Нефтеперерабатывающая промышленность сегодня

 

 

 

 

 

Рисунок 3.1 – Схема материальных потоков

 

12 – центробежный компрессор, 13 – отбойный сепаратор, 15 – реактор гидрочистки,

16 – реактор гидрокрекинга, 17 – отпарная колонна, 22 – емкость орошения,

23 – сепаратор высокого  давления, 24 – сепаратор низкого  давления.

Рисунок 3.1 – Схема материальных потоков

 

Расчет теплового баланса

 

Целью расчета теплового баланса является определение количества подаваемого в реактор гидрокрекинга водородсодержащего газа (квенча) и температуры газопродуктовой смеси на выходе из реактора гидрокрекинга.

На рисунке 3.1 представлена схема тепловых потоков реакторного блока установки гидрокрекинга.

 

 

 

 

15 – реактор гидроочистки, 16 – реактор гидрокрекинга.

Рисунок 3.1  - Схема тепловых потоков

 

Условные обозначения, принятые при расчете:

Qгсс – приход тепла с газосырьевой смесью;

Qр1 – приход тепла при протекании экзотермической реакции в реакторе15, кВт;

Qп1 – потери тепла в окружающую среду из реактора 15, кВт;

Qгпс1 – приход тепла в реактор 16 с газопаровой фазой, кВт;

Qвсг2 – приход тепла с водородсодержащим газом в реактор 16 (квенч), кВт;

Qр2 – приход тепла при протекании экзотермической реакции в реакторе 16, кВт;

Qп2 – потери тепла в окружающую среду из реактора 16, кВт;

Qгпс2 – тепло, уносимое газопродуктовой смесью из реактора 16, кВт.

Т1 – температура ГСС в реактор 15, ºС;

Т2 – температура ГПС в реактор 16, ºС;

Т3 – температура ВСГ на охлаждение реактора 16,  ºС;

Т4 – температура ГПС на выходе из реактора 16, ºС;

Исходные данные для расчета теплового баланса [4]:

1. Температура ВСГ, подаваемого  в реактор (квенч) 73ºС;

2. Температура ГСС, на  входе в реактор гидроочистки 362-404ºС;

3. Температура ГПС после  реактора гидроочистки 397-413ºС;

4. Тепловой эффект реакции  гидроочистки 384 кДж/кг [12];

5. Тепловой эффект реакции  гидрокрекинга 550 кДж/кг [12, с.275];

6. Потери тепла в окружающую  среду составляют 3%;

7. Степень конверсии сырья в реакторе гидроочистки 15%, в реакторе гидрокрекинга – 70%.

Для реактора гидроочистки (15) тепловой баланс следующий:

                                                      Qгсс + Qр1 = Qгпс1+ Qп1                                                                             (3.2)

Qгпс1 = Qр1+ Qгсс - Qп1     

Количество тепла, вносимое или уносимое газообразным потоком, определяется по формуле [14]:

 

     Qj = Gj · (Cpj · tj + ij),                                                    (3.3)

 

где Gj - количество j-го потока, кг/ч (таблица 3.2);

      Cpj - удельная теплоемкость j-го потока, кДж/кг·°С;

       tj - температура j-го потока, °С;

    ij – суммарная удельная теплота испарения компонентов j-го потока при 0оС, кДж/кг.

 

     Qгсс = G2 · (Cp2 · tj + i),                                                    (3.4)

 

Определим суммарную теплоемкость потоков по формуле:

 

                                                                    Cр2 = ∑ Срi ∙ Xi,                                                                (3.5)

 

где Хi – массовая доля  i-го компонента в потоке.

 

Теплоемкости рассчитываются по зависимости (3.6) [13] согласно данным, приведенным в таблице 3.1.

 

СР = А0 + А1 ∙ (Т/1000) + А2 ∙ (Т/1000)2 + А3 ∙ (Т/1000)3 + А-2 ∙ (Т/1000)-2 ,                      (3.6)

 

где СР – средняя мольная теплоемкость при температуре Т, Дж/(моль·К);

       Т –  температура, К.

Теплоемкость нефтепродукта можно посчитать по формуле (3.7) [13], согласно данным раздела 2:

 

                                                     Ср = (4-d1515)/1541 · (1,8 · Т + 211),                                             (3.7)

Для реактора гидрокрекинга тепловой баланс следующий:

 

                                            Qгпс1 + Qвсг2 + Qр2 = Qгпс2+ Qп2                                                                        (3.8)

Найдем энтальпию ВСГ (квенч):

Рассчитаем количество теплоты, выделяющейся при протекании реакции:

Найдем потери тепла в окружающую среду (3%):

Зная количество теплоты и расходы компонентов потока G4, найдем температуру ГПС на выходе из реактора 16:

 

Q = ΣH(t)i·Gi                                                                 (3.9)

 

                       Qгпс2 = ΣH(t)4i·G4i = ΣСг. i(T)·(T-273)·Gi /Mi + ΣHн.п.i·Gн.п.i                                   (3.10)

Расчет реактора гидрокрекинга

 

Исходные данные для расчета размеров реактора гидрокрекинга:

Производительность реактора составляет G3 = 148414 кг/ч.

Объемная скорость подачи сырья W0 – 1,5 ч-1 [9, с. 31].

Скорость подачи сырья на свободное сечение реактора ω – 0,008 м/с (28,8м/ч)  (принимаем).

Плотность газосырьевой смеси ρ –778 кг/м3 (раздел 3.2).

Найдём объемный расход газосырьевой смеси:

 

                                                                W =   

 

 

 

6.КИП ???

7.ЛАБ КОНТРОЛЬ ?!??????

8. Охрана труда 

 

   Для каждого производственного процесса должны быть разработаны технологические регламенты, согласованные и утвержденные в установленном Министерством порядке. Вопросы техники безопасности, отражаемые в технологических регламентах, должны соответствовать настоящим правилам и действующим нормативным документам и положениям. Все производственные участки предприятия (цехи, установки, мастерские, лаборатории, отделы) должны иметь инструкции по технике безопасности, обеспечивающие безопасность проведения всех работ на данном участке.

   Инструкции по технике безопасности должны находиться в производственных помещениях, с ними должен быть ознакомлен обслуживающий персонал. Запрещается пуск в эксплуатацию новых, а также подвергшихся реконструкции установок без приема их комиссией с участием инженера по технике безопасности предприятия, технического инспектора профсоюза, представителей пожарного и санитарного надзора. Органы пожарного и санитарного надзора должны быть извещены об участии в комиссии за три месяца до приема новых и реконструированных объектов. Дефектная ведомость на ремонт должна быть согласована с отделом техники безопасности. Пуск в эксплуатацию установок и других объектов после ремонта без приема их комиссией с участием представителей отдела техники безопасности и пожарной охраны запрещается. Нарушение правил безопасности является любое отступление от обязательных для данного предприятия правил, инструкций, нормативных материалов и указаний по безопасному ведению работ, а также непринятие должных мер для предотвращения несчастных случаев и аварий. Для проведения работ по технике безопасности и промышленной санитарии на нефтегазоперерабатывающих заводах согласно действующим положениям организуется служба техники безопасности.

   Средства индивидуальной защиты рабочих

   Все рабочие на установке должны быть в спецодежде: костюм хлопчатобумажный, ботинки, рукавицы, очки, каска. Каждому работнику выдается личный противогаз, также на установке имеются противогазы шланговые. Фильтрующие противогазы применяются при содержании в воздухе кислорода не менее 18 %об., концентрация вредных паров и газов до 0,05 %об.

   Спецодежда не должна иметь свободных концов во избежание захвата их вращающимися деталями машин. Ботинки не должны быть со стальными гвоздями во избежание искрообразования.

   Запрещается применение бензина или легковоспламеняющихся жидкостей для стирки спецодежды.

   Требования к устройству территории и производственных помещений

   Территория нефтеперерабатывающего завода должна быть благоустроена и озеленена. Лотки и углубления, устройство которых вызвано технологической необходимостью, должны быть непроницаемы для воды и нефтепродуктов. Лотки должны быть соединены с канализацией через гидрозатворы и иметь постоянный уклон в сторону канализационного трапа. Все пешеходные дорожки должны иметь твердое покрытие. Отходы производства оставлять на территории установок и завода запрещается. Горячие поверхности оборудования и трубопроводов с арматурой, расположенных вне помещения, в местах возможного соприкосновения с ними обслуживающего персонала должны иметь тепловую изоляцию. Должна проводится периодичность осмотров и проверка состояния оборудования и производственных помещений.

    У входа в производственные помещения должны быть надписи с указанием класса взрывоопасности. Запрещается эксплуатация трубопроводов, оборудования и аппаратуры при наличии неплотностей в соединениях.

    Все обособленные производственные помещения на заводе должны быть снабжены аптечками с медицинскими средствами, для оказания неотложной помощи.

    Все производственные и подсобные помещения, установки, сооружения и склады должны быть обеспечены первичными средствами пожаротушения и пожарным инвентарем. Во всех местах, представляющих опасность для жизни и здоровья работающих, должны быть вывешены соответствующие предупредительные надписи.

   Вентиляция производственных помещений.

   Производственные помещения нефтегазоперерабатывающих заводов должны быть обеспечены вентиляцией, создающей в зоне пребывания рабочих состояние воздушной среды, соответствующее требованиям санитарных норм. Эксплуатируемые вентиляционные установки должны обеспечивать указанную в проекте эффективность.

   Бытовые помещения и медицинское обслуживание.

   Каждое предприятие должно иметь бытовые помещения: гардеробные, для обезвреживания, сушки и обеспыливания одежды, прачечные, уборные и душевые, курительные, для приема пищи и обогревания рабочих и др. В производственных помещениях запрещается хранить и принимать пищу.

   При ожогах, ранениях, отравлениях или других несчастных случаях любой работник завода, обнаруживший это, должен сообщить администрации, здравпункту или газоспасательной станции и приступить к оказанию помощи пострадавшему. Все работники должны быть информированы о способах наиболее быстрой связи со здравпунктом, газоспасательной и пожарной командами завода.

   Канализация.

   Производственные здания и территория завода, должны быть оборудованы закрытой промышленной канализацией для отвода ливневых вод и промышленных стоков от цехов, технологических установок, резервуарных парков, насосных, сливо-наливных эстакад и т.п.

   Шум и вибрация.

   Шум и вибрация представляют собой механические колебания, распространяющиеся в газообразной, жидкой и твердой средах. Если число колебаний в секунду не превышает 16, то они воспринимаются как вибрация. Колебания, распространяющиеся через воздух с частотой от 16 до 20тысяч в секунду, воспринимаются как шум, колебания с частотой выше этого предела ухом человека не воспринимаются и называются ультразвуковым.

   Шум и вибрация неблагоприятно отражаются на организм человека. Болезнь проявляется в виде боли в руках, особенно ночью, в мышечной слабости и быстрой утомляемости. Для устранения уровня шума и вибраций, создаваемых электродвигателями насосов и компрессоров, а также от шума создаваемого от движения продуктов установки по трубам, по реакторам, сепараторам, форсункам распылительного действия, применяют ряд мер.

   Характеристика опасности установки гидроочистки

   Технологический процесс установки гидроочистки связан с переработкой масляных фракций при высокой температуре. При нарушении технологического процесса или несоблюдении требований безопасности эксплуатации возможно возникновение пожаров и взрывов, вызывающих аварии, ожоги, травмы.

   Пожарная безопасность определяется наличием на установке жидких и газообразных нефтепродуктов, водорода и других являющихся легковоспламеняющимися веществами и образующими с воздухом взрывоопасные смеси; наличие открытого огня в топках печей; наличием нагревательных аппаратов и трубопроводов с высокой температурой стенки; возможность появления пропусков в соединениях при несвоевременном устранении неисправностей.

 

  9. Охрана окружающей  среды

 

   Нефтеперерабатывающие заводы как источник загрязнения среды

   Нефтеперерабатывающие  заводы (НПЗ) относятся к промышленным  предприятиям с высоким уровнем потребления воды как свежей, так и оборотной. Они обычно размещаются у водоемов, используемых для разных целей, в том числе и для нужд населения. Это делает проблему охраны водных ресурсов от загрязнения отходами нефтеперерабатывающей промышленности особенно актуальной. Кроме того, НПЗ являются источником загрязнения атмосферного воздуха.

   Расход воды для  производственных целей и объем  сточных вод возрастают с глубиной  переработки нефти. Содержание же  различных загрязняющих веществ  в сточных водах определяется  качеством перерабатываемой нефти, технологии ее переработки и качеством конечных продуктов производства.