Теоретические основы, расчет и оборудование фракционирования газов
В работу включены 3 чертежа:
- Технологическая схема выделения, чистки и осушки этан-этиленовой фракции
- Технологическая схема получения товарного этилена
- Ректификационная колонна выделения этилена К-12
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 9
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 11
1.1. Теоретические основы процесса многокомпонентной ректификации: уравнения материального и теплового балансов, фазовых равновесий 11
1.2. Технологические схемы разделения газовых смесей. Технологические режимы процессов 23
1.3. Оборудование установок фракционирования газов. Типы ректификационных колонн, внутренние устройства 30
1.3.1 Низкотемпературная абсорбция 32
1.3.2 Низкотемпературная конденсация 35
1.3.3 Низкотемпературная ректификация 38
1.3.4 Низкотемпературная адсорбция 41
1.4. Современные схемы и оборудование фракционирования, пути совершенствования 45
1.4.1 Конструкции абсорберов 45
1.4.2 Ректификация 48
2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 56
2.1. Характеристика сырья, реагентов и готовой продукции 56
2.2. Описание технологической схемы 59
2.3. Рабочие технологические параметры по каждому узлу, условия приготовления и регенерации реагентов и катализаторов 71
2.4. Материальный баланс установки 80
2.5. Расчёт ректификационной колонны К-11 81
2.6. Расчёт ректификационной колонны К-12 84
2.7. Расчёт ректификационной колонны К-13 88 3.
АВТОМАТИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ 92
3.1 Цель и назначение автоматизации 92
3.2 Обоснование выбора приборов контроля и управления 93
3.3 Перечень параметров контроля и регулирования 93
4. СТРОИТЕЛЬНО-МОНТАЖНАЯ ЧАСТЬ 96
5. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 98
5.1 Категорирование по взрывобезопасности 98
5.2 Опасные факторы технологического процесса и оборудования 99
5.3 Средства индивидуальной защиты 100
5.4 Микроклимат 101
5.5 Вентиляция и отопление 102
5.6 Освещение 104
5.7 Шум и вибрация 106
5.8 Электробезопасность 107
5.9Пожарная профилактика и средства для пожаротушения, предусмотренные в производстве 111
5.10 Экологичность процесса 114
6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРИНЯТЫХ РЕШЕНИЙ 117
6.1 Технико-экономический расчет 117
6.2 Расчет капитальных вложений 117
6.3 Расчет численности и оплаты труда работников по категориям 119
6.4 Расчет себестоимости продукции 124
6.5 Расчет оборотных средств 128
6.6 Технико-экономический расчет проектируемого производства 129
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 132
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 133
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 139
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 140
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 141
1. Закгейм А.Ю. Введение в моделирование химико-технологических процессов. М.: Химия, 2012, 288 с.
2. Гартман Т.Н., Клушин Д.В. Основы компьютерного моделирования химико-технологических процессов. М.: Академкнига, 2008,416 с.
3. Комиссаров Ю.А., Гордеев Л.С., Bern Д.П., Научные основы процессов ректификации. М.: Химия, 2004, Т.1,207 с.
4. Алфимов А.В. Разработка диалоговой систем моделирования процессов разделения многокомпонентных смесей методом ректификации. Дис. канд. техн. наук. М. МХТИ, 2018, 136 с.
5. Rohrshach R.L., Harris. Process simulation made by computer // Oil and gas. V. 68. № 17, 2010, p. 63 - 73.
6. Rosen E.M., Pauls A.C. Computer aided process design: the FLOW- TRAN system // Comp. Chem. Eng., V. 1, 2017, p. 11 - 21.
7. Патент РФ №2275223, МПК F25J 3/00, опубл. 27.04.2006
8. Патент № 2 694 341 Российская Федерация, МПК B01D 3/14(2006.01) C07C 7/04(2006.01) Установка фракционирования углеводородов/ Иванов С.И. Заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью "Оренбурггазпром" (ООО "Оренбурггазпром") (RU) - Заявка № 2005135804/22, 2005.11.17, опубл 2006.07.27
9. Пат. 2 178 325 Российская Федерация, МПК B01D 3/14(2006.01)
C07C 7/04(2006.01) Установка фракционирования углеводородов / Николаев В.В.; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью "Оренбурггазпром" Открытого акционерного общества "Газпром". - № 2000121819/04, 2000.08.15
10. Пат. 2459160 Российская Федерация, МПК C2 F25J 3/00. Способ выделения этановой фракции / Шейн А.О.; заявитель и патентообладатель
Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и проектный институт по переработке газа" (ОАО "НИПИгазпереработка"). - № 2010136352/06, 2010.08.30
11. Патент №2174028 Российская Федерация, МПК B01D 3/14, C10G 7/00. Способ разделения смеси жидкостей ректификацией / Лабутин В.А., Лабутина А.В. Заявитель и патентообладатель Владимирский государственный университет. - Заявка №97121782/12 от 16.12.1997. Опубл. 27.09.2001.
12. Патент № 2 694 341 Российская Федерация, МПК B01D 3/42. Способ повышения разделяющей и/или пропускной способности ректификационных колонн разделения бинарных или многокомпонентных смесей/ Матьякубов Ш.Э. Заявитель и патентообладатель Хуснутдинов Исмагил Шакирович (RU). - Заявка № 2018143507, 2018.12.07. Опубл. 2019.07.11.
13. Stanley, Proctor. The FLOWTRAN simulation system // Chem. Eng. Progr. V. 79, № 6, 2013, p. 49 - 53.
14. Машкова В.Ф. Многофункциональная программа расчета сложных ректификационных колонн для системы автоматизированного проектирования: Моделирование процессов ректификации для целей оптимального проектирования производств нефтепереработки и нефтехимии. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 2001, 71 -19 с.
15. Иняева Г.В. Расчет ректификационных колонн методом одновременного решения системы уравнений: Моделирование процессов ректификации для целей оптимального проектирования производств нефтепереработки и нефтехимии. М.: ЦНИИТЭнефтехим,2001, 104- 116 с.
16. Billingsley D.S., Boynton G.M. Iterative methods for solving multi- component distillation at the steady state // AIChE J., V. 17, 2001, p. 65 - 68.
17. Billingsley D.S., A simplified form of Holland's equations in the solution of multicolumn distillation systems // Can. Journal of Ch.E., V. 49, 2011,
p. 672-676.
18. Кроу К., Гамилец А., Хофман T. и др. Математическое моделирование химических производств. М.: Мир, 2013, 391 с. 19. Сводный обзор программ для расчета на ЭВМ, применяемых при проектировании химических предприятий в странах-членах СЭВ. Вып. №9 - 10(62-63). М.: НИИТЭХИМ, 2018, 181 с.
20. Сводный обзор программ для расчета на ЭВМ, применяемых при проектировании химических предприятий в странах-членах СЭВ. Вып. № 10 (112). М.: НИИТЭХИМ, 2011, 59 с.
21. Бояринов А.И. Новые принципы расчета колонн ректификации и их комплексов. Дис. д-ратехн. наук. М.: МХТИ, 2003, 347 с.
22. Fredenslund A., Gmehling J., Rassmussen Р. Vapor-liquid equilibrium using UNIFAC a group-contribution method. Amsterdam-Ox- ford-New York, Elsevier Scientific publishing, 2017, 379 pp.
23. Наливайко A.M. Построение схем разделения многокомпонентных смесей на основе алгоритма последовательного синтеза. Дис. канд. техн. наук. М.: МХТИ, 2010, 121 с.
24. Ветохин В.Н. Моделирование и оптимизация процсссоа выделения целевых продуктов и энергетически оптимальных технологических схем. Дис. д-ра техн. наук. М.: МХТИ, 2012, 474 с.
25. Погапов В.И. Разработка алгоритмического и программного обеспечения для расчета технологических схем разделения многокомпонентных смесей. Дис. канд. техн. наук. М.: МХТИ, 2014, 172 с.
26. Положенцсв В.И. Разработка диалоговой системы моделирования сложных химико-технологических схем. Дис. канд. техн. наук. М.: МХТИ, 2012, 256 с.
27. Кафаров В.В.. Ветохин В.Н. Основы построения операционных
систем в химической технологии. М.: Наука, 2010,429 с.
28. Островский Г.М., Волин Ю.М. Моделирование сложных химико-технологических схем. М.: Химия, 2015, 311 с.
29. Островский Г.М., Бережинский Т.А., Беляева А.Р. Алгоритмы оптимизации химико-технологических процессов. М.: Химия, 2008, 294 с.
30. Phillips Petrochemical abstracts. Me. Donnell Douglas Automation company. 2003, p. 3 - 27.
31. Пономарев B.H., Тимофеев B.C., Серафимов Л.А. Расчет статики процесса ректификации расслаивающихся смесей в сложных колоннах // Теор. основы хим. технологии,2002, Т. 16, №4, с.435-439.
32. Use SimSci’s workhorse distillation capability // Chem. Eng. Progr. V. 78, №5, 2002, p.164.
33. Ram N.S., Rathore, Kenneth A., Van Wormez, Gary E. Powers. Synthesis strategies for multicomponent separation system with energy integration // AIChE J., V. 20, № 3, 2004, p. 491 - 502.
34. Tomio Umeda Niida, Katsuo Shoroko. Thermodynamic approach to heat integration in distillation system // AIChE J., V. 25, № 3, 2009, p. 423 - 429.
35. Manfred Moran, Don C.Faith. The synthesis of distillation trains with heat integration // AIChE J., V. 26, № 6, 2000, p. 916 - 928.
36. Кафаров B.B., Стяжкин B.H., Встохин B.H. Синтез технологической схемы разделения многокомпонентных смесей с рекуперацией тепла материальных потоков // Докл. АН СССР, 2011, Т. 258, № 3, С. 702 - 706.
37. Kleinschrodt F.K. Exchanges network for crude units. // Chem. Eng. Progr. V.79, № 7, 2013, p. 33 - 39.
38. Комиссаров Ю.А., Гордеев Л.С., Вент Д.П., Научные основы процессов ректификации. М.: Химия, 2004, Т.2, 416 с.
39. Калиiкин Н. Н. Численные методы. М.: Паука, 1978, 512 с.
40. Холланд Чарльз Д., Многокомпонентная ректификация. М.: Химия, 2019, 348 с. 41. Holland C.D. Fundamentals of multicomponent distillation. McGraw-Hill Book Company, New York, 1994, p.626.
42. Ernest J.Henley, J.D.Seader. Equilibrium Stage Separation Operations in Chemical Engineering. John Wiley & Son, Inc. 1981, 742 p.
43. Harry A. Kooijman, Ross Taylor. The ChemSep Book. 2006, 333 p.
44. Henry Z. Kister. Distillation design. McGraw Hill, New York, 1992, 710 p.
45. J.D. Seader, Ernest J. Henley. Separation process principles. John Wiley & Sons, Inc, 2006, 756 pp.
46. Doherty VI.F., Fidkowski Z.T., Malone M.F., Taylor R. Perry’s chemical engineers’ handbook. The McGraw-Hill, 2008, Section 13, 116 p.
47. Amundson N.R., Pontinen A.J. and Tierney J.W. Multicomponent distillation on a large digital computer: II. Generalization with side- stream stripping // AIChE J., V. 5, 1959, p. 295 - 300.
48. Wang J.C., Henke G.E. Tridiagonal matrix for distillation. Hydrocarbon Process. V. 45 (8), 1966, p.155 - 163.
49. Rosendo M. L. Simulation of Multicomponent Multistage Vapor Liquid Separations. An Improved Algorithm Using the Wang Henke Tridiagonal Matrix Method - // Ind. Eng. Chem. Res. 2003, V. 42,
50. Пат. 2459160 Российская Федерация, МПК C2 F25J 3/00. Способ выделения этановой фракции / Шейн А.О.; заявитель и патентообладатель Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и проектный институт по переработке газа" (ОАО "НИПИгазпереработка"). - № 2010136352/06, 2010.08.30
51. Патент №2174028 Российская Федерация, МПК B01D 3/14, C10G 7/00. Способ разделения смеси жидкостей ректификацией / Лабутин В.А., Лабутина А.В. Заявитель и патентообладатель Владимирский государственный университет. - Заявка №97121782/12 от 16.12.1997. Опубл. 27.09.2001.
52. Патент № 2 694 341 Российская Федерация, МПК B01D 3/42. Способ повышения разделяющей и/или пропускной способности ректификационных колонн разделения бинарных или многокомпонентных смесей/ Матьякубов Ш.Э. Заявитель и патентообладатель Хуснутдинов Исмагил Шакирович (RU). - Заявка № 2018143507, 2018.12.07. Опубл. 2019.07.11.
53. В.М.Рамм. Абсорбция газов. - М.: Химия, 2016 (стр.435 рис.5-18).
54. Производство этилена: технологический регламент/АО Оргсинтез. –Казань,2000 – 462 с.
55. Расчет ректификационной колонны на MATHCAD:методические указания / /сост.В.М. Мурзин, Ф.Р. Гариева, В.И. Гаврилов, С.В. Снигирев, А.А. Караванов; Казан. гос. технол. ун-т, Казань,2004.-28 с.
56. Павлов К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии / К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков. – М.: ООО ТИД «Альянс», 2005. – 576 с.
57. Справочник по основам конструирования и расчетов химической аппаратуры / под ред. Н.Н. Лащинского и Н.А. Толчинского – Л.: Машиностроение, 1970. – 752с.
58. Кузнецов Т.Н. Расчёты процессов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности / Т.Н. Кузнецов, С.М. Кагерманов, Е.Н. Судаков – М.:Химия, 1974. – 341 с.
59. Лыжина Н.В. Экономическое обоснование курсовых и дипломных проектов:метод.указания/сост.Н.В.Лыжина, Ю.В.Пантелеева,-Казань:Изд-во Казан. гос. технол. ун-та, 2008-106с.
60. СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 «Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов»
61. ГОСТ 12.3.002-75 «Процессы производственные. Общие требования безопасности»
