Экономический расчет установки клауса

Аннотация

 

1. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА

 

1. Общая характеристика установки

 

Углеводородные сульфиды присутствуют во многих добываемых продуктах  и являются нежелательными побочными продуктами в переработке и сжигании природных газов и нефтепродуктов. Помехой для достижения приемлемого уровня рентабельности производства служит низкое качество получаемых нефтепродуктов. У мазута, который составляет 40% общего объема производства, низкий спрос на рынке, значительно затруднена и реализация низкооктановых бензинов. Дизельное топливо, имеющее повышенный спрос, приходится продавать по низким ценам из-за высокого содержания серы, а темные нефтепродукты поставляются на экспорт как полуфабрикаты. Все эти факторы свидетельствуют о низкой конкурентоспособности продукции. Нежелательные побочные продукты должны быть удалены из топлив. В природных газах сероводород является основным серосодержащим компонентом наряду с более низким содержанием углеводородных сульфидов (меркаптанов). В сырой нефти сероводород присутствует в различных фазах перерабатывающих процессов и он должен быть удален.

Процесс Клауса продолжает оставаться наиболее широко применяемым для очистки нефтепродуктов и превращения сероводорода в элементарную серу. Требования к процессу определяются эксплуатационными условиями нефтеперерабатывающего завода, установками природного газа и в большей степени регулированием выхода сероводородсодержащих продуктов.

В процессе Клауса первичной операцией является восстановление элементной серы из сероводорода. Первый шаг — термическое окисление сероводорода в печи сгорания. В дальнейшем катализатор установки Клауса превращает остаточные содержащие серу соединения в элементную серу. Термическая стадия может достигать регенерации в зависимости от концентрации сероводорода, но не должна превышать 70 % из-за термодинамических ограничений. Дальнейшее использование двух или трех каталитических стадий при прогрессивно более низких температурах увеличивает полное восстановление серы до 95 — 98 %. На рис. 1 показана блок-схема типичного завода с установками Клауса.

Рис.1.Блок-схема типичного завода с установкой Клауса.

 

Сера после печи и каталитического реактора конденсируется и регенерируется. Первый реактор работает обычно при температуре 350 °С для осуществления гидролиза COS и CS₂. Второй и последующие реакторы обычно работают выше точки росы сернистых паров. Однако сера может еще конденсироваться в порах катализатора, так как небольшие поры могут «держать» сконденсированную жидкость при давлении паров ниже точки нормальной конденсации. Конденсация серы в порах катализатора может подавлять процесс Клауса снижением площади поверхности катализатора.

Реакция Клауса — экзотермическая. Кроме того, равновесие реакции достигается более низкими температурами. Однако гидролиз COS и CS₂ более полно происходит при высоких температурах.   Следовательно, первый каталитический  реактор часто работает при высоких температурах, чтобы активизировать гидролиз COS и CS₂. Второй и третий реакторы работают при температурах, способствующих поддержанию допустимой скорости реакции и препятствующих отложению жидкой серы.

Реакции, которые протекают  с катализатором, включают.

• Основную реакцию Клауса во всех конвертерах:

где n = 6÷8.

• Разложение соединений сера-углерод (реакции гидролиза) в первом

конвертере:

Традиционные алюмооксидные  катализаторы используются почти на 90 % установках Клауса регенерации серы во всем мире. Активированные оксидом алюминия и диоксидом титана катализаторы менее распространены, но также играют важную роль. Увеличенная макропористость и площадь поверхности этих катализаторов приводят к лучшей работе в течение более длительного времени.

В начале 1960-х гг. в качестве катализатора использовали активированный боксит. К сожалению, этот материал обладал незначительной площадью поверхности и макропористостью. Активированный боксит предлагали только в гранулированной форме, по сравнению с более передовыми сферическими катализаторами. В конце 1960-х гг. стал доступным оксид алюминия «первого поколения». Этот катализатор был существенно улучшен по сравнению с его предшественником и представлял собой катализатор «второго поколения». Этот продукт обладал значительно более высокой макропористостью и площадью поверхности, имея при этом и хорошие физические свойства. Другие поставщики увеличивали площадь поверхности и пористость. В 1998 г. на рынок был поставлен катализатор для установки Клауса «третьего поколения». Согласно подведенным в таблице итогам, этот катализатор имел лучшие характеристики. Начиная с 1999 г., заводы стали использовать катализаторы «третьего поколения».

 Таблица 1.

 Виды алюмооксидного  катализатора для установки Клауса.

Катализаторы	Площадь поверхности, м2/г	Макропористость, см3/г	Объемная плотность, фунт/фунт
Оригинальный боксит (1960-е  гг.)	180 – 260	< 0,10	52 – 56
Оксид алюминия первого поколения (середина 1980-х гг.)	250 – 325	0,10 – 0,12	44 – 50
Оксид алюминия второго поколения (1997 г.)	325 – 380	0,14 – 0,18	42 – 44
Оксид алюминия третьего поколения (1998 г. – настоящее время)	360 – 400	0,18 – 0,22	39 – 42

Установка получения серы в производстве непосредственно  связана с установкой регенерации  амина и установкой отпарки кислых стоков. Блок регенерации амина предназначен для десорбции сероводорода из раствора амина. Насыщенный сероводородом раствор амина из секций аминовой очистки установки гидроочистки дизельного топлива и установки замедленного коксования поступает в расходную емкость насыщенного раствора амина. В емкости происходит отделение жидких и газообразных углеводородов от раствора амина.

Секция отпарки кислых стоков предназначена для отпарки растворенного сероводорода и аммиака из кислой воды, поступающей из установки ЭЛОУ-АТ, секции гидроочистки широкой бензиновой фракции и дизельного топлива, а также периодически подаваемых кислых вод секции регенерации амина, секции рекуперации серы и факельной системы кислых газов.

 

Сера очень важна в  современной промышленности и имеет  очень широкую область применения:

• Производство серной кислоты.
• Производство минеральных удобрений.
• Производство серного бентонита.
• Производство серного бетона.
• Производство серного цемента.
• Производство эбонита.
• Производство каучука.
• Производство дымного пороха и пиротехнических снарядов.
• Производство красок.
• Фунгицид – для борьбы с вредителями растений.
• В фармацевтике – для изготовления мазей.
• Добавка в корма овец для улучшения качества шерсти.

 

Производительность жидкой серы из сероводорода кислых газов  на основе процесса Клауса составляет 26 тонн/сутки. Процесс является непрерывным.

 

2. Организация труда

 

На данной установке работает 4 бригады. Примем трехсменный режим  работы с прямым чередованием смен. Продолжительность смены – 8 часов. Также на установке работает начальник установки, старший механик установки и старший программист, рабочий график которых имеет следующий вид: пятидневная рабочая неделя с продолжительностью рабочей смены 8 часов.

Состав бригад:

I бригада:

1. Старший оператор (7 разряд).
2. Оператор (5 разряд)
3. Оператор (3 разряд)
4. Механик (5 разряд)
5. Механик (4 разряд)

II бригада:

1. Старший оператор (7 разряд).
2. Оператор (5 разряд)
3. Оператор (3 разряд)
4. Механик (5 разряд)
5. Механик (4 разряд)

III бригада:

1. Старший оператор (7 разряд).
2. Оператор (5 разряд)
3. Оператор (3 разряд)
4. Механик (5 разряд)
5. Механик (4 разряд)

IV бригада:

1. Старший оператор (7 разряд).
2. Оператор (5 разряд)
3. Оператор (3 разряд)
4. Механик (5 разряд)
5. Механик (4 разряд)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2.

Годовой баланс рабочего времени  одного рабочего

№ п/п	Показатели	Прерывное производство	Непрерывное производство
		Пятидневная рабочая неделя с продолжительностью рабочей смены 8 часов	Восьмичасовая смена, четырехбригадный график, 40-часовая рабочая неделя.
1	Календарный фонд времени  в году, дни	365	365
2	Выходные и праздничные  дни	116	52
3	Выходные дни за счет переработки	–	52
4	Номинальный фонд рабочего времени	365 – 116 = 249	365 – 104 = 261
5	Невыходы на работы по причинам:   Очередные и дополнительные отпуска   Отпуска по беременности и родам   По болезни   Выполнение государственных  и общественных обязанностей   Льготные дни, отпуска учащимся   Итого невыходов на работу	30       2     3   1         1     37	35       –     4   1         1     41
6	Используемый фонд времени	249 – 37 = 212	261 – 41 = 220
7	Коэффициент перехода от явочного количества рабочих к списочному	249:212 = 1,17	261:220 = 1,66

Организация заработной платы и управления производством.

На данной установке принят четырех-бригадный трехсменный рабочий график с обратным чередованием смен.

 

Таблица 3.

 График смен рабочих  бригад

Дни/ смены

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Х

1-я

I

I

I

I

II

II

II

II

III

III

III

III

IV

IV

IV

2-я

II

II

II

III

III

III

III

IV

IV

IV

IV

I

I

I

I

3-я

III

IV

IV

IV

IV

I

I

I

I

II

II

II

II

III

III

Отдых

IV

III

III

II

I

IV

IV

III

II

I

I

IV

III

II

II

Дни/ смены

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

1-я

IV

I

I

I

I

II

II

II

II

III

III

III

III

IV

IV

IV

2-я

II

II

II

II

III

III

III

III

IV

IV

IV

IV

I

I

I

I

3-я

III

III

IV

IV

IV

IV

I

I

I

I

II

II

II

II

III

III

Отдых

I

IV

III

III

II

I

IV

IV

III

II

I

I

IV

III

II

II

 

1-я смена: 0 – 8 ч

2-я смена: 8 – 16 ч

3-я смена: 16 – 24 ч

На предприятии действуют  две основные формы оплаты труда  – повременно-премиальная и сдельная.