Система управления узлом дегидрирования этилбензола

1

2

4

8

16

31,5

63

125

250

500

1000

Производственные помещения, где нет машин, генерирующих вибрацию

-

100

91

85

84

84

84

-

-

-

-

Локальная вибрация

-

-

-

115

109

109

109

109

109

109

109

Для снижения опасного воздействия вибрации на организм человека необходима правильная организация режима труда и отдыха, постоянное медицинское наблюдение за состоянием здоровья, лечебно- профилактические мероприятия (гидропроцедуры, массаж рук и ног, витаминизация и т.д.).

Для снижения уровня вибрации необходимо установление и устранение причины механического колебания. В качестве меры защиты от вибрации применяются виброизоляция (уменьшение степени передачи вибрации от источника к защищаемым объектам). В производственных помещениях, в которых работают на ВДТ и ПЭВМ, температура, относительная влажность и скорость движения воздуха на рабочих местах соответствуют санитарным нормам СН № 2.2.4.548-96 или ГОСТ 12.1.005-88.

В соответствии с ГОСТ 12.1.005-88, проектируемый объект относится к средней тяжести -IIб, так как возможные работы связаны с переносом тяжестей до 10 кг и энергозатратами 232ч293 ДЖ/с.

Таблица 11 - Допустимые нормы микроклимата операторного помещения

Период года	Температура,0С	Влажность воздуха, %	Подвижность воздуха, м/с
	оптимальная	допустимая	оптимальная	допустимая	оптимальная	допустимая
Теплый	20ч22	18ч27	40ч60	не более 70	не более 0,2	не более 0,3
Холодный	17ч19	15ч20	40ч60	не более 70	не более 0,2	не более 0,3

Таблица 12 - Уровни ионизации воздуха помещений при работе с ВДТ и ПЭВМ

Уровни	Число ионов в см3 воздуха
	n+	n-
Минимально необходимые	400	600
Оптимальные	1500-3000	3000-5000
Максимально допустимые	50000	50000

Согласно СН 245-71 производство стирола, по санитарным характеристикам, относиться к I классу производственных процессов, соответственно ширина санитарно-защитной зоны составляет 1000 м; бытовые, административные помещения относятся к группе III. В соответствии со СНиП 11-92-86 группу производственных процессов по санитарной характеристике для наружной установки объекта устанавливаем III тип «б», а для печного отделения - I тип «в».

6.2 Обоснование выбора системы автоматизации

Установка дегидрирования этилбензола в стирол является взрывоопасной. Действующая на данной технологической установке система противоаварийной защиты должна соответствует требованиям НПБ 105-03, где сказано, что: «Для технологических объектов с блоками I категории взрывоопасности предусматриваются, как правило, электронные средства контроля, автоматики и защиты, в том числе микропроцессорные системы противоаварийной защиты.

Использование микропроцессорной техники APACS+/QUADLOG позволяет повысить быстродействие системы управления технологическим процессом дегидрирования этилбензола, повысить его надежность.

Так как, согласно ПУЭ, наружная установка относится к классу взрывоопасных зон В-1г, то устройства управления и контроля по степени пожаро - и взрывоопасности применяются класса В - электрические устройства во взрывозащищенном исполнении (сигнализаторы уровня, газоанализаторы и др.) [7].

При вводе электропроводок из взрывоопасных помещений в операторное помещение на защитных трубах установлены разделительные лифты, залитые кампаудной массой для герметизации.

Помещения КИП и операторное помещение размещены в отдельно стоящих корпусах, изолированных от производственных установок. Эти здания обеспечены естественным и искусственным освещением со светильниками с индивидуальными выключателями, системой комбинированного освещения, системой вентиляции (приточной, вытяжной, комбинированной, аварийной). Аварийное освещение обеспечено самостоятельным источником питания и сблокировано с рабочим освещением. Все приборы и щиты заземлены и имеют самостоятельный контур заземления с сопротивлением не более 4 Ом.

6.3 Обеспечение безопасности технологического процесса

Технологический процесс дегидрирования этилбензола протекает в двух реакторах. Все технологическое оборудование вынесено на открытую площадку. Обвязывающие аппараты установлены на различных высотах, что может быть причиной падений и получения различных повреждений при их обслуживании. Все высотные площадки, лестничные марши и опасные зоны аппаратов имеют ограждения.

Для обеспечения взрывобезопасности аппараты, коммуникации при пуске в работу или останове продуваются азотом до содержания кислорода 0,5 % объёмных. Для предотвращения образования в системе взрывоопасных смесей, оборудование выбрано с учетом технологических параметров и характеристик сырья, коэффициента запаса прочности по пределу текучести равному 1,65. Все оборудование выполнено из огнестойких высокоуглеродистых сталей марок 12Х18Н10Т, со степенью огнестойкости - II.

Коррозионная защита оборудования обеспечена выбором материалов этого оборудования, произведена дефектоскопия сварочных швов. Штуцера, фланцы, сливные патрубки изготовлены из высокоуглеродистых сталей. Все оборудование располагается с учетом удобства проведения ремонтных работ.

Все трубопроводы и аппараты изолированы стекловатой и металлическими листами. Те трубопроводы, которые не требуется изолировать, окрашены.

Все процессы происходят в закрытых аппаратах, герметичность соединений достигается сваркой, развальцовкой. Для герметичности разъемных соединений (фланцевые и резьбовые) применяют уплотнители с прокладками, изготовленными из паронита и фторопласта. Для уплотнения движущихся деталей применяются сальниковые и торцевые уплотнения.

Движущиеся и вращающиеся части машин и механизмов ограждены и окрашены предупредительной краской.

Управление технологическими параметрами вынесено в отдельно стоящее здание, в котором размещено централизованное управление, осуществляемое по принципу дистанционного управления на программном уровне (на базе микропроцессорной техники и ЭВМ).

Измерение и регулирование технологических параметров производится с помощью электрических преобразователей.

Для снижения уровня шума в операторном помещении стены и подвесной потолок покрывают звукопоглощающими плитами.

Для обеспечения безопасной работы объекта автоматизации большие требования предъявляются к функционированию АСУ ТП.

АСУ ТП обеспечивает:

- точное измерение численных значений технологических параметров объекта;

- быстрое и безошибочное обнаружение выхода значений параметров за установленные границы;

- своевременное оповещение оперативного персонала обо всех нарушениях технологического режима через систему звуковой и световой сигнализации, а также выдачу соответствующих сообщений на дисплей;

- в аварийных и предаварийных ситуациях предусмотрено блокирование технологических потоков с помощью отсекающей арматуры.

Для защиты оборудования от разрушения, при достижении давления выше расчетного, на нем установлены предохранительные клапана в соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением».

Предусмотрена производственная предупредительная и противоаварийная сигнализация, и блокировка при отклонении параметров технологического процесса с целью предупреждения и предотвращения аварийная ситуаций [8].

В закрытых помещениях предусмотрена сигнализация взрывоопасных концентраций газов, блокированная с аварийной вентиляцией при превышении концентрации углеводородов сверх установленной величины.

Все технические средства АСУТП имеют искробезопасную цепь входов и выходов, датчики, установленные непосредственно на установке выполнены во взрывозащищенном исполнении.

Все процессы проходят в закрытых аппаратах, конструкция которых обеспечивает максимальную герметичность. Материал, идущий на изготовление основного технологического оборудования, подобран с учетом механической прочности и коррозионной стойкости. Для предотвращения термического воздействия применяются термоизоляция.

Насосы имеют торцевое уплотнение и защиту по электрической части, температуре, уровню и давлению в линии нагнетания, что позволяет своевременно обнаружить утечку продуктов или возможные неполадки.

Более качественное управление процессом и применение более надежной системы сигнализации и блокировок, сокращает вероятность возникновения аварийных ситуаций.

Технологическое оборудование располагается на открытых площадках, что обуславливает лёгкость проведения монтажных работ.

Для снижения шума и вибрации каждый аппарат установлен на отдельном фундаменте, а трубопроводы крепятся с помощью подвесных и ползучих опор на эстакаде.

Перегреватели, теплообменники, испарители, трубопроводы пара и конденсата имеют теплоизоляцию.

Для предотвращения возникновений аварийных ситуаций используются аварийные отсекающие клапаны.

Для безопасной работы применяют следующие средства защиты:

- фильтрующие противогазы марки «А», «БКФ» для защиты органов дыхания;

- шланговые противогазы «ПШ - 1», «ПШ - 2» для защиты органов дыхания при работе в аппаратах и колодцах;

- каски служат для защиты головы от механических повреждений, попадания вредных и агрессивных веществ;

- очки, щитки, маски - для защиты органов зрения;

- наушники, беруши - для защиты органов слуха;

- спецодежда, рукавицы, спецобувь - для защиты тела от механических повреждений и термических ожогов.

6.4 Производственная санитария

Обеспечение нормальных санитарно-гигиенических требований по ГОСТ 12.1.005-88 на рабочих местах в значительной степени зависит от правильности выбора системы вентиляции.

Выбор типа и количества кондиционеров.

Разность температур на входе и выходе из кондиционера:

t₁ = t _вх - t _вых = 30°С - 17°С = 13 °С - в летний период. (26)

Разность температур в помещении и на выходе из кондиционера:

t₂ = ( t_расч - t _вых ) = 22 - 17 = 5 °С - в зимний период. (27)

Расчет теплового баланса и производительности кондиционера (в летнее время):

- тепловыделение от электрооборудования:

Q1 = 860 N = 860 15 = 12900 ккал/ч; (28)

где N - мощность электрооборудования, кВт;

- тепловыделение от людей:

Q2 = q_ч n = 120 8 = 960 ккал/ч; (29)

где q_ч - тепловыделение одного человека, ккал/ч,

n - количество человек в смене;

- тепловыделение от солнечной радиации:

Q3 = F q A = 45 125 1,45 = 8156,25 ккал/ч; (30)

где F - площадь окон, м²,

q - величина радиации через 1 м² окон, ккал/(м² час),

А - коэффициент, учитывающий характер остекления;

- общее тепловыделение:

Q = Q1 + Q2 + Q3 = 12900 + 960 + 8156,25 = 22016,25 ккал/ч (31)

Производительность кондиционера с учетом сопротивления воздуха:

Z == = 1474,71 м³/ч; (32)

где С_р - удельная теплоемкость, ккал/(кг⁰С),

р - плотность воздуха при нормальных условиях, кг/м³,

R - сопротивление воздуха в нормальных условиях, кгс/см².

По данным расчета выбираем три кондиционера БК-2000, предназначенных для круглосуточного кондиционирования воздуха в помещении и его вентиляции.

Объем операторного помещения цеха №2514:

V = a · b · h = 15 12 5 = 900 м ³ (33)

На одного рабочего объем помещения составляет:

V₁ = V/n = 900 / 8 = 112,5 м ³ (34)

Кратность воздухообмена:

К = Z / V = 1474,71 / 900 = 1,64 раз/час (35)

Согласно СНиП II-92-91 задачу вентиляции помещения выполняет три кондиционера БК-2000 и дополнительной вентиляции не требуется.

Согласно СНиП 2.04.05-86, система отопления необходима в операторном помещении в холодный период года. Помещение отапливается от паро-конденсатной системы завода горячей водой с температурой 80 ⁰С.

Помещение с ВДТ и ПЭВМ обеспечено естественным и искусственным освещением; звукоизоляцией ограждающих конструкций, отвечающей гигиеническим требованиям и обеспечивающей нормирующие параметры шума; системами отопления и кондиционирования воздуха.

Для внутренней отделки интерьера помещений с ВДТ и ПЭВМ использованы диффузионно-отражающие материалы с коэффициентом отражения для потолка 0,7 0,8; для стен 0,5 0,6; для пола 0,3 0,5. Площадь на одно рабочее место составляет не менее 6 м², а объем не менее 20 м³.

На производстве в операторной используется совмещённое естественное и искусственное освещение. Согласно СНиП 23.05-95 - средняя точность зрительной работы, наименьший размер объекта различения составляет 0,3 0,5 мм. В третьем климатическом поясе коэффициент естественного освещения (КЕО) е_н = 1,2%.

Расчет естественного освещения заключается в определении площади световых проемов для помещения при боковом освещении. Исходные данные для расчета:

- коэффициент нормированной освещенности е_н = 1,2 %;

- площадь пола операторной S = 180 м²;

- световая характеристика окна h₀ = 20;

- коэффициент, учитывающий затемнение окон противостоящими зданиями К_зд = 1;

- коэффициент запаса, учитывающий снижение освещенности в процессе эксплуатации К_з =1,5;

- общий коэффициент светопропускания, учитывающий оптические свойства стекла К_св = 0,5;

- коэффициент, учитывающий отражение света от стен и потолка К_от = 1,45.

Площадь световых проемов:

= =89,38 м². (36)

Окно имеет следующие размеры: ширина =2,5 м, высота =3 м, S =7,5 м².

В здании операторной расположено 6 оконных проемов, общей площадью 45 м², что достаточно для освещения операторной в светлое время суток.

Расчет искусственного освещения.

В качестве искусственного освещения применяются люминесцентные лампы, так как они испускают свет, приближенный к естественному, обладают более длительным сроком службы, большой светоотдачей. По заданной характеристике зрительной работы на рабочем месте необходимо обеспечить норму освещенности на поверхности стола в зоне размещения рабочего документа Е_н = 310 лк.

В целях ограничения прямой блесткости от источника освещения яркость светящихся поверхностей, находящихся в поле зрения (окна, светильники), не превышает 200 кд/м², яркость бликов на экране ВДТ и ПЭВМ составляет не более 40 кд/м², яркость потолка не превышает 200 кд/м². Показатель ослепленности для источников общего искусственного освещения в производственном помещении управления составляет не более 20.

Ограничение неравномерности распределения яркости в поле зрения пользователя ВДТ и ПЭВМ, обеспечивается соотношением яркости, которая между рабочими поверхностями не превышает 4:1, а между рабочими поверхностями и поверхностями стен и оборудования - 10:1.

Для искусственного освещения применяются светильники типа ПВЛ с люминесцентными лампами ЛБ-80 согласно ГОСТ 17677-82Е, со световым потоком F = 4320 лк.

Для снижения коэффициента пульсации газоразрядных ламп (не более 5%) светильники общего освещения включаются на разные фазы трехфазной сети.

Для расчета искусственного освещения применяется в основном метод коэффициента использования светового потока и определяется количество ламп, необходимое для обеспечения нормируемой величины освещенности рабочего места. Затем в зависимости от индекса помещения и типа ламп, выбирается коэффициент использования осветительной установки.

; (37)

где h = 6 м - высота помещения,

a = 15 м - длина помещения,

b = 12 м - ширина помещения.

Для расчета количества светильников используется формула:

N = ; (38)

где m = 2 - количество ламп в светильнике, K_З - коэффициент запаса,

z - коэффициент распространения светового потока, з- коэффициент использования осветительной установки.

Для искусственного освещения необходимо установить 24 светильников с люминесцентными лампами ЛБ-80 в количестве 48 штук.

6.5 Электробезопасность

По характеру окружающей среды помещение операторной, согласно ПУЭ, относится к классу нормальных, так как это сухое помещение, в котором отсутствует большое количество пыли, температура воздуха в помещении не превышает 30 ⁰С, а так же нет выделенийс паров и химически активной среды. В соответствии с ПУЭ помещения операторной по степени опасности поражения электрическим током относятся к помещениям с повышенной опасностью, так как возможно одновременное соприкосновение человека с имеющимися соединениями металлоконструкций с одной стороны и с металлическими корпусами электрооборудования с другой стороны. Согласно ГОСТ 12.2.007.0-75 помещение операторной по способу защиты человека от поражений электрическим током соответствует I классу, так как изделия имеют рабочую изоляцию и элемент для заземления.

Наружная установка относится к классу особоопасных, так как подвержена влиянию окружающей среды. На участке применяется защищенная электропроводка и бронированные кабели в изолированной оболочке.

Безопасность обслуживающего персонала от воздействия электрического тока обеспечивается защитным занулением, совместно с заземлением корпусов электрооборудования, а так же использованием оградительных устройств, применением малых напряжений (24 В, 36 В) и автоматических выключателей.

Выбираем электрооборудование согласно ГОСТ 14.254-80.

Согласно ПУЭ и ГОСТ 12.2.010-76 для обеспечения взрывобезопасности во взрывоопасной зоне В-Iг и пожаpобезопасного обслуживания в пожароопасной зоне П-IIа выбираем электрооборудование по уровню, виду взрывозащиты, по степени защиты оболочки с учетом горючих свойств веществ.

Таблица 13 - Маркировка электрооборудования

Электрооборудование	Место установки	Класс зоны	Маркировка взрывозащиты	Степень защиты
Технические средства АСУТП	Операторная	П-IIа	-	IP 65
Светильники	Операторная	П-IIа	-	IP 44
Электродвигатель насоса	Наружная установка	В-1г	2ЕхIIаТ1	-
Светильники	Наружная установка	В-1г	2ЕхIIаТ1	-

В химической промышленности искровые разряды статического электричества являются часто причиной воспламенения горючих веществ, пожаров и взрывов. Статическое электричество образуется в результате сложных процессов, связанных с перераспределением электронов при соприкосновении двух разнородных веществ. Электризация веществ зависит от их проводимости, содержания примесей, интенсивности технологических процессов. Условно принято, что при удельном электрическом сопротивлении, участвующих в технологическом процессе веществ менее 10⁵ Ом·м, электризация не представляет опасности вследствие возможных искровых разрядов. Поэтому, согласно ГОСТ 12.1 018-86, все узлы установки относятся к I классу - безыскровая электризация с заземлённым электроприводным оборудованием.

Для предупреждения возможности возникновения опасных искровых разрядов предусмотрены меры, обеспечивающие стекание зарядов статического электричества (согласно ГОСТ 12.4.124-83):

1. Отвод зарядов путем заземления.

2. Отвод зарядов от тела человека путем применения спецобуви.

3. Должно производиться измерение заземлений оборудования в соответствие с ПТЭ и ПТБ.

Установка дегидрирования этилбензола по устройству молниезащиты относится ко II категории. Молниезащита помещения с ВДТ и ПЭВМ осуществляется в соответствии с требованиями РД 34.21.122-87.

Ожидаемое число поражений зданий и сооружений молнией в год - N, не оборудованных молниезащитой определяется по формуле:

; (39)

где S = 45 м - ширина защищаемого здания,

L = 100 м - длина защищаемого здания,

h_x = 30 м - наибольшая высота объекта,

n = 6 - среднегодовое число ударов молнии в 1 км² земной поверхности.

N = (45 + 630 ) ( 100 + 630 )610^-6 = 0,38;

Так как ожидаемое количество поражений не превышает 1 раза, устанавливаем минимальную зону защиты Б.

Находим высоту молниеотвода:

; (40)

где R_x= 1,5м - радиус защиты на высоте защищаемого объекта.

Радиус защиты на уровне земли:

(41)

Выбранный молниеотвод обеспечит защиту от поражений молний.

6.6 Пожарная профилактика и средства тушения пожара

Большинство применяемых в процессе веществ горючие и взрывоопасные жидкости и газы, которые в смеси с воздухом могут стать источником загорания. Источниками загорания могут стать искры, как электрического происхождения, так и механического, любой вид открытого огня, самовоспламенение. Для исключения возникновения источников загорания предусматриваются противопожарные мероприятия, связанные с организацией и проведением огневых работ и исключающие бесконтрольное возникновение огня.

Источником воспламенения являются: раскаленные или нагретые стенки оборудования, искры электрооборудования, статическое электричество, искры удара и трения деталей машин. С целью пожаро-взрывозащиты все процессы происходят в герметически закрытых аппаратах, предусмотрены меры защиты от атмосферного и статического электричества. Электрооборудование имеет взрыво-пожаробезопасное исполнение. Особую опасность представляет самовозгорание. Во всех помещениях установлены приборы сигнализации высоких концентраций, системы, характеризующие наличие взрывоопасных газов [17].

Для ликвидации возможных источников воспламенения предусмотрено размещение огнеопасных аппаратов на открытых площадках. Для пожаро- и взрывозащиты оборудования используются пассивные и активные средства и способы защиты, такие как предохранительные клапаны, разрывные предохранительные мембраны, огнепреградители, блокирование аппаратов с помощью отсечных устройств.

Все электропроводки на установке проходят в защитных трубах и коробах. С целью обнаружения начальной стадии пожара в производственных помещениях устанавливаются системы электрической пожарной сигнализации (ЭПС) с ручным и автоматическим включением. В помещении с ВДТ и ПЭВМ в соответствии со СНиП 2.04.09-84 применяются тепловые и дымовые извещатели типа ПОСТ-1 и ДИ-1, которые включают световую и звуковую сигнализацию и систему пожаротушения и дымоудаления, для оповещения в случае пожара на технологической установке и в здании операторного помещения установлены извещатели типа ПКИЛ-9. Для тушения пожаров в цехе предусмотрены пожарные гидранты, лафетные установки, а так же огнетушители, кошмы, песок.

Производство оснащено первичными и стационарными средствами пожаротушения, которые расположены в доступных местах:

- пожарная вода (пожарные гидранты, лафетные установки). Вода применяется для тушения всех очагов пожара, кроме электрооборудования, находящегося под напряжением, и легковоспламеняющихся жидкостей с удельным весом менее единицы.

- огнетушители: ОУБ-7, ОВП-100 - предназначены для тушения небольших очагов пожара, твердых горючих материалов, различных горючих жидкостей. Для тушения оборудования, которое может находиться под напряжением, используются только углекислотные огнетушители ОУ-6, ОУ-20, ОУ-80. Для ликвидации небольших очагов горения огнеопасных жидкостей и твердых материалов применяются воздушно-пенные огнетушители ОВПО-100 и порошковые огнетушители типа ОП-5.

- асбестовые одеяла, кошма, сухой песок, набор противопожарного инвентаря (лопаты, ломы, ведра и т.п.) - применяются для тушения небольших очагов пожара.

- для тушения очагов пожара в закрытых сосудах, а так же для тушения локальных загораний в помещениях и наружных установках предусмотрены стояки азота и пара.

- в проекте предусмотрены: стальные несущие и оградительные конструкции, плиты съемного пола, выполненные из несгораемых или трудно сгораемого материала, различные помещения разделены друг от друга стенами и перегородками, для нормальной эвакуации людей во время пожара ширина дверей должна быть больше 1,5м, высота не менее 2м, ширина коридоров не менее 1,8м.

6.7 Охрана окружающей среды и защита населения и территории

Для ограничения вредного воздействия технологического процесса на окружающую среды цех имеет систему сбора сточных вод. Все жидкие сбросы: опорожнения аппаратов, насосов собираются в ёмкость поз.Е-223 и через теплообменник поз.Т-229 отстойная вода с температурой не более 60 ⁰С, откачивается в ХЗК. Схемой предусмотрена возможность возврата очищенного от углеводородов конденсата для повторного использования на технологические нужды.

Для защиты аппаратов и трубопроводов от завышения давления в аппаратах установлены предохранительные клапана ППК, сбросы которых предусмотрены в атмосферу.

Отработанный катализатор К-28, К-28Ц и катализатор «Стайромакс плюс», «Стайромакс-3» вывозятся на полигон захоронения промышленных отходов.

Для охраны окружающей среды нужно сокращать количество вредных аварийных выбросов, что достигается за счет использования системы автоматического регулирования и контроля. Загрязнение воды происходит только сантехническим оборудованием, и сточные воды направляются в сантехническую канализацию. Смазочные материалы сжигаются или деактивируются. При ремонте или дренировании аппаратов возникающие химические отходы и химически загрязнённая вода направляются в химически загрязненную канализацию.

Таким образом, внедрение системы автоматического контроля и регулирования процесса «APACS+» позволило значительно повысить точность измерений и быстродействие регулирующих воздействий, что позволяет уменьшить количество образование некондиционных продуктов. Также улучшенная система блокировок уменьшает количество аварийных остановов и, следовательно, аварийных сбросов, что делает процесс более надёжным.

6.8 Чрезвычайные ситуации и методы защиты

Технологический процесс дегидрирования этилбензола предполагает использование вредных, токсичных и опасных для человеческого организма веществ. Проектируемый объект находится на общей территории с другими производствами, поэтому авария, возникшая на объекте, может нести угрозу близлежащим производствам. Объект расположен на территории ОАО «НКНХ» на расстоянии 12 км от жилых массивов. Между городом и предприятием находится два больших оврага, защищающие город от тяжелых газов в случае проникновения их в атмосферу.

Всё оборудование установки является огнестойким и выполнено из высокоуглеродистых сталей, обладающее II степенью огнестойкости. Согласно НПБ 105-03, исходя из горючих свойств веществ и материалов, учитывая избыточное давление взрыва вещества: наружная установка относиться к категории А_н, а печное отделение относиться к категории Г_н. Согласно ПУЭ, наружная установка относится к классу взрывоопасной зоны В-Iг, а помещение операторной относиться к классу пожароопасной зоны П-IIа. В соответствии с ПБ-09.540-03 печное отделение (блок №1 - П-201/1,2) и отделение дегидрирования этилбензола (блок №2 - Р-202/1,2) относятся к III категории взрывоопасности блоков по потенциальной энергии [7].

Причинами возникновения очагов пожара и взрыва могут быть: увеличение давления в аппаратах выше установленной нормы; несогласованность действий рабочего персонала; падение напряжения; нарушение дисциплины; нарушение норм технологического режима.

В случае аварии при соответствующих метеоусловиях вся территория ОАО «НКНХ» может оказаться в зоне заражения ядовитых сильнодействующих веществ с поражающей концентрацией во времени от 2 до 5 минут, а со смертельной концентрацией - от 6 до 20 минут. Таким образом, при аварии на ОАО «НКНХ» и территории близлежащих районов может сложиться чрезвычайно сложная химическая обстановка. Главный способ защиты - немедленный вывод всех работающих в безопасное место из зоны заражения, при опоздании укрыться в закрытых помещениях, избегая подвалы и нижние этажи (потери могут составить более 50% рабочих).

При снежных бурях, сильных морозах, ураганах необходимо рабочему и инженерно-техническому персоналу чаще проводить обходы на закрепленных объектах для осмотра оборудования и приборов, и при обнаружении неполадок принять меры к их быстрому устранению.

При угрозе возникновения производственных аварий, катастроф и стихийных бедствий осуществляется оповещение персонала завода и близрасположенных производств с использованием телефонной линии, сирены, раций, а также осуществляется оповещение населения города и близлежащих поселений с помощью радио, телевидения. Также проводят организацию разведки и наблюдение на объекте возможного бедствия; приведение в готовность сил и средств ЧС, предназначенных для ведения спасательных работ и ликвидации аварий и стихийных бедствий; осуществление мероприятий ЧС по предупреждению или снижению возможного воздействия аварий и стихийных бедствий [17].

При возникновении производственных аварий, катастроф и стихийных бедствий проводят оповещение руководящего состава ЧС, невоенизированных формирований, работающих в зоне возникновения бедствия. Осуществляется сбор руководящего состава ЧС в кабинет начальника ЧС, сбор личного состава формирования, предназначенных для ведения спасательных работ, докладывают о сложившейся обстановке начальнику ЧС. Организуется разведка и наблюдения на объекте, дозиметрический и химический контроль, приводятся в готовность силы и средства ЧС, предназначенных для ведения спасательных работ, организуется медицинское обеспечение, проводятся мероприятия по безаварийной остановке производства, приводятся в готовность имеющиеся защитные сооружения, организуется укрытия работающих, производится выдача работающим объекта средств индивидуальной защиты и медицинских препаратов, организуется эвакуация работающих, организуется обеспечение действий сил ЧС, привлекаемых для ведения спасательных работ, организуется взаимодействие с чрезвычайной комиссией, городским штабом ЧС, территориальным формированием.

В АО «Нижнекамскнефтехим», как и во всех объектах народного хозяйства в соответствии с требованиями руководствующих документов разработана система штаба гражданской обороны.

Таким образом, в данном проекте разработана система автоматического управления узлом дегидрирования этилбензола на базе современных технических средств автоматизации.

Для обеспечения высокого качества управления была предложена микроконтроллерная система управления «APACS+» с интегрированной системой противоаварийной защиты «QUADLOG» фирмы Moore Products.

Разработанная система достаточно проста в использовании и надежна. Она позволяет значительно улучшить и облегчить работу оператора, обеспечить качественное управление процессом, более полно и экономно использовать ресурсы.

В результате совершенствования структуры управления, усложнения контуров регулирования, повышается качество регулирования (точность, быстродействие). Это приводит к повышению эффективности работы данной технологической установки, за счет снижения потребления энергоресурсов.

• 7. Технико-экономическое обоснование дипломного проекта
• Модернизация системы управления на базе полевых датчиков компаний «Endress+Hauser», «Метран», интегрированного промышленного комплекса «APACS+/QUADLOG» фирмы «Moore Products Сompany» (США) с барьерами искробезопасности компании Elсon Instruments (Италия) позволит сэкономить энергоресурсы на установке дегидрирования этилбензола за счёт повышения качества регулирования параметров процесса и снижения затрат на обслуживание и ремонт ТСА.
• ЭВМ выполняет множество функций, повышающих качество регулирования и надёжность АСР. Ответственные измерительные каналы дублируются, в контроллерах имеются резервные блоки: управляющий модуль, контрольный модуль критических операций, аналоговые и дискретные модули ввода/вывода. Переход на резерв осуществляется без последствий для объекта. Проверка достоверности сигналов осуществляется по многим критериям. Всё управление ведётся непосредственно с контроллера. Отказ операторской станции (персонального компьютера) не отразится на процессе, так как управление перейдет на инженерную станцию.
• Применение вычислительной техники позволяет применять более сложные законы регулирования, по которым управление будет качественнее.
• Замена отсечной блокировочной арматуры позволит сократить время, затрачиваемое ранее на долговременные остановы в результате ложных срабатываний блокировок, ведущих к убыткам и лишним затратам, вследствие, например, снижения активности катализатора, и сэкономить значительные денежные средства.
• Предположительно, после внедрения модернизированной АСР за счет сокращения внеплановых простоев, за счет динамичности процесса, более быстрого выхода в режим, точности протекания технологического процесса снизится расход водяного пара на 0,1 %.
• 7.1 Расчет капитальных вложений на технические средства автоматизации
• Одним из основных показателей при расчете экономической эффективности внедрения модернизированной АСУТП являются капитальные затраты. Эти затраты включают следующее [19]:
• 1) стоимость приобретения дополнительных средств автоматизации, необходимые для внедрения АСУТП; расчет стоимости оборудования дан в таблице (Таблица 15);
• 2) транспортные расходы составляют 5% от стоимости средств автоматизации:
• К_т = 0,05 Ч 5727891,5 = 286394,57 руб.;
• 3) затраты на проектирование составляют 5% от стоимости средств автоматизации:
• К_пр=0,05 Ч 5727891,5 = 286394,57 руб.;
• 4) затраты на инженерные работы и обучение составляют 7% от стоимости средств автоматизации:
• К_ир=0,07 Ч 5727891,5 = 400952,4 руб.;
• 5) затраты на демонтаж существующих средств автоматизации составляют 10% от стоимости этих средств автоматизации:
• К_д = 0,1 Ч К_с =0,1 Ч 200000= 20000 руб.;
• 6) затраты на монтаж нового оборудования составляют 6% от стоимости средств автоматизации:
• К_м=0,06 Ч 5727891,5 = 343673,49 руб.;
• Общая сумма капитальных затрат составляет:
• К =Кп+Кт+Кпр+Кир+Кд+К_М ;
• К= 5727891,5 +286394,57 + 286394,57 +400952,4 + 20000 +343673,49
• К= 7 065 306,4 руб.
• Так как отделение дегидрирования этилбензола находится в цехе, в котором уже используется выбранная система автоматизации, то эффективнее использовать метод наращивания существующей в цехе системы, а не полностью приобретать новую. Расчет стоимости приобретения дополнительных средств в обоих случаях наглядно отображен ниже в таблицах (Таблица 14 и Таблица 15).
• Таблица 14 - Стоимость приобретения дополнительных средств автоматизации

Наименование и тип технических средств автоматизации	Един. изм.	Кол.	Цена за единицу, руб.	Всего, руб.
Шкаф напольный (2000*600*600)	шт.	2	68650	137300
Каркас системный MODULRAC	шт.	2	75330	150660
Блок бесперебойного питания для APACS+/QUADLOG и полевого оборудования	шт.	2	36300	72600
Блок питания POWERAC	шт.	2	69750	279000
Блок вентиляционный для каркаса 10 слотов	шт.	2	13950	27900
Релейная кроссовая сборка ММТА	шт.	2	27460	54920
Управляющий модуль АСМ	шт.	2	334800	669600
Контрольный модуль критических операций ССМ	шт.	2	251100	502200
Модуль ввода напряжения VIM	шт.	4	27900	111600
Стандартный аналоговый модуль ввода/вывода SAM	шт.	2	92070	184140
Дискретный модуль ввода/вывода CDM	шт.	2	69750	139500
Модуль заглушка APACS+/QUADLOG	шт.	8	1395	11160
Шина ввода/вывода IOBUS 2,5 м	шт.	4	1395	5580
Магистраль модулей MODULBUS 2,5 м	шт.	2	2790	5580
Панель барьеров на 16 слотов	шт.	6	27900	167400
Панель барьеров на 8 слотов	шт.	2	16740	33480
Лист для имен точек А4 (перфорированный на 92 точки)	шт.	1	279	279
ИП барьеров и КИП 24V/10А	шт.	2	13950	27900
Барьер искробезопасности для ввода сигналов от термоэлектрических преобразователей HiD 2062	шт.	20	11160	223200
Барьер искробезопасности для ввода сигналов от термометров сопротивления HiD 2072	шт.	12	11160	133920
Барьер искробезопасности для ввода токовых сигналов HiD 2030SK	шт.	24	11160	267840
Барьер искробезопасности для вывода токовых сигналов HiD 2038	шт.	15	11160	167400
Барьер искробезопасности для ввода дискретных сигналов HiD 2842	шт.	14	4185	58590
Барьер искробезопасности для вывода дискретных сигналов HiD 2872	шт.	5	4185	20925
Датчик давления Cerabar S	шт.	19	27900	530100
Датчик расхода Deltabar S	шт.	11	27900	306900
Датчик уровня Сапфир 22 Ду-Eх	шт.	3	21400	64200
Электропневматический позиционер 4763 «Samson»	шт.	15	19000	285000
Клапан КМО 101	шт.	5	21000	105000
ТСП Метран-206	шт.	12	570	6845
ТХА Метран-201	шт.	20	435	8700
Датчик определения количественного состава вещества	шт.	1	2000000	2000000
Программное обеспечение инженерной станции	шт.	1	175 000	175 000
Программное обеспечение операторской станции	шт.	2	140 000	280 000
ПК	шт.	3	50 000	150 000
Принтер	шт.	1	9000	9000
Кабель силовой ВВГ 2х1,5 ГОСТ 16442-80	м	60	7	420
Кабель контрольный КВВГЭ 19х1,5 ГОСТ 1508-78	м	1373	26	35698
Кабель контрольный КВВГ 4х1,5 ГОСТ 1508-78	м	172	12	2064
Кабель компенсационный ПКВ 2х1,5 ГОСТ 24335-80	м	1863,5	63	117400,5
Коробка соединительная У-615 ТУ 36-12-80	шт	10	1000	10000
Итого: 7539001,5

• Таблица 15 - Стоимость приобретения дополнительных средств автоматизации

Наименование и тип технических средств автоматизации	Един. изм.	Кол.	Цена за единицу, руб.	Всего, руб.
Каркас системный MODULRAC	шт.	1	75330	75330
Блок питания POWERAC	шт.	1	69750	69750
Блок вентиляционный для каркаса 10 слотов	шт.	1	13950	13950
Модуль ввода напряжения VIM	шт.	4	27900	111600
Стандартный аналоговый модуль ввода/вывода SAM	шт.	2	92070	184140
Дискретный модуль ввода/вывода CDM	шт.	2	69750	139500
Модуль заглушка APACS+/QUADLOG	шт.	4	1395	5580
Шина ввода/вывода IOBUS 2,5 м	шт.	4	1395	5580
Магистраль модулей MODULBUS 2,5 м	шт.	2	2790	5580
Панель барьеров на 16 слотов	шт.	6	27900	167400
Панель барьеров на 8 слотов	шт.	2	16740	33480
Лист для имен точек А4 (перфорированный на 92 точки)	шт.	1	279	279
Барьер искробезопасности для ввода сигналов от термоэлектрических преобразователей HiD 2062	шт.	20	11160	223200
Барьер искробезопасности для ввода сигналов от термометров сопротивления HiD 2072	шт.	12	11160	133920
Барьер искробезопасности для ввода токовых сигналов HiD 2030SK	шт.	24	11160	267840
Барьер искробезопасности для вывода токовых сигналов HiD 2038	шт.	15	11160	167400
Барьер искробезопасности для ввода дискретных сигналов HiD 2842	шт.	14	4185	58590
Барьер искробезопасности для вывода дискретных сигналов HiD 2872	шт.	5	4185	20925
Датчик давления Cerabar S	шт.	19	27900	530100
Датчик расхода Deltabar S	шт.	11	27900	306900
Датчик уровня Сапфир 22 Ду-Eх	шт.	3	21400	64200
Электропневматический позиционер 4763 «Samson»	шт.	15	19000	285000
Клапан КМО 101	шт.	5	21000	105000
ТСП Метран-206	шт.	12	570	6845
ТХА Метран-201	шт.	20	435	8700
Датчик определения количественного состава вещества	шт.	1	2000000	2000000
Программное обеспечение инженерной станции	шт.	1	175 000	175 000
Программное обеспечение операторской станции	шт.	2	140 000	280 000
ПК	шт.	3	50 000	150 000
Принтер	шт.	1	9000	9000
Кабель силовой ВВГ 2х1,5 ГОСТ 16442-80	м	60	7	420
Кабель контрольный КВВГЭ 19х1,5 ГОСТ 1508-78	м	1373	26	35698
Кабель контрольный КВВГ 4х1,5 ГОСТ 1508-78	м	172	12	2064
Кабель компенсационный ПКВ 2х1,5 ГОСТ 24335-80	м	1863,5	63	117400,5
Коробка соединительная У-615 ТУ 36-12-80	шт	10	1000	10000
Итого: 5727891,5

• При расчете годового экономического эффекта из двух рассмотренных вариантов предпочтительнее выбрать 2-ой вариант.
• 7.2 Расчет дополнительных эксплуатационных издержек
• 1) Амортизационные отчисления на приборы составляют 10% от дополнительных капитальных затрат на внедрение системы управления:
• А=К Ч Н_А, где Н_А-средняя норма амортизации (10%)
• А=7065891,5 Ч 0,1 = 706530,64 руб.;
• 2) затраты на все виды ремонта, кроме капитального, составляют 2% от стоимости дополнительных капитальных затрат:
• З_р = 0,02 Ч 7065891,5 = 141306,12 руб.;
• 3) затраты на содержание и обслуживание приборов и средств автоматизации составляют 3% от стоимости дополнительных капитальных затрат:
• З_об = 0,03 Ч 7065891,5 = 211959,19 руб.;
• 4) прочие затраты составляют 5% от стоимости дополнительных капитальных затрат:
• З_пр = 0,05 Ч 7065891,5 = 353265,32 руб.;
• 5) общая сумма дополнительных капитальных издержек:
• З_{экс.общ} = А + З_р + З_об + З_пр;
• З_{экс.общ}= 706530,64 + 141306,12 + 211959,19 + 353265,32 =1413061,2 руб.
• 7.3 Расчет экономических показателей от внедрения АСУ ТП
• Внедрение в производство предложенной схемы модернизированной АСОИУ процессом дегидрирования этилбензола в соответствии с оптимальным управлением позволяет снизить норму расхода водяного пара на 0,1 %.
• 1) По базовому проекту необходимо 11350276 Гкал пара в год, за счет внедрения модернизированной АСОИУ потребление пара снизится на 0,1 % и составит 11338926 Гкал в год.
• Экономия за счет снижения нормы расхода пара составит:
• Э = (Н_р.б. - Н_р.пр.) Ч Ц = (11350276-11316226) Ч 344 = 3904400 руб.;
• где: Н_р.б. - норма расхода пара в год базовая, Гкал;
• Н_р.пр. - норма расхода пара в год по проекту, Гкал;
• Ц - цена 1 Гкал пара, руб.
• Годовой экономический эффект от внедрения новой системы управления составит:
• Эф_год = Э - З_{экс.общ} = 3 904400 - 1 413061,2 = 2 491338,8 руб.
• Срок окупаемости капитальных вложений - это отношение затрат на модернизацию системы управления к годовому экономическому эффекту:
• Т = К / Эф_год = 7 065306,4 / 2 491338,8= 2,84 года.
• Экономическая эффективность - отношение годового экономического эффекта к затратам на создание и внедрение новой системы управления составит:
• Эф = Эф_год / К = 2 491338,8 / 7 065306,4 =0,353.
• Результаты технико-экономического обоснования сведены в таблицу (Таблица 16).
• Таблица 16 - Технико-экономическое обоснование внедрения АСУТП

Статьи затрат	Затраты	Единицы измерения
Капитальные затраты:
Стоимость средств автоматизации	5727891,5	руб.
Транспортно-заготовительные	286394,57	руб.
Проектирование	286394,57	руб.
Инженерные работы и обучение	400952,4	руб.
Монтаж нового оборудования	343673,49	руб.
Демонтаж старых средств автоматизации	20000	руб.
Итого:	7065306,4	руб.
Эксплутационные затраты:
Амортизационные отчисления	706530,64	руб.
Затраты на ремонт	141306,12	руб.
Содержание и обслуживание приборов и средств автоматизации	211959,19	руб.
Прочие затраты	353265,32	руб.
Итого:	1413061,2	руб.
Экономия:
За счет снижения нормы расхода пара	3904400	руб.
Итого:	3904400	руб.
Годовой экономический эффект	2491338,8	руб.
Срок окупаемости капитальных затрат	2,84	год
Экономическая эффективность	0,353	-

• Предложенная в настоящем дипломном проекте модернизированная система управления процессом дегидрирования этилбензола позволяет снизить норму расхода водяного пара на 0,1 % и получить годовой экономический эффект в размере 2491338,8 руб. Дополнительные капитальные затраты окупятся в течение 2,84 года. Экономическая эффективность дополнительных капитальных затрат равна 0,353.
• Заключение
• В данном дипломном проекте была рассмотрена система управления узлом дегидрирования этилбензола.
• После анализа особенностей технологического процесса и условий его протекания, анализа существующей схемы автоматизации с точки зрения ее совершенства и эффективности, была сформулирована задача на дипломное проектирование и были определены направления на модернизацию, включающие в себя внедрение в управление объектом микропроцессорной системы APACS+/QUADLOG, путем ее наращивания, а для связи системы с полем был подобран комплекс технических средств автоматизации. Была произведена замена отсечной блокировочной арматуры, в целях сокращения времени, затрачиваемого ранее на долговременные остановы в результате ложных срабатываний блокировок, ведущих к убыткам и лишним затратам. Для непрерывного контроля за содержанием стирола в контактном газе был внедрен промышленный газовый хроматограф GC 1000 Mark II.
• Разработанная система позволяет значительно улучшить и облегчить работу оператора, обеспечить качественное управление процессом, увеличить выпуск продукции, экономно использовать энергоресурсы.
• В ходе работы были разработаны: функциональная схема автоматизации и установлены параметры контроля, регулирования и блокировки, выбраны схемы регулирования; описана структурная схема системы управления и перечислены функции, выполняемые на каждом уровне системы управления; схема внешних электрических и трубных проводок, с указанием монтажных длин и типов проводов и кабелей; схема измерительных цепей, где была наглядно представлена связь полевого оборудования и помещения управления, в виде указания барьеров искробезопасности, модулей ввода-вывода и модулей управления; схема подключения барьеров искробезопасости, на изображены терминальные панели для крепления барьеров искробезопасности.
• Также были рассмотрены разделы:
• - по безопасности жизнедеятельности, включающие санитарные характеристики производственных зданий и наружных установок, физико-химические и токсические свойства, применяемых продуктов и потенциальные опасности, связанные с работой;
• - по технико-экономическому обоснованию проекта, где рассчитаны затраты на средства автоматизации, годовой экономический эффект и срок окупаемости, вложенных средств.
• Список использованной литературы
• 1. Голубятников В.А., Шувалов В.В. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности. Учебник для техникумов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Химия., 1985 г., 386 с.
• 2. Дудников В.Г., Казаков А.В., Софиева Ю.Н., Софиев А.Э., Цирлин А.М. Автоматическое управление в химической промышленности. Учебник для вузов. - М.: Химия., 1987 г., 368 с.
• 3. Ицкович И.Л., Соболев О.С. Серия аналитических обзоров по автоматизации производства. Выпуск 3. Сетевые комплексы на основе микропроцессорных контроллеров зарубежных фирм, работающих на рынке СНГ.Москва, 1998 г.
• 4. Казаков А.В., Кулаков М.В., Мелюшев Ю.К. Основы автоматики и автоматизации химических производств. Учебное пособие для вузов. - М.: «Машиностроение», 1970 г., 376 с.
• 5. Лапшенков Г.И., Полоцкий Л.М. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности. Технические средства и лабораторные работы. Изд. 3-е, перераб. и доп. - М.: Химия, 1988 г, 288 с.: ил.
• 6. Технологический регламент производства стирола цеха 2514 завода стирола и полиэфирных смол. ОАО “НКНХ”.
• 7. Инструкция 2514-Т-1 по обслуживанию установки дегидрирования этилбензола.
• 8. Инструкция 2514-ТБ-2 о мерах пожарной безопасности и правилах пользования первичными средствами пожаротушения.
• 9. Инструкция по установке и обслуживанию. Компания Moore Products Co (США). Комплекс технических средств Apacs/Quadlog для создания распределенных АСУТП. Москва, 1999 г.
• 10. ЛГ Автоматика. Каталог. Клапаны с пневмоприводом, 2003 г.
• 11. ОАО «Теплоприбор»: Номенклатурный каталог, часть 2, Рязань, 136 с.
• 12. Промышленная группа «Метран»: Тематический каталог №2. Датчики температуры.
• 13. CIS-Controls: Endress+Hauser, измерение давления. - Microsoft Internet Explorer.
• 14. Elcon Instruments. Инструкция по монтажу, эксплуатации и обслуживанию барьеров искробезопасности.
• 15. Samson. Электропневматический позиционер типа 4763. Выпуск январь 1999 г.
• 16. Yokogawa electric. Технические характеристики. Промышленный газовый хроматограф: модель GC1000 Mark II. Издание 1-е, июль 2001 г.
• 17. Безопасность жизнедеятельности. Методические указания для дипломного проектирования. Казанский государственный технологический университет. Составитель Нафиков А.Ф. Казань, 2001, 24 с.
• 18. Цифровые АСР. Пример выполнения расчета в дипломных проектах и методические указания. КГТУ, 1997.
• 19. Экономическое обоснование дипломного проекта. Методические указания. Кислова В.И.
• стирол этилбензол автоматизация чертеж
• Список сокращений
• АСУТП - автоматизированная система управления технологическим процессом
• ТП - технологический процесс
• ЭБШ - этилбензольная шихта
• ПАЗ - система противоаварийной защиты
• РСУ - распределенная система управления
• ТЭП - технико-экономические показатели
• ТСМ - термопреобразователь сопротивления медный
• ТСП - термопреобразователь сопротивления платиновый
• ТХА - преобразователь термоэлектрический хромель-алюмелевый
• ТПП - преобразователь термоэлектрический платинородий-платиновый
• НП - нормирующий преобразователь
• ЭПП - электропневматический преобразователь
• ЭКМ - электроконтактный манометр
• КИП - контрольно-измерительные приборы
• ЭВМ - электронные вычислительные машины
• АСР - автоматические системы регулирования
• КВВГ - контрольный кабель с медной жилой, изоляция и оболочка из поливинилхлоридного пластиката
• КВВГЭ - контрольный кабель с медной жилой, изоляция из поливинилхлоридного пластиката, экранированный, оболочка из поливинилхлоридного пластиката
• ВВГ - силовой кабель с медной жилой, изоляция из поливинилхлоридного пластиката
• ПКВ - провод компенсационный с изоляцией из поливинилхлорида
• КТС АСУ - комплекс технических средств автоматизированных систем управления
• АЦП - аналого-цифровой преобразователь
• ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь
• ЦВУ - центральное вычислительное устройство
• ЦАСР - цифровые автоматические системы регулирования
• ПУЭ - правила установки электрооборудования
• ПДК - предельно-допустимая концентрация
• ЧС - чрезвычайная ситуация
• Размещено на Allbest.ru