Производство серной кислоты

Уровень воды в емкости В-150 поддерживается прибором поз.LIA-803, клапан-регулятор которого установлен на линии воды в емкость В-150. Предусмотрена сигнализация по низкому и высокому уровням поз.LIА-803 в емкости В-150.

Расход серной кислоты с установки регистрируется прибором поз.FIQ-635.

Давление в линии откачки серной кислоты регистрируется прибором поз.PISA-907. В случае понижения давления в линии менее 0,2 кгс/см² по прибору поз.PICSА-906 включается резервный насос Р-123А,В. В ПбиС написано, что останавливается блок ВСА.

Для снижения содержания окислов азота (N₂O₃) в товарной серной кислоте (менее 0,5 ppm) предусмотрена подача 64 %-ного водного раствора гидразин-гидрата дозировочным насосом Р-124 из емкости В-160 в трубопровод подачи серной кислоты на участок концентрирования тит.75-11. Готовый 64 %-ный водный раствор гидразин-гидрата поступает на установку в таре объемом 200 литров, из которой насосом с пневмоприводом закачивается в емкость В-160.

Для сбора аварийных разливов кислоты на установке предусмотрена заглубленная железобетонная емкость В-209, в которой происходит нейтрализация серной кислоты 15 %-ным раствором NaOH до значения рН в интервале 7,0-8,0 по анализатору AA-505.

Щелочной раствор во время нейтрализации в В-209 подается самотеком из емкости щелочи В-208, в которую периодически закачивается щелочь из реагентного хозяйства.

Перед подачей щелочи в Е-209 включается насос Р-209 на циркуляцию по емкости, и серная кислота нейтрализуется медленной подачей щелочи в емкость В-209.

Предусмотрена нейтрализация серной кислоты в В-209 кальцинированной содой. Согласно показаниям анализатора и при проверке по лакмусовой бумажке рН=7 нейтрализованный раствор насосом Р-209 откачивается в ПЛК по согласованию с УВКиОСВ.

13. Расчет материального баланса

2H₂S + 3O₂ = 2SO₂ + 2 H₂O

Производительность по газу 1749,8 м³/ч степень превращения H₂S = 99.9

Приход		Расход
Mr	кг	% масс	м3	% об	кмоль		Mr	кг	% масс	м3	% об	кмоль
58,00	45,31	0,23	17,50	0,12	0,78	SO2	64,00	4944,48	25,64	1730,57	12,53	77,26
34,00	2629,39	13,63	1732,30	11,82	77,33	H2O	18,00	1460,94	7,57	1818,06	13,16	81,16
32,00	3870,85	20,07	2709,59	18,49	120,96	N2	28,00	12741,53	66,06	10193,23	73,79	455,05
28,00	12741,53	66,06	10193,23	69,57	455,05	H2S	34,00	2,63	0,01	1,73	0,01	0,08
-	19287,07	100,00	14652,62	100,00	654,13	CO2	44,00	137,48	0,71	69,99	0,51	3,12
						?	-	19287,07	100,00	13813,58	100,00	616,68

SО₂ + 0,5О₂ <=> SО₃

Степень превращения SО₂ = 98,5

Приход		Расход
Mr	кг	% масс	м3	% об	кмоль		Mr	кг	% масс	м3	% об	кмоль
64,00	4944,48	46,03	1730,57	27,70	77,26	SO3	80,00	6087,90	56,67	1704,61	31,60	76,10
32,00	1217,58	11,33	852,31	13,64	38,05	SO2	64,00	74,17	0,69	25,96	0,48	1,16
28,00	4580,42	42,64	3664,33	58,66	163,59	N2	28,00	4580,42	42,64	3664,33	67,92	163,59
-	10742,48	100,00	6247,21	100,00	278,89	?	-	10742,48	100,00	5394,90	100,00	240,84

SO₃ + H₂O = H₂SO₄

Степень превращения SO₃ = 99,5%

	Приход		Расход
	Mr	кг	% масс	м3	% об	кмоль		Mr	кг	% масс	м3	% об	кмоль
SO3	80,00	6087,90	80,90	1704,61	49,75	76,10	H2SO4	98,00	7420,39	98,61	1696,09	98,06	75,72
H2O	18,00	1362,93	18,11	1696,09	49,50	75,72	SO3	90,00	30,44	0,40	7,58	0,44	0,34
SO2	64,00	74,17	0,99	25,96	0,76	1,16	SO2	64,00	74,17	0,99	25,96	1,50	1,16
?		7524,99	100,00	3426,66	100,00	152,98	?		7524,99	100,00	1729,62	100,00	77,22

14. Расчет теплового баланса

	Стандартная энтальпия образования ?H (298 К, кДж/моль)	Стандартная мольная теплоемкость Cp (298 К, Дж/моль·K)	Удельная теплоемкость C (кДж/кг*К)
SO2	-296,90	39,90	0,62
O2	0,00	29,35	0,92
N2	0,00	29,10	1,04
SO3	-439,00	180,00	2,25
H2O	-241,82	33,58	1,87
H2SO4	-814,20	138,90	1,42
C4H10	-124,70	97,78	1,69
CO2	-393,51	37,11

Тепловой баланс реакции окисления диоксида серы

SO₂+1/2O₂=SO₃

Приход	Теплота, КДж	Расход	Теплота, КДж
Q газа	2 150 571,04	Q газа	4 230 053,62
Q реакции	6 274 032,19	Q отвода	4 194 549,61
?	8 424 603,23	?	8 424 603,23

Тепловой баланс реакции конденсации серной кислоты

SO₃+H₂O=H₂SO₄

Приход	Теплота, КДж	Расход	Теплота, КДж
Q газа	1 861 541,28	Q газа	236,98
Q реакции	11 920 708,00	Q кислоты	1 562 743,03
	Q отвода	12 219 269,28
?	13 782 249,28	?	13 782 249,28

Из расчетов теплового баланса реакций окисления диоксида серы и конденсации серной кислоты видно, что в ходе этих реакций выделяется значительное количество тепла, которое необходимо отводить, что и делается в реальном технологическом процессе, для увеличения степени превращения этих реакций, а тепло утилизируют в различных целях как процесса, так и предприятия.

15. Расчет контактного аппарата

Расчет времени контактирования (приведен в кинетике процесса окисления диоксида серы)



? 1 = ??? =3,188 сек

? 2 = ??? =6,38 сек

Суммарное время контактирования газа в контактном аппарате составляет

? =3,188 + 6,38 = 9,568

м²

Расчет диаметра контактного аппарата

Диаметр контактного аппарата составляет 8 м

16. Меры безопасности при эксплуатации производственного объекта

Требования безопасности при пуске и остановке технологических систем и отдельных видов оборудования, выводе их в резерв, нахождении в резерве и при выводе из резерва в работу

Основным требованием безопасности при пуске и остановке технологического оборудования является строгое соблюдение процедуры пуска и остановки установки, изложенной в разделе 6 настоящего регламента.

Пуск в работу или вывод в резерв технологических систем производится по письменному распоряжению главного инженера ПГПН, в котором указывается лицо, ответственное за безопасное проведение работ и порядок организации пусковых работ или работ по выводу технологической системы в резерв.

Пуск в работу или вывод в резерв единичного оборудования производится по распоряжению начальника установки.

Оборудование считается резервным, когда оно находится в исправном состоянии, полностью укомплектовано контрольно-измерительными приборами, средствами сигнализации и ПАЗ, испытано в рабочих условиях, имеется заключение механика установки или цеха о его готовности к эксплуатации.

В зимнее время все резервное оборудование должно находиться на прогреве.

Находящееся в резерве оборудование должно подвергаться ежедневному визуальному осмотру, а динамическое оборудование - осмотру и обкатке с установленной периодичностью, но не реже 1 раза в месяц. У центробежных насосов необходимо ежесменно проворачивать вал от руки.

Перед пуском в работу технологическая система должна быть продута азотом с контролем остаточного содержания кислорода не более 0,5 % об. Вывод технологической системы на нормальный технологический режим производится согласно раздела 6 настоящего регламента.

Перед каждым пуском резервных насосов проверить их исправность и положение запорной арматуры на всасе и выкиде насоса.

Ремонт горячего насоса, выделенного в резерв, следует начинать только после того, как температура корпуса его не будет превышать 45 ?С.

При остановке установки на ремонт сероводородный газ направляется на факел.

Контактный аппарат R-104 отдувается от паров серной кислоты горячим воздухом через конденсатор WSA Е-109 и далее в дымовую трубу. Для проведения работ внутри R-104 во время остановки катализатор и контактный аппарат охлаждается воздухом от воздуходувки К-132 по схеме технологического газа. Если катализатор не выгружается из аппарата, в R-104 поддерживается избыточное давление воздуха, подаваемого в аппарат по шланговой перемычке, для исключения контакта катализатора с атмосферным воздухом.

Загрузка и выгрузка катализатора в R-104 осуществляется в соответствии с инструкцией по хранению, загрузке, эксплуатации и выгрузке катализатора серии VK.

Требования к обеспечению взрывобезопасности технологического процесса: принятые границы технологических блоков, значения энергетических показателей и категории взрывоопасности блоков, границы возможных разрушений при взрывах, предусмотренные меры безопасности и противоаварийной защиты

Категория взрывоопасности установки определена по "Общим правилам взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств" (ПБ 09­540­03).

В целях повышения безопасности и ограничения массы продуктов, которые могут истечь в окружающую среду в результате аварий, на установке предусмотрены: быстродействующая отсекающая арматура на линиях перед насосами, стопроцентный резерв по насосам, системы самозапуска насосов и АВР; обвязка теплообменных аппаратов имеет байпасы и отключающую запорную арматуру.

Установка оснащена распределенной системой управления технологическим процессом (РСУ) и системой противоаварийной защиты (ПАЗ). Световая и звуковая сигнализация срабатывает при предельно допустимых значениях технологических параметров.

На установке выделен один взрывоопасный технологический блок - блок сепарации.

Оценка взрывоопасности технологического блока произведена в соответствии с требованиями Общих правил взрывоопасности химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств" (ПБ 09-540-03). При этом в технологические блоки включены аппараты, необходимые для осуществления основного технологического процесса. В состав блоков включены трубопроводы между аппаратами блока, а также арматура и приборы КИПиА.

Меры безопасности, принимаемые при ведении технологического процесса с выполнением регламентных операций, должны отвечать требованиям нормативно-технической документации, определяющей порядок и условия безопасного ведения производственного процесса, действий персонала в аварийных ситуациях и осуществления ремонтных работ. Перечень указанной технической документации должен быть утвержден главным инженером ПГПН.

В целях безопасности ведения процесса выполнены следующие мероприятия:

вся аппаратура и трубопроводы вне помещения, имеющие температуру стенки свыше 60 ?С, а в помещениях свыше 45 ?С, теплоизолируется;

все оборудование и трубопроводы для защиты от статического электричества заземляются. Установка имеет молниезащиту;

ограждены все движущиеся части механизмов;

резервуар В-120 снабжен сигнализаторами верхнего и нижнего уровня.

Обязательный объем периодического контроля состояния и параметров работы установки путем обхода персоналом, а также ее обслуживания включает в себя:

контроль температур и давлений в аппаратах по приборам, установленным на местах;

проверку центробежных насосов на отсутствие вибрации и постороннего шума (на исправность);

проверку герметичности фланцевых соединений, сальниковых уплотнений запорной арматуры и торцевых уплотнений центробежных насосов;

визуальный контроль за отсутствием вибрации технологических трубопроводов, особенно на выкиде насосов;

проверку наличия и исправности штатных контрольно-измерительных приборов;

визуальный контроль за наличием и исправным состоянием ограждений движущихся частей механизмов, площадок обслуживания;

визуальный контроль за исправным состоянием вентиляционных систем;

визуальный контроль за исправным состоянием грузоподъемного оборудования;

проверку пробоотборных устройств на отсутствие утечки продуктов.

В зимний период дополнительно необходимо выполнять следующие операции:

контроль за функционированием обогрева паром низкого давления аппаратов, технологических трубопроводов, приборов КИПиА;

контроль за функционированием обогрева теплофикационной водой приборов КИПиА, калориферов приточной вентиляции и технологических трубопроводов;

контроль за системами охлаждения центробежных насосов, обеспечивая постоянный проток воды;

контроль на проходимость дренажей и дренажных линий;

контроль за работой конденсатоотводчиков.

Запрещается снятие блокировок в системах автоматического управления процессом.

При возникновении аварийных ситуаций, вызванных отклонениями параметров работы установки от требований норм технологического режима, изложенных в разделе 4 настоящего регламента, действовать согласно "Плану локализации аварийных ситуаций" (ПЛАС).

Все виды ремонтных работ должны выполняться в соответствии с годовыми и месячными "Графиками проведения планово-предупредительного ремонта". Ремонтные работы должны осуществляться в соответствии с требованиями инструкций, утвержденных Главным инженером Общества:

инструкция о порядке безопасного проведения ремонтных работ в ООО "ЛУКОЙЛ-ПНОС" (ИБ-025-003-2005);

инструкция о порядке безопасного проведения огневых работ на объектах ООО "ЛУКОЙЛ-ПНОС" (ПБ-0001-1-2005);

инструкция о порядке безопасного проведения газоопасных работ на объектах ООО "ЛУКОЙЛ-ПНОС" (Б-025-002-2005);

инструкция о порядке безопасного проведения земляных работ на территории ООО "ЛУКОЙЛ-ПНОС" (ИБ-255-004-2005).

Отбор проб сероводорода и дренирование сепараторов и емкостей проводить в противогазе стоя спиной к ветру с дублером в противогазе.

Меры безопасности при ведении технологического процесса, выполнении регламентных операций

Безопасная работа установки зависит от квалификации обслуживающего персонала, соблюдения правил техники безопасности, пожарной и газовой безопасности, правил технической эксплуатации оборудования и коммуникаций, соблюдения норм технологического регламента.

К работе допускаются лица достигшие, 18­и летнего возраста, прошедшие инструктаж по промышленной безопасности и охране труда, теоретическое и практическое обучение безопасным приемам и методам работы и сдавшие экзамен на допуск к самостоятельной работе, не имеющих медицинских противопоказаний.

Вся необходимая нормативно-техническая документация, определяющая порядок и условия безопасного ведения производственного процесса, действий персонала в аварийных ситуациях и осуществления ремонтных работ, согласно перечню, утвержденному главным инженером ПГПН, должна быть в наличии на установке, ее знание и соблюдение персоналом обязательно.

Работать можно только на исправном оборудовании. Постоянно следить за работой приборов контроля и автоматики, систем сигнализации и блокировок. Строго выдерживать все параметры технологического режима.

Во избежание загазованности в производственных помещениях создается избыточный подпор воздуха в операторной, насосной, трансформаторной подстанции, электрощитовых с кратностью воздухообмена 5.

Насосы оборудованы торцевыми уплотнениями.

Все аппараты, работающие под давлением, снабжены предохранительными клапанами. Сброс горючих газов от предохранительных клапанов осуществляется в факельную линию; задвижка на факельной линии при работе установки должна быть открыта.

Освещение установки выполнено в соответствии с действующими норматива ми, осветительная арматура принята взрывозащищенного исполнения.

Мероприятия по обеспечению пожарной безопасности при проведении технологического процесса

Пожарная безопасность установки достигается системой предотвращения образования горючей среды, предотвращением образования в горючей среде источников зажигания, максимальной автоматизацией технологического процесса, применением средств пожаротушения и пожарной сигнализации, применением основных строительных конструкций с регламентированными пределами огнестойкости и пределами распределения огня, соблюдением инструкций и правил пожарной безопасности при эксплуатации зданий, сооружений и оборудования.

Территория производственного объекта, а также производственные помещения и оборудование должны постоянно содержаться в чистоте и порядке.

Курение на установке запрещено. Курение допускается в специально отведенном месте (по согласованию с пожарной охраной), оборудованном урной для окурков и огнетушителем.

За герметичностью оборудования, особенно фланцевых соединений и сальников, со стороны обслуживающего персонала необходим строгий контроль. В случае обнаружения пропуска, необходимо немедленно подать водяной пар к месту пропуска и принять меры к отключению аварийного участка или аппарата из работы.

В зимних условиях отогревать замерзшую аппаратуру, трубопроводы, задвижки разрешается только паром или горячей водой. Использование открытого огня запрещается.

На случай возникновения пожара в производственных помещениях предусмотрена возможность безопасной эвакуации людей.

При пожаре или аварии на установке персонал, не участвующий в ликвидации пожара или аварийной ситуации, эвакуируется с территории объекта.

Расположение оборудования и зданий предусматривает соблюдение соответствующих противопожарных разрывов.

На установке предусмотрены следующие средства пожаротушения:

5 стационарных лафетных стволов, защищающих оборудование на наружной установке;

противопожарная вода подается к лафетным стволам от сети противопожарного водопровода предприятия;

для локального тушения очага возгорания в производственных помещениях и на наружной установке предусмотрены паровые стояки;

установка обеспечена резиновыми шлангами для подачи пара или азота к местам возможного загорания;

на установке в установленных местах предусмотрены воздушно-пенные и порошковые огнетушители, ящики с песком, войлок, асбополотно;

защита помещений автоматической пожарной сигнализацией;

предусмотрены ручные извещатели пожарной сигнализации, расположенные снаружи здания и по периметру установки;

размещение сооружений, оборудования, аппаратов, эвакуационные пути и выезды выполнены с учетом норм и правил пожарной безопасности и обеспечивают эвакуацию людей из зданий и помещений до наступления предельно допустимых значений опасных факторов пожара.

Безопасные методы обращения с пирофорными отложениями

Аппараты и трубопроводы после вывода оборудования из работы и их освобождения от продуктов следует пропарить водяным паром.

После освобождения аппарата от конденсата должен быть вскрыт нижний штуцер или люк и взята проба воздуха для анализа на содержание в нем опасных концентраций паров продукта (должно быть не более 20 % от нижнего концентрационного предела распространения пламени НКРП).

Во время чистки аппаратов необходимо смачивать отложения, находящиеся на стенках аппарата. При чистке аппаратов применяются искробезопасные инструменты. На выполнение этих работ оформляется наряд-допуск в установленном порядке.

Пирофорные отложения, извлеченные из оборудования, необходимо поддерживать во влажном состоянии до их уничтожения. Пирофорные отложения вывезти на хранение в шламонакопитель УВКиОСВ.

Способы обезвреживания продуктов производства при разливах и авариях

При разливе серной кислоты в насосной немедленно устроить обвалование из песка для предотвращения дальнейшего растекания продукта. Перед уборкой разлитого продукта и нейтрализовать его содой или известью.

Удаление серной кислоты при освобождении фильтров, ремонте кислотных насосов Р-121А,В, Р-123А,В или отборе проб происходит в заглубленную емкость и нейтрализуется 10 %-ным раствором щелочи.

При нейтрализации разлитой серной кислоты работы производить в спецодежде и пользоваться противогазом.

Безопасный метод удаления продуктов производства из технологических систем и отдельных видов оборудования

При остановке установки на ремонт сероводородный газ направляется на факел.

Контактный аппарат (конвертер) R-104 продувается первоначально дымовыми газами от паров серной кислоты через конденсатор WSA Е-109, затем горячим воздухом по нормальной схеме в дымовую трубу.

Серная кислота откачивается в товарный парк 75-11. Остатки кислоты сливаются в заглубленную емкость В-209 и нейтрализуется 10 %-ным раствором щелочи, либо засыпаются кальцинированной содой, (до рН=7), затем откачиваются в ПЛК, по согласованию с УВКиОСВ.

Основные потенциальные опасности применяемого оборудования и трубопроводов, их ответственных узлов и меры по предупреждению аварийной разгерметизации технологических систем

Основными потенциальными опасностями применяемого технологического оборудования и трубопроводов, их ответственных узлов на установке являются:

перерабатываемый на установке сероводородсодержащий газ является взрывоопасным, пожароопасным и токсичным;

сероводород в присутствии водяных паров является сильным коррозионным веществом, воздействующим на металл, следствием чего может быть разгерметизация технологического оборудования;

наличие избыточного давления (до 15 кгс/см² - пар среднего давления) и высоких температур в аппаратах и трубопроводах создаёт угрозу их разрыва;

при нарушении режимов работы оборудования или в случаях его механического или коррозионного износа возможна разгерметизация с возникновением взрывопожароопасных и токсичных концентраций газов, что может привести к взрывам и/или загораниям, а также отравлению персонала;

поражение электрическим током в случае выхода из строя заземления токоведущих частей оборудования или пробоя электроизоляции;

возможность падения обслуживающего персонала при обслуживании аппаратов и трубопроводов, расположенных на высоте более одного метра, в случае отсутствия ограждения или его неисправности;

возможность получения термического ожога в случае контакта незащищенных частей тела с нагретыми поверхностями аппаратов и трубопроводов с нарушенной изоляцией;

наличие вращающихся механизмов создает угрозу получения от них травм;

возможность разгерметизации или разрушения аппаратов и трубопроводов под воздействием внешних силовых факторов.

Мерами по предупреждению аварийной разгерметизации технологических систем являются:

термообработка основного технологического оборудования и сварных участков трубопроводов на средах, вызывающих коррозионное растрескивание;

обеспечение соответствия оборудования трубопроводов, запорной арматуры, предохранительных устройств, систем защитной автоматики, сигнализации требованиям действующих НТД;

оценка технического состояния аппаратов, оборудования, трубопроводов и других элементов установки;

эксплуатация только исправного оборудования и своевременное выполнение планово-предупредительного ремонта;

своевременное освидетельствование оборудования;

обеспечение качественного ремонта и чистки аппаратов, трубопроводов;

ведение технологического процесса без нарушения норм настоящего технологического регламента, исключающих выход параметров работы аппаратов и оборудования за критические значения.

17. Список используемой литература

1. Технологический регламент установки серной кислоты

2. Б.Т.Васильев, М.И.Отвагина; Технология серной кислоты. Москва: Химия 1985г. 386 стр.

3. А.М.Кутепов; Общая химическая технология. Москва: Высшая школа, 1990г. 520 стр.

4. Амелин А.Г. Производство серной кислоты. Москва 1983 г.