Расчет и проектирование установки пиролиза этана и увеличение мощности установки на заводе ОАО "Казаньоргсинтез"

Последующие расчеты ведут на один ЗИА.

3.6.2.1 Тепловой расчет аппарата

Исходные данные:

В трубном пространстве ЗИА охлаждается пирогаз, который содержит:

сухого газа (углеводородная часть): 8000/(2·3600) = 1,11 м³/с;

водяного пара: 3200/(2·3600) = 0,44 м³/с;

компонентный состав пирогаза (см. таблицу 3.15);

температура пирогаза, ^оС: на входе - 845, на выходе - 420;

давление пирогаза 0,45 МПа;

В межтрубное пространство подают умягченную воду при температуре 323 ^оС, соответсвующей температуре кипения при давлении 12.

Уравнение теплового баланса аппарата в общем виде:

Ф₁ + Ф₂ = Ф₃ + Ф₄ + Ф_пот, [14, с. 60] (3.69)

где Ф₁,Ф₂,Ф₃,Ф₄ - тепловые потоки поступающего пирогаза, умягченной воды, уходящего пирогаза и получаемого насыщенного водяного пара соответсвенно кВт; Ф_пот - теплопотери в окружающую среду, кВт.

Для определения значений Ф₁ и Ф₃ рассчитывают средние объемные теплоемкости пирогаза при температуре Т₁ = 845 + 273 = 1118 К и Т₃ = 420 + 273 = 693 К соответственно. (см. таблицу 3.21)

Объемная теплоемкость водяного пара:

при Т₁ = 1102 К с = 42/22,4 = 1,8750 кДж/(м³·К)

при Т₃ = 693 К с = 37,49/22,4 = 1,6737 кДж/(м³·К)

Таблица 3.21 - Расчет объемных теплоемкостей.

Компонент	Массовая, % масс.	Т1 = 1118 К	Т3 = 693 К
		Теплоемкость, Дж/(м3·К)	Средняя объемная теплоемкость, кДж/(м3·К)	Теплоемкость, Дж/(м3·К)	Средняя объемная теплоемкость, кДж/(м3·К)
Н2	2,734	30,96	0,0378	29,64	0,0362
СН4	3,040	76,00	0,1031	57,69	0,0783
С2Н4	38,586	100,36	1,7288	77,67	1,3379
С2Н6	24,958	129,21	1,4397	99,32	1,1066
С2Н2	0,021	67,85	0,0010	59,91	0,0006
С3Н6	1,35	163,55	0,0986	120,13	0,0724
С3Н8	0,178	186,33	0,0148	143,98	0,0114
С4Н6	0,175	173,92	0,0136	139,51	0,0109
С4Н8	0,062	209,32	0,0058	161,72	0,0045
С4Н10	0,106	241,8	0,0114	184,1	0,0087
С5Н10	0,101	260,83	0,0118	199,39	0,0090
С6Н6	0,056	213,92	0,0053	174,61	0,0044
СО	0,051	32,95	0,0007	31,15	0,0007
СО2	0,010	50,91	0,0002	48,87	0,0002
Н2S	0,001	71,54	0,00003	70,11	0,00003
Сумма	100		3,4726		2,6818

Тепловой поток пирогаза на входе в ЗИА:

Ф₁ = (1,11·3,4726 + 0,44·1,8750)·845, [14, с. 61] (3.70)

где 1,11 и 0,44 - сухой газ, водяной пар соответственно, м³/с

3,4726 и 1,8750 - объемные теплоемкости сухого газа и водяного пара соответственно, кДж/(м³·К)

Ф₁ = 3954,25 кВт

Тепловой поток пирогаза на выходе из ЗИА:

Ф₃ = (1,11·2,6818+ 0,44·1,6737)·420, [14, с. 61] (3.71)

где 1,11 и 0,44 - сухой газ, водяной пар соответственно, м³/с

2,6818 и 1,6737- объемные теплоемкости сухого газа и водяного пара соответственно, кДж/(м³·К)

Ф₃ = 1559,55 кВт

Тепловой поток умягченной воды:

Ф₂ = m_x·1455 кВт, [14, с. 61] (3.72)

где m_x - массовый расход умягченной воды (паропроизводительность), кг/с; 1455 - удельная энтальпия кипящей воды при Р = 12МПа, кДж/кг

Общий приход теплоты:

Ф₁ + Ф₂ = 3954,25 + m_x·1455 кВт, [14, с. 61] (3.73)

Принимаем, что теплопотери в окружающую среду составляют 5% от общего прихода теплоты, тогда

Ф_пот = 0,05· (3954,25 + m_x·1455) кВт [14, с. 61] (3.74)

Ф_пот = 197,71 + 72,75· m_x кВт

Тепловой поток насыщенного пара

Ф₄ = m_x·2638 кВт, [14, с. 61] (3.75)

где 2638 - удельная энтальпия насыщенного пара при Р =12 МПа,кДж/кг

Паропроизводительность аппарата находят из уравнения теплового баланса (3.76):

3954,25 + m_x·1455 = 1559,55 + m_x·2638 + 197,71 + 72,75· m_x кВт

m_x = 1,75 кг/с или 1,75·3600 = 6298,36 кг/ч

Потерями воды в процессе парообразования пренебрегают.

Уточняют статьи теплового баланса в таблице 3.22:

Таблица 3.22 - Тепловой баланс ЗИА

Приход	кВт	%	Расход	кВт	%
Тепловой поток поступающего пирогаза	3954,25	61	Тепловой поток уходящего пирогаза	1558,97	24
Тепловой поток умягченной воды	2546,25	39	Тепловой поток получаемого насыщенного пара	4616,5	71
			Теплопотери в окружающую среду	325,03	5
Всего	6500,5	100	Всего	6500,5	100

Тепловая нагрузка аппарата:

Ф_а = Ф₄ - Ф₂ = 4616,5 - 2546,25 = 2070,25 кВт

3.6.2.2 Расчет аппарата

Необходимую площадь поверхности теплопередачи определяют по формуле:

F_a = Ф_а/ц, [14, с. 62] (3.77)

где Ф_а - тепловая нагрузка аппарата, Вт

ц - поверхностная плотность теплового потока, Вт/м²

Тепловая нагрузка аппарата составлет Ф_а = 2070250 Вт (см. тепловой баланс таблица 3.22).

Поверхностная плотность теплового потока:

ц = k/ДT_ср, [14, с. 62] (3.78)

где ДT_ср - средняя разность температур, К

k - коэффициент теплопередачи

Температурная схема теплообмена:

а) пирогаз 845 ^оС > 420 ^оС,

б) умягченная вода 323 ^оС > 323 ^оС,

Дt_max = 522 ^оС,

Дt_min = 97 ^оС.

Средняя разность температур (3.79):

Дt_ср= (522-97)/(2,303·lg(522/97), [14, с. 62] (3.79)

где 522 и 97 - максимальная и минимальная разность температур, К

ДТ_ср = 252,5К

Коэффициент теплопередачи определяют по формуле (3.80):

k = (1/б₁ + ?r_ст + 1/б₂)^-1, [14, с. 63] (3.80)

где б₁ - коэффициент теплоотдачи от пирогаза к стенке трубы, Вт/(м²·К);

б₂ - коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к кипящей воде, Вт/(м²·К).

Для расчета коэффициентов теплоотдачи определяют теплофизические параметры теплоносителей при соответствующих температурах;

Теплофизические параметры пирогаза при средней температуре:

t_cp =(845+420)/2 = 632,5°С или 905,5К

Теплопроводность определяют по формуле (3.81):

л = с · µ / Pr, [14, с. 63] (3.81)

где с - удельная теплоемкость, Дж/(кг·К);

µ - динамическая вязкость, кмоль/ч

Pr - критерий Прандтля

Удельную теплоемкость находят по формуле (3.82):

с = Ф / ( m · t), [14, с. 63] (3.82)

где Ф -- тепловой поток, Вт;

m -- массовый расход, кг/с;

t -- температура, °С.

Массовый расход пирогаза составит (3.83):

m = 39290,54 / (3600 · 6) =1,56 кг/с, [14, с. 63] (3.83)

где 39290,54 -- массовый расход пирогаза на установку, кг/ч;

6 - число аппаратов.

Удельная теплоемкость:

при t=845°С с=3954250/(1,56·845) =2999 Дж/(кг·К);

при t=420°С с=1558970/(1,56·420) =2379 Дж/(кг·К).

Значения тепловых потоков см. табл. 3.22.

Средняя удельная теплоемкость при t_cp = 632,5 °С:

с=(2999+2379)/2=2689 Дж/(кг·К).

Динамическую вязкость пирогаза определяют по формуле. Для упрощения расчета динамической вязкости пирогаза (состав пирогаза см. табл. 3.15) приняты следующие упрощения:

в один поток «этан» объединены этан, пропан и бутан;

в один поток «этилен» объединены этилен, непредельные углеводороды и бензол;

в один поток «водород» объединены оксид углерода и водород.

Значения динамической вязкости компонентов пирогаза находят по справочнику.

Расчет динамической вязкости приведен в таблице 3.23.

Таблица 3.23 - Расчет динамической вязкости пирогаза

	CH4	C2H4	C2H6	H2	H2O	?
nф, кмоль/ч	74,71	557,458	329,46	538,362	622,92	2122,92
xi, %	3,5	26,3	15,5	25,4	29,3	100
Mi	16	28	30	2	18
xiMi/100	0,56	7,36	4,65	0,51	5,27	18,35
µi·107,Па·с	252	255	246	188	310
(xiMi/(100µi))·10-7	0,002	0,029	0,019	0,003	0,017	0,07

µ_см = (18,35/0,07)·10^-7 = 262·10^-7 Па·с [14, с. 64] (3.84)

Принимают критерий Прандтля для многоатомных газов Рг = 1,0

Теплопроводность пирогаза (3.85):

л = (2689·262·10^-7)/1,0 = 0,0705 Вт/(м·К).

По справочнику находят теплофизические параметры (при 323 °С и давлении 12 МПа):

водяного пара: р_п =69,72 кг/м³ (при р= 101325 Па р_п=0,579 кг/м³);

умягченной воды: р_ж= 666,3 кг/м³; л = 49,67·10^-2 Вт/(м·К); Рг = 1

у = 9,195·10^-3 Н/м; r = 1797180 Дж/кг.

Коэффициент теплоотдачи от пирогаза к стенке трубы аппарата определяют по формуле (3.86):

б₁ = Nu·л / d, [14, с. 64] (3.86)

где Nu - критерий Нуссельта

d - внутренний диаметр трубы, м

л - теплопроводность пирогаза, Вт/(м·К)

Для выбора формулы, по которой рассчитывают критерий Нуссельта, определяют критерий Рейнольдса по формуле (3.87):

Re = W · d / µ, [14, с. 64] (3.87)

где W - Массовая скорость пирогаза, кг/(м²·с)

d - внутренний диаметр трубы, м

µ - динамическая вязкость, кмоль/ч

Ранее было рассчитано, что в один закалочно-испарительный аппарат поступает m_n = 1,55 кг/с пирогаза.

Массовая скорость пирогаза в трубном пространстве:

W = 1,55 / ( 0,785 · 0,024² · 150 ) = 22,94 кг/(м²·с), [14, с. 64] (3.88)

где 0,024 - внутренний диаметр трубы, м

150 - число труб

1,55 - количество пирогаза в один ЗИА, кг/с

Критерий Рейнольдса по (3.89):

Re = 22,94 · 0,024 / ( 262 · 10^-7 ) = 21014.

Формула для расчета критерия Нуссельта (3.90):

Nu = 0,023 · Re^0.8 · Pr^0.4, [14, с. 64] (3.90)

где Re - критерий Рейнольдса

Pr - критерий Прандтля

Nu = 0,023 · 21014^0,8 · 1^0,4 = 66,03.

Коэффициент теплоотдачи от пирогаза к стенке трубы по (3.91):

б₁ = 66,03 · ( 7,05 · 10^-2 / 0,024 ) = 193,96 Вт/(м²·К)

Коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к кипящей воде определяют по формуле (3.92):

б₂ = л · · Nu_кип, [14, с. 65] (3.92)

где л - теплопроводность пирогаза, Вт/(м·К)

с - плотность воды, кг/м³

у - поверхностное напряжение, н/м

g - ускорение свободного падения, м/с²

Критерий Нуссельта при кипении по формуле (3.93):

Nu_кип = 54 · ( К^0,6 / Pr^0.3), [14, с. 65] (3.93)

где Pr - критерий Прандтля

Критерий К находят из выражения (3.94):

К = ц / ( с_п · r · w), [14, с. 65] (3.94)

где w - произведение среднего диаметра пузырьков, возникающих при кипении, на число пузырьков, образующихся в единицу времени, м/с

с_п - плотность пара при 12 МПа

r - удельная теплота парообразования, Дж/кг

Определяют w по формуле (3.95):

w = 0,078 · ( с₀ / с_п )^1,1, [14, с. 65] (3.95)

w= 0,078 · ( 0,579 / 69,72 )^1,1 = 40,11 · 10^-5 м/с

где с₀ - плотность водяного пара при давлении Р = 101325 Па, кг/м³.

с_п - плотность пара при 12 мПа

Критерий К находят из выражения (3.94):

К = ц / ( 69,72 · 1797180 · 40,11 · 10^-5 ) = ц / 50258.

Критерий Нуссельта по (3.93):

Nu_кип = 54 · ц^0,6 / ( 50258^0,6 · 1,12^0,3) = 78,87 · 10^-3 · ц^0,6.

Коэффициент теплоотдачи по (3.92):

б₂ = 49,67 · 10^-2 ·· 78,87 · 10^-3 · ц^0,6 = 33,03 · ц^0,6.

?r_ст = r₁ + r₂ + r₃, [14, с. 65] (3.96)

где r₁ и r₂ - сопротивления слоев загрязнений с обеих сторон стенки трубы, м²·К/Вт; 0,004 - толщина стенки, м; 17,5 - теплопроводность нержавеющей стали, Вт/(м·К).

?r_ст = 0,00009 + 0,004 / 17,5 + 0,00018 = 0,0005 м²·К/Вт

Коэффициент теплопередачи по формуле (3.80):

к = ( 1 / 193,96 + 0,0005 + 1 / (33,03 · ц^0,6 ))^-1.

Поверхностная плотность теплового потока:

ц = к · ?Т_ср = 252,5 / (1 / 193,96 + 0,0005 + 1 / (33,03 · ц^0,6)) =

= 252,5 / (0,0057 + 0,0303 · ц^-0,6);

0,0057 · ц + 0,0303 · ц^0,4 - 252,5 = 0.

Для определения значения поверхностной плотности теплового потока по методу линейной интерполяции задаются значениями ц и подставляют их в полученное выше уравнение.

Таким образом нашли истинное значение ц = 43916 Вт/м².

Коэффициент теплопередачи по (3.78):

к = ц / ?Т_ср = 43916 / 252,5 = 173,92 Вт/(м²·К).

Площадь поверхности теплопередачи по (3.77) :

F_a = 2070200 / 43916 = 47,14 м².

Запас площади поверхности теплопередачи:

((69-47,14)/47,14) · 100 = 46 %

3.6.3 Технологический расчет пенного аппарата К-5

Пенный аппарат предназначен для охлаждения и промывки пирогаза от смолы и кокса пиролиза.

3.6.3.1 Расчет теплового баланса пенного аппарата К-5

Расчет количества тепла приходящего в аппарат при 420 ⁰С приведен в таблице 3.24.

Таблица 3.24 - Расчет количества тепла приходящего в аппарат

Компонент	I- Энтальпия пирогаза при 420 0С, кДж/кг	G -Количество компонентов пирогаза, кг/ч	I · G - Количество тепла поступающего с пирогазом, кДж/ч
Водород	6209,00	1725,2	10710000
Метан	961,05	2519,5	2421000
Ацетилен	727,56	64,1	46600
Этилен	669,94	14458,5	9686000
Этан	755,94	10402,7	7864000
Пропан	719,39	38,4	27650
? С3	654,89	431,3	282500
? С4-С6	718,96	785,8	564900
Пиролизная смола	1335	8,5	11400
Углекислый газ	363,35	51,2	18620
Моноксид углерода	448,06	17,1	7654
Сероводород	430,43	0,38	165
Пар	803,24	12201	9806000
?		42710	41450000

Расчет количества теплоты уходящего с пирогазом из колонны рассчитан в таблице 3.25.

Таблица 3.25 - Расчет количества тепла уходящего из аппарата

Компонент	I- Энтальпия пирогаза при 80 0С, кДж/кг	G -Количество компонентов пирогаза, кг/ч	I · G - Количество тепла уходящего с пирогазом, кДж/ч
Водород	1155	1725,2	1992000
Метан	178,08	2519,5	450600
Ацетилен	135,36	64,1	8671
Этилен	124,64	14458,5	1802000
Этан	140,64	10402,7	1463000
Пропан	133,84	38,4	5144
? С3	121,84	431,3	52550
? С4-С6	133,76	785,8	105100
Пиролизная смола	504,2	8,5	4306
Углекислый газ	67,6	51,2	3464
Моноксид углерода	83,36	17,1	1424
Сероводород	80,08	0,38	30,751
Пар	149,44	12210	1825000
?		42710	7713000

Для определения необходимого количества воды для отмывания и охлаждения пирогаза воспользуемся следующей формулой (3.97):

G = (?Qпр - ?Qух) / (I_Н2О80 ⁰С - I_Н2О25 ⁰С), [14, с. 150] (3.97)

где G - количество воды, кг/ч

?Qпр, ?Qух - количество теплоты пришедшей и ушедшей соответственно, кДж/ч

I_Н2О80 ⁰С, I_Н2О25 ⁰С - энтальпии воды при 80 и 25 градусах, кДж/кг

I_Н2О80 ⁰С = 334 кДж/кг

I_Н2О25 ⁰С = 46,85 кДж/кг

G = 117500 кг/ч

3.6.3.2 Материальный баланс пенного аппарата К-5

В расчете использованы следующие формулы:

Для перевода кг/ч в массовые доли i - го компонента использована следующая формула:

xF = Gпг / ?Gпг, [14 с.150] (3.98)

где xF - массовые доли i - го компонента

Gпг - количество i - го компонента в смеси, кг/ч

?Gпг - суммарная масса компонентов, кг/ч

Для перевода массовых долей в мольные доли i - го компонента использована следующая формула:

XF = ( xF / M ) / ? ( xF / M ), [14, с.151] (3.99)

где xF - массовые доли i - го компонента,

М - молекулярная масса

? ( xF / M ) - сумма частных массовых долей на молекулярную массу

XF - мольная доля i - го компонента

Давление насыщенных паров i - го компонента найдем по следующей формуле:

P = ( e · ( A - B / ( T - C ) ) ) / 760, [14, с. 151] (3.100)

где е - экспанента

А, В, С - константы Антуана (13)

Т - температура в колонне, К

По формуле Ашворта находим давление насыщенных паров легкой пиролизной смолы:

Р = ( 10^{(7.6715 - 2,68} · ^f(T)/FTcp) + 3158 ) / 10⁵, [14, с. 153] (3.101)

где f(T), FTcp - коэффициенты Ашворта

f(T) = 1250 / (- 307.6 ) - 1, [14, с. 153] (3.102)

где Т - температура в колонне, К

FTcp = 1250 / (- 307.6 ) - 1, [14, с. 153] (3.103)

где Т(ср) - средние температуры кипения фракций пиролизной смолы, К

Константы фазового равновесия для компонентов пирогаза:

k = P / П, [14, с. 153] (3.104)

где k - константа фазового равновесия

Р - давление насыщенных паров i - го компонента, атм

П - давление в аппарате, атм

Расчет мольной доли отгона выполнен по следующей формуле:

Fn(e) = ? ( XF / ( 1 + e · ( k - 1 ) ), [14, с. 154] (3.105)

где Fn(e) - сумма мольных долей жидкой фазы

XF - мольная доля i - го компонента

е - доля отгона

k - константа фазового равновесия

Состав жидкой фазы в мольных долях определим по следующей формуле:

X = XF / ( 1 + e · ( k - 1 ) ), [14, с. 154] (3.106)

где XF - мольная доля i - го компонента

е - доля отгона

k - константа фазового равновесия

Состав паровой фазы в мольных долях определим по следующей формуле:

Y = k · X, [14, с. 155] (3.107)

где k - константа фазового равновесия

X - i - компонент в мольных долях

Средняя молекулярная масса сырья:

Мсрс = ? ( XF · M ), [14, с. 122] (3.108)

где XF - мольная доля i - го компонента

М - молекулярная масса i-го компонента

Средняя молекулярная масса пара:

Мсрп = ? ( Y · M ), [14, с. 122] (3.109)

где Y мольная доля i-го компонента

М - молекулярная масса i-го компонента

Средняя молекулярная масса жидкости:

Мсрж = ? ( X · M ), [14, с. 122] (3.110)

где X - i-компонент в мольных долях

М - молекулярная масса i-го компонента

Массовая доля отгона сырья:

е_мас = е · Мсрп / Мсрс, [14, с. 122] (3.111)

где е - доля отгона в мольных долях

Мсрп, Мсрс - молекулярные массы пара и сырья

Количество паровой фазы:

Ggaz = ? е_мас· Gпг, [14, с. 122] (3.112)

где Gпг - количество i - го компонента в смеси, кг/ч

е_мас - массовая доля отгона

Количество жидкой фазы:

Ggid = ? ( 1 - е_мас ) · Gпг, [14, с. 123] (3.113)

где е_мас - массовая доля отгона

Gпг - количество i - го компонента в смеси, кг/ч

Состав паровой фазы:

Ymas = Y · M / Mсрп, [14, с. 123] (3.114)

где Мсрп - молекулярная масса пара

М - молекулярная масса i-го компонента

Y - мольная доля i-го компонента

Состав жидкой фазы:

Xmas = X · M / Mcpж, [14, с. 123] (3.115)

где Мсрж - молекулярная масса жидкости

М - молекулярная масса i-го компонента

X - i-компонент в мольных долях

Материальный баланс пенного аппарата представлен в таблице 3.26.

Таблица 3.26 - Материальный баланс пенного аппарата

Приход	кг/ч	%мас.	Расход	кг/ч	%мас.	кг/ч	%мас.
Пирогаз:			Пирогаз:	Верх	Низ
Водород	1725,36	1,07	Водород	1725	3,39	0,29	0,0001
Метан	2519,5	1,57	Метан	2505	4,92	14,74	0,01
Ацетилен	64,1	0,04	Ацетилен	62,84	0,12	1,22	0,001
Этилен	14458,5	9,03	Этилен	14204	27,87	254,67	0,23
Этан	10402,7	6,49	Этан	10145	19,91	258,32	0,23
Окончание таблицы 3.26
Приход	кг/ч	%мас.	Расход	кг/ч	%мас.	кг/ч	%мас.
Пропан	38,4	0,02	Пропан	35,58	0,07	2,86	0,003
УС3	431,3	0,27	УС3	403,63	0,79	27,68	0,02
УС4-С6	785,8	0,42	УС4-С6	475,72	0,93	310,04	0,26
СО2	51,24	0,49	СО2	51,15	0,03	0,09	0,005
СО	17,08	0,0002	СО	17,00	0,01	0,08	0,00005
Н2S	0,38	0,01	Н2S	0,37	0,0001	0,01	0,00009
Смола	8,54	0,0001	Смола	1,83	0,001	6,71	0,00001
Пар	12201	80,96	Пар	21336	41,87	108372	99,23
Вода	117500
Итого:	160211	100	Итого:	50962	100	109249	100

3.6.4 Технологический расчет циклонного (промывного) аппарата К-6

3.6.4.1 Расчет теплового баланса циклонного (промывного) аппарата К-6

Циклонный аппарат предназначен для промывки пирогаза от смолы и охлаждения пирогаза.

Расчет количества тепла приходящего в аппарат при 80 ⁰С приведен в таблице 3.27.

Таблица 3.27 - Расчет количества тепла приходящего в аппарат

Компонент	I- Энтальпия пирогаза при 80 0С, кДж/кг	G -Количество компонентов пирогаза, кг/ч	I · G - Количество тепла поступающего с пирогазом, кДж/ч
1	2	3	4
Водород	1155	1725	1992375
Метан	178,08	2505	447894
Ацетилен	135,36	62,84	8506
Этилен	124,64	14204	1769888
Этан	140,64	10145	1426090
Пропан	133,84	35,58	4762
? С3	121,84	403,63	49179
? С4-С6	133,76	475,72	63632
Пиролизная смола	504,2	1,83	922
Углекислый	67,6	51,15	3458
газ
Моноксид углерода	83,36	17,00	1417
Сероводород	80,08	0,37	30
Пар	149,44	21336	3189050
?		50962	8957000

Расчет количества теплоты уходящего с пирогазом из колонны рассчитан в таблице 3.28.

Таблица 3.28 - Расчет количества тепла уходящего из аппарата

Компонент	I- Энтальпия пирогаза при 80 0С, кДж/кг	G -Количество компонентов пирогаза, кг/ч	I · G - Количество тепла уходящего с пирогазом, кДж/ч
Водород	866,34	1725	1494000
Метан	134,1	2505	336200
Ацетилен	101,52	62,84	6379
Этилен	93,48	14204	1327000
Этан	105,48	10145	1070000
Пропан	100,38	35,58	3571
? С3	91,38	403,63	36880
? С4-С6	100,32	475,72	47720
Пиролизная смола	470,55	1,83	860
Углекислый газ	50,7	51,15	2593
Моноксид углерода	62,52	17,00	1063
Сероводород	60,06	0,37	22
Пар	112,03	21336	2391000
?		50962	6717000

Для определения необходимого количества воды для отмывания и охлаждения пирогаза воспользуемся следующей формулой:

G = (?Qпр - ?Qух) / (I_Н2О80 ⁰С - I_Н2О25 ⁰С), (3.97)

где G - количество воды, кг/ч

?Qпр, ?Qух - количество теплоты пришедшей и ушедшей соответственно, кДж/ч

I_Н2О80 ⁰С, I_Н2О25 ⁰С - энтальпии воды при 80 и 25 градусах, кДж/кг

I_Н2О80 ⁰С = 334 кДж/кг

I_Н2О25 ⁰С = 46,85 кДж/кг

G = 34360 кг/ч

3.6.4.2 Материальный баланс циклонного (промывного) аппарата К-6

В расчете использованы следующие формулы:

Для перевода кг/ч в массовые доли i - го компонента использована следующая формула:

xF = Gпг / ?Gпг (3.98)

Для перевода массовых долей в мольные доли i - го компонента использована следующая формула:

XF = ( xF / M ) / ? ( xF / M ) (3.99)

Давление насыщенных паров i - го компонента найдем по следующей формуле:

P = ( e · ( A - B / ( T - C ) ) ) / 760 (3.100)

По формуле Ашворта находим давление насыщенных паров легкой пиролизной смолы: (5.101)

Р = ( 10^{(7.6715 - 2,68} · ^f(T)/FTcp) + 3158 ) / 10⁵

Константы фазового равновесия для компонентов пирогаза:

k = P / П (3.104)

Расчет мольной доли отгона выполнен по следующей формуле:

Fn(e) = ? ( XF / ( 1 + e · ( k - 1 ) ) (3.105)

Состав жидкой фазы в мольных долях определим по следующей формуле:

X = XF / ( 1 + e · ( k - 1 ) ) (3.106)

Состав паровой фазы в мольных долях определим по следующей формуле:

Y = k · X (3.107)

Средняя молекулярная масса сырья:

Мсрс = ? ( XF · M ) (3.108)

Средняя молекулярная масса пара:

Мсрп = ? ( Y · M ) (3.109)

Средняя молекулярная масса жидкости:

Мсрж = ? ( X · M ) (3.110)

Массовая доля отгона сырья:

е_мас = е · Мсрп / Мсрс (3.111)

Количество паровой фазы:

Ggaz = ? е_мас· Gпг (3.112)

Количество жидкой фазы:

Ggid = ? ( 1 - е_мас ) · Gпг (3.113)

Состав паровой фазы:

Ymas = Y · M / Mсрп (3.114)

Состав жидкой фазы:

Xmas = X · M / Mcpж (3.115)

Материальный баланс пенного аппарата представлен в таблице 3.29

Таблица 3.29 - Материальный баланс пенного аппарата

Приход	кг/ч	%мас.	Расход	кг/ч	%мас.	кг/ч	%мас.
Пирогаз:			Пирогаз:	Верх	Низ
Водород	1725,05	2	Водород	1725	3,5	0,05	0,0001
Метан	2505	2,9	Метан	2502	5	3	0,008
Ацетилен	62,84	0,07	Ацетилен	62,56	0,13	0,28	0,0008
Этилен	14204	16,6	Этилен	14140	28,4	64	0,16
Этан	10145	11,9	Этан	10080	20,2	65	0,16
Пропан	35,58	0,04	Пропан	35	0,07	0,58	0,002
УС3	403,63	0,5	УС3	397,25	0,8	6,38	0,02
УС4-С6	475,72	0,6	УС4-С6	405,09	0,8	70,63	0,2
СО2	51,15	0,06	СО2	51,13	0,08	0,02	0,001
СО	17,00	0,02	СО	16,98	0,03	0,02	0,001
Н2S	0,37	0,004	Н2S	0,36	0,00001	0,01	0,00001
Смола	1,828	0,001	Смола	1,111	0,00003	0,717	0,00001
Пар	21340	65,3	Пар	20390	40,9	35310	99,5
Вода	34360
Итого:	85318	100	Итого:	49811	100	35507	100

3.6.5 Сводный материальный баланс блока пиролиза

Сводный материальный баланс блока пиролиза представлен в таблице 3.30

Таблица 3.30 - Сводный материальный баланс

Приход	Расход
Сырье:	кг/ч	%мас.	Пирогаз:	кг/ч	%мас.
Этановая фракция	30503	15,7	Водород	1017,99	0,9
Водяной пар:	12201	6,3	Метан	1109,38	1,3
Вода	151860	78	Ацетилен	7,80	0,03
			Этилен	14366,64	7,4
			Этан	9292,20	5,3
			Пропан	58,31	0,02
			Сумма С3	431,3	0,2
			Сумма С4-С6	785,8	0,4
			Смола, кокс	8,5	0,004
			Двуокись углерода	4,77	0,03
			Окись углерода	19,6	0,009
			Сероводород	0,53	0,0002
			Вода	164061	84,3
Итого	194564	100	Итого	194564	100

3.6.6 Расчет емкости позиции 8

Целью расчета является расчет объема емкости для сбора и отстаивания легкой смолы от воды.

Объем емкости для непрерывного процесса определяется по формуле:

, (3.116)

где G - часовая производительность, кг/ч;

- время заполнения емкости (1-3ч);

- коэффициент заполнения (0,4-0,8);

q - плотность реакционной смеси, кг/м.

.

Технические характеристики подобранного аппарата:

Диаметр - 4000 мм

Длина - 18500 мм

Объем - 200 м³

Данные по расчету остальных емкостей сводим в таблицу 3.13

Таблица 3.31 - Характеристика емкостей

Позиция аппарата на схеме	Наименование аппарата и технологи-ческая характерис-тика, м3	Наименование продукта, плотность, кг/м3	Кол-во, шт.	Коэф-фи-циент запол-нения	Тип аппарата
8	Емкость, 200	Циркуляционная вода	1	0,75	Горизонтальный цилиндрический
9	Емкость, 200	Циркуляционная вода	1	0,75	Горизонтальный цилиндрический
12	Емкость, 65	Химзагрязненная вода	1	0,75	Горизонтальный цилиндрический

3.6.7 Расчёт и выбор насоса позиции 10

Исходные данные, характеризующими свойства жидкости и условия перекачивания:

- температура жидкости, 75 ⁰С;

- плотность продукта при температуре перекачивания, с=1015 кг/м³;

- расход продукта, G=164061 кг/ч;

- давление во всасывающей линии, p=0,1 МПа;

Полезная мощность, затрачиваемая на перекачивание продукта, определяется по формуле:

, (3.117)

где Q - подача (расход), м3/с;

Н - напор (в метрах столба перекачиваемого продукта).

Перевод расхода в м³/с:

Q=G/(·3600)=164061/(1015·3600)=0,045 м³/с

Напор рассчитывается следующим образом:

, (3.118)

где Р1 - давление в аппарате, из которого перекачивается продукт, 0,09 МПа;

Р2 - давление в аппарате, в который подаётся продукт, 0,09 МПа;

Нг - геометрическая высота подъёма продукта, 24 м;

hп - суммарные потери напора во всасывающей и нагнетательной линиях, м;

H= 24 м.

Мощность, развиваемая электродвигателем насоса, находится по соотношению:

где н и пер - коэффициенты полезного действия насоса и передачи от электродвигателя к насосу.

Принимаем насос марки Х8/30, для которого в оптимальных условиях работы: Q=4,5·10^-2 м³/с; Н=24 м ст.воды; з_н=0,6; насос обеспечивает электродвигатель марки АО2-32-2; N_п=15 кВт; з_дв.=0,82.

Данные расчёта насосов позиции 10 и11 сводятся в табл.3.32.

Таблица 3.32 - Характеристика насосов

Позиция аппарата по схеме	Наименование и назначение насоса	Характеристика перекачиваемого продукта	Количество насосов	Мощность электродвигателя, кВт	Марка насоса и завод изготовитель
		Температура, 0С	Плотность, кг/м3	Расход на один насос, м3/ч
10	Насос для подачи воды в пенный аппарат позиции 6	75	1015	162	1	15	Х8/30
11	Насос для подачи воды в циклонный аппарат позиции 7	75	1015	162	1	15	Х8/30

4. Автоматизация и автоматические системы управления технологическим процессом

4.1 Назначение системы

Разрабатываемая система предназначается для контроля и управления в реальном масштабе времени и противоаварийной защиты технологического процесса пиролиза этановой фракции. Автоматизированным пунктом управления системы является РСУ, из которого ведется управление технологическими процессами в автоматическом, автоматизированном и ручном дистанционном режимах [21].

4.2 Цели и задачи создания системы

Создание новой системы управления и защиты должно обеспечить управление, как реконструируемой (модернизируемой) части технологического процесса, так и не реконструируемой части технологического процесса [21].

Создание новой системы преследует следующие цели:

- обеспечение эвакуации людей на взрывоопасном производстве при аварийных ситуациях;

- внедрение ремонтных технологий;

- повышение качества получаемых продуктов;

- снижение энергетических затрат;

- обеспечение устойчивого функционирования технологических процессов при рациональном оперативном управлении;

- обеспечение оптимальных режимов работы оборудования и ведения технологических процессов;

- обеспечение возможности совершенствования технологических процессов;

- улучшение технико-экономических показателей работы за счет автоматизированного поддержания технологического режима в рамках заданных плановых и технологических ограничений с учетом увеличения мощности производства;

- предотвращение аварийных ситуаций;

- повышение уровня информационного обеспечения технологического и эксплуатационного персонала;

- повышение надежности работы самой системы управления за счет применения современных технических устройств на основе электронных и вычислительных средств и наличия самодиагностики;

- повышение культуры труда технологического персонала, за счет предоставляемого системой сервиса;

- достижение вышеуказанных целей будет способствовать также улучшению экологической обстановки;

Достижение вышеприведенных целей должно обеспечиваться реализацией алгоритмов и методов управления на базе микропроцессорных систем РСУ, ПАЗ, специализированных систем управления, предусмотренных проектными решениями разработчиков системы. Средства системы должны обеспечивать возможность дальнейшего совершенствования алгоритмов управления и внедрения новых методов управления. Для реализации функций РСУ должны быть использованы средства распределенной системы управления “APACS+” имеющие сертификат Госстандарта Российской Федерации об утверждении типа средств измерения №21532-04 от 04.07.2004, и сертифицированная в соответствии с федеральным законом «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» [21].

Для реализации функции ПАЗ должны быть использованы средства отказоустойчивой системы управления “QUAOLOG”, основанная на архитектуре с тройным модульным резервированием, и сертифицированная Госстандартом Российской Федерации в соответствии с федеральным законом «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

Задачей предлагаемого проекта является автоматизировать блок пиролиза этана и встроить в существующую систему РСУ и ПАЗ.

4.3 Обоснование выбора соответствующих средств контроля и управления

За аналог принимается узел пиролиза этановой фракции. На заводе используются приборы:

- диафрагма камерная ДКС производства «Метран» г. Челябинск;

- преобразователь давления измерительный - пневматический 13ДД11, производства «Метран» г. Челябинск;

- уровнемер Регулятор уровня РУКЦ ШК-64-800;

- преобразователь термоэлектрический ТХК-0179 производства «Метран» г. Челябинск;

- прибор контроля пневматический, самопишущий, со станцией управления ПВ10. 2Э.

- клапан регулирующий «НЗ» и «НО».

Анализируя приборы автоматизации завода, пришли к выводу, что оборудование устарело и морально, и физически.

В разработанном проекте используются приборы:

- интеллектуальные термопреобразователи сопротивления медные типа ТСМУ и ТХАУ для газообразных веществ производства «Метран» г. Челябинск. Применение датчиков температуры (ТСМУ и ТХАУ) с унифицированными выходными сигналами дает возможность построения АСУТП без дополнительных нормирующих преобразователей. Микропроцессорный преобразователь позволяет перенастраивать диапазон измерений и перепрограммировать номинальную статическую характеристику в случае замены чувствительного элемента на другой тип.

- волноводные уровнемеры серии 100-ДГ производства «Метран» г. Челябинск. Обладает высокой надежностью и точностью измерений уровня, не требует технического обслуживания, и поверка их осуществляется без проведения демонтажа. Единственный недостаток - относительно высокая стоимость, но она компенсируется низкой стоимостью владения.

- ротаметры переменного перепада давления серии RAMC производства «Yokogawa» ЯПОНИЯ. Достоинства: простая установка в трубопровод через одно отверстие; установка в трубопровод без остановки процесса; минимальная вероятность утечек измеряемой среды; существенное снижение стоимости монтажа и обслуживания благодаря интегральной конструкции; легкость взаимодействия с контрольными системами или вычислителями расхода посредством интеллектуального протокола HART; высокая надежность.

- хроматографы серии GC 1000 MARK II производства «Yokogawa» ЯПОНИЯ. Достоинства: простая установка в трубопровод через одно отверстие, высокая точность анализов, большое количество одновременно анализируемых веществ(до 255);

- регулирующие клапана фирмы ЗАО «ПГ Метран» искробезопасные с электропневмопозиционером(ЭПП). Искробезопасность цепей обеспечивается барьерами искрозащиты в составе технических средств верхнего уровня;

Вывод: в результате внедрения новой системы управления и защиты были достигнуты следующие улучшения:

· дистанционное управление, что позволяет оперативно реагировать на изменения в системе и видеть весь процесс в целом

· повышение качества продукта

· снижение энергетических затрат

· предотвращение аварийных ситуаций благодаря системе ПАЗ

· повышение надежности работы самой системы за счет наличия у приборов самодиагностики

· улучшение экологической обстановки

Таблица 4.1 - Контролируемые и регулируемые параметры

Аппарат	Параметры
	давление	уровень	температура	расход
Печь пиролиза позиции 1	+	-	+	+
Сепаратор-паросборник позиции 4	+	+	-	+
Колонна позиции 6	+	-	+	-
Колонна позиции 7	+	-	+	-
Емкость позиции 8	-	+	-	-
Емкость позиции 9	-	+	-	-

Таблица 4.2 - Виды автоматизации оборудования

Аппарат и параметр	Величина параметра и размерность	Вид автоматизации
		измерение	регулирование
1	2	3	4
Печь пиролиза Давление этановой фракции Расход этановой фракции Расход ингибитора коксообразования Расход пара разбавления Температура пирогаза на выходе из печи Температура дымовых газов на выходе из печи Температура свода печи Расход топливного газа	0,45-0,7 МПа 5000-8000кг/ч 5,5-6кг/ч 2000-3200кг/ч 800-8350С 450-4900С 1030-10850С 600-1000кг/ч	+ + + + + + + +	+ + + + - - +
Сепаратор-паросборник Давление внутри аппарата Уровень жидкости Расход пара из аппарата	2,7-3,1МПа 45-75% (10000-32000) кг/ч	+ + +	+ + -
Колонна позиции 6 Температура перед колонной Температура после колонны Давление внутри колонны	110-115 оС 75 оС 0,05-0,1 МПа	+ + +	+ + -
Колонна позиции 7 Температура на выходе из колонны Давление внутри колонны	76 оС 0,04-0,08 МПа	+ +	- -
Емкость позиции 8 Уровень жидкости	50-80%	+	+
Емкость позиции 9 Уровень жидкости	50-80%	+	+
Емкость позиции 12 Уровень жидкости	50-80%	+	+

Размещено на http://www.allbest.ru/

4.4 Спецификация приборов и средств автоматизации

Таблица 4.1 - Спецификация приборов и средств автоматизации.

Номер позиции на функциональной схеме	Наименование параметра среды и места отбора импульс	Предел. Рабочее значение параметра	Место установки	Наименование и характеристика	Тип и модель	Количество	Завод изготовитель или поставщик	Примечание
						На один аппарат	На все аппараты
1-1	Регулирование расхода этановой фракции	5000-8000 кг/ч	на трубопроводе	Диафрагма камерная, диаметр условного перехода Dу = 100 мм, Условное давление Ру = 2,5 МПа, k = 2.0	ДК25-100 ГОСТ 14321-73	1	1	«Манометр», г. Москва
1-2			по месту	Преобразователь измерительный взрывозащищенный разности давлений с токовым выходом (4-20) mA. Перепад давления 25 КПа, k = 0.5. Допустимое рабочее давление 4 МПа. Питание 24 В.	Сапфир- 22М-ДД-Ех	1	1	«Теплоприб.» г. Челябинск
1-3			на щите	Вторичный одноканальный показывающий и регистрирующий прибор (миллиамперметр). Вх. (4-20) mA, k = 0,5	А542-068	1	1	«Теплоприб.» г. Челябинск
1-4			по месту	Регулирующий клапан, нормально закрытый. Диаметр условного прохода Ду = 40 мм, условное давление Ру = 0,3 МПа, тип привода - МИМ. Вход (4-20) mA	FISHER-ES	1	1	«FISHER» Англия
2-1	Регулирование расхода пара разбавления	(30-40)% от сырья	на трубо- проводе	Диафрагма камерная, диаметр условного перехода Dу = 100 мм, Условное давление Ру = 2,5 МПа, k = 2.0	ДК25-100 ГОСТ 14321-73	1	1	«Манометр», г. Москва
2-2			по месту	Преобразователь измерительный взрывозащищенный разности давлений с токовым выходом (4-20) mA. Перепад давления 25 КПа, k = 0.5. Допустимое рабочее давление 4 МПа. Питание 24 В.	Сапфир- 22М-ДД-Ех	1	1	«Теплоприб.» г. Челябинск
2-3			на щите	Вторичный одноканальный показывающий и регистрирующий прибор (миллиамперметр). Вх. (4-20) mA, k = 0,5	А542-068	1	1	«Теплоприб.» г. Челябинск
2-4			по месту	Регулирующий клапан, нормально закрытый. Диаметр условного прохода Ду = 40 мм, условное давление Ру = 0,3 МПа, тип привода - МИМ. Вход (4-20) mA	FISHER-ES	1	1	«FISHER» Англия
3-1	Регулирование расхода ингибитора коксообразования	5,5-6 кг/ч	на трубопроводе	Диафрагма камерная, диаметр условного перехода Dу = 100 мм, Условное давление Ру = 2,5 МПа, k = 2.0	ДК25-100 ГОСТ 14321-73	1	1	«Манометр», г. Москва
3-2			по месту	Преобразователь измерительный взрывозащищенный разности давлений с токовым выходом (4-20) mA. Перепад давления 25 КПа, k = 0.5. Допустимое рабочее давление 4 МПа. Питание 24 В.	Сапфир- 22М-ДД-Ех	1	1	«Теплоприб.» г. Челябинск
3-3			на щите	Вторичный одноканальный показывающий и регистрирующий прибор (миллиамперметр)Вх. (4-20) mA, k = 0,5	А542-068	1	1	«Теплоприб.» г. Челябинск
3-4			по месту	Регулирующий клапан, нормально закрытый. Диаметр условного прохода Ду = 40 мм, условное давление Ру = 0,3 МПа, тип привода - МИМ. Вход (4-20) mA	FISHER-ES	1	1	«FISHER» Англия
4-1	Регулирование расхода топливного газа	600-1000 кг/ч	на трубопроводе	Диафрагма камерная, диаметр условного перехода Dу = 100 мм, Условное давление Ру = 2,5 МПа, k = 2.0	ДК25-100 ГОСТ 14321-73	1	1	«Манометр», г. Москва
4-2			по месту	Преобразователь измерительный взрывозащищенный разности давлений с токовым выходом (4-20) mA. Перепад давления 25 КПа, k = 0.5. Допустимое рабочее давление 4 МПа. Питание 24 В.	Сапфир- 22М-ДД-Ех	1	1	«Теплоприб.» г. Челябинск
4-3			на щите	Вторичный одноканальный показывающий и регистрирующий прибор (миллиамперметр). Вх. (4-20) mA, k = 0,5	А542-068	1	1	«Теплоприб.» г. Челябинск
4-4			по месту	Регулирующий клапан, нормально закрытый. Диаметр условного прохода Ду = 40 мм, условное давление Ру = 0,3 МПа, тип привода - МИМ. Вход (4-20) mA	FISHER-ES	1	1	«FISHER» Англия
5-1	Регулирование уровня воды в сепараторе-паросборнике позиции 4	45-75%	по месту	Преобразователь измерительный гидростатического давления взрывозащищенный с токовым выходом (4-20) mA. Перепад давления 25 КПа, k = 0.5. Допустимое рабочее давление 4 МПа. Питание 24 В.	Сапфир-22М-ДГ-Ех	1	1	«Теплоприб.» г. Челябинск
5-2			на щите	Вторичный одноканальный показывающий и регистрирующий прибор (миллиамперметр). Вх. (4-20) mA, k = 0,5	А542-068	1	1	«Теплоприб.» г. Челябинск
5-3			на трубопров.	Регулирующий клапан, нормально закрытый. Диаметр условного Ду = 40 мм, условное давление Ру = 0,3 МПа тип привода - МИМ. Вход (4-20) mA	FISHER-ES	1	1	«FISHER» Англия
6-1 7-1	Регулирование температуры пирогаза на выходе из печи позиции 1	800- 835 оС	по месту	Термопреобразователь сопротивления. Измеряемая среда: твердые, жидкие, газообразные, сыпучие веществ; Выход (4-20) mA. Диапазон измеряемых температур (-50, +180) оС; k = 0.25	ТСМУ Метран-274	1	1	ЗАО «ПГ Метран» г. Челябинск	Метран, Номен. каталог 2001, стр. 145
6-2 7-2			На щите оператора	Показывающий, регистрирующий вторичный прибор для измерения температуры, уровня, давления, расхода и т.д. Вход (4-20) mA, Выход (4-20) mA, k = 0.5; имеет двухпозиционное устройство сигнализации; габариты (120х160х618) мм; масса 12 кг	А100-Н	1	1	ЗАО ПГ «Метран», г. Челябинск	Метран, Номен. каталог 2001, стр. 320
6-3 7-3			по месту	Регулирующий клапан с пневмоприводом 88/10/21-45. Dу = 80 мм, Ру = 4 МПа Максимальный перепад давления: 0,6 МПа, Вход (4-20) mA Класс протечки ANSI:VI Коэффициент пропускной способности: Cv = 110. Комплект поставки: электропневматический позиционер с двумя манометрами. Исполнение по взрывозащите: EexiaIICT4.	Камфлекс, серия 88-21115 ЕВ 4700Е (8013)	1	1	«DS-Controls» г. Великий Новгород
8-1	Контроль температуры дымовых газов	450- 490 оС	по месту	Термопреобразователь сопротивления. Измеряемая среда: твердые, жидкие, газообразные, сыпучие веществ; Выход (4-20) mA. Диапазон измеряемых температур (-50, +180) оС; k = 0.25	ТСМУ Метран-274	1	1	ЗАО «ПГ Метран» г. Челябинск	Метран, Номен. каталог 2001, стр. 145
8-2			на щите оператора	Показывающий, регистрирующий вторичный прибор для измерения температуры, уровня, давления, расхода и т.д. Вход (4-20) mA, Выход (4-20) mA, k = 0.5; имеет двухпозиционное устройство сигнализации; габариты (120х160х618) мм; масса 12 кг	А100-Н	1	1	ЗАО ПГ «Метран», г. Челябинск	Метран, Номен. каталог 2001, стр. 320
9-1	Контроль температуры свода печи позиции 1	1030-1085 оС	по месту	Термопреобразователь сопротивления. Измеряемая среда: твердые, жидкие, газообразные, сыпучие веществ; Выход (4-20) mA. Диапазон измеряемых температур (-50, +180) оС; k = 0.25	ТСМУ Метран-274	1	1	ЗАО «ПГ Метран» г. Челябинск	Метран, Номен. каталог 2001, стр. 145
9-2			на щите оператора	Показывающий, регистрирующий вторичный прибор для измерения температуры, уровня, давления, расхода и т.д. Вход (4-20) mA, Выход (4-20) mA, k = 0.5; имеет двухпозиционное устройство сигнализации; габариты (120х160х618) мм; масса 12 кг	А100-Н	1	1	ЗАО ПГ «Метран», г. Челябинск	Метран, Номен. каталог 2001, стр. 320
10-1	Регулирование давления этана на входе в печь пиролиза позиции 1	0,45- 0,7 МПа	по месту	Преобразователь избыточного давления взрывозащищенный с токовым выходом (4-20) mA. Перепад давления 25 КПа, k = 0,5. Допустимое рабочее давление 4 МПа. Питание 24 В.	Сапфир- 22М-ДИ-Ех	1	1	«Теплоприб.» г. Челябинск
10-2			на щите	Вторичный одноканальный показывающий и регистрирующий прибор (миллиамперметр). Вх. (4-20) mA, k = 0,5	А542-068	1	1	«Теплоприб.» г. Челябинск
10-3			на трубопроводе	Регулирующий клапан, нормально закрытый. Диаметр условного прохода Ду = 100 мм, условное давление Ру = 0,1 МПа, тип привода - МИМ. Вход (4-20) mA	FISHER-7813	1	1	«FISHER» Англия
11-1	Регулирование давления в сепараторе-паросборнике позиции 4	2,7- 3,1МПа	по месту	Преобразователь избыточного давления взрывозащищенный с токовым выходом (4-20) mA. Перепад давления 25 КПа, k = 0,5. Допустимое рабочее давление 4 МПа. Питание 24 В.	Сапфир- 22М-ДИ-Ех	1	1	«Теплоприб.» г. Челябинск
11-2			на щите	Вторичный одноканальный показывающий и регистрирующий прибор (миллиамперметр). Вх. (4-20) mA, k = 0,5	А542-068	1	1	«Теплоприб.» г. Челябинск
11-3			на трубопроводе	Регулирующий клапан, нормально закрытый. Диаметр условного прохода Ду = 100 мм, условное давление Ру = 0,1 МПа, тип привода - МИМ. Вход (4-20) mA	FISHER-7813	1	1	«FISHER» Англия
12-1	Регулирование температуры пирогаза на входе в пенный аппарат позиции 6	110- 115 оС	по месту	Термопреобразователь сопротивления. Измеряемая среда: твердые, жидкие, газообразные, сыпучие веществ; Выход (4-20) mA. Диапазон измеряемых температур (-50, +180) оС; k = 0.25	ТСМУ Метран-274	1	1	ЗАО «ПГ Метран» г. Челябинск	Метран, Номен. каталог 2001, стр. 145
12-2			на щите оператора	Показывающий, регистрирующий вторичный прибор для измерения температуры, уровня, давления, расхода и т.д. Вход (4-20) mA, Выход (4-20) mA, k = 0.5; имеет двухпозиционное устройство сигнализации; габариты (120х160х618) мм; масса 12 кг	А100-Н	1	1	ЗАО ПГ «Метран», г. Челябинск	Метран, Номен. каталог 2001, стр. 320
12-3			по месту	Регулирующий клапан с пневмоприводом 88/10/21-45. Dу = 80 мм, Ру = 4 МПа Максимальный перепад давления: 0,6 МПа, Вход (4-20) mA Класс протечки ANSI:VI Коэффициент пропускной способности: Cv = 110. Комплект поставки: электропневматический позиционер с двумя манометрами. Исполнение по взрывозащите: EexiaIICT4.	Камфлекс, серия 88-21115 ЕВ 4700Е (8013)	1	1	«DS-Controls» г. Великий Новгород
13-1	Контроль расхода пара из сепаратора-паросборника позиции 4 в цеховой коллектор пара	(10-32) т/ч	на трубопроводе	Диафрагма камерная, диаметр условного перехода Dу = 100 мм, Условное давление Ру = 2,5 МПа, k = 2.0	ДК25-100 ГОСТ 14321-73	1	1	«Манометр», г. Москва
13-2			по месту	Преобразователь измерительный взрывозащищенный разности давлений с токовым выходом (4-20) mA. Перепад давления 25 КПа, k = 0.5. Допустимое рабочее давление 4 МПа. Питание 24 В.	Сапфир- 22М-ДД-Ех	1	1	«Теплоприб.» г. Челябинск
14-1	Регулирование температуры пирогаза на выходе из пенного аппарата позиции 6	75 оС	по месту	Термопреобразователь сопротивления. Измеряемая среда: твердые, жидкие, газообразные, сыпучие веществ; Выход (4-20) mA. Диапазон измеряемых температур (-50, +180) оС; k = 0.25	ТСМУ Метран-274	1	1	ЗАО «ПГ Метран» г. Челябинск	Метран, Номен. каталог 2001, стр. 145
14-2			на щите оператора	Показывающий, регистрирующий вторичный прибор для измерения температуры, уровня, давления, расхода и т.д. Вход (4-20) mA, Выход (4-20) mA, k = 0.5; имеет двухпозиционное устройство сигнализации; габариты (120х160х618) мм; масса 12 кг	А100-Н	1	1	ЗАО ПГ «Метран», г. Челябинск	Метран, Номен. каталог 2001, стр. 320
14-3			по месту	Регулирующий клапан с пневмоприводом 88/10/21-45. Dу = 80 мм, Ру = 4 МПа Максимальный перепад давления: 0,6 МПа, Вход (4-20) mA Класс протечки ANSI:VI Коэффициент пропускной способности: Cv = 110. Комплект поставки: электропневматический позиционер с двумя манометрами. Исполнение по взрывозащите: EexiaIICT4.	Камфлекс, серия 88-21115 ЕВ 4700Е (8013)	1	1	«DS-Controls» г. Великий Новгород
15-1 16-1 17-1	Регулирование уровня жидкости в емкостях позиций 8, 9 и 12	50-80%	по месту	Преобразователь измерительный гид ростатического давления взрывозащищенный с токовым выходом (4-20) mA. Перепад давления 25 КПа, k = 0.5. Допустимое рабочее давление 4 МПа. Питание 24 В.	Сапфир- 22М-ДГ-Ех	1	1	«Теплоприб.» г. Челябинск
15-2 16-2 17-2			на щите	Вторичный одноканальный показы вающий и регистрирующий прибор (миллиамперметр). Вх. (4-20) mA, k = 0,5	А542-068	1	1	«Тепло приб.» г. Челябинск
15-3 16-3 17-3			на трубопров.	Регулирующий клапан, нормально закрытый. Диаметр условного Ду = 40 мм, условное давление Ру = 0,3 МПа тип привода - МИМ. Вход (4-20) mA	FISHER-ES	1	1	«FISHER» Англия
18-1 19-1	Контроль давления пирогаза в колоннах позиций 6 и 7	0,05- 0,1 МПа 0,04- 0,08 МПа	по месту	Преобразователь избыточного давления взрывозащищенный с токовым выходом (4-20) mA. Перепад давления 25 КПа, k = 0,5. Допустимое рабочее давление 4 МПа. Питание 24 В.	Сапфир- 22М-ДИ-Ех	1	1	«Теплоприб.» г. Челябинск
18-2 19-2			на щите	Вторичный одноканальный показывающий и регистрирующий прибор (миллиамперметр). Вх. (4-20) mA, k = 0,5	А542-068	1	1	«Теплоприб.» г. Челябинск
20-1	Контроль температуры пирогаза на выходе из колонны позиции 7	76 оС	по месту	Термопреобразователь сопротивления. Измеряемая среда: твердые, жидкие, газообразные, сыпучие веществ; Выход (4-20) mA. Диапазон измеряемых температур (-50, +180) оС; k = 0.25	ТСМУ Метран-274	1	1	ЗАО «ПГ Метран» г. Челябинск	Метран, Номен. каталог 2001, стр. 145
20-2			на щите оператора	Показывающий, регистрирующий вторичный прибор для измерения температуры, уровня, давления, расхода и т.д. Вход (4-20) mA, Выход (4-20) mA, k = 0.5; имеет двухпозиционное устройство сигнализации; габариты (120х160х618) мм; масса 12 кг	А100-Н	1	1	ЗАО ПГ «Метран», г. Челябинск	Метран, Номен. каталог 2001, стр. 320

5. Безопасность и экологичность технологического процесса

Проектируется установка пиролиза этановой фракции с целью получения этилена.

5.1 Характеристика объекта

Проектируемый объект - печь пиролиза этановой фракции (наружная установка). Пиролиз этановой фракции осуществляется в трубчатых печах пиролиза при температуре до 850 °С, при давлении 4-6 атм. Далее производиться охлаждение пирогаза в закалочно- испарительных аппаратах. Пирогаз охлаждается до 400°С и вырабатывается пар давлением 3 МПа за счет испарения охлаждающей воды.

Процесс состоит из следующих стадий:

- Пиролиз этановой фракции в печи пиролиза (Т=825-830⁰С, Р=1кгс/см²);

- Водная промывка пирогаза от кокса и смолы в колонне (Т=70-80⁰С, Р=0,6 - 0,8кгс/см²);

Проектируемый объект:

Установка пиролиза (наружная). Размеры установки (с площадками):

высота -16 м, ширина -4,14 м, длина-14,37 м;

помещение операторной: длина-80 м, ширина-20 м, высота-6,2 м;

помещение насосной: длина - 10 м, ширина - 10 м, высота - 6,2 м.

Установка пиролиза этановой фракции состоит из следующих аппаратов: печь, которая состоит из конвекционной и радиантной секций необходимые для нагрева сырья и протекания реакции пиролиза; закалочно-испарительные аппараты первой и второй

ступени для закалки пирогаза; барабан-паросборник для получения пара. Насосы служат для перекачки циркуляционной воды, перекачки легкой и тяжелой смол пиролиза [8].

Класс производства в соответствии с СанПиН 2.2.1/2.1.1.1031-03 относится к 1 классу с шириной санитарно-защитной зоны 2000 м, так как проектируемый объект получения этилена относится к производству по переработке нефти и нефтехимии.

5.2 Характеристика сырья и продуктов

Основные физико-химические, токсические, взрыво- и пожароопасные характеристики веществ и материалов, обращающихся в производстве представлены в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - Основные физико-химические, токсические, взрыво- и пожароопасные характеристики веществ и материалов, обращающихся в производстве

Наименование вещества	Агрегатное состояние	Пределы распространения пламени, %	Температура, 0С	ПДК, мг/м3	Класс опасности	Характер воздействия на человека	Низшая теплота сгорания, МДж/кг	Категория и группа взрывоопасных смесей
		нижний	верхний	вспышки	самовоспламенения
H2	газ	4,1	74,2	-40	510	-	4	Лишь в очень больших, высоких концентрациях вызывает удушье, вследствие уменьшения нормального давления кислорода.	119,65	IIВ - Т2
H2S	газ	4,3	4,6	-	245	10	3	Сильный нервный яд, вызывающий смерть от остановки дыхания. При высоких концентрациях может наступить мгновенная смерть. При частичном отравлении наблюдаются судороги, посинение, учащенный пульс, снижение кровяного давления. Увеличение и болезненность в печени, повышение температуры, иногда задержка мочи.	-	IIВ - Т2
СН4	газ	5	15	-187,9	537	300	4	Наблюдается учащение пульса, увеличение объема дыхания, ослабления внимания и потери сознания. Действует наркотически.	50,2	IIВ - Т2
С2Н4	газ	3	32	-	540	100	4	Наркотически, при попадании на кожу воспаляет с покраснением, а попав в глаза воспаляет слизистую оболочку глаз	46,7	IIВ - Т2
С2Н6	газ	2,9	15	-76

Подобные документы

• Расчет трубчатой печи пиролиза углеводородов

  Расчет процесса горения в трубчатой печи пиролиза углеводородов. Конструктивная схема печи. Поверочный расчет радиантной и конвективной камеры. Гидравлический и аэродинамический расчеты. Определение теоретического и практического расхода окислителя.
  
  курсовая работа [460,1 K], добавлен 13.05.2011
  

• Процесс пиролиза углеводородного сырья

  Сырьё, условия проведения и химизм процесса пиролиза, особенности технологического оформления. Расчёт материального баланса и теплового эффекта процесса пиролиза. Расчёт трубчатого реактора пиролиза, камеры конвекции и закалочно-испарительного аппарата.
  
  курсовая работа [1,1 M], добавлен 13.10.2013
  

• Проектирование автоматической системы управления температурным режимом печи пиролиза П-101 установки получения технического водорода

  Технологическая схема паро-углекислотного пиролиза углеводородного сырья и производственные связи установки получения водорода. Характеристика автоматизации производства и системы управления для снижения себестоимости и повышения качества Синтез-Газа.
  
  дипломная работа [2,2 M], добавлен 26.11.2010
  

• Технология пиролиза углеводородного сырья в трубчатых печах

  Теоретические основы проведения процесса пиролиза в трубчатых печах, его модификация. Расчет материального и теплового балансов, основного и вспомогательного оборудования трубчатой печи, закалочно-испарительного аппарата и выбор средств контроля.
  
  дипломная работа [557,2 K], добавлен 21.06.2010
  

• Технологический расчет реакционного змеевика трубчатой печи радиантного типа

  Технологическая схема установки пиролиза нефтяного сырья; проект трубчатого реактора радиантного типа. Расчет процесса горения: тепловая нагрузка печи, расход топлива; определение температуры дымовых газов; поверхность нагрева реакционного змеевика.
  
  курсовая работа [927,6 K], добавлен 25.10.2012
  

• Основные характеристики процесса пиролиза

  Понятие пиролиза как превращения органических соединений в результате их деструкции под действием высокой температуры. Пиролиз углеводородов, выход основных продуктов. Конструкция печей, сырьевая база. Особенности пиролиза древесины и угля, копчение.
  
  реферат [51,9 K], добавлен 26.11.2012
  

• Процесс производства высокопрочного шлакопортландцемента марки М600

  Выбор способа производства портландцемента. Расчет сырьевых компонентов и материального баланса завода. Подбор транспортного и технологического оборудования. Компоновка поточной линии производства. Мероприятия по технике безопасности и охране труда.
  
  курсовая работа [147,9 K], добавлен 11.03.2014
  

• Пиролиз дихлорэтана в печах

  Пиролиз дихлорэтана в печах R-501 А, В, С. Инициирование цепи. Развитие и рост цепи. Обрыв цепи. Состав дихлорэтана. Давление дихлорэтана на входе в печь пиролиза. Закалка продуктов пиролиза. Технологическая схема установки. Колонна закалки С-501А.
  
  курсовая работа [77,2 K], добавлен 29.07.2008
  

• Расчет и проектирование воздухоразделительной установки газообразного кислорода с насосом жидкого кислорода, работающей по циклу высокого давления с простым дросселированием и предварительным фреоновым охлаждением

  Разделение воздуха методом глубокого охлаждения. Составление теплового и материального баланса установки. Тепловой баланс отдельных частей воздухоразделительной установки. Расчет процесса ректификации, затраты энергии. Расчет конденсатора-испарителя.
  
  курсовая работа [1,1 M], добавлен 04.03.2013
  

• Расчет установки утилизации теплоты отходящих газов технологической печи

  Описание технологической схемы установки утилизации теплоты отходящих газов технологической печи. Расчет процесса горения, состав топлива и средние удельные теплоемкости газов. Расчет теплового баланса печи и ее КПД. Оборудование котла-утилизатора.
  
  курсовая работа [160,1 K], добавлен 07.10.2010
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам