Проект установки вторичной перегонки бензина

Принимаем ближайший диаметр d=2,6 м.

Высота колонны зависит от числа и типа ректификационных тарелок в колонне, а также расстояния между ними. Для обеспечения хорошей ректификации расстояние между тарелками должно быть таким, чтобы не было уноса жидкости с нижележащих тарелок на вышележащие; оно зависит от конструктивного расположения смотровых люков и т.д.

В данном случае расстояние между тарелками принимается равным 0,6 м, в концентрационной части 17 ректификационных тарелок, 4 отбойных и в отпарной части 4 ректификационные.

Высоту от верхнего днища до первой ректификационной тарелки h₁ принимают конструктивно равной половине диаметра, т.е. 1,2 м. Высоты h₂ и h₄ определяют, исходя из числа тарелок в этой части колонны и расстояния между ними:

h₂=(21-1)•0,6=12 м и h₄=(4-1)•0,6=1,8 м.

Высоту h₃ берут из расчета расстояния между тремя тарелками:

h₃=0,6•3=1,8 м.

Высоту h₅ принимают равной 2 м. Высоту h₆ определяют, исходя из запаса остатка на 600с. Объем бензиновой фракции внизу колонны составляет:

V_б= (3.16)

где G - ход бензиновой фракции, кг/с; с_б - плотность по бензину, кг/м³.

V_б==5,58 ~5,6 м³.

Площадь поперечного сечения составит:

F = (3.17)

F = = 5,3 м².

Тогда

h₆= (3.18)

h₆==1,06 м.

Высоту юбки h₇ принимают, исходя из практических данных, равной 4 м. Общая высота колонны составляет:

H= h₁ + h₂ + h₃ + h₄ + h₅ + h₆ + h₇ (3.19)

H= 1,2 + 12 + 1,8 + 1,8 + 2 + 1,06 + 4=23,8 м.

По диаметру колонны подбирается тарелка типа стальной ситчатой.

3.3 Расчет вспомогательного аппарата

В качестве вспомогательного аппарата был выбран теплообменник кожухотрубный, для нагрева бензиновой фракции. Горячим теплоносителем служит фракция 62 - 85 °С, температура которого на входе - 85 °С, на выходе - 40 °С.

Зададимся следующими исходными данными:

Относительная плотность дистиллята при 15°С: =0,823; массовый расход - 30637,2 кг/ч.

Потоки горячего и холодного теплоносителя направлены в противоположные стороны:

горячий поток

85°С 40 °С

холодный поток

75°С 25°С

Отсюда ?t_б=85 - 75 = 10°С и ?t_м= 40 - 25 = 15°С.

Тогда средняя разность температур по формуле

?t_ср= (3.20)

будет равна ?t_ср= = 12,5°С.

Тепловую нагрузку аппарата определяют, составляя тепловой баланс

Q=G₁(I_t1-I_t2) (3.21)

где G₁ - массовый расход горячего теплоносителя, кг/с или кг/ч; I_t1 и I_t2 - энтальпии горячего теплоносителя при температуре входа и выхода из аппарата соответственно, кДж/кг.

Для определения энтальпии жидких нефтепродуктов пользуются уравнением в (кДж/кг)

= (3.22)

Значение коэффициента а при температуре 180°С равно 358,91; при температуре 140°С - 269,66. Тогда:

==395,7 кДж/кг.

=269,66=297,3 кДж/кг.

Тепловая нагрузка будет равна

Q=30637,2 • (395,7 - 297,3)=3014700,4 кДж/ч.

Поверхность теплообмена находят из уравнения теплопередачи

F= (3.23)

где К - коэффициент теплопередачи, равный 81 Вт/м²•К; t_ср - средняя разность температур.

F== 2009 м².

В соответствии с полученными расчетными данными был подобран стандартный кожухотрубчатый аппарат со следующей характеристикой:

Диаметр кожуха, мм…………………………………………………1200

Диаметр труб, мм……………………………………………..………25х2

Число ходов…………………………………………………………...….....6

Общее число труб, шт…………………………………………………958

Площадь поверхности теплообмена, м²………………………………..677

Площадь самого узкого сечения потока в межтрубном пространстве, м²..0,113

Длина труб, м……………………………………………………………..9

По полученной поверхности теплообмена расчетное количество аппаратов составляет 3 теплообменника.

3.4 Выбор основного и вспомогательного аппаратов

Как говорилось ранее, конструкция аппаратов, предназначенных для ректификации, зависит от способа организации процесса в целом. Исходя из данных, полученных путем расчета ректификационной колонны производительностью 250000 т/год, конструкция аппарата принимается по ГОСТу, диаметр которого равна 2,6 м; высота колонны - 23,8 м, и число тарелок - 21.

Теплообменник подбирается в зависимости от поверхности теплообмена, равной 2009 м². Из табл. 5.8 находим теплообменник по значению поверхности теплообмена. Параметры аппарата приведены в табл. 3.3.

Таблица 3.3

Параметры кожухотрубного теплообменника в соответствии с ГОСТ-15118-79

Диаметр кожуха, мм	Диаметр труб, мм	Число ходов	Общее число труб, шт.	Площадь поверхности теплообмена, м2	Площадь самого узкого сечения потока в межтрубном пространстве,м2	Площадь сечения одного хода по трубам, м2	Длина труб, м
1200	25х2	4	958	677	0,133	0,124	9



4. Контрольно-измерительные приборы проектируемого производства и автоматизация установки

Автоматизация производства на предприятии представляет собой самостоятельную комплексную проблему. К ее решению подталкивает вселяющая страх мировая конкуренция, которая как удав сжимает предприятия, понуждая их принимать соответствующие меры. Автоматизация создает возможности для улучшения условий и подъема производительности труда, роста качества продукции, сокращения потребности в рабочей силе и в систематическом повышении прибыли, что позволяет изменить тенденцию развития, сохранить старые и завоевать новые рынки и таким образом вырваться из объятий удава.

Без сомнения автоматизация не является новым направлением, в широком смысле этого слова, появление автоматизации относится ко времени промышленной революции. Тогда машины значительно повысили производительность труда рабочих. Развитие автоматизации характеризуется рядом крупных достижений. Одним из первых было внедрение взаимозаменяемости в производстве, следующим - сборочные конвейеры Генри Форда. Подлинную революцию в автоматизации производства произвели промышленные роботы и персональные компьютеры.

Конечно, автоматизация не единственный способ выйти победителем в конкурентной борьбе. Большие возможности таятся в стимулирующей роли заработной платы. Другим оружием в этой борьбе является участие рабочих в управлении производством и повышении качества продукции. Уместно напомнить здесь японские «кружки качества», которые распространились по всему миру и затрагивают теперь не только вопросы качества, но и снижения стоимости выпускаемой продукции, обеспечения техники безопасности и другие направления. Однако автоматизация является доминирующим средством в достижении успеха в условиях глобализации международных экономических отношений.

На пути автоматизации стоят неблагоприятные аспекты и подводные камни, которые необходимо учитывать. Приступающие к автоматизации следует, прежде всего, уяснить что, заниматься проблемами автоматизации нельзя без предварительной подготовки изделий, технологии и в целом предприятия. Тщательная проработка конструкции изделия, оценка стабильности технологии и надежности, имеющегося на производстве парка оборудования позволяет извлечь наибольшую пользу от применения в производстве промышленных роботов. Предварительная проработка конструкции, анализ и совершенствование изделия и процесса могут быть настолько эффективными, что, в конечном счете, позволяют исключить необходимость применения роботов или другого автоматизированного оборудования

В качестве объекта управления при автоматизации процесса ректификации примем установку для разделения бинарной смеси, состоящую из тарельчатой ректификационной колонны, выносного кипятильника, дефлегматора и теплообменника для подогрева исходной смеси. Ректификация относится к основным процессам химической технологии. Показателем его эффективности является состав целевого продукта. В зависимости от технологических особенностей целевым продуктом может быть как дистиллят, так и кубовый остаток. Поддержание постоянного состава целевого продукта и является целью управления. В дальнейшем будем считать целевым продуктом дистиллят.

Ректификационная установка представляет собой сложный объект управления со значительным временем запаздывания с большим числом параметров, характеризующих процесс, с многочисленными взаимосвязями между ними и т. д.

В объекте возникает такие возмущения, как изменения начальных параметров исходной смеси, а также тепло- и хладоносителей, изменения свойств теплопередающих поверхностей, что связано с отложением веществ на стенках, и т. д.

Концентрация Q_Д искомого компонента в дистилляте - показатель эффективности - зависит самым непосредственным образом от начальных параметров исходной смеси.

Расход сырья F_c можно стабилизировать, используя регулятор расхода. Диафрагма и исполнительное устройство этого регулятора должны быть установлены до теплообменника.

Рассмотрим возможности регулирования режимных параметров верхней (укрепляющей) части ректификационной колонны, которые непосредственно определяют состав дистиллята.

Зависимость состава паров, выходящих из укрепляющей части колонны (а значит, и состава дистиллята), от других параметров процесса можно проследить по диаграмме (рисунок 4.1). Анализ диаграммы показывает, что концентрация Y (показатель эффективности) определяется концентрацией X, температурой кипения t жидкости и давлением паров P над жидкостью. Для получения определенной концентрации, например Y₃, в соответствии с правилом фаз следует поддерживать на определенном значении только два из перечисленных параметров, например давление P₁ и концентрацию X₃.

Давление P легко стабилизировать изменением расхода пара из колонны. Исполнительное устройство при этом устанавливают не на шлемовой трубе, соединяющей верхнюю часть ректификационной колонны с дефлегматором, а на линии хладоносителя, поступающего в дефлегматор.

Стабилизация давления в верхней части колонны необходима не только для поддержания заданного состава целевого продукта, но и для обеспечения нормального гидродинамического режима колонны.



Рисунок 4.1 Диаграмма температура (t) - концентрация низкокипящего компонента в жидкости (Х) и парах (Y)

Сравнительно просто регулировать также и концентрацию изменением расхода флегмы: чем выше этот расход, тем больше низкокипящего компонента будет в жидкости, и наоборот.

На практике часто регулируют состав паров (а в отдельных случаях и непосредственно состав дистиллята) изменением расхода флегмы. Регулирующий орган во всех случаях может быть установлен как на линии флегмы, так и на линии дистиллята, что равноценно. В качестве анализаторов состава в промышленности используют хроматографы и газоанализаторы.

Итак, для достижения цели управления необходимо стабилизировать давление и состав жидкости в верхней части колонны.

Необходимость стабилизации давления паров в кубе отпадает, так как ректификационная колонна обладает хорошо выраженными свойствами самовыравнивания по этому параметру. Этого нельзя сказать о темепратуре (составе) жидкости и кубе. Изменение расхода флегмы с целью регулирования второго параметра приводит к изменению параметров в кубе колонны лишь через несколько часов. В связи с этим для поддержания нормального режима в кубе возникает необходимость независимого регулирования одного из этих параметров. Обычно стабилизируют температуру. Итак, в кубе колонны следует регулировать температуру.

Регулирующие воздействия в нижней части колонны можно осуществлять изменением расходов кубового остатка и теплоносителя, подаваемого в кипятильник. Если учесть, что один из них, а именно расход остатка, следует использовать для поддержания материального баланса, то единственным регулирующим воздействием при регулировании температуры является изменение расхода теплоносителя.

Таким образом, если целевым продуктом является дистиллят, то для достижения цели управления следует регулировать расход исходной смеси, температуру исходной смеси, давление в верхней части колонны, состав жидкости в верхней части колонны, температуру и уровень жидкости в кубе. Контролю подлежат: расход исходной смеси, дистиллята, флегмы, остатка, тепло- и хладоносителей; состав и температура конечных продуктов; температура исходной смеси, тепло и хладоносителя; уровень в кубе колонны; температура по высоте колонны; давление в верхней и нижней частях колонны, а также перепад этих давлений.

Регулирование параметров на контрольных тарелках. Основными регулирующими воздействиями, при помощи которых компенсируются возмущения и достигается цель управления, является изменение расхода флегмы в верхней части колонны и расхода теплоносителя, подаваемого в кипятильник, - в нижней. От правильности выбора параметров, по значениям которых будут осуществляться изменения этих расходов, во многом зависит достижение цели управления.

График изменения состава по высоте ректификационной колонны при скачкообразном изменении расхода флегмы (рисунок 4.2) показывает, что состав конечных продуктов изменяется слабо (кривые 1 и 2 в начальных точках почти совпадают) при значительных изменениях состава (точки А₁ и А₂, Б₁ и Б₂) на средних контрольных тарелках укрепляющей и исчерпывающей частей колонны. Здесь и следует устанавливать датчики состава. Заметим, что все сказанное в отношении составов продуктов справедливо и для температур, а также для физико-химических переменных величин продуктов. К таким переменным величинам относятся парциальные давления паров компонентов смеси, плотность продукта, температура кипения и т. д.

Каскадно-связанное регулирование. Ректификационные колонны являются объектами управления с большими запаздываниями, поэтому возмущения успевают существенно изменить режим всей колонны, прежде чем изменится состав целевых продуктов и начнется их компенсация основными регуляторами. Улучшения качества управления процессом можно добиться введением дополнительных контуров регулирования.

Каскадно-связанное регулирование почти всегда применяют при регулировании состава конечных продуктов. В качестве вспомогательного параметра при регулировании состава в верхней части колонны (или на контрольной тарелке) используют расход флегмы.

Рисунок 4.2 График изменения состава целевого продукта по высоте колонны до изменения расхода флегмы (1) и после его изменения (2)

При регулировании состава кубового остатка вспомогательными параметрами могут быть расход теплоносителя (либо его давление, если в качестве теплоносителя используют пар) или температура в нижней части колонны, или же оба параметра.

Когда расход исходной смеси определяется предыдущим технологическим процессом и сильно изменяется во времени, большой эффект могут дать регуляторы соотношения расходов исходной смеси и флегмы (или исходной смеси и теплоносителя, подаваемого в кипятильник) с коррекцией по составу дистиллята (или остатка).

Регулирование при использовании экстремальных регуляторов и вычислительных машин. При управлении процессом ректификации решаются такие задачи, как получение продуктов максимально возможной чистоты, достижение максимальной производительности колонны, получение минимальной себестоимости целевого продукта и т. п., что требует применения экстремальных регуляторов или управляющих вычислительных машин.

Экстремальный регулятор, например, позволяет изменять расход флегмы для получения максимально возможной чистоты дистиллята. На работу такого регулятора накладываются ограничения по расходу флегмы.

Ректификация является одним из самых сложных процессов химической технологии, поэтому большой эффект может дать применение управляющих машин, на которые возлагаются следующие функции: вычисление оптимальной нагрузки колонны и установление задания регулятору расхода смеси; вычисление оптимальных соотношений расходов смеси и флегмы, смеси и теплоносителя и установление задания регуляторам расхода флегмы и теплоносителя; корректировка вычисленных соотношений расходов по составу целевого продукта; вычисление номера оптимальной тарелки питания и переключение устройств ввода питания на эту тарелку; вычисления оптимального значения энтальпий исходной смеси и установление задания регулятору расхода теплоносителя, подаваемого в теплообменник для нагревания смеси; переход от одного алгоритма управления к другому при изменении цели управления, при переходе с пускового режима на нормальный и с нормального режима на останов (алгоритм машины включает ограничения, например, по качеству целевых продуктов) и т. д.

Таблица 4.1

Выбор и обоснование параметров контроля, сигнализации и регулирования

№	Аппарат, Технологический поток	Параметр аппарата	Температурный регламент	Класс точности	Периодичность измерения	Местный контроль	Централизован-ный контроль	Регистрация, запись	Звуковая сигнализация	Световая сигнализация	Регулирование	Интегрирование
			Номиналь-ное значение параметра	Отклонение значения параметра
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
1	Трубопровод подачи фракции - 180 °С	F, кг/ч	30800	± 1000	1,0	постоянно	-	+	+	-	-	+	+
2	Ректификационная колонна	Т, °С	185	± 2	1,0	постоянно	-	+	+	-	-	+	+
3	Ректификационная колонна	Р, МПа	1,2	± 0,2	1,0	постоянно	-	+	+	-	-	+	+
4	Трубопровод выхода фракции н.к. - 62 °С	Т, °С	65	± 2	1,0	постоянно	-	+	+	-	-	+	+
5	Ректификационная колонна верхняя часть	Т, °С	65	± 2	1,0	постоянно	-	+	+	-	-	+	+
6	Ректификационная колонна нижняя часть	Т, °С	180	± 2	1,0	постоянно	-	+	+	-	-	+	+
7	Ректификационная колонна	L, м	1,4	± 0,5	1,0	постоянно	-	+	-	-	+	-	-
8	Трубопровод выхода фракции	F, кг/ч	30800	± 1000	1,0	постоянно	-	+	+	-	-	+	+
9	Трубопровод	Т, °С	65	± 2	1,0	постоянно	-	+	+	-	-	+	+



Таблица 4.2

Заказная спецификация на приборы и средства автоматизации

№	Позиция на схеме	Контролируемые параметры	Наименование и технические характеристики приборов	Тип, марка	Завод изготовитель	Количество
1	2	3	4	5	6	7
1	1 - 1	F, кг/ч	Камерные диафрагмы: применяют для установки в трубопроводах диаметром D20 до 500 мм; диаметр отверстия диафрагмы d ? 12,5 мм	ДКН - 10	«Теплоприбор» г. Челябинск	1
2	2 - 1 5 - 1 7 - 1 8 - 1	Т, °С	Медные термометры сопротивления типа ТСМ представляют собой первичные преобразователи с удобным для дистанционной передачи сигналом - электрическим сопротивлением. Они могут применяться для для длительного измерения температуры от -50 до 180 °С. Принцип действия термометров сопротивления основан на свойстве вещества изменять свое электрическое сопротивление с изменением температуры.	Медный термометр сопротивления типа ТСМ	Могилев-Подольский приборостроительный завод	4
3	4 - 2 5 - 2 6 - 2 9 - 2	Т, °С	Термопара платинородиевая платиновая ТПП10 широко применяют для измерения температуры различных объектов, а также в автоматизированных системах управления и контроля. Платинородий - платиновые преобразователи надежно работают в нейтральной и окислительной средах. Особенностью преобразователя данного типа является то, что он развивает очень малую термо-ЭДС (0,04 мВ при 120 °С и 0,002 мВ при 20 °С), что не требует поправку на температуру холодных спаев.	ТПП10	ТОО «Пульс-KZ», г. Алматы	4
4	1 - 4 8 - 4	F, кг/ч	Пропорциональный регулятор: предназначен для автоматического поддерживания регулируемого параметра на заданном уровне в результате отработки непрерывного пропорционального регулирующего воздействия, посылаемого на исполнительный механизм.	ПР 2,5	«Теплоприбор» г. Челябинск	2

5. Охрана окружающей среды

Быстрые темпы роста нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности делают исключительно важной задачу охраны внешней среды от загрязнений вредными выбросами НПЗ. Поэтому в ходе разработки проектов следует предусматривать комплекс мероприятий, призванных сократить потери нефтепродуктов и реагентов, вредные выбросы в атмосферу, воду, почву.

Сегодня трудно переоценить значение нефтегазового сектора для развития экономики страны. Между тем именно эта отрасль вызывает наибольшие опасения с точки зрения охраны окружающей среды.

В настоящее время в Казахстане разработана и реализуется новая государственная экологическая политика. Основные ее положения приведены в Концепции экологической безопасности Республики Казахстан на 2004-2015 гг., одобренной Указом Главы государства.

Постановлением Правительства утвержден и выполняется план мероприятий на 2005-2007 гг. по реализации первого этапа Концепции. Разработаны и утверждены Правительством две программы - по охране окружающей среды на 2005-2007 гг. по борьбе с опустыниванием на 2005-2015гг., обеспеченные бюджетным финансированием.

Казахстаном уже ратифицировано 19 международных конвенций в области охраны окружающей среды, которые согласно Конституции имеют законодательную силу на территории страны.

По вопросам экологии принято более 20 законов и более 200 подзаконных актов.

Дальнейшее развитие природоохранного законодательства просматривается в систематизации экологических законодательных норм, повышении их действенности и приближении к международным требованиям.

В связи с этим разработана Концепция реформирования природоохранного законодательства. Она одобрена Правительством, и в настоящее время в ее рамках впервые разрабатывается Экологический кодекс Республики Казахстан. Его основная задача - обобщить на законодательном уровне все вопросы экологии на принципиально новых подходах к охране окружающей среды.

Разрабатывается новая схема финансирования природоохранных мероприятий в целях увеличения их инвестиционной привлекательности и изучается возможность софинансирования проектов из государственного бюджета.

Экологический кодекс был принят Правительством в 2006г. В ходе совершенствования экологического законодательства проводиться работа непосредственно с природопользователями по внедрению в производство передовых без- и малоотходных технологий, выполнению природоохранных мероприятий.

Министерство охраны окружающей среды активно поддерживает внедрение на предприятиях международных стандартов качества продукции ИСО 14000. По нашей инициативе установлены 50%-ные налоговые льготы для предприятий, сертифицированных по обоим стандартам.

В настоящее время по ИСО 9000 сертифицировано более 250 предприятий, а по ИСО 14000-8. Оба сертификата получили такие крупные предприятия, как Аксуский и Актюбинский ферросплавные заводы, Донской ГОК, Ульбинский металлургический завод и др.

Еще более десятка предприятий, в том числе нефтяные компании «Аджип», «КазМунайГаз», «Карачаганак Петролиум Оперейтинг» и другие, работают в данном направлении.

К сожалению, в деятельности нефтегазовых компаний, с точки зрения охраны окружающей среды, много недостатков.

Основными вредными веществами, выбрасываемыми в атмосферу на НПЗ, являются углеводороды, сернистый газ, сероводород, окись углерода, аммиак, фенол, окислы азота и т. д.

На технологической установке имеются как неорганизованные, так и организованные источники выбросов. Причиной выделения в атмосферу углеводородов, сероводорода, аммиака, фенолов является несовершенство технологического процесса, недостаточно высокий технический уровень оборудования, нарушения режима эксплуатации. Вредные вещества выделяются через неплотности в насосно-компрессорном оборудовании и арматуре, из открытых лотков, не закрытых воздушников отдельных аппаратов.

При использовании в качестве топлива нефтезаводских печей и заводских ТЭЦ неочищенного газа и сернистого мазута в атмосферу выделяются сернистый ангидрид и окислы азота. Поскольку зимой увеличивается количество сжигаемого топлива, в этот период заметно возрастает загрязнение атмосферы сернистым ангидридом и окислами азота.

5.1 Проектный решения по уменьшению загрязнения атмосферы

На основании результатов многолетних исследований определены направления борьбы с загрязнением атмосферы вредными выбросами НПЗ. В проектах строительства новых и реконструкции действующих предприятий предусматривается комплекс мероприятий по снижению выбросов в атмосферу углеводородов, сероводорода, окислов серы и азота, окиси углерода и других вредных веществ.

С целью значительного сокращения потерь углеводородов хранение нефти и легкокипящих продуктов на товарно-сырьевых базах НПЗ предусматривается в настоящее время только в резервуарах с понтонами и плавающими крышами. В промежуточных парках технологических установок заметное снижение выбросов достигается применением газоуравнительных систем. Для предотвращения контакта некоторых продуктов с кислородом воздуха хранение этих продуктов организуется под азотной «подушкой».

Весьма эффективным мероприятием, предотвращающим выбросы вредных веществ в атмосферу, является проектирование комбинированных установок и установок, работающих по схеме прямого питания. В проектах следует в максимально возможной степени предусматривать подачу продуктов с одной установки на другую, минуя промежуточные резервуарные парки, через буферные емкости, снабженные «подушкой» инертного или углеводородного газа.

Сокращение выбросов вредных веществ в атмосферу с градирен оборотного водоснабжения достигается путем ликвидации источников поступления этих веществ в оборотную воду. В проектах предусматривается широкое внедрение воздушного охлаждения, герметизация трубных пучков и крышек водяных холодильников, ликвидация узлов охлаждения продуктов непосредственным смешением. При проектировании вакуумных систем следует избегать применения барометрических конденсаторов смешения, что позволяет отказаться от эксплуатации третьей системы оборотного водоснабжения, которая является крупным источником выделения в атмосферу паров углеводородов и сероводорода.

Чтобы ликвидировать или значительно сократить вредные выбросы нефтеловушек, нефтеотделителей и других устройств канализационных систем, в проектах предусматривается внедрение систем закрытого дренажа, герметизация колодцев, сооружение нефтеловушек закрытого типа. Необходимо, чтобы в проектах НПЗ учитывалась очистка нефтеловушек, ликвидация накапливающихся в них остатков. С этой целью проектируются специальные установки по сжиганию шламов.

С целью сокращения потерь продуктов при сливе следует применять только освоенные серийно установки герметизированного слива нефтепродуктов. Переход на полностью герметизированный налив нефтепродуктов и легкокипящих веществ в ближайшее время неосуществим в связи с отсутствием серийного выпуска технических средств для этой цели. Поэтому в проектах необходимо предусматривать комплекс организационно-технических мероприятий, позволяющих снизить потери при наливе -- внедрение ограничителей налива, телескопических стояков, организацию налива продуктов в слой жидкости, а не открытой струей.

Для сокращения вредных выбросов от горящих факелов в проектах применяется комплекс мероприятий, которые:

1) предотвращают сброс на факел;

2) позволяют в максимально возможной степени утилизировать сброшенные в факельную систему пары и газы;

3) улучшают условия сгорания на факеле.

Для предотвращения частого сброса на факел установочное давление предохранительных клапанов и, соответственно, расчетное давление аппаратов принимается на 15--20% выше рабочего, технологического давления. В проектах детально прорабатываются мероприятия по увязке газового баланса с тем, чтобы получаемые в технологических процессах углеводородные газы использовались как топливо, а не сжигались бесполезно на факелах.

Чтобы улучшить условия эксплуатации факельных труб, применяется бездымное сжигание газа, а также системы автоматизированного зажигания факела.

Для снижения выброса сернистого ангидрида при сжигании топлива в проектах НПЗ и НХЗ необходимо предусматривать следующие мероприятия: полное использование сухого газа для топливных нужд; очистку сухих газов от серы; приготовление для собственных нужд НПЗ малосернистого мазута; объединение дымопроводов от всех печей установки с целью строительства на установке одной высокой дымовой трубы взамен множества мелких труб.

Сокращению вредных выбросов в атмосферу на технологических установках способствуют: применение укрупненных и комбинированных установок, что позволяет уменьшить число единиц оборудования; использование в проектах насосов с торцовыми уплотнениями и бессальниковых герметичных электронасосов; применение более совершенных конструкций теплообменного оборудования. С целью сокращения потерь в проектах стремятся широко использовать поршневые компрессоры без смазки, центробежные машины. Разработаны новые конструкции компрессоров, которыми оснащаются проектируемые газофракционирующие установки. Этими же машинами заменяются устаревшие газомоторные компрессоры на реконструируемых установках.

5.2 Сточные воды

Производственные сточные воды, согласно «Норм технологического проектирования производственного водоснабжения, канализации и очистки сточных вод предприятий нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. ВНТП 25--79», в свою очередь делятся на две группы, в основном, по признаку возможности их повторного использования. В канализационной технике эти группы стоков именуются стоками первой системы канализации и стоками второй системы канализации.

На НПЗ, как правило, проектируются четыре системы канализации.

I. Первая система канализации служит для сбора, отведения и очистки производственно-ливневых сточных вод. Данные стоки подвергаются последовательно механической, физико-химической и биохимической очистке с последующим фильтрованием.

В составе механической очистки стоков предусматриваются:

1) песколовки для задержания грубых минеральных примесей;

2) нефтеловушки для извлечения основной массы нефтепродуктов и осаждения более мелких минеральных примесей; 3) отстойники для дальнейшего отделения нефти и осаждающихся взвесей.

Физико-механическая очистка осуществляется на напорных флотационных установках, с обработкой стоков коагулянтом и флокулянтом, для удаления эмульгированных нефтепродуктов.

В аэротенках-смесителях проводится биохимическая доочистка стоков в смеси с биогенными добавками, необходимыми для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов (активный ил), участвующих в процессе очистки.

Процесс биохимической очистки является искусственно интенсифицированным процессом самоочищения естественных водоемов. Очищенные таким образом стоки используются после фильтрования для производственного водоснабжения предприятия в смеси- с ливневыми водами. Уловленные в процессе очистки стоков нефтепродукты возвращаются на переработку.

II. Вторая система канализации служит для сбора, отведения и очистки производственных сточных вод, повторное использование которых даже после очистки (ныне доступными методами), как правило, не представляется возможным. Выше было показано, что данные сточные воды являются суммой разнообразных по загрязнениям стоков. Технология механической и физико-химической очистки каждого вида стока различна. Поэтому вторая система канализации в свою очередь делится на следующие подсистемы: стоков ЭЛОУ; концентрированных сернисто-щелочных стоков; стоков, загрязненных неорганическими кислотами; стоков, загрязненных синтетическими жирными кислотами, и другие подсистемы, определяемые наличием специфических видов стоков.

Третья система канализации служит для сбора, отведения и аккумулирования ливневых и талых вод с незастроенных территорий. После отстаивания в прудах-накопителях ливневые воды смешиваются с очищенными сточными водами первой системы и подаются на производственное водоснабжение предприятия.

Четвертая система канализации служит для сбора, отведения и очистки хозяйственно-фекальных сточных вод. После очистки данные стоки сбрасываются в водоем. Повторному их использованию препятствуют санитарно-гигиенические требования.

5.3 Предельно допустимые и временно согласованные выбросы

В целях усиления защиты атмосферы от загрязнений, улучшения контроля за вредными выбросами ведется работа по установлению для каждого промышленного предприятия предельно допустимых выбросов вредных веществ (ПДВ).

Предельно допустимый выброс является научно-техническим нормативом, устанавливаемым для каждого конкретного источника загрязнения атмосферы при условии, что выбросы вредных веществ от него и всей совокупности источников города или другого населенного пункта не создадут приземных концентраций, превышающих установленные нормативы качества воздуха. В тех случаях, когда на предприятии величина ПДВ по объективным причинам не может быть достигнута в настоящее время, по согласованию с органами Госкомгидромета планируется поэтапное, с указанием продолжительности каждого этапа снижение выбросов до величин, обеспечивающих соблюдение ПДВ. На этот период для предприятий устанавливаются величины временно согласованных выбросов (ВСВ).

Величины ПДВ и ВСВ устанавливаются в т/год, а контрольные значения -- в г/с. Контрольные значения ПДВ и ВСВ не должны быть превышены в любой двадцатиминутный интервал.

ПДВ и ВСВ, как правило, устанавливаются для каждого источника загрязнений отдельно. Однако, учитывая специфику НПЗ, характеризующихся большим числом мелких выбросов в атмосферу одного и того же ингредиента, рассредоточенных на площадке предприятия, допускается установление ПДВ (ВСВ) подобных ингредиентов для основных источников загрязнения воздушного бассейна и суммарного ПДВ (ВСВ) для предприятия в целом. При наличии на НПЗ производств с крупными выбросами в атмосферу неспецифичных для всего завода веществ для них устанавливаются отдельные величины ПДВ (ВСВ),

Правила установления допустимых выбросов вредных веществ промышленными выбросами определены в ГОСТ 17.2.3.02--78.

Для вновь проектируемых предприятий расчетные значения ПДВ устанавливаются проектирующей организацией на всех стадиях проектирования (обосновывающие материалы, проект; рабочие чертежи) по проектным данным. Если после установления ПДВ (ВСВ) для предприятия принимается решение о строительстве на нем новых объектов или о реконструкции отдельных цехов, то в объеме разрабатываемой технологической документации должны быть представлены материалы о вредных выбросах нового производства, причем величина этих выбросов не должна приводить к превышению ПДВ.



6. Техника безопасности на установке и охрана труда

Нефть, горючие газы и нефтепродукты обладают опасными и вредными свойствами. При нарушении технологического режима, несоблюдении правил безопасности на производстве по переработке нефти происходят аварии и несчастные случаи, у работающих возникают профессиональные заболевания. Аварии и несчастные случаи вызываются следующими причинами:

1. Нефть и нефтепродукты являются горючими веществами и кроме того, при определенной температуре способны самовоспламенятся. При замедленном коксовании и в некоторых других процессах сырье и продукты нагреваются до температуры, близких к температуре самовоспламенения и даже превышают ее. В тоже время на установках имеются источники открытого огня - трубчатые печи.

2. В технологическом процессе участвует большое количество продуктов, пары которых могут создавать с воздухом взрывоопасные смеси. Такие смеси образуются в закрытых помещениях, внутри аппаратов. При наличии импульса воспламенения смеси взрываются. Источниками импульса воспламенения могут быть искры от неисправного электрооборудования, открытый огонь и т.д. Взрывы и пожары могут вызываться так называемым статическим электричеством, которое возникает при трении друг о друга двух диэлектриков или диэлектриков об метал (при перекачке нефтепродуктов по трубопроводам и резиновым шлангам, переливание нефтепродукта из сосуда в сосуд, транспортирование сыпучих продуктов (кокса) по транспортировкам и т.д.). Источником воспламенения также являются разряды атмосферного электричества - молнии.

3. Процесс проводят при повышенном давлении и существует возможность разрыва аппаратов и трубопроводов из-за внезапного повышения давления выше расчетного.

4. Сырье и продукты установки относятся к числу вредных веществ, обладающих токсическими свойствами.

5. На установке имеются электродвигатели, осветительные приборы и другие электрические устройства. При неправильном обращении с электрическим током возможны электрические удары, когда током поражается весь организм, и электротравмы, результатом которых являются местные поражения тела - ожоги.

Схема расположения установки соответствует требованиям безопасности, указанным в нормах технологического проектирования нефтеперерабатывающего завода, причем применены следующие безопасные мероприятия:

1. Для неутепленного оборудования и трубопроводов с температурой более, на части, где часто производятся операции и обслуживание, устанавливаются теплоизоляционный слой или изоляционная сетка для защиты от ожога.

2. Все электродвигатели и другое электрооборудование выполнены из взрывобезопасного исполнения.

3. Предусмотрены пружинистые предохранительные клапаны для оборудования под давлением и в месте, где понадобится предохранительный клапан.

4. Оборудования и помещения размещены по требованиям к расстоянию друг от друга, предусмотрены каналы для осмотра, ремонта, обслуживания, пожаротушения и эвакуации, с тем чтобы обеспечить безопасность зданий и сооружений, также эвакуацию людей при аварии.

5. На установке предусмотрены датчики температуры, датчики дыма, сигнализатор пожара или кнопка сигнализации пожара, тревожный телефон, также и сеть трубопроводов пожарной воды и оросительные устройства, с тем, чтобы своевременно производить тушение пожара.

6. Предусмотрено заземление заземлительным устройством для металлического оборудования, трубопроводов, каркасов, оболочек кобелей, коммуникации сниженного газа и т.д.

7. Все насосы размещены в помещении, где предусмотрены отапливаемые и вентиляционные аппаратуры.

8. Выброс при нормальном производстве или аварийной ситуации передается через закрытую систему и производится в месте факела, местный выброс не допускается.

9. При начале и окончании работы установки следует провести проверку оборудования и трубопроводов инертным газом (азотом). Потребляемый азот поступает из азотной станции.

10. Для предотвращения несчастных случаев во время ремонта, предусматриваются стационарные и передвижные механизмы: кран- балки для ремонта насосов, кран- укосины на колонных аппаратах, экстракторы для выемки трубных пучков из теплообменников.

С точки зрения безопасного проведения технологического процесса; во избежание возможной аварии, взрыва следует при пуске установки:

1. провести осмотр оборудования, узлов и трубопроводов;

2. проверить герметичность системы;

3. переключить систему на режим автоуправления;

При остановке установки:

1. переключить режим автоуправления системы на режим ручного управления;

2. отсечь подачу сырья;

3. продуть системы инертным газом.

После тщательного осмотра технического состояния резервного оборудования, устранение всех обнаруженных неисправностей, а также после убеждения исправности системы контроля, показания, предохранения, можно провести пуск резервного оборудования.

Операция на установке должна быть выполнена плавно и аккуратно, Периодически обходить и проверять установку, при обнаружении замечания сразу же устранить его. Персонал, прошедший подготовку и экзамен, допускается работать на установку при соблюдении руководства по технике безопасности.

Охрана труда в Казахстане рассматривается как одна из важнейших социально-экономических, санитарно-гигиенических и экономических мероприятий, направленных на обеспечение безопасных и здоровых условий труда. Возможность создания безопасных и здоровых условий труда заложены в самом способе производства, в широком использовании достижений науки и техники. Охрана здоровья рабочих и служащих в процессе исполнения трудовых обязанностей закреплена в трудовом законодательстве, непосредственно направленном на создания безопасных и здоровых условий труда.

Охрана труда и безопасность труда на производстве осуществляется согласно Конституции РК 1995года, а именно статьей 24 п. 2: «Каждый имеет право на условие труда, отвечающие требованиям безопасности и гигиены…». А также регулируется нормами отдельных законодательных актов:

Закон РК от 10.12.1999 г. «О труде в Республике Казахстан». В соответствии со статьей 7, п. 1; «Работник имеет право на условия труда, отвечающие условиям безопасности и гигиены».

Закон РК от 28.02.2004 г. «О безопасности и охране труда». Статья 12. «Гарантии прав на безопасность труда при приеме на работу». «Условия индивидуального трудового договора должны соответствовать требованиям нормативно- правовых актов РК о безопасности и охране труда». Статья 14 п.1. «Условия безопасности и охрана труда в организациях, на каждом рабочем месте должны соответствовать требованиям государственных стандартов, правил по безопасности и охране труда».

Постановление правительства РК от 6.04.2005 г. «Об утверждении Правил организации и проведения государственного контроля в области безопасности и охраны труда», в соответствии с которым уполномоченный государственный орган в области промышленной безопасности осуществляет государственный контроль за состоянием средств производства и нормативно-технологической документации, обеспечивающих безопасное выполнение работ на опасных производственных объектах.

Кроме охраны труда на производстве администрацией предприятия должны быть предусмотрены меры по гражданской обороне.

Одна из главных задач гражданской обороны- защита населения от оружий массового поражения. Чтобы обеспечить защиту населения, необходим комплекс мероприятий. Основные из них:

1. Защита рабочих и служащих от ядерного оружия. Очаг ядерного поражения характеризуется множеством пораженных людей и животных, разрушением и повреждением зданий. Обстановка в очаге поражения потребует локализации и тушения массовых пожаров, проведения больших спасательных работ в условиях радиоактивного заражения местности в органическое время.

2. Защита рабочих и служащих от химического оружия. Химическое оружие относится к средствам массового поражения. Обнаружив признаки применения ОВ (капли на почве, листьях растений и т.д.) немедленно принимаются меры защиты (надевают противогаз и средства защиты кожи), подают сигнал «химическое нападение», сообщают в ближайшие штабы гражданской обороны, директору предприятия.

3. Защита рабочих служащих от бактериологического оружия. Чтобы вовремя принять меры защиты, необходимо своевременно обнаружить признаки нападения бактериологического; наличие в местах разрывов капель жидкости, порошкообразных веществ на почве, растительности. Обнаружив признаки нападения немедленно принимают меры защиты (надевают противогаз, респираторы, маски) и сообщают в ближайший штаб гражданской обороны, медицинское учреждение, директору предприятия.

4. Защитные сооружения гражданской обороны. Убежища и противорадиационные укрытия служат для коллективной защиты людей от оружия массового поражения.

Надежной защитой в убежищах достигают за счет прочности перекрытий и других ограждающих конструкций. Несущие и ограждающие конструкции убежищ обычно выполняют из железобетона. Убежища можно располагать в подвалах зданий или отдельно построенных сооружениях. Чтобы создать условия укрывающимся, убежища оборудуют водоснабжением, канализацией, электроосвещением. Аварийный запас воды хранят в проточных герметически закрытых резервуарах.

Техника безопасности на установке соблюдается согласно законам Конституции РК. А также контролируется нормами отдельных законодательных актов.



7. Строительная часть

Компоновка оборудования и решение строительной части являются одной из ответственных работ по проектированию.

При проектировании вновь возводимых и реконструируемых химических установок необходимо руководствоваться санитарными нормами проектирования промышленных предприятий СН 245-71 и строительными нормами и правилами СНиП -89-80 «Генеральные планы промышленных предприятий».

При проектировании генплана предприятия используют несколько принципов, в частности, принцип функционального зонирования, заключающийся в разделении площадки предприятия на зоны по их функциональному использованию:

1) Предзаводская, в которой размещаются административно - хозяйственные здания (заводоуправление, учебный комбинат, столовая, газоспасательная станция);

2) Производственная - цеха и установки основного назначения;

3) Подсобная (ремонтно-механические, товарные цеха);

4) Складская (склады оборудования, смазочных масел, реагентное агентство);

5) Товарно - сырьевая база (резервуарные парки, насосные, железнодорожные эстакады для приема сырья и отгрузки продукции).

При размещении оборудования нужно учитывать следующие технологические требования: удобство обслуживания оборудования и возможность демонтажа аппаратов и их деталей при ремонтах; обеспечение компактных инженерных сооружений и коммуникаций. При этом необходимо соблюдать строительные нормы, технику безопасности и охрану труда, санитарные и противопожарные нормы.

Большое число аппаратов, как показал опыт эксплуатации ряда нефтехимических и нефтеперерабатывающих заводов может располагаться вне зданий на открытом воздухе без существенных конструктивных изменений, ограничиваясь только соответствующими мероприятиями на месте монтажа.

Компоновка оборудования на открытых площадках сокращает капитальные затраты на строительство, уменьшает загазованность и влияние тепловыделений, снижает взрыво- и пожароопасность. Установка аппаратуры на открытых площадках создает также предпосылки для укрупнения агрегатов, позволяет во многих случаях отказаться от членения на части (царги) аппаратуры (преимущественно колонной) и кроме того, улучшает условия монтажа оборудования.

Таблица 7.1

Направление ветра

Направление ветра	С-В	В	Ю-В	Ю	Ю-З	З	С-З	С
Количество дней	31	47	29	55	60	30	72	41

Установка вторичной перегонки бензина расположена с подветренной стороны с учетом преобладающего направления ветров по отношению жилой застройки и на расстоянии, отвечающем санитарной классификации производств.

Все аппараты устанавливаются на индивидуальных и групповых фундаментах. Лестницы и площадки для обслуживания крышек, люков, штуцеров для загрузки и выгрузки продуктов, арматуры, приборов -закреплены на самих аппаратов.

Компоновку технологического оборудования выполняют с соблюдением следующих условий:

1. ширину основных проходов в местах постоянного пребывания работающих проектируют не менее 2 м;

2. основные проходы по фронту обслуживания машин (компрессоров, насосов) и аппаратов, которые имеют « гребенки» управления, а также местные контрольно-измерительные или другие приборы при наличии постоянных рабочих мест, проектируют шириной не менее 1,5 м.

3. проходы между аппаратами, а также между ними и стенами зданий при необходимости кругового обслуживания проектируют шириной не менее 1 м;

4. ширину проходов для осмотра, наладки, ремонта, периодической проверки проектируют не менее 0,8 м.

5. расстояние от проходных пунктов до входов в санитарно-бытовые помещения основных цехов, как правило, не должно превышать 800м.

Кроме того, необходимо предусматривать ремонтные площадки для разборки и чистки оборудования, демонтажа его отдельных частей без загромождения рабочих проходов, лестничных площадок.

Схема транспорта промышленного узла должна предусматривать:

а) совмещение транспортных сооружений и устройств для различных видов транспорта (совмещенные автомобильные и железнодорожные или автомобильные и трамвайные мосты и путепроводы, общее земляное полотно для автомобильных дорог и трамвайных путей, кроме скоростных и др.);

б) использование сооружений и устройств проектируемых для других целей (дамб водохранилищ и плотин водопропускных сооружении) под земляное полотно и искусственные сооружения железных и автомобильных дорог;

в) возможность последующего развития схемы внешнего транспорта.

Здание операторной - одноэтажное. Каркас состоит из колонн, фундаментов под колонны, несущих конструкции покрытия, подкрановых балок и связей. В плоскостях стен каркас дополняется фундаментными и обвязочными балками Материал каркаса - железобетон.

Электрооборудование защищено от механических и химических воздействий. Для предотвращения искрения, которое может быть вызвано статическим электричеством, все металлические сосуды и кожухи электродвигателей заземлены.

Таблица 7.2

Перечень технологического оборудования установки вторичной перегонки бензина.

№ п/п	Наименование оборудования (тип, наименование аппарата, назначение и т.д.)	Номер позиции по схеме	Кол-во, шт.	Техническая характеристика
1	2	3	4	5
1	Ректификационная колонна.	7, 8, 9, 10	4	Р-0,5кг/см2 Т-300°С Н-23,8м Д-2,6 V-540м
2	Насос	11	9	Р-атм. Т-170°С Н-9400мм Д-8000мм V-400м3
3	Теплообменник	2	1	Н-74,5м вод.ст. Q-85м3/час
4	Емкость	4	3	Р- атм. Т-170°С Н-9395мм Д-8000мм V-400м3
5	Конденсатор-холодильник	5	3	Длина труб 4000 мм, ширина 4000 мм
6	Кипятильник	6	1	D= 600 мм, Н= 4950 мм



8. Экономическая часть

8.1 Общая характеристика предприятия

В данной работе рассматривается технико-экономические показатели установки вторичной перегонки бензиновой фракции нефти месторождения Жанажол. Производительность установки 250 000 т/год.

Предполагаемое место строительства - Актюбинская область. Сырьем установки является широкая бензиновая фракция с пределами выкипания 62 - 180 °С. Цена 1 т сырья 6000 тг.

Продукты установки - узкие нефтяные фракции. Потребители - нефтеперерабатывающие заводы Казахстана, России и других стран.

В данном проекте производится расчет капитальных затрат, определяется срок их окупаемости, рассчитывается рентабельность проектируемой установки, предварительно определяется себестоимость производимой продукции.

8.2 Расчет капитальных затрат и амортизационных отчислений

Расчет капитальных затрат на строительство зданий и сооружений определяется по укрупненным показателям затрат на единицу строительных работ, которые включают затраты на санитарно-технические и прочие строительные работы, а также в необъемные затраты.

Единовременные (капитальные) затраты на строительство объектов основного производственного назначения (полная сметная стоимость объектов основных фондов) определяются как произведение строительного объема объектов основных фондов (или их производственных площадей), на укрепленный показатель стоимости строительных работ. Объем зданий цеха, мастерской, участка технологической площадки и др. рассчитывается, исходя из необходимой площади для расстановки основного оборудования.

Капитальные затраты на осуществление проекта составляют сумма затрат на строительство зданий и сооружений, а также затрат на приобретение и установку оборудования.

Капитальные затраты на строительство зданий и сооружений находятся по формулам:

К = К₁ + К₂

К₁ = V · k

где V - объем строительства здания, м³; k - удельное капитальное вложение, тг/м³.

К₂ = К₁ · К_м

где К_м - коэффициент, показывающий затраты на монтаж санитарно-технических и электротехнических установок, % от стоимости зданий.