Теоретические основы процесса алкилирования

где: x – количество испаренного бензола и изопропилбензола;

0,43 ккал / кг 0С – теплоемкость 1 кг бензола при 40 0С.

Общий приход тепла

552864+3496329+81846+30696+1810+17,2 x – 1360 = 4162185+17,2 x

Расход тепла

1. С реакционной массой при t = 122 0С

50992,6* 59,5 = 3034059,7 ккал/ч

где: 59,5 ккал/кг – теплосодержание 1 кг реакционной массы при 122 0С.

2. С отходящими газами при температуре 122 0С

7830,8 0,48 125 + (0,47 122 + 86) x = 458572 + 143,3 x

где: 7830,8 – количество паров, выходящих из алкилатора (кг/час);

0,48 и 0,47 ккал / кг 0С – теплоемкость пропана и бензола при 122 0С.

3. Потери тепла в окружающую среду

176000 ккал/ч

Общий расход тепла

3034059,7 + 458572 + 143,3 х + 176000 = 3668631,7 + 143,3 х

Общий баланс тепла

4162185,4 + 17,2 х = 3668631,7 + 143,3 х

Количество испарившихся углеводородов

х = (4162185,4 – 3668631,7) / (143,3 – 17,2) = 3900 кг/ч

Всего уносится углеводородов

3260 + 250 = 3510 кг/ч,

что приблизительно совпадает с количеством испаренных углеводородов определенным из теплового баланса алкилатора.

К установке принимается алкилатор диаметром 1600 мм. и высотой столба реакционной жидкости 8,0 м.

Объем реакционной жидкости в алкилаторе

1,62 0,785 8 = 16,1 м3

По практическим данным в 1 м3 реакционной жидкости содержится 330 кг изопропилбензола.

Производительность одного алкилатора составит

16,1 ∙ 330 = 5300 кг/ч изопропилбензола.

Необходимое количество рабочих алкилаторов

165645 / 5300 = 31,25 ≈ 32 шт.

где: 165645 кг/ч – количество ИПБ, полученного при алкилировании.

К установке принимается алкилатор в виде полой колонны со следующей характеристикой:

- диаметр  – 1600 мм.

- высота  цилиндрической части – 10305 мм.

- материал  – сталь углеродистая

- количество  – 4шт. (+ 1 – резервный).

 

3. АВТОМАТИЗАЦИЯ И АСУТП

 

В нефтеперерабатывающей промышленности комплексной механизации и автоматизации уделяется большое внимание. Это объясняется сложностью и высокой скоростью протекания технологических процессов, а также чувствительностью их к нарушению режима, вредностью условий работы, взрыва – и пожароопасностью перерабатываемых веществ.

Автоматизация производственных процессов является одним из основных направлений технического прогресса производства. Большое значение имеет автоматизация нефтеперерабатывающей промышленности. Автоматизация позволяет увеличить производительность технологического оборудования и производительность труда обслуживающего персонала, улучшает качество продукции, повышает безопасность работы, предупреждает загрязнение атмосферного воздуха, также позволяет осуществлять новые высокоинтенсивные процессы, недоступные при ручном управлении.

Автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУТП) – это человеко-машинная система, обеспечивающая эффективное функционирование технологического объекта на основе быстрой и точной информации о состоянии объекта и выработки соответствующих команд управления объектом с помощью средств автоматизации и вычислительной техники. При этом под технологическим объектом управления (ТОУ)  понимается технологическое оборудование и реализуемый в нем технологический процесс производства или транспортирования продукции.

Назначение, цель и функции АСУТП

АСУТП предназначена для целенаправленного управления технологическими процессом и обеспечения информацией смежных  и вышестоящих автоматизированных систем управления. Например, технологи-операторы получают оперативную информацию в едином темпе (реальном времени) с технологическим процессом, что позволяет им своевременно вмешаться в ход процесса, корректировать режимы и нагрузки машин и установок.

Целью АСУТП является обеспечение оптимального в определенном смысле функционирования технологического процесса, например, получение максимального экономического эффекта с учетом плановых, экономических и технических ограничений. В частном случае это может быть максимальная производительность технологического процесса при заданном качестве продукта и исходного сырья, минимальная себестоимость продукции, минимальный расход дорого сырья и т.п.

Функцией АСУТП называется совокупность ее действий направленных на достижения определенной цели. Различают три функции АСУТП: управляющую, информационную и вспомогательную.

К управляющей функции АСУТП относятся: программные изменения режима (пуск – остановка машин и агрегатов, аварийные блокировки,  распределение нагрузки между агрегатами и т.п.);

логическое управление, например, определение «узкого места» и согласования нагрузок технологического оборудования; оптимизация установившегося режима технологического процесса в целом и режимов отдельных видов технологического оборудования; оптимальное управление переходными режимами управляемого процесса; автоматическое регулирование и стабилизация отдельных параметров технологического процесса с помощью одноконтурных, комбинированных и многосвязанных АСР; реализация управления исполнительными органами. Информационная функция включает получение, обработку и передачу информации о состоянии ТОУ или внешней сферы.

На вспомогательные функции АСУТП возлагаются контроль за правильностью ее функционирования, реализация и контроль информационного обмена с системами управления более высокого уровня, слежения за астрономическим временем и отсчет временных интервалов, воздействия на соответствующие средства АСУТП т.д. [6].

В данном случае объектом управления является процесс алкилирования бензола пропиленом. Для ведения технологического процесса узел алкилирования оснащен следующими средствами контроля и автоматики:

1.Автоматические  регуляторы.

Первичные приборы регуляторов расположены по месту, в непосредственной близости от отборных устройств. Вторичные приборы расположены на щитах управления в операторной. Каждый из регуляторов может быть использован как в автоматическом, так и в ручном режимах.

2. Автоматические  регистраторы.

Первичные приборы регистраторов расположены по месту в непосредственной близости от отборных устройств, вторичные – на щите управления в операторной, компьютер - в операторной цеха.

3.Предупредительная  сигнализация.

Предупредительная сигнализация технологических и общецеховых параметров автоматическим включением звукового (звонок или сирена) и светового (лампа или табло) сигналов на щите управления в операторной оповещает обслуживающий технологический персонал о приближении какого-либо технологического параметра к предельно допустимому значению или достижении каким-либо общецеховым параметром предельно допустимого значения. Непринятие мер обслуживающим технологическим персоналом может привести к нарушению норм технологического регламента, технологического режима или аварийной остановке.

Применение средств дистанционного управления параметрами позволяет своевременно реагировать на изменение в рабочей среде аппаратов. Автоматическое регулирование ведется со щита, в операторном отделении, и, в аварийной ситуации, системой противоаварийной автоматической защиты.

Управление технологическим процессом может осуществляться автоматически, а в случае неисправности возможно переключение полностью на ручное управление.

 

4. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ  И ОХРАНА  
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

 

Главной задачей охраны труда является обеспечение здоровья и безопасности условий труда.

В получении ИПБ используется бензол и другое сырье, представленное в таблице 4.1и 4.2.

Таблица 4.1. Характеристика пожароопасных и токсичных свойств сырья, полупродуктов, готовой продукции и отходов производства.

Наименование сырья, полупродуктов, готовой продукции (вещества,% масс.), отходов производства	Класс опасности (ГОСТ 12.1. 005-88)	Агрегатное состояние при нормальных условиях	Плотность паров(газа) по воздуху	Удельный вес для твердых и Жидких веществ, г/см2	Растворимость в воде, % масс.
Бензол   Этилбензол   Изопропилбензол    Фракция полиалкил- Бензолов   Бутилбензол   Пропан-пропиленовая фракция   Едкий натр   Хлористый алюминий   Смола полиалкилбензольная   Гидроксохлористый алюминий (алюмохлорид)	2   3   4   4     4   4       2   2     4     4	Ж   Ж   Ж   Ж     Ж   Г       Ж   ТВ     Ж     Ж	2,77(3)   3,70(3)   4,14(3)   -     4,62(3)   1,45(3)       -   -     -     -	0,8790(2)   0,8669(2)   0,861-0,863   0,860-0,890     0,8601(2)   -       -   2,47(1)     -     -	0,082(2) (г/100мл) 0,014(2) (г/100мл) Н.Р.(2)   Н.Р.     Н.Р.(2)   44,6(2) (г/100мл)     42(1)   44(1) (г/100г)   -     -

 

 

Таблица 4.2

Наименование сырья, полупродуктов, готовой  продукции (вещество,% масс), отходов производ-ва	ПДК в воздухе рабочей зоны производственных помещений (мг/м3)	Характеристика токсичности (воздействие на организм человека)
Бензол	15/5	Пары при высоких концентрациях действуют наркотически, вредно влияют на нервную систему, оказывают раздражающее действие на кожу и слизистые оболочки глаз. Обладает резорбтивным действием, проникает в организм  через  неповрежденную кожу. Аллергическими и кумулятивными свойства- ми не обладает. КАНЦЕРОГЕН
Этилбензол	50	Пары вызывают поражение крови и кроветворных органов, раздражение слизистых оболочек, головную боль, головокружение боли в области сердца, раздражение кожи. Может попадать в организм работающих через органы дыхания и кожу.
Изопропилбензол	50	Пары при высоких концентрациях действуют на центральную нервную систему, кроветворные органы. Жидкий ИПБ оказывает раздражающее действие на кожу и слизис тые. При длительном контакте развиваются дерматиты.
Фракция полиалкил- Бензолов	50	Действует на центральную нервную систему (наркотическое и отчасти судорожное действие), вызывает изменение крови и кроветворных органов. Вдыхание паров вызывает головокружение, тошноту, рвоту. При неоднократном воздействии на кожу вызывает сухость и раздражение.
Бутилбензол	50	Действие аналогично полиалкилбензолам.
Пропан-пропилено- вая фракция	100	При превышении ПДК пары фракции оказывают наркотическое действие, могут вызвать головную боль, головокружение, ослабление дыхания, нарушение кровообращения, потерю сознания. При попадании на кожу вызывает ее поражение,аналогичное ожогу.
Едкий натр	0,5 (аэрозоль)	При попадании на кожу вызывает ее поражение (химические ожоги), а при длительном действии может вызвать язвы и экземы. Сильно действует на слизистые оболочки. При попадании в глаза вызывает помутнение роговицы, поражение радужной оболочки - слепоту.
Хлористый алюминий	5(по хлористому водороду)	Во влажном воздухе продукт гидролизуется с образованием хлористого водорода, который сильно раздражает  верхние  дыхательные пути и может вызвать воспаление слизистых оболочек глаз  и  дыхательных путей.
Смола полиалкил- Бензольная	50	Яляется токсичной.
Гидроксохлористый алюминий (алюмохлорид)	500	Обладает кислотныим свойствами: рН 0,8-2,0. При попадании на кожу и в глаза вызывает химические ожоги. При нагревании раздражает дыхательные пути.

 

Изопропилбензол считается опасным в силу своих свойств: температура вспышки 34°С; температура самовоспламенения 424°С; область воспламенения 0,9 - 6,5 % об.; ПДК 50 мг/м3; класс опасности 4.

Установка алкилирования бензола относится к пожаро-взрывоопасному производству, т.к. процесс ведется при высоких температурах и значительных давлениях в аппаратах и трубопроводах, высоких электрических напряжениях в высоковольтных электродвигателях насосов, при наличии горючих и токсичных нефтепродуктов и их паров, сероводорода, возможности образования взрывоопасных смесей паров нефтепродукта с воздухом и соединений, способных к самовозгоранию.

Наиболее опасные места в цехе:

- Катализаторное  отделение И-14 - возможность выделения  хлористого водорода, разлива бензола, воспламенения паров, взрыва.

- Насосное  отделение И-14 - возможность выделения  бензола, реакционной массы алкилирования, пропан-пропиленовой фракции при  нарушении герметичности аппаратов  и трубопроводов. Создание взрывоопасных  смесей паров и газов с воздухом  может привести к взрыву, пожару. Возможны ожоги при попадании на тело и в глаза щелочи, алюмохлорида.

- Наружная установка И-14 - возможность нарушения целостности трубопроводов, аппаратов в результате коррозии, прорыва на установку пропан-пропиленовой фракции, бензола, реакционной массы алкилирования. Наличие открытой отстойной ямы.

Организация и проведение технологического процесса должны предусматривать:

• устранение непосредственного контакта работающих с исходным сырьем, готовой продукцией, применяемыми реагентами, оказывающими вредное воздействие;
• автоматизацию процесса;
• герметичность оборудования;
• применение средств защиты работающих;
• своевременное удаление разливов нефтепродуктов и реагентов, являющихся источником опасных и вредных производственных факторов.

Контроль параметров режима осуществляется по показаниям контрольно-измерительных приборов, правильная работа которых наряду с работоспособностью сигнализации и автоматической защиты обеспечивает безопасную эксплуатацию оборудования.

Для контроля загазованности по нижнему концентрационному пределу воспламенения в производственных помещениях предусмотрены средства автоматического газового анализа с сигнализацией, срабатывающей при достижении предельно-допустимой величины.