Программная модель микропроцессора

 

Реферат

Пояснювальна записка до дипломного проекту: с.96, рис. 10, табл. 19, літературних джерел 18, креслень 5 .

Обєкт дослідження - установка гідроочистки дизельного палива.

Мета роботи - проект блоку гідроочистки дизельного палива установки Л-24-7 з розробкою заходів по підвищенню якості гідрогенізату, спеціальна частина - розрахунок основного обладнання.

В дипломному проекті наведено аналітичний огляд процесів гідроочистки дизельного палива, розглянуто фізико - хімічні основи процесу, представлена характеристика сировини, каталізатора, готової продукції. Вибрана та описана технологічна схема, приведений матеріальний баланс процесу, виконані технологічні розрахунки реакторного блоку.

У розділі "Автоматичні системи керування технологічним процесом" розроблена функціональна схема автоматичного контролю та регулювання блоку гідроочистки.

У розділі "Охорона праці" розробленні необхідні заходи по техніці безпеки, промислової санітарії та протипожежної безпеки.

У розділі "Економіка та організація підприємства" приведено розрахунок собівартості однієї тони гідроочищеного дизельного палива

Гідроочистка, дизельне паливо, реактор, каталізатор, водневмістний газ, сірководень.

Зміст

Вступ

. Аналітичний огляд методів виробництва процесу гідроочистки

.1 Процеси гідроочистки дизельного палива

.2 Каталізатори гідроочистки

. Фізико-хімічні основи процесу гідроочистки

.1 Основні параметри процесу гідро очистки

.1.1 Температура процесу гідро очистки

.1.2 Тиск процесу гідро очистки

.1.3 Об'ємна швидкість подачі сировини

.1.4 Співвідношення водень/сировина

.2 Опис хімічних реакцій

.2.1 Гідрогеноліз сполук сірки

.2.2 Гідрогеноліз сполук азоту

.2.3 Гідрогеноліз сполук кисню

.2.4 Гідрування ароматичних та поліароматичних вуглеводнів

.2.5 Гідрогенізація олефінів

.2.6 Гідрокрекінг

.2.7 Конденсація ароматичних вуглеводнів

. Характеристика сировини, реагентів, готової продукції

. Вибір, обґрунтування та опис технологічної схеми

. Технологічні розрахунки

.1 Матеріальний баланс установки

.1.1 Вихід гідроочищенного дизельного палива

.1.2 Витрати водню на гідроочистку

.1.3 Втрати водню з віддухом

.1.4 Матеріальний баланс установки

.1.5 Матеріальний баланс реактору

.1.6 Тепловий баланс реактору

.1.7 Механічний розрахунок реактора

. Автоматичний контроль та керування технологічним процесом

.1 Аналіз обєкту керування

.1.1 Короткий опис обєкту керування

.1.2 Задачі контролю та керування технологічним процесом

.2 Розробка системи керування технологічним процесом

.2.1 Призначення, цілі та функції системи керування

.2.2 Вибір комплексу технічних засобів

.2.3 Опис функціональної схеми системи керування

. Охорона праці

.1 Характеристика проектуємого об'єкту та місця його розташування

.2 Характеристика небезпечних та шкідливих виробничих факторів на проектуємій установці

.3 Заходи по створенню безпечних і здорових умов праці, передбачених проектом

. Організаційно-економічна частина

.1 Розрахунок виробничої програми

.2 Розрахунок показників роботи обладнання

.3 Розрахунок капітальних вкладень

.4 Розрахунок чисельності та оплати праці персоналу для капітального будівництва

.5 Розрахунок собівартості виробництва

.6 Розрахунок економічної ефективності проектного рішення

Висновки

Література

Додаток

Вступ

Згідно [1] відомо, що один з найпоширеніших процесів нафтопереробки - гідроочистка моторних палив, тому що з її допомогою досягається поліпшення якості бензинів, керосинів, дизельних палив і зявляється можливість регулювання на заводах співвідношення вироблених кількостей різних моторних палив.

Розвиток важкої промисловості, транспорту, сільського господарства та інших галузей викликав потребу в збільшенні виробництва палив і змащувальних мастил, а отже і збільшення ресурсів вуглеводневої сировини - газоподібних і рідких нафтопродуктів.

В результаті гідрогенізаційного облагороджування (гідроочистки) знижується вміст сірчистих сполук в бензинових, гасових і дизельних фракціях. Застосування гідроочистки для підготовки сировини каталітичного крекінгу і гідроізомерізації для облагороджування бензинових, дизельних і реактивних дистилятів дозволяє одержувати палива із значно кращими характеристиками.

Гідроочистка дизельного палива займає важливе місце у виробництві малосірчистого дизельного палива, що виробляється з сірчистих гасогазойлевих дистилятів. Для облагороджування дизельних палив використовують більше 30% світової потужності установок гідроочистки.

Процес здійснюється на стаціонарному каталізаторі. Найбільш широко застосовують алюмокобальтмолібденовий каталізатор; в його присутності був детально вивчений вплив основних параметрів процесу на видалення сірчистих сполук з дизельного палива, в середовищі воденьвмісного газу в умовах, при яких 97-99%(мас.) вихідної сировини перетворюється в очищений продукт. Одночасно утворюється незначна кількість бензину. Каталізатор періодично регенерують.

1. Аналітичний огляд методів виробництва процесу гідроочистки

Гідроочистку прямогінних фракцій [2] проводять лише для видалення сірчистих сполучень; це можна здійснювати при відносно невисокому парціальному тиску водню в процесі.

Для досягнення глибини гідроочистки 80-90% достатньо підтримувати парціальний тиск водню до 30 МПа. Решта умов процесу - температура 350-400 °С, питома об'ємна швидкість подачі сировини 2-5,0г-1, питома циркуляція газу 300-600 мі/мі сировини - встановлюють залежно від характеристики початкової сировини і необхідної глибини знесірчування. Вуглеводневий склад палива змінюється при гідроочистки трохи, і цетанове число продукту зростає на 1-2. Для отримання дизельного палива з цетановим числом не менше 45 потрібна зміна умов гідроочистки і в першу чергу величини парціального тиску водню, тобто необхідний процес гідрування.

Був детально вивчений вплив основних параметрів процесу на гідроочистку суміші в співвідношенні 1:1 фракцій 200-350 °С прямогінної і дистиляту каталітичного крекінгу. Початкова сировина містила 1,3 мас.% сірі, 33 об.% вуглеводнів, що сульфують, мале йодне число 12 і цетанове число 45. Процес проводили на алюмокобальтмолібденовому каталізаторі. У міру збільшення температури процесу гідроочистки при загальному тиску 40 МПа і подачі воденьвмісного газу (із змістом водню 65 об.%) 500 мі/мі ступінь гідрування сірчистих сполук і неграничних вуглеводнів зростає, досягаючи максимальної величини при температурі близько 420 °С. При подальшому підвищенні температури глибина гідрування сірчистих сполук знижується трохи, а ненасичені вуглеводнів - досить різко.

У міру збільшення температури з 300 до 380-420 °С вміст вуглеводнів, що сульфують, в гідрогенізаті зменшується з 33 до 30-31 об.%, а при подальшому підвищенні температури до 460 °С дещо збільшується внаслідок часткової дегідрогенізації нафтенових вуглеводнів. Відповідно до цього при підвищенні температури з 300 до 380 °С цетанове число палива зростає на 1-2, а при подальшому зростанні температури починає дещо зменшуватися.

Підвищення парціального тиску водню, так само як і зниження питомої об'ємної швидкості подачі сировини, сприяє збільшенню глибини гідрування сірчистих сполук і ненасичених вуглеводнів. Процес проводили при 380 °С, питомий об'ємній швидкості подачі сировини 1,0 г-1 і подачі газу (що містив 65 об.% водню) 500 мі/мі сировини. Підвищення парціального тиску водню до визначеного викликає різке збільшення глибини гідрування сіркоорганічних сполук; подальше ж збільшення тиску практично не відображається на ступені очищення.

Парціальний тиск водню і умовний час контакту сировини з каталізатором визначаються кількістю що подається в реакційну зону воденьвмісного газу.

В цих умовах глибина гідроочистки невисока, і кількість водню, що подається, дозволяє достатньо чітко прослідити її зміну. В таких умовах максимальна глибина гідроочистки прямогінного дизельного палива досягається при питомій подачі водню 500 мі/мі сировини. При зменшенні питомої подачі водню парціальний тиск водню знижується, внаслідок чого, не дивлячись на збільшення умовного часу контакту сировини з каталізатором, глибина гідроочистки зменшується.

При здійсненні процесу гідроочистки дизельного палива під тиском 40-50 ат найближча оптимальна питома подача воденьвмісного газу - 250-600 мі/мі сировини.

Разом з цільовим дизельним паливом утворюється до 1-2 мас.% низькооктанового бензину, що використовується як добавка до сировини каталітичного риформінга, до 1,5-3 мас.% сірководню (сировина для виробництва сірки і сірчаної кислоти) і невелика кількість (0,5-1,0 мас.%) вуглеводневих газів. Склад вуглеводневих газів звичайно буває наступним (у мас.%): Метан - 50; Етан - 30; пропан - 12; ізобутан - 3 і н- бутан - 5. Витрата водню в процесі гідроочистки залежить від якості початкової сировини і глибини його знесірчування і звичайно знаходиться в межах 0,5-1 мас.% на сировину. Як воденьвмісний газ застосовують головним чином газ каталітичного риформінга.

1.1 Процеси гідроочистки дизельного палива

У даному підрозділі розглянуто де які принципові схеми установок [ 5 ]

Установка Л-24-7

Призначення. Знесірчування прямогонних дизельних фракцій з нафт типу арланскої із вмістом сірки 2,4% (мас). Можливо застосування як сировина суміші прямогінних і вторинних дизельних фракцій в співвідношенні 1:1 із вмістом сірки 1,3% (мас).

Опис установки (рисунок 1.1). Установка складається з двох самостійних блоків, що дозволяють одночасно переробляти два види сировини.

Сировина насосом подається на вузол змішення з циркуляційним воденьвмісним газом. Газосировинна суміш нагрівається в теплообмінниках і в печі і поступає в два послідовно працюючих реактора. Газопродуктова суміш, пройшовши теплообмінники і холодильники, прямує в сепаратора високого тиску, де циркуляційний газ відділяється від гідрогенізату; після очищення від сірководню 15% розчином МЕА подається на компресор. Кожний блок має самостійну систему циркуляції газу. Вузол регенерації розчину МЕА загальний для двох блоків.

Гідрогенізат і розчинені гази з сепаратора високого тиску дроселюють до 0,6 МПа в сепаратора низького тиску. Гідрогенізат, заздалегідь нагрітий в теплообмінниках, поступає на стабілізацію.

Технологічна схема установки Л-24-7

Вуглеводневий газ, обчищений розчином МЕА від сірководня, дроселює до 0,14 МПа і об'єднується з обчищеним вуглеводневим газом стабілізації, дожимається компресором до 1,0 МПа і видається з установки.

П - трубчаста піч; Р - реактори; Т - теплообмінники; К - колони; Г - газосепаратори; Н - насоси; С- скрубер; ВК- відгінна колона 1 - початкова сировина; 2 - воденьвмісний газ; 3 -воденьвмісний газ що віддувається; 4 - бензин; 5 - дизельне паливо; 6 - сірководень; 7 - газ стабілізації.

Рисунок 1.1-Технологічна схема установки Л-24-7

Частина дизельного палива (рециркулят) відцентровим насосом подається через трубчасту піч назад в стабілізаційну колону, а решта кількості прокачується через теплообмінники, холодильник і поступає на "защелачивание" і водну промивку, а потім в товарний парк. Якщо режим колони забезпечує повне видалення сірководню з дизельного палива, то можна працювати без "защелачивания" і водної промивки стабільного палива.

МЕА, насичений сірководнем, збирається від абсорберів в загальний потік, нагрівається в теплообмінниках і поступає в відгінну колону. Сірководень разом з парами води, що виділився, охолоджується в конденсаторі-холодильнику і поступає в сепаратора, де від нього відділяється вода, яка повертається в колону на зрошування. Сірководень, що утворюється, виводиться з установки для отримання сірчаної кислоти або елементарної сірки. Регенерований розчин МЕА після охолоджування в теплообміннику і холодильнику повертається в цикл. Температуру в нижній частині відгінної колони підтримують подачею пари в рибойлер.

Для відновлення активності каталізатора його піддають періодичній газоповітряній регенерації роздільно для кожного блоку.

Основне устаткування. Реактор з аксіальним введенням сировини зверху вниз. Корпус реактора футеровано зсередини; реактор не має захисного стакана. Діаметр реактора 2600 мм

Продуктово-сировинні теплообмінники кожухотрубчасті Діаметр корпусу 1200 мм.

Продуктовий холодильник високого тиску кожухотрубчастий.

Трубчасті печі шатрового типу із зварним змійовиком в зоні вогняного нагріву.

Компресори циркуляційного газу поршневого типу.

Колонні апарати різного діаметра з S-образними тарілками або насадкою з кілець Рашига.

Установка Л-24-2000

Призначення. Гідроочистка прямогонних дизельних фракцій з нафт типу ромашкинской.

Опис установки (рисунок 1.2). Сировина змішується з циркуляційним водневмісним газом, що нагнітається відцентровим компресором

Технологічна схема установки ЛЧ-24-2000.

Газосировинна суміш нагрівається спочатку в теплообмінниках потоком стабільного палива, що поступає з нижньої частини стабілізаційної колони, потім в теплообміннику потоком газопродуктової суміші, в печі і прямує в реактор. Після реактора газопродуктова суміш віддає своє тепло газосировинної суміші і подається в гарячого сепаратора. Парогазова суміш з гарячого сепаратора використовується для нагріву гідрогенізату з холодного сепаратора і отримання водяної пари в рибойлорі.

П - трубчаста піч; Р - реактор; Т - теплообмінники; Х - повітряний холодильник; КС - стабілізаційна колона; С - сепаратори; Н - насос; 10 - колона для віддува сірководню з бензину; А - абсорбери; ВК - відгінна колона; 1 - сировина; 2 - воденьвмісний газ; 3 - УВ газ; 4 - бензин; 5 - дизельне паливо; 6- сірководень; 7 - газ стабілізації; 8 - УВ газ до печей.

Рисунок 1.2- Технологічна схема установки Л-24-2000

Потім суміш газу і нафтопродукту охолоджується послідовно в повітряному і водяному холодильниках і поступає в холодного сепаратора, де виділяється циркуляційний воденьвмісний газ. Гідрогенізат з холодного сепаратора, заздалегідь нагрітий в теплообміннику парогазовою сумішшю з гарячого сепаратора, змішується з гідрогенізатом з гарячого сепаратора і прямує в колону стабілізації.

Циркуляційний газ піддається очищенню від сірководню і повертається в цикл. Для підтримки потрібної концентрації водню в циркуляційному газі перед сепаратором на компресор постійно подасться свіжий воденьвмісний газ, а частина циркуляційного газу відбуває. Воденьвмісний газ, що віддуваєтся, заздалегідь нагрітий в підігрівачі печі, прямує в стабілізаційну колону з метою зниження парціального тиску пари нафтопродукту. В колоні з дизельного палива виділяються вуглеводневі гази і бензин для отримання дизельного палива з необхідною температурою спалаху. Тепловий режим колони забезпечується теплотою сировини, що подається в стабілізаційну колону.

Стабільне дизельне паливо, що виходить з нижньої частини колони охолоджується в теплообмінниках і повітряному холодильнику, після чого виводиться з установки. З верху колони відбирається бензин і вуглеводневий газ; після охолоджування вони поступають до сепаратора, в якому бензин відстоюється від водного конденсату. Очищення бензину від сірководню здійснюється шляхом його продування в колоні очищеним вуглеводневим газом. Водяний конденсат прямує в деаератор для віддува сірководню водяною парою. Конденсат, звільнений від сірководню, після охолоджування скидається у виробничу каналізацію, а сірководень - у факельну лінію.

Вуглеводневий газ очищається від сірководню розчином МЕА і використовується як паливо для печі. Насичений кислими газами розчин МЕА дегазується при зниженому тиску і прямує на десорбцію в відгінну колону. Температурний режим в колоні підтримується циркулюючим через термосифонний паровий рибойлер розчином МЕА. Сірководень, що утворюється, виводиться з установки для отримання сірчаної кислоти або елементарної сірки. Механічні домішки віддаляються з частини регенерованого розчину МЕА фільтруванням через фільтр з намивним шаром. Для запобігання вспінювання розчину МЕА на тарілках абсорберів в систему подається антивспінювач.

При падінні активності каталізатора проводиться його газоповітряна регенерація по замкнутому циклу із застосуванням содового розчину.

Основне устаткування. Реактор з аксіальним введенням сировини зверху вниз. Корпус виконаний з двошарового металу; передбачена зовнішня ізоляція. Діаметр реактора 3600 мм

Трубчаста піч вертикально-секційного типу, що складається з двох секцій, кожна з яких має радіантну і конвекційну камери. В конвекційній частині розташований змійовик нагріву газу для віддува в стабілізаційну колону. Для опалювання печей використовується вуглеводневий газ, одержуваний в процесі.

Сировинний теплообмінник кожухотрубчастий з плаваючою головкою, одноходовою; ущільнення - сильфонний компенсатор. Діаметр корпусу 1300 мм. Повітряні холодильники типу АВГ з коефіцієнтом оребрення 22.

Стабілізаційна колона з клапанними тарілками. Число тарілок -25.

Колони очищення циркуляційного і вуглеводневого газу стабілізації, а також відгінна колона з S-образними тарілками.

Секція 300-1 установки ЛК-6У

Призначення. Гідроочистка прямогінних дизельних фракцій і нафт типу ромашкінскої.

Опис секції гідроочистки (рисунок. 1.3). Сировина подається на змішення циркуляційним газом і воденьвмісним газом, що поступає з секції 300-2 (гідроочистка гасу).

Технологічна схема Секції 300-1 установки ЛК-6У

Газосировинна суміш нагрівається в теплообмінниках, потім в трубчастій печі до температури реакції і поступає в реактор. Газопродуктова суміш з реактора подається па нагрів газосировинної суміші, потім частина потоку - 70% (мас.) - прямує в теплообмінник блоку стабілізації, де нагрівається сировина для стабілізаційної колони. Подальше охолоджування газопродуктової суміші здійснюється в повітряному холодильнику, а охолоджування до 38 °С - у водяному холодильнику. Розділення нестабільного гідрогенізату і циркуляційного газу відбувається в сепараторі високого тиску, звідки нестабільний гидрогенизат, заздалегідь нагрітий за рахунок теплообміну з газопродуктовою сумішшю, дроселює в стабілізаційну колону.

П - трубчаста піч; Р - реактор; Т - теплообмінники; Х - холодильник; С - сепаратори; К - стабілізаційна колона; Н - насоси; А - абсорбери; ВК - відцентровий компресор; 1 - сировина; 2 - воденьвмісний газ; 3 - газ що віддувається з секції 300-2; 4 - воденьвмісний газ з секції 300-2; 5 - газ що віддувається; 6 - насичений розчин МЕА з секції 300-2; 7 - бензин; 8 - ДП; 9 - вуглеводневий газ; 10- вуглеводневий газ з секції 300-2; 11 - регенерований розчин МЕА; 12 - насичений розчин МЕА.

Рисунок 1.3- Технологічна схема Секції 300-1 установки ЛК-6У

Стабілізація гідрогенізату здійснюється водяною парою, яка подається в нижню частину колони для зниження парціального тиску пари нафтопродуктів і вуглеводнів. Пари бензину, водяна пара і газ виводяться з колони, охолоджуються і розділяються в сепараторі. Бензин з сепаратора частково повертається і колону на зрошування, а балансова кількість змішується з бензином, що поступає з секції 300- 2, і прямує на віддув сірководню вуглеводневим газом. Очищений бензин подається або в секцію 200 (риформінг), або в секцію 100 (ЕЛОУ-АТ).

Вуглеводневий газ очищається від сірководню спільно з вуглеводневим газом секції 300-2. Потім газ частково прямує для віддува сірководню з бензину, а решта кількості - в паливну сіть. Вуглеводневий газ після колони віддува сірководню з бензину також очищається від сірководню.

Вода, одержувана в процесі і від конденсації пари, заздалегідь нагріта в теплообміннику, поступає в відпарну колону. Тепловий режим колони підтримують подачею гострої пари. Обчищена охолоджена вода скидається в каналізацію; відпарені гази віддаляються в димар.

Стабільна очищена фракція охолоджується послідовно в теплообміннику, повітряному холодильнику і з температурою 50 °С виводиться з установки.

Гази очищаються 15% розчином МЕА. Регенерацію розчину МЕА в секції не здійснюють.

Основне устаткування. Реактор з аксіальним введенням сировини зверху вниз. Корпус реактора виконаний з двошарової сталі без внутрішньої футеровки. Діаметр реактора 3500 мм

Сировинні теплообмінники кожухотрубчасті з лінзовим компенсатором на плаваючій головці, противоточні.

Повітряні холодильники зигзагоподібного типу з коефіцієнтом оребрення 22.

Трубчасті печі вертикально-секційного типу з тепловим навантаженням 43,7 МВт.

Турбокомпресор циркуляційного газу з електроприводом (без резерву).

Колонні апарати різного діаметра з клапанними тарілками або насадкою з кілець Рашига.

Насосне устаткування, в конструкції якого передбачена можливість повної автоматизації. Насоси встановлені на відкритому майданчику.

1.2 Каталізатори гідроочистки

гідроочистка дизельний паливо гідрогенізат

В процесі гідроочистки дизельного палива можуть бути використані будь-які сіркостійкі гідруючі каталізатори, але кращі результати дають метали, оксиди і сульфіди елементів VI або VIII груп періодичної системи елементів (нікель, кобальт, залізо, молібден, вольфрам, хром) і різні їх поєднання один з одним.

Згідно з [3 ] відомо, що промисловості широко поширені каталізатори: поєднання оксидів і сульфідів кобальту з оксидами і сульфідами молібдену або вольфраму, а саме молібдатів кобальту, сульфовольфроматів нікелю і т.д. Як носій, найбільш вживається активний окисел алюмінію в чистому вигляді.

Склад каталізаторів гідроочистки, зокрема алюмокобальтмолібденових, робить істотний вплив на їх активність і селективність. При цьому важливий не тільки загальний вміст оксидів кобальту і молібдену в каталізаторі, але і співвідношення між ними. Мольне відношення оксидів кобальту і молібдену може мінятися від 0,2:1 до 5:1. Найбільш часто це відношення рівно 1:1.

В алюмокобальтмолібденових каталізаторах мольні відносини оксидів нікелю і молібдену складають 0,5ч1,15:1. В нікельвольфрамових каталізаторах мольне співвідношення компонентів рівно 0,5ч2:1.

Оптимальний вміст активних гідруючих компонентів в кобальтмолібденових і нікельмолібденових каталізаторах складає 8-20 мас.%. Подальше збільшення цих компонентів приводить лише до незначного підвищення активності каталізатора. Результати досліджень показали, що зразки каталізаторів, що містять 3,2-8,9. мас. % СоО і 17,2-10,7 мас. % МоО2, по здатності, що знесірчує, близькі між собою.

Істотний вплив на механічні властивості, активність, селективність і стабільність каталізаторів гідроочистки надають способи їх приготування.

Активні системи - молібдати кобальту (нікелю) готують з розчинів солей, що містять еквімолекулярні кількості оксидів молібдену і кобальту, з подальшими операціями відділення, промивки і висушування осаду. Отриманий молибдат кобальту (нікелю) змішують з окислом алюмінію і піддають термічній обробці. Каталізаторну масу фільтрують, формують і піддають термічній обробці. У такий спосіб проводять вітчизняні промислові алюмомолібденовий і алюмокобальтмолибденовый каталізатори.

Вводити активні компоненти до складу каталізатора можна шляхом просочення готового сформованного носія (наприклад, окисли алюмінію)

розчинами, що містять активні компоненти. Просочення можна проводити послідовно, кожним з розчинів солей або розчином, що містить сполучення двох активних компонентів (оксиди молібдену і кобальту). Для цього використовують стабільні розчини комплексних аміачних сполучень молібдену і кобальту, нікелю і вольфраму або нікелю і молібдену при великих надлишках аміаку. Інколи замість розчинів аміаку можна використовувати розчини моноетаноламіну. Після просочення каталізатор висушують і піддають термічній обробці.

Недолік вказаного способу - неоднорідність розподілу гідруючого компоненту від периферії до центру зерна каталізатора внаслідок виборчої адсорбції активного компоненту з розчину на зовнішній поверхні носія і повільній дифузії всередину зерна. Для отримання більш однорідного каталізатора просочений носій подрібнюють, а потім повторно піддають термічній обробці. Такий прийом використаний у виробництві никельвольфрамового сульфідного каталізатора на активному окислі алюмінію.

Встановлено [ 8 ], що алюмокобальтмолібденовий каталізатор найбільш активний при просоченні готового носія змішаним розчином активуючих компонентів.

Істотну роль у формуванні активного, стабільного і механічно міцного каталізатора в промисловому його виробництві грають умови термічної обробки - сушки і прожарення. Оптимальні умови прожарення алюмокобальтмолибденового каталізатора наступні: температура 620-650 °С, тривалість 8-10 г.

Загальновідомо, що висока активність сучасних каталізаторів гідроочищення (каталізаторів серії BRIM ™ фірми Haldor Topsoe, серії SENTINEL ™ фірми Axens, серії STARS ™ фірми Albermarle та серії actiCAT фірми CRITERIONTM) забезпечується наявністю на поверхні каталізатора високодисперсних частинок сульфідної Co (Ni)-Mo ~ S фази Типу II .

В Інституті каталізу СО РАН розроблено оригінальний спосіб отримання високодисперсних сульфідних каталізаторів, заснований на однократному промоченні алюмооксидного носія разчином, що містить біметалічні комплекси Co (Ni) і Мо з хелатними лігандами. Наявність такої структури в оксидній формі каталізатора забезпечує передумови для формування високоактивної дисперсної фази при дотриманні режимів термообробки і сульфідування.

У даній роботі представлені результати дослідження активності нових СоМо / А12О3 і NiМо/ А12О3 каталізаторів, отриманих з використанням хелатних лігандів що характеризуються високою дисперсністю активної сульфідної фази, в реакціях гідрознесірчення і гідродеазотування. Оцінка кінетичних параметрів перетворення сірчистих сполук, дозволила провести чисельні розрахунки та підбір оптимальних робочих режимів процесу гідроочищення (температури, тиску, об'ємної швидкості реакції, кратності циркуляції), необхідних для отримання гідрогенізатів із заданим залишковим вмістом сірки.

Порівняння ефективності використання СоМо/ А12О3 і NiMo/ А12О3 каталізаторів у процесі гідроочищення. На рис. 1.4, 1.5 наведено розрахункові залежності залишкового вмісту сірки та азоту від температури на вході в реактор, а на рис.1.6,1.7 - від тиску водню для СоМо / А12О3 і NiMo/ А12О3 каталізаторів. NiMo/ А12О3 каталізатор має помітну перевагу перед СоМо/ А12О3 каталізатором в гідродеазотувані у всьому діапазоні робочих умов. У той же час у реакції гідрознесірчення NiMo-каталізатор наближається за ефективністю до СоМо-каталізатору тільки на верхньому робочому значенні температури.

Рисунок 1.4- Вплив температури на залишковий вміст сірки при гідро очистці в присутності CoMo та NiMo каталізаторів

У реакції гідрознесірчення NiМо/ А12О3 каталізатор сильніше реагує на збільшення тиску водню, проте поступається за сумарною активністю СоМо-каталізатору.

Рисунок 1.5- Вплив температури на залишковий вміст азоту при гідро-очистці в присутності CoMo та NiMo каталізаторів.

У випадках, коли поряд з високим ступенем гідрознесірчення необхідно досягнення також і високої конверсії азотовмісних, може представляти інтерес застосування комбінованого шару з СоМо/ А12О3 і NiMo/ А12О3 каталізаторів. Як вже зазначалося, NiMo/ А12О3 каталізатор проявляє помітно більш високу активність у гідродеазотуванні. Для забезпечення максимальної ефективності роботи реактора з комбінованим шаром NiMo/ А12О3 каталізатор доцільно завантажувати в хвостову частину шару, що забезпечить максимальну активність в реакції гідродеазотування. Це також скоротить відставання NiMo/ А12О3 каталізатора по активності в реакції гідрознесірчення від СоМо/ А12О3 каталізатора внаслідок більш високої температури на виході з реактора

Рисунок 1.6- Вплив тиску на залишковий вміст сірки при гідроочистці в присутності CoMo та NiMo каталізаторів

Аналіз даних про активність російських каталізаторів в реакції гідрознесірчення дозволяє зробити висновок про те, що СоМо/ А12О3 каталізатор нового покоління, забезпечує більш глибоку конверсію сірковмісних сполук у порівнянних умовах.

У результаті проведеного порівняльного дослідження активності СоМо/А12О3 і NiMo/А12О3 каталізаторів нового покоління в реакціях гідрознесірчення і гідродеазотування, типового для російських НПЗ, встановлено, що в заданих умовах СоМо/ А12О3 каталізатор характеризується більш високою активністю в реакціях гідрознесірчення, в той час як NiMo/ А12О3 забезпечує більш високу конверсію азотовмісних сполук.

Рисунок 1.6- Вплив тиску на залишковий вміст азоту при гідро очистці в присутності CoMo та NiMo каталізаторів

Для оцінки кінетичних параметрів перетворення сірко-та азотовмісних сполук було проведено тестування каталізаторів у пілотному

реакторі проточного типу з варіюванням температури від 360 до 400 С при об'ємній швидкості подачі сировини 1-4 ч-1, відносно водень / сировина 300-600 нмі/мі і тиску 3,5-6,5 МПа. Розроблено модель, що дозволяє провести підбір оптимальних робочих режимів процесу гідроочищення (температури, тиску, об'ємної швидкості, кратності циркуляції), необхідних для отримання гідрогенізатів із заданим залишковим вмістом сірки.

2. Фізико-хімічні основи процесу гідроочистки

Процес гідроочищення [5] характеризується видаленням сірки з вуглеводневої сировини у вигляді сірководню. Сировина контактує з ВВГ у присутності каталізатора при середньому / високому тиску і температурі. Умови реакції такі, що фракція або повністю переходить в пароподібний стан, або залишається частково в рідкому стані ("струменевий режим").

Вихід продукту реакції високий, оскільки видаляється, фактично, тільки сірка. Крім того, утворюється сірководень який легко і селективно видаляється з продуктових потоків (газоподібних і рідких). Сірководень отримують як потік високої концентрації, який можна переробити в елементарну сірку за технологією Клауса, сірчану кислоту та інші продукти.

2.1 Основні параметри процесу гідро очистки

Основними параметрами процесу гідроочистки є:

температура в реакторі;

тиск у реакторі;

об'ємна швидкість подачі сировини;

відношення водень/сировина.

2.1.1 Температура процесу гідро очистки

Температура впливає на протікання реакцій процесу гідроочистки. Вплив температури проведення процесу гідроочистки неоднаковий для різних типів реакцій.

Робоча температура процесу гідроочищення в залежності від складу сировини втримується в діапазоні від 315°С до 385°С. Максимально припустима температура проведення процесу гідроочистки на каталізаторі складає 400°С.

Реакція видалення сірки починає протікати при температурі 230°С. Швидкість реакції видалення сірки з підвищенням температури зростає.

Для розкладання кисень і азотовмісних сполук потрібно ще більш висока температура, ніж для насичення олефінів. При збільшенні кількості даних сполук у сировині необхідно підвищувати температуру проведення процесу.

На початку циклу роботи каталізатора необхідно установити мінімальну температуру (не нижче 315°С), що забезпечує необхідну якість сировини. В міру падіння активності каталізатора якість гідрогенізату погіршується. Для підтримки заданої якості гідрогенізату (вміст сірки й азоту) підвищують температуру на вході в реактор Р-1 блоку гідроочистки.

.1.2 Тиск процесу гідро очистки

Глибина протікання реакцій гідроочистки росте зі збільшенням парціального тиску водню, що залежить від загального тиску в системі, витрати ВВГ, що подається і концентрації водню в ньому. Крім того, при високих тисках каталізатор довше зберігає свою активність.

Зниження витрати ВВГ, концентрації водню, тиску в системі веде до швидкого коксування каталізатора.

2.1.3 Об'ємна швидкість подачі сировини

Об'ємна годинна швидкість подачі сировини визначається відношенням обсягу сировини, що подається до реактору за одну годину, до обсягу

каталізатора, завантаженого в реактор:

Зі збільшенням об'ємної швидкості зменшується час перебування сировини в реакційній зоні (час контакту сировини з каталізатором). При цьому підвищується продуктивність і зменшується глибина очищення сировини. При зниженні об'ємної швидкості збільшується час контакту сировини з каталізатором і зростає глибина очищення сировини. Однак при цьому зменшується продуктивність, зростає коксоутворення, знижується тривалість роботи каталізатора.

2.1.4 Співвідношення водень/сировина

При теоретично розрахованих кількостях водню реакції видалення сірки в процесі гідроочистки можуть протікати майже цілком, але швидкість їхнього протікання дуже мала. Тому процес гідроочистки ведуть при надлишковій кількості водню.

Мінімальне відношення водень/сировина для блоку гідроочистки дорівнює 225 нмі/мі. При збільшенні відношення водень/сировина швидкість реакцій процесу гідроочистки зростає. Збільшення відношення водень/сировина понад 500 нмі/мі уже не впливає на швидкість реакцій гідроочистки. Для видалення азоту, сірки необхідна чистота водню не нижче 70 % .

2.2 Опис хімічних реакцій

Крім гідрознесірчення [5], на процес впливають такі реакції: гідрування аренів та олефінів, гідрокрекінг і, в деякій мірі, утворення коксу.

Також враховується гідрогеноліз сполук, що містять азот і кисень, здебільшого істотно підвищує якість продукту, хоча його ефект для виробництва буде, в цілому, мізерний, з урахуванням того, що ці сполуки, в порівнянні з тими, які містять сірку, присутні у відносно невеликих кількостях.

.2.1 Гідрогеноліз сполук сірки

У процесах гідроочищення, в яких видалення сірки є головним завданням, реакціями, що представляють головний інтерес, є, звичайно, ті, в яких відбувається розрив зв'язку вуглець-сірка. У різних нафтових фракціях присутні кілька типів сполук сірки, таких як сульфіди, полісульфіди, меркаптани, тіофени, бензтіофени і дібензтіофени. Останні два типи з'єднань сірки переважають у більшості прямогонний газойлів та газойлів крекінгу. У процесі гідрознесірчення протікають такі реакції:

Гідрознесірчення: Бензотіофени

Гідрознесірчення: Дібензотіофени

Гідрознесірчення: Сульфіди

? S ? R2 + 2H2 ? R1 H + R2 H + H2S

Гідрознесірчення: Меркаптани

? SH + H2 ? RH + H2S

Гідрознесірчення: Тіофен

Реакції гідрознесірчення, для яких є термодинамічні дані, в цілому не обмежені рівновагою за будь-якої комбінації передбачуваних робочих умов, тобто при температурах від 200 до 500 °C і парціальному тиску водню до 300 бар абс. Проте глибока конверсія складних молекул, таких як 4,6-диметил дібензотіофен, добре протікає при високому парціальному тиску водню

При гідроочистці до дуже низького вмісту сірки потрібно також проводити конверсію більш стійких сполук сірки. Найбільш стійкими сполуками сірки є дібензотіофени більш високої молекулярної маси (тобто 4-метил дібензотіофен), що містять бічні ланцюги, які обмежують молекулі доступ до активних зон каталізатора. Ці більш стійкі сполуки присутні в більш високій концентрації в насиченому ароматики сировину, такому як каталітичні газойлі і продукти коксування.

Вуглеводні, що утворюються в результаті реакції гідрознесірчення, мають більш низьку температуру кипіння в порівнянні з вихідним з'єднанням сірки. У разі бензтіофена та відповідного етилбензолу різниця в температурі кипіння становить близько 80 є C. Може знадобитися або не знадобитися видаляти ці легкі вуглеводні з продукту, в залежності від типу, кількості і частки первинних з'єднань сірки, а також від специфікації на готовий продукт (наприклад щільність, температура спалаху)

.2.2 Гідрогеноліз сполук азоту

За останнє десятиліття стало очевидно, що сліди азоту, дуже часто в поєднанні з певними сполуками сірки і кисню, можуть зробити істотний вплив на різні експлуатаційні характеристики нафтопродуктів. У порівнянні зі сполуками сірки, сполуки азоту присутні в нафті у відносно невеликій кількості.

Багато видів азотистих сполук були виявлені в нафтах, як з групи азотистих основ, наприклад, піридини, хіноліни, ізохінолін, бензохіноліни, так і з групи неосновних азотистих сполук, наприклад, пірол, індол, карбазол. У прямогінних фракціях були виявлені в невеликих кількостях ароматичних речовин або аліфатичні аміни. Більш того, сполуки азоту-сірки були виявлені в нафтах, в яких атоми азоту і сірки присутні в окремих кільцях молекули.

Як правило, чим вище температура кипіння нафти, тим вищий вміст азотистих сполук.

Рівноважні положення різних реакцій гідродеазотування точно не відомі. Наявні термодинамічні дані вказують на те, що, принаймні, для деяких сполук азоту і в температурному діапазоні 300-500 є C для протікання реакції гідродеазотування потрібна високий парціальний тиск водню.

Гідродеазотування:

+ nH2 ---> zNH3 + CxHm

Для майже повного видалення азоту, в цілому, необхідно підняти

тиск / температуру вище діапазону, який застосовувався в минулому для знесірчення. Однак для глибокої сіркоочистки потрібно видалити і ці азоторганічні з'єднання, оскільки вони знижують активність каталізатора. Тому глибока сіркоочистки вимагає досить жорстких робочих умов, а саме парціального тиску водню, у порівнянні з минулим.

2.2.3 Гідрогеноліз сполук кисню

Сполуки кисню в різних фракціях, в цілому, досить легко піддаються гідрогенізації, якщо робочі умови досить жорсткі (температура, парціальний тиск водню). Зазвичай вміст кисню в нафті низька. Найбільш відомими сполуками кисню, присутніми в нафтах, є нафтенові кислоти та феноли.

Гідродезоксигенування:

CxHyOz + nH2 ---> zH2O + CxHm

Приклад: Фенол

.2.4 Гідрування ароматичних та поліароматичних вуглеводнів

Значна кількість атомів вуглецю в молекулах нафтових фракцій присутній у вигляді кільцевих структур. Там присутні циклопентан, циклогексан, бензоли і конденсовані кільцеві структури (від повністю насичених сполук - полінафтенів - до сполук, які мають повністю ароматичну природу, - поліароматики).

Можуть протікати наступні реакції :

Гідрогенізація: бензолу

Гідрогенізація: дібензотіофени

На підставі термодинамічних даних і з урахуванням температурного діапазону 300-500 °C і парціального тиску водню до 3МПа., Можна зробити наступні висновки:

. Підвищення температури і зниження парціального тиску водню зміщують рівновагу в бік утворення ароматичних і поліароматичних вуглеводнів.

. При незмінній температурі і парціальному тиску водню збільшення числа конденсованих кілець і збільшення числа алкільних ланцюгів на кожну поліароматичних молекулу веде до підвищення стабільності ароматичних вуглеводнів.

У залежності від каталізатора і вибраних робочих умов рівновагу насичення ароматики буде в більшій чи меншій мірі зміщуватися у бік повного насичення.

2.2.5 Гідрогенізація олефінів

У прямогінних нафтових фракціях присутні лише сліди олефінів. Оскільки в процесі насичення олефінів утворюється значна кількість теплоти, необхідно вжити особливих заходів обережності, переробляючи сировину з великим вмістом олефінів.

Можуть протікати наступні реакції гідрогенізації (насичення олефінів):

Насичення олефінів: моноолефіну

Насичення олефінів: діолефіну

Після чого

На сучасних установках глибокого гідрознесірчення дизпалива при високому парціальному тиску водню ці реакції протікають дуже швидко і завершуються майже на 100%.

2.2.6 Гідрокрекінг

З точки зору термодинаміки, реакції гідрокрекінгу будуть протікати при будь-якому наборі передбачуваних умов реакції.

Таким чином, перебіг подібної реакції може бути обмежене лише за рахунок використання відповідного каталізатора і за рахунок підтримки температури реакції на як можна більш низькому рівні. На практиці, каталізатор і робочі умови підбирають таким чином, що гідрокрекінг на установці гідрознесірчення практично не спостерігається (не помітний у межах похибки експлуатаційних даних). Приклад реакції гідрокрекінгу - від'єднання етану:

Гідрокрекінг:

? C ? C ? R2 + 2H2 ? R1 + R2 H + CH3 ? CH3

2.2.7 Конденсація ароматичних вуглеводнів

У даному контексті реакції конденсації - це ті реакції, в процесі яких відбувається утворення складних кільцевих структур з більш простих молекул (утворення "коксу" на каталізаторах). У цілому, природа сприяє утворенню молекул, бідних воднем, з конденсованими кільцями з більш простих молекул. У більшості випадків проміжними продуктами реакцій конденсації є поліароматичні вуглеводні з конденсованими кільцями. Більш високий парціальний тиск водню при незмінній температурі зменшить концентрацію подібних проміжних продуктів і, отже, утворення "коксу". Звідси тип утворених коксових / вуглецевих відкладень залежить від умов реакції. Спочатку виходить кокс полімерного типу, який при більш високих температурах перетворюється на кокс графітового типу. Плівка полімерного коксу і графітова плівка покривають поверхню металів каталізатора, позбавляючи каталізатор можливості виконувати свою конкретну задачу.

В умовах дегідрування при низькому парціальному тиску водню і високій температурі подальше підвищення температури сприяє утворенню вищевказаних проміжних продуктів і, отже, утворення "коксу". Підвищена концентрація в сировині молекул з конденсованими кільцевими системами також призведе до посиленого утворення "коксу".

3. Характеристика сировини, реагентів, готової продукції

Таблиця 3.1 - Характеристика вихідної сировини, каталізаторів, продукції, що виготовляється[ 4 ]

Найменування сировини, матеріалів, реагентів, каталізаторів, продукції, що виготовляєтьсяПоказники якості, обов'язкові для перевіркиНорма1231. Фракція дизельного палива прямогонна1. Фракційний склад: - 10% переганяється при температурі, °С, не вище Не нормується. Визначення обов'язковоСТП 02.06:2007- 50% переганяється при температурі, °С, не вище 280- 90% переганяється при температурі, °С, не вище Не нормується Визначення обов'язково- 96% переганяється при температурі, °С, не вищеНе нормується Визначення обов'язково- температура кінця кипіння, °С370- вихід %Не нормується. Визначення обов'язково2. В'язкість кінематична при 20 °С, ммІ/с, в межах3,0 - 6,03. Температура спалаху, в закритому тигелі, °С, не нижче404. Густина при температурі 20 °С, кг/міНе нормується. Визначення обов'язково5. Масова частка сірки %Не нормується. Визначення обов'язково6. Температура застигання, °СНе нормується. Визначення обов'язково7. Випробування на мідній пластинціНе нормується. Визначення обов'язково2. Воденьвмісний газ1. Об'ємна частка водню %, в межах.70-90СТП 02.101:20082. Об'ємна частка сірководня %, не більше0,0033. Масова частка вологи, що видаляється при 650 °С (ППП) %, не більше2,53. Каталізатор гідроочистки дизельних фракцій DC-2531 1. Насипна густина, кг/мі, не менше850Фірма CriterionTM, Технологія acti CAT2.Розмір гранул, мм: - діаметр довжина 1,6 3-74. Газ для технологічних печей1.Теплота згоряння кКалНе нормується.СТП 02.85:20082.масова часка сірководня не більше0,45.Фракция дизельного палива гідроочищена1. Фракційний склад: - 50 % переганяється при температурі, °С280СТП 02.61:2009- 96 % переганяється при температурі, °С температура кінця кипіння, °С - вихід, % 370 Не нормується. Визначення обов'язково2. Масова частка сірки ррm, не більше503. В'язкість кінематична при 20 °С, ммІ/с, в межах3,0 -5- 6,04. Температура спалаху, в закритому тигелі, °С, не нижче505. Випробування на мідній пластинціВитримує . Визначення обов'язково6. Густина при температурі 20 °С, кг/міНе нормується. Визначення обов'язково7. Температура застигання, °СНе нормується.

4. Вибір, обґрунтування та опис технологічної схеми

На основі розглянутого у розділі І та завданні до проектування береться установка Л-24-7 . Каталізатором обрано кобальт-молібденовий каталізатор, розроблений фірмою CRITERIONtm - DC-2531, також у якості розподільчого пристрою в реакторі обрано розподільчу тарілку високої дисперсії розроблену фірмою SHELL

Установка Л-24-7[ 4 ] складається з двох рівнозначних потоків, на яких проводиться очищення прямогонної фракції дизельного палива або суміші прямогонної фракції дизельного палива з легким каталітичним газойлем (I і II потік) і прямогонної фракції палива для реактивних двигунів (II потік).

П - трубчаста піч; Р - реактор; Т - теплообмінники; Х - повітряний холодильник; С - сепаратори; Н - насос; 1 - сировина; 2 - воденьвмісний газ; 3 - свіжий воденьвмісний газ; 4 - вуглеводневий газ; 5 - дизельне паливо гідроочищене.

Рисунок 1.2- Технологічна схема установки Л-24-7

Сировина поступає на прийом підпірного насоса Н-1 і при тиску не вище 0,6 МПа (6 кгс/смІ) через фільтри Ф-1, Ф-2, Ф-3 подається на прийом сировинного насоса Н-2. Насосом Н-2 сировина з тиском до 5,2 МПа (52 кгс/смІ) подається в трійник змішення ТЗ куди компресором ПК-2 подається воденьвмісний газ.

Об'ємна частка водню в циркулюючому воденьвмісному газ, який подається в трійник змішення повинна бути не менше 70%.

Об'єм воденьвмісного газу на одиницю об'єму сировини в годину при мінімально допустимій об'ємній частці водню (70%), повинен складати не менше 250 нмі/год.

Газосировинна суміш після трійника змішення проходить міжтрубний простір сировинних теплообмінників Т-1,2,3 де нагрівається потоком газопродуктової суміші і поступає в колектор камери конвекції печі П-1. Для рівномірного розподілу газосировинної суміші на вході в піч П-1 по потоках встановлено 4 засувки. Під тиском не більше 5,2 МПа (52 кгс/смІ) з колектора газосировинна суміш чотирма потоками проходить послідовно змійовики конвекційної і радіантної камер і, об'єднавшись в один потік, з температурою 310-400 °С поступає в два послідовно працюючих реактора Р-1, Р-2.

Нагрівання газосировинної суміші в печі П-1 повинно здійснюватися з таким розрахунком, щоб температура димових газів на перевалі і після конвекційної частини не перевищувала 800 °С і 500 °С відповідно, при розрідженні після печі не більше 150 Па (15,0 кгс/мІ).

Об'ємна частка кисню в димових газах, що виходять з камери конвекції печі, повинна бути не більше 7%.

Паливний газ до форсунок печі П-1 подається з колектора паливного газу підприємства після відділення газового конденсату. Тиск в лінії паливного газу до печей повинен бути в межах 0,1-0,4 МПа (1,0 - 4,0 кгс/смІ).

Для підвищення безпеки ведення технологічного процесу на печі П-1 встановлені контрольні (пілотні) пальники.

Газосировинна суміш після печі П-1 поступає в реактори Р-1, Р-2, де на каталізаторі DC 2531 при тиску на вході в реактор Р-1 3,5-4 МПа (35,0-40,0 кгс/смІ) і при температурі 310-390 °С у присутності воденьвмісного газу відбуваються реакції процесу гідроочистки.

Температура зовнішніх стінок і штуцерів реакторів повинна підтримуватися в межах до 200 °С.

Газопродуктова суміш з реактора Р-2 поступає в трубний простір сировинних теплообмінників Т-1,2,3 де охолоджується газосировинною сумішшю, що проходить по міжтрубному простору.

Після сировинних теплообмінників газопродуктова суміш охолоджується в повітряному холодильнику Х-1 і з температурою не вище 50 °С поступає в сепаратор високого тиску С-1.

В сепараторі С-1 під тиском не більше 5,0 МПа (50 кгс/смІ) відбувається розділення газопродуктової суміші на водень, і нестабільний гідрогенізат.

Воденьвмісний газ змішується з свіжим воденьвмісним газом, який нагнітається компресором ПК-1 з колектора підприємства, і далі поступає на очищення від сірководня водним розчином моноетаноламіна (МЕА), масова частка МЕА в якому складає 5-15%.

Рідка фаза - нестабільний гідрогенізат - з сепаратора високого тиску С-1 надходить в сепаратор низького тиску С-2, де за рахунок зниження тиску до 0,8 МПа (8,0 кгс/смІ) від нього відділяється частина розчинених вуглеводневих газів і нестабільний гідрогенізат поступає на блок стабілізації.

5. Технологічні розрахунки

Вихідні данні до проекту:

Продуктивність установки по сировині т / рік - 6000000

Масова частка сірки в сировині % - 0,25

Меркаптанової - 0,01225

Сульфідної - 0,1225

Дисульфідної - 0,0245

Тиофенової - 0,08575

Масова частка ненасичених сполук в сировині% - 10

Склад свіжого ВСГ, об'ємні частки:

Н2 - 85,02

СН4 - 7.0

С2Н - 6 - 5.08

С3Н - 8 - 1.92

С4Н - 10 - 0.98

Склад циркуляційного ВСГ, об'ємні частки:

Н2 - 71.82

СН4 - 19.64

С2Н6 - 5.41

С3Н8 - 1.94

С4Н10 - 1.19

Кратність циркуляції ВСГ мі/мі - 250-400

Густина дизельного палива при 20Сє кг/мі - 850

Температура:

на вході в реактор Сє - 350

на виході з реактору С є - 358

Масова частка сірки в гідроочищеному ДП % - 0,005

5.1 Матеріальний баланс установки

5.1.1 Вихід гідроочищенного дизельного палива

Вихід гідроочищенного [ 7] дизельного палива ВД.П %(мас) на вихідну сировину дорівнює

ВД.П =100-Вб-Вг-ДS (5.1)

де Вб, Вг, ДS - виходи бензину, газу та кількість видаляємої сірки із сировини відповідно на сировину, %(мас).

Бензин та газ утворюються переважно при гідрогенолізу сірчистих сполук. При середньої молекулярної маси 209 в 100 кг сировини міститься 100:209=0,48 кмоль, 0,25 кг сірки містять 0,25:32=0,0078 кмоль сірки, тобто сірковмісні молекули складають 2% загального вмісту молекул. Якщо прийняти рівномірне розподілення атомів сірки уздовж вуглеводневої ланцюжки, то при гідрогенолізу сіркоорганічних сполук з розривом біля атому сірки з виходом бензину та газу складе Вб=ДS=0,245%(мас)

Вг=0,3ДS=0,3*0,245=0,074 % (мас).

Тоді вихід дизельного палива буде рівним

Вд.п=100-0,245-0,074-0,245 =99,436 %.

5.1.2 Витрати водню на гідроочистку

Водень в процесі гідроочистки витрачається на: 1) гідрогеноліз сіркоорганічних сполук, 2) гідрування ненасичених сполук 3) втрати водню з відхідними потоками.

Витрати водню на гідрогеноліз сіркоорганічних сполук можна знайти по формулі:

G1=m·ДS (5.2)

де G1 - витрати 100%-го водню, %(мас);

ДS - кількість сірки видаляємої при гідроочистці, %(мас);

m - коефіцієнт, залежний від характеру сірчистих сполук.

Оскільки в сировині присутні різні сірчисті сполуки, визначається витрата на гідрогеноліз кожного з них, та отримані результати сумуються.

Значення m для вільної сірки рівним 0,0625, для меркаптанів - 0,062, циклічних та аліфатичних сульфідів - 0,125, дисульфідів - 0,0938, тіофенів - 0,250 та бензотіофен - 0,187.

Найбільш стабільні при гідроочистки тіофенові сполуки, тому при розрахунку приймаємо, що вся залишкова сірка (0,005% мас) в гідрогенізаті - тіофенова.

G1=0,01225·0,062+0,1225·0,125+0,0245·0,0938+(0,08575- 0,005)·0,25=0,045%(мас).

Витрати водню на гідрування ненасичених вуглеводнів дорівнює

G2=2ДC2/M (5.3)

Де G2 - витрати 100%-го водню, %мас;

ДC2 - різниця вмісту ненасичених ВВ в сировині та гідрогенізаті, %мас;

М - середня молекулярна маса сировини.

Середня молекулярна маса сировини дорівнює:

кг/кмоль (5.4)

Приймаючи, що ступінь гідрування ненасичених ВВ та гідрогенолізу однакові, тоді

%мас

Мольну долю водню, розчиненого в гідрогенізаті, можна розрахувати з умови фазової рівноваги в газосепараторі високого тиску

(5.5)

де - мольна частка водню в паровій фазі

- мольні частка водню рідинній фазі;

Кр=30 - константа фазової рівноваги (для даних умов газосепаратору при 40 оС та 4 МПа).

Витрати водню на розчинення в гідрогенізату G3 (мас) на сировину складе

(5.6)

%(мас)

Механічні втрати водню складають 1% від загального обєму ЦВВГ:

(5.7)

%(мас)

де к=300 нмі/мі - кратність циркуляції воденьвмісного газу;

d=850 кг/мі - густина сировини.

5.1.3 Втрати водню з віддухом

Втраті водню з віддувом сприяють такі фактори: 1) хімічне забезпечення реакції гідрогенолізу; 2) розчинення водню в рідкому гідрогенізаті; 3) утворення газів, які розбавляють ВВГ.

Обємний баланс по водню та вуглеводневим газам записують таким чином:

де , , , , - обєми свіжого ВВГ, хімічно регулюючого та сорбуючого гідрогенізатом водню, віддува, газів гідрокрекінгу та газів, що абсорбуються рідким гідрогенізатом відповідно, мі/год;

, - обємні концентрації водню в свіжому та циркулюючому ВВГ.

Найбільш економічний по витраті водню режим без віддува ВВГ можна підтримувати, якщо гази, що утворюються при гідрокрекінгу, та гази які поступають в систему зі свіжим ВВГ, повністю сорбуються в газосепараторі в рідкому гідрогенізаті, тобто:

(5.10)

Рішенням системи рівнянь (5.8) та (5.9) отримуємо обєм газів віддува:

(5.11)

Обєм водню в газі, що віддувається дорівнює . Тоді загальна витрата водню при гідроочистки складе:

(5.12)

Розрахунок ведемо на 100 кг вихідної сировини, так як при цьому абсолютні значення витратних показників (в %мас) можна використовувати з розмірністю кг:

мі, (5.13)

мі

де =2,04 мі - обєм хімічно реагуючого водню.

мі, (5.14)

мі,

де =0,04 мі - гази гідрокрекінгу;

=(16+30+44+58)/4=37 кг/кмоль - середня молекулярна маса газів гідрокрекінгу.

Кількість вуглеводневих газів, які абсорбуються рідким гідрогенізатом, можна визначити, якщо допустити що ЦВВГ прийнятого складу знаходиться в рівновазі з рідким гідрогенізатом.

Вміст окремих компонентів в ЦВВГ і константи фазової рівноваги в умовах газосепаратора високого тиску (4,0 МПа) наведені в табл. 5.1.

Таблиця 5.1-Вміст окремих компонентів в ЦВВГ і константи фазової рівноваги

ПоказникиКомпонентиCH4C2H6C3H8C4H10Вміст компоненту мол. частки0,200,050,020,01Константа фазової рівноваги Крі3,851,20,470,18

Кількість абсорбованого компоненту i в кг на 100 кг гідрогенізату дорівнює

, (5.15)

Кількість абсорбованого компоненту і (хі, мі на 100 кг гідрогенізату) складає

(5.16)

Підставляючи в рівняння (5.16) відповідні значення

отримуємо обєм кожного компоненту, розчиненого в гідрогенізаті

мі,

мі,

мі,

мі,

Сумарний обєм абсорбованих газів дорівнює

Ухі = ха = 2,051 мі.

Балансовий обєм вуглеводневих газів, які поступають в газосепаратор складає

,04·(1-0,85)+0,04=0,31<ха

Оскільки виконується вимога рівняння, можлива робота без віддува частини ЦВВГ. Таким чином, загальна витрата водню в процесі складається з водню, який поглинається при хімічній реакції, який абсорбується в сепараторі високого тиску та механічно втрачає мого:

=G1+G2+G3+G4=0,045+0,093+0,022+0,031=0,191% (мас)

Витрати свіжого ВВГ на гідроочистку дорівнює:

%(мас), (5.17)

%(мас),

де =0,65 - витрати свіжого ВВГ на гідроочистку;

,29 - вміст водню в свіжому ВВГ, %(мас).

5.1.4 Матеріальний баланс установки

Вихід сірководню:

%(мас), (5.18)

%(мас),

Таким чином, балансовим сірководнем поглинається 0,26-0,245=0,015 %(мас) водню.

Кількість водню, який увійшов при гідруванні в склад ДП, дорівнює

G1+G2-0,015=0,045+0,093-0,015=0,123%(мас),

Таким чином вихід г/о ДП складе 99,436+0,123=99,559 %(мас).

Вихід сухого газу, який виводиться з установки, складається з вуглеводневих газів, які поступають зі свіжим ВВГ, газів, яки утворюються при гідрогенолізі, а також абсорбованого гідрогенізатом водню:

·(1-0,29)+Вг+G4=0,65·(1-0,29)+0,074+0,031=0,566 %(мас),

Таблиця 5.4 Матеріальний баланс установки

Найменування%маст/рікт/добукг/годВзято - Дизпаливо П/Г - Водневмісний газ 100,0 0,65 600000 3900 1764,7 11,47 73529,41 477,29Разом100,656039001776,1774007,35Отримано - Дизпаливо Г/О - Бензин відгін - Сірководень - Газ сухий - Втрати 99,559 0,245 0,26 0,566 0,02 597354 1470 1560 3396 120 1756,92 4,32 4,59 9,99 0,35 73205,14 180,14 191,18 416,17 14,72Разом100,656039001776,1774007,35

5.1.5 Матеріальний баланс реактору

В реактор поступає сировина, свіжий воденьвмісний газ та циркулюючий воденьвмісний газ (ЦВВГ).

Таблиця 5.5- Склад ЦВВГ

H2CH4C2H6C3H8C4H10Мольна частка y0,7200,2000,0500,0200,010Масова частка y0,1920,4270,2010,1030,077

Середня молекулярна маса ЦВВГ Мц дорівнює:

кг/кмоль (5.19)

де Мц=7,6 кг/кмоль - середня молекулярна маса ЦВВГ;

Мі - молекулярна маса і-го компоненту;

- мольна частка і-го компоненту.

Витрати ЦВВГ на 100 кг сировини Gц знайдемо по формулі:

(5.20)

кг

де Gц= 11,7 кг - витрати ЦВВГ на 100 кг сировини;

сс=850 кг/мі - густина сировини.

Складаємо матеріальний баланс реактору:

Таблиця. 5.6 Матеріальний баланс реактору

Найменування%маст/рікт/добукг/годВзято - Дизпаливо П/Г - Свіжий водневмісний газ - Циркулюючий водневмісний газ 100,0 0,65 11,7 600000 3900 70200 1764,7 11,47 206,47 73529,41 477,29 8602,94Разом112,356741001982,6482609,64Отримано - Дизпаливо Г/О - Бензин відгін - Сірководень - Газ сухий - Циркулюючий водневмісний газ - Втрати 99,559 0,245 0,26 0,566 11,7 0,02 597354 1470 1560 3396 70200 120 1756,92 4,32 4,59 9,99 206,47 0,35 73205,14 180,14 191,18 416,17 8602,94 14,72Разом112,356741001982,6482609,64

5.1.6 Тепловий баланс реактору

Рівняння теплового балансу реактору гідроочистки можливо записати так:

(5.21)

де Qс, Qц - тепло, яке надходить в реактор зі свіжою сировиною та ЦВВГ; Qs, Qг.н - тепло, яке виникає при протіканні реакцій гідрогенолізу сірчистих та гідрування ненасичених сполук;

УQсм - тепло, яке відводиться з реактору реакційною сумішшю.

Середня теплоємність реакційної суміші при гідроочистки мало змінюється в ході процесу, тому тепловий баланс реактора можна записати в наступному вигляді:

, (5.22)

, (5.23)

де G - сумарна кількість реакційної суміші, %(мас);

- середня теплоємність реакційної суміші, кДж/(кг·К);

ДSн, ДCн - кількість сірки та ненасичених ВВ, видаленні з сировини, %(мас);

t, to - температура на вході в реактор та при видаленні сірки, °С;

qs, qн - теплові ефекти гідрування сірчистих та ненасичених сполук, кДж/кг.

Значення to визначають для кожної пари каталізатор-сировина в інтервалі 250-380 °С. Для заданої пари каталізатор-сировина to=350 °С.

Кількість сірки, видаленої з сировини ДS=0,245% (мас). Глибину гідрування ненасичених ВВ можна прийняти рівній глибині видалення сірки ДСн=10·0,245=2,45% (мас).

Кількість тепла, що видаляється при гідрогенолізу сірчистих сполук (на 100 кг сировини) при заданій глибині знесірчування, рівній 0,245,

кДж

де Qs=1319 кДж - кількість тепла, що видаляється при гідрогенолізі сірчистих сполук;

qSi - теплові ефекти гідрогенолізу окремих сіркоорганічних сполук, кДж/кг;

gSi - вміст окремих сіркоорганічних сполук, % (мас).

Кількість тепла, що видаляється при гідруванні ненасичених сполук, дорівнює 126000 кДж/кмоль. Тоді

кДж (5.24)

кДж

де Qн=1476 кДж - кількість тепла, що видаляється при гідруванні ненасичених сполук;

qн=126000 кДж/кмоль - тепловий ефект, що видаляється при гідруванні ненасичених сполук.

Середню теплоємність ЦВВГ можна знайти по формулі:

кДж/(кг·К),

де сц=5,45 кДж/(кг·К) - середня теплоємність ЦВВГ;

сРі - теплоємність окремих компонентів, кДж/(кг·К);

yі - масова частка кожного компонента в ЦВВГ.

Таблиця 5.7 Теплоємність індивідуальних компонентів

ТеплоємністьH2CH4C2H6C3H8C4H10сР, кДж/(кг К) сР, кДж/(кг ) 14,57

,483,35

,8003,29

,7863,23

,7723,18

0,760

Ентальпія пари сировини при 350 оС визначають I350=1050 кДж/кг.

Поправку на тиск знаходять по значеннях приведених температури і тиску. Абсолютна критична температура Ткр=460+273=733 К.

Приведена температура дорівнює Тпр=(350+273)/733=0,85

Критичний тиск сировини знаходять по формулі:

(5.25)

МПа,

де Ркр=4,15 МПа - критичний тиск сировини;

(5.26)

Приведений тиск дорівнює:

, (5.27)

де Рпр=0,96 - приведений тиск;

Р=4 МПа - тиск процесу.

Для знайдених значень Тпр та Рпр:

кДж/кг

Ентальпія сировини з поправкою на тиск дорівнює І350=1050-51,3=998,7 кДж/кг. Теплоємність сировини з поправкою на тиск дорівнює сс=998,7/350=2,85 кДж/(кг·К).

Середня теплоємність реакційної суміші складає:

кДж/(кг·К), (5.28)

кДж/(кг·К),

Підставимо знайдені величини в рівняння (5.23), знайдемо температуру на виході з реактору t:

°С (5.29)

°С

Потрібний обєм каталізатору в реакторі Vк розраховують по формулі:

(5.30)

29,5мі,

де Vк=29,5мі - потрібний обєм каталізатору в реакторі;

G=G/с (5.31)

G=73529,41/850= 86,5мі/год

Так схема установки передбачає два послідовно працюючих реактора тому кількість каталізатору в одному реакторі дорівнює

Vk= Vk/2=29,5/2=14,75

Обємна швидкість подачі сировини:

щ= G/ Vк (5.32)

щ=86,5/27,5=2,93 ?3г-

де щ=2,93 г-1 - обємна швидкість подачі сировини.

Приймаємо циліндричну форму реактору і відношення висоти до діаметру рівнимІ:1 або Н=2D. Тоді

(5.31)

Діаметр реактору дорівнює

м, (5.33)

Приймаю D=2,4м, тоді висота шару каталізатору буде розрахована: H=2D=2·2,34=4,8 м.

Розрахуємо втрати напору в шарі каталізатора

(5.34)

де е - порозність шару;

u - лінійна швидкість руху потоку, м/с;

м - динамічна вязкість, Па·с;

d - середній діаметр частинок, м;

с - густина реакційної суміші, кг/мі;

g - прискорення силі тяжіння, кг/с 2.

Порозність шару розраховуємо по формулі:

е=1- гн/гк,

де гн=850 кг/мі - насипна густина каталізатора;

гк=1210 кг/мі - уявна густина каталізатора;

е=1- 950/1210=0,214

Лінійну швидкість руху потоку розраховуємо по формулі:

u=4V/рD2, (5.35)

де V - обєм реакційної суміші, який складається з обєму сировини та ЦВВГ, тобто

V=Vс+Vц.

Обєм сировини розраховуємо по формулі:

мі/год (5.36)

мі/год

де Vc=88,5 мі/год - обєм сировини;

Gc=73529 кг/год - витрата сировини в реакторі;

zc - коефіцієнт стисливості (при Тпр=0,845 та Рпр=0,98 дорівнює 0,25);

tcp =(to+t)/2=354

- середня температура в реакторі, оС.

Обєм ЦВВГ складе:

(5.37)

мі/год,

мі/год,

мі/год,

м/с,

Динамічну вязкість суміші визначаємо по її середньої молекулярної маси, рівній

(5.37)

По рівнянню Фроста знаходять динамічну вязкість суміші:

м=T·(6,6-2,25·lnMcp)·10-8=354·(6,6-2,25·ln55,36)·108=9.68·10-6 кг·с/мІ.

Середній діаметр частинок каталізатору d=1,35·10-3м. Густина реакційної суміші в умовах процесу дорівнює:

кг/мі, (5.38)

кг/мі

Таким чином,

кг/(мІ·м)

кПа

Таким чином, втрата напору каталізатору не перевищує гранично допустимих значень 0,2-0,3 МПа. Тому до проектування приймають реактор циліндричної форми з висотою та діаметром реакційної зони 4,8 та 2,4 м відповідно.

.1.7 Механічний розрахунок реактора

Товщина стінки корпуса реактора [ 6 ]

(5.39)

=0,065м

де Р - робочий тиск в реакторі

D -діаметр реактора

[д] - допустиме напруження

ц-коефіцієнт зварного шва

Товщина сферичного днища

(5.40)

= 0,069 м

де Р - робочий тиск в реакторі

D -діаметр реактора

[д] - допустиме напруження

ц - коефіцієнт зварного шва

y - коефіцієнт форми днища

Діаметр штуцерів по входу та виходу сировини

(5.41)

=0,335 м

Приймаємо діаметр штуцерів d = 350мм

Згідно [9], в залежності від тиску обираємо фланці типу 2 тобто фланці стальні приварні встик Dy 350 Py 64 виготовлені зі сталі марки Х 5М.

6. Автоматичний контроль та керування технологічним процесом

6.1 Аналіз обєкту керування

6.1.1 Короткий опис обєкту керування

Обєктом автоматизації у даній роботі виступає реакторний блок установки Л-24-7. Метою створення системи автоматичного керування є підвищення ефективності роботи основного обладнання, зменшення енергетичних витрат блоку в цілому.

Опис технологічної схеми процесу наведено нижче.

Газосировинна суміш, пройшовши міжтрубний простір сировинних теплообмінників та нагрівшись, надходить у колектор камери конвекції печі П-1 . Для рівномірного розподілу газосировинної суміші на вході в піч П-1 по потоках установлені 4 засувки. Під тиском не більш 5,2 МПа з колектора газосировинна суміш чотирма потоками проходить послідовно змійовики конвекційної і радіантної камер і, об'єднавшись в один потік, з температурою 310-420 °С надходить у реактори Р-1, Р-2.

При досягненні температури ГСС на вході в реактори Р-1, Р-2 340 °С і 385 °С спрацьовує світлова і звукова сигналізація. Нагрівання газосировинної суміші в печі П-1 повинно здійснюватися з таким розрахунком, щоб температура димових газів на перевалі і після конвекційної частини не перевищувала 800 °С і 500 °С відповідно, при розрідженні після печі не більш 150 Па.

Нагріта в печі П-1 до температури 345-420 °С газосировинна суміш надходить у реактори Р-1, Р-2, де на каталізаторах гідроочищення при тиску на вході в реактори Р-1, Р-2 3,5-4,0 МПа у присутності воденьвмісного газу відбувається гідрування сірчистих, азотистих і кисеньвмісних з'єднань. При досягненні температури в шарі каталізатора 520 °С спрацьовує світлова і звукова сигналізація.

Температура зовнішніх стінок і штуцерів реакторів повинна підтримуватися в межах до 200 °С. При досягненні температури зовнішніх стінок і штуцерів реакторів 200 °С спрацьовує світлова і звукова сигналізація.

При підвищенні тиску газу або газосировинної суміші на вході в реактори Р-1, Р-2 до 5,0 МП спрацьовує світлова і звукова сигналізація. Перепад тиску між входом у кожен реактор і виходом з нього не повинний перевищувати 0,3 МПа. При підвищенні перепаду тиску до 0,3 МПа спрацьовує світлова і звукова сигналізація.

Газопродуктова суміш з реакторів Р-1, Р-2 надходить у трубний простір сировинних теплообмінників Т-1, Т-2, Т-3 на охолодження.

Безаварійний режим роботи реакторного блоку, нормальна робота обладнання забезпечується дотриманням норм технологічного режиму, наведених у табл. 7.1.

Таблиця 7.1 - Норми технологічного режиму

Найменування обєктаНайменування технологічного параметраОдиниця вимірюванняНомінальне значення параметра1234Піч П-1витрата газосировинної сумішімі/год.100-120температура газосировинної суміші на виході°С345-420температура газосировинної суміші на вході°С400тиск газосировинної суміші на входіМПа5,2температура димових газів на виході°С450 - 500обємна доля кисню у відходячих димових газах%не більше 7розрідження після печіПане більше 150витрата повітря на спалення паливамі/год.8000Реактор Р-1температура зовнішніх стінок°Сне більше 200температура в зоні реакції°С500 - 520перепад тиску на вході та виходіМПане більше 0,3витрата газосировинної сумішімі/год.100-120Реактор Р-2температура зовнішніх стінок°Сне більше 200температура в зоні реакції°С500 - 520перепад тиску на вході та виходіМПане більше 0,3

6.1.2 Задачі контролю та керування технологічним процесом

Система керування процесом повинна забезпечувати досягнення поставленої мети керування за рахунок заданої точності підтримки значень технологічних параметрів у будь-яких умовах виробництва при надійній безаварійній роботі обєкта автоматизації, а також задовольняти вимогам вибухо- і пожежобезпеки. При цьому важливо, щоб АСКТП була якомога простішою та легкою у експлуатації.

Головною задачею при розробці системи керування є вибір параметрів, що беруть участь у керуванні - параметрів, які необхідно контролювати, регулювати, реєструвати, а також параметрів, які визначають аварійний стан об'єкта.

На етапі вибору параметрів, що характеризують процес, необхідно вибрати ті, які підлягають регулюванню й зміною яких доцільно вносити регулюючий вплив.

Контролю підлягають ті параметри, за значеннями яких здійснюється оперативне керування технологічним процесом.

Сигналізації підлягають ті параметри, відхилення яких від номінальних значень може привести до аварійної ситуації, вибуху, пожежі та ін.

Інформаційні функції (контроль, реєстрація та сигналізація відхилень технологічних величин) повинні виконуватись в автоматичному режимі, а функції керування (логічне керування роботою електроприводів насосів, регулювання технологічних параметрів) ? в двох режимах: автоматичному та ручному дистанційному.

Задачі контролю та керування процесом ректифікації, які вирішує система керування, що проектується, витікають з аналізу обєкту керування та оцінки загального рівня автоматизації технологічного процесу та представлені в табл. 7.2.

Табл. 7.2 - Комплекс задач контролю та керування

Найменування обєктуНайменування параметрівОдиниці виміруНомінальне значенняІнформаційні функціїКеруючі функціїконтрольреєстраціясигналізаціяРегулюванняРучне дистанційне керування123456789Піч П-1витрата газосировинної сумішімі/год.100-120++-++температура газосировинної суміші на виході°С345-420+++++температура газосировинної суміші на вході°С400++---тиск газосировинної суміші на входіМПа5,2+-+--температура димових газів на виході°С450 - 500+++--обємна доля кисню у відходячих димових газах%не більше 7+++--розрідження після печіПане більше 150+-+--витрата повітря для кращого спалення паливамі/год.8000++-++Реактор Р-1температура зовнішніх стінок°Сне більше 200+++--температура в зоні реакції°С500 - 520+++--перепад тиску на вході та виходіМПане більше 0,3+-+--витрата газосировинної сумішімі/год.100-120++-++Реактор Р-2температура зовнішніх стінок°Сне більше 200+++--температура в зоні реакції°С500 - 520+++--перепад тиску на вході та виходіМПане більше 0,3+-+--

.2 Розробка системи керування технологічним процесом

6.2.1 Призначення, цілі та функції системи керування

Призначення розроблюваної системи керування реакторним блоком установки ЛЧ-24-7 полягає у виконанні наступних задач:

- ведення технологічного процесу у відповідності до заданого технологічного режиму;

підвищення оперативності керування;

зниження енергетичних витрат на виробництво;

забезпечення надійності роботи технологічного обладнання;

поліпшення умов праці виробничого персоналу;

підтримка високопродуктивної роботи обладнання.

Цілі, які повинна вирішувати АСКТП, досягаються при виконанні обчислювальною технікою низки функцій, які за змістом дій обєднані в інформаційну та керуючу підсистеми.

Інформаційна підсистема призначена для представлення оперативному персоналу достовірної інформації про стан обєкту керування та хід технологічного процесу в цілому.

Керуюча підсистема призначена для визначення та реалізації керуючих дій на технологічний обєкт (регулювання технологічних параметрів, керування роботою електроприводів та ін.).

Інформаційні задачі повинні функціонувати у автоматичному режимі, а задачі керування - у двох режимах: автоматичному та ручному дистанційному.

6.2.2 Вибір комплексу технічних засобів

Метою вибору технічних засобів є визначення найбільш ефективного методу вимірювання для кожного технологічного параметру. Обраний метод вимірювання повинен задовольняти характеру середовища, бути найбільш точним та входити до системи ДСП.

Обґрунтування та вибір технічних засобів включає вибір первинного вимірювального перетворювача (датчика), проміжних перетворювачів, засобів централізованого контролю та керування, виконуючих пристроїв.

Аналіз обєкту показав, що для керування ним необхідно окрім стабілізації окремих технологічних параметрів вирішувати задачі оптимального керування та керуючої логіки. Враховуючи вищесказане, система керування повинна бути побудована на базі керуючої обчислювальної машини (КОМ), наприклад, мікропроцесорного контролеру. В якості такого пристрою обрана одна з моделей мікропроцесорного контролера Ломіконт Л-122. Цей вибір обумовлено тим, що Ломіконт є багатоцільовим контролером загальнопромислового призначення, архітектура контролера оптимізована для вирішення задач оптимального керування технологічними процесами та для виконання операцій керуючої логіки. Контролер має в своєму складі таймери та лічильники, що дозволяє виводити технологічні повідомлення та поточні значення параметрів на монітор для спостереження за ходом технологічного процесу і на друкуючий пристрій з метою документування процесу керування.

Ломіконт може працювати як у складі великої розподіленої АСКТП, звязуючись з ЕОМ верхнього рівня по каналу цифрового звязку, так і в якості автономного технічного засобу, котрий вирішує комплекс задач оптимального і логічного керування, регулювання, відображення та документування інформації про хід процесу керування.

В даному проекті обираємо другий варіант використання процесора, тобто Ломіконт є автономним технічним засобом.

Для формування автоматизованого робочого місця оператора, необхідно передбачити монітор Samsung SyncMaster 763MB. Весь необхідний комплекс сигналізації та блокувань оператор має змогу бачити на моніторі у найбільш сприятливому форматі. Для виведення оперативної інформації до друку або інформації за поточний проміжок часу обираємо принтер Epson C43SX.

В комплекті з мікропроцесорним контролером працюють звичайні датчики та виконуючі пристрої.

Обєкт, що підлягає автоматизації, за вибухопожежною небезпекою відноситься до категорії "Б". Для таких виробництв прилади та засоби автоматизації повинні бути або пневматичними або електричними у вибухобезпечному виконанні. Оскільки Ломіконт приймає електричні вхідні сигнали, обираємо комбіновану схему: датчики з електричним вихідним сигналом у вибухобезпечному виконанні, а регулююча арматура - з пневмокеруванням.

Оскільки контролер приймає електричні сигнали 0 - 5 мА, обираємо пристрої саме з таким стандартним вихідним сигналом.

В якості датчика для вимірювання температури димових газів, температури в реакторах та печі обираємо термоелектричний перетворювач типу ТХА-0179, який працює в комплекті з нормуючим перетворювачем типу Ш 705. Термометром опору типу ТСМ-0879 будемо вимірювати температуру зовнішніх стінок реакторів. Для перетворення сигналів від термометра опору у стандартний струмовий сигнал 0 - 5 мА обрано нормуючий перетворювач типу Ш 703.

Тиск газосировинної суміші на вході у піч вимірюється за допомогою вимірювального перетворювача надмірного тиску типу "Сапфір 22 ДИ-Ех" моделі 2160, вихідний сигнал 0 - 5 мА, діапазон вимірювання 0 - 6 МПа. Перетворювач має вибухозахищене виконання.

Розрідження після печі контролюється за допомогою вимірювального перетворювача типу "Сапфір 22 ДИВ-Ех" мод. 2210.

Витрати матеріальних потоків вимірюємо методом змінного перепаду тиску. В комплект приладів для вимірювання витрати входять звужуючий пристрій (діафрагма камерна ДК 6) та дифманометр (перетворювач перепаду тиску типу "Сапфір 22 ДД-Ех" мод. 2450).

Перепад тиску між входом у кожний реактор та виходом з нього контролюється вимірювальним перетворювачем різниці (перепаду) тиску типу "Сапфир 22 ДД-Ех" мод. 2410.

Вимірювальні перетворювачі типу "Сапфир 22-Ех" мають стандартний вихідний струмовий сигнал 0 - 5 мА та вибухозахищене виконання.

Вміст кисню у відходячих димових газах контролюється газоаналізатором типу ФАКТ-М-02, що має вихідний сигнал 0-5 мА.

Враховуючи наявність небезпеки вибуху, виконуючі пристрої обрані з пневмоприводом.

Обираючи регулюючий клапан, були враховані наступні фактори:

-діаметр трубопроводу, на якому буде встановлено відповідний регулюючий орган;

-характеристики середовища у трубопроводі (температура, тиск, вид середовища);

категорія виробництва за вибухопожежобезпекою.

Тому, в якості виконуючого пристрою для регулювання технологічних параметрів обрано запірно-регулюючу арматуру типу 13с 27бк з пневмоприводом.

Перехід з ручного режиму управління на автоматичний та навпаки виконується за допомогою пневматичної панелі керування типу ПП 12.2.

Для перетворення електричних керуючих сигналів 0-5 мА з виходу контролера у стандартні пневматичні сигнали 20-100 кПа використовується електропневмоперетворювачі типу ЕПП.

Обрані прилади та засоби автоматизації за довідниками [13], [14] занесені до замовної специфікації, що наведена у додатку.

6.2.3 Опис функціональної схеми системи керування

Функціональна схема автоматизації реакторного блоку наведена на кресленні графічної частини. Лист графічної частини виконано згідно з

ГОСТ 21.404-85 за правилами, викладеними у [3]. Обрані технічні засоби автоматизації згруповано у полі креслення за призначенням та метою функціонування та побудовані так, щоб реалізувати задачі АСКТП, наведені у підрозділі 4.2.2.

Витрата матеріальних потоків вимірюється методом змінного перепаду тиску комплектом приладів, до складу якого входить діафрагма камерна ДК-6 (поз. 1-1, 2-1, 3-1) та вимірювальний перетворювач різниці тиску типу "Сапфір 22-ДД-Ех" (поз. 1-2, 2-2, 3-2). Вихідний сигнал від перетворювача 0 - 5 мА надходить на контролер. Стабілізація витрати середовища здійснюється безпосереднім впливом на відповідні матеріальні потоки за допомогою встановлення на відповідних трубопроводах регулюючої арматури типу 13с 27бк (поз. 1-5, 2-5, 3-5). Сигнали на виконавчі пристрої надходять через електропневмоперетворювачі типу ЕПП (поз. 1-3, 2-3, 3-3) та пневматичні панелі ручного дистанційного керування типу ПП 12.2 (поз. 1-4, 2-4, 3-4).

Вимірювання температурних режимів у печі та реакторах, температури відходячих димових газів здійснюється з використанням термоелектричних перетворювачів типу ТХА-0179 (поз. 4-1 ...6-1, 8-1, 9-1, 10-1), який працює в комплекті з нормуючим перетворювачем типу Ш 705 (поз. 4-2 ... 6-2, 8-2, 9-2, 10-2). Стандартний уніфікований струмовий сигнал 0 ? 5 мА з виходу перетворювача надходить на контролер для індикації та реєстрації поточних значень технологічних параметрів. Випадки відхилення параметру за встановлені межі, недопустиме, тому будемо видавати сигналізацію встановленого положення. Регулювання температури на виході з печі відбувається за рахунок зміни подачі палива до форсунок печі. З цією метою на трубопроводі підводу паливного газу встановлена регулююча арматура типу 13с 27бк (поз. 4-5), сигнал до якої надходить від контролера через електропневмоперетворювач ЕПП (поз. 4-3) та пневматичну панель керування ПП 12.2 (поз. 4-4).

Вміст кисню у димових газах контролюється газоаналізатором типу ФАКТ-М-02 (поз. 7-1, 7-2), стандартний вихідний сигнал якого 0 - 5 мА надходить на контролер для подальшої обробки. Випадки відхилення параметру за встановлені межі, недопустиме, тому будемо видавати сигналізацію встановленого положення.

В якості датчика для вимірювання температури зовнішніх стінок реакторів використовується термометр опору ТСМ-0879 (поз. 11-1, 12-1), сигнал від якого надходить на нормуючий перетворювач типу Ш 703 (поз. 11-2, 12-2), де перетворюється в стандартний уніфікований сигнал постійного струму 0 ? 5 мА. Цей сигнал надходить на контролер для відображення, реєстрації відповідних значень температури. Випадки відхилення параметру за встановлені межі, недопустиме, тому будемо видавати сигналізацію встановленого положення.

Тиск газосировинної суміші контролюється вимірювальним перетворювачем надлишкового тиску у вибухобезпечному виконанні типу "Сапфір 22-ДІ-Ех" мод. 2160 (поз. 13-1). Уніфікований струмовий сигнал 0 ? 5 мА з виходу перетворювача надходить на контролер для подальшої обробки. Випадки відхилення параметру за встановлені межі, недопустиме, тому будемо видавати сигналізацію встановленого положення.

Розрідження після печі контролюється вимірювальним перетворювачем типу "Сапфір 22 ДИВ-Ех" мод. 2210 (поз.14-1). Уніфікований струмовий сигнал 0 ? 5 мА з виходу перетворювача надходить на контролер для подальшої обробки. Випадки відхилення параметру за встановлені межі, недопустиме, тому будемо видавати сигналізацію встановленого положення.

Перепад тиску на вході та виході реакторів контролюється вимірювальним перетворювачем різниці тиску типу "Сапфір 22 ДД-Ех" мод. 2410 (поз. 15-1, 16-1). Уніфікований струмовий сигнал 0 ? 5 мА з виходу

перетворювачів надходить на контролер для подальшої обробки. Випадки відхилення параметру за встановлені межі, недопустиме, тому будемо видавати сигналізацію встановленого положення.

7. Охорона праці

7.1 Характеристика проектуємого об'єкту та місця його розташування

Блок гідроочистки дизельного палива належить до І класу шкідливості. Ширина санітарно-захисної зони складає 1000м, перевагу мають вітри південно-західні, що сприяє зносу шкідливих речовин від житлової забудови.

На території установки проектується асфальтові дороги, які будуть забезпечувати двобічний рух до неї. Ширина автомобільних доріг 6 метрів, кількість смуг - 2. Вздовж доріг передбачаються тротуари, ширина 1,5 м, згідно.

7.2 Характеристика небезпечних та шкідливих виробничих факторів на проектуємій установці

Основними шкідливими газовими виділеннями на установці є: вуглеводневі гази, пари бензину, насичених та ненасичених вуглеводнів, сірководень, водовмісний газ, окис вуглецю, дизельне паливо. Повітря може бути також забруднено каталізаторним пилом. Характеристика можливих небезпечних та шкідливих виробничих факторів на проектуємій установці наведена відповідно [ ]. Характер дії шкідливих речовин на організм людини:

вуглеводневий газ потрапляючи в організм людини через дихальні шляхи, діє на центральну нервову систему і належить до речовин наркотичної дії. При високих концентраціях наступає гостре отруєння з витрачанням свідомості.

При помірних концентраціях з'являються: головна біль, запаморочення, серцебиття, слабкість, витрачання свідомості. Тривале вдихання вуглеводневого газу при низькій концентрації його у повітрі призводить до хронічних захворювань; ГДК дорівнює 300 мг/мі; відноситься до четвертого класу небезпечності;

пари бензину, потрапляючи в організм людини через дихальні шляхи, діють на центральну нервову систему і виявляють наркотичну дію на організм, подразнюють слизову оболонку і шкіру людини; ГДК-300 мг/мі, відноситься до четвертого класу небезпечності; насичені вуглеводні практично не розчиняються у крові; діють на центральну нервову систему, відносяться до числа наркотиків особливого (другого) типу; ГДК-300 мг/мі; відноситься до четвертого класу небезпечності;

ненасичені вуглеводні діють, як сильний наркотик, але трохи слабше, ніж насичені вуглеводні. За правилом кратних зв'язків біологічна активність речовин зростає із збільшенням числа ненасичених зв'язків; ГДК-100 мг/мі; відноситься до четвертого класу небезпечності;

сірководень при невеликих концентраціях у повітрі діє насамперед на слизові оболонки очей людини, викликає біль, сльозливість. При більш високих концентраціях до цих симптомів приєднуються, внаслідок ураження верхніх дихальних шляхів, кашель і давлення дихання. При ще більших концентраціях діє на центральну нервову систему, з'являється загальна слабкість, запаморочення. При концентраціях вище 1000 мг/мі внаслідок паралічу серця та легенів миттєво наступає смерть; ГДК-3 мг/мі; відноситься до третього класу небезпечності;

воденьвмісний газ при високих концентраціях викликає задуху внаслідок недостачі кисню;

окис вуглецю - газ без запаху і смаку, відноситься до кров'яних отрут, безпосередню дію оказує на клітини, порушуючи тканинне дихання і зменшуючи споживання тканинами кисню, впливає на вуглеводневий обмін, підвищуючи рівень цукру; ГДК-20 мг/мі відноситься до четвертого класу небезпечності; пил алюмонікельмолібденового каталізатора гідроочистки Al2O3 - викликає подразнення тканин легень, кашель, задишку; відноситься до третього класу небезпечності;

- МоО3 - впливає на вуглеводневий обмін, на функцію статевих залоз і вегетоендокринні реакції; ГДК-4 мг/мі; відноситься до четвертого класу небезпечності.

До фізично небезпечних виробничих факторів відносяться:

·підвищена температура на поверхні основного технологічного обладнання (печі, реактора, теплообмінників) може викликати в організмі людини функціональні порушення. Під дією притоку теплової енергії в організмі людини спостерігається: теплова гіпертермія, судомна хвороба, тепловий удар. Якщо приток теплової енергії великої потужності, то виникають структурні порушення у вигляді порушень шкіряного покрову - опіків;

·небезпечний рівень напруги (380 В) в електричній мережі. Проходячи крізь організм людини, електричний струм викликає термічну, механічну, електролітичну, а також біологічну дію, електричні травми;

·наявність рухомих частин електроприводів та насосів є джерелом шуму та вібрації. В результаті тривалої дії шуму на людину порушується нормальна діяльність серцево-судинної і нервової системи кроветворення органів, розвивається професійна туговухість, яка призводить до повної втрати слуху. Вібрація діє на центральну нервову систему, шлунково-кишковий тракт, органи рівноваги (вестибулярний апарат), викликає запаморочення, захворювання суглоб. Під впливом інтенсивного шуму і вібрації наступає підвищена втома і роздратування, поганий сон, головний біль, ослаблення пам'яті, уваги, зору, що призводить до зниження продуктивності праці;

·статична електрика є причиною порушення технологічних процесів, зниження продуктивності агрегатів, точності показників електричних приладів і приладів автоматики. Заходи захисту від статичної електрики спрямовані на попередження виникнення й накопичення зарядів статичної електрики, створення умов розсіювання зарядів та усунення небезпечності шкідливої дії статичної електрики.

.3 Заходи по створенню безпечних і здорових умов праці, передбачених проектом

З метою забезпечення здорових і безпечних умов праці проектом передбачається: автоматизація технологічного процесу і використання засобів автоматичного контролю і сигналізації, захисту і блокування, керування і регулювання; герметизація устаткування і трубопроводів; теплова ізоляція гарячих поверхонь апаратів та трубопроводів; захист від шуму і вібрації; захист від статичної електрики; використання природного і штучного освітлення.

Керування технологічним процесом автоматизовано, що забезпечує більш високу ступінь безпечних умов праці на виробництві. В автоматизованому виробництві значно зменшується кількість шкідливих і пожежонебезпечних парів, газів, пилу, які виділяються у повітря виробничого приміщення.

На установці використовуються три види технологічної сигналізації: контрольна, попереджувальна, аварійна. Передбачено використання блокуючих і запобіжних пристроїв. До запобіжних пристроїв відносяться: плавкі запобіжники для захисту електроустановок, запобіжні клапани для попередження вибухів сосудів, які працюють під тиском. До блокуючих відносяться: механічні, електричні, комбіновані пристрої.

На установці передбачається герметизація устаткування і трубопроводів, щоб запобігти виділенню шкідливих речовин.

Щоб уникнути виділення надмірного тепла, передбачається надійна

теплова ізоляція гарячих поверхонь апаратів та трубопроводів. Товщина ізоляції призначається таким чином, щоб температура на поверхні не перевищувала +45°С.

Для зниження дії шуму і вібрації передбачено:

установка компресорів, електродвигунів на окремих фундаментах;

приміщення компресорної і котельної обладнано звукопоглинаючою кабіною;

розташування печей на достатній відстані від операторної.

До основних заходів захисту відносяться: запобігання накопичення зарядів на електропровідних частинах обладнання; зменшення електричного опору переробляємих речовин; зниження інтенсивності зарядів статичної електрики; нейтралізація зарядів статичної електрики; відвід зарядів статичної електрики, який накопичується на людях. Для заземлення вибрано трубчасті сталеві заземлювачі, які розміщуються по контуру будівлі. Розрахунок заземлюючого устрою здійснюємо за формулами:

,

де Rmp - опір розтіканню струму одного трубчастого електроду, Ом;

с - розрахунковий питомий опір грунту (супісок) в районі розміщення заземлювачів,300 Ом ?м;

l - довжина трубчастого електроду, 3 м;

z - довжина полоси, яка з'єднує всі трубчасті електроди, м;

d - діаметр трубчастого електроду, 0,03 м;

t - глибина розміщення середини електрода від поверхні землі, м;

t = to + 1/2.

to - відстань від верхньої точки трубчастого заземлювача до поверхні землі, м; tо=0,7 м;

t = 0,7+3/2 = 2,2 м.

b - ширина з'єднувальної полоси, як правило 0.03 м

Визначаємо опір розтіканню струму одного трубчастого заземлювача за формулою:

Для розрахунку кількості заземлювачів розраховуємо попередню кількість заземлювачів по наближеній формулі без урахування зєднувальної штиби.

де Rдоп - допустимий опір заземлюючого пристрою приймаємо для установок з напругою до 1000 В, Rдоп = 4 Ом.

Приймаємо 23 штук

Знаходимо необхідне число вертикальних заземлювачів:

,

де - коефіцієнт використання вертикальних трубчастих заземлювачів, враховуючий взаємне екранування; для вибору цього коефіцієнта приймаємо значення відношення відстані між електродами до їхньої довжини а=3. Отже, коефіцієнт використання вертикальних електродів = 0,71;

Приймаємо 33 штук.

Довжина з'єднуючої штиби:

,

де а - відношення відстані між заземлювачами до їх довжини; а=3;

.

Опір розтікання струму з'єднуючої штиби без урахування екранування розраховуємо за формулою:

де b - ширина з'єднуючої штиби 0,03 м;

Розраховуємо загальний опір заземлюючого пристрою:

де - коефіцієнт використання штиби. Для вибору цього коефіцієнта приймають значення відношення відстані між електродами до їхньої довжини а=3. Отже, коефіцієнт використання вертикальних електродів

2,42<4 Ом - кількість заземлюючих пристроїв розраховано вірно.

Для створення нормальних здорових умов праці проектом передбачено природне і штучне освітлення.

Природне освітлення здійснюється крізь світлові проєми в зовнішніх стінах (вікна, рами)

Природне освітлення будь-якої точки у приміщенні характеризується коефіцієнтом природної освітленості (КПО).

Україна відноситься до четвертого поясу світлового клімату.

Для України значення КПО:

, (8)

де - значення КПО;- коефіцієнт світлового клімату;

с - коефіцієнт сонячного клімату.

За таблицями знаходимо, що m = 0,9; с = 0,9

Для VIII розряду робіт = 0,3%, тоді

Для забезпечення штучного освітлення виробничого майданчика використовується прожектори ПЗ-35 з лампами розжарювання потужністю 300 Вт.

Розрахунок освітлення прожекторами.

Визначаємо необхідне число прожекторів:

де Е - мінімальна нормативна освітленість, 10 лк;- площина, що освітлюється,4258 мІ;- коефіцієнт розсіяння 1,15;

к - коефіцієнт запасу 1,25;- світловий потік однієї лампи, 4100 лм;

- коефіцієнт корисної дії прожектора, 0,75.

Приймаємо 20 прожекторів з лампами потужністю 300 Вт.

З метою забезпечення нормальних санітарно-гігієнічних умов повітряного середовища передбачається природне провітрювання площадки, на якій знаходиться установка.

Весь майданчик під установкою забетоновано. Між секціями передбачено магістральні проїзди шириною шість метрів для ремонтної техніки, а також для цементовозів, які вивозять відпрацьований каталізатор з установки.

Персонал установки має бавовняну спеціальну одежу та взуття, індивідуальні засоби, фільтруючі протигази БКФ і ПШ-1.

Передбачено необхідні санітарно-побутові приміщення, до яких відносяться: гардероби, санітарні вузли, побутові і душові приміщення.

Характеристика проектуємого об'єкту за пожежо- і вибухонебезпечністю

На установці переробляються горючі гази, (водовмісний газ, сірководень та ін.), легкозаймаючі рідини (бензин), дизельне паливо. Оскільки апаратура герметизована, то вони можуть займатися лише в результаті аварії. Таблиця 7.1.

Показники пожежо- та вибухонебезпечності речовин.

Таблиця 7.1- Показники пожежо- та вибухонебезпечності речовин.

РечовинаТемпература, °СНижня концентраційна межа вибуховості, %об.спалахусамозайманняДизельне паливо- 60250-4200,96Газ вуглеводний-510303Газ водневмісний-5104,01Сірководень-2464,0

Виробництво відноситься до категорії А, до класу по ПУЕ В-Іа.

Основними причинами пожеж на установці гідроочистки дизельного палива можуть бути:

перевищування тиску в реакторі;

втрата механічної міцності (корозія металу);

несправність технологічного обладнання;

несправність електроустановок;

порушення безпеки при виконанні вогневих робіт;

відсутність блискавкозахисту.

Протипожежні заходи

Для створення пожежного захисту здійснюються слідуючи заходи:

проведення процесу в рамках, заданих технологічним регламентом;

своєчасне попередження і усунення витікання сировини і продуктів процесу;

наявність необхідних для проведення нормального процесу сировини і реагентів;

забезпечення нормальної роботи факельного господарства;

дотримання графіка ремонтів.

Установка, що практикується відноситься до категорії І, зона захисту - Б за блискавкозахистом. Блискавкозахист виконано у вигляді стержневого блискавковідводу. Розрахунок наводиться для будівлі насосної;

Для зони захисту - Б висоту окремого стержневого блискавковідводу визначаємо із співвідношення:

, (7.10)

де h - висота окремого стержневого блискавковідводу, м;- висота будівлі або споруди, м;- радіус зони захисту, м.

Радіус зони захисту визначається за формулою:

, (7.11)

де S і z - довжина та ширина будівлі відповідно, м

м

Підставляючи одержане значення радіусу зони захисту в формулу (7.10), отримаємо рівняння:

Вирішуючи рівняння (7.10) знаходимо, що h = 39,1 м. Це забезпечує блискавкозахист будівлі насосної.

Ширина проходів - 1 метр, ширина коридорів - 1,4 метра, ширина дверей - 0,8 метра. Передбачена два евакуаційних виходи, відстань до виходу - 10 метрів, що відповідає вимогам [ ].

Площа приміщення дозволяє вільно розташовувати устаткування і не загороджувати проходи.

Виробництво оснащене системою автоматичного пожежегасіння і пожежної сигналізації.

У спеціально відведеному місці передбачено приміщення для паління.

Засоби гасіння пожеж

Для гасіння пожеж використовується вода, піна, інертні гази, порошкові суміші та інші.

Для гасіння пожеж водою передбачається протипожежний водопровід низького тиску з системою пожежних гідрантів, що розташовуються на відстані 120 м один від одного. Витрати води на одну пожежу прийняті із розрахунку 40 л/с

Оскільки в будівлі насосної йде перекачка горючих речовин, то відповідно з нормами і з розрахунку на 100мІ у будівлі повинні знаходитися такі види первинних засобів пожежегасіння: ВВП-10, ВУБ-2, ящик з піском і лопатою, азбестова ковдра - по одній штуці.

Для приміщення компресорної відповідно з нормами первинні засоби пожежегасіння такі (з розрахунку на 200мІ): ВВП-10, ВУБ-2, ящик з піском і лопатою, азбестова ковдра - по одній штуці.

8. Організаційно-економічна частина

8.1 Розрахунок виробничої програми

Виробнича програма установки в натуральному і вартісному виразі (див. табл. 8.1) розраховується на основі складання матеріальних балансів розрахованих у спеціальній частині дипломного проекту. Матеріальні баланси розраховується на річний обсяг переробки з обовязковим зазначеним найменувань сировини та отриманих продуктів.

Крім того обовязковим є диференціація продукції на основну та супутню, а також її подальша деталізація за конкретними видами (асортиментом).

Графу 3 заповнюють на основі даних матеріальних балансів спеціальної частини, графа 4 - на основі даних підприємства, графа 5 - добуток графи 3 та графи 4.

Таблиця 8.1-Розрахунок виробничої програми

Проектний матеріальний баланс (калькуляція виходу продукції)№НайменуванняКількість, тонн за рікЦіна однієї тонни (Цпр), грн./тВартість річного обсягу, грн.Взято (за рік)1Дизельне паливо (сировинна суміш)600000482328938000002Воденьмісний газ390023008970000Всього 6039002902770000Отримано (за рік)1Дизельне паливо г/о597354610036438594002Сірководень1560240037440003Сухий газ84002300193200004Бензин - відгін339627009169200Всього продукції 6039003676092600

8.2 Розрахунок показників роботи обладнання

Таблиця 8.2-Розрахунок показників роботи обладнання

Проектний розрахунокНайменування основного обладнання (установки, блока)Кількість агрегатів (N), шт.Спосіб включення в технологічний ланцюг (послідовний чи паралельний)Режим роботи обладнання (безупинний чи періодичний)реактор1послідовнийбезупинний№Найменування показникаОд. виміруЗначенняВхідні дані1Паспортна (максимально можлива) потужність одиниці обладнання за годину (або за один цикл для періодичної дії) (РПАСП) тонн/годину або тонн/цикл882Кількість робочих змін на добу за графіком роботи (nЗМ)штук33Кількість робочих днів одиниці обладнання на тиждень (ТД)днів74Тривалість робочої зміни за графіком роботи (ТЗМ)годин85Технологічно неминучі перерви в роботі обладнання (ТТНП)годин на рік726Планово-запобіжні ремонти обладнання (ТПЗР)годин на рік5287Виробнича програма (Q) - обсяг основної продукції за матеріальним балансомтонн за рік6039008Тривалість одного виробничого циклу (тривалість одного процесу) для періодичної діїгодин на добу24розраховані дані1Ефективний фонд робочого часу одиниці обладнання (Теф)годин на рік81602Наявні потужності (Пв)тонн за рік6528003Коефіцієнт використання виробничих потужностей підприємства (kВП)частка одиниці0,9254Коефіцієнт екстенсивного використання обладнання (kЕКС)частка одиниці0,9325Фактична потужність одиниці обладнання за годину (або за один цикл для періодичної дії) (РФ) тонн/годин746Інтегральний коефіцієнт (kІНТЕГР) частка одиниці0,8627Резерв потужності (RП)%13,827

Розрахунки до таблиці 8.2:

) Ефективний фонд робочого часу одиниці обладнання (Теф):

(8.1)

2) Наявні потужності (Пв):

(8.2)

3) Коефіцієнт використання виробничих потужностей підприємства (kВП):

(8.3)

4) Коефіцієнт екстенсивного використання обладнання (kЕКС):

(8.4)

5) Фактична потужність одиниці обладнання за годину (або за один цикл для періодичної дії) (РФ):

(8.5)

6) Інтегральний коефіцієнт (kІНТЕГР):

(8.6)

(8.7)

7) Резерв потужності (RП):

(8.8)

.3 Розрахунок капітальних вкладень

При проекті нового цеху найбільш відомою активною частиною основних виробничих фондів є силове та технологічне обладнання, тому буде розрахунок даної складової основного капіталу.

Таблиця 8.3-Розрахунок капітальних вкладень та амортизації

№НайменуванняКількістьВартістьРічна норма амортизації (На), %Річні амортизаційні відрахування (А), тис. грн.Один. тис. грн.Сума, тис. грн.1234567ІІІ група:1. "+" Машини та обладнання, що придбаються1Реактор21000000020000000ХХ2Трубчата пічь11000000010000000ХХ3Повітряний холодільник140000004000000ХХ4Сепаратор високого тиску130000003000000ХХ5Сепаратор низького тиску124000002400000ХХ6Компресор227000002700000ХХ7Теплообмінник610000006000000ХХ 8Трійник змішування1200000200000ХХ9Насос3200000600000ХХРазомХХ53100000ХХТранспортно - заготівельні витрати за гр. ІІІХХ5310000ХХВитрати на монтаж за гр. ІІІХХ7965000ХХРазом за придбаними обєктами гр. ІІІ з урахуванням витратХХ66375000Х15930000

8.4 Розрахунок чисельності та оплати праці персоналу для капітального будівництва

Ступінь забезпеченості трудовими ресурсами (табл. 8. 4) оцінюється шляхом розрахунку чисельності персоналу (виробничих працівників, керівників, спеціалістів, службовців), використовуючи при цьому дані переддипломної (виробничої) практики та проектні зміни в чисельності персоналу за формулами (8.11-8.16). Для подальших розрахунків собівартості виробництва необхідно розрахувати заробітну плату працівників та її загальний річний фонд за формулами (8.17-.18).

Таблиця 8.4-Чисельність та оплата праці промислового персоналу

№Групи та професії працівниківТарифний розрядНаявна чисельність, осібШтатна чисельність (Чшт), осібОблікова чисельність (Чоб), осібТарифна ставка (Тст), грн. / годинуПремія у відсотках (в), %Річний фонд заробітної плати (ФЗПвп), грн.за зміну (Чзм)на добу (Чдоб)Виробничі працівники1Основні працівники (за професіями):Старший операторVI13448,4515453029,9ОператорV3911117,215257342,4Машиніст компресорних установокV13447,215257342,4Машиніст НасосівV13447,215257342,4Всього основних робочих6 1824241225057,12Допоміжні працівники (за професіями):- електромонтерV3911116,5102222223Черговий та ремонтний персонал (за професіями):Слюсар - ремонтникV3911115,910201709,2Разом46Х1648988,3

Таблиця 8.5-Чисельність та оплата праці загальновиробничого персоналу цеху

№ПосадаШтатна чисельність (Чксс), осібМісячний оклад (О), грн.Премія у відсотках (д), %Річний фонд заробітної плати (ФЗПксс), грн.Керівники, спеціалісти, службовці1Керівники (за професіями):Начальник цеху161002087840Заступник начальника цеху145002075600Начальник установки135002070200Механік установки135002070200Всього керівників4ХХ3038402Спеціалісти (за професіями):Інженер - технолог135001548300Економіст127001537260Всього спеціалістів2ХХ855603Службовці (за професіями):Лаборант123001531740Технолог123001531740Всього службовців2ХХ634804МОППрибиральниця 114001018480Разом9ХХ471360

; (8.9)

; (8.10)

; (8.11)

; (8.12)

; (8.13)

; (8.14)

; (8.15)

, (8.16)

де N - кількість однотипного устаткування, шт.; Nобсл 1мпр. - кількість устаткування, що обслуговує один працівник, шт.; Нобслуг - нормативна кількість працівників, що обслуговує одиницю обладнання, чол./шт.; tм - повна трудомісткість виробничої програми, людино-годин; Теф - ефективний фонд роботи одного облікового працівника, годин за рік; kвн - коефіцієнт виконання норми виробітку, частка одиниці; Дс - кількість святкових днів (10 днів), враховуються якщо передбачаються зупинки виробництва на святкові дні; Дв - кількість вихідних днів, залежить від графіка роботи (для неперервного графіка - умовне ділення 365 на кількість бригад), днів; Д НЕВИХОДІВ - середня тривалість: чергової та додаткової відпустки, відсутність через хворобу, виконання державних обов'язків, цілодобові простої, період учбової відпустки (для працівника у середньому), днів; Тзм - тривалість зміни, годин на зміну; nзм - кількість змін на добу, шт.; Кос - коефіцієнт облікового складу для врахування необхідного резерву на підміну робітників під час їх відсутності на робочому місці з поважних причин (при безупинному режимі з тривалістю зміни 8,2 год. - 1,155, 8 год. - 1,151, 6 год. -1,131); Тст - годинна тарифна ставка за виконувану роботу, грн. / годину; в - відсоток премії, встановлений за якісне виконання плану до тарифного заробітку працівника, частка одиниці; О - місячний оклад керівника, спеціаліста чи службовця, грн. на місяць; д - процент премії до посадового окладу керівника, спеціаліста чи службовця за належне виконання своїх службових обов'язків, частка одиниці.

У якості приклада розрахунку таблиці 8.4 розглянемо розрахунок основних робочих -оператора.

Таблиця 8.6-Баланс робочого часу одного середньооблікового робітника за рік

ПоказникиФонд часув дняхв годинахв %Календарний фонд часу (Тк)3652555100Вихідні дні (Тв)10472828,49Святкові дні (Тсв)10702,74Номінальний фонд часу (Тн=Тк-Тв-Тсв)251175768,76Неявки (Няв) - чергові та додаткові відпустки; - хвороби; - інше Всього неявок 21 6 2 29 147 42 14 203 5,75 1,64 0,55 7,95Ефективний фонд часу (Теф=Тн-Няв)222155460,82

8.5 Розрахунок собівартості виробництва

Розрахунки виробничої собівартості товарної продукції здійснюються сумуванням всіх витрат, які виникають в ході її виготовлення. Спочатку необхідно розглянути базову калькуляцію собівартості продукції (процесу), що береться на основі даних переддипломної (виробничої) практики й відповідає завданню. Калькуляція може не відповідати завданню через те, що вона наведена для розрахунку іншого обсягу виробництва, складена за інший період часу (не річна, а місячна), або розрахована на інший процес (продукцію) тощо. Необхідно навести калькуляцію до відповідності завданню дипломного проекту та занести її до таблиці 9.7. Графи 4 та 5 заповнюються на основі даних переддипломної (виробничої) практики, гр.6 повинна дорівнювати добутку гр.4 та гр.5, гр.7 добутку гр.5 та обсягу

виробництва (Q), гр.8 - добутку гр.4 та гр.7, або гр.6 та обсягу виробництва (Q). При чому Ст.1."Сировина (за видами)" - повинна відповідати матеріальному балансу завдання до впровадження проектних рішень тобто таблиці 1. Витрати статей 4-12 заповнюються у зворотній послідовності - спочатку заповнюється гр.8, а гр. 6 розраховується діленням гр.8 на обсяг виробництва.

Таблиця 9.7-Проектна калькуляція собівартості

Обсяг виробництва за рік (Q) тон 600000

№ з/пКалькуляційні статтіОдиниці виміруЦіна за одиницю ресурсів (Ц), грн.ВитратиНорма витрати на переробку однієї тонни сировини На річний обсяг переробки у натуральному вимірісума, грн.у натуральному вимірісума, грн.123456781. Сировина 1.1Дизельне паливо (сировинна суміш)т41000,9944073,5260000024600000001.2Воденьмісний газт23000,003818,7639005290000Разом сировини та матеріалів4082,2824652900002. Паливо на технологічні цілі 2.1газКуб.м3,12,70248,3816320005059200Всього палива8,3850592003Вода на технологічні цілі 3.1технічна водакуб.м.2,272,303865,2313913003158251,0Всього води5,233158251 Разом матеріальних витрат 4095,8949461574514Заробітна плата (з урахуванням премії тощо) основних та допоміжних виробничих працівників2,731648988,35Відрахування від зарплати основних виробничих працівників (38,86)1,05636509,486Витрати на утримання та експлуатацію устаткування 28,5717256267,646.1заробітна плата допоміжного, чергового та ремонтного персоналу з відрахуваннями1,14689067,646.2амортизація основного обладнання26,3815930000 6.2заробітна плата допоміжного, чергового та ремонтного персоналу з відрахуваннями 1,0556372007 Цехові витрати 24,5812882477,67.1опалення, водопостачання, каналізація освітлення 2,241350320,47.2заробітна плата цехового персоналу з нарахуваннями 4,034713607.3витрати на охорону праці і техніку безпеку 0,029427,27.4амортизація цехових основних фондів 18,3110513708. Цехова собівартість 4152,8325078940519. Загальновиробничі витрати622,925376184107,710Виробнича собівартість 4775,75288407815911Позавиробничі витрати573,09134608937912Повна собівартість 5348,853230167538

8.6 Розрахунок економічної ефективності проектного рішення

Таблиця 8.8-Розрахунок економічної ефективності прийнятих проектних рішень для будівництва

№ з/пПоказникПроектний стан124Річний обсяг переробленої сировини (С), тонн603900Виробнича програма (Q), тонн в т.ч.:- основна продукція597354- супутня продукція13356Товарна продукція (ТП), грн. в т.ч.:3676092600- основна продукція3643859400- супутня продукція32233200Середньорічна вартість основних виробничих фондів (Ф), грн.948214285,7Капітальні вкладення (Кбуд), грн.15930000Фондовіддача (fв), грн. / грн.3,88Фондоємність (fЄ), грн. / грн.0,258Собівартість товарної продукції (S), грн.3230167538Собівартість 1 тонни продукції (Sод), грн.5348,85Витрати на 1 грн. товарної продукції (Z), грн. / грн.0,886Прибуток валовий (Пв), грн.445925062,3Прибуток чистий (Пч), грн.334443796,7Рентабельність продукції (Rпрод), %10,35Рентабельність основних виробничих фондів (Rф), %11,2Рентабельність виробництва, %10,776Період окупності капітальних вкладень (Ток), роки1.5Чисельність основних виробничих працівників (Човп), осіб24Чисельність промислово-виробничого персоналу (Чпвп), осіб46Продуктивність праці основних виробничих працівників (ПТовп), грн. / люд.40487326,67Продуктивність праці виробничо-промислового персоналу (ПТпвп), грн./ люд.28029687,69Фондоозброєність (fоз), грн. / люд.7293956,04Матеріалоємність (МЄ), грн. / грн.0,72Енергоємність (Еє) грн. / грн.0,0014Зарплатоємність (ЗПє), грн. / грн.0,0067Економічний ефект (умовно-річна економія) від впроваджених проектних рішень (Е), грн1786785

1) Фондовіддача (fв):

(9.19)

2) Фондоємність (fЄ):

(9.20)

3) Витрати на 1 грн. товарної продукції (Z):

(9.21)

4) Прибуток валовий (Пв):

(9.22)

5) Прибуток чистий (Пч):

(9.23)

де г - величина податку на прибуток промислового підприємства, %.

6) Рентабельність продукції (Rпрод), %:

(9.24)

7) Рентабельність основних виробничих фондів (Rф), %:

(9.25)

8) Рентабельність виробництва, %

(9.26)

9) Період окупності капітальних вкладень (Ток), роки:

(9.27)

10) Продуктивність праці основних виробничих працівників (ПТовп):

(9.28)

11) Продуктивність праці виробничо-промислового персоналу (ПТпвп):

(9.29)

12) Фондоозброєність (fоз):

(9.30)

де Фг. - активна частка середньорічної вартості основних виробничих фондів за групами ІІ, ІІІ та IV.

) Матеріалоємність (МЄ):

(9.31)

) Енергоємність (Еє):

(9.32)

) Зарплатоємність (ЗПє):

, (9.33)

де ФЗП пвп - витрати на зарплату всього виробничо-промислового персоналу

Висновки

В результаті проведених економічних розрахунків, було встановлено, що проектне рішення було ефективним. Термін окупності запропонованих заходів скаладає 1.5 роки при рентабельності продукції 10,35%, рентабельності виробництва 10,776%.

Література

1. Аспель Н.Б.,Демкина Г.Г. Гидроочистка моторных топлив. Л., "Химия", 1977. 160 с.

. Орочко Д.И., Сулимов А.Д., Осипов Л.В., Гидрогенизационные процессы в нефтепереработке, -М: Химия, 1971. - 352 с.

. Алиев Р.Р., Ёлшин А И., Сердюк Ф.И., Технологические аспекты подбора эффективного катализатора гидропроцессов нефтяного сырья// Химия и технология топлив и масел. -№6. - 2001. с. 15.

. Регламент установки гідроочистки ЛЧ-24-7/68, 2008.

. Аспель Н.Б., Голов Г.С., Похожаев В.Д., Химия и технология топлив и масел, №5,4. - 1963.

. Паспорт реактора Р-101 установки гідроочистки дизельного палива ЛЧ-24-7/68 ПАТ "Укртатнафта"

. Танатаров М.А. Ахметишина М.Н., Фасхутаров В.В., Волошин Н.Д., Золоторев П.А., Технологические расчеты установок переработки, -М, Химия, -1987, 352 с.

8. Александров П.В. Сравнительное исследование NiMo и CoMo катализаторов нового поколения в реакциях гидрообессеривания и гидродеазотирования [Текст] // Нефтепереработка и нефтехимия.- 2010.-№9.

9. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры: Справочник / под ред. Н.Н. Логинова.-Л., Машиностроение, 1970.-560 с.

10. Смидович Е.В. Технология переработки нефти и газа. Часть вторая. М.: Химия, 1980 г. - 328 с.

. Промышленные приборы и средства автоматизации: Справочник / под ред. Черенкова В.В. - Л.: Машиностроение, 1987. - 368 с.

. Промислові засоби автоматизації. Ч.1 вимірювальні пристрої / Навч. посібник за заг. ред. Бабіченка А.К. ? Харків: НТУ "НТІ", 2000. ? 470 с.

. ГОСТ 21.404-85. Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах. ? М.: Изд-во стандартов, 1985.

. Методичні вказівки до виконання розділу "Автоматичні системи керування технологічними процесами" дипломного проекту для студентів V - VI курсів технологічних спеціальностей / Укл. Паровий Є. І. ? Дніпропетровськ: УДХТУ, 2005. ? 14 с.

. Методичні вказівки до розділу //"Охорона праці" (освітлення) у дипломних проектах та роботах для студентів IV та V курсів усіх спеціальностей та форм навчання / укл. М.І. Ванжа, О.П. Кулик, В.І. Яковлєв, В.О. Косенко, В.О. Герасименко, П.Т. Науменко, Н.Б. Мітіна. - Дніпропетровськ. УДХТУ. 2002 р.-29 с.

. Методичні вказівки до розділу "Охорона праці" (електробезпека) у дипломних проектах та роботах для студентів IV та V курсів усіх спеціальностей та форм навчання / укл. Косенко, В.О. Герасименко, П.Т. Науменко, Н.П. Чернявська. - Дніпропетровськ. ДХТІ. 1993 р.-20 с.

16. Загально заводські інструкції з охорони праці ПАТ "Укртатнафта"

17. Методичні вказівки до виконання організаційно-економічної частини дипломного проекту для студентів V-VІ курсів та курсової роботи з курсу "Економіка хімічної промисловості" для студентів ІV курсу спеціальності 7.091604 (ХТП)/ Укл.: І.В.Багрова, Т.С. Яровенко. - Дніпропетровськ: ДВНЗ УДХТУ, 2008. - 26с.

Додаток А. Замовна специфікація на прилади та засоби автоматизації

ПозиціяНайменування та технічні характеристики обладнання та матеріалиТипКіл, штВага, кг12345Датчики4-1 ...6-1, 8-1, 9-1, 10-1Термоелектричний перетворювач. Межі вимірювання 50 ч 800 °С. НСХ ХА. Матеріал захисної арматури ? сталь 08Х 13. Довжина монтажної частини 620 мм. Виробник: завод: ВО "Прилад", м. ЛуцькТХА-017960,6611-1, 12-1Термометр опору. Межі вимірювання 0 ч 300 °С. НСХ 100М. Матеріал захисної арматури ? сталь 08Х 13. Довжина монтажної частини 300 мм. Виробник: завод: ВО "Прилад", м. ЛуцькТСМ-087920,7611-2, 12-2Нормуючий перетворювач. НСХ 100М. Вихідний сигнал 0 ? 5 мА. Основна похибка 0,5 %. Виробник: завод "Львівське ВО "Мікроприлад"Ш 70323,04-2 ...6-2, 8-2, 9-2, 10-2Нормуючий перетворювач. НСХ ХА. Вихідний сигнал 0 ? 5 мА. Основна похибка 0,5 %. Виробник: завод "Львівське ВО "Мікроприлад"Ш 70563,013-1Перетворювач вимірювальний надлишкового тиску. Межі вимірювання 0 ? 6 МПа. Клас точності 1,0. Вихідний сигнал 0 ? 5 мА. Виробник: ВО "Манометр", м. МоскваСапфір 22 ДІ-Ех, мод. 2160112,01-1, 2-1, 3-1Діафрагма камерна. Умовний тиск 0,6 МПа. Умовний прохід 50 мм. Виконання 2. Виробник: ВО " Геофізприлад" м. Івано-Франківськ.ДК 630,51-2, 2-2, 3-2Перетворювач вимірювальний різниць тиску. Межі виміру 0-0,63 МПа. Клас точності 0,5%. Збитковий тиск 16 МПа. Вихідний сигнал 0-5 мА. Іскробезпечний. Напруга живлення 220 В 50 Гц. Виробник: АТ "СП Манометр ", м. Харків.Сапфір 22- ДД-Ех, мод. 24503127-1, 7-2Газоаналізатор вмісту кисню. Основна абсолютна похибка 0,1 %. Діапазон вимірювання 0 - 20 %. Вихідний сигнал 0 - 5 мА. Виробник: НПП "Хімавтоматика"ФАКТ-М-0212,015-1, 16-1Перетворювач вимірювальний різниць тиску. Межі виміру 0-0,63 МПа. Клас точності 0,5%. Збитковий тиск 16 МПа. Вихідний сигнал 0-5 мА. Іскробезпечний. Напруга живлення 220 В 50 Гц. Виробник: АТ "СП Манометр ", м. Харків.Сапфір 22- ДД-Ех, мод. 241021214-1Перетворювач вимірювальний розрідження. Межі вимірювання 0 ? 500 Па. Клас точності 1,0. Вихідний сигнал 0 ? 5 мА. Виробник: ВО "Манометр", м. МоскваСапфір 22 ДИВ-Ех, мод. 2210114,2Допоміжні прилади1-3 ... 4-3Електропневматичний перетворювач аналогової дії. Вхідний сигнал 0 - 5мА. Вихідний сигнал 20 - 100кПа. Живлення тиском 140кПа. Виробник: НВО "Пневмоавтоматика", м. ЛьвівЕПП42,51-4 ... 4-4Пневматична панель керуванння. Робочий тиск 140 кПа. Вхідний сигнал 20 - 100кПа. Виробник: "Пневмоприлад", м. ДонецькПП 12.241,5Виконуючі пристрої1-5 ... 4-5Регулюючий клапан з пневмоприводом. Діаметр умовного проходу 50 мм. Умовний тиск 1,6 МПа. Монтажна довжина 2300 мм. Виробник: ВО "Київпромарматура ".13с 27бк450Засоби керуючої обчислювальної технікиЛогічний мікропроцесорний контролер. Напруга живлення ~ 220 В. Виробник: Чебоксарське ВО "Електроприлад"Ломіконт Л-1221Монітор. Напруга живлення ~ 220 В.Samsung SyncMaster 763MB1Пристрій друку. Напруга живлення ~ 220 ВEpson C43SX1

Реферат Пояснювальна записка до дипломного проекту: с.96, рис. 10, табл. 19, літературних джерел 18, креслень 5 . Обєкт дослідження - установка гідроо

Больше работ по теме: