Материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления пользователям Интернета и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
© 2018 - 2024
Реактор предназначен для осуществления реакции алкилирования бензола пропиленом в присутствии хлорида алюминия с целью получения ИПБ.
Алкилирование проводится под давлением 0,4 МПа.
Температура в алкилаторе принимается 122 0С.
Количество испаренного бензола определяется из теплового баланса алкилатора.
Тепловой баланс алкилатора.
Приход тепла. С бензольной шихтой при температуре 35 0С
35440 15,6 = 552864 ккал/ч ,
где: 15,6 ккал/кг – теплосодержание 1 кг бензольной шихты при температуре 35 0С.
2. Тепло реакции алкилирования.
По практическим данным тепловой эффект реакции алкилирования равен 621 ккал/кг поглощенного пропилена и 811 ккал/кг поглощенного этилена
5507,4 621 + 94 811 = 3496329,4 ккал/ч
где: 5507,4; 94 кг/ч количество поглощенных соответственно пропилена и этилена.
3. С пропан пропиленовой фракции при температуре 15 0С
13641 0,4 15 = 81846 ккал/ч
где: 0,4 ккал / кг 0С – теплоемкость ППФ при 15 0С.
4. С суспензией катализатора при Т = 65 0С
1023,2 30,0 = 30696 ккал/ч
где: 30,0 ккал/кг – теплосодержание 1 кг суспензии катализатора при 65 0С.
5. С фракцией ПАБов при температуре 1 0С
4118,8 0,44 = 1810 ккал/ч,
где: 0,44 ккал/кг – теплосодержание 1 кг фракции ПАБ.
6. С бензольным конденсатом при Т = 40 0С
(x - 79) 0,43 40 = 17,2 x – 1360 ккал/кг
где: x – количество испаренного бензола и изопропилбензола;
0,43 ккал / кг 0С – теплоемкость 1 кг бензола при 40 0С.
Общий приход тепла
552864+3496329+81846+30696+1810+17,2 x – 1360 = 4162185+17,2 x
Расход тепла
1. С реакционной массой при t = 122 0С
50992,6 59,5 = 3034059,7 ккал/ч
где: 59,5 ккал/кг – теплосодержание 1 кг реакционной массы при 122 0С.
2. С отходящими газами при температуре 122 0С
7830,8 0,48 125 + (0,47 122 + 86) x = 458572 + 143,3 x
где: 7830,8 – количество паров, выходящих из алкилатора (кг/час);
0,48 и 0,47 ккал / кг 0С – теплоемкость пропана и бензола при 122 0С.
3. Потери тепла в окружающую среду
176000 ккал/ч
Общий расход тепла
3034059,7 + 458572 + 143,3 х + 176000 = 3668631,7 + 143,3 х
Общий баланс тепла
4162185,4 + 17,2 х = 3668631,7 + 143,3 х
Количество испарившихся углеводородов
х = (4162185,4 – 3668631,7) / (143,3 – 17,2) = 3900 кг/ч
Всего уносится углеводородов
3260 + 250 = 3510 кг/ч,
что приблизительно совпадает с количеством испаренных углеводородов определенным из теплового баланса алкилатора.
К установке принимается алкилатор диаметром 1600 мм. и высотой столба реакционной жидкости 8,0 м.
Объем реакционной жидкости в алкилаторе
1,62 0,785 8 = 16,1 м3
По практическим данным в 1 м3 реакционной жидкости содержится 330 кг изопропилбензола.
Производительность одного алкилатора составит
16,1 ∙ 330 = 5300 кг/ч изопропилбензола.
Необходимое количество рабочих алкилаторов
14882 / 5300 = 2,81 ≈ 3 шт.
где: 14882 кг/ч – количество ИПБ, полученного при алкилировании.
К установке принимается алкилатор в виде полой колонны со следующей характеристикой:
- диаметр – 1600 мм.
- высота цилиндрической части – 10305 мм.
- материал – сталь углеродистая
- количество – 4шт. (+ 1 – резервный)
АВТОМАТИЗАЦИЯ И АСУТП
В нефтеперерабатывающей промышленности комплексной механизации и автоматизации уделяется большое внимание. Это объясняется сложностью и высокой скоростью протекания технологических процессов, а также чувствительностью их к нарушению режима, вредностью условий работы, взрыва – и пожароопасностью перерабатываемых веществ.
Автоматизация производственных процессов является одним из основных направлений технического прогресса производства. Большое значение имеет автоматизация нефтеперерабатывающей промышленности. Автоматизация позволяет увеличить производительность технологического оборудования и производительность труда обслуживающего персонала, улучшает качество продукции, повышает безопасность работы, предупреждает загрязнение атмосферного воздуха, также позволяет осуществлять новые высокоинтенсивные процессы, недоступные при ручном управлении.
Автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУТП) – это человеко-машинная система, обеспечивающая эффективное функционирование технологического объекта на основе быстрой и точной информации о состоянии объекта и выработки соответствующих команд управления объектом с помощью средств автоматизации и вычислительной техники. При этом под технологическим объектом управления (ТОУ) понимается технологическое оборудование и реализуемый в нем технологический процесс производства или транспортирования продукции.
Назначение, цель и функции АСУТП
АСУТП предназначена для целенаправленного управления технологическими процессом и обеспечения информацией смежных и вышестоящих автоматизированных систем управления. Например, технологи-операторы получают оперативную информацию в едином темпе (реальном времени) с технологическим процессом, что позволяет им своевременно вмешаться в ход процесса, корректировать режимы и нагрузки машин и установок.
Целью АСУТП является обеспечение оптимального в определенном смысле функционирования технологического процесса, например, получение максимального экономического эффекта с учетом плановых, экономических и технических ограничений. В частном случае это может быть максимальная производительность технологического процесса при заданном качестве продукта и исходного сырья, минимальная себестоимость продукции, минимальный расход дорого сырья и т.п.
Функцией АСУТП называется совокупность ее действий направленных на достижения определенной цели. Различают три функции АСУТП: управляющую, информационную и вспомогательную.
К управляющей функции АСУТП относятся: программные изменения режима (пуск – остановка машин и агрегатов, аварийные блокировки, распределение нагрузки между агрегатами и т.п.);
логическое управление, например, определение «узкого места» и согласования нагрузок технологического оборудования; оптимизация установившегося режима технологического процесса в целом и режимов отдельных видов технологического оборудования; оптимальное управление переходными режимами управляемого процесса; автоматическое регулирование и стабилизация отдельных параметров технологического процесса с помощью одноконтурных, комбинированных и многосвязанных АСР; реализация управления исполнительными органами. Информационная функция включает получение, обработку и передачу информации о состоянии ТОУ или внешней сферы.
На вспомогательные функции АСУТП возлагаются контроль за правильностью ее функционирования, реализация и контроль информационного обмена с системами управления более высокого уровня, слежения за астрономическим временем и отсчет временных интервалов, воздействия на соответствующие средства АСУТП т.д. [6].
В данном случае объектом управления является процесс алкилирования бензола пропиленом. Для ведения технологического процесса узел алкилирования оснащен следующими средствами контроля и автоматики:
1.Автоматические регуляторы.
Первичные приборы регуляторов расположены по месту, в непосредственной близости от отборных устройств. Вторичные приборы расположены на щитах управления в операторной. Каждый из регуляторов может быть использован как в автоматическом, так и в ручном режимах.
2. Автоматические регистраторы.
Первичные приборы регистраторов расположены по месту в непосредственной близости от отборных устройств, вторичные – на щите управления в операторной, компьютер - в операторной цеха.
3.Предупредительная сигнализация.
Предупредительная сигнализация технологических и общецеховых параметров автоматическим включением звукового (звонок или сирена) и светового (лампа или табло) сигналов на щите управления в операторной оповещает обслуживающий технологический персонал о приближении какого-либо технологического параметра к предельно допустимому значению или достижении каким-либо общецеховым параметром предельно допустимого значения. Непринятие мер обслуживающим технологическим персоналом может привести к нарушению норм технологического регламента, технологического режима или аварийной остановке.
Применение средств дистанционного управления параметрами позволяет своевременно реагировать на изменение в рабочей среде аппаратов. Автоматическое регулирование ведется со щита, в операторном отделении, и, в аварийной ситуации, системой противоаварийной автоматической защиты.
Управление технологическим процессом может осуществляться автоматически, а в случае неисправности возможно переключение полностью на ручное управление.
4. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ОХРАНА
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Главной задачей охраны труда является обеспечение здоровья и безопасности условий труда.
В получении ИПБ используется бензол и другое сырье, представленное в таблице 4.1и 4.2.
Таблица 4.1
Характеристика пожароопасных и токсичных свойств сырья, полупродуктов, готовой продукции и отходов производства.
| Наименование сырья, полупродуктов, готовой продукции (вещества,% масс.), отходов производства | Класс опасности (ГОСТ 12.1. 005-88) | Агрегатное состояние при нормальных условиях | Плотность паров(газа) по воздуху | Удельный вес для твердых и Жидких веществ, г/см2 | Растворимость в воде, % масс. | |
| Бензол Этилбензол Изопропилбензол Фракция полиалкил- Бензолов Бутилбензол Пропан-пропиленовая фракция Едкий натр Хлористый алюминий Смола полиалкилбензольная Гидроксохлористый алюминий (алюмохлорид) | 2 3 4 4 4 4 2 2 4 4 | Ж Ж Ж Ж Ж Г Ж ТВ Ж Ж | 2,77(3) 3,70(3) 4,14(3) - 4,62(3) 1,45(3) - - - - | 0,8790(2) 0,8669(2) 0,861-0,863 0,860-0,890 0,8601(2) - - 2,47(1) - - | 0,082(2) (г/100мл) 0,014(2) (г/100мл) Н.Р.(2) Н.Р. Н.Р.(2) 44,6(2) (г/100мл) 42(1) 44(1) (г/100г) - - |
Таблица 4.2
| Наименование сырья, полупродуктов, готовой продукции (вещество,% масс), отходов производ-ва | ПДК в воздухе рабочей зоны производственных помещений (мг/м3) | Характеристика токсичности (воздействие на организм человека) |
| Бензол | 15/5 | Пары при высоких концентрациях действуют наркотически, вредно влияют на нервную систему, оказывают раздражающее действие на кожу и слизистые оболочки глаз. Обладает резорбтивным действием, проникает в организм через неповрежденную кожу. Аллергическими и кумулятивными свойства- ми не обладает. КАНЦЕРОГЕН |
| Этилбензол | 50 | Пары вызывают поражение крови и кроветворных органов, раздражение слизистых оболочек, головную боль, головокружение боли в области сердца, раздражение кожи. Может попадать в организм работающих через органы дыхания и кожу. |
| Изопропилбензол | 50 | Пары при высоких концентрациях действуют на центральную нервную систему, кроветворные органы. Жидкий ИПБ оказывает раздражающее действие на кожу и слизис тые. При длительном контакте развиваются дерматиты. |
| Фракция полиалкил- Бензолов | 50 | Действует на центральную нервную систему (наркотическое и отчасти судорожное действие), вызывает изменение крови и кроветворных органов. Вдыхание паров вызывает головокружение, тошноту, рвоту. При неоднократном воздействии на кожу вызывает сухость и раздражение. |
| Бутилбензол | 50 | Действие аналогично полиалкилбензолам. |
| Пропан-пропилено- вая фракция | 100 | При превышении ПДК пары фракции оказывают наркотическое действие, могут вызвать головную боль, головокружение, ослабление дыхания, нарушение кровообращения, потерю сознания. При попадании на кожу вызывает ее поражение,аналогичное ожогу. |
| Едкий натр | 0,5 (аэрозоль) | При попадании на кожу вызывает ее поражение (химические ожоги), а при длительном действии может вызвать язвы и экземы. Сильно действует на слизистые оболочки. При попадании в глаза вызывает помутнение роговицы, поражение радужной оболочки - слепоту. |
| Хлористый алюминий | 5(по хлористому водороду) | Во влажном воздухе продукт гидролизуется с образованием хлористого водорода, который сильно раздражает верхние дыхательные пути и может вызвать воспаление слизистых оболочек глаз и дыхательных путей. |
| Смола полиалкил- Бензольная | 50 | Яляется токсичной. |
| Гидроксохлористый алюминий (алюмохлорид) | 500 | Обладает кислотныим свойствами: рН 0,8-2,0. При попадании на кожу и в глаза вызывает химические ожоги. При нагревании раздражает дыхательные пути. |
Изопропилбензол считается опасным в силу своих свойств: температура вспышки 34°С; температура самовоспламенения 424°С; область воспламенения 0,9 - 6,5 % об.; ПДК 50 мг/м3; класс опасности 4.
Установка алкилирования бензола относится к пожаро-взрывоопасному производству, т.к. процесс ведется при высоких температурах и значительных давлениях в аппаратах и трубопроводах, высоких электрических напряжениях в высоковольтных электродвигателях насосов, при наличии горючих и токсичных нефтепродуктов и их паров, сероводорода, возможности образования взрывоопасных смесей паров нефтепродукта с воздухом и соединений, способных к самовозгоранию.
Наиболее опасные места в цехе:
- Катализаторное отделение И-14 - возможность выделения хлористого водорода, разлива бензола, воспламенения паров, взрыва.
- Насосное отделение И-14 - возможность выделения бензола, реакционной массы алкилирования, пропан-пропиленовой фракции при нарушении герметичности аппаратов и трубопроводов. Создание взрывоопасных смесей паров и газов с воздухом может привести к взрыву, пожару. Возможны ожоги при попадании на тело и в глаза щелочи, алюмохлорида.
- Наружная установка И-14 - возможность нарушения целостности трубопроводов, аппаратов в результате коррозии, прорыва на установку пропан-пропиленовой фракции, бензола, реакционной массы алкилирования. Наличие открытой отстойной ямы.
Организация и проведение технологического процесса должны предусматривать:
· устранение непосредственного контакта работающих с исходным сырьем, готовой продукцией, применяемыми реагентами, оказывающими вредное воздействие;
· автоматизацию процесса;
· герметичность оборудования;
· применение средств защиты работающих;
· своевременное удаление разливов нефтепродуктов и реагентов, являющихся источником опасных и вредных производственных факторов.
Контроль параметров режима осуществляется по показаниям контрольно-измерительных приборов, правильная работа которых наряду с работоспособностью сигнализации и автоматической защиты обеспечивает безопасную эксплуатацию оборудования.
Для контроля загазованности по нижнему концентрационному пределу воспламенения в производственных помещениях предусмотрены средства автоматического газового анализа с сигнализацией, срабатывающей при достижении предельно-допустимой величины.
Во всех насосных цеха установлены сигнализаторы довзрывоопасных концентраций (СТХ-3У4):
в отделении И-14 - 3 датчика,
в отделении И-15 - 4 датчиков,
в отделении И-15а - 1 датчик.
При достижении концентрации взрывоопасных веществ 5-50 % от нижнего концентрационного предела воспламенения одновременно включается световая и звуковая сигнализация на устройствах защиты и сигнализации УЗС-10А в операторной И-14 и И-15 и по месту установки датчика, световая сигнализация перед входом в насосные, а также вытяжная аварийная вентиляция, сблокированная с сигнализаторами довзрывоопасных концентраций. При срабатывании любого датчика в насосной одновременно включаются все аварийные вентиляторы:
в насосной И-14 - АВ-14-15-16-18-19-20-21;
в насосной И-15 - АВ-10-11;
в насосной И-15а - АВ-5.
АВ-26 в катализаторном отделении включается вручную.
Контроль за содержанием взрывоопасных и токсичных веществ в воздухе рабочей зоны производится согласно плану-графику контроля воздушной среды в производственных помещениях, утвержденному техническим директором ОАО "Омский каучук" и согласованному с ЦГСЭН.
Охрана окружающей среды имеет большое значение, так как превышение концентраций многих веществ, применяемых на производстве, может привести к трагическим последствиям для окружающей среды и работников цеха.
В цехе очень много точек выбросов веществ в окружающую среду, и поэтому основной целью, наряду с уменьшением себестоимости продукции, является снижение доли выбросов с производства.
Таблица 4.1.
Выбросы в атмосферу.
| Наименование источника выброса | Периодичность | Температура °С | Состав выброса | ПДК, мг/м3 | Доп. Кол-во компонентов, кг/сутки |
| Вентиляционные выбросы из насосного отделения | Постоянно | 20 | Пропан, бензол, ИПБ, пропилен, HCl | 33 1.65 16.5 33 1.65 | 0.079 0.150 0.107 0.082 0.032 |
| Скруббер | При загрузке катализатора | 20 | HCl | 1.65 | 0.001 |
Таблица 4.2.
Сточные воды.
| Вид стоков | Источник образования | Содержание вредных веществ, мг/л | Доп. кол-во сбрасываемых веществ |
| ХПВ | Векальные стоки душевых, умывальников, туалетов | - | - |
| Оборотная вода | ХЗВ | Al - 25 ИПБ - 35 н/продукты- 5 | 20 28 4 |
| Пароконденсат в случае некондиции | Железо – 0,1 |
Таблица 4.3
Жидкие отходы.
| Наименование отхода | Периодичность | Химсостав | Класс опасности |
| Гидроксохлористый алюминий | Постоянно | Al(OH)2Cl-20% H2O -80% | 4 |
| Гидроокись алюминия | Постоянно | Al(OH)3 – 1.57% H2O – 98.43% | 4 |
Уменьшение до или ниже регламентированного уровня (ПДК) или полная ликвидация загрязнения атмосферы наряду с другими технологическими показателями является одним из критериев качества работы установки.
Для снижения выделения вредных выбросов в атмосферу предусматриваются следующие мероприятия:
- строгий контроль над состоянием – торцевых и сальниковых уплотнений работающих насосов;
- сброс воды, подаваемой на охлаждение насосов, а также воды после мытья полов насосных производится в промканализацию, оборудованную гидрозатворами.
- обеспечение четкой и надежной работы приборов раздела фаз, сброс ливневых стоков с территории установки в промышленную канализацию.
5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРОИЗВОДСТВА
АЛКИЛИРОВАНИЯ
Дата: 2019-07-30, просмотров: 249.