Расчет реакторного блока установки риформирования прямогонного бензина

Материальный баланс реакторов

Для составления материальных балансов реакторов найдем количество циркулирующего ВСГ.

Gвсг = Vвсг · свсг , кг/ч (2.2)

где Vвсг - объем циркулирующего ВСГ, м3/ч

свсг - плотность ЦВСГ при н.у. ( 0оС и 0,1 мПа ) кг/м3

Vвсг = Gc · Kвсг : сс (2.3)

Vвсг = 91912,5 · 1500 : 741 = 186057,7 м3/с

свсг = Мвсг : 22,4

свсг = 5,32 : 22,4 = 0,2375 кг/м3

Gвсг = 186057,7 · 0,2375 = 44188,7 кг/ч

Сделаем допущение, что образование водорода и углеводородных газов в каждом реакторе пропорционально выходам катализата, т.е. степени превращения сырья.

Материальные балансы реакторов удобнее составлять в процентах от сырья установки ( % масс ), представив в виде таблицы.

Потери продуктов в материальном балансе учитываются так как они практически не влияют на точность технологического расчета аппаратов.

Рисунок 2.5 - Схема тепловых потоков в системе «трубчатая печь - реакторы



Таблица 2.7 - Материальный баланс реакторов

Продукты	Приход	Расход
	%масс от сырья	кг/ч	%масс от сырья	кг/ч
1 реактор
Сырье	100	91912,5	60	55147,5
ЦВСГ	48,1	44188,7	48,1	44188,7
Катализат			36,6	33640
Избыточный ВСГ			2,8	2573,6
в том числе водород			0,91	836,4
Углеводородный газ			0,9	551,5
Всего		136101,2	100	136101,2
2 реактор
Сырье	60	55147,5	30,0	27573,8
ЦВСГ	48,1	44188,7	48,1	44188,7
Катализат	36,6	33640	63,6	58456,4
Избыточный ВСГ	2,8	2573,6	5,3	4871,4
в том числе водород	0,91	836,4	1,71	1571,7
Углеводородный газ	0,9	551,5	1,1	1011
Всего	100	136101,2	100	136101,2
3 реактор
Сырье	30,0	27573,8	-
ЦВСГ	48,1	44188,7	48,1	44188,7
Катализат	63,6	58456,4	90,5	83180,8
Избыточный ВСГ	5,3	4871,4	7,8	7169,2
в том числе водород	1,71	1571,7	2,5	2297,8
Углеводородный газ	1,1	1011	1,7	1562,5
Всего	100	136101,2	100	136101,2

Определение размеров реакторов

Расчет проведен в следующей последовательности:

Найдем общий объем катализатора в реакторах:

Vкат = Vc : щс, м3 (2.4)

где Vc - объем сырья при 20оС



Vкат = 91912,5 : 744 · 1,5 = 186,1 м3

При принятом распределении катализатора по реакторам 1 : 2 : 4 имеем:

VКАТ (1+2+4) = 186,1 /7 = 26,6 м3;

186,1 · 2 / 7 = 53,2 м3;

186,1 · 4 / 7 = 106,4 м3;

Наиболее нагруженным парогазовой смесью по объему является последний, 3-й реактор.

Определим массу каждого компонента и данные сведем в таблицу 2.8

Таблица 2.8 - Состав газопродуктовой смеси на выходе из реактора III

Компонент	Молекулярная масса	Количество кг/ч
		ЦВСГ	Изб ВСГ	Угл. газ	Катализат	Всего
Н2	2	14122,7	2291,3	-	-	16414
СН4	16	11966,3	1941,4	78,1	-	13985,8
С2Н6	30	9973,4	1618,1	203,1	-	11794,6
С3Н8	44	5483,8	889,7	703,1	-	7076,6
С4Н10	58	1445	234,4	546,9	-	2226,3
С5Н12	72	1197,5	194,3	31,3	-	1423,1
Катализат	116	-	-	-	83180,8	83180,8
Всего	-	44188,7	7169,2	1562,5	83180,8	136101,2

Для вычисления секундного объема газопаровой смеси (Vсек) найдем коэффициенты сжимаемости компонентов (Zi) смеси при условиях на входе в третий реактор (tвх = 505oC и Pвх = 2,74 мПа).

Коэффициент сжимаемости (фактор сжимаемости) зависит от приведенных параметров (Ткр Рпр) и определяется по графикам приведенным в литературе (3, 8, 9, 10). Критические параметры (Ткр Рпр) индивидуальных углеводородов принимаем по справочнику (9, с 46).

Таблица 2.9- Критические и приведенные параметры и коэффициент сжимаемости некоторых углеводородов

Компоненты	Ткр, К	Тпр= Твх : Ткр	Рср , мПа	Рпр = Рвх : Ркр	Zi ( 10, c 553)
С3Н8	369,8	2,10	4,34	0,56	0,99
С4Н10	425,8	1,83	3,56	0,69	0,97
С5Н12	470,2	1,65	3,41	0,72	0,95

Коэффициенты сжимаемости водорода, метана, этана в условиях такой высокой температуры и сравнительно низкого давления весьма близки к единице. Принимаем их Z = 1.

Критическую температуру катализата определим по формуле Максвелла (10,с 130).

lg (Тпр + 150) = a · lg · Тcр + в, (2.5)

где а = 0,634; в - 1,214 - эмпирические коэффициенты.

Подставив коэффициенты, получим:

lg (Тпр + 150) = 0, 634 · lg (130 + 273) + 1,214 = 2,866

Ткр + 734 - 150 = 584

Тпр = Твх : Ткр = 778 : 584 = 1,33

Критическое давление катализата рассчитываем по формуле Льюиса:

Rcр = K · Tcр · 0,1/м, мПа (2.6)



где К - константа, зависящая от природы нефтяной фракции

К = 6,4;

Ркр = 6,4 · 584 · 0,1/116 = 3,2 мПа

Рпр = 2,44/3.2 = 0,76

Z = 0,89

Vcек = м3/с (2.7)

Vcек =

Диаметр реактора находим по допустимой линейной скорости газопаровой смеси в свободном поперечном сечении.

(2.8)

м

Принимаем м.

Высоту реактора найдем с учетом его конструктивных особенностей. Между корпусом и перфорированным стаканом - кольцевое пространство для подвода газопаровой смеси. Толщина этого пространства около 100 мм. (0,1м). По центру реактора находится сборник продуктов реакции, диаметр которого d = 700 мм. (0,7м). Тогда кольцевое сечение, занятое катализатором

; найдем по уравнению:

(2.9)



Высота слоя катализатора () в III реакторе

= (2.10)

= 3 · 13,6 / 2 = 20,4 м

Полная высота реактора (НР) без опоры определяется по формуле:

НР = НУ + DР = 20,4+4,2=24,6 м

Тепловые балансы реакторов

Цель составления тепловых балансов - определение температур выхода продуктов из реакторов и соответственно тепловой нагрузки секций печи риформинга.

Вследствие эндотермичности реакций риформинга температура продуктов снижается. Кроме того, часть тепла теряется в окружающую среду через поверхность реакторов, но сравнительно невелики, потому ими пренебрегаем.

Температуры выхода газопродуктовой смеси из реакторов найдем методом подбора.

Для облегчения решения этой задачи рассчитываем суммарное теплосодержание газопродуктовой смеси на выходе из реакторов при двух температурах - заведомо завышенной и заниженной.

По двум точкам построим график зависимости теплосодержания от температуры и найдем температуру, при которой теплота расхода будет равна теплоте прихода. Для определения теплоты прихода подготовим исходные данные.

Энтальпии паров сырья продуктов риформинга ВСГ рассчитываем с учетом давления в реакторах.

Энтальпии ВСГ при этом определим раздельно для водорода и углеводородной части.

Энтальпию водорода () найдем по формуле:

= · t, (2.11)

где - теплоемкость водорода при заданной температуре t.

- практически не зависит от давления и определяется по графику. Она мало зависит и от температуры.

Энтальпии углеводородного газа и углеводородной части ВСГ найдем по графику в зависимости от их средней молекулярной массы.

Средняя молекулярная масса углеводородной части ВСГ вычисляется по формуле :

МУГ ВСГ = Ууi · Mi / Ууi , (2.12)

где уi - мольная (объемная) концентрация углеводородов в составе ВСГ (таб.4)

МУГ ВСГ = ( 9,16 + 4 · 30 + 1,5 · 44 + 0,3 · 58 + 0,2 · 72) / 15 = 24,12

Средняя молекулярная масса углеводородного газа МУГ = 41,7 (таб.3)

Энтальпии паров сырья и катализата вычислим сначала при атмосферном давлении по формуле. Уира и Итона, а затем вносят в них поправки в зависимости от значений приведенных параметров.

Составим тепловой баланс реактора I

Вычислим энтальпии продуктов при 505ОС и давлении 2,5 мПа



= 1559,65 кДж./ кг

= 14,9 · 505 = 7524,5 кДж. / кг

= 1919 кДж / кг

= 1818 кДж / кг

Как было сказано выше, расходную статью теплового баланса рассчитаем при двух произвольно взятых температурах (заведомо высокой и слишком низкой) построим график зависимости «t - Q» и найдем температуру при которой достигается тождество Qприх = Qрасх .

Зададимся заведомо низкой температурой продуктов покидающих реактор I - 490OC

Определим энтальпию продуктов при этой температуре и давлении 2,5 МПа (потерей напора пренебрегаем, ибо она слишком мала - 0,02 мПа и на точности определения энтальпий не отразится).

Таблица 2.10- Тепловой баланс реактора I (РР = 2,5 мПа)

Статьи баланса продукты	Количество Gi кг	Температура t, оС	Энтальпия qi, кДж/ч	Количество тепла Qi, кДж/ч
Приход
Сырье	91912,5	505	1559,65	143351330,63
ЦВСГ
Водород	14122,7		7524,5	106266256,15
Углеводороды	30066		1919	57696654
Всего:	136101,2	-	-	307314240,78
Расход
Сырье	55147,5	472	1454,12	80191082,7
ЦВСГ
Водород	14122,7		7032,8	99322124,56
Углеводороды	30066		1793,6	53926377,6
Избыточный ВСГ
Водород	836,4		7032,8	5882233,92
Углеводороды	1737,2		1793,6	3115841,92
Углеводородный газ	551,5		1699,2	937108,8
Катализат	33640		1425,73	47961557,2
Теплота реакции				14706000
Всего:	136101,3			306042326,7

Энтальпия катализа определяется:

q = (137,22 • (4-0,7571)-73,8) • 4,187=1554,18 кДж/кг

Тпр = (450 + 273) / 585 = 1,24

Ркр = 6,5 • 585 • 91 / 116 = 3,28 мПа

Рпр = 2,5 / 3,28 = 0,76

?q • М / Тпр = 6,0

?q = 6 • 585 / 116 = 25,2 кДж/кг

qкат = 1554,18 ?? 25,2= 1528,98 кДж/кг

=1528,98 кДж/кг

qН2 = 14,9 • 450 = 6705 кДж/кг

qугвсг = 1710 кДж/кг

qуг = 1620 кДж/кг

Задаемся заведомо высокой температурой 472оС и таким же образом определяем энтальпию продуктов с учетом давления 2,5 мПа.



=1454,12 кДж/кг

qН2= 14,9 • 490 = 7301 кДж/кг

qугвсг = 1862 кДж/кг

qуг = 1764 кДж/кг

Для катализата:

Тпр = (490 +273) / 585 = 1,3

Ркр = 6,5 • 585 • 0,1 / 116 = 3,28 мПа

Рпр = 2,5 / 3,21 = 0,76

?q • М / Тпр = 4,4

?q = 4,4 • 585 / 116 = 22,2 кДж/кг

qкат = 1454,12- 22,2 = 1431,92 кДж/кг

Теплоту риформинга найдем по формуле:

Qреак = qреак • кДж/ч

где = Gc • 0.4 = 91912,5 • 0.4 = 36765 кг/ч - количество сырья прореагировавшего в первом реакторе.

Qреак = 400 • 36765 = 14706000 кДж/ч

Таблица2.11 - Расходная часть баланса реактора I при 450 - 490оС и давлении 2,5 мПа

Продукты	Количество Gi кг	Температура t, оС	Энтальпия qi, кДж/ч	Количество тепла Qi, кДж/ч
Сырье	55147,5	450	1398,36	77116058,1
ЦВСГ
Водород	14122,7		6705	94692703,5
Углеводороды	30066		1710	51412860
Избыточный ВСГ	2573,6
Водород	836,4		6705	5608062
Углеводороды	1737,2		1710	2970612
Углеводородный газ	551,5		1620	893430
Катализат	33640		1379.9	46419836
Теплота реакции				14706000
Всего:	136101,3	-	-	293819561,6
Сырье	55147,5	490	1554,18	85709141,55
ЦВСГ
Водород	14122,7		7301	103109832,7
Углеводороды	30066		1862	55982892
Избыточный ВСГ
Водород	836,4		7301	6106556,4
Углеводороды	1737,2		1862	3234666,4
Углеводородный газ	551,5		1764	972846
Катализат	33640		1521,2	51173168
Теплота реакции				14706000
Всего:	136101,3			320995103,05

По полученным значениям температур и соответствующим им теплот строим график. Как видно из графика количеству теплоты 307314240,78 кДж соответствует температура 472оС (приняв ее как температуру продуктов риформинга, покидающих реактор I, находим энтальпии продуктов при этой температуре и давлении. 2,5 мПа.

=1454,12 кДж/кг

= 14,9 * 473 = 7047,7 кДж/кг

qуг = 1702,8 кДж/кг

qугвсг = 1797,4 кДж/кг

Катализат :

Ткр = 585 К

Тпр = 1,27

Ркр = 3,28 мПа

Рпр = 0,76

?q • М / Тпр = 4,7

?q = 4,7 • 585 / 116 = 23,7 кДж/кг

q = (132,35 (4 - 0,7894) - 73,8) • 4,187 = 1454,12 кДж/кг

qкат = 1454,12- 23,7 = 1430,4242 кДж/кг

Используя полученные значения энтальпий, рассчитаем расходную статью теплового баланса реактора I.

Расхождение в статьях баланса

?Q = Qприх - Qрасх

?Q = 307314240,7 - 306042326,7 =1271914 кДж/ч

Это составляет от Qприх - 0,2% что находится в пределах точности вычислений.

Таким образом температура газопаровой смеси на выходе из реактора I установки правильно она равна 472оС.

Тепловой баланс реактора II составляется аналогичным образом.

Опуская излишнюю детализацию расчетов, приведем результаты определения энтальпий сырья и продуктов при условиях на входе в реактор

II : 505оС и 2,48 мПа. Из приходной статьи теплового баланса реактора I берем значение энтальпий при 505оС:

qс = 1559,65 кДж/кг

= 7524,5 кДж/кг

qуг = 1818 кДж/кг

qугвсг = 1919 кДж/кг



Рисунок 2.2 - График зависимости для расходной статьи баланса первого реактора

Для катализата:

Тпр = 1,3

Рпр = 0,248 / 3,28 = 0,756

?q • М / Тпр = 5,6

?q = 5,6 • 585 / 116 = 28,2 кДж/кг

q = 139,7 • ( 4 - 0,7894) -73,8 • 4,187 = 1559,65 кДж/кг

qкат = 1559,65 - 28,2 = 1531,45 кДж/кг

Рассчитываем приходную статью теплового баланса реактора II.

Таблица 2.13 - Тепловой баланс реактора II (Рвх = 2,48 мПа, Рверх = 2,44 мПа)

Статьи баланса продукты	Количество Gi кг	Температура t, оС	Энтальпия qi, кДж/ч	Количество тепла Qi, кДж/ч
Приход
Сырье	55147,5	505	1559,65	86010798,38
ЦВСГ
Водород	14122,7		7524.5	106266256,15
Углеводороды	30066		1919	57696654
Избыточный ВСГ
Водород	836,4		7524,5	629349,18
Углеводороды	1737,2		1919	3333686,8
Углеводородный газ	551,5		1818	1002627
Катализат	33640		1556,3	52353932
Всего	136101,3	-	-	307293303,5
Сырье	27573,8	472	1454,12	40095614,06
ЦВСГ
Водород	14122,7		7032,8	99322124,56
Углеводороды	30066		1793,6	53926377,6
Избыточный ВСГ
Водород	1571,7		7032,8	11053451,76
Углеводороды	3299,7		1793,6	5917086,4
Углеводородный газ	1011		1699,2	1717891,2
Катализат	58456,4		1425,73	83343043,17
Теплота реакции				11029500
Всего	136101,3			306405088,75

Для определения температуры продуктов на выходе из реактора II рассчитываем теплоту расходной части баланса при двух температурах: заведомо заниженной, которую примем такой как в реакторе I (450оC) и завышенной, равной температуре на входе в реактор 490 оC.

Энтальпии при 470 оC и давлении 2,44 мПа.

=1497,83 кДж/кг

= 7047,7 кДж/кг



Таблица 2.14 - Расходная часть баланса реактора II (Рвх = 2,48 мПа, Рверх = 2,44 мПа)

Продукты	Количество Gi кг	Температура t, оС	Энтальпия qi, кДж/ч	Количество тепла Qi, кДж/ч
Сырье	27573,8	450	1398,36	38558098,97
ЦВСГ
Водород	14122,7		6705	94692703,5
Углеводороды	30066		1710	51412860
Избыточный ВСГ
Водород	1571		6705	10538248,5
Углеводороды	3299,7		1710	5642487
Углеводородный газ	1011		1620	1637820
Катализат	58456,4		1379,9	80663986,36
Теплота реакции				11029500
Всего:	136101,2	-	-	294175704,33
Сырье	27573,8	490	1554,18	42854648,48
ЦВСГ
Водород	14122,7		7301	103109832,7
Углеводороды	30066		1862	55982892
Избыточный ВСГ
Водород	1571,7		7301	11474981,7
Углеводороды	3299,7		1862	6144041,4
Углеводородный газ	1011		1764	1783404
Катализат	58456,4		1521.2	88923875,68
Теплота реакции				11029500
Всего:	136101,2			321303175,96

qуг = 1797,4кДж/кг

qугвсг = 1702,8 кДж/кг.

GiII = 91912,5 • 30 / 100 =27573,75

Qреак = 27573,75 • 400 = 11029500 кДж/ч.

Катализат:

Ткр = 585 К

Тпр = 1,27

Ркр = 3,28 мПа

Рпр = 2,44 / 0,28 = 0,744

?q • М / Тпр = 4,6

?q = 4,6 • 585 / 116 = 23,2 кДж/кг

q = 1448,93 кДж/кг

qкат = 1448,93 - 23,2 = 1425,73 кДж/кг

Теплота реакции

Qреак = 400 • 27573,75 = 11029500 кДж/ч.

По данным таблицы 13. строим график Q - t по которому находим, что теплоте Qрасх = 307293303,7 соответствует такая же теплота Qреак при температуре 472оС и зависит на выходе из реактора 2,44 мПа.

Используя полученные значения энтальпий заполняем расходную статью теплового баланса реактора II.

Находим величину расхождения в статьях баланса:

?Q = Qприх - Qрасх = 307293303,7 - 306405088,75 =888214,95 кДж/ч, т.е. Qрасх на 0,26% превышает Qприх . Такое расхождение находится в пределах точности вычислений.

Следовательно температура выхода продуктов из реактора II (472оС) найдена правильно.

Температура на выходе из реактора III определяется аналогично и будет равна 482оС.



Рисунок 2.3 - График зависимости t - Q для расходной части баланса второго реактора

Таблица 2.15 - Тепловой баланс реактора III ( Рвх = 2,44 мПа, Рверх = 2,38 мПа)

Статьи баланса продукты	Количество Gi кг	Температура t, оС	Энтальпия qi, кДж/ч	Количество тепла Qi, кДж/ч
Приход
Сырье	27573,8	505	1561,7	43005477,17
ЦВСГ
Водород	14122,7		7524,5	106266256,15
Углеводороды	30066		1919	57696654
Избыточный ВСГ
Водород	1571,7		7524,5	11826256,65
Углеводороды	3299,7		1919	6332124,3
Углеводородный газ	1011		1818	1837998
Катализат	58456,4		1554,85	90975695,32
Всего	136101,3	-	-	317940461,59
ЦВСГ
Водород	14122,7	480	7152	101005550,4
Углеводороды	30066		1824	54840384
Избыточный ВСГ
Водород	2297,8		7152	16433865,6
Углеводороды	4871,4		1824	8885433,6
Углеводородный газ	1562,5		1728	2700000
Катализат	83180,8		1501,48	124894307,58
Теплота реакции				11029500
Всего	136101,3		-	319789041,18

= 14,9 • 475 = 7330,8 кДж/кг

qугвсг = 1869,6 кДж/кг

qуг = 1771,2 кДж/кг



3. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕССА И БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

3.1 Нормирование загрязнений окружающей среды

3.1.1 Нормирование атмосферных загрязнений

Для каждого вещества, загрязняющего атмосферный воздух населенных мест, устанавливаются два норматива: максимальная разовая и среднесуточная предельно допустимая концентрация (ПДКм.р, ПДКсс). Данные о ПДК вредных веществ, выбрасываемых НПЗ в воздух населенных мест, приводятся в табл. 3.1.

Таблица 3.1 - ПДК некоторых вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест

Вещества	ПДК, мг/м3	Вещества	ПДК, мг/м3
	макси-мальная разовая	средне- суточная		макси-мальная разовая	средне- суточная
Азота(IV) оксид Аммиак Ацетон Бензол Бензин Дихлорэтан Изопропилбензол Метанол Пиридин Серы(IV) оксид Сероводород	0,085 0,2 0,35 1,5 5,0 3,0 0,014 1,0 0,08 0,5 0,008	0,04 0,04 0,35 0,1 1,50 1,0 0,014 0,5 0,08 0,05 0,008	Стирол Толуол Уксусная кислота Углерода (II) оксид Фенол Формальдегид Хлор	0,004 0,6 0,2 5 0,01 0,035 0,1	0,002 0,6 0,06 3 0,03 0,012 0,03



3.1.2 Нормирование содержания вредных веществ в водной среде

Отходы на НПЗ, попадая в водную среду, отрицательно влияют на качество воды и санитарные условия жизни и водопользования населения. Это связано с особенностями поведения веществ, сбрасываемых со сточными водами НПЗ в водоемы, и прежде всего нефти.

Согласно «Правилам охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами» все сточные воды, отводимые промышленными предприятиями, не должны ухудшать санитарного состояния любого водоема и потому подлежат очистке. Количество вредных веществ, которое разрешается сбрасывать в водоем со сточными водами указано в табл.5.2.

Таблица 5.2 - ПДК (в мг/л) некоторых вредных веществ в сточных водах

Вещества	Водоемы
	санитарно-бытового водопользования	рыбохозяйственного значения
Нефть и нефтепродукты Бензол Ксилол Толуол Этилбензол Бутанол Циклогексанол Акриловая кислота Муравьиная кислота Уксусная кислота Гидрохинон Фенол	0,1-0,3 0,5 0,05 0,5 0,01 1,0 0,5 0,5 - - 0,2 0,001	0,05 0,5 - 0,5 - 0,01 - - - - - 0,001

При гигиеническом нормировании химических веществ в почве исходят из установления концентраций веществ, которые гарантировали бы поступление их в контактирующие с ним среды на уровне величин, не превышающих ПДК для водоема и воздуха, и допустимых концентраций вредных веществ в выращиваемых культурах.

3.2 Природоохранные мероприятия

Одной из важнейших проблем нашего времени является загрязнения окружающей среды.

Внесение в какую-либо среду новых, нехарактерных для нее элементов или повышение естественного среднего уровня этих элементов в среде, называется загрязнением.

Основными источниками загрязнения окружающей среды являются выхлопы автотранспорта и отходы промышленных производств. Загрязнения атмосферы происходит газообразными выбросами, содержащими в себе большое количество углеводородов сероводорода.

Самым крупным источником загрязнения атмосферного воздуха являются резервуары. Выброс осуществляется через специальные дыхательные клапаны через открытые люки, возможные неплотности в кровле резервуаров и при заполнении резервуаров нефтепродуктам. Загрязнение атмосферы происходит в результате испарения нефтепродукта с открытых поверхностей очистных сооружений. Загрязняют атмосферу и обратные воды- при уносе и испарении с градирен.

В таблице 3.2 приведен перечень выбросов, поступающих в атмосферу от установки каталитического риформинга.

Таблица 3.2 - Выбросы в атмосферу, поступающие с установки

Источники выбросов	Выбрасываемые вещества
Неплотности оборудования Предохранительные клапаны Насосы, компрессоры Дымовые газы трубчатых печей Система очистки ЦВСГ	Углеводороды Углеводороды Углеводороды Диоксид серы (4), Оксиды углерода, азота. Сероводород



3.3 Мероприятия по снижению воздействия на окружающую среду

Снизить потери нефтепродуктов и загрязнение окружающего атмосферного воздуха позволяют следующие мероприятия: уменьшение выбросов предохранительных клапанов (автоматическое регулирование давления в аппаратах, расчетное рабочее давление в аппаратах на 20 % должно превышать оперативное технологическое); замена насосов на бессальниковые; герметизация торцевыми уплотнениями или противодавлением сальниковых уплотнений насосов и компрессоров; своевременное удаление нефтепродукта с зеркала прудов накопителей.

Усовершенствование конструкций резервуаров- одного из самых эффективных средств снижения потерь продукта при «дыхании»резервуаров. Направления усовершенствования; замена резервуаров с плавающими крышками, понтонами или резервуары с плавающими крышами, понтонами или резервуары, работающие при избыточном давлении: применение герметичных резервуаров, соединенных с газгольдером, откуда газы откачиваются; устройство газоуравнительных систем, связывающих резервуары.

Для сбора паров нефтепродукта при наливе можно использовать схему, разработанную фирмой Vaporex (США). Она обеспечивает улавливание более 95 % паров бензина, содержащихся в газе. Система состоит из четырех основных блоков: собственно улавливания, компрессорного охлаждения, изолированной емкости.

Фирмами Mitsubishi и Shell Sehiu (Япония) также создана и пущена установка улавливания паров, установка компактна, работает автоматически, выполнена в виде трех блоков: абсорбция и охлаждения.

3.4 Задачи в области безопасности жизнедеятельности

Безопасность жизнедеятельности представляет собой область научных знаний, теорию и практику защиты человека от опасных и вредных факторов во всех сферах человеческой деятельности, сохранение безопасности и здоровья в сфере обитания. Эта дисциплина решает следующие основные задачи:

- идентификация (распознавание и количественная оценка) негативных воздействий среды обитания;

- защита от опасностей или предупреждение воздействия тех или иных негативных факторов на человека;

- ликвидация отрицательных последствий воздействия опасных и вредных факторов;

- создание нормального, то есть комфортного состояния среды обитания человека.

3.5 Характеристика установки каталитического риформинга с точки зрения охраны труда

Процесс каталитического риформинга связан с переработкой легковоспламеняющихся жидкостей и взрывоопасных газов при избыточном давлении до 6.0 мПа и температуре до 530 0С. Процесс протекает в среде водорода, отдельные ступени процесса связаны с образованием сероводорода и применением хлорорганических соединений экстрагентов.

По взрыво- и пожарной опасности установки каталитического риформинга относятся к категории А. При нарушении технологического процесса или несоблюдении требований безопасности возможно возникновение пожаров и взрывов, вызывающих аварии, ожоги и травмы.

В соответствии с нормами проектирования СИИП-2-92-76 установки каталитического риформинга относятся к группе производственного процесса - 3 б.

При неправильной организации или несоблюдении правил безопасности продукты, применяемые в процессе, могут оказывать отравляющие действие на организм человека. Необходимо не допускать разлива нефтепродуктов, своевременно устранять утечки, не допускать создания опасной для жизни концентрации вредных веществ.

Характеристика токсичных веществ, применяющихся на установках риформинга, приведена в таблице 3.1

Таблица 3.3 - Стационарно-гигиенические показатели веществ, обращаемых в производстве

Наименование веществ	Плотность по воз- духу	Участки, где возможно наличие вредных веществ	ПДК в воздушной. рабочей зоне	Характер действия на организм человека.	Средства индивидуальной защиты
			Величина ПДК мг/м3	класс опасности
1	2	3	4	5	6	7
1 Сероводород (в смеси с углеводородами)	1.19	Могут скапливаться в низких местах-траншеях, ямах в канализации и т.п.	10(3)	2 (3)	При небольших отравлениях вызывает головокружение, сердцебиение, тошноту. При концентрации 1000 мг/м3 вызывает смерть. Хронические отравления вызывают функциональные расстройства нервной системы.	Противогаз марки В.
2 Углеводородные газы 3 Бензиновые фракции	1.5 3.6	В близи реакторов, колонн, насосов, газосепараторов, емкостей	300 300	4 4	Высокие концентрации являются смертельными, хронические отравления вызывают расстройства нервной системы.	При средних концентрациях противогаз марки А в условиях высоких концентраций изомеризующие противогазы ДПА-5 ПШ-2.
4. Дихлорэтан	3.4	Вблизи реакторов риформинга	10	2	Наркотик, вызывающий деструктивные изменения, главным образом, в печени почках при. небольших отравлениях -слабость, головокружение, сердцебиение рвота.	При высоких концентрациях противогазы ДПА-5 ПШ-2 Защитные перчатки из стойкой резины. Защитная спец. одежда
5. Монометахололин	2.1	Вблизи абсорбера для ЦВСГ. колонны. емкостей	1	2	Вызывает расстройство органов дыхания, кровообращения, гематомы.	Защитная спецодежда защитные мази

Размещено на http://www.allbest.ru/

Углеводородные газы и пары нефтепродуктов, вырабатываемых на установках риформинга, могут образовывать взрывопожарные смеси. При эксплуатации установки необходимо учитывать наличие в системе водородсодержащего газа, способного образовывать взрывоопасные смеси с воздухом .Аппараты, оборудования и трубопроводы перед вскрытием для ремонта, а также перед их заполнением водородсодержащим газом до концентрации кислорода и углеводородных газов в них не более 0.2 % (об). Важное значение имеет герметичность аппаратуры и трубопроводов. В системе, содержащей водород, недопустимо образования вакуума, так как при этом в нее может засасываться воздух. После снижения давления в системе ниже 0.3 МПа необходимо подать инертный газ для продувки системы.

Инертный газ (азот), применяемый на установках, не будучи ядовитым, снижает концентрацию кислорода, потому высокое содержание инертного газа вредно и опасно для человека. Основные условия безопасной работы с инертным газом - герметизация системы, вентиляция помещений, а также аппаратов после их продувки инертным газом, проверка воздуха в закрытых сосудах перед ремонтом на содержание кислорода.

Ниже дана характеристика взрывоопасности пожароопасности веществ, имеющихся на установке каталитического риформинга.



Таблица 3.4- Параметры пожаро-взрывоопасных показателей веществ, обращаемых в производстве

Наименование веществ	t вспышки, 0С	t самовоспламенения. 0С	Группа горю чести	Концентрационные пределы воспламенения.	Классификация взрывоопасных смесей, газов и паров с воздух.
				нижний % об.	верхний % об.	категория	Группа
1. Водородсодержащий газ 2. Сероводород 3. Жидкие газы 4.Бензиновые фракции 5. Дихлорэтан 6. Моноэтаноламин (15 % раствор)	--- --- --- -58- +30 - 6 93	510 246 405 415- 530 449 450	гг гг гг ПВЖ ПВЖ ГЖ	4.0 4.3 1.3 0.7 6.2 ---	74.0 45.5 9.5 5.2 15 ---	2 С 2 В 2 А 2 А 2 А ---	Т 1 Т 3 Т 1 Т 1 Т 1 ---

Для предупреждения образования взрывчатой смеси и отравления углеводородными парами, кроме мер для обеспечения герметичности, на рассматриваемой установке предусмотрен ряд мер безопасности, в том числе очистка газов стабилизации перед подачей их на компрессоры, приточно-вытяжная вентиляция во всех закрытых помещениях (в газовой компрессорной с 10-кратным обменом воздуха, в насосных для холодных продуктов и горячих насосных с 10-12 кратным обменом). (17).

Во взрывоопасных помещениях устанавливают контрольно-измерительные приборы во взрывобезопасном исполнении, электродвигатели также имеют взрывобезопасное исполнение и продуваются над избыточным давлением.

Классификация производственных помещений и наружной аппаратуры по взрывоопасности пожароопасности, а также по опасности поражения электрическим током приведена в таблице 3.5



Таблица 3.5 - Классификация производственных установок

Наименование производственных основных и вспомогательных помещений и наружных установок	Категория по взрывопожарной и пожарной опасности	Классы взрывопожарных зон в производственных помещениях	Классы производственных помещений по опасности поражения электрическим током	Категория устройства молниезащиты
		по взрывоопасности	по пожароопасности
Газокомпрессорные Насосные Операторная Трансформаторная подстанция	А А Д В	В-1а В- 1г не взрывоопасная не взрывоопасная	--- --- не пожароопасная П-1	особо опасная особо опасная с повышенной опасностью особо опасная	2 2 3 3

На установке каталитического риформинга возможны следующие вредные производственные факторы:

- движущие машины и механизмы;

- разрушающие конструкции;

- повышенная запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны;

- повышенный уровень на рабочем месте шума,

вибрации, шифрозвуковых колебаний;

- напряжения электрической цепи, повышенный уровень статического электричества;

- физические перегрузки;

- умственное перенапряжение, напряжение анализаторов;

- монотонность труда. 

3.6 Инженерные мероприятия по обеспечению безопасности ведения технологического процесса

На установках каталитического риформинга, как правило, применяется комплексная автоматизация технологических процессов, при этом на щит оператора выносятся все необходимые параметры для ведения процесса и параметры, характеризующие безопасную работу оборудования.

Для ликвидации аварийных ситуаций предусматривается автоматическая блокировка взаимосвязанного оборудования и сигнализация.

1. При уменьшении подачи сырья до 40,5% закрывается электродвижка на линии нагнетания сырьевых с одновременным прекращения подачи топлива в реакторные печи. Эти мероприятия предотвращают попадание водорода в сырьевую линию и промышленные парки, а также прогар труб в печи.

2. При уменьшении расхода циркуляционного ВСГ до 70 % закрывается электрозадвижка на линиях нагнетания сырьевых насосов, останавливаются сырьевые насосы, прекращается подача топлива в печь.

3. для центробежных машин существует блокировка по остановке компрессора при достижении максимально допускаемого уровня 80 % в приемном сепараторе, а также при нарушениях работы системы смазки, пароснабжения привода, охлаждения, воздуха КИП, температуре подшипников и вибраций.

4. При уменьшении подачи раствора МЭА (моноэтаноламина) в абсорбер циркуляционного газа на 70 % закрывается электрозадвижка на линии нагнетания насосов подачи раствора МЭА, производится остановка насоса, при этом ликвидируется опасность проникновения водородсодержащего газа в помещение насосной.

5. Циркуляционные компрессоры имеют ряд блокировок технологических параметров (температуры в подшипниках, уровня в сепараторе и т.д.), обеспечивающих безаварийную работу. При достижении критических показателей этих параметров компрессоры останавливаются.

6. В отделении трубчатых печей дополнительно к основным технологическим блокировкам предусматриваются блокировки по падению давления топливного газа перед трубчатыми печами и снижению давления воздуха, подаваемого к форсункам печей.

Для контроля правильности и безопасности ведения технологического процесса кроме автоматических блокировок предусматривается световая и звуковая сигнализация отклонений ряда параметров. Основными из них являются:

1) уменьшение расхода стабильного гидрогенизата перед подачей в печь до 255 номинала;

2) уменьшение расхода стабильного гидрогенизата перед подачей в блок риформинга до 40 % от номинала;

3) повышение температуры газосырьевой смеси в верхнем слое катализатора гидроочистки:

4) повышение температуры газосырьевой смеси на выходе из реакторов риформинга выше 525 0С;

5) повышение давления в отпарной колонне;

6) повышение и понижение уровня жидкости в ректификационных колоннах, емкостях и сепараторах;

7) понижение давления воздуха КИП.

В целях защиты печей от «хлопков» и взрывов в результате непредвиденного прекращения топлива с последующей неконтролируемой подачей в них топлива предусматривается в обязательном порядке световая и звуковая сигнализация падения давления топливного газа и мазута.

Для быстрого отключения подачи топлива к трубчатым печам предусматривается дистанционное управление электрозадвижками на топливе со щита оператора.

Все трубчатые печи оборудуются соответствующим количеством взрывных клапанов. В компрессорных устанавливаются газосигнализаторы на водород, срабатывающее (подача светового и звукового сигнала) при достижении концентрации водорода 20-50 % от нижнего предела взрываемости.

О загазованности помещений закрытых насосных сообщает анализатор концентрации паров бензина в воздухе. При этом включается сблокированная с сигнализатором аварийной вентиляция.

На случай аварии предусматривается дистанционная остановка различных видов оборудования по группам опасности. В первую очередь останавливаются сырьевые насосы, затем насосы блока стабилизации, далее останавливаются двигатели аппаратов воздушного охлаждения и в последнюю очередь вспомогательные насосы.

Предусматривается также дистанционные отключения компрессоров со щита оператора.

3.7 Общие правила безопасной эксплуатации установки каталитического риформинга

1.Запрещается пуск в эксплуатацию реакторов с нарушенным торкретпокрытием, а также работа их с температурой наружных стенок, превышающей допускаемые по технологическому регламенту для данного металла.

2. Запрещается искусственное снижение температуры наружных стенок реакторов.

3. во избежание прорыва водородсодержащего «обратным ходом» из реакторов в сырьевые резервуары при сбросе сырьевых насосов последние должны быть оборудованы блокирующими устройствами.

4. После вывода установки на нормальный технологический режим линия подачи инертного газа на нее должна быть отглушена.

5. При нагрузке и просеивание отработанного катализатора рабочие обязаны пользоваться противопылевыми респираторами и защитными очками.

6. После загрузки катализатора в реакторы следует произвести проверку герметичности системы аппаратов и трубопроводов инертным газом.

7. К выгрузке катализатора из реакторов можно приступить только после регенерации его продувки инертным газом.

8. Перед остановкой на ремонт змеевик печи должен быть освобожден от продукта продувкой инертным газом или водяным паром согласно технологическому регламенту.

9. Во избежание ожогов обслуживающего персонала вокруг реактора должно быть установлено ограждение в виде металлической сетки или решетки высотой не менее 1.5 м от пола рабочей площади.

Для контроля за температурой стенок реактора и устранения опасности местного перегрева в его корпусе необходимо устанавливать поверхностные термопары.

10. Перед регенерацией катализатора система должна быть освобождена от циркуляционного газа продувкой инертным газом.

11. Подготовка к регенерации катализатора может считаться законченной, когда содержание горючих газов в системе не будет превышать 0.2 % об.

12. Во время регенерации катализатора необходимо производить анализы газа, входящего и выходящего из реакторов, на содержание кислорода, углекислого газа и окиси углерода.

13. В процессе нормальной эксплуатации установок следует выдерживать соотношение подаваемого на реакцию сырья и циркулирующего. В случае выхода из работы одного из компрессоров и невозможности его заменить резервным необходимо установку остановить аварийно.

14. Перед вскрытием реактора необходимо:

- охладить его до температуры не более 50 0С;

- продуть инертным газом в течение 20-30 мин., а затем воздухом.

15. Запрещается выгрузка из реактора катализатора в перегенерированном или ненассированном состоянии.

16. После окончания выгрузки катализатора спецодежда должна быть очищена от катализаторной пыли.

17. Перед началом загрузки реакторов надо убедиться, что в них нет людей и посторонних предметов.

3.8 Пожарная безопасность

Для обеспечения пожарной безопасности установок выполняются следующие мероприятия.

1. Разрывы между зданиями, сооружениями и аппаратурой выбирают, исходя из требований противопожарных норм ВИТП-28-79.

2. Содержания и здания на территории выполняются 1 или 2 степени огнестойкости.

3. Наиболее подвергающиеся при пожаре действию огня металлоконструкции «юбки» колонн и кабельные прокладки оборудуются соответствующей теплоизоляцией с пределом огнестойкости 0.75-2.0 г.

Для исключения разлива нефтепродуктов в насосных и постаментах устраивается коребрик высокой 140-150 мм.

4. Сбросы от аппаратов с взрывоопасной, горючей и токсичной средой направляются на факел через закрытую емкость.

5. Дренаж аппаратов и трубопроводов осуществляется в закрытую систему.

6. На воздушниках открытых емкостей с горючими и легковоспламеняющимся жидкостями устанавливаются огнепреградители.

7. Для тушения пожаров предусматриваются стационарные и полустационарные средства пенно- и пожаротушения, лафетные стволы и кольца водяного орошения.

3.9 Анализ травматизма и заболеваемости на установке каталитического риформинга

Анализ профилактики травматизма на установке переведен анализ травматизма, заболеваемости за последние три года. Анализ проводится статистическим методом по данным актов Н-1, хранящихся в архивах данного предприятия.

При этом коэффициент частоты определяется по формуле:

Кr = , (3.1)

где Т число случаев травматизма за отчетной период

Р - число работающих в хозяйстве

Коэффициент тяжести травматизма определяется по формуле:

Кт = , (3.2)

Кп = (3.3)

где Т- число травматизма в отчетный период.

Д - число дней нетрудоспособности в результате травматизма

Показатель потерь рабочего времени в результате травматизма, заболеваемости определяется следующим образом.

Результаты расчета сведены в таблицу 4.4

Таблица 3.6 - Анализ производственного травматизма и заболеваемости

Наименования показателей 1.Количество работающих (Р) 2.Количество пострадавших (Т) 3.Количество дней нетрудоспособности (Д) 4. Исход несчастных случаев - Коэффициент частоты (К4) - Коэффициент тяжести (Кт) - показатель потерь рабочего времени (Кn) - смертельный исход - инвалидность 5. Основные причины	Годы
	2013 25 5 10 2 10	2014 25 5 10 2 10	2015 25 5 10 2 10 Не соблюдение техники безопасности



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном проекте разработана схема каталитического риформинга с учетом особенностей процесса, а именно:

- эндотермичность процесса обуславливает необходимость промежуточного подогрева газопродуктовой смеси, то есть наличие нескольких реакторов риформинга и многосекционной печи для подогрева сырья

- использование высокоэффективных катализаторов серии КР требует гидроочищенного сырья, то есть удаление веществ, деактивирующих катализатор

- для получения стабильного катализата требуется блок стабилизации для удаления низкомолекулярных углеводородов

3. При расчете процесса выбран наиболее высокоактивный и высокоселективный катализатор серии КР.

4. Для данной установки выбраны реакторы с радиальным вводом сырья использование которых выгодно с экономической точки зрения.



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Торховский В.Н., Николаев А.И., Бухаркин А.К. «Пиролиз углеводородного сырья». Москва, 2004. - 68 с.

2. Масальский К.Е., Годик В.М. Пиролизные установки. М., «Химия», 1968 - стр.90. А.Л. Лапидус, И.А. Голубева, Ф.Г. Жагфаров. Газохимия. Часть II. РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2004 - 242 с.

3. Пиролиз углеводородного сырья. Методические указания по выполнению курсового проектирования. РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2006 - 32 с.[4]

4. Масальский К.Е., Годик В.М. Пиролизные установки (проектирование и эксплуатация), М., Изд. «Химия», 1968 - 144 с.

5. Опарин, Р. В. Органический синтез : учебное пособие для среднего профессионального образования / Р. В. Опарин, Т. В. Михалина. -- Москва : Издательство Юрайт, 2020. -- 119 с.

6. Юнникова, Л.П. Органический синтез : учебное пособие / Л.П. Юнникова, В.Ю. Горохов, Т.А. Акентьева.- Пермь : ИПЦ «Прокростъ»,2017 - 126 с.

7. Лебедев Н. Н., Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза, М: Альянс, 2016.-590 с.

8. Тимофеев В.С., Серафимов Л.А. Принципы технологии основного органического и нефтехимического синтеза. - М.: Высшая школа, 2003.-536с.

9. Грушова Е. И.; Юсевич А. И.; Куис О.В. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза : учебное пособие для студентов вузов по специальности "Химическая технология органических веществ, материалов и изделий".- М: Химия, 2011.-608с.

10. Лебедев Н.Н. «Теория химических процессов основного органического и нефтехимического синтеза» АльянС. -М.: Химия, 2018- 588 с.

11. Тимофеев В.С., Серафимов Л.А. Тимошенко А.В. Принципы технологии основного органического и нефтехимического синтеза. - М.: Высшая школа, 2010.-408с.

12. Сугак А.В. Оборудование нефтеперерабатывающего производства :учебное пособие для студ. учреждений сред. проф. образования. -2-е изд., стер. - М.: Издательский центр «Академия»,2014. - 336с.

13. Эмирджанов Р.Т. Основы технологических расчетов в нефтепереработке.- М.: Химия,1966.- 543с.

14. Рудин М. Г., Драбкин А. Е., Краткий справочник нефтепереработчика.- Л.: Химия, 1980.-328с.

15. Сарданашвили А. Г., Львова А. И., Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа, М.: Химия, 1973.-272с.

16. Методические указания «Раздел Защита окружающей среды» Анализ методов очистки сточных вод применительно к конкретному производству: 2007- 18с.

17. В.И.Коробкин, Л.В.Передельский. Экология. - Ростов н/Д: издательство «Феникс», 2003. С. 300 - 302.

18. Роздин И.А., Хабарова Е.Ш., Вареник О.Н. Безопасность производства и труда на химических предприятиях. - М.: Химия, Колос С, 2005.- 254с.

19. Магомадова М.Х., Абубакарова А.С. Методические рекомендации к выполнению выпускной квалификационной работы (для специальности: 18.02.09 - Переработка нефти и газа). Грозный ,2019 -52 с.

Размещено на Allbest.ru