Основная ректификация метанола

Размещено на http://www.allbest.ru

Содержание

Введение

1. Характеристика предприятия

2. Общая характеристика производства

3. Характеристика производимой продукции

4. Отчет по выполнению индивидуального задания

Заключение

Список используемых источников

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Производственная практика является одним из важнейших этапов подготовки студента к его. профессиональной деятельности. Она. необходима, так как студенту следует не только теоретически изучить будущую профессию, но и на практике ознакомиться с ней. Следовательно, целью практики является закрепление и углубление полученных теоретических знаний, возможность применения их на практике.

Для достижения поставленных целей при прохождении практики ставились следующие задачи:

рассчитывать параметры типовых схем и устройств;

контролировать работу основного и вспомогательного оборудований, технологических линий, контрольно-измерительных приборов и средств автоматизации (далее - КИП и А);

составлять схемы специализированных узлов и систем автоматического управления;

обеспечивать соответствие состояния средств и систем автоматизации требованиям надёжности.

ректификация метанол оборудование

1. Характеристика предприятия

«Невинномысский Азот» -- одно из производственных подразделений международного агрохимического холдинга «Минерально-химическая компания "ЕвроХим"». Завод в Невинномысске производит азотные удобрения, метанол, винилацетат, бутилацетат.

«Невинномысский Азот» -- единственный на территории России производитель синтетической уксусной кислоты, поливинилового спирта и метилацетата. Кроме этого, на базе предприятия функционирует опытно-промышленная установка по производству кристаллического карбамида.

Площадка предприятия в Невинномысске занимает площадь в 750 гектаров, включая территорию очистных сооружений и вспомогательных цехов. Ежедневно на заводе производится примерно 9 тыс. тонн минеральных азотных удобрений. Суммарный объем выработанной мощностями товарной продукции составил более 3 млн тонн.

В целом предприятие выпускает порядка сотни наименований товарной продукции, большая часть которой отправляется на экспорт.

В 1976 году в структуре завода появился цех по производству метанола. До начала 80-х годов на предприятии были внедрены новые технологии синтеза в промышленных масштабах.

После распада СССР завод продолжил свою работу, развивая экспорт продукции. Однако часть цехов пришлось закрыть -- производство фосфора и химических товаров народного потребления.

В 2006 году завод вошел в структуру холдинга «ЕвроХим». После этого на предприятии началась активная модернизация производственных мощностей. В развитие «Азота» было инвестировано несколько десятков млрд рублей. Благодаря этому на заводе в 2012 году впервые в России начался выпуск меламина. Позднее стало известно, что предприятие займется производством медицинского кислорода. 

На данный момент продолжается модернизация производственных мощностей и реализация проектов по экологической безопасности. Так, до конца 2024 года планируется запустить производство нитрата калия и хлорида аммония за 4,5 млрд рублей. 

По итогам 2021 года выручка АО «Невинномысский Азот» составила 84,22 млрд рублей, а чистая прибыль -- 33,71 млрд рублей. По сравнению с 2020 годом финансовые показатели выросли на 79 и 355% соответственно, по данным ИАС Seldon.Basis. В прошлом году компания заняла второе место в рейтинге крупнейших компаний СКФО по объему реализованной продукции.

2. Общяя характеристика производства

Полное наименование производства - агрегат производства метанола М-100-3. Агрегат производства метанола М-100-3 введен в эксплуатацию в 1976 году. Проектная мощность агрегата производства метанола - 100 тыс.т/год метанола технического. Достигнутая мощность - 124842 т/год метанола технического, производство метанола состоит из одной линии, основное технологическое оборудование установлено без резерва.

В нефтеперерабатывающей промышленности метиловый спирт используется для очистки бензинов от меркаптанов и как реагент при выделении толуола ректификацией. 

Метанол используется также как растворитель в производстве карбамидных смол, уксусной кислоты, синтетических каучуков, поливинилового спирта и ацеталей, антифризов, денатурирующих добавок.

В химической промышленности метанол применяется в качестве полупродукта для многих промышленных синтезов. В наибольших количествах метанол используется для получения формальдегида, а также в качестве метилирующего агента в производстве таких важных продуктов, как диметилтерефталат, метилметакрилат, некоторые пестициды.

Метанол может применяться в качестве источника энергии, а именно топлива для тепловых электростанций, моторного топлива и как компонента автомобильных бензинов. Благодаря добавке метанола улучшаются антидетоонационные свойства бензинов, повышается КПД двигателя и уменьшается содержание вредных веществ в выхлопных газах.

Сущность метода получения метанола на агрегате М-100-3 заключается в непосредственной переработке синтез-газа, отходящего из производства ацетилена, в метанол на катализаторе С79-6GL и катализаторе G-41 G фирмы «Зюд Хеми», без очистки исходного газа от остаточных количеств непредельных углеводородов (ацетилена, этилена), кислорода, а также микропримесей других соединений.

Метанол-сырец, получаемый в агрегате синтеза, содержит значительное количество органических примесей. Хотя их общее количество невелико (от 0,4 до 6,0% в пересчете на органическую часть), отделение их от метанола представляет значительные трудности. По физико-химичеоким свойствам эти вещества отличаются друг от друга и от метанола.

Температуры кипения всех органических примесей лежат в интервале более 100 °С. Так, диметиловый эфир кипит при атмосферном давлении при -- 23,7°С, а отдельные высшие спирты имеют температуру кипения выше 100 °С. При определенных концентрациях некоторые из присутствующих примесей могут образовывать с метанолом азеотропные смеси, причем возможно образование и тройных смесей вода -- метанол--третий компонент. Таким образом, проблема выделения чистого метанола очень сложна.

Процесс очистки метанола-сырца включает несколько стадий ректификацию, которая является основным этапом очистки, адсорбцию и химическую очистку. Химическая очистка позволяет разрушить трудно отделяемые ректификацией примеси, адсорбция -- извлечь некоторые примеси из метанола твердыми сорбентами. 

Ректификация -- сложный вид перегонки, основанный на противоточном взаимодействии пара и Жидкости, позволяет достичь наиболее полного разделения компонентов. Состав микропримесей, присутствующих в метаноле-сырце, расшифрован сравнительно недавно, да и то неполностью. В связи с этим технологические параметры процесса ректификации основаны иа результатах экспериментальных работ. Теоретическое обоснование получил лишь процесс разделения смеси метанол -- вода. Некоторые схемы предусматривают разделение боковых фракций колонны основной ректификации.

Перед поступлением в колонну обезэфириривания метанол-сырец обрабатывают семи процентным раствором КаОН для нейтрализации кислоты. Метанол-сырец подогревается в теплообменнике за счет тепла кубового остатка колонны и парового конденсата, выходящего из кипятильника , и вводится примерно в среднюю часть колонны обезэфиривания. Здесь из него при давлении от 10 до 12 АТ и температуре в кубе колонны от 125 до 135 °С отгоняется диметиловый эфир (ДМЭ), часть растворенных газов и некоторых других примесей (азотистых соединений, карбонилов железа и др.). Отобранный из верхней части колонны эфир конденсируется в конденсаторе и поступает в сборник. Часть конденсата возвращается в виде флегмы на орошение колонны, а другая часть выводится потребителю или на сжигание. Несконденсировавшиеся пары из конденсатора и сборника проходят через циклон и сжигаются или выбрасываются в атмосферу. 

Из куба колонны обезэфиренный метанол через систему теплообменников направляется в колонну предварительной ректификации (КНР). Перед подачей в колонну для облегчения отделения примесей в него добавляют паровой конденсат (если содержание воды в метаноле-сырце не меньше 13%). Количество парового конденсата зависит от содержания примесей в метаноле-сырце.

Часть конденсата из сборника подается на орошение колонны , остальное количество выводится из системы в виде отхода (предгон КПР). Количество отбираемого предгона в зависимости от качества метанола-сырца и разделяющей способности колонны составляет от 0,4 до 0,6% от массы поступающего метанола-сырца.

В колонне предварительной ректификации выделяется основное количество низкокипящих примесей. Кубовый остаток -- водный метанол направляется на перманганатную очистку. Температура в верхней части колонны от 62 до 64 °С, в кубе от 75 до 80 °С.

Предусмотрена очистка от следов N-метилпирролидона (поглотителя ацетилена) на активном рекуперационном угле марки АР-А. Применение для получения метанола низкотемпературного катализатора С79-6GL позволяет вести процесс при сравнительно низких температурах от 210 до 280 0С и низком давлении не более 47,4 кгс/см2, что значительно уменьшает количество примесей в метаноле сырце за счет торможения побочных реакций.

Для проведения процесса синтеза метанола из синтез-газа необходимо производить регулирование состава газа по соотношению водорода к оксиду углерода. Регулировка осуществляется дозировкой в синтез-газ азото-водородной смеси (АВС), конвертированного газа из цеха № 1-в ГЦ по ПАУ, водорода, окиси и двуокиси углерода цеха № 12-а.

3.Характеристика производимой продукции

Готовым продуктом является метанол технический, формула - СН3ОН.

Требования к метанолу, предназначенному для экспорта, должны соответствовать требованиям контракта поставщика с иностранным покупателем.

Метанол технический должен соответствовать ГОСТу 2222-95, нормы и требования которого следующие:

Таблица 1 - Метанол технический по ГОСТу 2222-95

Примечания:

Показатель 14 определяют в продукте, предназначенном для электровакуумной и электронной промышленности.

Показатели 1-3, 6, 8, 10-15 определяют по требованию потребителя.

Основные физико-химические свойства и константы метилового спирта. Метиловый спирт - простейший алкоголь алифатического ряда. Метанол представляет собой бесцветную прозрачную, ядовитую, легковоспламеняющуюся жидкость с запахом, напоминающим запах этилового спирта. Растворяется в воде в любых соотношениях, хорошо растворяется в органических растворителях. При контакте с перекисью натрия (Na2O2), хромовым ангидридом (Cr2O3), кристаллическим перманганатом калия (KMnO4) и другими сильными окислителями метанол может загораться. Следует отметить хорошую растворимость большинства газов в метаноле.

Относительная молекулярная масса - 32,04

Удельный вес при Р204 - 0,791 - 0,792 г/см3

Температура в 0С кипения - (+ 64,7)

плавления - (- 97,8)

Плотность паров по отношению к воздуху - 1,1

Теплоемкость при 200 С - 0,59 ккал/кг.град

Теплопроводность при 200 С - 0,183 ккал/м.час.град.

Вязкость пара - 87 мкпз при 00 С

Коэффициент диффузии пара в воздухе - 0,162 см3/сек (250 С)

Диэлектрическая постоянная - 32,65

Удельная диэлектрическая проводимость - 3·10-5 Ом/м

Область применения.

Нефтеперерабатывающая промышленность. Метанол используется как селективный растворитель для очистки бензина, как азеотропный реагент для выделения толуола.

Химическая промышленность. Метанол используется как полупродукт в промышленном синтезе, для производства формальдегида, пестицидов, диметилтерефталата, метилметакрилата.

Прочие индустрии. Метиловый спирт участвует в производстве уксусной кислоты, синтетических каучуков, карбамидных смол, ацеталей, аммиака, водорода, для очистки сточных вод. Метанол необходим для производства лекарственных средств.

Метиловый спирт проходит исследования в качестве источника энергии. При добавлении ментола в бензин улучшается КПД двигателя, снижаются вредные вещества в выхлопных газах.

Применение метанола широко распространено во многих химических производствах.

Химическая промышленность.

Нефтеперерабатывающая промышленность.

Прочие отрасли промышленности.

Метиловый спирт применяется на всех объектах нефте-газового комплекса в качестве ингибитора - гидратообразования. При добыче газа в районах Крайнего Севера в перекачиваемый газ необходимо добавлять метанол. Это предотвратит закупорку подземных газохранилищ и магистральных газопроводов кристаллогидратами.

Необходимо помнить, что метанол - очень ядовитое вещество, помимо раствора, пары его также ядовиты, температуры вспышки его паров составляет 8°С. Метанол используют для обработки в газовых скважинах призабойных зон.

Несмотря на имеющиеся у метилового спирта недостатки (ядовитость, невысокая теплота сгорания, высокая температура вспышки, гигроскопичность), имеются неоспоримые достоинства в применении метанола (пожарная и экологическая безопасность, предсказуемость при сжигании, наличие кислорода в молекуле, энергетическая эффективность).

В перспективе использование метанола возможно в различных химических генераторах электрической энергии (как носителя кислорода). Это направление только разрабатывается, и его разработка и внедрение технологий такого рода использования метанола следует ожидать на протяжении ближайших трех десятилетий. Но в тоже время полученные на сегодня опыты, результаты, научные разработки по использованию метанола, по мнению ученых, с уверенностью дают понять, что метанол - это топливо будущего.

4. Отчет по выполнению индивидуального задания

Средства автоматизации производства включают в себя технические средства автоматизации (ТСА) - это устройства и приборы, которые могут как сами являться средствами автоматизации, так и входить в состав программно-аппаратного комплекса. Системы обеспечения безопасности на современном предприятии включают в свой состав технические средства автоматизации. Наиболее часто ТСА - это базовый элемент системы комплексной безопасности.

Технические средства автоматизации включают в себя приборы для фиксирования, переработки и передачи информации на автоматизированном производстве. С помощью них осуществляется контроль, регулирование и управление автоматизированными линиями производства.

Системы обеспечения безопасности осуществляют контроль над производственным процессом с помощью разнообразных датчиков. В них входят датчики давления, фотодатчики, индуктивные датчики, датчики емкостные, лазерные и т.д.

Датчики служат для автоматического извлечения информации, и первичного ее преобразования. Датчики различаются по принципам действия и по чувствительности к параметрам, которые они контролируют. Технические средства безопасности включают в себя самый широкий спектр сенсоров. Именно комплексное использование датчиков позволяет создавать системы комплексной безопасности, которые контролируют множество факторов.

Технические средства информации включают в себя и передающие устройства, которые обеспечивают связь датчиков с контрольным оборудованием. При получении сигнала от датчиков контрольное оборудование приостанавливает процесс производства и ликвидирует причину аварии. В случае невозможности устранения аварийной ситуации технические средства безопасности дают сигнал о неисправности оператору.

Наиболее распространенными датчиками, которые включают в состав любой системы комплексной безопасности, являются датчики емкостные.

Они позволяют бесконтактно определить присутствие объектов на расстоянии до 25 мм. Датчики емкостные действуют по следующему принципу. Датчики снабжены двумя электродами, между которыми фиксируется проводимость. Если в зоне контроля присутствует какой-либо объект, это вызывает изменение амплитуды колебаний генератора, входящего в состав сенсора. При этом датчики емкостные срабатывают, что предотвращает попадание в оборудование нежелательных предметов.

Датчики емкостные отличаются простотой устройства и высокой надежностью, что позволяет использовать их в самых разных сферах производства.

Измерительная техника - это комплекс приборов и устройств, которые используются для измерения физических величин в различных областях науки и техники. Она широко используется в промышленности для контроля качества продукции и оптимизации производственных процессов.Классификация контрольно-измерительных приборов

Под аббревиатурой КИП подразумевают приборы, используемые не только в производстве, но и в других видах деятельности человека -- в науке, здравоохранении и в быту. Все контрольно-измерительные приборы можно разделить:

по назначению (показывающие по месту и регистрирующие);

по возможности дистанционной передачи измеренных показаний;

по виду показаний (аналоговые, дискретные, цифровые);

по классу точности;

по измеряемым физико-химическим параметрам (температура, давление, расход, уровень, концентрация, влажность и плотность, электровеличины и т.д.).

Рассмотрим некоторые приборы, которые подразделяются в зависимости от измеряемых параметров:

Приборы для измерения температуры -- термометры, градусники, термопары, термометры сопротивления, тепловизоры и пирометры. Устройства бывают цифровыми, жидкостными, электрическими, электронными, инфракрасными, контактными и бесконтактными.

Датчики для определения давления -- манометры, реле давления, аналоговые датчики давления и вакуумметры. Манометры различаются по исполнению -- мембранные, дифференциальные, электроконтактные, пружинные. Электрический аналоговый сигнал при измерении давления обычно получают благодаря тензоэффекту -- свойству твёрдых материалов изменять своё электрическое сопротивление при деформации.

Приборы для измерения объёма расхода рабочей среды (жидкости, газа или других веществ, проходящих в единицу времени) -- расходомеры. В зависимости от принципа работы приборы бывают электромагнитными, ультразвуковыми, в том числе бесконтактными-накладными, вихревыми, имеющими различные сужающие устройства типа диафрагмы, тахометрическими и прочими.

Устройства для определения концентрации определенных веществ в газовых смесях -- газоанализаторы, дымоанализаторы, pH-метры и пароанализаторы. Бывают ручного действия и автоматические, стационарные и переносные. Эти приборы используются для контроля воздуха в рабочей зоне, при проверке промышленных выбросов, для контроля технологических процессов, при утечках газообразных сред, для обеспечения пожарной безопасности.

Измерители уровня заполнения емкостей -- уровнемеры. Используются для измерения уровня жидких и сыпучих материалов в баках, емкостях и хранилищах. Уровнемеры бывают контактными и бесконтактными, например, буйковыми или поплавковыми, гидростатическими, ультразвуковыми, радарными, уровнемеры раздела фаз, барботажными и прочих типов.

Инструменты для измерения линейных величин. Линейки, рулетки, штангенциркули, калибры, микрометры, глубиномеры и т.д.

Приборы для измерения параметров электрической энергии. Амперметры, вольтметры, омметры, ваттметры, мультиметры и т.д.

Приборы, замеряющие излучение. К ним относятся счетчики Гейгера, дозиметры и детекторы.

Приборы для измерения массы, твердости и плотности материалов. Это аналитические и физические весы, твердомеры.

Датчики силы растяжения, сжатия и крутящего момента.

Элементы автоматики

В автоматизированных системах управления технологическим процессом (АСУТП), для управления технологическим процесом применяются различные исполнительные устройства.

Исполнительные устройства -- элемент автоматической системы, который воздействует на объект управления для совершения какого-нибудь действия. Обычно исполнительные устройства состоят из двух частей -- исполнительный механизм и регулирующий орган. Основное назначение исполнительных устройств -- это преобразования какого-либо сигнала (электрического, механического, оптического, пневматического) в сигналы для воздействия на элементы управления (включения, отключения, переключения режимов работы механизмов, систем или устройств).

Самые распространенные исполнительные устройства -- реле переключения, приводы движущихся частей, поворотные устройства, манипуляторы, электромагнитные вентили (соленоиды), устройства для открытия или закрытия регулирующих и отсечных клапанов и заслонок, включение вариаторов и переключение редукторов.

Показатели надежности АСУТП - это важный аспект при проектировании и эксплуатации систем автоматизации производства. Они позволяют оценить работоспособность системы и ее способность к выполнению поставленных задач.

Например, время наработки на отказ - это показатель, который позволяет оценить среднее время между отказами системы. Чем выше этот показатель, тем более надежной является система.

Время восстановления после отказа - это время, необходимое для восстановления системы после отказа. Этот показатель также важен для оценки надежности системы.

Вероятность безотказной работы - это вероятность того, что система будет работать без отказов в течение определенного периода времени. Этот показатель также является важным для оценки надежности системы.

Кроме того, показатели надежности могут включать в себя такие параметры, как устойчивость к сбоям и возможность восстановления.

Цех производства метанола работает без резервирования, однако есть резервирование вспомогательного оборудования - два насоса подачи масла и два независимых ввода электроэнергии, в таком случае при отказе одного цех не остановит работу и будет возможность ремонта неисправного оборудования. Так же резервирование выполнено и в блоке АСУТП в виде бесперебойных источников питания

Блокировки (ПАЗ) выполнены по схеме «два из трех», это означает что при выходе из строя одного датчика блокировка не останавливает оборудование и есть возможность исправить ситуацию.

Заключение

В ходе прохождения. производственной практики все поставленные задачи были выполнены в полном объёме, профессиональные компетенции приобретены, цели производственной практики достигнуты.

Приобретены следующие умения:

проверять готовность оборудования, коммуникаций контрольно-измерительных приборов и средств автоматизации к работе;

контролировать работу основного и вспомогательного оборудований, технологических линий, контрольно-измерительных приборов и средств автоматизации (далее - КИП и А);

составлять схемы специализированных узлов и систем автоматического управления;

обеспечивать соответствие состояния средств и систем автоматизации требованиям надёжности.

Список использованных источников

1. Никитин, Ю. Р. Диагностирование мехатронных систем [Электронный ресурс]: учебное пособие. -- Саратов : Вузовское образование, 2019. -- 116 c.

2. Надежность систем и средств управления [Электронный ресурс] : учебное пособие / В.Н. Прокопец [и др.]. -- Электрон. текстовые данные. -- Ростов-на-Дону: Институт водного транспорта имени Г.Я. Седова - филиал «Государственный морской университет имени адмирала Ф.Ф. Ушакова», 2016. -- 113 c.

3. Шишмарёв, В. Ю. Надежность технических систем : учебник для бакалавриата и магистратуры / В. Ю. Шишмарёв. -- 2-е изд., испр. и доп. -- Москва : Издательство Юрайт, 2018. -- 289 с. -- (Бакалавр и магистр. Академический курс).

4. ГОСТ 24.701-86. Надежность автоматизированных систем управления. Основные положения;

5. ГОСТ 34.201-89. Виды, комплектность и обозначение документов при создании автоматизированных систем;

6. ГОСТ 34.601-90. Автоматизированные системы. Стадии создания

Размещено на Allbest.ru