Автор работы: Пользователь скрыл имя, 26 Января 2013 в 19:48, курсовая работа
Цель проекта - провести проверочный расчет установки пиролиза этана.
В процессе проектирования были проведен расчет печи, разработана схема автоматического регулирования параметров работы печи, проведены мероприятия по обеспечению охраны труда, техники безопасности и окружающей среды; проведено технико-экономическое обоснование проекта.
Введение …………………………………………………………………………..8
1 Аналитический обзор …………………………………………………………10
1.1 Пиролиз ключевой процесс нефтехимии ……………………………….....10
1.2 Исторические аспекты развития пиролиза …………………………….….13
1.3 Физико-химические основы пиролиза ……………………………….........14
1.4 Технологические параметры процесса ……………………………….…....17
1.5 Новые варианты осуществления пиролиза …………………………..........19
2 Характеристика исходного сырья, вспомогательных материалов и готовой продукции ……………………………………………………………….……….24
2.1 Характеристика сырья, материалов и полуфабрикатов……………...……24
2.2Характеристика производимой продукции …………………………….…..28
3 Описание технологического процесса производства …………………........31
3.1 Пиролиз этана в трубчатых печах ………………………………………….31
3.2 Узел водной промывки пирогаза ...…………………………………...........33
3.3 Узел щелочной очистки пирогаза ………………………………………….36
3.4 Узел осушки пирогаза ………………………………………………………38
4 Технико-технологические расчеты ………………………………………......39
4.1 Расчет материального баланса печи ….…………………………………...39
4.2 Расчет печи пиролиза этана ………………………………………………...45
4.2.1 Расчет процесса горения ………………………………………………….46
4.2.2 Состав сырья и пирогаза ………………………………………………….51
4.2.3 Конечная температура реакции …………………………………..............55
4.2.4 Тепловая нагрузка печи, ее КПД и расход топлива …………………….57
4.2.5 Определение температуры дымовых газов, покидающих радиантную камеру ……………………………………………………………………………63
4.2.6 Поверхность нагрева реакционного змеевика (экранных труб)………..64
4.2.7 Время пребывания парогазовой смеси в реакционном змеевике………65
4.2.8 Потери напора в реакционном змеевике печи …………………………..67
4.2.9 Расчет необходимого числа печей для обеспечения заданной производительности установки…………………………………………………70
4.2.10 Расчет конвекционной камеры…………………………………………70
5 Автоматизация и автоматические системы управления технологическим процессом…………………………………………………………… …………..76
5.1 Цель и назначение системы управления …………………………………..76
5.1.1 Анализ статических и динамических свойств объекта регулирования ……………………...……………………………………………………………..77
5.1.2 Обоснование выбора средств контроля и автоматики ………………….77
5.1.3 Автоматический контроль производства ……………………………… 79
5.1.4 Спецификация приборов и средств автоматизации ……………….........80
5.2 Аналитический контроль производства …………………………………...88
6 Безопасность и экологичность технологического процесса ……………….93
6.1 Характеристика проектируемого объекта………………………………….93
6.2 Основные физико-химические, токсические, взрыво- и пожароопасные характеристики веществ и материалов, обращающихся в производстве …...95
6.3 Категорирование производственных помещений и наружных установок98
6.4 Безопасность технологического процесса и оборудования ……………...98
6.5 Средства индивидуальной защиты …….. ………………………………..100
6.6 Микроклимат ………………………………………………………………100
6.7 Вентиляция и отопление….………………………………………………..101
6.8 Освещение ………………………………………………………………….101
6.9 Шум и вибрация …………………………………………………………...102
6.10 Электробезопасность ..…………………………………………………...103
6.11 Защита от статического электричества ………………………………....105
6.12 Молниезащита ………………………………………………………..…..106
6.13 Пожарная профилактика, методы и средства для пожаротушения……106
6.14 Экологичесность объекта ………………………………………….........107
7 Экономическое обоснование проекта ……………………………………...107
7.1 Расчет капитальных затрат на здания и сооружения ……………………111
7.2 Расчет капитальных затрат на оборудование ……………………………111
7.3 Расчет численности персонала ……………………………………………113
7.4 Расчет фонда заработной платы производственных рабочих ………......114
7.5 Расчет заработной платы вспомогательных рабочих …………………...116
7.6 Расчет расхода электроэнергии …………………………………………...117
7.7 Расчет калькуляции 1тонны пирогаза ……………………………………118
7.8 Технико-экономические показатели производства ……………………..120
8 Стандартизация ………………………………………………………………122
Заключение ……………………………………………………………………..124
Необходимая звуковая и световая сигнализация состояния и отклонения работы технологического оборудования и вспомогательных объектов собрана в операторной из унифицированных блоков БАС, БПС, БОЦ. Схема выполнена таким образом, что нарушение параметра влечет за собой мигание соответствующих ламп желтого цвета (предупредительный сигнал) или ламп красного цвета (аварийный сигнал). Постоянно горят лампы белого цвета, характеризующие работу в режиме «включено».
Вторичные приборы, блоки переключений с задатчиками и регулирующие блоки размещаются в операторной. В операторной располагается: щит оператора со встроенными в него регулирующими и логическими блоками. Над щитом оператора размещена принципиальная технологическая схема.
Щиты датчиков температуры, устройств сигнализации, релейные шкафы монтируют за щитом оператора. Натужные приборы помещают в утепленные обогреваемые шкафы. Приборы устанавливают в местах, удобных для обслуживания, а там, где есть в этом потребность, снабжают специальными площадками и лестницами. Датчики располагают с учетом возможностей приборов, но, как правило, на минимальном расстоянии от места отбора проб, с тем чтобы запаздыванием в линиях связи было минимальным.
Исходя из величины значений регулируемых и регистрируемых параметров и требований НТД, были подобраны приборы и средства автоматизации, спецификация на которые представлена в таблице 5.1 /20/
Таблица 5.1 – КИП и автоматизация производства
Но-мер позиции |
Наименова-ние парамет-ра, среды и место отбора импульса |
Предельное значение параметра |
Место установки |
Наименование и характеристика |
Тип модели |
Количество |
Завод изготови-тель |
При-мечание | |
на один аппа-рат |
на все аппа-раты | ||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
1-1
1-2 |
Температура (МВФ) топливного газа
ЭЭ фр-ии |
60ºС
45 ºС |
На трубо-проводе
На щите |
Термометр сопротивления, предел измерения 0 –120, латунь Л-63 , градуировка 21ºС
Автоматический э.мост . Класс точности 0,5; предел измерения 0-100%, одинарная градуировка ХК |
ТСП-410-01
КСМ-4 41.169.51. 201 |
1 |
1 |
"Тепло-прибор" г.Москва
"Энергоприбор" г.Москва |
|
2-1
2-2 |
Давление (МВФ) топливногогаза перед печью |
1.2 атм. |
На трубо-проводе
На щите |
Манометр сильфонный с пневматическим сигналом. Пределы измерения 0-0.16 МПа. Класс точности 1
Вторичный пневматический прибор, показывающий, самопишущий со станцией управления. Класс точности 1
|
МС-П1 9121
ПВ4.2Э |
1 |
1 |
"Мано-метр" г.Москва
"Мано-метр" г.Москва |
|
Продолжение таблицы 5.1 | |||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
3-1
3-2
3 -3 |
Расход (МВФ) топливного газа |
464 кг/ч |
На линии подачи топливного газа Ø100 мм. По месту
На щите |
Диафрагма камерная. Условное давление 0,6 МПа, условный проход 250мм
Сильфонный дифманометр с выходным унифицированным сигналом 0,2-1 МПа, класс точности 1. Вторичный пневматический, показывающий и самопишущий прибор со станцией управления. Класс точности 1. Шкала 100% равномерная |
ДК6-100
ДС-П4-1
ПВ4.2Э |
1 |
1 |
"Тепло-прибор" г.Казань
"Тепло-прибор" г.Казань
ТИЗ прибор г. Москва |
|
4-1
4-2
|
Регулирование давления в коллекторе печей этана |
6,5 кгс/см2 |
На трубопроводе d = 150 мм
На щите |
Манометр сильфонный
безшкальный самопишущий с
Вторичный самопишущий пневматический прибор со станцией управления. Шкала равномерная 100%. Класс точности 1. |
МС-П2 9124
ПВ10-1Э |
1 |
1 |
«Теплоконтроль» г. Казань «Теплоприбор» г. Москва |
|
Продолжение таблицы 5.1 | |||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
4-3
4-4 |
На щите
На трубопроводе d= 200мм |
Пропорциально-интегральный регулятор системы «Старт», предел пропорциональности 2-3000%. Время интегрирования 3с-100мин. Регулирующий клапан, условное давление 0,1 кгс/см2, условный диаметр 200мм |
ПР3.31
25ч32нж НЗ |
Киевармартура" г. Киев |
|||||
5-1
5-2
5-3
|
Температура пирогаза |
800-835 оС |
На трубо-проводе
На щите
На щите
|
Термоэлектрический термометр одинарной градуировки ПП-1, предел измерения -0 - +1300С . Материал защитной арматуры Х18Н10Т.Инерционность 40 мин. Преобразователь измерительный, основная погрешность +1.5 –2.0 %,сопротивление линии связи с термометром сопротивления 8 Ом, потребительская мощность 20 В·А, предел измерения -50-+1300°С Электропневмопреоброзователь, для преобразования сигнала посто-янного тока 0-10 мА в пропор-цииональный унифицированный пневматический сигнал 0,02-0,1 МПа, допустимая погрешность выходного сигнала ±2% |
ТПП 0555 5Ц2.821 829-04
ПТ-ТС-68
ЭПП-63
|
1
|
1
|
«Теплоприбор» г. Москва "Энерго-прибор" г.Москва
"Энерго-прибор" г.Москва |
|
Продолжение таблицы 5.1
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
5-4
5-5
5-6 |
На щите
На щите
На трубопроводе |
Вторичный прибор, предназначенный для записи показаний величины задания и управляющего воздействия со станцией управления. Шкала 100%. Класс точности 1.5. Габаритные размеры 160 Х 200 Х 438. Расход воздуха 420 л/ч. Пневматический Регулирующий клапан, условное давление 0,1 кгс/см2, условный диаметр 200мм |
ПВ10.1Э
ПР3.31.
25ч32нж НЗ |
ТИЗ- прибор г. Москва
ТИЗ-прибор г. Москва
Киевармартура" г. Киев |
|||||
6-1
6-2 |
Температура дымо-вых газов покидающих камеру радиации
|
1430ºС |
В печи поз.5
На щите |
Термоэлектрический термометр одинарной градуировки ПР 30/6 , предел измерения -300 - +1800С . Материал защитной арматуры окись алюминия. Инерционность 10 мин. Автоматический э. мост. Класс точности 0,5; предел измерения 0-100%, одинарная градуировка ХК |
ТВР-0877 5Ц2.821 589-10
КСМ-4 41.169.51. 201 |
1 |
1 |
"Тепло-прибор" г.Москва
"Энергоприбор" г.Моск-ва |
Продолжение таблицы 5.1 | |||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
7-1
7-2
7-3
7-4 |
Уровень воды в Е-4 |
30-80%
|
На емкости Е-4
На щите
На щите
На трубопроводе |
Уровнемер буйковый унифицированный с усройством сигнала давления воздуха 0,2-1 кгс/см². Допускаемое избыточное давление 4 МПа. Класс точности 1,5. Предел измерения 0-16000 мм Вторичный прибор, предназначенный для записи показаний величины задания и управляющего воздействия со станцией управления. Шкала 100%. Класс точности 1.5. Габаритные размеры 160 Х 200 Х 438. Расход воздуха 420 л/ч. Пневматический Регулирующий клапан, условное давление 1,6 МПа, условный диаметр 100 мм |
УБ-ПВ
ПВ10.1Э
ПР.3.31
25ч32нж НЗ |
1
|
1
|
"Тепло-прибор" г. Казань
ТИЗ прибор г. Москва
"Тепло-прибор" г. Казань
Киевармартура" г. Киев |
|
|
Расход Н2О в печь П-1 |
3200 кг/ч |
На трубопроводе d = |
Диафрагма камерная на условное давление 40 кгс/см2. Условный проход 150 мм, материал диска – |
ДК-40-150 ГОСТ |
1 |
1 |
«Теплоконтроль» |
|
Продолжение таблицы 5.1
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
150 мм |
сталь марки Х17, корпусовая сталь марки ст.35 |
14321-73 |
г.Казань |
||||||
8-2
8-3 |
По месту
На щите |
Дифманометр сильфонный, показывающий с пневмоприводом. Класс точности 1. Давление питания 1,4 кгс/см2. Расход воздуха не более 0,003 м3/ч. Выходной сигнал точности в пределах 0,21 кгс/см2. Длина пневматической линии связи до 300м. Вторичный пневматический, показывающий и самопишущий прибор со станцией управления. Класс точности 1. Шкала 100% равномерная |
ДС-П1
ПВ 4.2Э
|
«Теплоконтроль » г. Казань
«Тизприбор» г. Москва |
|||||
9-1
9-2 |
Расход этановой фракции |
8000 кг/ч |
На линии подачи этановой фракции По месту
|
Диафрагма камерная. Условное давление 0,6 МПа, условный проход 250мм
Сильфонный дифманометр с выходным унифицированным сигналом 0,2-1 МПа, класс точности 1. |
ДК6-250
ДС-П4-1
|
1 |
1 |
"Тепло-прибор" г. Казань "Тепло-прибор" г. Казань |
Продолжение таблицы 5.1
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
9-3 |
На щите |
Вторичный пневматический, показывающий и самопишущий прибор со станцией управления. Класс точности 1. Шкала 100% равномерная |
ПВ4.2Э |
ТИЗ прибор г. Москва |
5.2 Аналитический контроль производства
В процессе пиролиза аналитическому контролю должны подвергаться сырье, газы пиролиза, сточные воды, воздух в различных помещениях установки, газы выжига кокса. Аналитический контроль производства способствует оперативному ведению процесса. С другой стороны, при помощи аналитического контроля проверяют качество уходящих с установки продуктов и отходов, то есть контролируют четкость работы установки.
Оперативный анализ сырья необходим при работе установки на сырье постоянного состава. Как правило, это наблюдается при применении в качестве сырья различных углеводородных газовых фракций. При анализе сырья определяют его состав и плотность.
При анализе газов пиролиза определяют их плотность и содержание в них различных компонентов. Газы выжига кокса анализируют на содержание двуокиси углерода, окиси углерода и кислорода. В сточных водах установки пиролиза определяют общее содержание углеводородов. Воздух различных помещений также анализируют на общее содержание углеводородов.
Состав газов можно определять химическим и физическим методами. Газы выжига кокса определяют химическим методом на аппарате КГА-1. В бюретку аппарата набирают определённый объём анализируемого газа, который последовательно пропускают через ряд поглотительных пипеток с реактивами. При анализе газы многократно пропускают через каждую пипетку, замеряя каждый раз их объём. Из одной пипетки в другую газы переводят только тогда, когда поглощение в первой закончится. Последовательность пропускания газов через растворы строго обязательна. При анализе газов выжига кокса двуокись углерода поглощается раствором едкого калия; кислород – раствором пирогамола; окись углерода – медно-аммиачным раствором солей одновалентной меди.
Состав газов пиролиза определяют физическим методом на хроматографах; ЛХМ-8МД, Агат-13, Кристалл-200М. Последний с компьютерной обработкой результатов. Хроматографический метод основан на адсорбции компонентов газа поверхностью адсорбентов. В качестве адсорбентов можно применять активированный уголь, силикогель, алюмогель. Точно замеренное количество исследуемого газа вводят в разделительную колонку, которая представляет собой металлическую трубку, заполненную адсорбентом и свёрнутую для компактности в спираль. В первую очередь адсорбируются тяжёлые углеводороды; в смеси остаются более лёгкие. Компоненты смеси движутся по колонке, распределяясь по зонам в соответствии со сродством к адсорбенту. Распределению способствует газ-носитель ( гелий, двуокись углерода, водород), непрерывно подаваемый в колонку. Газ-носитель промывают колонку, десорбирует и увлекает за собой компоненты. Для облегчения процесса колонку подогревают до определённых температур, характерных для каждого компонента. По мере выхода с газом из колонки компонентов при помощи специальных устройств замеряют их количество.
Концентрацию углеводородов в сточных водах устанавливают путём обработки пробы сточной воды диэтиловым эфиром, который экстрагирует углеводороды. Затем раствор углеводородов в эфире подогревают и после испарения эфира замеряют объём оставшихся углеводородов.
Информация о работе Проверочный расчет установки пиролиза этана