Проект реконструкции установки переработки нефти на химзаводе филиала ОАО "Красмаш" с разработкой реактора

К фланцевым соединениям аппаратов предъявляется требование малой металлоемкости, которое обеспечивается минимально возможными размерами конструкции.

Комплексный расчет фланцевого соединения состоит из определения геометрических размеров его основных элементов (фланцев, прокладок, болтов), удовлетворяющих условиям герметичности и прочности.

Рисунок 3.3 - Плоский приварной фланец

3.5.1 Конструктивные размеры фланца

Толщина втулки фланца из условия

, (3.44)

Принимаем м.

.

Определим высоту втулки фланца по формуле

, (3.45)

м.

Принимаем м.

Диаметр болтовой окружности

, (3.46)

где u - нормативный зазор между гайкой и втулкой, м,

- наружный диаметр болта, м.

м,

Принимаем u = 0,04 м.

При Р_р = 0,14 МПа, согласно таблице 4 [72], выбираем болт М27б значит диаметр болтовой окружности будет равен

м.

Определим наружный диаметр фланца

, (3.47)

где а - конструктивная добавка для размещения гаек по диаметру фланца.

Принимаем по таблице 5 [72]. для болта М27

а = 0,052 м,

м.

Наружный диаметр прокладки

, (3.48)

где - нормативный параметр, зависящий от типа прокладки.

Для плоских прокладок по таблице 5 [72].

м,

м.

Средний диаметр прокладки

, (3.49)

где b - ширина прокладки, м.

Принимаем b = 0,02 м, тогда

м.

Количество болтов

, (3.50)

Где t_ш - шаг расположения болтов, м.

, (3.51)

 м,

.

Принимаем , кратное четырем.

Высота фланца

. (3.52)

Для приварного в стык фланца

,

.

Принимаем .

Расчетная длина болта

, (3.53)

где l_о.б. - расстояние между опорными поверхностями головки болта и гайки м.

, (3.54)

.

.

3.5.2 Нагрузки, действующие на фланец

Равнодействующая внутреннего давления

, (3.55)

MH.

Реакция прокладки

, (3.56)

Где k - коэффициент, зависящий от материала и конструкции прокладки,

b - эффективная ширина прокладки.

Принимаем , м.

Для паронита при толщине мм, по таблице 8 [72],

.

МН.

Усилие, возникающее от температурных деформаций

, (3.57)

где - коэффициенты линейного расширения материала фланцев и болтов, ,

- расчетная температура неизолированных болтов, °С ,

- угловая податливость фланца,

- линейная податливость болтов и прокладки,

- расчетная площадь поперечного сечения болта,

По внутреннему диаметру резьбы принимаем ,

, (3.58)

°С,

°С.

Угловая податливость фланца

, (3.59)

где - безразмерные параметры.

, (3.60)

, (3.61)

,

, (3.62)

.

Тогда

,

, (3.63)

,

.

Линейная податливость прокладки

, (3.64)

где - коэффициент обжатия прокладки,

- высота прокладки, ,

- модуль упругости материала прокладки, .

Для прокладки из паронита

.

Принимаем толщину паронитовой прокладки

м.

Модуль упругости.

.

Линейная податливость болтов

, (3.65)

Значит

.

Тогда

МН (3.66)

Коэффициент жесткости фланцевого соединения:

, (3.67)

.

Болтовая нагрузка в условиях монтажа до подачи внутреннего давления

, (3.68)

Для паронитовой прокладки по таблице 9 [72]

МПа,

,

,

МН.

Болтовая нагрузка в рабочих условия

, (3.69)

МН.

Определим приведенный изгибающий момент

, (3.70)

,

,

.

Проверка прочности и герметичности соединения, условия прочности болтов при монтаже фланцевого соединения в рабочем состоянии выполняется при

, (3.71)

.

Условие выполняется .

, (3.72)

,

Условие выполняется .

Условие прочности неметаллической прокладки из паронита

. (3.73)

Для прокладки из паронита по таблице 1.44 [71] ,

, (3.74)

,

.

Значит ,

Условие выполняется .

Максимальное напряжение в сечении фланца, ограниченном размером и , МПа:

, (3.75)

Принимаем =1, т.к.

, (3.76)

, то

= 1,42 м. (3.77)

Тогда

, (3.78)

.

Значит:

МПа.

Определим напряжение во втулке от внутреннего давления

Тангенциальное

, (3.79)

МПа.

Меридиональное:

, (3.80)

МПа.

Условие прочности для сечения, ограниченного размером и у_о,

, (3.81)

, (3.82)

 .

Тогда

,

Условие выполняется .

Окружное напряжение в кольце фланца

, (3.83)

МПа.

Условие герметичности

, (3.84)

где и - угол поворота фланца, рад,

[и] - допускаемый угол поворота фланца.

Принимаем [и] = 0,013 рад.

, (3.85)

,

Условие выполняется .

4. Монтаж, ремонт, техническая эксплуатация изделия

4.1 Монтаж

Выверкой оборудования является установка машин и аппаратов в проектное положение с заданной точностью (в пределах допусков) [76]. К выверке относятся установка оборудования по заданным отметкам и осям, выверка горизонтальности, вертикальности, уклонов, прямолинейности и соосности отдельных частей машин и аппаратов. Трудоемкость выполнения выверочных операций достигает 15 - 20 % общей трудоемкости при монтаже оборудования. До установки оборудования на фундамент необходимо подготовить опорные элементы (пластины, клинья, инвентарные домкраты), т.е. установить их на выровненную поверхность фундамента горизонтально на проектную отметку относительно реперов. Измерительным инструментом являются уровни и нивелиры. Уровень может быть выполнен в виде бруска (с длиной рабочей поверхности 200-250мм) - брусковый, и в виде рамки - (рамный). Рамный уровень используют для выверки горизонтальных и вертикальных поверхностей. Цена деления (точность) уровня 0,02; 0,05; 0,1; 0,15 мм/м. Для проверки конструкций большой длины на горизонтальность применяют гидравлические уровни, которые представляют собой две головки, соединенные гибким шлангом (как сообщающиеся сосуды).

После установки на раме насадочную колонну выверяют по высоте и вертикальности. От точности установки колонны по вертикали во многом зависит эффективность работы насадки массообменных колонн.

Для выравнивания аппаратов по вертикали необходимо использовать подкладки и клинья, заранее установленные под опорное кольцо аппарата.

Допускаемые отклонения образующих аппаратов от вертикальности: для насадочных колонн 0,03 % высоты аппарата, но не более 35 мм.

При выверке теплообменных аппаратов отклонения от проектных осей и отметок, а также от горизонтальности и вертикальности составляют: главных осей аппарата в плане ±10 мм; фактической высотной отметки аппарата ±10 мм; оси вертикального аппарата от вертикали 3 мм на 1 м, но не более 35 мм; горизонтального аппарата от горизонтали 0,5 мм на 1 м [76].

Аппарат колонного типа может быть освобожден от грузоподъемных средств только после окончательной выверки и закрепления фундаментными болтами. Аппарат после установки должен быть закреплен на все фундаментные болты. До окончания затяжки гаек фундаментных болтов не разрешается проводить работы, могущие вызвать смещение аппарата. Аппарат на месте монтажа должен быть заземлен в соответствии с "Правилами защиты от статического электричества в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности" и ГОСТ 21 130-75.

Перед сборкой фланцевых соединений весь крепеж должен быть проверен на качество изготовления. Шпильки, предназначенные для работы при температуре свыше 300 °С, должны быть прографичены.

Перед затяжкой болтов необходимо убедится в правильности установки прокладки, в наличии полного комплекта крепежных изделий. Перекос фланцев, а также неполный комплект крепежа не допускается. Затяжку шпилек (болтов) фланцевых соединений производить стандартными ключами. Пользоваться для затяжки различными удлинителями не допускается.

Затяжка шпилек (болтов) производится равномерно в 3-4 приема в последовательности, схематично представленной на рисунке 4.1.

Через два часа после затяжки шпилек (болтов) производится их дополнительная подтяжка. Подтяжка шпилек во время работы аппарата не допускается.

Строповка производиться за специальные строповые устройства или в соответствии со схемой строповки с учетом массы груза и усилий, которые могут возникнуть в период подъема и установки аппарата.

Перед демонтажом следует сбросить давление, удалить остатки продукта промывкой и продувкой, убедиться в отсутствии давления и вредных и взрывоопасных продуктов в аппарате, отсоединить аппарат от трубопроводов, освободить от фундаментных болтов. Освобождение от фундаментных болтов аппаратов колонного типа производить после присоединения грузоподъемных средств.

Рисунок 4.1 - Схема затяжки болтов

4.1.2 Испытания оборудования

Термоизоляция аппаратов. Смонтированное оборудование подвергают испытаниям: гидравлическим или пневматическим на прочность и плотность (для сосудов и аппаратов).

Аппараты, поставляемые на место монтажа в полностью собранном виде, испытывают на прочность и плотность на заводе-изготовителе. Повторным испытаниям на месте монтажа такие аппараты подвергают в случаях: истечения гарантийного срока хранения; повреждения оборудования при транспортировании к месту установки; монтажа аппарата с применением сварки, пайки или вальцовки элементов, работающих под давлением. При поставке оборудования блоками или отдельными деталями его испытывают после сборки и сварки в монтажных условиях.

Оборудование с защитным покрытием или изоляцией испытывают до наложения покрытия или изоляции.

Температуру воды при гидравлическом испытании поддерживают не ниже 5 °С и не выше 40 °С. Перепад температур окружающей среды и воды, применяемой для гидравлического испытания, не должен превышать 5 °С.

При испытании вертикальных аппаратов в горизонтальном положении к пробному давлению прибавляют гидростатическое давление.

Продолжительность испытаний пробным давлением составляет: 10 мин при толщине стенки аппарата до 50 мм; 20 мин при толщине стенки 50-100 мм; 30 мин при толщине стенки более 100 мм; 60 мин для литых и многослойных сосудов независимо от толщины стенки. По истечении указанного времени давление постепенно уменьшают до рабочего и тщательно осматривают все соединения и сварные швы (обстукивают молотком). Во время осмотра поддерживают рабочее давление. Замеченные дефекты исправляют после полного сброса давления и вывода воды из аппарата. Оборудование считают выдержавшим гидравлическое испытание, если давление в течение всего периода испытаний не уменьшается, а при осмотре не обнаружены признаки разрыва, течи в сварных соединениях, а также видимые остаточные деформации.

Аппараты, работающие при атмосферном давлении, испытывают наливом воды до верхней кромки и выдержкой в таком состоянии в течение 4 ч, а затем осматривают, обстукивая сварные швы молотком. Допускается испытывать сварные швы, смачивая их поверхности изнутри аппарата керосином в течение всего периода испытания. При отсутствии дефектов на наружной поверхности сварных швов, покрытых предварительно меловым раствором, не должно быть пятен.

При пневматических испытаниях воздухом или инертным газом, которые проводят при невозможности выполнения гидравлических испытаний, измеряют падение давления в течении 24 часов.

Оборудование считают выдержавшим испытание на прочность и плотность, если Ар не превышает: 0,1 и 0,2 % - при токсичных рабочих газах соответственно для закрытых помещений и открытых участков; 0,2 и 0,4 % - при пожаро- и взрывоопасных газах соответственно для закрытых помещений и открытых участков.

После испытаний аппарата на прочность и плотность его термоизолируют. Нанесение на поверхность аппарата и трубопроводов защитных и термоизоляционных покрытий относится к специальным строительным работам и выполняется специализированными строительномонтажными организациями. До нанесения теплоизоляции монтажная организация устанавливает крепежные изделия и приспособления на аппаратах (штыри, крючки, подвески и др.), если эти работы не выполнены на заводах-изготовителях.

В качестве изоляции чаще всего используют маты из минеральной ваты, которыми покрывают корпус аппарата снаружи; швы матов стягивают отожженной стальной проволокой диаметром 1-2 мм. Затем снаружи минеральную вату укрепляют крупноячеистой проволочной сеткой, поверхность которой штукатурят. После высыхания слой штукатурки оклеивают тканью и окрашивают алюминиевой или другой устойчивой краской.

В качестве изоляции применяют также стекловату, стеклоткань, а для защиты теплоизоляции - асбошиферные плиты и полуцилиндры, тонкие листы из алюминиевого сплава, а также оцинкованное железо.

Термоизоляционные работы проводят только при положительной температуре окружающей среды и термоизоляционных материалов (не ниже 5 °С).

Термоизоляционную футеровку аппаратов выполняют из огнеупорного кирпича или асбоцементной массы. Наиболее распространена термоизоляция асбоцементом благодаря его достаточной механической прочности, незначительной теплопроводности и невысокой стоимости. После нанесения термоизоляции и футеровки аппарата составляют соответствующий акт.

4.1.3 Сдача оборудования

Пусконаладочные работы. Перед сдачей, как описано выше, аппараты подвергают гидравлическим или пневматическим испытаниям, а машины, механизмы и аппараты с приводами испытывают вхолостую и под нагрузкой.

Испытания вхолостую включают: пробные пуски с остановками для проверки работы всех узлов оборудования и устранения неполадок; непрерывные испытания вхолостую.

Испытания под нагрузкой состоят из следующих операций: пробные испытания с постепенным увеличением давления и остановками для осмотра; проверка работы всех узлов и устранение неполадок; непрерывное испытание под нагрузкой; устранение дефектов, обнаруженных в процессе испытания; заключительное контрольное испытание под нагрузкой.

После контрольного испытания оборудования под нагрузкой составляют акт о готовности оборудования к комплексному опробованию.

При сдаче смонтированного оборудования в комплексное опробование предъявляют: акты готовности фундамента и приемки оборудования в монтаж; акты о выявленных дефектах оборудования; акты проверки правильности установки оборудования на фундамент; акты испытаний смазочной, гидравлической и пневматической систем, испытаний на прочность и плотность, испытаний вхолостую и под нагрузкой; монтажные и сборочные формуляры; комплект рабочих чертежей на монтаж оборудования с подписью ответственного представителя монтажной организации; акт о соответствии выполненных работ этим чертежам или изменениях, внесенных в процессе монтажа.

Комплексное опробование смонтированного оборудования на инертных средах в пусковой период, пуск производства на рабочих средах, испытания оборудования на проектных нагрузках и освоение мощностей проводят специализированные пусконаладочные управления. После выполнения указанных работ оборудование принимают в эксплуатацию с оформлением соответствующего акта.

4.2 Указания по эксплуатации

Во время работы аппаратов необходимо следить за показаниями приборов и сигнализации, перепадом давления в аппарате.

Обслуживание производиться в соответствии с графиком, который разрабатан предприятием, с учетом существующих норм обслуживания аналогичного оборудования и местных условий эксплуатации.

Подготовку аппаратов к ремонту и их ремонт следует производить в соответствии с ПБ 03-576-03, ОТУ2-92 «Сосуды и аппараты. Общие технические условия на ремонт корпусов» и Инструкции 1 1-12-95.

Проверку технического состояния аппаратов и сосудов, их обслуживание должны производиться согласно требованиям ПБ 03-576- 03 и Инструкции по эксплуатации и технике безопасности предприятия.

4.3 Текущий ремонт

Для поддержания аппарата в исправном состоянии сосуда обязан своевременно проводить в соответствии с графиком его ремонта. При ремонте следует соблюдать требования по технике безопасности, изложенные в разделе 7 «Безопасность и экологичность проекта».

Ремонт сосудов и их элементов, находящихся под давлением не допускается.

До начала производства работ внутри сосуда, соединенного с другими работающими сосудами общим трубопроводом, сосуд должен быть отделен от сосудов и трубопроводов заглушками или отсоединен. Отсоединенные трубопроводы должны быть заглушены.

Применяемые для отключения сосуда заглушки, устанавливаемые между фланцами, должны быть соответствующей прочности и иметь выступающую часть (хвостовик), по которой определяется наличие заглушки. При установке прокладок между фланцами они должны быть без хвостовиков.

Перед вскрытием аппарата следует убедиться, что давление в аппарате атмосферное, температура снижена до нормальной, вредная, взрывоопасная и пожароопасная среда в аппарате отсутствует, особенно тщательно обращать внимание на застойные места. При необходимости должен быть произведен анализ воздушной среды на отсутствие вредных или других веществ, превышающих предельно допустимые концентрации (ПДК). Работы внутри сосуда должны выполнятся по наряду-допуску.

При работе внутри сосуда (внутренний осмотр, ремонт, чистка и т.п.) должны применяться безопасные светильники на напряжение не выше 12 В во взрывобезопасном исполнении.

5. Строительные решения

5.1 Общие вопросы

При строительных решениях следует руководствоваться строительными и санитарными нормами и правилами, отраслевыми правилами техники безопасности и противопожарными условиями проектирования.

Основное назначение строительного проектирования - поиск таких решений, которые при меньших материальных и трудовых ресурсах дают больший прирост производственных мощностей и увеличение объёма производимой продукции.

К основным принципам строительного проектирования для НПЗ относятся[64]:

1. Надёжность - способность зданий и сооружений длительное время выдерживать нагрузки и воздействия как внутренние (от оборудования, трубопроводов, перерабатываемых веществ), так и внешние (атмосферные). Это достигается учетом всех нагрузок и воздействий, правильными расчётами на прочность и устойчивость и выбора наиболее рациональной конструктивной схемы.

2. Противопожарная устойчивость - способность зданий и сооружений противостоять пожарам при одновременном обеспечении максимума безопасности персонала. Более подробно противопожарные мероприятия для зданий и сооружений, с учётом их категории по взрывопожарной опасности приведены в разделе «Безопасность и экологичность проекта».

3. Взрывоустойчивость - неразрушаемость основных строительных конструкций при взрыве внутри здания. Разрушение конструкций предотвращается за счёт взрывных проёмов, роль которых выполняют оконные и дверные проёмы.

4. Индустриальность строительства - возможность возведения зданий и сооружений из конструкций и блоков, заранее изготовленных в заводских условиях.

5. Обеспеченность условий промсанитарии и гигиены труда. Вопрос более подробно освещается в разделе безопасности и экологичности проекта.

6. Экономичность - минимально возможная стоимость строительства и эксплуатации зданий и сооружений при высокой степени надёжности.

5.2 Конструктивные решения зданий и сооружений

Здания и помещения взрывоопасных производств проектируются с применением легкосбрасываемых наружных ограждающих конструкций, и обращается внимание на огнестойкость строительных конструкций.[46]

Фундамент здания принимаем в зависимости от характера действующих на него усилий, несущей способности и глубины промерзания грунтов. Исходя из местных условий, принимаем ленточный фундамент из четырех рядов сборных железобетонных блоков сечением 600x600 мм длиной 3000 мм, которые укладываются по монолитной железобетонной подушке высотой 400 , шириной 1200 мм. Глубина заложения фундамента 2800 мм. Фундамент поднимается на 250 мм над нулевой поверхностью. Между фундаментом и стеновой панелью укладывается гидроизоляционный слой.

Для основного оборудования выбираем железобетонный монолитный фундамент с подъемом ленточного основания под колонны, с забетонированным крепежом под юбку колонны. Высота колонны достигает 50-60 м в связи с чем необходима большая поверхность опоры. Закрепление фундамента осуществляется с помощью свайного поля, поскольку грунты являются суглинами мягко- и твердопластичными.

Стены выполнены из железобетонных панелей 6000x12000x300 мм, которые обладают высокой индустриальностью, улучшают качество и снижают вес здания.

Перегородки выполняем также из панелей, а нестандартные перегородки - кирпичные.

Покрытие зданий предназначено для защиты помещений от атмосферных воздействий. Оно состоит из несущей и ограждающей частей.

В качестве покрытий применяем железобетонные панели. На плитах покрытия укладываем невентилируемую кровлю, включающую в себя послойно снизу вверх:

-пароизоляцию;

-полужесткие минераловатные плиты;

-стяжку из цементного раствора;

-три слоя рубероида на битумной мастике;

-гравий втопленный в мастику.

Лестницы - металлические для подъёма на покрытие. Для его эксплуатации и при возгорании.

Двери распашные, одно и двупольные, деревянные, размером 500Ч2000 мм.

Ворота раздвижные деревометаллические, с калиткой для прохода людей. Размер ворот 3600Ч3600 мм.

Полы имеют покрытия из мозаичной плитки на цементном растворе, который является стяжкой. Покрытие укладывается по

покрытия, легко поддающиеся чистке. Полы выполняют из химически стойких материалов, не способных собирать агрессивные вещества.

В производственном помещении предусматривают для проветривания открывающиеся створки (фрамуги) оконных переплетов или световых фонарей.

При проектировании нефтехимических предприятий с учетом группы производственных процессов предусматривают бытовые помещения, гардеробный блок, душевые и умывальные помещения.

5.3 Размещение оборудования

Оборудование установки перегонки нефти размещено в здании.

Всё технологическое оборудование на установке (колонны, теплообменники, холодильники, и т.д.) расположено на железных балках перегородок уровня здания с учётом обвязки трубопроводами.[67]

Компоновку технологического оборудования выполняем исходя из следующих условий:

- ширина основных проходов по фронту обслуживания предусматриваем 2 м;

- возможность проезда транспорта для ремонта оборудования;

- металлические лестницы к площадкам по высоте реакторов, теплообменников выполнены шириной 0,9 м.

Минимальные расстояния для проходов определены между наиболее выступающими деталями оборудования, а также с учётом устройства для него фундаментов, изоляции, ограждения.

6. Автоматизация производственного процесса

6.1 Обоснование выбора параметров контроля и регулирования и управления

Реактор является сложным объектом управления со значительным временем запаздывания (например, в отдельных случаях выходные параметры процесса начнут изменяться после изменения параметров сырья лишь через 1-3 ч), с большим числом параметров, характеризующих процесс, многочисленными взаимосвязями между ними, распределённостью их и т. д.

Для обеспечения наибольшей эффективности процесса ректификации, а так же соблюдением режима работы реактора, необходимо поддерживать оптимальные технологические параметры, такие как давление и температуру, регулирование уровня в реакционной части аппарата.

Места установок точек контроля и регулирования были выбраны исходя из технологических и конструктивных соображений.

Реактор работает при давлении 0,04 МПа. Температура в реакторе 60- 210 °С, которую необходимо контролировать с целью соблюдения технологического процесса, в соответствии с регламентом. Для поддержания необходимой температуры установлены ТЭНы.

Для получения необходимого количества продукта, нужно регулировать уровень, поступающего в реактор, жидкого нефтепродукта.

Правильный подбор и применение современных средств автоматизации позволяет поддерживать протекание технологического процесса внутри колонны в соответствии с требованиями для получения продукта необходимого качества.

На линии 1происходит измерение температуры в реакторе на разный уровнях. Для этого установлены термометры сопротивления TE 1-1,1-2, 1-3, 1-4. На щите располагается вторичный многопоточный показывающий и регистрирующий прибор TJIR 1-5.

На линии 2 происходит измерение и контроль давления в верхней части реактора. Прибором по месту является преобразователь давления PT 2-1, далее сигнал поступает на вторичный показывающий регистрирующий прибор PIR 2-2, установленный на щите иоборудованный сигнальным устройством.

На линии 3 происходит измерение и сигнализация поступающей нефти. Для этого установлен датчик индикатор уровня LE 3-1, после которого сигнал передаётся через преобразователь LT 3-2 на вторичный прибор LIRA 2-3, установленный на щите и оборудованный сигнальным устройством.

6.2 Выбор приборов и средств автоматизации

При выборе наиболее предпочтительного варианта технических средств для системы, учитывают основные требования:

-технологические;

-системные;

Выбраны технологические требования, исходя из следующих параметров:

а) по виду измеряемого параметра (приборы температуры, давления, расхода);

б) по величине параметра (прибор с определенным диапазоном измерений); '

в) по характеру измеряемой среды (жидкость);

г) по месту установки прибора или отборного устройства;

е) по размещению объекта (расстояние от мест установки датчиков, преобразователей и исполнительных механизмов до пунктов контроля и управления с учетом прокладки импульсных и командных линий).

В ходе работы были выбраны приборы в зависимости от следующих системных параметров:

-серийности выпуске современных технологических средств;

-степени функционального развития;

-вида потребляемой энергии;

-унификации входных и выходных сигналов;

-энергетических параметров;

-метрологических характеристик (класс точности и т.д.).

При выборе технических средств ориентировались на серийно- выпускаемые, стремились к применению однотипных средств, входящих в состав локальных систем автоматического контроля, регулирования и управления.

Так как производство взрывопожароопасное, то выбираем приборы, характеризующиеся безопасностью применения в легковоспламеняемых и взрывоопасных средах (пневматические приборы).

Контроль температуры

Термометры сопротивления унифицированным выходным сигналом Метран - 2700.

Метран - 2700 микропроцессорные Термометры сопротивления с унифицированным выходным сигналом 4-20 или 20-4 мА предназначены для измерения температуры различных сред в газовой, нефтяной, угольной, энергетической, металлургической, химической, нефтехимической, машиностроительной, металлообрабатывающей, приборостроительной, пищевой, деревообрабатывающей и других отраслях промышленности, а также в сфере ЖКХ и энергосбережения.

Отличительные особенности:

- гальваническая развязка входа от выхода;

- самодиагностика технического состояния;

- повышенная защита от индустриальных помех;

- повышенная вибростойкость;

- возможность выносного монтажа измерительного преобразователя на DIN рейке.

Приборы регистрации параметров

Видеографический безбумажный многоканальный регистратор Метран-910 предназначен для сбора, визуализации, регистрации и регулирования различных параметров технологических процессов. Легко интегрируется в системы АСУТП. Чрезвычайно удобен и при автономном применении, обладая развитой системой экранных меню управления и работы с архивом, большой внутренней памятью и интерфейсом к внешней Flash-памяти.

Основные достоинства:

* контрастный цветной дисплей на TFT- матрице (5,6" или 10,4") с широким углом обзора;

* свободная программируемость аналоговых каналов под различные типы входных сигналов и межканальная гальваническая изоляция;

* высокое быстродействие;

* математическая обработка по каждому каналу;

* соответствие требованиям ЭМС.

Код ОКП 42 2700

- До 20 универсальных аналоговых входов;

- Межканальная гальваническая изоляция;

- Полный цикл опроса всех каналов 0,1 с;

- Дискретные входы и выходы;

- Математическая обработка данных;

- Вычисление расхода сред;

- Сумматоры, счетчики, таймеры, работа порасписанию;

- Перенос архива на USBFlash карту илиSD/MMC карту;

- Представление данных на экране: тренды, шкалы(bargraph), комбинация из трендов и шкал, числовые значения;

- Встроенныеинтерфейсы RS485 (Modbus RTU +OPC Server), Ethernet (Modbus TCP/IP), USB Host, CAN 2.0;

Кнопочный пост:

Пост кнопочный ПКЕ 112-2

Посты управления кнопочные серии ПКЕ предназначены для коммутации электрических цепей управления переменного тока напряжением до 660В частотой 50 и 60Гц и постоянного тока напряжением до 440В.

Таблица 6.1 - Спецификация оборудования

Поз.	Наименование и техническая характеристика	Тип, марка оборудования	Завод изготовитель	Ед. изм.	Кол-во
1-1, 1-2, 1-3, 1-4	ТСМ Метран-203-02-320-В-2-1-ГП	Метран-203	Метран	шт	4
2-1	Интеллектуальный датчик давления	Метран-100ДД-1434-К-02-МП2	Метран	шт	1
3-1	Rosemount 3051SAL	Rosemount 3051S	Rosemount	шт	1
1-5	Метран-2700-(0...500) С°-0.15 -(4-20) мА-к-60-A01-5000	Метран-2700	Метран	шт	1
2-2	Метран-910-4-8-P-БМ-ГП	Метран-910	Метран	шт	1
3-2	Сигнализатор уровня жидкости	Rosemount 2110	Rosemount	шт	1
3-3	Метран-910-4-8-P-БМ-ГП	Метран-910	Ментран	шт	1

7. Безопасность и экологичность проекта

7.1 Безопасность проекта

Улучшение условий труда в современных условиях на производстве связано с решением таких социально-экономических задач, как повышение производительности труда, повышение его качества, создание условий для раскрытия творческих возможностей каждого работника. Поэтому, улучшение условий труда способствует повышению трудовой дисциплины, снижению потерь от заболеваний и травматизма.

На предприятии Химического завода - филиала - ФГУП «Красмаш», Красноярский край, ЗАТО Железногорск эксплуатируют различные виды машин и аппаратов. Механизация и автоматизация производственных процессов неотрывно связаны с увеличением энергоёмкости предприятий, увеличением потребления электрической энергии и воды. Возросшая технологическая вооружённость предприятия и перспективы её дальнейшего развития ставят перед инженерами-механиками машин и аппаратов химической и нефтехимической промышленности задачу неукоснительного выполнения требований системы стандартов безопасности труда, которая включает в себя ряд конкретных требований и мер по видам опасных и вредных производственных факторов.

7.1.1 Характеристика основных опасных и вредных производственных факторов

В установке по переработке нефти размещены: ректификационная колонна, реактор, теплообменники, емкости. В данном проекте разрабатывается безопасность работающих при обслуживании химического реактора.

В процессе эксплуатации химического обслуживающий персонал подвержен воздействию физических и опасных психофизиологических и вредных производственных факторов. Рабочими местами для работы с реактором являются: операторская и обслуживающие площадки по всей высоте колонны.:

В соответствии с требованиями ГОСТа 12.0.003-74*ССБТ [1] подразделяются:

1. Физических

- повышенный уровень шума на рабочем месте (уровень шума достигает при нескольких включенных аппаратах 90дБ) -отрицательно сказывается на нервной системе человека, излишняя утомленность.

- повышенная влажность воздуха (W_д = 75%; W_ф = 65%), вызываемая работой оборудования, за счёт больших разностей температур происходит образование конденсата на поверхности рабочих органов машин и аппаратов; за счёт слива воды в очистительные через сливные отверстия в полу цеха. Это повышает поглощение тепла окружающими предметами, что приводит к потере тепла организмом человека, вследствие понижения температуры воздуха;

- повышенное значение напряжения в электрической цепи (220-380В) к которой подключены приборы управления колонной и сама колонна (ТЭНы), действие этого фактора может привести к двум видам поражения: электрическим травмам (электрические ожоги, механические повреждения) и к электрическим ударам U_H = 36 B

- расположение рабочего места на высоте h = 7350 см относительно поверхности пола, из-за высоты- травмирование. Для обеспечения безопасности установлено защитное ограждение (перила вдоль рабочих площадок и на лестницах) [31].

- повышенный уровень статического электричества, вследствие, движения жидкости по трубопроводу;

- повышенная температура поверхности реактора (свыше 60 °С) - термический ожог;

- повышенная температура воздуха рабочей зоны. Температура воздуха рабочей зоны в тёплый период года превышает тридцать градусов, что является отклонением от допустимых параметров микроклимата

- недостаток естественного света

2. Психофизиологических

Нервно-психические:

- монотонность труда;

- статические перегрузки. Работающему приходится длительное время стоять на одном месте, не перемещаясь, что приводит к быстрой усталости

- перенапряжение зрительных, слуховых анализаторов;

Монотонность труда связана с однообразием выполняемых операций(в течении 8 часов беспрерывное наблюдение за приборами);

Перенапряжение анализаторов связано с постоянным напряжением органов зрения, слуха, в связи с постоянным контролем за показаниями приборов, при низкой освещенности цеха. Анализаторы слуха перенапрягаются, т.к. в цехе находится несколько насосов работающих на больших оборотах.

7.1.2 Основные характеристики опасности производства

Характеристика опасности сооружения где расположен реактор приведена в таблице 7.1

Таблица 7.1 - Характеристика опасности сооружения

Категория помещения по взрывопожарной и пожарной опасности	Класс помещения по степени опасности поражения людей эл.током	Класс взрывоопасной зоны в помещении	Устройства молниезащиты	Степень огнестойкости здания	Санитарно защитная зона
¬Ј1 Пожароопасная	С повышенной опасностью	П-1	Специальный объект надежность защиты (0,9 - 0,99)	I	II

К категории В1 относятся такие помещения, в которых присутствуют горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть, при условии, что помещения, в которых они имеются в наличии или обращаются, не относятся к категориям А и Б [4].

По степени опасности поражения людей электрическим током помещение цеха ПМХ относится к помещению с повышенной опасностью, так как в данном помещении высокая влажность (65 %), имеются железные и железобетонные полы, и существует возможность одновременного прикосновения человека к имеющим соединение с землёй металлоконструкциям здания, технологическим аппаратом с одной стороны и к металлическим корпусам электрооборудования с другой стороны [5].

По уровню опасности загрязнения токсическими отходами предприятие относится к З классу (опасное), согласно СаНПиН 2.2.1/2.1.1200 - 03 [3].

Согласно [6] производственный корпус по молниезащите относится к специальным объектам с повышенной опасностью, относятся средства связи и пожароопасные объекты. При ударах молнии на этих объектах происходит недопустимое нарушение коммунального обслуживания (телекоммуникаций); возникает косвенная опасность пожара для соседних объектов. Степень надёжности защиты составляет 0,99.

Производственный корпус относится к специальным объектам с ограниченной опасностью, последствия поражения которого связаны с меньшим материальным ущербом.

Помещение отделения относится в I степени огнестойкости, так как стены и перекрытия сделаны из железобетона.

7.1.3 Организационные мероприятия по созданию безопасных и здоровых условий труда

Организация службы охраны труда.

Общая численность рабочего персонала на ФГУП «Химзавод» составляет 1500 человек, вследствие чего в соответствии с Федеральным законом № 197 - ФЗ на предприятии создана служба по охране труда, состоящая из 4 человек: начальника службы охраны труда, инженера по охране труда и их заместителей.

Служба по охране труда на Химзаводе занимается проведением инструктажей по охране труда, обучением работников безопасным методам труда, проверкой знаний специалистов в области охраны труда, расследованием несчастных случаев, организацией работ по обеспечению работниками требований охраны труда, контролем над соблюдением работниками, законов и иных нормативных правовых актов об охране труда, организацией профилактической работы по предупреждению производственного травматизма, профессиональных заболеваний и заболеваний, обусловленных производственными факторами, а также работами по улучшению условий труда.

Обучение безопасности труда производится в соответствии с ГОСТ 12.0.004-90 «Организация обучения безопасности труда»[8], контролируется инженером по охране труда и осуществляется по программам, разработанным с учетом отраслевых типовых программ и утвержденных руководителем предприятия. По окончании обучения комиссией проводится проверка теоретических знаний и практических навыков.

Обучение и инструктаж по охране труда рабочего персонала

На Химзаводе проводят следующие виды инструктажа:

а) Вводный инструктаж.

Его проходят:

- работники, вновь принимаемые на Химзавод;

- учащиеся, направляемые на предприятие для прохождения производственной практики.

Вводный инструктаж проводится инженером по охране труда и включает в себя:

- правила по охране труда;

- безопасные условия работы в цехах;

- правилами электробезопасности;

- инструкции по обслуживанию оборудования;

- правила внутреннего распорядка;

- основные причины несчастных случаев и мероприятия по их предупреждению и предотвращению;

- порядок оказания первой медицинской помощи при несчастных случаях.

б) Первичный инструктаж на рабочем месте.

Его проходят:

- все вновь поступающие работники;

- работники, переводимые из одного структурного подразделения в другое;

- учащиеся, направляемые на предприятия, для прохождения производственной практики.

Данный вид инструктажа содержит следующие пункты:

- устройство обслуживаемого оборудования;

- назначение и правила пользования ограждениями и предохранительными приспособлениями;

- правильная организация рабочего места;

- безопасные приёмы работы;

- индивидуальные средства защиты.

Инструктаж сопровождается показом на месте правильных приемов работы, с повторением работниками этих приемов и проводится мастером участка, руководитель структурного подразделения.

После первичного инструктажа, все работники проходят обязательную стажировку в течение 14 рабочих смен.

в) Повторный инструктаж.

Данный инструктаж проводится при обучении и для проверки знаний работниками правил и инструкций по охране труда и умения работников практически применять навыки, полученные ими при проведении вводного и первичного инструктажа.

Все работники, независимо от их квалификации и стажа работы, в установленное время проходят повторный инструктаж по охране труда на рабочем месте - не реже одного раза в три месяца. Данный инструктаж проводят инженер по охране труда, мастер участка, руководитель структурного подразделения.

г) Внеплановый инструктаж.

Данный инструктаж по охране труда проводят на рабочем месте в следующих случаях:

- при изменении технологического процесса;

- при несчастных случаях, имевших место быть из-за нарушения работниками требований охраны труда;

- при введении в действие новых стандартов, правил, инструкций по охране труда;

- по требованию органов надзора и контроля.

Внеплановый инструктаж проводят инженер по охране труда, мастер участка.

д) Целевой инструктаж.

Данный инструктаж проводят:

- при выполнении разовых работ, не связанных с обязанностями по специальности;

- при ликвидации последствий аварий, стихийных бедствий и катастроф;

- при производстве работ, на которые оформляется наряд-допуск или другой разрешающий документ на выполнение работ.

Целевой инструктаж проводит непосредственно руководитель работ.

Проведение каждого вида инструктажа заканчивается записью в журнале с обязательной подписью инструктирующего и инструктируемого.

Работники предприятия в цехе производства малотоннажного химического (далее ПМХ) обеспечены следующими средствами индивидуальной защиты: костюм х/б для работы с нефтепродуктами общих промышленных загрязнений в соответствии с ГОСТ 27575-87[9], плащ для защиты от воды в соответствии с ГОСТ 12.4.134-83[10], ботинки кожаные или сапоги кирзовые с жёстким подноском в соответствии с ГОСТ 12.4.137-84[11], сапоги резиновые в соответствии с ГОСТ12.4.072-79 и ГОСТ 5375-79[12,13], головной убор в соответствии с ОСТ 17-635-87[14], перчатки резиновые или из полимерных материалов в соответствии с ГОСТ 12.4.010-75 и ГОСТ 12.4.183-91[16], перчатки с полимерным покрытием в соответствии с ГОСТ 12.4.010-75[15] и ГОСТ 12.4.183-91[16], каска защитная в соответствии с ГОСТ 12.4.128-83[17] и ГОСТ 12.4.207-99[18], очки защитные в соответствии с ГОСТ 12.4.013-97[19], подшлемник под каску в соответствии с ТУ8490-001-84222697-02[20], противогаз фильтрующий с коробками фильтрующими марки А, КД в соответствии с ГОСТ 12.4.121-83[21] и ТУ 2568-176-05803014-95[22], пояс предохранительный в соответствии с ГОСТ 12.4.205-95 и ГОСТ 12.4.224-99, костюм х/б с масловодоотталкивающей пропиткой на утепляющей прокладке в соответствии с ГОСТ Р 12.4.236-2007[25] и ГОСТ 29335-92[26], шапка- ушанка в соответствии с ГОСТ 10325-79[27], валенки в соответствии с ГОСТ 18724-88[28], перчатки с полимерным покрытием, нефтеморозостойкие в соответствии с ГОСТ 12.4.010-75[15] и ГОСТ 12.4.183-91[16], перчатки шерстяные (вкладыши) в соответствии с ГОСТ 12.4.010-75[15].

Режим труда и отдыха

Химзавод работает 24 часа в сутки. Рабочий день разбит на три восьмичасовых смены по следующей схеме: с 8 до 16 ч- дневная смена, с 16 до 24 ч - вечерняя смена, с 24 до 8 ч - ночная смена. После 4 ч работы с начала смены работнику предоставляется часовой обеденный перерыв. В целом же режим труда и отдыха на Химзаводе выглядит следующим образом:

- продолжительность рабочей смены ремонтного, операторского и управляющего персонала - 8 ч;

- обеденный перерыв 60 мин;

- ежедневный (междусменный) отдых 16 ч;

- выходные - 91 день;

- нерабочие праздничные дни 14 дней;

- регламентируемые перерывы по 15 мин через каждые 2 ч;

- ежегодный оплачиваемый отпуск - 28 дней.

По трудовому законодательству работнику также предоставляются краткосрочные внеплановые и декретные отпуска. К первым относятся дни, пропущенные по болезни; дни, пропущенные при выполнении государственных обязанностей; дни, пропущенные в связи с учебой; дни, пропущенные с разрешения администрации (по семейным обстоятельствам). Декретный отпуск предоставляется на время воспитания ребёнка до трёх лет.

Также в административном корпусе цеха на втором этаже имеется комната отдыха, где работники могут проводить свободное время, что исключает их переутомление.

7.1.4 Производственная безопасность

Механизация и автоматизация трудоёмких работ

Внедрение комплексной автоматизации и механизация производственных процессов, способствует повышению технического уровня производства, производительности труда, снижению себестоимости, улучшению качества продукции, обеспечению благоприятных условий труда и его безопасности.

Применение системы автоматического регулирования уровня в установке переработки углеводородного сырья, позволяет с наибольшей точность и простотой осуществлять контроль за уровнем нефтепродукта, а так же регулировать уровень с помощью клапана подачи нефтепродукта., что значительно сокращает использование ручного труда, улучшает гигиену реакторного цеха, тем самым значительно улучшает условия труда.

Автоматизация способствует безаварийной работе оборудования, исключает случаи травматизма, предупреждает загрязнение воздуха и водоемов промышленными отходами.

Создание высокоэффективных систем автоматизации

технологическими процессами возможно при использовании современных технических средств: датчиков, преобразователей, вторичных приборов, средств вычислительной микропроцессорной техники.

При возникновении необходимости поднятия, опускания или перемещения крупногабаритных, тяжеловесных элементов технологического оборудования применяют мостовой кран КМ-3000

Обеспечение безопасности работающих при эксплуатации и обслуживании установки по переработки углеродного сырья.

Основные виды деятельности, выполняемые при эксплуатации установки переработки углеродного сырья: автоматическая закачка нефти в промежуточную емкость; наблюдение и поддержание работы теплообменников, ректификационных колон и реакторов. Для обеспечения безопасности работающих при эксплуатации установки предпринят ряд мер.

Конструкция фундамента представляет собой твёрдый ровный железобетонный пол.

Материалы, выбранные для изготовления деталей и узлов машины, которые работают на изгиб, кручение и срез, обеспечивают достаточную прочность и длительную работоспособность, а также обладают коррозионной стойкостью.

Для работников, в качестве средств индивидуальной защиты (СИЗ) предусмотрена спецодежда: халаты х/б, косынки, резиновая спецобувь, респираторы. Спецобувь выполнена на нескользкой подошве [9].

Всё оборудование изготовлено из термически-стойких и коррозионно-стойких материалов что предотвращает преждевременный выход оборудования из строя и защищает персонал от аварийных ситуаций в цехе. Фундамент, на который устанавливается оборудование, рассчитан для установки и непрерывной работы данной технологической линии. На территории цеха имеются переходные мостики и лестницы для безопасного перемещения рабочего персонала по цеху при обслуживании оборудования. Так же при эксплуатации оборудования.

Тепловая изоляция промышленного оборудования применяется в качестве защиты рабочего персона от получения термических ожогов, так же обладает функцией энергосбережения, обеспечивает возможность проведения технологических процессов при заданных параметрах, позволяет создать безопасные условия труда на производстве.

Теплопроводность теплоизоляционного материала определяет требуемую толщину теплоизоляционного слоя, а следовательно, и нагрузки на изолируемый объект, конструктивные и монтажные характеристики теплоизоляционной конструкции. Теплопроводность возрастает с повышением температуры. Расчетные значения теплопроводности мягких и полужестких теплоизоляционных материалов в конструкции определяются с учетом степени их монтажного уплотнения, шовности конструкции, наличия крепежных деталей.

Долговечность теплоизоляционных конструкций зависит от их конструктивных особенностей и условий эксплуатации, включающих месторасположение изолируемого объекта, режим работы оборудования, степень агрессивности окружающей среды, интенсивность механических воздействий.

При теплоизоляции реактора в качестве теплоизоляционного материала используется Совелит, закрытый оцинкованным железом который при толщине слоя изоляции 28,6 мм обеспечивает необходимую температуру корпуса реактора. Совелит -- наиболее распространенный асбесто-магнезиальный материал. Сырьем для производства совелита служат доломит и асбест (15 %). Совелит применяют для изоляции трубопроводов. Материал способен выдерживать температурную нагрузку до плюс 500 °С.

Техническое обслуживание и ремонт оборудования

Плановая остановка на все виды ремонта оборудования и коммуникаций производится на основании годовых графиков планово периодического ремонта, утвержденных главным инженером предприятия.

Техническое обслуживание выполняется ремонтным персоналом аппаратного цеха, наладчиками, электриками с привлечением в необходимых случаях специалистов ремонтно-механического цеха или технического персонала отдела главного механика. Ответственность за его выполнение возлагается на начальника цеха. В техническое обслуживание входят контроль за техническим состоянием оборудования, смазывание, крепление болтовых соединений, замена некоторых составных частей, регулировка.

Для обеспечения систематического контроля за техническим состоянием ответственных узлов, быстроизнашивающихся деталей, недоступных непосредственному наблюдению, устанавливается порядок периодических осмотров.

Осмотры предусматривают:

- оценку состояния изнашивающихся деталей, износ которых обеспечивает не надежную работу оборудования до очередного планового ремонта;

- проверку состояния крепежных деталей, подшипников, смазки, пусковых устройств, кроме того, проверяются все защитные приспособления и предохранительные устройства в соответствии с требованиями правил техники безопасности;

- уточнение содержания очередного ремонта.

Результаты осмотра с указанием обнаруженных дефектов заносятся в «Журнал планового осмотра оборудования», при этом эскизируются необходимые детали для обеспечения изготовления чертежей.

Капитальный ремонт проводится с целью восстановления исправности и полного или близкого к полному восстановлению ресурса установки с заменой или восстановлением любых её частей и их регулировкой.

Капитальный ремонт производится силами ремонтно-механического цеха, а также другими организациями по договорам. Руководит и отвечает за своевременность и качество капитального ремонта главный механик предприятия.

При проведении капитального ремонта:

- подетально разбираются сборочные единицы и механизмы установки;

- проверяются все детали и сборочные единицы;

- ремонтируются сборочные единицы механизмов, заменяются новыми или восстанавливаются все базовые и корпусные детали;

- заменяются все крепежные детали, регулирующие и установочные винты, заменяется смазка;

- ремонтируются ослабленный фундамент, опоры под установкой;

- ремонтируются трубопроводы с установленной арматурой;

- шпаклюются и окрашиваются наружные и внутренние поверхности по техническим условиям отделки нового оборудования;

- заполняется необходимая ремонтная документация.

Остановка реактора в ремонт производится на основании приказа или распоряжения, при этом:

- остановка реактора в ремонт с переходом на резервное (без остановки цеха) производится по распоряжению начальника производства;

основное технологическое реактора выводится в ремонт по письменному распоряжению главного инженера предприятия;

вспомогательное реактора выводится в ремонт письменным распоряжением начальника цеха.

В приказе (распоряжении) указывают:

сроки остановки, подготовки, ремонта и пуска; лицо, ответственное за организацию и проведение ремонта; лица, ответственные за подготовку оборудования к ремонту; непосредственные руководители от подрядчика; лицо, ответственное за пуск оборудования в работу; перечень мероприятий, необходимых для обеспечения безопасности подготовительных и ремонтных работ.

Перечень работ по подготовке оборудования к ремонту записывается в сменном журнале. Работы, не законченные предыдущей сменой, отмечаются в сменном журнале и продолжаются следующей сменой.

Оборудование считается принятым в ремонт при подписании двухстороннего акта ответственным за подготовку к ремонту и ответственным за проведение ремонта.

Ремонтные работы установки переработки углеродного сырья производят в дневное время бригадой, состоящей из двух и более человек. Все работающие проходят целевой инструктаж, в процессе проведения которого основное внимание уделяется умению пользоваться средствами индивидуальной защиты, первичными средствами пожаротушения и оказанию первой медицинской помощи. Ремонтный персонал снабжен средствами индивидуальной защиты, маски, спец. одежда, резиновая обувь, согласно ГОСТ 12.4.009-89 ССБТ «Средства защиты работающих. Общие требования и классификация »[78]

При подготовке оборудования к ремонту проводится:

- подготовка рабочих мест, проходов, подготовка приспособлений и инструментов;

остановка оборудования в соответствие с технологическим регламентом до той поры, пока не будет остановлена вся технологическая цепочка;

- отключение установки от трубопроводов и установление на последних заглушек между фланцами;

- оформление наряда-допуска и получение акта сдачи оборудования в ремонт.

На пусковых устройствах вывешивают запрещающие плакаты.

При возникновении необходимости проведения земляных работ, работ на высоте, работ с применением грузозахватных кранов и грузозахватных приспособлений, все вышеупомянутые работы должны проводиться в строгом соответствии с инструкциями на проведение земляных работ, работ на высоте, Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъёмных кранов (ПБ 10-382-00).