Исследование зависимости содержания кокса на циркулирующем шариковом катализаторе от других показателей качества на установке каталитического крекинга

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

Введите название вуза сюда

Кафедра Введите сюда название кафедры

Управление качеством

Отчёт по лабораторной работе № 1

Исследование зависимости содержания кокса на циркулирующем шариковом катализаторе от других показателей качества на установке каталитического крекинга

Иванов И.И.

Пермь 2020



Цели и задачи

Изучить процесс каталитического крекинга, выделить основные характеристики, влияющие на образование кокса на поверхности катализатора, структурировать данные графическим методом.

Индивидуальное задание:

1. Ознакомиться с технологическим регламентом установки каталитического крекинга.

2. Ознакомиться со стандартами предприятия на показатели качества продукции для установки каталитического крекинга.

3. Ознакомиться с презентацией об установке каталитического крекинга в файле “Каталитический крекинг.ppt”.

4. Ознакомиться с исходными данными в файле “Фракционный состав2012.xls”. каталитический крекинг графический

5. Построить диаграмму причин и результатов по показателю качества содержание кокса на катализаторе.

6. Построить контрольные карты Шухарта (X), (X-R), (X-S) для показателей качества катализатора: содержание кокса на катализаторе; насыпной вес катализатора; общая удельная поверхность катализатора; удельная поверхность матрицы катализатора; степень распределения частиц катализатора по размерам (энтропия); средний радиус зерна катализатора; средняя площадь поверхности катализатора; средний объем катализатора.

7. Построить гистограммы по месяцам для следующих показателей качества катализатора: содержание кокса на катализаторе; насыпной вес катализатора; общая удельная поверхность катализатора; удельная поверхность матрицы катализатора; степень распределения частиц катализатора по размерам (энтропия); средний радиус зерна катализатора; средняя площадь поверхности катализатора; средний объем катализатора.

8. Построить диаграммы разброса (рассеивания) содержания кокса на катализаторе в зависимости от других показателей качества катализатора. На диаграммах добавить линии трендов с уравнением и коэффициентом корреляции.

9. Выполнить FMEA-анализ для технологического процесса каталитического крекинга.

10. Оформить и защитить отчет.



Теоретическая часть

Каталитический крекинг бензиновых фракций осуществляется на циркулирующем шариковом катализаторе. Катализатор последовательно проходит реактор Р-1 и регенератор Р-2. В реакторе Р-1 происходят реакции каталитического крекинга тяжелого газойля. В результате в числе продуктов получаются: углеводородный газ; бензин; легкий газойль; тяжелый газойль; кокс. В регенераторе Р-2 выжигается кокс, содержащийся на катализаторе посредством подачи воздуха. Чем больше кокса будет удалено из катализатора крекинга в регенераторе, тем выше степень конверсии и выход целевого продукта процесса - бензина каталитического крекинга.

Имеются следующие показатели качества циркулирующего катализатора, контроль которых осуществляется в аналитической лаборатории:

· насыпной вес (г/см³);

· содержание кокса на катализаторе (% масс.);

· фракционный состав (% масс.);

· общая удельная поверхность катализатора (м²/г);

· удельная поверхность матрицы катализатора (м²/г).

В качестве обобщенного показателя фракционного состава катализатора необходим показатель, характеризующий степень распределения частиц катализатора по размерам. Для этих целей использовался следующий показатель [Волькенштейн М.В. Энтропия и информация. - М.: Наука, 2006]:

(1)

где H(x) - степень распределения частиц катализатора по размерам (энтропия); p(i) -содержание i-той фракции в катализаторе (вероятность), масс. доли; n - количество фракций катализатора.

Кроме информационной энтропии для анализа фракционного состава катализатора можно использовалисьрасчетные показатели: средний радиус зерна катализатора; средняя площадь поверхности катализатора; средний объем катализатора и т.п.

Известно, что содержание кокса на зерне катализатора является функцией диаметра этого зерна и общей удельной поверхности катализатора. Кроме того, между насыпным весом катализатора и фракционным составом катализатора также имеется устойчивая связь.

Расчётно-графическая часть

Построим диаграмму Исикавы по показателю содержание кокса на катализаторе:

Рисунок 1.Диаграмма Исикавы

6. Построить контрольные карты Шухарта (X), (X-R), (X-S) для показателей качества катализатора: содержание кокса на катализаторе; насыпной вес катализатора; общая удельная поверхность катализатора; удельная поверхность матрицы катализатора; степень распределения частиц катализатора по размерам (энтропия); средний радиус зерна катализатора; средняя площадь поверхности катализатора; средний объем катализатора.

Содержание кокса на катализаторе:

Рисунок 2.X-карта по показателю содержания кокса на катализаторе

Вывод: в процесс нет необходимости вмешиваться

Рисунок 3. X-R-карта по показателю содержания кокса на катализаторе

Вывод: процесс требует вмешательства



Рисунок 4. X-S-карта по показателю содержания кокса на катализаторе

Вывод: несколько точек выходит за пределы максимальных значений, есть необходимость вмешаться

Насыпной вес катализатора:

Рисунок 5. X-карта по показателю насыпного веса катализатора

Вывод: процесс стабилен, нет необходимости во вмешательстве

Рисунок 6. X-R-карта по показателю насыпного веса катализатора

Вывод: процесс неблагополучен, требуется вмешательство

Рисунок7.X-S-карта по показателю насыпного веса катализатора

Вывод: процесс характерно нарушает допустимые рамки максимальных значений, необходима корректировка

Общая удельная поверхность катализатора:

Рисунок8. X-карта по показателю общей удельной поверхности катализатора

Вывод: необходимо вмешательство в процесс



Рисунок 9. X-R-карта по показателю общей удельной поверхности катализатора

Вывод: существует выход процесса за рамки допустимых максимальных значений, необходим пересмотр технологического процесса



Рисунок10. X-S-карта по показателю общей удельной поверхности катализатора

Вывод: характерно виден факт выхода процесса за рамки, необходимо вмешательство

Удельная поверхность матрицы катализатора:

Рисунок10. X-карта по показателю общей удельной поверхности катализатора

Вывод: явно наблюдается отклонение процесса от заданного максимального значения, есть необходимость в корректировке

Рисунок11. X-R-карта по показателю общей удельной поверхности катализатора

Вывод: имеется явная необходимость во вмешательстве в процесс

Рисунок12. X-S-карта по показателю общей удельной поверхности катализатора

Вывод: чётко видно, что процесс выходит за отведённые максимальные рамки, необходимо вмешательство

Степень распределения частиц катализатора по размерам (энтропия):

Рисунок13. X-карта по показателю энтропии катализатора

Вывод: процесс стабилен, нет необходимости в корректировке

Рисунок 14. X-R-карта по показателю энтропии катализатора

Вывод: налицо необходимость в корректировке, процесс выходит за отведённые рамки



Рисунок15. X-S-карта по показателю энтропии катализатора

Вывод: отчётливо проглядывается необходимость в поправке

Средний радиус зерна катализатора:

Рисунок16. X-карта по показателю радиуса среднего зерна катализатора

Вывод: процесс не нуждается в корректировке

Рисунок 17. X-R-карта по показателю радиуса среднего зерна катализатора

Вывод: в данном случае отчётливо видна потребность процесса в корректировке

Рисунок18. X-R - карта по показателю радиуса среднего зерна катализатора

Вывод: в данном случае определённо необходимо вмешательство в процесс

Средняя площадь поверхности катализатора:

Рисунок19. X-карта по показателю средней площади поверхности катализатора

Вывод: процесс происходит по необходимому сценарию, нет необходимости в корректировке

Рисунок 20. X-R-карта по показателю средней площади поверхности катализатора

Вывод: на данном рисунке отчётливо видна необходимость процесса в поправке

Рисунок21. X-S-карта по показателю средней площади поверхности катализатора

Вывод: в этом случае так же необходимо корректировать сложившуюся с процессом ситуацию

Средний объём катализатора:

Рисунок22. X-карта по показателю среднего объёма катализатора

Вывод: как можно увидеть, процесс не отклоняется от сценария, нет необходимости в корректировке

Рисунок 23. X-R-карта по показателю среднего объёма катализатора



Вывод: отчётливо проглядывается необходимость во вмешательстве в процесс

Рисунок 24. X-S-карта по показателю среднего объёма катализатора

Вывод: как и в предыдущем случае, данная карта сообщает, что есть явная необходимость вмешательства в процесс

7. Построить гистограммы по месяцам для следующих показателей качества катализатора: содержание кокса на катализаторе; насыпной вес катализатора; общая удельная поверхность катализатора; удельная поверхность матрицы катализатора; степень распределения частиц катализатора по размерам (энтропия); средний радиус зерна катализатора; средняя площадь поверхности катализатора; средний объем катализатора.

Содержание кокса на катализаторе:

Рисунок 25. Гистограмма по показателю содержание кокса на катализаторе

Вывод: необходимо уменьшить рассеяние и сместить среднее



Рисунок 26. Гистограмма по показателю содержание кокса на катализаторе

Вывод: необходимо уменьшить рассеяние и сместить среднее

Насыпной вес катализатора:

Рисунок27. Гистограмма по показателю насыпного веса катализатора

Вывод: необходимо уменьшить рассеяние и сместить среднее

Рисунок 28. Гистограмма по показателю насыпного веса катализатора

Вывод: необходимо уменьшить рассеяние и сместить среднее

Общая удельная поверхность катализатора:

Рисунок 29. Гистограмма по показателю общей удельной поверхности катализатора

Вывод: необходимо уменьшить рассеяние и сместить среднее

Рисунок 30. Гистограмма по показателю общей удельной поверхности катализатора

Вывод: необходимо уменьшить рассеяние и сместить среднее

Удельная поверхность матрицы катализатора:

Рисунок 31. Гистограмма по показателю удельной поверхности матрицы катализатора

Вывод: необходимо уменьшить рассеяние и сместить среднее

Рисунок 31. Гистограмма по показателю удельной поверхности матрицы катализатора

Вывод: необходимо уменьшить рассеяние и сместить среднее

Степень распределения частиц катализатора по размерам (энтропия):

Рисунок 32. Гистограмма по показателю энтропии катализатора

Вывод: необходимо уменьшить рассеяние и сместить среднее

Рисунок 33. Гистограмма по показателю энтропии катализатора

Вывод: необходимо уменьшить рассеяние и сместить среднее

Средний радиус зерна катализатора:

Рисунок 34. Гистограмма по показателю среднего радиуса зерна катализатора

Вывод: необходимо уменьшить рассеяние и сместить среднее

Рисунок 35. Гистограмма по показателю среднего радиуса зерна катализатора

Вывод: необходимо уменьшить рассеяние и сместить среднее

Средняя площадь поверхности катализатора:

Рисунок 36. Гистограмма по показателю средней площади поверхности катализатора

Вывод: необходимо уменьшить рассеяние и сместить среднее

Рисунок 37. Гистограмма по показателю средней площади поверхности катализатора

Вывод: необходимо уменьшить рассеяние и сместить среднее

Средний объём катализатора:

Рисунок 38. Гистограмма по показателю среднего объёма катализатора

Вывод: необходимо уменьшить рассеяние и сместить среднее

Рисунок 39. Гистограмма по показателю среднего объёма катализатора

Вывод: необходимо уменьшить рассеяние и сместить среднее

8. Построить диаграммы разброса (рассеяния) содержания кокса на катализаторе в зависимости от других показателей качества катализатора. На диаграммах добавить линии трендов с уравнением и коэффициентом корреляции.

Рисунок 40. Коэффициент корреляции равен -0,0357

Рисунок 41. Коэффициент корреляции равен -0,48526



Рисунок 42. Коэффициент корреляции равен 0,350989

Рисунок 43. Коэффициент корреляции равен 0,361804



Рисунок 44. Коэффициент корреляции равен -0,25317

Рисунок 45. Коэффициент корреляции равен -0,26048



9. Выполнить FMEA-анализ для технологического процесса каталитического крекинга.

Таблица 1. Выбранные факторы для FMEA-анализа

№ п/п	Возможные производственные инциденты	Причины возникновения инцидента	Ранг значимости (S)	Ранг возникновения (O)	Ранг обнаружения (D)	Приоритетное число риска (ПЧР)
1	Сброс сырьевого насоса	Механическая неисправность насоса Н-1,1а	4	4	4	64
2	Отсутствие подачи воздуха КИП	Понижение давления воздуха КИПиА в коллекторе на входе в установку	6	4	6	144
3	Отсутствие выхода жирного газа на ГФУ	Остановка компрессора на ГФУ	4	5	5	100
4	Отсутствие выхода тяжёлого газойля с установки	Неправильное переключение схемы. Замораживание линии	7	5	3	105
5	Пропуск во фланцевые соединения, сальниковые уплотнения запорной арматуры. Разрыв трубопровода, корпусов аппаратов	Механический износ, нарушение норм технологического режима, внешние воздействия	10	3	7	210
6	Отсутствие подачи электроэнергии	Прекращение подачи электроэнергии	9	3	7	189
7	Отказ приборов контроля расхода циркуляционной воды в котле П-4 FISA 3311	Неисправность в системе питания, отказ средств КИПиА, СБиПАЗ	3	4	4	48
8	Отсутствие выхода жирного газа на ГФУ	Остановка компрессора на ГФУ	9	3	1	27
9	Прогар трубы змеевика П-2	Местный перегрев, закоксовывание змеевика	10	3	8	240
10	Разгерметизация торцевого уплотнения на сырьевом насосе Н-1, 1а	Механический износ уплотнения, нарушение норм технологического режима, внешние воздействия	10	2	4	80

Рисунок 46. Полученный FMEA-анализ



Вывод

В ходе работы студент ознакомился с технологическим регламентом установки каталитического крекинга, со стандартами предприятия на показатели качества продукции для установки каталитического крекинга. На основе обработанного массива данных, таких как содержание кокса на катализаторе, площадь катализатора, насыпной вес катализатора и др., были построены диаграммы причин и результатов, контрольные карты Шухарта, гистограммы по месяцам, диаграммы рассеяния и выполнен FMEA-анализ для технологического процесса каталитического крекинга.

Размещено на Allbest.ru