленных зданиях широко применяют воздушное отопление, существенное преимущество которого перед другими видами отопления - возможность совмещения его действия с вентиляцией и кондиционированием воздуха.

Отопление помещения установки согласно СНиП 2.04.05.86 производится с помощью парового отопления. Теплоносителями являются пар, который поступает из парового котла по паропроводу в нагревательные приборы и, отдавая тепло, превращается в воду. Конденсат его по конденсатопроводу обратно возвращается в котел.

Вентиляция является одним из наиболее важных производственных факторов. На установке замедленного коксования является взрывоопасным и токсичным производством применение вентиляции необходимо.

Вентиляция - регулируемый воздухообмен в помещении, а также устройства, которые его создают. Вентиляция предназначена для обеспечения необходимых чистоты, температуры, влажности и подвижности воздуха. Эти требования определяются гигиеническими нормативами: наличие вредных веществ в воздухе (газы, пары, пыль) ограничивается предельно допустимыми (безвредными для здоровья человека) концентрациями, а температура, влажность и подвижность воздуха устанавливаются в зависимости от условий, необходимых для наиболее благоприятного самочувствия человека.

Основной источник выделения вредных веществ, тепла и влаги в производственных помещениях - происходящий в них технологических процессов. При загрязнении воздушного бассейна вредные вещества могут попадать в помещения с наружным воздухом.

Наиболее опасные потенциалы статического электричества образуются:

·   при движении жидкости по трубопроводам со скоростью превышающей 0,1 - 1,0 м/сек;

·   при проведении операций слива-налива, переливания и перекачивания жидкостей из сосуда в сосуд, при поступлении их в аппарат или емкости свободно падающей струей.

С целью защиты от статического электричества все резервуары, аппараты и металлические конструкции, подлежащие заземлению, присоединяются к устройствам защиты от статического электричества.

Все аппараты и емкости присоединяются к заземлителям в двух местах. Трубопроводы на эстакадах присоединяются к заземлителям на начальных, угловых и конечных опорах.

Внутри насосных на высоте 0,5 м прокладывается соединительная проводка, к которой присоединяются технологические аппараты. Эта проводка присоединяется к общему контуру.

Для защиты от статического электричества между трубопроводами и другими протяженными металлическими предметами в местах их взаимного сближения на расстоянии 10 м и меньше, через каждые 20 м устанавливаются металлические перемычки.

Переходное сопротивление трубопроводов не должно превышать 0,3 Ома. Во избежание возникновения разностей потенциалов, заземляющие устройства защиты от статического электричества через перемычки присоединяются к защитному заземлению 6 кв. и рабочему заземлению 0,4 кв.

Статическое электричество может накапливаться и на одежде человека, выработанной из синтетических материалов, поэтому нахождение в такой одежде на объектах производства не рекомендуется.

Для обеспечения нормальных санитарных условий труда на установке предусматривается:

В операторной осуществляется круглогодичное поддержание температуры и влажности воздуха в пределах ГОСТ 121005-88.

Конструкция тепловой изоляции аппаратов и трубопроводов выбрана согласно СНиП. Защитное покрытие выполнено оцинкованной тонколистовой сталью. При изоляции «юбок» колонных аппаратов учтены технические решения по защите от воздействия высоких температур в условиях пожара. Толщины изоляционного слоя обеспечивают температуру на поверхности изоляции для объектов, расположенных в помещении не более 45 0С; для объектов, находящихся на открытом воздухе, - не более 45 0С (температура не вызывающая ожога).

От горловины реакторов предусмотрены местные отсосы с выбросом вытяжного воздуха в трубу от скруббера Е-9.

Все приточные системы располагаются в приточных вентиляционных камерах (ПВК), вытяжные снаружи.

Заключение

Разработана технологическая схема установки висбрекинга и ее аппаратурное оформление в ОАО «ПКОП».

Приведены необходимые обоснования и расчеты по материальному балансу и на основе подобраны технологическое оборудование с целью увеличения его диапазона устойчивой работы и эффективности.

Расчетно-пояснительная записка содержит все разделы, предусмотренные методическими указаниями по курсовой работе.

Рассмотрены вопросы охраны окружающей среды. Предложена аппаратурное оформление технологического процесса установки висбрекинга.

Список литературы

1.   Чернобыльский И.И. и др. Машины и аппараты химических производств. М.: Машиностроение, 1975. -454с.

2.      Соколов В.Н. и др. Машины и аппараты химических производств. Примеры и задачи. Л.: Машиносроение, 1982. -384с.

.        Шаповалов Ю.Н., Шеин В.С. Машины и аппараты общехимического назначения. Воронеж: Изд.: ВГУ 1981. -303с.

.        Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1971. -734с.

.        Лащинский А.А. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. Л.: Машиностроение, 1970. -752с.

6.   Макаров Г.В., Васин А.Я., Маринина Л.К. и др. Охрана труда в химической промышленности. М.: Химия. 1989г. -496с.

7.      Папаев С.Т. Охрана труда. М.: ИПК Издательство стандартов. 2003г. -400с.

.        Сайт в интернете: www.zakon.ru

9.   Родионов А.И. и др. Техника защиты окружающей среды. М.: Химия, 1989. -512с.

10.    Журнал "Химическое и нефтяное машиностроение".

.        К.Ф.Павлов, П.Г.Романков, А.А.Носков «Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии» - Л.: Химия, 1987.575 с.

.        Н.Р Ентус Трубчатые печи - М.: Химия, 1977.222с.

.        «Основные процессы и аппараты химической технологии» под ред. Ю.И.Дытнерского. - М.: Химия, 1991. 493 с.

.        «Справочник нефтехимика» в двух томах. Т. 1/под ред. С.К.Огородникова. - Л.: Химия, 1978. 496 с.

.        «Справочник нефтехимика» в двух томах. Т. 2/под ред. С.К.Огородникова. - Л.: Химия, 1978. 592 с.

.        Ю.К.Молоканов Процессы и аппараты нефтегазопереработки - М.: Химия, 1987. 368с.

.        М.Ф.Михалев, Н.П.Третьякова, А.И.Мильченко, В.В.Зобнин Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств - Л.: Машиностроение, 1984. 301 с.

.        М. Ш. Исламов Печи Химической промышленности. - Л.: Химия, 1975.432с

.        Трубчатые печи под редакцией Ц.А. Бахшияна Трубчатые печи - М.: Химия, 1969. 312с.

.        ГОСТ 14249-89. Нормы метода расчета на прочность

.        ГОСТ 24755-89. Нормы и методы расчета на прочность укреплений отверстий

.        ГОСТ 51274-99. Сосуды и аппараты колонного типа, норма и методы расчета на прочность. - М.: Издательство стандартов, 1999. - 11 с.