Синтез метанола

Размещено на http://www.allbest.ru/

37

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

синтез метанол катализатор

На российском уровне ОАО «Метафракс» - признанный лидер отечественного производства. Премия «Российский национальный Олимп» и её главный приз «Золотой Олимп», которым предприятие отмечено в ноябре 2001 года. В октябре 2002 года на конкурсе «100 лучших предприятий России - 2002» предприятие удостоено диплома и памятной медали «Лидер бизнеса Поволжья».

В последние десятилетия значительно возросла потребность в метаноле. Это объясняется развитием производства формальдегида, синтетического каучука, метиламинов, диметилтерефталата, метилметакрилата, поливинилхлоридных, карбамидных смол и других многочисленных продуктов, использующих метанол в качестве сырья.

Наметилась также тенденция использовать метанол в новых перспективных направлениях: в качестве высокооктановой добавки к моторным топливам, при получении синтетических бензинов и уксусной кислоты, для топливно-энергетических целей и очистки сточных вод и т.д., что обусловлено дефицитом углеводородного сырья (нефть, природный газ) и возможностью получения его из сырья не углеводородного происхождения (уголь, сланцы, природные карбонаты), запасы которых значительно превосходят ресурсы природного газа и нефти.

Увеличение спроса на метанол, а также разработка новых низкотемпературных, высокоэффективных и селективных катализаторов обусловило создание агрегатов крупной единичной мощности с учетом передовой технологии. Основными производителями метанола за рубежом являются США, Япония, ФРГ, Англия, Франция, Италия.

Интенсивное развитие производства метанола обуславливается постоянно расширяющимися многообразными сферами его применения.

Цель работы - изучение технологичесого процесса оделения ситеза (проточного и основного) метанола.

Для достижения цели необходимо выполнить следующии задачи:

- Классифицировать оборудование, установить неполадки и их способы устронения, описать основной аппарат.

- Обосновать оптимальные технологические параметры, расчитать материальный баланс , описать технологическую схему с КИП и А

- Ввнутрилабораторный оперативный контроль, контроль стабильности результатов с использованием карт Шухарта.

1. ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБСЛЖИВАНИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

1.1 Классификация оборудования отделения по скоростной теории

Гидромеханические процессы

Процессы в жидкостных или газовых системах, скорость которых определяется законами механики и гидродинамики.

Перемещение жидкостей - Перемещение жидкостей по трубопроводам, при этом движущая сила определяется разностью давлений в начальном и конечном пунктах трубопровода.

Для осуществления процесса перегонки жидкостей применяются :

Центробежные насосы: поз. Р1001/А,В, поз. 3257/1,2,3

Мембранные насосы (эл.маг.):поз. 3270, поз3271

Перемещение газов:

Компрессора центробежные: поз.3131, поз.3132

Фильтрование - процесс разделения суспензий или аэрозолей при помощи фильтровальных перегородок (ФП), пропускающих жидкость или газ, но задерживающих твёрдые частицы.

Для осуществления процесса фильтрования применяются :

Фильтры: поз. 1138, поз. 1731/1,2, поз. 1732/1,2, поз. F1001/А,В

Хранение жидкостей:

Сборник метанола сырца: поз.1254, поз. 1135, поз.1152

Сепарация - процессы разделения смесей разнородных частиц твёрдых материалов, смесей жидкостей разной плотности, эмульсий; взвесей твёрдых частиц или капелек в газе или паре.

Для осуществления процесса сепарирования применяються:

Сепаратор: поз1114, поз. 1131, поз. 1132, поз V-1134, поз. V-2001

Тепловые процессы

Изменение макроскопического состояния термодинамической системы. Система, в которой идёт тепловой процесс, называется рабочим телом. Тепловые процессы можно разделить на равновесные и неравновесные. Движущей силой тепловых процессов является разность температур.

Для осуществления теплообменного процесса применяются :

Теплообменники кожухотрубчатые: поз. 1531, поз. 1532, поз. 1533, поз. 1534, поз. 1535, поз. 1537, поз. Е-2001, поз. Е-2002, поз. Е-2004

Теплообменники воздушнооребренные: поз. 1631, поз. 1632, поз. 1633, поз.Е-2003

Массообменные процессы

Процессы, в которых основную роль играет перенос вещества из одной фазы в другую. Движущей силой этих процессов является разность концентраций между равновесной и рабочей.

В данном технологическом процессе не используется

Химические процессы

Превращение одного или нескольких исходных веществ (реагентов) в отличающиеся от них по химическому составу или строению вещества (продукты реакции).

Реактор основного синтеза: поз.1133/1,2

Реактор проточного синтеза : поз. R-2002

Механические процессы

Совокупность физико-химических или физико-механических превращений веществ, изменение значений параметров тел и материальных сред, целенаправленно проводимых на технологическом оборудовании или в аппарате. В данном технологическом процессе не используется

1.2 Описание основного аппарата

Назначение

Колонна основного синтеза предназначена для синтеза метанола из конвертированного газа на медьсодержащем катализаторе и выделения метанола сырца из продуктов реакции.

Устройство

Реактор синтеза представляет собой цилиндрический аппарат с внутренним диаметром 4,38 м и высотой 17,5 м. В реакторы поз.1133/1, 2 загружен катализатор марок KATALCO^TM 51-2, KATALCO^TM 51-6, KATALCO^TM 51-8.

Колонна шахтного типа

Колонна шахтного типа (колонна применяемая при синтезе метанола на ОАО «Метафракс»). Эта колонна существенно отличается от указанных выше:

1. Процесс проходит при низком давлении.

2. Процесс проходит при температуре 220-280°С, что является оптимальной температурой проведения процесса синтеза.

Для регулирования температуры в слое катализатора по высоте колонны предусмотрен ввод холодного газа, по средствам холодного байпаса. Все эти плюсы и привели к выбору именно этого типа колонн синтеза.

Колонна синтеза метанола выполнена из низколегированной стали. Так как реакции синтеза метанола экзотермичны, необходимо ограничивать повышение температуры в зоне реакции. Это достигается подачей холодного циркуляционного газа через тороидальные распределители в смесители, в которых происходит смешение горячего газа, вышедшего из слоя катализатора, и холодного газа, поступающего по байпасным линиям. После смесителей газ направляется на следующий слой катализатора. В реакторах синтеза метанола расположены три полки со смесителями, которые делят катализатор на четыре слоя. Для наиболее полного перемешивания горячего и холодного газа перед второй полкой установлен смеситель типа «тр Давление в реакторе синтеза (н/б 8,5 МПа) замеряется по месту манометром PI-4101 (PI-4106).

Перепад давления в реакторе (н/б 0,5 МПа) замеряется по месту дифманометром.

На входе и выходе каждого слоя катализатора расположено по 6 термопар. Выбор температурной точки для регулирования производится с помощью селекторных ключей . В качестве точки регулирования может быть выбрана любая из 6 температурных точек на входе каждого слоя катализатора. Кроме того, предусмотрена возможность выбора средней температуры на входе в слой по алгоритму "Средняя температура входа за вычетом минимальной и максимальной температуры слоя". Выбранная точка подключается к сигнализаторам максимума (255 C) и минимума (205 C) температуры.

Контроль температуры по точкам на выходе из слоев катализатора, а также по тем точкам на входе в слои, которые не подключены к регуляторам, производится по индикаторам температуры на ЦПУ. Расход газа, подаваемого по "холодным байпасам" (не более 210000 нм³/час), контролируется на ЦПУ.

Принцип действия

Циркуляционный газ поступает в колонну синтеза сверху через входной распределитель специальной конструкции.

Процесс получения метанола основан на взаимодействии водорода и двуокиси углерода:

CO₂ + 3H₂ CH₃OH + H₂O + Q (1)

Ввиду незначительной степени превращения реагирующих веществ за один проход газа через слой катализатора реакторов, не прореагировавший газ снова возвращается на всас циркуляционного компрессора поз.3132.

На входе и выходе каждого слоя катализатора расположено по 6 термопар. Выбор температурной точки для регулирования производится с помощью селекторных ключей.

В качестве точки регулирования может быть выбрана любая из 6 температурных точек на входе каждого слоя катализатора. Кроме того, предусмотрена возможность выбора средней температуры на входе в слой по алгоритму "Средняя температура входа за вычетом минимальной и максимальной температуры слоя".

Контроль температуры по точкам на выходе из слоев катализатора, а также по тем точкам на входе в слои, которые не подключены к регуляторам, производится по индикаторам температуры на ЦПУ. Расход газа, подаваемого по "холодным байпасам" (не более 210000 нм³/час), контролируется на ЦПУ по индикаторам.

Циркуляционный газ, выходящий из реактора синтеза с температурой 260290 C, поступает параллельно в промежуточный теплообменник поз.1531/1 (поз.1531/2) и подогреватель питательной воды поз.1533/1 (поз.1533/2). Распределение потока газа описано выше. Температура выходящего газа контролируется на ЦПУ по индикатору. Между линией входа холодного циркуляционного газа в промежуточный теплообменник поз.1532/1 (поз.1532/2) и горячей линией циркуляционного газа на выходе из реактора синтеза предусмотрена байпасная линия с клапаном, управляемым с ЦПУ ручным задатчиком.

Достоинства

- Процесс проходит при низком давлении.

- Процесс проходит при температуре 220-280°С, что является оптимальной температурой проведения процесса синтеза.

Для регулирования температуры в слое катализатора по высоте колонны предусмотрен ввод холодного газа, посредством холодного байпаса. Все эти плюсы и привели к выбору именно этого типа колонн синтеза.

1.3 Неполадки, их причины, способы устранения (по основному аппарату)

Таблица 1-Неполадки, причины, способы устранения

N	Наименование неполадок, их внешние проявления	Возможные причины возникновения неполадок	Действия персонала и способ устранения неполадок
1	2	3	4
1.	Повышение температуры после первого слоя катализатора выше300 C	Нарушение в системе автоматического регулирования в 1-ом слое катализатора.	Отключить автоматическое регулирование. Устранить нарушения в системе автоматического регулирования.
		Низкая концентрация инертных газов в цикле.	Снизить продувку.
		Повышение нагрузки по конвертированному газу.	Привести в норму нагрузку по конвертированному газу.
		Снижение циркуляции в контуре.	Увеличить обороты турбины поз.3723.
2.	Повышение температуры после 24 слоев катализатора более 300 C	Нарушение в системе автоматического регулирования температуры по 24 слоям катализатора.	Отключить автоматическое регулирование. Подачей газа по линиям "холодного байпаса" в ручном режиме отрегулировать температуру в зоне реакции Устранить нарушение в системе автоматического регулирования
		Низкая концентрация инертных газов в цикле.	Снизить продувку.
		Повышение нагрузки по конвертированному газу.	Привести в норму нагрузку по конвертированному газу.
		Снижение циркуляции в контуре.	Увеличить обороты турбины поз.3723.
3.	Нарушение автотермичности процесса синтеза	Снизилась нагрузка по свежему газу	Снизить газовую нагрузку на реактор синтеза, уменьшая производительность циркуляционного компрессора. Если температура не повышается, включить в работу пусковой подогреватель поз.1534/1, 2.
4.	Нарушение автотермичности процесса синтеза Прекращение подачи конвертированного газа. Прекращение циркуляции газа в агрегате синтеза.	Высокий уровень в сепараторе поз.1-V-1134.	Снизить уровень в сепараторе, устранить причину повышения уровня.
		Остановка компрессора конвертированного газа поз.3131 из-за неисправности или в результате срабатывания блокировок.	Перевести агрегат в "горячий резерв". При повышении температуры стенки реактора до 300 C постепенно снизить давление в реакторе. При остановке более 24 часов сбросить давление из агрегата, продуть N2
5.	Прекращение подачи конвертированного газа. Прекращение циркуляции газа в агрегате синтеза. Увеличение перепада давления в реакторах синтеза поз.1133/1, 2.	Остановка циркуляционного компрессора из-за неисправности или в результате срабатывания блокировок.	Выяснить причину остановки циркуляционного компрессора поз.3132 и, если устранение неполадки требует более 24 часов, медленно сбросить давление из цикла синтеза, не допуская перегрева катализатора, и продувать азотом до содержания водорода не более 1%.
		Закрылись клапана HV-4105, HV-4107.	Открыть клапана ручным дублёром, исправить систему регулирования

2. ВВЕДЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА С АВТОМАТИЧЕСКИМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ»

2.1 Теоретический анализ процесса. Обоснование оптимальных технологических параметров

Термодинамический анализ синтеза метанола

С помощью термодинамического анализа можно решить следующие вопросы:

Определить термодинамические условия протекания процесса, т.е. температуру, давление, найти условия максимального выхода целевого продукта, определить тепловой эффект реакции и температуру начала реакции, найти условия исключения протекания побочных реакций.

Процесс получения метанола основан на взаимодействии водорода и двуокиси углерода:

СО2 + ЗН2 -> СН3ОН + Н2О + Q (1)

CO+2H2=CH3OH+Q (2)

Кроме основной реакции в реакторе синтеза протекает ряд побочных реакций:

СО + Н2О = СО2 + Н2 (3)

СО + ЗН2 = СН4 + Н2О (4)

2СО + 4Н2 = (СН3)2О + Н2О (5)

Для расчета энергии Гиббса воспользуемся энтропийным методом:

Термодинамические константы исходных веществ и продуктов реакции взяты из справочной литературы и представлены в таблице 1.

Таблица 2- Термодинамические константы участников реакции конверсии метана

Термодинамическая величина	Вещество
	СН4(г)	Н2О(г)	СО(г)	СО2(г)	Н2(г)	СН3ОН(г)	(СН3)2О(г)
, кДж/моль	-74,85	-241,84	-110,5	-393,51	0	-201	-184,05
, Дж/моль	186,19	188,74	197,4	213,6	130,6	239,76	267,06

Расчет и проводим по формулам:

обр )прод. - (обр.)исходн.

обр )прод. - (обр.)исходн.

Реакция 1 - идет с уменьшением объема, следовательно, согласно принципу Ле - Шателье, ее целесообразно проводить с повышенным давлением.

= - 201 -241,84-(-393,51) = -49,33 кДж/моль

т.к. = -р, то р = 49,33 кДж/моль

т.е. реакция 1 идет с выделением тепла, экзотермична. Для смещения равновесия вправо необходимо поддерживать низкую температуру в процессе синтеза метанола.

= 239,76+188,74- 213,6 - 3*130,6 =-176,9 Дж/моль*К

меньше 0, следовательно процесс синтеза должен проводиться при повышенном давлении.

Определим температуру начала реакции :

-Т = 0

Т=49330/179,6з=274,7 К

Аналогичные расчёты проводим для 2-ой реакции:

Температура начала реакции 413.4 К

С учетом этого температурный интервал расчета энергии Гиббса принимаем 200 - 500 К.

Аналогичные расчетные значения и для выше приведенных реакций (1-5) представлены в таблице 2.

Таблица 3-Термодинамические константы реакций синтеза метанола.

Термодинамическая величина	Номер реакции
	1	2	3	4	5
, кДж/моль	-49,33	-90,47	-41,17	-206,19	-204,89
, Дж/моль	-179,6	-218,83	-58,4	-214,27	-461,08

Ниже приводится расчет для реакции 1 при различных температурах с использованием энтропийного метода.

= -49330 - 200*(-179,6) = -13410 Дж/моль

= -49330 - 300*(-179,6) = 4550 Дж/моль

= -49330 - 400*(-179,6) = 22510 Дж/моль

= -49330 - Аналогично были рассчитаны значения для реакций 2-5. Результаты представлены в таблице 3, а также отображены на рис.1 в координатах .

Таблица 4 - Значения энергии Гиббса в зависимости от температуры.

t , 0С	T,K	номер реакции и , Дж /моль
		1	2	3	4	5
-73	200	-13410	-43675	43132	-163336	-112674
26	300	4550	-24821	17511	- 141909	-66566
126	400	22510	-2938	- 8110	-120489	-20458
226	500	30470	18948	- 33731	-99055	25650

Учитывая приведенные в табл. 3 результаты, можно утверждать, что реакции 4 и 5, которые являются побочными реакциями, термодинамически вероятны и вероятность растёт с увеличением температуры, а основные реакции 1 и 2 маловероятны и полученные значения энергии Гиббса свидетельствуют о том, что термодинамическая вероятность этих реакций с увеличением температуры уменьшается. Из основных же реакций наиболее термодинамически вероятна реакция №2, т.к. значения энергии Гиббса второй реакции гораздо меньше значений первой реакции.

Константа равновесия реакции 3.1 выражается уравнением:

Kp=P_CH3OH.* P_{H2O /} P_CO2*P³_H2,

где

P_CH3OH, P_H2O, P_CO2, P_H2 равновесные парциальные давления метанола, водяного пара, диоксида углерода и водорода соответственно.

Зависимость константы равновесия от температуры может быть представлена в виде уравнения:

Тогда lnKp=-/RT , откуда Kp=e^{- G/RT}

Таблица 5 - Значения констант равновесия при различных температурах.

Т,К	Реакция1	Реакция2	Реакция3	Реакция4	Реакция5
	ln Kp	Kp	ln Kp	Kp	ln Kp	Kp	ln Kp	Kp	ln Kp	Kp
200	8,22	3,7*103	26,78	4,2*1011	-26,5	,71-26	9,7	2,71100	69,8	2,7170
300	-1,8	0,1621	9,9	2*104	-7	,3 *10-4	56,8	2,7157	26,9	2,7127
400	-6,75	1,17*103	0,87	2,4	2,4	1,4	35,9	2,7136	6	2,716
500	-7,49	0,56*10-3	-4,6	9,6*10-3	8,3	3,9*103	23,9	2,7124	-6,3	2,71-6

Качественные выводы легко сделать на основе принципа Ле-Шателье и с помощью уравнения Вант-Гоффа:

d lnK/d T = H/RT²

H =-Qр

Для экзотермической реакции Qp>0 и H<0, следовательно d lnK/d T<0, т.е. константа равновесия уменьшается с повышением температуры, что равносильно снижению равновесного выхода продута. Таким образом, для увеличения равновесного выхода продукта, идущих с выделением тепла, необходимы низкие температуры. Все реакции, идущие при синтезе метанола являются экзотермическими и для большего равновесного выхода продукта необходимы низкие температуры(что мы и наблюдаем на рисунке 2-при увеличении температуры Кр уменьшается).

С точки зрения термодинамики синтез метанола целесообразно проводить при низких температурах и повышенном давлении. А вот с точки зрения кинетики процесс нужно проводить при повышенной температуре. Компромиссом является применение для процесса синтеза катализаторов. Катализаторы синтеза метанола подразделяются на две группы: высокотемпературные и низкотемпературные. На производстве метанола ОАО «Метафракс» используются низкотемпературные катализаторы синтеза метанола ICI 51-2, ICI 51-6, ICI 51-8, что позволяет достичь оптимальных параметров процесса.

Состав катализатора: CuO-53 %, ZnO-26,8 %, Al2O3-8,0 %

Обоснование оптимальных технологических параметров

Оптимальный технологический режим выбирают исходя из термодинамического, кинетического анализов, а также экономической целесообразности.

Проведённые термодинамический и кинетический анализы позволяют сделать следующие выводы об оптимальных параметрах процесса синтеза метанола.

Температура

Сопоставляя расчетные данные по термодинамическому и кинетическому анализам, можно сделать вывод, что увеличение температуры оказывает положительное влияние на кинетику процесса и отрицательное на термодинамику процесса. Поэтому выбирают оптимальную температуру, при которой известный объем катализатора обеспечивает максимальную скорость процесса. Оптимальная температура находится в пределе 250-300 °С..

Оптимальная температура на входе в слой катализатора составляет 205°С. на выходе из слоев катализатора не более 300°С.

Давление

Выбор давления при синтезе на катализаторе ICI зависит от многих факторов. Повышенное давление с точки зрения термодинамики положительно влияет на выход продукта, а с точки зрения кинетики - на скорость процесса. На практике предел повышения давления ограничивается: пониженной активностью катализатора, возможностью протекания побочных реакций, усилением коррозии конструкционного материала, конструктивными особенностями. Оптимальное давление - в пределах 4-8.5 МПа.

Объемная скорость

С увеличением объемной скорости газа содержание метанола в газе уменьшается, а производительность катализатора увеличивается. Однако на практике предел повышения объемной скорости ограничивается:

Объемная скорость в реальных условиях определяется как активностью катализатора, так и составом реагирующей смеси, давлением, температурой и характеристикой рекуперационного теплообменника. Кроме того, изменение объемной скорости газа влияет на сопротивление системы, а, следовательно, и на расход электроэнергии на циркуляцию газа. Поэтому объемная скорость выбирается с учетом всех перечисленных факторов, хотя решающую роль играет влияние ее на производительность катализатора.

Исходя из приведенных данных, целесообразней поддерживать объемную скорость порядка 8000 м³/ч, однако при этом уменьшается производительность колонны, так как увеличивается время контакта, поэтому на производстве придерживаются оптимальной объемной скорости для схемы с давлением 8МПа - 12000м³/ч.

Большое значение для проведения процесса синтеза метанола имеет соотношение Н2:СО в газовой смеси, поступающей на синтез. При поддержании стехиометрического соотношения, равного двум, образуется загрязненный метанол. Повышение содержания Н2 уменьшает образование метана, чрезмерное снижение содержания СО приводит к значительному уменьшению выхода метанола/10/.

Повышением содержания СО до максимального значения (Н2:СО=1.9) невозможно полностью его переработать (в газе остается 1.4%СО), поэтому необходимо многократное пропускание газа через контактный аппарат.

Размер зерна катализатора

В промышленности используют катализаторы с размером зерна 5*5и9*9мм.

Исследования влияния размера зерна катализатора на его производительность во всем интервале температур показали, что на зерне 9*9 синтез метанола протекает в переходной области. На зерне 4-5 мм процесс протекает в кинетической области только при температурах ниже 350°С, при более высоких температурах скорость реакции тормозится диффузией компонентов в порах катализатора.

Оптимальные параметры процесса синтеза метанола:

Т=250-300°С, Р=5-8,5 Мпа, Н₂:СО=5

2.2 Расчет материального баланса на часовую производительность

Запишем уравнения химической реакции процесса синтеза метанола:

СО + 2Н₂ -> СН₃ОН

Составим материальный баланс получения метанола из синтез-газа. Расчет будем вести на 1000 кг синтез газа:

1. Имеем синтез газ состава:

СO - 3,074% об., СO₂ - 2,038% об., Н₂ - 81,911% об., N₂ - 1,58% об., СH₄ - 10,855% об., (СH₃)₂O - 0,012% об., H₂O -0,078% об., СН₃ОН - 0,474% об.

Произведем пересчет объемных %-ов в массовые (на 100 моль), тогда: CO в газе:

(100*28*3,074)/(28*3,074+44*2,038+2*81,911+1,58*28+16*10,855+46*0,012+18*0,078+32*0,474)=8607/574,834=14,97 % масс.,СO₂- 15,599 % масс.,Н₂ - 28,499 % масс., N₂ - 20,86 % масс,

СH₄ - 30,21 % масс, (СH₃)₂O - 0,096 % масс, H₂O - 0,24 % масс, СН₃ОН - 2,63 % масс.

2. В 1000 кг технологического газа содержится:

СO - 149,7 кг, СO₂- 155,99 кг, Н₂ - 284,99 кг, N₂ - 208,6 кг, СH₄ - 302,1 кг, (СH₃)₂O - 0,96 кг, H₂O - 2,4 кг, СН₃ОН - 26,3 кг.

3. Степень превращения CO равна 96 % : 149,7 * 0,96 = 147,712 кг. Непрореагировало CO: 149,7-147,712 = 1,988 кг.

4. Рассчитаем сколько образуется метанола по реакции из 147,712 кг СО : 147,712 * 32/28 = 168,814 кг.

5. Рассчитаем по реакции, сколько нужно водорода для получения 168,814 кг метанола: 168,814 * 4/32 = 21,1 кг. Не прореагировало водорода: 284,99 - 21,1 = 263,888 кг.

На основе полученных данных составим таблицу материального баланса в таблице 5:

Таблица 5 - Расчёт материального баланса

Приход	Расход
Мат.потоки	кг	%	Мат.потоки	Кг	%
Синтез газ CO CO2 Н2 N2 СH4 (СH3)2O Н2О СН3ОН	1000 149,7 155,99 284,99 208,6 302,1 0,96 2,4 26,3	100 14,97 15,599 28,499 20,86 30,21 0,096 0,24 2,63	Синтез газ после колонны 1.Целевой продукт СН3ОН: 2.Не прореагир. компоненты: CO CO2 Н2 N2 СH4 (СH3)2O Н2О	1000 168,814 26,38 1,988 155,99 284,99 208,6 302,1 0,96 2,4	100 16,8 2,638 0,1988 15,599 28,499 20,86 30,21 0,096 0,24
Итого:	1000	100	Итого:	1000	100

2.3 Описание технологической схемы с КИП и А

После сепаратора поз.1132 конвертированный газ через обратный клапан, отсекатель HV-4002 с дистанционным управлением от ручного задатчика HIC-4002 на ЦПУ и ручную задвижку SM 9-1 с байпасом подается в линию всаса 750-P1102 циркуляционного компрессора поз.3132, предварительно смешиваясь с циркуляционным газом от основного синтеза и с циркуляционным газом от БПС, отходящим от сепаратора поз.V-2001.

Давление на всасе циркуляционного компрессора поз.3132 замеряется по месту манометром PI-4207 (не более 8,1 МПа), а температура газа (не более 65 C) - термометром TI-4204. Циркуляционный компрессор поз.3132 представляет собой односекционную центробежную машину с приводом от паровой турбины поз.3723, работающей с вакуумной конденсацией отработанного пара. С нагнетания компрессора поз.3132 циркуляционный газ с давлением не более 8,7 МПа и температурой не более 80 C поступает в цикл синтеза. Расход газа на нагнетании циркуляционного компрессора (не более 2200000 нм³/час) регулируется регулятором FIC-4204 изменением числа оборотов ротора турбины поз.3723. Расход контролируется на ЦПУ по FIC-4204 и FI-4205, а также на местном щите компрессора по FI-4205. Температура газа на нагнетании контролируется по месту термометром TI-4203, а на ЦПУ - по индикаторам TI-4201 и TI-4202. При увеличении температуры до 90 C срабатывает сигнализация TAH-4202, дальнейший рост температуры до 110 C приводит к остановке циркуляционного компрессора поз.3132 по блокировке TAHH-4201. Давление нагнетания регулируется регулятором PIC-4208 с местной панели управления компрессором поз.3132, по месту давление замеряется манометром PI-4205. Компрессор поз.3132 снабжен пневматической системой антипомпажной защиты, установленной на местном щите компрессора, которая учитывает расход газа через компрессор и давление нагнетания. На ЦПУ о работе системы антипомпажной защиты можно судить по величине перепада давления между всасом и нагнетанием компрессора по PDI-4206 (не более 1,1 МПа), а также по разнице показания расхода газа через компрессор и суммы расходов по входу ниток синтеза. Нагнетание компрессора поз.3132 защищено от превышения давления выше 9,2 МПа установкой предохранительных клапанов PSV-4203/A, B. Протечки газа через предохранительные клапаны контролируются по температуре стенок трубопроводов индикаторами TI-4211/A, B на ЦПУ. При повышении содержания CO до 20 мг/м³ или H₂ до 10% от НКПВ в воздухе помещения компрессии срабатывает сигнализация AAHH-4203 или AAH-4201 на ЦПУ, а также автоматически включается аварийная вытяжная вентиляция и открываются фрамуги окон на отметке 0,0. В помещении компрессии и над входными дверями с северной и южной сторон загораются красные фонари, предупреждающие персонал о загазованности.

После теплообменника поз.1532/1 (поз.1532/2) часть газа в количестве не более 250000 нм³/час по FI-0104 (аналогично по FI-0105) отводится на БПС через клапан FV-0104B (FV-0105B). Регулирование расхода осуществляется регулятором FIC-0104 (FIC-0105) с сигнализацией максимального расхода 272000 нм³/час. Температура газа на входе в реактор синтеза метанола контролируется на ЦПУ по TI-4120-1 (TI-4120-3) и TI-4101 (TI-4114). Максимальное (255 C) и минимальное (205 C) значение температуры сигнализируется по TAH-4101 и TAL-4101 (TAH-4114 и TAL-4114) соответственно. Для того, чтобы иметь возможность регулировать температуру катализатора, часть газа поступает в реакторы синтеза, минуя промежуточные теплообменники, непосредственно в слой катализатора на трех уровнях по "холодным байпасам". Температура на входе каждого слоя поддерживается клапанами TV-4103 (TV-4117), TV-4104 (TV-4118), TV-4105 (TV-4119), которые управляются соответственно регуляторами TIC-4103 (TIC-4117), TIC-4104 (TIC-4118), TIC-4105 (TIC-4119) с ЦПУ. В случае если автотермичность процесса не может быть обеспечена (пониженная нагрузка, пуск и остановка, восстановление катализатора), температура газа на входе в реактор синтеза поддерживается пусковым подогревателем поз.1534/1 (поз.1534/2), использующими в качестве теплоносителя насыщенный пар высокого давления котлоагрегатов риформинга. Необходимое давление пара 1,07,0 МПа поддерживается клапаном PV-4104, который управляется регулятором PIC-4104 с ЦПУ. Температура газа после пусковых подогревателей поддерживается постоянной путем изменения подачи пара на подогреватели с помощью регулятора TIC-4107 (TIC-4111) клапаном TV-4107 (TV-4111).

Таблица. Процесс получения метанола основан на взаимодействии водорода и двуокиси углерода

CO2 + 3H2		CH3OH + H2O + Q	(1)

Кроме основной реакции в реакторе синтеза протекает ряд побочных реакций:

CO + H2O		CO2 + H2 + Q	(2)
CO + 3H2		CH4 + H2O + Q	(3)
2CO + 4H2		(CH3)2O + H2O + Q	(4) диметиловый эфир
CH3OH		(CH3)2O + H2O + Q	(4а)диметиловый эфир
nCO + 2nH2		CnH2n+1OH + (n-1)H2O	(5) спирты
CO + H2		HCOH	(6) альдегиды
nCO + (2n+1)H2		CnH(2n+2) + nH2O	(7) парафины

Реакция конверсии окиси углерода водяным паром до двуокиси углерода (2) протекает практически до равновесного состояния.

В случае попадания масла из циркуляционного компрессора поз.3132 в реакторы синтеза существует возможность образования парафинов. Парафины также могут образовываться в ходе реакции Фишера-Тропша (7) при температуре катализатора ниже 200 C .

Ввиду незначительной степени превращения реагирующих веществ за один проход газа через слой катализатора реакторов, не прореагировавший газ снова возвращается на всас циркуляционного компрессора поз.3132. Колонна синтеза метанола выполнена из низколегированной стали. Так как реакции синтеза метанола экзотермичны, необходимо ограничивать повышение температуры в зоне реакции. Это достигается подачей холодного циркуляционного газа через тороидальные распределители в смесители, в которых происходит смешение горячего газа, вышедшего из слоя катализатора, и холодного газа, поступающего по байпасным линиям. После смесителей газ направляется на следующий слой катализатора. В реакторах синтеза метанола расположены три полки со смесителями, которые делят катализатор на четыре слоя. Для наиболее полного перемешивания горячего и холодного газа перед второй полкой установлен смеситель типа «труба в трубе».

Давление в реакторе синтеза (н/б 8,5 МПа) замеряется по месту манометром PI-4101 (PI-4106). Перепад давления в реакторе (н/б 0,5 МПа) замеряется по месту дифманометром PDI-4102 (PDI-4105). На входе и выходе каждого слоя катализатора расположено по 6 термопар. Выбор температурной точки для регулирования производится с помощью селекторных ключей HS-4103, HS-4104, HS-4105 (HS-4117, HS-4118, HS-4119). В качестве точки регулирования может быть выбрана любая из 6 температурных точек на входе каждого слоя катализатора. Кроме того, предусмотрена возможность выбора средней температуры на входе в слой по алгоритму "Средняя температура входа за вычетом минимальной и максимальной температуры слоя". Выбранная точка подключается к сигнализаторам максимума (255 C) и минимума (205 C) температуры TAH/TAL-4103, TAH/TAL-4104, TAH/TAL-4105 (TAH/TAL-4117, TAH/TAL-4118, TAH/TAL-4119).

Расход газа, подаваемого по "холодным байпасам" (не более 210000 нм³/час), контролируется на ЦПУ по индикаторам FI-4102,·FI-4103, FI-4104 (FI-4108, FI-4109, FI-4110). Циркуляционный газ, выходящий из реактора синтеза с температурой 250290 C, поступает параллельно в промежуточный теплообменник поз.1531/1 (поз.1531/2) и подогреватель питательной воды поз.1533/1 (поз.1533/2). Распределение потока газа описано выше. Температура выходящего газа контролируется на ЦПУ по индикатору TI-4100-44 (TI-4100-103). Между линией входа холодного циркуляционного газа в промежуточный теплообменник поз.1532/1 (поз.1532/2) и горячей линией циркуляционного газа на выходе из реактора синтеза предусмотрена байпасная линия с клапаном HV-4101 (HV-4110), управляемым с ЦПУ ручным задатчиком HIC-4101 (HIC-4110).

Уменьшение расхода горячего газа через промежуточный теплообменник поз.1531/1 (поз.1531/2) или снижение температуры газа на выходе из реактора может привести к охлаждению газа на выходе из теплообменника поз.1531/1 (поз.1531/2) ниже 115 C, что может вызвать конденсацию метанола с последующей коррозией теплообменника. Снижение температуры ниже 90 C приводит к срабатыванию сигнализации TAL-4109 (TAL-4113), а повышение до 175 C вызывает срабатывание сигнализации TAH-4109 (TAH-4113). Температура газа, выходящего из подогревателя питательной воды поз.1533/1 (поз.1533/2) (не более 140 C) контролируется по индикатору TI-4100-48 (TI-4100-56) на ЦПУ. Газ, выходящий из теплообменника поз.1531/1 (поз.1531/2) и подогревателя питательной воды поз.1533/1 (поз.1533/2), объединяется в один поток и поступает в трубное пространство теплообменника поз.1532/1 (поз.1532/2). Контроль температуры объединенного потока газа на входе (не более 140 C) ведется по индикатору TI-4100-47 (TI-4100-53). В теплообменнике поз.1532/1 (поз.1532/2) горячий газ, отдавая тепло холодному циркуляционному газу, охлаждается до 90120 C и при этом частично конденсируется. Температура газожидкостной смеси на выходе из теплообменника контролируется по показаниям индикатора TI-4100-50 (TI-4100-51) на ЦПУ.

Газожидкостная смесь, выходящая из теплообменников поз.1532/1, 2, объединяется в один поток и направляется на дальнейшее охлаждение, при этом объединенный поток снова делится на два потока. Первый поступает в АВО поз.1633, где при охлаждении газожидкостной смеси до температуры не более 75 C происходит конденсация метанола и воды, образовавшихся в ходе реакции синтеза. Температура газожидкостной смеси перед АВО поз.1633 (90120 C) контролируется по индикатору TI-4210. Регулирование температуры конденсации осуществляется изменением степени открытия жалюзи АВО по месту и количеством включаемых в работу вентиляторов. Температура газожидкостной смеси после АВО поз.1633 контролируется по индикатору TI-4209. Повышение температуры до 80 C сигнализируется на ЦПУ по TAH-4209. Второй поток газожидкостной смеси отбирается от общей линии перед АВО поз.1633 и отводится к подогревателю поз.1537, где используется для подогрева природного газа, поступающего на агрегат, до температуры не более 95 C по TI-1031. Газожидкостная смесь при этом охлаждается до температуры не более 75 C (по TI-1033) и затем объединяется с потоком, идущим от АВО поз.1633. Объединенный поток направляется на дальнейшее охлаждение в конденсатор поз.1535, его температура (не более 75 C) контролируется по TI-4230. В конденсаторе поз.1535 газожидкостная смесь охлаждается оборотной водой. Газожидкостную смесь необходимо охлаждать до возможно более низкой температуры, чтобы максимально сконденсировать метанол сырец.

Для поддержания на оптимальном уровне инертных компонентов (CH₄ и избыток H₂) и для регулирования давления в цикле синтеза часть газа (не более 120000 нм³/час) отводится в коллектор продувочных газов. Давление циркуляционного газа в коллекторе всаса компрессора (в месте отбора продувочных газов) измеряется по месту манометром PI-4203, на ЦПУ - индикаторами PI-4204 и PI-4204/1. В период пуска, остановки и аварийных ситуаций отвод газа из цикла синтеза на факел осуществляется с помощью клапана PV-4204, который управляется регулятором PIC-4204 с ЦПУ.

Метанол сырец из сепаратора поз.1-V-1134 через фильтры высокого давления поз.1731/1, 2, для контроля чистоты которых установлены местные перепадомеры PDI-4211, PDI-4212, поступает в сборник жидкого метанола сырца поз.1135, предварительно смешиваясь с потоком метанола-сырца от БПС. Уровень в сепараторе поддерживается клапанами LV-4205/A, B с помощью регулятора LIC-4205. В качестве переменной для регулятора используется модуль LI-4205-M со стандартным алгоритмом «среднее из трёх». Контроль уровня в сепараторе поз.1-V-1134 по месту осуществляется по показаниям местных индикаторов с датчиков уровня LT-4205-1, LT-4205-2, LT-4205-3. На ЦПУ уровень контролируется по индикаторам LI-4205-1, LI-4205-2, LI-4205-3. При понижении уровня до 15% по показаниям LI-4205-M на ЦПУ срабатывает сигнализация LAL-4205, при повышении уровня до 60% по показаниям LI-4205-M - сигнализация LAH-4205. Дальнейший рост уровня до 90% приводит к срабатыванию блокировки LAHH-4205 по стандартному алгоритму «два из трёх», что вызывает остановку циркуляционного компрессора поз.3132 для предотвращения попадания жидкого метанола сырца в компрессор.

В сборнике метанола сырца поз.1135 за счет понижения давления газы, растворенные в жидком метаноле сырце, десорбируются (выделяются) из жидкой фазы. Поддержание давления в сборнике метанола сырца поз.1135 не более 0,6 МПа осуществляется отводом десорбируемых газов (H₂, CH₄, CO₂, CO) на сжигание во вспомогательных горелках печей риформинга с помощью регулятора PIC-4213 через клапан PV-4213A. Регулятор PIC-4213 управляет также клапаном PV-4213B, который используется для отвода избытка газа на факельную установку в период пуска, остановки и аварийных ситуаций. Давление в сборнике поз.1135 по месту контролируется по манометрам PI-4214, PI-4215, на ЦПУ - по шкале регулятора PIC-4213. При повышении давления в сборнике до 0,89 МПа срабатывают предохранительные клапана PSV-4205/A, B, сбрасывающие избыточное давление в ресивер факельной установки поз.1160.

Уровень в сборнике поз. 1135 поддерживается регулятором уровня LIC-4207 с помощью клапана LV-4207. По месту уровень контролируется по уровнемерным стеклам LG-4206/A, B и местному индикатору LI-4207A, а на ЦПУ - по шкале регулятора LIC-4207. Минимальный уровень (15%) сигнализируется по LAL-4207, максимальный (65%) - по LAH-4207. Предусмотрена блокировка LAHH-4206 по высокому уровню в сборнике поз.1135 (3300 мм выше тангенсальной линии), которая приводит к остановке компрессора конвертированного газа поз.3131 по алгоритму "1+2" в случае подтверждения высокого уровня в дренажном резервуаре поз.1240 (LAH-8707 - 90%) или в ресивере факела поз.1160 (LAH-8703 - 90%).

Из сборника поз.1135 метанол сырец отводится через фильтры поз.1732/1, 2 в расширительный сосуд поз.1152. Перепад давления на фильтрах (н/б 0,05 МПа) замеряется перепадометром PDI-4216 .

2.4 Возможные опасности на рабочем месте, анализ экологической безопасности

Опасные производственные факторы на рабочем месте аппаратчика синтеза

Основными опасными производственными факторами в отделении синтеза являются:

Прорыв газа в результате разгерметизации трубопроводов и оборудования с последующим возгоранием и взрывом. Отравление парами метанола и окисью углерода при нарушении герметичности оборудования, при проведении газоопасных работ. Удушье вследствие низкого содержания кислорода в результате попадания человека в атмосферу, содержащую высокую концентрацию азота, водорода или природного газа при нарушении герметичности оборудования, при проведении газоопасных работ. Термические ожоги при прорывах водяного пара и его конденсата, при прикосновении к горячим, незащищенным термоизоляцией трубопроводам, арматуре, при возникновении пожара, взрыва. Поражения и ожоги электрическим током при неисправности электрооборудования, электрических цепей, при несоблюдении правил электробезопасности. Опасности, связанные с эксплуатацией оборудования, работающего под высоким давлением. Нарушение регламентируемых уровней в сосудах. Механические травмы, порезы, ушибы, ссадины, вывихи, переломы, полученные при:

Неправильном пользовании инструментом, неисправности ограждения площадок и переходов, неогражденных вращающихся и движущихся частях машин и механизмов, падении в незакрытые колодцы, приямки, лотки, каналы, падении на скользких покрытиях из-за пролива машинного масла, наледей и др.

Анализ экологической безопасности

При производстве 1 т метанола ректификата образуются следующие отходы :

Твёрдые отходы

К ним относятся отработанный катализатор синтеза метанола, (% вес):

Cu-443; ZnO-282; Al₂O₃-61; Cu₂O₃-131; Fe₂O₃ -0,1; Na₂O-0,06; графит -1,5 0,5

Предусматривается его использование в качестве вторичного сырья предприятиями цветной металлургии.

Газообразные отходы

Продувочные газы синтеза метанола, состава, (% вес):

CO - 0,45-2,36 ; CO₂ - 0,77-2,09 ; N₂ - 1,8-1,59 ; CH₃OH - 0,58-0,5 ;

CH₄ - 12,55-12,1 ; (CH₃)₂O - 0,01-0,03; H₂O - 0,06-0,05; H₂ - 83,78-81,28

Эти газы будут использоваться в качестве водородсодержащего сырья для гидрирования сернистых соединений, а также в качестве топлива в трубчатых печах.

Танковые газы, состава (% вес):

СО - 0,4-2,22; СО₂ - 4,09- 11,63; H₂ - 65,81-58,31; N₂ - 1,24-0,96; CH₄- 19,9-18,1; (CH₃)₂O- 0,18-0,39; H₂O - 0,8-0,83; CH₃OH- 7,55-7,56 Эти газы будут направляться в горелки печи риформинга в качестве топлива.

Жидкие отходы

К жидким отходам можно отнести кубовый остаток после основной ректификации следующего состава (% вес): H₂O - 99,98% ; CH₃OH - 0,02%.

Жидкие отходы направляются на биологическую очистку.

Ниже приводятся предельно допустимые концентрации метанола.

В воздухе рабочей зоны: ПДК рз = 5 мг/м³.

В атмосферном воздухе населенных мест: ПДКа = 0,5 мг/м³(среднесуточная). ПДКа = 1,0 мг/м³ (максимально-разовая).

В воде санитарно-бытового назначения: ПДКв = 3 мг/л.

В рыбохозяйственных водоемах: ПДКв = 0,1 мг/л.

Самые большие объемы выбросов - топочные газы вспомогательного котла, где содержание токсичных веществ превышает ПДВ. Для снижения токсичного действия оксидов азота на окружающую среду расположенных в окрестности предприятия жилых массивов дымовые трубы печей реформинга запроектированы на длину 60 метров, дымовые трубы огневого подогревателя и вспомогательного котла - на длину 45 метров. Преимущественное направление ветра юго-западное; площадка, где расположен комплекс метанола, выбрана с учетом розы ветров и расположена на возвышенности. Производство метанола можно считать экологически безопасным при условии снижения выбросов диоксида азота вспомогательным котлом. Для этого необходимо высокотемпературное или каталитическое восстановление диоксида азота до азота.

3. КОНТРОЛЬ РЕСУРСОВ И ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ

3.1 Внутрилабораторный оперативный контроль процедуры анализа

Таблица 6-внутрилабораторный контроль

Наименование	Контролируем параметр.	Частота и способ контроля	Нормы и технич. показатели. X	Методики и средства контроля	Требуемая точность измерения параметров
1	2	3	4	5	6
Циркуляцион. газ после	Объемная доля оксида углерода (CO)	1 раз в 2 часа	0,33% об.	Хроматографич	= 0,2% об.
сепаратора поз.1-V-1134	Объемная доля диоксида углерода (CO2)	1 раз в 2 часа	0,32,5% об.	Хроматографич	= 0,2% об.
SP 2/11-1	Объемная доля метана (CH4)	1 раз в 2 часа	н/б 13% об.	Хроматографич	= 0,2% об.
	Объемная доля оксида углерода (CO)	1 раз в 2 недели	0,33% об.	Хроматографич	= 0,2% об.
	Объемная доля диоксида углерода (CO2)	1 раз в 2 недели	0,32,5% об.	Хроматографич	= 0,2% об.
	Объемная доля водорода (H2)	1 раз в 2 недели	8088% об.	Расчетный
	Объемная доля кислорода (O2)	1 раз в 2 недели	н/б 0,25% об	Хроматографич	= 0,05% об.
	Объемная доля метана (CH4)	1 раз в 2 недели	н/б 13% об.	Хроматографич	= 0,2% об.
	Объемная доля азота (N2)	1 раз в 2 недели	н/б 1% об.	Хроматографич	= 0,05% об
	Объемная доля метанола (CH3OH)	По требованию	н/б 0,6% об.	Хроматографич	= 0,05% об
Циркуляц газ на	Объемная доля оксида углерода (CO)	1 раз в 2 часа	25% об.	Хроматографич	= 0,2% об.
Нагнетан компрес	Объемная доля диоксида углерода (CO2)	1 раз в 2 часа	1,53,5% об.	Хроматографич	= 0,2% об.
поз.3132	Объемная доля метана (CH4)	1 раз в 2 часа	н/б 13% об.	Хроматографич	= 0,2% об.
SP 2/11-3	Объемная доля оксида углерода (CO)	1 раз в 2 недели	25% об.	Хроматограф	= 0,2% об.
	Объемная доля диоксида углерода (CO2)	1 раз в 2 недели	1,53,5% об.	Хроматографич	= 0,2% об.
	Объемная доля водорода (H2)	1 раз в 2 недели	8086% об.	Расчетный	= 0,5% об.
	Объемная доля метана (CH4)	1 раз в 2 недели	н/б 13% об.	Хроматографич	= 0,2% об.
	Объемная доля кислорода (O2)	1 раз в 2 недели	н/б 0,25%об	Хроматографич
	Объемная доля азота (N2)	1 раз в 2 недели	н/б 1,5% об.	Хроматографич
Синтез- газ на входе в	Объемная доля оксида углерода (CO)	1 раз в 2 недели	316% об.	Хроматографич	= 0,2% об.
реактор проточного синтеза	Объемная доля диоксида углерода (CO2)	1 раз в 2 недели	29% об.	Хроматографич	= 0,2% об.
поз.R-2001	Объемная доля водорода (H2)	1 раз в 2 недели	7285% об.	Расчетный	= 0,5% об.
AP 0104	Объемная доля метана (CH4)	1 раз в 2 недели	н/б 13% об.	Хроматографич	= 0,2% об.
	Объемная доля кислорода (O2)	1 раз в 2 недели	н/б 0,25% об	Хроматографич
	Объемная доля азота (N2)	1 раз в 2 недели	0,21,6% об.	Хроматографич	= 0,05% об
Метанол сырец на выходе из	Испытание с перманганатом калия	1 раз в 2 недели	н/м 9 мин	Колориметрич	= 2 мин
сепаратор поз.V-2001 AP-0202	Кислотное число	1 раз в 2 недели	н/б 0,7 мг KOH/г	Титриметрич	= 0,05 мг KOH/г
	Массовая доля альдегидов и кетонов в пересчете на ацетон	1 раз в 2 недели	н/б 0,01% мас.	Титриметрич	= 0,0003% мас.
	Массовая доля парафинов (C7C21)	1 раз в 2 недели	н/б 0,06 % масс.	Хроматографич
	Массовая доля метилформиата	1 раз в 2 недели	не норм. % масс.	Хроматографич
	Массовая доля метилацетата	1 раз в 2 недели	не норм. % масс.	Хроматографич
	Массовая доля этанола	1 раз в 2 недели	не норм. % масс.	Хроматографич
	Массовая доля ацетона	1 раз в 2 недели	не норм. % масс.	Хроматографич
	Массовая доля изопропанола	1 раз в 2 недели	не норм. % масс.	Хроматографич
	Массовая доля пропанола	1 раз в 2 недели	не норм. % масс.	Хроматографич
	Массовая доля 2-бутанола	1 раз в 2 недели	не норм. % масс.	Хроматографич
	Массовая доля изобутанола	1 раз в 2 недели	не норм. % масс.	Хроматографич
	Массовая доля бутанола	1 раз в 2 недели	не норм. % масс.	Хроматографич

3.2 Контроль стабильности результатов испытаний с использованием контрольных карт

Шухарта

Представляет собой графический способ контроля показателей качества результатов анализа.

Для организации контроля стабильности результатов анализа с использованием контрольных карт определяют необходимое число процедур для достоверной оценки каждого из контролируемых показателей качества результатов анализа (с учетом принятых значений неопределенности оценок характеристик этих показателей, указанных в приложении Ж РМГ 76-2004 «Рекомендации по межгосударственной стандартизации. Государственная система обеспечения единства измерений. Внутренний контроль качества результатов количественного химического анализа») временной диапазон для получения необходимого числа контрольных процедур (устанавливается с учетом длительности процедуры выполнения анализа, стоимости анализа и взаимосвязи числа контрольных процедур с числом рабочих проб, анализируемых за месяц).

Диапазон измеряемых значений массовой доли воды от 0,020 до 5,00 % масс.

Массовая доля воды образца = 0,490 % масс. Число параллельных определений n = 2

Определяют необходимое число процедур для достоверной оценки каждого из контролируемых показателей качества результатов анализа. Число анализируемых рабочих проб за месяц равно 8, следовательно, число контрольных процедур должно быть не менее 2. Выбирают алгоритм проведения контрольных процедур - с применением образца для контроля.

Таблица 7 - Контроль повторяемости

Контроль повторяемости
Средняя линия	r'ср,о = 1,128·0,01·1,2 = 0,0135
Пределы предупреждения	r'пр,о = 2,834·0,01·1,2 = 0,0340
Пределы действия	r'д,о = 3,686·0,01·1,2 = 0,0442
Контроль внутрилабораторной прецизионности
Средняя линия	R'ср,о = 1,128·0,01·5,4 = 0,0609
Пределы предупреждения	R'пр,о = 2,834·0,01·5,4·= 0,1530
Пределы действия	R'д,о = 3,686·0,01·5,4· = 0,1990
Контроль погрешности с применением ОК
Средняя линия	К'ср,о = 0
Пределы предупреждения	К'пр,в,о = 0,01·10,5·= 0,1050 К'пр,н,о = -0,01·10,5 = -0,1050
Пределы действия	К'д,в,о = 1,5·0,1050 = 0,1575 К'д,в,о = -1,5·0,1050 = -0,1575

Таблица 8-Результат контрольный процедур

1) На основе полученных данных строят контрольные карты для контроля повторяемости, внутрилабораторной прецизионности и погрешности:

Рисунок 1 - Определение массовой доли воды в метаноле

При анализе полученных контрольных карт ситуаций, указанных в п. 3.6.2. и 3.6.3. не выявлено, следовательно, процедуру анализа можно считать удовлетворительной. Для заполнения протокола установленных показателей качества результатов анализа в соответствии с Приложением 3, рассчитывают следующие показатели: математическое ожидание систематической погрешности и и'_л,о и ее СКО у'_сл,о;

и'_л,о = УК'_к,о / L = (-0,0511) / 15 = -0,0034; и'_л,о = 100·(-0,0034) = -0,34 % отн.

% отн.

значение критерия Стьюдента t;



Сравниваем полученное значение t с t_табл(f) при числе степеней свободы f = L - 1 для доверительной вероятности P = 0,95. В данном случае t_табл(f) = 2,15. Поскольку t < t_табл(f), то математическое ожидание систематической погрешности незначимо на фоне случайного разброса, и в этом случае его принимают равным нулю.

Поскольку и'_л,о = 0, то д'_сл = 2·у'_сл,о = 2·0,52 = 1,04 % отн.