Проектування виробництва по отриманню карбінолу метанолу

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

АНОТАЦІЯ
Том 1, с. , Табл. , Рис. , Бібліографічних посилань, додаток.
Карбінол, синтез, реактор, каталізатор, синтез-газ.
У даному дипломному проекті розроблено виробництво карбінолу-сирцю на основі синтез-газу продуктивністю 150000 тонн на рік. Викладено теоретичні основи одержання карбінолу. Наведено розрахунки матеріального і теплового балансів. Виконано механічні та технологічні розрахунки, розроблена схема КВП.
Розроблено розділ "Безпека життєдіяльності", розглянуто питання цивільної оборони.
За підсумками розробки економічної частини проекту собівартість карбінолу-сирцю річного випуску становить 759000,0 тис.руб.

ЗМІСТ
ВСТУП
1. ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТАДОВ ВИРОБНИЦТВА карбінол
1.1. Трифазний синтез карбінолу
1.2. Синтез карбінолу безпосереднім окисленням природного газу
1.3. Рідиннофазного окиснення попутних газів
2. Обгрунтування вибраних МЕТОДУ ВИРОБНИЦТВА І РАЙОНУ БУДІВНИЦТВА
3. ЕХНОЛОГІЧЕСКАЯ ЧАСТИНА
3.1.Фізіко-хімічні основи процесу
3.1.1.Требованія, які пред'являються до свіжого газу
3.1.2.Температура процесу
3.2.Характерістіка сировини, матеріалів, напівпродуктів і енергоресурсів
3.3.Характерістіка виробленої продукції
3.4.Опісаніе технологічної схеми виробництва
3.4.1. Норми технологічного режиму
3.5.Матеріальний баланс виробництва
4. ТЕХНІКО-ТЕХНОЛОГІЧНІ РОЗРАХУНКИ
4.1. Тепловий розрахунок
4.1.1.Теплота, що надходить з вихідної реакційної сумішшю і теплота,
уносимая продуктами реакцій
4.1.2.Теплота хімічного перетворення
4.1.3.Потері тепла в навколишнє середовище
4.1.4.Тепло, що надходить у реактор з електрообігрівом
4.2.Механіческій розрахунок реактора
4.2.1.Расчет обичайки
4.2.2.Расчет днища і кришки реактора
4.2.3.Расчет опорної конструкції
4.2.4.Расчет штуцерів реактора і підбор фланців до них
4.3. Технологічні і конструктивно - механічні розрахунки
допоміжного обладнання
4.3.1. Розрахунок теплообмінника
4.3.2. Розрахунок апарату повітряного охолодження
4.3.3. Розрахунок і підбір ємностей
4.4.4. Підбір насосно - компресорного устаткування
5. ЕЛЕКТРОТЕХНІЧНА ЧАСТИНА
5.1. Основні вихідні дані
5.2.Определеніе споживачів електроенергії та їх потужності
5.3. Вибір роду струму і напруги живлення
5.4. Вибір типу електродвигунів і інших силових споживачів
5.5. Розрахунок встановленої потужності освітлення
5.6. Визначення електричного навантаження
5.7. Вибір схеми передачі і розподілу електроенергії
6. АНАЛІТИЧНИЙ КОНТРОЛЬ ВИРОБНИЦТВА
7. КОНТРОЛЬНО-ВИМІРЮВАЛЬНІ ПРИЛАДИ І ЗАСОБИ АВТОМАТИЗАЦІЇ
7.1. Опис схеми автоматизації
7.2. Опис САР температури подачі синтез-газу "холодного" байпаса
7.3. Специфікація на прилади та засоби автоматизації
8. БЕЗПЕКА ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ
8.1. Характеристика потенційних небезпек та шкідливостей, які
можуть виникнути при реалізації розроблювального проекту
8.2. Токсичні і вибухопожежонебезпечні характеристики використовуваних
речовин
8.3. Класифікація та категоріювання виробництва
8.4. Санітарно-гігієнічна характеристика виробництва
8.5. Безпека технологічного процесу та обладнання.
Електробезпека
8.6. Пожежна безпека
8.7. Захист навколишнього середовища
8.8.Предупрежденіе надзвичайних ситуацій
8.9.Расчетно - аналітична частина. Токсичність і вибухонебезпечність речовини (матеріалу)
8.9.1. Елемент паспорта безпеки карбінолу
8.10. Громадянська оборона
9. БУДІВЕЛЬНА ЧАСТИНА
9.1. Вибір місця будівництва
9.2.Матеріали і тип основних конструкцій будівель
9.3.Краткая характеристика цеху
9.4. Опалення, водопровід, каналізація
10. ЕКОНОМІЧНА ЧАСТИНА
10.1. Техніко-економічний розрахунок
10.1.1.Определеніе виробничої потужності цеху
10.1.2.Определеніе вартості будівництва будівель
10.1.3. Визначення вартості обладнання
10.2. Питання праці та заробітної плати
10.2.1. Розрахунок чисельності робітників
10.3. Розрахунок фонду оплати праці робітників
10.4. Штати і фонду оплати праці цехового персоналу
10.5. Розрахунок собівартості продукції
10.5.1.Определеніе витрат на сировину, матеріали, паливо та енергію
10.5.2. Розрахунок амортизаційних відрахувань від вартості основних
виробничих фондів цеху
10.5.3.Расходи на утримання та експлуатацію обладнання
10.5.4.Смета цехових витрат
10.5.5.Проектная калькуляція собівартості
10.6. Розрахунок техніко - економічних показників цеху
ЛІТЕРАТУРА
ДОДАТОК

ВСТУП
Карбінол (метиловий спирт) є одним з найважливіших за значенням і масштабами виробництва органічним продуктом, який випускає хімічною промисловістю. Карбінол випускається в нашій країні застосовується повсюдно, витрачається не тільки на внутрішньому ринку, але і йде на експорт в країни ближнього і далекого зарубіжжя: Китай, Тайвань, Словаччину, Угорщину, Фінляндію, Україну, Білорусію, Естонію.
Бурхливе зростання виробництва карбінолу обумовлений постійно зростаючим різноманіттям сфер його застосування. Карбінонол є сировиною для отримання таких продуктів, як формальдегід (близько 50% від всього виробленого карбінолу), синтетичний каучук (11%), метиламін (9%), а також діметілтерефталат, метілматакрілат, Пентаеритрит, уротропін. Його використовують у виробництві фотоплівки, амінів, полівінілхлоридних, карбамідних та іонообмінних смол, барвників і напівфабрикатів, в якості розчинників у лакофарбній промисловості. У великій кількості карбінол споживають для отримання різних хімікатів, наприклад хлорофосу, карбофосу, хлористого і бромистого метилу і різних ацеталів.
Значення карбінолу як сировини для виробництва багатьох важливих органічних продуктів велике. Незважаючи на досягнуті успіхи, виробництво карбінолу продовжує вдосконалюватися. Розробляються більш активні та селективні каталізатори, методи отримання і підготовки вихідного технологічного газу, апаратурне оформлення процесу, більш повне використання тепла, що виділяється при синтезі. Все це і багато іншого призводить до збільшення продуктивності карбінолу в десятки, а то й зігни разів. І як наслідок, потрібно

1. ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДІВ ВИРОБНИЦТВА карбінол
Вперше карбінол був знайдений в деревному спирті у 1661 р., але лише в 1834 році був виділений з продуктів сухої перегонки деревини Думасом і Пеліготом. У цей же час було встановлено його хімічна формула.
«Лісохімічний метиловий спирт» забруднений ацетоном та іншими трудноотделимая домішками. В даний час цей метод отримання карбінонола практично не має промислового значення з причин технічного і головним чином економічного характеру [1].
Інші способи отримання метилового спирту можуть бути різні: термічний розклад Форміат, гідрування метілформіата, омилення метилхлориду, каталітичне неповне окислення метану, каталітичного гідрування оксиду вуглецю (П) та оксиду вуглецю (IV).
У 1913 р. був розроблений синтетичний спосіб отримання карбінолу з оксиду вуглецю (II) і водню на цинк-хромовому каталізаторі при тиску 25-30 МПа. Пізніше, в 1923 році цей процес був здійснений в Німеччині в промисловому масштабі.
Історія розвитку вітчизняного промислового синтезу карбінолу почалася в 1934 році випуском 30 т на добу карбінолу на двох невеликих агрегатах Новомосковського хімічного комбінату. Сировиною служив водяний пар, одержуваний газифікацією вугілля [1].
Час йде, розвиток науки і техніки не стоїть на місці, а значить, і технологія промислового синтезу карбінолу безперервно вдосконалюється.
1.1. Трифазний синтез карбінолу
У 70-х роках фірмою Chemical Systems, inc. (США) розроблено процес синтезу карбінолу в трифазній системі. Сутність процесу полягає в тому, що взаємодія оксидів вуглецю та водню здійснюється в реакторі з використанням подрібненого каталізатора, псевдоожиженного в циркуляційному потоці рідкого інертного вуглеводню, тобто синтез проводиться в системі «газ-каталізатор-інертна рідина». Рідка фаза сприяє рівномірному розподілу газового потоку по перерізу реактора, організації профілю температури по висоті реактора, близького до ізотермічного, та ефективному використанню тепла реакції [2].
Трифазний синтез характеризується низкою переваг: простота конструкції реактора, досить рівномірний розподіл рідини і газу по площі поперечного перерізу реактора, можливість введення і виведення із системи каталізатора без її зупинки, порівняно низька осьова дифузія газу та ефективне використання тепла реакції з отриманням пари.
Розроблений процес призначається в основному для виробництва карбінолу для енергетичних цілей з використанням синтез - газу, отриманого газифікацією вугілля [2].
1.2. Синтез карбінолу безпосереднім окисленням природного газу
У якості одного з нових напрямків отримання карбінолу представляється перспективною пряма одностадійна переробка природного газу методом неповного окислення його до карбінолу. Проте спроби дослідників з реалізації цього синтезу стикалися зі значними труднощами: низьким виходом корисних продуктів (карбінол, формальдегід) і низькою селективністю процесу.
При окисленні природного газу протікають паралельні і послідовні реакції окислення карбінолу, його гомологів і проміжних продуктів реакції з утворенням спиртів, альдегідів, кетонів, кислот, ефірів та води. Отримати в цьому випадку карбінол як товарний продукт, що відповідає вимогам якості на карбінол-ректифікат, дуже складно.
Але одержаний цим способом карбінольні продукт може бути використаний як інгібітор гідратоутворення при транспортуванні природного газу [2].
1.3. Рідиннофазного окиснення попутних газів
Новим методом виробництва карбінолу є рідиннофазного окиснення попутних газів (пропану і бутану), де він утворюється поряд з ацетальдегідом, формальдегідом та іншими кислородсодержащими сполуками. Цей метод отримав широкий розвиток в США.
В результаті окислення зріджених газів можна отримати оксідат, представляє складну суміш різних кисневмісних продуктів. Зокрема, з 1 тонни сировини виходить приблизно 85 кг карбінолу, 250 формальдегіду, 110 ацетальдегіду. Однак труднощі у створенні ефективної схеми поділу оксідата перешкоджає широкому поширенню цього методу в нашій країні. Надалі будівництво установок окислення вуглеводневої сировини буде мати місце лише в тому випадку, якщо витрати на виділення окремих продуктів будуть нижче, ніж економія на сировину [3].

2. Обгрунтування вибраних МЕТОДУ ВИРОБНИЦТВА І РАЙОНУ БУДІВНИЦТВА
Даний дипломний проект базується на виробництві карбінолу з "синтез-газу" при температурі 260-280 ° С і тиск 4,5 МПа на медьсодержащем каталізаторі.
Цех з виробництва карбінолу-сирцю буде побудований на території вже існуючого хімічного підприємства в місті Щекино Тульської області.
Сировиною буде служити конвертований газ термічного окислення метану, що отримується на цьому ж підприємстві, що знижує витрати на транспортну доставку сировини.
Апаратурне оформлення цеху досить просто і не вимагає великої кількості капіталовкладень. Це пов'язано ще і з тим, що основна частина обладнання розміщена на відкритих ділянках, не потрібні витрати на будівництво будівель і його комунікаційного оформлення. Відкрита територія знижує вибухонебезпечність і скупчення газів на території, природна вентиляція.
Даний проект модно вважати безвідходним, так як відпрацьований каталізатор використовується як сировина для виробництва кольорових металів, продувні гази використовуються на цьому ж підприємстві для виробництва аміаку, танкові гази скидаються на факел, рідких відходів немає.
Район будівництва обраний віддалік від населеного пункту, що виключає загибель великої кількості людей у ​​випадку аварійних ситуацій. По території заводу і навколо нього прокладена асфальтова дорога, пов'язана з важливими транспортними шосе; залізничні шляхи, що йдуть у різні сторони світу.
Кліматичні умови не є перешкодою для розміщення устаткування на відкритих ділянках, так як:
-Добре виконана ізоляція апаратури і трубопроводів;
-Сезонний перепад температури і опади не впливають на технологію процесу;
-Організована централізована система управління процесом.
Собівартість карбінолу-сирцю, одержуваного цим методом, набагато нижче у порівнянні з вище викладеними способами його отримання.

3. ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА
3.1. Фізико-хімічні основи процесу
Синтез карбінолу з оксиду вуглецю з воднем на каталізатор СНМ-1 під тиском не більше 5,3 МПа і температурі не більше 300 ° С перебігає за таких реакцій [4]:
СО + 2Н 2 СН 3 ОН + 90,73 кДж (3.1)
СО 2 + ДТ 2 СН 3 ОН + Н 2 О + 49,53 кДж (3.2)
СО 2 + Н 2       СО + Н 2 О + 41,2 кДж (3.3)
Поряд з цими в реакторі синтезу карбінолу протікають ряд побічних реакцій, властивих для синтезу карбінолу на каталізаторі [4]:
4СО + 8Н 2       З 4 Н 9 ВІН + ДТ 2 О + 568,60 кДж (3.4)
2СН 3 ОН (СН 3) 2 О + Н 2 О - 322 кДж (3.5)
СН 3 ОН + СО СН 3 СООН + 123,2 кДж (3.6)
СО + Н 2 О НСООН + 10,0 кДж (3.7)
СН 3 ОН + NH 3 CH 3 NH 2 + Н 2 О + 20,8 кДж (3.8)
2СО + 2Н 2 СН 4 + СО 2 + 257 кДж (3.9)
Механізм реакції отримання карбінолу можна представити наступним чином:
К + СО К::: C = О (3.10)
К::: C = O + Н 2 К::: CHOH (3.11)
К = С НОН + Н 2   СН 3 ОН + К (3.12)
Майже всі реакції екзотермічні, протікають із зменшенням обсягу, тому зниження тиску і температури процесу синтезу карбінолу призводять до значного зменшення швидкості побічних реакцій [4].
Каталізатор СНМ-1 працює стабільно тільки в присутності певної кількості оксиду вуглецю (IV), який бере участь у формуванні активної поверхні каталізатора.
При відсутності оксиду вуглецю (IV) у газі, каталізатор швидко втрачає свою активність, яка потім повністю не відновлюється навіть при стабілізації СО 2 в газі.
Об'ємний вміст оксиду вуглецю (IV) у газі на виході в реактор синтезу повинна бути не менше 4,0% [4].
Активність каталізатора СНМ-1 з часом знижується. Найбільш різке зниження активності (20-30%) спостерігається протягом двох-трьох тижнів після відновлення, що пов'язано з формуванням поверхні контакту і стабілізацією його фазового стану.
Об'ємна частка інертний в циркуляційному газі після реактора на початку пробігу не менше 35%, у середині пробігу від 20 до 30%, а в кінці пробігу не менш 10-15%
Термін пробігу каталізатора СНМ-1 визначено в один рік, при середній за кампанію, продуктивності - 6,5 т / добу 100% карбінолу з 1м 3 каталізатора.
При дотриманні всіх правил експлуатації (робота без перерв з оптимальним об'ємним вмістом СО 2, оптимальним співвідношенням Н 2 / СВ та ін) пробіг каталізатора може бути збільшений [4].
3.1.1. Вимоги, що пред'являються до свіжого газу
Як і всі мідні каталізатори, каталізатор СНМ-1 схильний отруєння сполуками сірки. Свіжий газ, що подається на синтез карбінолу, не повинен містити сполук сірки більше 0,2 мг / м 3.
Ставлення регулюючих компонентів у свіжому газі має бути не менше 2 [4].
3.1.2. Температура процесу
Мінімальна температура, при якій з помітною швидкістю починає протікати реакція синтезу карбінолу на каталізаторі СНМ-1, дорівнює 180 ° С. У міру старіння каталізатора вона підвищується не більше 250 ° С. Температура в шарі каталізатора не повинна перевищувати 300 ° С. При перегріві каталізатора більше 300 ° С спостерігається часткова або повна втрата активності, в залежності від тривалості перегріву і області захоплення. Підтримання температури процесу в межах від 260 до 270 ° С, навпаки, сприяє більш тривалому збереженню активності каталізатора. Слід також мати на увазі, що підвищення температури в зоні каталізатора більше 270 ° С сприяє реакцій освіти вищих спиртів і парафінових вуглеводнів [4].

3.2. Характеристика сировини, матеріалів, напівпродуктів і енергоресурсів
Таблиця 3.1
Характеристика сировини, матеріалів, напівпродуктів і енергоресурсів
Найменування сировини,
матеріалів напівпродуктів
Державний або
галузевий стандарт СТП
технічні умови, регламент
або методика на підготовку
сировини
Показники за стандартом
обов'язкові для перевірки
Рекомендовані показники
1
2
3
4
3.1 конвертований газ після
МЕА очищення
З цеху конверсії метану під
Тиском
Надмірний тиск
Склад газу:
Об'ємна частка компонентів
Не більше 1,8 МПа
СО-25, 0 ± 1,0%
СН 4 - 1,6 ± 1,0%
N 2 - 1,7 ± ​​1,0%
Аг - 0,7 ± 0,2%
СО 2 -4,3 ± 1,3%
Н 2-Б6, 7 ± 1,0%
О 2 - відсутня
H 2 S-10-15 мг / м 3
(0,50 ± 0.01) кг / м 3

Щільність газу
Співвідношення компонента
Продовження таблиці 3.1
1
2
3
4
3.2 Водень або
азото-воднева суміш
Реєстрація в Росрегістре № АТ000416 від 30.03.95г
Тиск в лінії до дросселирующего клапана. Після клапана при відновленні цинко-мідного поглинача ГИАП-10-2
2,5 ± 0,5 МПа 1,3 ± 0,5 МПа
3.3 Каталізатор СНМ -1
ТУ 113-05-5503-78
Маркування на тарі. Наявність паспорта
3.4 Каталізатор алюмо-нікель-молібденселікатний
ТУ 381-011-92-77
Маркування на тарі. Наявність паспорта
3.5 Азот чистий (99,98%) для віддувка СО 2 в коу, для опрессовок і продувок від горючих блоку синтезу
Реєстрація в Росрегістре АТ000128от2.11.94г.
Надмірний тиск
0,3 ± 0,2 МПа
3.6 Азот чистий (99.98%) для технологічних операцій
Реєстрація в Росрегістре № АТ000128от2.11.94г.
Надмірний тиск
0,3 ± 0.2 МПа
3.7 Азот чистий (99,98%) на управління кульових кранів, для опрессовок і продувок від гарячих блоків агрегату
Реєстрація в Росрегістре № АТ000128от2.11.94
Надмірний тиск у лінії: до дросселирующего клапана
Після клапана
18 ± 2 МПа
4,8 ± 0,5 МПа
Продовження таблиці 3.1
1
2
3
4
3.8 Повітря технологічний
Надмірний тиск
Від 0,4 до 1,2 МПа
3.9МаслоКП-8іКП-8с
ТУ 38-101-543-78 ТУ 38-401-512-85
Наявність паспорта
3.10 Вода річкова
Надмірний тиск Температура Питома витрата
0,25 ± 0,05 МПа 15 ± 10 ° С
1 000 ± 200м 3 / год
3.11 Конденсат очищений
Питома витрата
4 ± 2 м 3 / год
3.12 Вуглекислий газ скраплений технічний
ГОСТ 8050-85
Маркування по тарі
3.13 Пар
Надмірний тиск
0,8 ± 0,2 МПа
3.14 Продувні гази з виробництва карбінолу 1-ої черги для відновлення каталізатора СНМ-1
Надмірний тиск
2,3 ± 0,2 МПа
3.15 Повітря КВП
ГОСТ 17433
Надмірний тиск
0,45 ± 0,05 МПа

3.3. Характеристика виробленої продукції
Технічне найменування продукту карбінол-сирець. Карбінол-сирець, є проміжним продуктом, який направляється в цех ректифікації для отримання карбінолу-ректифікату.
Основною складовою частиною карбінолу-сирцю є метиловий спирт (карбінол) хімічна формула: СН 3 ОН. Крім того, в карбінол сирці є домішки - продукти побічних реакцій синтезу: вода, диметиловий ефір (СН 3) 2 О, вищі спирти (С 3 Н 7 ОН), a також інші домішки [4].
Склад карбінолу-сирцю Масова частка компонентів (%)
Карбінол від 84 до 95
Диметиловий ефір від 0,2 до 0,2
Н-пропанол від 0,1 до 0,2
Ізобутанол від 0,05 до 0,1
Метілформіат від 0,05 до 0,2
Амілові спирти від 0,01 до 0,05
Ацетальдегід від 0,03 до 0,2
Метилетилкетон від 0,006 до 0,01
Вода від 4,0 до 15,0
Вуглеводні З 2 і вище від 0,04 до 0,3
Етанол від 0,01 до 0,5
Норми показників для карбінолу - сирцю наведено в табл. 3.2.
Таблиця 3.2
Норми показників для карбінолу-сирцю
Найменування показників
Норма
1. Зовнішній вигляд
Безбарвна, або злегка забарвлена ​​рідина без механічних домішок
2. Щільність, кг / м 3
818
3. Масова частка води%, не більше
9,0
Масова частка органічної частини%, не менше
91,0
5. РН (середа), не менш
7,0
6. Реєстрація в Госрегістре
№ AT 000037 від 16.04.94г.
Карбінол представляє собою безбарвну, легкорухливі, легколетучие, горючу рідину із запахом, подібним запахом етилового спирту [5]. Фізичні властивості [6]:
Карбінол при нормальних умов (0 ° С, 0,1013 МПа) має такі характеристики:
молекулярна маса ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ................................ 32,04
щільність, кг / м 3 ............................................ ....................... ... 810,1
температура, ° С
кипіння ............................................ .. 64,65
спалаху ............................................. 8
затвердіння .............................. 97,7
в'язкість, МПа · с ............................................. ......................... . 0,793
діелектрична проникність ........................... 37,92
питомий електричний опір, Ом ... ... ... ... ... .. 4,5 · 10 квітня
теплота згоряння, кДж / кг ............................................ . . 22331
3.4. Опис технологічної схеми
Для процесу синтезу карбінолу необхідна газова суміш - свіжий газ з певним співвідношенням компонентів: водню, окису вуглецю і двоокису вуглецю. Вона готується шляхом змішування синтез - газу з двоокисом вуглецю і азотоводо-рідний сумішшю.
Суміш синтез - газу з цеху конверсії метану з сепаратора С1 надходить на всмоктування дожимають компресора К1. Сюди ж, з метою підвищення співвідношення Н 2: СО і вмісту СО 2 в свіжому газі, подається азотоводородная суміш і вуглекислота.
Отримана суміш - свіжий газ із надлишковим тиском 0,68 - 0,82 МПа надходить на всмоктування чотириступінчастому відцентрового дожимають компресора К1. Після кожного ступеня компресора газ охолоджується зворотному водою в холодильниках Т1 - 4 до температури не більш 40 0 С, а сконденсувалася при цьому волога відділяється у сепараторах С2 - 4.
Стиснутий в компресорі до надлишкового тиску не більше 4,51 МПа газ після кінцевого сепаратора С5 надходить у вугільні адсорбери АТ, які призначені для очищення свіжого газу від N - метілпірролідона, що надходить з синтез - газом цеху ацетилену, до масової концентрації N - метілпірролідона не більше 1 мг / м 3. Більш висока масова частка N - метілпірролідона в газі, що надходить на синтез карбінолу, призводить до погіршення якості карбінолу - сирцю.
Після вугільних адсорберов АТ стиснений газ надходить на всмоктування відцентрового циркуляційного компресора К2.
Відокремилася в сепараторах волога скидається в ємність приблизно один раз на дві години.
У компресорі К2 свіжий газ змішується з циркуляційним газом, дотискає до надлишкового тиску не більше 5,3 МПа і надходить у міжтрубний простір рекупераціонного теплообмінника Т5 - 6, де за рахунок тепла газу, на виході з реактора синтезу РК, нагрівається до температури Т = 180 - 230 о С.
Рекупераціонний теплообмінник є двоелементний горизонтальний кожухотрубний апарат з сегментними перегородками у міжтрубному просторі. Далі газ проходить електричний обігрівач ЕП і надходить у реактор синтезу карбінолу РК.
Електричний обігрівач є вертикальний суцільнозварний циліндричний апарат з приварними еліптичними кришками. Усередині апарату розміщені чотири електронагрівальних елемента. Електричний обігрівач включається в роботу при втраті автотермично процесу синтезу, а також для розігрівання і відновлення каталізатора у пусковий період.
Реактор синтезу являє собою вертикальний циліндричний апарат шахтного типу з приварними еліптичними днищами, забезпечений люками для завантаження і вивантаження каталізатора. Для рівномірної подачі газу основного ходу реактор забезпечений розподільчим пристроєм кінцевого типу. Внизу реактора, над вихідним штуцером розташоване еліптичне перфоровані днище, покрите двома шарами дрібної дротяної сітки, на яку покладений шар порцелянових куль діаметром 25 мм. Зверху куль завантажується каталізатор, який розмежовується з кулями двома шарами дротяної сітки. Для захисту каталізатора від руйнування потоком газу, у верхню частину реактора завантажений шар керамічних кілець Рашига (50х50 мм).
З реактора газ виходить з температурою не більше 300 0 С і об'ємною часткою карбінолу в цьому газі 2,5 - 3,0%. Далі газ надходить в трубне простір рекупераціонного теплообмінника Т5-6, охолоджується до температури не більш 150 0 С і поступає в холодильники - конденсатори з повітряним охолодженням АВО. Виходячи з компонування холодильників - конденсаторів з повітряним охолодженням у блоці синтезу, температуру після перших по ходу газу холодильників рекомендується тримати не нижче 70 0 С щоб уникнути конденсації парів карбінолу і затоки рідким карбінол трубок в цих апаратах.
Сконденсировавшейся карбінол відокремлюється в сепараторі С6 і надходить до збірки карбінолу - сирцю СБ
Звільнений від сконденсировавшейся карбінолу - сирцю циркуляційний газ надходить на всмоктування відцентрового циркуляційного компресора К2, де змішується зі свіжим газом і цикл повторюється.
Карбінол - сирець із збірки СБ надходить на базисний склад в ємність карбінолу - сирцю, звідти направляють у відділення ректифікації на переробку в карбінол - ректифікат.

3.4.1. Норми технологічного режиму
Таблиця 3.3
Норми технологічного режиму
Найменування стадії і потоків реагентів, номер позиції
Найменування технологічних показників
Швидкість подачі реагентів,
м 3 / год
Температура,
° С
Тиск, МПа
Інші показники
1
2
3
4
5
1. Подача свіжого газу в агрегат синтезу, поз. 5
Не більше 4,5
2. Отримання карбінолу-сирцю в реакторі синтезу, поз. 1
64000
Не більше 5,3
СО 2 = 4,0%
-Газ на вході в I шар каталізатора
180-250
-Газ на виході з I шару каталізатора
Не більше 290
-Газ в шарах каталізатора
Не більше 300
-Стінка реактора
Не більше 300
3. Циркуляційний газ після рекупераціонного теплообмінника, поз. 2
Не більше 150
4. Циркуляційний газ після холодильника-конденсатора, поз. 3
Не більше 60
5. Танкові гази в збірнику карбінолу, поз. 6
Не більше 0,4
6. Циркуляційний газ на нагнітанні відцентрового циркуляційного компресора, поз. 5
Не більше
5,3
7. Рівень у сепараторі карбінолу-сирцю, поз. 4
10-25% шкали
8. Рівень у збірнику карбінолу-сирцю, поз. 6
30-70% шкали
3.5. Матеріальний баланс виробництва
При розрахунку матеріального балансу синтезу приймаємо, що в колоні синтезу протікають реакції:
CO + 2H 2 CH 3 OH (3.13)
2CO + 4H 2 (CH 3) 2 O + H 2 O (3.14)
CO + 3H 2 CH 4 + H 2 O (3.15)
4CO + 8H 2 C 4 H 9 OH + 3H 2 O (3.16)
CO 2 + H 2 CO + H 2 O (3.17)
Приймемо умовні позначення:
х - витрата вихідного газу на 1 т карбінолу-сирцю, м 3;
у - обсяг продувних газів, м 3;
с - обсяг метану, що утворився з реакції (3.15), м 3;
g-обсяг оксиду вуглецю (IV), відновленого з реакції (3.17), м 3;
i-обсяг інертних компонентів у циклі, об. дол. (M + n = i);
b-об'єм водню в циркуляційному газі, об. дол.
Вихідні дані:
-Склад вихідного газу, об. дол.: Н 2 -67,81; СО-29, 50; СО 2 -1,00; СН 4 - 0,54; N 2-l, 15;
-Склад циркуляційного газу, об. дол.: СО-11, 0; СО 2 -0,90; СH 4 - m; N 2-n;
-Склад танкових газів, м 3: Н 2 -18,70; СО-7, 50; СО 2 -5,24; СН 4 - 4,30, N 2 -4,80; (CH 3) 2 O-2 , 50;
-Склад карбінолу-сирцю:
об. дол. (СН 3) 2 Про-3, 0; СН 3 ОН-91, 5; З 4 Н 9 ОН-1, 1; Н 2 О-4, 4;
м 3 (СН 3) 2 Про-14, 60; СНзОН-640, 30; З 4 Н 9 ОН-3, 30; Н 2 О-54, 72.
Відповідно до вихідних даних загальна об'ємна витрата води, що утворюється з реакцій (3.14), (3.15), (3.16) і (3.17), складає 54,72 м 3 / т. Знаючи обсяг утворився диметилового ефіру і ізобутилового спирту, знаходимо кількість води, одержуваної по реакціях (3.14), (3.16)
17,1 +3,3-3 = 27,0 м 3 / т, де 17,1 = 2,50 +14,60
Тоді обсяг води, що утворюється з реакцій (3.15) і (3.17) складе
54,72-27,0 = 27,72 м 3 / т.
Величина 27,72 м 3 / т складе так само суму утворилися метану (3.15) та оксиду вуглецю (3.17), тобто
c + g = 27,72
Відповідно до стехіометричні коефіцієнти всіх реакцій складемо рівняння:
1.Інертние компоненти

(3.18)
де - Витрата інертних компонентів, що надходять з вихідним газом, м 3 / т;
1 Вода
c + g = 27,72 (3.19)
3. Оксид вуглецю
(3.20)
де 695,2 - об'ємна витрата оксиду вуглецю, що витрачається по реакціях (3.13), (3.14), (3.16) і втрачаємо з танковими газами, а саме:
- Об'ємна витрата СО, який витрачається на освіту карбінолу, так само 640,3 м 3 / т;
- Об'ємна витрата СО, який витрачається на освіту диметилового ефіру, так само
2-17,1 = 34,2 м 3 / т;
- Об'ємна витрата СО, який витрачається на освіту ізобутилового спирту, так само
4 ∙ 3,3 = 13,2 м 3 / т;
- Об'ємна витрата СО, втрачає з танковими газами, так само 7,5 м 3 / т.
640,3 +2 ∙ 17,1 +4 ∙ 3,3 +7,5 = 695,2 м 3 / т
4. Водень
(3.21)
де 1394,1 - об'ємна витрата водню, який витрачається по реакціях (3.13), (3.14), (3.16) втрачає з танковими газами.
2 ∙ 640,3 +4 ∙ 17,1 +8 ∙ 3,3 + 18,7 = 1394,1 м 3 / т
5. Оксид вуглецю (IV)
(3.22)
6. Вихідний газ
x = y + g +3 ∙ c +2103,64 (3.23)
де 2103,64 - об'ємна витрата газу, що витрачається по реакціях (3.13), (3.14), (3.16) і втрачаємо танковими газами:
1394,1 +695,2 +5,24 + (4,3 +4,8) = 2103,64 м 3 / т
З рівняння (3.19) g = 27,72-с підставимо це значення g у рівняння (3.20), (3.21), (3.22)
(3.23} перетворюючи їх, отримаємо наступні рівняння:
0,0169 ∙ х + з-0, 01 ∙ i ∙ у = 9,1 (3.24)
0,295 ∙ х -0,11 ∙ у -2 ∙ c = 667,48 (3.25)
0,6781 ∙ х-0, 01 ∙ b ∙ у-2с = 1421,82 (3.26)
0,01 ∙ х -0,009 ∙ у - з = 32,96 (3.27)
х-у-2 ∙ с = ​​2131,36 (3.28)
Перетворюючи рівняння (3.27) і (3.28)
2 ∙ (0,01 ∙ х-0, 009 ∙ у с) = 2 ∙ 32,96
+
х-у-2 ∙ с = 2131,36 _______
1,02 ∙ х-1, 018 ∙ у = 2197,28 (3.29)
Перетворюючи рівняння (3.28) і (3.25)
х-у-2 ∙ с = ​​2131,36
-
0,295 ∙ х-0, 11 ∙ у-2 ∙ с = 667,48
0,705 ∙ х-0, 89 ∙ у = 1463,88 (3.30)
Вирішимо систему рівнянь:


у = 288,2 м 3 / т
Вирішуючи відповідні рівняння, знаходимо (об. частки):
х = 2441,6 м 3 / т; g = 16,71 м 3 / т; з = 11,01 м 3 / т; I = 15,0%; b = 73,1%. Вміст азоту в циркуляційному газі за рівнянням, дорівнює:


тоді m = in = 15 - 8,1 = 6,9%
m = 6,9% вміст метану
Враховуючи втрати вихідного газу (3-5%), витрата його в колоні синтезу складе:
2441,6 ∙ (1,03 ÷ 1,05) = 2550 м 3 / т
Витрата та склад газової суміші в різних точках синтезу наступний:
-Вихідний газ 2550 м 3 / т;
-Газ на вході в колону (суміш вихідного і циркуляційного) 24000 м 3 / т;
- Газ перед сепаратором (до змішування вихідного з циркуляційним) 24000-2550 = 2450 м 3 / т;
- Продувний газ (до віддувка парів карбінолу) 288,2 +9,52 = 297,72 м 3 / т;
- Газ після холодильника-конденсатора 21450 +297,72 = 21747,72 м 3 / т;
- Рідкий карбінол 712,92-9,52 = 703,4 м 3 / т;
- Танкові гази 43,04 м 3 / т;
- Газ після колони синтезу 21747,72 +703,4 +43,04 = 22494,16 м 3 / т.
Всі отримані результати зведемо в таблицю 3.4.

Баланс циклу синтезу на
1 т карбінолу-сирцю
Таблиця 3.4
Компоненти
Вихідний газ
Газ на вході в колону
Газ на виході з колони
Танкові гази
м 3
об. дол.%
кг
мас. дол%
м 3
об. дол.%
кг
мас. Дол%
м 3
об. дол.%
кг
мас. дол%
м 3
об. дол.%
кг
мас. дол
СО 2
25,5
1,00
50,6
4,19
218,5
0,91
428,8
4,49
200,8
0,89
393,6
4,14
5,24
12,13
10,3
28,85
СО
752,3
29,5
952,3
78,83
3111,8
12,96
3889,7
40,73
2398,7
10,66
2986,1
31,56
7,50
17,40
9,4
26,34
Н 2
1729,1
67,81
157,9
13,07
17409,1
72,54
1571,0
16,45
15909,9
70,72
1433,9
15,10
18,70
43,46
1,7
4,75
СН 4
13,8
0,54
10,0
0,83
786,0
3,28
563,5
5,9
786,4
3,51
563,7
5,96
4,30
10,00
3,1
8,68
N 2
29,3
1,15
37,2
3,08
2474,6
10,31
3097,0
32,43
2482,9
11,03
3106,9
32,68
4,80
11,16
6,0
6,91
(СН 3) 2 Про
17,1
0,07
35,1
0,34
2,50
5,81
5,1
14,47
СНзОН
640,3
2,85
915
9,65
З 4 Н 9 ВІН
3,3
0,01 ~ 1
11,0
0,08
Н 2 О
54,7
43,98
44,0
0,49
Всього
2550
100
1208
100
24000
100
9550
100
22494,1
100
9489,3
100
43,04
100
35,6
100
Компоненти
Газ перед сепаратором
Продувні гази
Карбінол-сирець
м 3
об. дол.%
кг
мас. дол%
м 3
об. дол.%
кг
мас. дол%
м 3
об. дол.%
кг
мас. дол
СО 2
193,0
0,9
378,2
4,54
2,59
0,9
5,09
4,54
СО
2359,5
11,0
2937,1
35,3
31,70
11,0
39,63
35,3
Н 2
25680
73,1
1413,1
16,92
211,17
73,1
19,04
16,92
СН 4
172,2
3,6
553,5
6,62
9,88
3,6
7,08
6,62
N 2
2445,3
11,4
3059,8
36,62
32,86
11,4
41,10
36,62
(СН 3) 2 Про
14,60
2,05
30
3,0
СН 3 ОН
640,30
89,92
915
91,5
З 4 Н 9 ВІН
3,30
0,46
11
1,1
Н 2 О
54,72
7,67
44
4,4
Всього
21450
100
8342
100
288,2
100
111,8
100
712,92
100
1000
100

Прихід складається з підсумовування статей "вихідний газ", "газ перед сепаратором".
Витрата складається з підсумовування статей "танкові гази", "продувні гази", "газ перед сепаратором", "карбінол-сирець".
Визначимо ефективний фонд робочого часу
Z = (365-II-BP) ∙ 24, ч (3.31)
Z = 365 ∙ 24-160 = 8600 год
Годинна продуктивність цеху:
Знаходимо масові і молярний витрати всіх компонентів реакційної маси за всіма статтями:
(3.32)
(3.33)
Приклад розрахунку статті "карбінол-сирець":
;

(3.34)
Весь інший розрахунок виконується аналогічно.
Результати розрахунків зведемо в таблицю 3.5.
Таблиця 3.5
Матеріальний баланс синтезу карбінолу-сирцю
Прихід
Витрата
Стаття
кг / год, 10 -3
кмоль / год, 10 -3
Стаття
кг / год, 10 -3
кмоль / год, 10 -3
Вихідний газ
29390,0
2804,57
Танкові гази
622,9
33,69
Газ перед сепаратором
123146,0
14111.97
Газ перед сепаратором
123146,0
14111.97
Продувні гази
1957,7
224,32
Карбінол-сирець
17441,9
818,11
Всього
152536,0
16480,59
Всього
143168,5
15188,09
Розбіжність становить 0,06%, що допустимо.
Знайдемо ступеня конверсії вихідних речовин:



(3,35)
Знаходимо селективності реакцій за цільовим і побічного продукту:
(3.36)


4. ТЕХНІКО-ТЕХНОЛОГІЧНІ РОЗРАХУНКИ
4.1. Тепловий розрахунок

SHAPE \ * MERGEFORMAT
Q 1
Q 2
Q 3
Q 4
Q 5

Рис. 4.1 Схема теплових потоків
Q 1-теплота, яка надходить з вихідної реакційної сумішшю;
Q 2 - теплота, яка надходить з електрообігрівом,
Q 2-теплота, що буря з продуктами реакцій;
Q 4 - втрати тепла в навколишнє середовище;
Q 5-теплота хімічного перетворення.
Q 5 + Q 2 + Q 5 = Q 3-Q 4 (4.1)
4.1.1. Теплота, що надходить з вихідної реакційної сумішшю і теплота, що буря продуктами реакцій
Теплові потоки сировини, що надходить і продуктів реакцій визначають за формулами:
Q i = G i ∙ C i ∙ T (4.2)
Qi = Fj ∙ C ° p, i ∙ T (4.3)
де, Q-тепловий потік, Вт
G-масовий витрата, кг / с
Cj-питома теплоємність, Дж / кг-К
З ° р, i-молярна теплоємність при постійному тиску, Дж / ​​моль-К Т-температура, К
Приймемо температуру парогазової суміші на вході в реактор180 ° С (453 К), температура на виході 300 ° С (573 К). Знайдемо теплоємності речовин, що входять і виходять з реактора при зазначених температурах за довідником [7, с. 73-75]. Отримані дані зведемо в таблицю 4.1.
Таблиця 4.1
Теплоємність компонентів реакційної суміші

В-ва
Пар-ми
СО 2
СО
Н 2
СН 4
N 2
(СНз) 2 Про
СНзОН
С4Н 9 ВІН
Н 2 О
Т = 453К С, Дж / моль ∙ K
• До
44,074
30,043
29,00
44,564
29,814
Т = 573К С, Дж / моль ∙ K
• До
46,719
30,619
29,30
51,377
30,327
102,28
75,231
190,64
36,237
За формулою (4.3) знайдемо теплоту, що надходить з вихідної реакційної cмесью:
Qi = 453 • (170,02 ∙ 10 3 ∙ 44,074 + 2099,35 ∙ 10 3 ∙ 30,043 + 11752,82 ∙ 10 3 ∙ 29,00 + +530,52 ∙ 10 3 ∙ 44,564 +1927,88 ∙ 10 березня ∙ 29,814) / 3600 = 61974,92 ∙ 10 3 кВт
За формулою (4.3) знайдемо теплоту, що буря з продуктами реакцій:
Q 3 = 573 ∙ (133,2 ∙ 10 3 ∙ 46,719 + 1583,06 ∙ 10 3 ∙ 30,619 + 10493,61 ∙ 10 3 ∙ 29,30 + 519,37 ∙ 10 3 ∙ 51,377 + 1638,78 ∙ 10 березня ∙ 30,327 + 13,32 ∙ 10 3 ∙ 102,28 + 498,11 ∙ 10 3 ∙ 75,231 + +266,03 ∙ 10 3 ∙ 190,64 +42,61 ∙ 10 3 ∙ 36,237) / 3600 = 84305,89 ∙ 10 3 кВт
4.1.2. Теплота хімічного перетворення
Теплота хімічного перетворення складається з теплоти основних і побічних хімічних реакцій. Теплота хімічної реакції розраховується за законом Гесса:

(4.4)
CO + 2H 2 → CH 3 OH + 90,73 кДж / моль

2СО + 4H 2 → (CH 3) 2 O + H 2 O - 322,0 кДж / моль

CO + 3H 2 → CH4 + H 2 O + 257,0 кДж / моль

4СО + 8H 2 → C 4 H 9 OH + 3H 2 O + 568,60 кДж / моль

CO 2 + H 2 → CO + H 2 O + 41,2 кДж / моль
Q 5 = (-12553,76 +1191,4 - 795,99 - 42017,96 - 487,64) ∙ 3 жовтня =- 54663,95 ∙ 10 3 кВт
4.1.3. Втрати тепла в навколишнє середовище
По таблиці 2.4. [8, с.28] вибираємо як теплоізоляції мати мінераловатні марки 75. Коефіцієнт теплопередачі для цієї ізоляції:
λ з = 0,043 +0,00022 · t ср, Вт / м ∙ град (4.5)
α з = 12,6 Вт / м 2 ∙ град [8, c.54]

Температура ізолюється стінки 200 ° С.
λ з = 0,045 +0,0002 · 130 = 0,071 Вт / м · град
Товщину ізоляції визначаємо за наступною формулою:
(4.6)
де t ст - температура стінки, ° С;
t n = 40-45 ° С - температура на поверхні ізоляції;

t 0 = (-10,8 + 16,6) / 2 = 13,7 ° С-середньорічна температура навколишнього повітря для г.Щекіно Тульської області.
Тепловтрати через ізоляцію складуть:

(4.7)
де d з - діаметр (зовнішній) з ізоляцією для реактора без сорочки, м;

d н - зовнішній діаметр без ізоляції, м.
Q 4 = q з ∙ F, (4.8)
де F = 0,9 ∙ π ∙ D ∙ Н = 0,9 ∙ 3,14 ∙ 3,8 ∙ 16,345 = 175,6 м 2. Q 4 = 13991,72 ∙ 175,6 = 2,46 ∙ 10 3 кВт
4.1.4. Тепло, що надходить у реактор з електрообігрівом
Q 2 = Q 3 + Q 4-Q 1-Q 5 (4.9)
Q 2 = (84305,89 +2,46 - 61974,92 +54663,95) ∙ 10 3 = 76997,34 ∙ 10 3 кВт

Таблиця 4.2
Тепловий баланс
Прихід
Витрата
Стаття
Кількість теплоти, кВт 10 -3
Стаття
Кількість теплоти, кВт 10 -3
Q 1
61974,92
Q 3
84305,89
Q 2
76997,34
Q 4
2,46
Q 5
- 54663,95
Всього
84308,35
Всього
84308,35
4.2. Механічний розрахунок реактора
Реактор є вертикальний циліндричний апарат з еліптичними днищами.

4.2.1. Розрахунок обичайки
Визначимо товщину стінки зварний циліндричної обичайки. Матеріал обичайки сталь 12 НХ.
σ У = 450 ∙ 10 6 Н / м 2, σ Т = 240 ∙ 10 б H / м 2 [9, табл. 2.5]
Проникність матеріалу обичайки в середовищі менше 0,1 мм / рік (з 1 = 1 ∙ 10 -3 м, з 2 = 0). Допустима напруга для стали 12 НХ за межею міцності визначимо за формулою:
(4.10)
n У = 2,6 [9, табл. 14.4]

η = 1,0 [9, табл. 14.2]
(4.11)
n Т = 1,5 [9, табл. 14.4]

Розрахункова величина циліндричної стінки:
(4.12)
так як то величиною p в знаменнику формули (4.12) нехтуємо, тоді
(4.13)
з = з 1 + з 2 + з 3 (4.14)
де з 3 = 0,8 [9, табл. 2.15]
з = (1 +0 + 0,8) · 10 -3 = 1,8 · 10 -3 м


приймемо S = 100мм
Перевіримо напруга в стінці обичайки.
Повинно виконуватися умова [10, с. 393]:


Умова виконана.
4.2.2. Розрахунок днища реактора
Однією з раціональних форм кришки для циліндричних апаратів є (з точки зору сприйняття тиску) еліптична форма.
Розрахункова товщина днища S, схильного до внутрішнього тиску р, визначається за формулою [6, с. 211]:
(4.15)
де h B - висота опуклої частини днища; h B = 0,25 ∙ 3,6 = 0,9 м
К - безрозмірний коефіцієнт, для днищ без отворів або при повністю укріплених отворах; К = 1,0;
μ м - коефіцієнт міцності радіального зварного шва [9, табл. 15.3]
μ м = 0,95;
с - надбавка на корозію, ерозію, мінусовий допуск по товщині листа, м (надбавка збільшується на 1мм при 20mm> S і с> 10мм).
Сталь еліптичного днища для обичайки вибираємо 12 НХ ГОСТ 5759-57 [9, табл. 2.1]. Допустима напруга для стали 12 НХ за межею міцності визначаємо за формулою (4.10).
σ в = 450 ∙ 10 6 н / м 2, σ т = 240 ∙ 10 6 н / м 2 [9, табл.2.5]
η = 1,0 [9, табл.14.2]

n в = 2,6 [9, табл.14.4]
Допустима напруга для стали 12 НХ за межею міцності визначаємо за формулою (4.11).

n т = 1,5 [9, табл.14.4]
Напруга, що допускається за межею текучості σ д = 160 • 10 Червня Па є розрахунковим, як найменше:
з = (1,8 + 1) · 10 -3 = 2,8) · 10 -3 м


S = 0,069 м
приймаємо найближчий розмір S = 100mm [9, табл. 16.2].
Перевіримо напруга в стінці днища. Повинно виконуватися умова [10, з 393]:


Умова виконана.
4.2.3. Розрахунок опорної конструкції
Для апарату встановленого поза приміщенням на фундаменті вибираємо спідничні циліндричну опору.
Приймаємо товщину стінки опори S = ​​16mm. Вітровий перекидаючий момент для апаратів висотою Н ≤ 20м визначиться за формулою [9, с. 330]:
M B = 0,5 ∙ K 1 ∙ K 2 ∙ q в ∙ H 2 ∙ Д н (4.16)
де K 1 - аеродинамічний коефіцієнт обтікання для циліндричних апаратів K 1 = 0,7;
До 2 - динамічний коефіцієнт К 2 = 1;
q в - питома вітрове навантаження q в = 10 3 Па;
Дн - зовнішній діаметр Д н = 3,8 м;
Н - висота апарату Н = 10,6 м.
Мв = 0,5 ∙ 0,7 ∙ 1 ∙ 10 3 ∙ 10,6 2 ∙ 3,8 = 0,145 ∙ 10 5 Н ∙ м
Згинальні напруга в стінці опори визначимо за формулою [9, с. 330]:
(4.17)
G - максимальна можлива навантаження на опору від сили тяжіння в умовах експлуатації та гідравлічних випробувань, Н;
Д - внутрішній діаметр апарату Д = 3,6 м;
Мв - вітрової перекидаючий момент.
G = m ∙ q (4.18)
m an = m о6 + m kp + m дн = 71100 + 13000 + 12800 = 96900 кг
m СAT = 104000кг
m = 96900 + 104000 = 200900 кг
G = 9,8 ∙ 1200900 = 1970829 Н



що менше
σ і = 450 • 6 жовтня Па - для стали 12 НХ табл. 2.5 [9, с. 25]
Формула [9, с. 333], для перевірки товщини стінки на стійкість:
(4.19)
при
за графіком [9, с. 185] До 1 = 1,8; К 2 = 6,7
(4.20)


Розрахунок фундаментних болтів опори необхідно робити для порожнього апарату, тобто найбільш не добра нагода для перекидання апарату. Мінімальна напруга зминання фундаменту під опорною поверхнею σ min визначається за
формулою [9, с. 332]:
(4.21)
G - сила тяжіння порожнього апарату, Н;
Д 1 - зовнішній діаметр апарату, м;
Д 2 - внутрішній діаметр апарату, м;
М В - вітрової перекидаючий момент, Н · м.



0,71 ∙ 10 5 Па <0
Апарат нестійкий потрібна установка фундаментальних болтів.
Загальна умовна формула розрахунку навантаження на болти Р δ [9, c.332]:
(4.22)

Болти виготовляються зі сталі Ст.3 діаметром М48.
Для болтів М48 F δ = 1355 ∙ 10 -6 м 3 табл. 20.7. [9, с.262]
Число болтів z, розраховуємо за формулою [9, с. 332]:
(4.23)
η = 1, K = 1 табл.20.8 [9, c. 264]


приймаємо z = 8 шт.
4.2.4. Розрахунок штуцерів реактора і підбор фланців до них
Необхідно розрахувати штуцера і підібрати фланці до них для вихідної суміші, для продуктів реакції, для холодного байпаса, для вивантаження каталізатора.
Наведемо приклад розрахунку штуцера для подачі вихідної суміші. Діаметр штуцера знаходимо з рівняння витрати за формулою [11, с. 16]:
(4.24)
де V - об'ємна витрата, м 3 / с;
w - швидкість тиску середовища, м / с.
Приймаються швидкість руху парогазової суміші w = 5m / c. Масові витрати переведемо в об'ємні за формулою:
(4.25)
G - масова витрата;
р - щільність суміші (знаходимо за рівнянням Менделєєва - Клайперона) [11, с. 13]:
(4.26)
де М - мольна частка газу, кг / моль;
Т-температура газового середовища (250 0 C);
р - тиск в апараті 5,3 МПа.
(4.27)
де М; - мольна частка i-ro компонента.
Таблиця 4 .3
Молярний частки речовин
Найменування
Прихід
Витрата
кмоль / год, 10 3
%
кмоль / год, 10 3
%
Оксид вуглецю (IV)
170,02
4,49
133,20
4,14
Оксид вуглецю
2099,35
40,73
1583,06
31,56
Водень
11752,82
16,45
10493,61
15,10
Метан
530,52
5,9
519,38
5,96
Азот
1927,88
32,43
1638,77
32,68
Диметиловий ефір
13,31
0,34
Карбінол
498,11
9,65
Ізобутиловий спирт
2,59
0,08
Вода
42,61
0,49
Разом
16480,59
100
14924,64
100
М = 43,99 · 0,0449 +28,0 · 0,4073 +2,02 · 0,1645 +16,05 · 0,059 +28,02 · 0,3243 = 25,598 кг / кмоль


приймемо d = 700 мм
Решта штуцера розраховуються аналогічно. Результат розрахунку зведемо в таблицю 4.4.
Таблиця 4.4
Таблиця штуцерів
Назва штуцера
D y, мм
Р у, МПа
Кількість
Вхід продукту
700
-
1
Вихід продукту
500
-
1
Холодний байпас
200
10
3
Вивантаження каталізатора
300
10
3
Для термопари
40
1,6
4
Продування
-
10
3
Для завантаження каталізатора
500
-
2
Для огляду
500
-
2
4.3. Технологічні і конструктивно - механічні розрахунки допоміжного обладнання
4.3.1. Розрахунок теплообмінника
В якості допоміжного обладнання вибираємо кожухотрубний теплообмінник, призначений для підігріву вихідної суміші з 180 ° С до 250 ° С. В якості теплоносія використовуються продукти реакції виходять з реактора з температурою 300 ° С.
Знайдемо тепло необхідне для підігріву вихідної суміші з 180 ° С до 250 ° С. Різниця температур:
(4.28)
де F - молярний потік речовини, беремо з матеріального балансу;
с - теплоємність речовин при середній температурі суміші
з оксиду вуглецю = 30,22 Дж / ​​моль ∙ К [7, с. 75]
з метан - 46,60 Дж / ​​моль ∙ К [7, с. 83] з азот = 29,96 Дж / ​​моль ∙ К [7, с. 72]
з оксиду вуглецю (IV) = 44,97 Дж / ​​моль ∙ К [7, с. 75]
з водню = 29,08 Дж / ​​моль ∙ К [7, с. 72]
з карбінолу = 74,01 Дж / ​​моль ∙ К [7, с. 85]
з води = 35,37 Дж / ​​моль ∙ К [1, с. 78]
Q = (2,198 ∙ 30,22 + 3,008 ∙ 46,80 + 1,389 ∙ 29,96 + 1,078 ∙ 0,935 + 1,307 ∙ 44,97 + 11,632 ∙
• 29,08 + 0,124 ∙ 74,01 + 0,08 ∙ 35,37) ∙ 70 ∙ 10 3 / 3600
Q = 12,81-10 3 Вт
[II, с. 149] (4.29)
К - коефіцієнт тепловіддачі
(4.30) α 1 - коефіцієнт тепловіддачі нагрівається суміші α 1 = 500Вт / м 2 ∙ К;
α 2 - коефіцієнт тепловіддачі охолоджуваної суміші α 2 = 600Вт / м 2 ∙ К.
Сума технічних опорів стінки труб з нержавіючої сталі і забруднення органічних парів:
(4.31)
= 17,5 [10, с. 505] - коефіцієнт теплопровідності нержавіючої сталі
= = 11600 [11, с. 531]


SHAPE \ * MERGEFORMAT
300 0 C
250 0 C
150 0 C
180 0 C

Рис. 4.4. Схема теплових потоків у теплообміннику

Відповідно до таблиці 2.3. [10, с. 51] поверхню, близьку до необхідної, може мати теплообмінник d труб 25X2 з довжиною труб 1,5 м;
D кожуха-159мм, поверхня теплообміну F = 1,5 m 2. Запас поверхні теплообміну для обраного теплообмінника:


4.3.2. Апарат повітряного охолодження
Циркуляційний газ в апаратах повітряного охолодження охолоджується за
температури 120 0 С до 40 0 С, повітря нагрівається за 15 0 С до 70 0 С.
120 0 С 40 0 С
70 0 С 15 0 С


Отже
Орієнтовно значення коефіцієнта теплопередачі К від газу до рідини при
вимушеному русі приймаємо 50 Вт / (м 2 · К)
Визначаємо орієнтовне значення площі поверхні теплообміну
[15] (5.39)
де Q - кількість переданої теплоти, Вт;
К - коефіцієнт теплопередачі, Вт / (м 2 · К);
- Середня різниця температур холодного і гарячого теплоносіїв, 0 С.
Визначаємо витрату тепла, що передається від циркуляційного газу до повітря

де - Масова витрата циркуляційного газу, кг / с;
- Теплоємність циркуляційного газу, кДж / (кг · К);
- Початкова і кінцева температури циркуляційного газу, 0 С
Q = 141,730 · 2,416 · (120-40) = 27393,57 кВт
Тоді м 2
Так як циркуляційний газ перед апаратами повітряного охолодження ділиться на
два потоки, то поверхня теплообміну відповідно буде дорівнює 7305 м 2.
За ГОСТ 14246-79 вибираємо апарат повітряного охолодження зигзагоподібного
типу з діаметром труб 25х2 мм, довжиною труб 6000 мм, числом ходів 1 і площею
поверхні теплообміну 1875 м 2.
4.3.3. Розрахунок і підбір ємностей
Витрата конденсату (карбінолу - сирцю) після сепаратора складає 15000 кг / с по таблиці.
Необхідний обсяг місткості визначається за формулою
(5.40)
де - Витрата конденсату, кг / с;
- Час заповнення ємності, год; = 0,5 год
- Щільність карбінолу - сирцю, кг / м 3
= 831 кг / м 3 [20]
- Коефіцієнт заповнення, приймаємо = 0,8 відповідно до вимог Держгіртехнагляду;
м 3
За ГОСТ 9317-84 вибираємо ємність горизонтальну циліндричну з двома еліптичними отбортірованнимі днищами, зварену [18].
Основні розміри збірника:
- Місткість 12,5 м 3;
- Внутрішній діаметр 2000 мм;
- Довжина циліндричної частини 3200 мм;
- Загальна довжина апарату 4280 мм.
4.3.4. Підбір насосно - компресорного устаткування
Для компримування свіжого синтез - газу вибираємо відцентровий, чотириступінчастий компресор марки К-160-131-1 з приводом від електродвигуна типу СТДП-6300-2УХЛ4:
- Об'ємна подача 70812 м 3 / год;
- Надлишковий тиск всмоктувача 0,69 МПа;
- Надлишковий тиск нагнітання 4,41 МПа;
- Маса 72 т.
Для циркуляції газу вибираємо відцентровий одноступінчатий компресор марки К-270-14-7 з приводом від електродвигуна типу СТМН-400-В:
- Об'ємна подача 600000 м 3 / год;
- Надлишковий тиск всмоктувача 4,8 МПа;
- Надлишковий тиск нагнітання 5,3 МПа;
- Маса 46,2 т.

5. ЕЛЕКТРОТЕХНІЧНА ЧАСТИНА
5.1. Основні вихідні дані
Виробництво карбінолу є виробництвом з безперервним технологічним процесом при тризмінному режимі роботи. Навантаження по змінах рівномірна.
Так як виробництво карбінолу є пожежо-і вибухонебезпечним, то електрообладнання повинно застосовуватися у вибухозахищеному виконанні [12].
За ступенем надійності і безперебійності електропостачання основне устаткування відноситься до першої категорії, гак як перерва в електропостачанні цього устаткування може привести до небезпеки для життя людей та значних матеріальних збитків, пов'язаному з пошкодженням обладнання та тривалого розладу складного технологічного процесу.
Частина електрообладнання входить в особливу групу з надійності електропостачання. Це маслонасоси компресорів, електроприводи засувок, аварійне освітлення. Це обладнання необхідне для безаварійної зупинки виробництва у разі виходу з ладу як основного, так і резервного джерел живлення.
Проектом передбачено робоче, ремонтне та аварійне освітлення. По надійності електропостачання освітлювальні установки відносяться до першої категорії.
5.2. Визначення споживачів електроенергії та їх потужності
Основними споживачами електроенергії є компресори, насоси і вентилятори.
Одинична потужність споживачів визначалася по каталогах і довідниках, згідно з якими вибиралося технологічне обладнання [12]
Перелік основного обладнання із зазначенням його особливостей наведено в таблиці 5.1.
Таблиця 5.1
Найменування виконавчого механізму або приймача електроенергії
Кількість ічні тво
Одинична потужність, кВт
Характер пуску
Регулювання вання швидкості
Режим роботи
1
2
4
5
6
1. Циркуляційний відцентровий компресор (нагнітач) ЕГПАЧ-5, 5 1,25
3
4000
Під навантаженням
Чи не
регулюється
Тривалий
Основні дані обладнання
1
2
3
4
5
6
2. Відцентровий компресор природного газу 22 ЦКО-42/8-38М1
3
2000
Під навантаженням
Чи не
регулюється
Тривалий
3. Відцентровий компресор вуглекислого газу СА-425 / 6
1
1600
Під навантаженням
Чи не
регулюється
Тривалий
4. Відцентровий компресор конвертованого газу К-160-131-1
3
6300
Під навантаженням
Чи не
регулюється
Тривалий
5. Відцентровий компресор азоту
1
1000
Під
навантаженням
Чи не
регулюється
Тривалий
6. Електричний обігрівач
2x4
500
Під навантаженням
Чи не
регулюється
Тривалий
7. Вентилятор
8
75
Під навантаженням
Чи не
регулюється
Тривалий
8. Вентилятор
18
75
Під навантаженням
Чи не
регулюється
Тривалий
9. Відцентровий насос для перекачування карбінолу циркуляційний газ ЦТ 25/50-К-7 ,5-5
2
15
Під навантаженням
Чи не
регулюється
Тривалий
10. Відцентровий насос для перекачування вуглеводнів і фракції метанол-масло-вода АХЕ-50-32-200А-55
2
5,5
Під навантаженням
Чи не
регулюється
Тривалий
5.3. Вибір роду струму і напруги живлення
Всі електроустановки у виробництві карбінолу харчуються змінним трифазним струмом.
Для силових споживачів застосовується 6000В і 380В. Для світильників робочого освітлення застосовується напруга 220, для ремонтного освітлення 36В і 12В, для аварійного освітлення застосовується змінний струм напругою 220В з автоматичним переключенням на постійний струм напругою 220В [12].
Харчування підігрівачів передбачається від індукційних регуляторів ІР-118/60. Напруга, що подається на підігрівачі, може регулюватися від 0 до 220В, при цьому самі індукційні регулятори живляться напругою 6000В.
5.4. Вибір типу електродвигунів і інших силових споживачів
Так як виробництво карбінолу є пожежо-і вибухонебезпечним, то електрообладнання вибираємо у вибухозахищеному виконанні [l2].
Оскільки машини і механізми не вимагають регулювання швидкості, то можна застосовувати синхронні і асинхронні двигуни.
При потужності більше 300кВт доцільно застосовувати синхронні електродвигуни, тому що при великій потужності синхронні електродвигуни мають ряд переваг в порівнянні з асинхронними, наприклад більший ККД а головне застосування синхронних електродвигунів дозволяє підвищити коефіцієнт потужності в живильній мережі. Тому для компресорів вибираємо синхронні електродвигуни, а для насосів і вентиляторів застосовуємо асинхронні електродвигуни [12].
Електричне навантаження на мережу живлення від силового електрообладнання розраховуємо наступним чином. Знаючи номінальну потужність кожного приймача електроенергії Р н і кількість однотипних приймачів n, визначаємо встановлену
потужність групи однорідних приймачів Р вуст
Р вуст = Р н ∙ n (5.1)
Потім визначаються розрахункові значення активної Р р, реактивної Q p і повної S p потужностей
Р р = К з · Р вуст (5.2)
Q р = Р р ∙ tgφ (5.3)
S p = (5.4)
Де К з-коефіцієнт попиту, який визначається за галузевим каталогах.
Розрахункове значення tgφ визначається за допомогою наступного виразу

Таблиця 5.2
Основні технологічні дані силових споживачів
Найменування приймача електроенергії
Кількість
Тип електродвігате-ля
Номінальні показники
P вуст,
кВт
К з
tgφ
P p, кВт
Q P,
кВАр
S p,
кВА
Мощнос-ть, Р н, кВт
Частота обертання хв -1
сosφ
Напряже-ня, кВт
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
1. Циркуляційний відцентровий компресор (нагнітач) ЕГПАЧ-
5,5-1,25
3
CTДП-
4000/6000
4000
3000
0,95
6000
12000
0,8
0,14
9600
1344
9694
2. Відцентровий компресор природного газа22ЦКО-42/8-38М1
3
2 АЗМП-
2000/6000
2000
3000
0,93
6000
6000
0,8
0,19
4800
912
4886
3. Відцентровий компресор вуглекислого газу СА-425 / 6
1
ДАР-14-59-4
1600
1445
0,88
6000
1600
0,8
0,53
1280
678,4
1449
4. Відцентровий компресор конвертованого газу К-160-131-1
3
стдп-
6300/6000
6300
3000
0,95
6000
18900
0,8
0,14
15120
2116,8
15260
5. Відцентровий компресор азоту
1
2АЗМП-
2000/6000
1000
3000
0,93
6000
1000
0,8
0,19
800
152
814,3
6. Електричний обігрівач
2x4
ВЕТ-31-И2
500
-
1,0
220
4000
0,8
0
3200
0
3200
7. Вентилятор
8
ВАЛТ-2-75-
24VI
75
750
0,88
380
600
0,8
0,53
480
254,4
543,2
8. Вентилятор
18
ВАЛТ-16-29-
24
75
1430
0,88
380
1350
0,8
0,53
1080
572,4
1219
Продовження таблиці 5.2
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
9. Відцентровий насос для перекачування карбінолу циркуляційний газ ЦТ
25/50-К-7 ,5-5
2
ВАО-160-4
15
1465
0,88
380
30
0,8
0,53
24
12,7
27,2
10. Відцентровий насос для перекачування вуглеводнів і фракції метанол-масло-вода АХЕ-50-32-200А-55
2
ВАО-112-4
5,5
1445
0,85
380
11
0,8
0,62
8,8
5,5
10,4

5.5. Розрахунок встановленої потужності освітлення
Для освітлення використовуються лампи DPL-250, потужністю 250Вт і ЛБ-40, потужністю 40Вт. Електричне навантаження від освітлювальних приладів розраховуємо за формулами попереднього розділу. Результати зводимо в таблицю 5.3.
Таблиця 5.3
Основні технічні дані електроосвітлення
Назва приміщення
Рн,
кВт
Число ламп
кВт
К з
tgφ
Pp.
кВт
Q p,
кВА р
S P
кВА
Категорія падіння
ЦПУ
0,04
56
2,24
0,9
1,33
2
2,68
3,3
1
Всього
56
2,24
3,3
5.6. Визначення електричного навантаження
Електричне навантаження на мережу живлення від всього електрообладнання визначаємо на підставі даних розділів 5.4. і 5.5. Результати розрахунків зводимо в таблицю 5.4.
Таблиця 5.4
Зведені дані по струмоприймачів
Найменування
Одиниця виміру
Силові споживачі
Освітлення
Всього
6кВ
380/220В
Кількість приймачів електроенергії
шт
13
40
176
216
Встановлена ​​потужність приймачів
кВт
40500
6197
32,24
46729,24
Розрахункова повна потужність
кВА
32990,7
5183,9
28,5
38203,1
Потужність найбільшого приймача
кВт
6300
500
0,25
5.7. Вибір схеми передачі і розподілу електроенергії
Усе електрообладнання отримує харчування від цехової трансформаторної підстанції, яка складається з наступних приміщень. РУ-бкВт, двухтрансформаторная КТП, приміщення щитів постійного струму, щитів телемеханіки [13].
Збірні щити 6000В складається з двох секцій, кожна з яких живиться від свого введення. Від цих секцій живляться високовольтні двигуни компресорів, індукційні регулятори ІР-118/60 і трансформатори КТП [13].
Кожен трансформатор КТП через автоматичний вимикач живить свою секцію збірних шин низької напруги 0,4 кВ. На секційному автоматі передбачений пристрій автоматичного включення резерву (АВР), тому в разі відключення одного з трансформаторів його секція через цей секційний автомат підключається до іншого трансформатора. У нормальному режимі секційний автомат відключений.
Ввідний автомат при несправності трансформатора відключається. Знижувальні трансформатори мають на стороні 0,4 кВ глухозаземленою нейтраллю.
Електроприймачі на напругу 0,4 кВ живляться від щитів станцій управління, які отримують живлення від збірних шин низької напруги КТП.
Потужність кожного трансформатора КТП повинна становити не менше 70% від повної розрахункової потужності всіх приймачів, живляться від шин низької напруги цих двох трансформаторів
S tp = 0,7 ∙ S p = 0,7 · 1212,4 = 848,7 кВА (5.6)
Вибираємо найближчий за потужності трансформатор ТМ-1000/6-10 потужністю 1000кВА.
Оскільки є приймачі першої та особливої ​​групи, то для забезпечення необхідної надійності електропостачання крім двох незалежних ліній електропостачання є третій незалежне джерело [13].
Силові та контрольні мережі у вибухонебезпечних приміщеннях передбачаються броньованим кабелем з мідними жилами, що прокладається відкрито на лотках.
Електрична схема одного з щитів станції керування передбачена на рисунку 5.1.

Рис. 5.1. Електрична схема щита станції управління

6. АНАЛІТИЧНИЙ КОНТРОЛЬ ВИРОБНИЦТВА
Аналітичний контроль
контроль
Таблиця 6.1
Найменування стадії процесу,
місця вимірювання параметрів або
відбору проб
Контрольований
параметр
Частота і
спосіб
контролю
Норми і
технологічні
показники
Метод випробування і
засоби контролю
Хто контролює
1
2
3
4
5
6
Газ, що скидається при продувці
обладнання та комунікацій
реактора азотом
Горючі
При продувках
Не більше 0,5% в
перерахунку на
водень
ПГФ-2М шк. 0-37%
допускаемая
похибка ± 0,5%
Лаборант
виробничої
лабораторії
Циркуляційний газ на вході в
реактор
Об'ємні частки:
СО
CH 4
N 2
CO 2
H 2
2 рази на зміну
10-21%
8-16%
5-15%
4-7%
30-70%
Хроматографическим
методом.
Н 2 визначається за
різниці компонентів
Лаборант
виробничої
лабораторії
Карбінол-сирець на виході з
реактора
Об'ємні частки:
СНзОН
(СНз) 2 Про
Н 2 О
CO 2
1 раз на місяць
90%
0,4%
9-10%
0,01%
Хроматографическим
методом.
Методом титрування.
Методика ЦХЛ.
Лаборант
виробничої
лабораторії
Циркуляційний газ у період
відновлення каталізатора

СО 2
Н 2 + СО
У пусковий
період у
протягом 7-10
діб через 1
годину
Не менш 0,1%
Не більше 1%
Методом поглинання,
хроматографічним.
Методика ЦХЛ.
Лаборант
виробничої
лабораторії
Продовження таблиці 6.1
1
2
3
4
5
6
Циркуляційний газ після реактора
Об'ємні частки:
СО
CH 4
N 2
CO 2
H 2
1 раз на місяць
10-21% 8-16%
5-15%
4-7%
30-70%
Хроматографічним методом.
Лаборант виробничої лабораторії
Аналіз повітряного середовища в машинному залі
СО
Постійно
ГДК, не більше 20
мг / м 3
Система автоматичного газового аналізу
Лаборант газового аналізу
Аналіз повітряного середовища в районі фланцевих з'єднань
Горючі
Постійно
Не більше 1%
Система автоматичного газового аналізу
Лаборант газового аналізу

7. Контрольно - вимірювальні прилади та засоби автоматизації
Автоматизація технологічного процесу є вищим ступенем в складному технологічному процесі управління виробництвом.
Автоматизація виробництва відкриває необмежені можливості для підвищення продуктивності праці, більш швидких темпів розвитку виробництва, поліпшення якості продукції, що випускається, створення умов для оптимального використання всіх ресурсів виробництва.
Особливо велику увагу питанням автоматизації приділяється в хімічній промисловості. Це пояснюється складністю і великою швидкістю протікання технологічних процесів, високою чутливістю їх до порушення режиму, шкідливістю умов праці, вибухо-і пожежобезпечність переробляються речовин [35].
7.1. Опис схеми автоматизації
Схема синтезу карбінолу оснащена контрольно - вимірювальними приладами, засобами автоматизації та сигналізації, що забезпечують безпечне ведення технологічного процесу. Контроль здійснюється з центрального пункту управління
Передбачені наступні основні вузли автоматичного регулювання:
- Тиску свіжого синтез - газу, що надходить на очищення поз 200
- Тиск газової суміші йде на синтез карбінолу поз 204
- Тиск продукційного газу йде з колони синтезу поз 208
Передбачений контроль:
- Рівня сконденсировавшейся вологи зі свіжого синтез - газу поз 401
- Концентрації водню в циркулюючому газі, що йде на синтез поз 501
- Концентрації окису вуглецю в циркулюючому газі поз 500
- Витрати газу основного ходу йде на синтез карбінолу поз 300-1
- Витрата газу холодного байпаса поз 301-1
- Температури в шарах каталізатора (верхнього, середнього, нижнього) реактора синтезу поз 104 - (1,2,3,4)
- Температури стінок реактора синтезу поз 104 - (1,2,3,4)
- Температури продукційного газу виходить з рекупераціонного теплообмінника поз 105-1
- Температура продукційного газу виходить з холодильників повітряного охолодження поз 106-1
- Рівня карбінолу в сепараторі поз 405
7.2. Опис САР температури подачею синтез - газу холодного байпаса
На трубопроводі подачі свіжого синтез - газу холодного байпаса, в колоні синтезу карбінолу РК встановлюються термопари хромель - алюмелеві з жаростійкого кабелю ТХА-0515710-50 (поз 100-1). Температура в шарах каталізатора регулюється автоматичним потенціометром з регулюючим пристроєм, іскробезпечного схемою КСП 3ПІ модель 1803Д (поз 100-2) в комплекті з пневматичної панеллю управління П122 (поз 100-3). Потенціометр забезпечений регулюючим пристроєм, на якому встановлюється порівняльне значення заданих параметрів, в результаті чого відпрацьовується сигнал неузгодженості, який через панель дистанційного керування (поз 100-3) надходить на регулюючий клапан (поз 100), який вимірює подачу синтез - газу холодного байпаса.
SHAPE \ * MERGEFORMAT

ТІ
100-1

Прилади по
місцем

Прилади в
ЦПУ
HC
100-3
TRCA
100-2
РК
100
Рис 7.1. Принципова схема САР


7.3. Специфікація на прилади та засоби автоматизації
Таблиця 7.1
Специфікація на прилади та засоби автоматизації
№ позиції за технологічною схемою місце установки
Найменування та технічна характеристика приладів і арматури
Тип приладу, арматура
Завод - виробник
Одиниця виміру
Кількість
Вимірювана або регульована середу
Граничні значення параметрів
Т
0 С
Р
МПа
F
м 3 / год
α
м
Q
%
FE 300-1
Діафрагма камерна в комплекті з запірними вентилями; Р у = 10,0 МПа
Ду = 200 мм
ДК-100-200А-П-а/б-1
Завод "Теплоприбор"
м. Рязань
шт
1
Синтез-газ
58000
FE 300-2
Дифманометр мембранний. Клас точності 1,0. Шкала 0 ÷ 250 МПа
ДМ-П
- "-
шт
1
FIR 300-3
Вторинний пневматичний реєстраційний прилад. Шкала 0 ÷ 80000 м 3 / год
РПВ
4.37
Завод "Теплоприбор"
м.Москва
шт
1
Fе 301-1
Діафрагма за кресленнями ГОСНІІМЕТАНОЛПРОЕКТА, г.Северо-Донецьк. Ру = 7,2 МПа, Ду = 256мм
КС-72-26660
- "-
шт
1
80000
FТ 301-2
Перетворювач різниці тиску, пневматичний. Клас точності 1,0
13.ДД.11
Завод "Теплоприбор"
м. Рязань
шт
1
FIR 301-3
Вторинний пневматичний реєструючий прилад. Шкала 0 ÷ 80000 м 3 / год
РПВ 4.37
Завод "Тізпрібор" м.Москва
шт
1
QT 500-1

Оптико - акустичний газоаналізатор на окис вуглецю. Шкала 0 ÷ 20%
Кедр-17
Вирусскій завод газоаналізаторів
шт
1
15 ÷ 17
QIR 500-2
Самописний прилад. Шкала 0 ÷ 20% СО
КСУ 2-004
- "-
шт
1
QT 501-1
Автоматичний газоаналізатор на водень Клас точності 2,5
ТП-1120
- "-
шт
1
1,0
QIR 501-2
Самописний прилад. Шкала 0 ÷ 60% Н 2. Клас точності 0,5
КСМ 2-024
- "-
шт
1
ТІ 100-1
ТІ 101-1
ТІ 102-1
ТІ 103-1
Термопара хромель - алюмелеві з кабелю жаростійкого термопарного. Довжина монтажної частини 1250 мм. Матеріал захисної арматури ст. ОХ20Н14С2
ТХА-0515710-50
Луцький приладобудівний завод
шт
шт
шт
шт
4
4
4
4
газ
газ
газ
газ
250
270
270
300
TRCA 100-2
TRCA 101-2
TRCA 102-2
TRCA 103-2
Потенціометр автоматичний, з регулюючим пристроєм, з іскробезпечного схемою. Градуювання ХА. Шкала: 0 ÷ 800 0 С
КСП3-ПІ модель 1803Д
Завод "Теплоприбор"
м. Челябінськ
НС 100-3
НС 101-3
НС 102-3
НС 103-3
У комплекті: панель управління пневматична
П122
- "-
шт
1
ТІ 104-1
ТІ 104-2
ТІ 104-3
ТІ 104-4
Термопари хромель-капелівие. Градуювання ГК. Довжина монтажної частини 200мм. Матеріал захисної арматури ст.08 × 13
ТХКП-551
Луцький приладобудівний завод
шт
16
Стінки реактора
300
TIRY 105-5
Малогабаритний показує реєструючий самописний потенціометр. Градуювання ГК. Шкала: 0 ÷ 300 0 С. Клас точності 0,5
КСП 2-025Н
Завод "Теплоприбор"
м. Челябінськ
шт
1
LT 400-1
LT 401-1
LT 402-1
LT 403-1
LT 404-1
Рівнемір буйковий пневматичний. Клас точності 1,5
УБ-ПВ 800-1
Завод "Тізпрібор" м.Москва
шт
1
Волога з свіжого синтез-газу
LIR 400-2
LIR 401-2
LIR 402-2
LIR 403-2
LIR 404-2
Вторинний пневматичний. Шкала: 0 ÷ 100%. Клас точності 1,0
РПВ 4.37
- "-
шт
1
LT 405-1
Рівнемір буйковий пневматичний. Клас точності 1,5
УБ-ПВ 800-1
Завод "Тізпрібор" м.Москва
шт
1
Карбінол
LIR 405-2
Вторинний пневматічес кий реєструючий при-бор. Шкала 0 ÷ 100%. Клас точності 1,0
РПВ 4.37
- "-
шт
1

8. БЕЗПЕКА ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ
8.1. Характеристика потенційних небезпек та шкідливостей, які можуть виникнути при реалізації розроблювального проекту - виробництва карбінолу
-Освіти місцевих вибухонебезпечних концентрацій при недостатній герметичності апаратури і комунікацій;
-Можливість загазованості робочих приміщень, що може призвести до вибухів, пожеж, отруєнь;
-Отруєння парами карбінолу і при прийомі його внутрішньо;
-Термічні опіки при прориві гарячих парів і газів;
-Підвищена небезпека ураження людей електричним струмом;
-Хімічні опіки (луг);
-Механічні травми (неправильна експлуатація устаткування);
-Підвищена небезпека ураження людей електричним струмом.
8.2.Токсіческіе і вибухопожежонебезпечні характеристики використовуваних речовин
Водень (Н 2) - безбарвний, горючий, вибухонебезпечний газ без запаху і смаку. Для роботи в атмосфері з великим вмістом водню застосовуються ізолюючі протигази.
Оксид вуглецю (II) (СО) - безбарвний горючий газ без запаху, горить синім полум'ям. Надає токсичну дію на організм людини, відноситься до кров'яним отрут: викликає задуху внаслідок утворення сполуки з гемоглобіном крові. При гострих отруєннях відбувається швидка втрата свідомості, судоми, задишка. Перша допомога: вивести постраждалого на свіже повітря і усунути все, що утруднює дихання-розстебнути комір, пояс. При відсутності дихання - штучна вентиляція легенів.
Метан (CН 4) - безбарвний горючий газ, токсично діє на організм, викликаючи задуху від нестачі кисню. Перша допомога: потерпілого видалити з шкідливою атмосфери, звільнити від обмежувальних частин одягу, зігріти тіло грілкою.
Диметиловий ефір (СНз) 2 О - безбарвний газ із запахом, кілька нагадує хлороформ; слабкий наркотик, злегка дратівливий дихальні шляхи.
Сода каустична - тверда речовина білого кольору, діє на шкіру припікальне, небезпечне її потрапляння в очі. Перша допомога - рясно промити водою очі і звернутися в медпункт.
Каталізатор СНМ -1-пил, подразнює слизову оболонку очей, викликає, головний біль.
Таблиця 8.1
Токсичні і вибухопожежонебезпечні характеристики використовуваних речовин і матеріалів.
Найменування речовини
Агрегатний стан
ГДК, мг / м 3
ГН 2.2.5.1313-0-3
Клас
Небезпеки ГОСТ 12.1.005-88
Температура, ° С
ГОСТ 12.1.004-89
Концентраційні межі поширення полум'я,%
ГОСТ 12.044 -89
Рабзон
Нас.п.
Доп.
Самовила.
Нижн.
Верхн.
Водень
Г
1
510
4,0
75
Оксид вуглецю
Г
20
3.0
4
610
12.7
75
Метан
Г
30
4
537
4,27
72,6
Диметиловий ефір
Ж
1.0
0.5
2
8
436
6.7
34.7
Аміак
Г
20
0.04
4
650
16,0
28
Каустик
Ж
0.5
2
Каталізатор
Т
1.0
2
N-метілпіралодон
Ж
100
4
95
250
25
105
8.3. Класифікація та категоріювання виробництва
Таблиця 8.2
Класифікація та категоріювання виробництва
Назва відділення, установки
Категоріювання вибухонебезпечності
НПБ-105-03
Класифікація зон і вибухонебезпечних сумішей, приміщень і зовнішніх установок поПУЕ
Клас зони
Категорія та група вибухонебезпечних сумішей
ГОСТ 12.1.011-78
Відділення синтезу
Ан
По-1г
IT 1
Блок допоміжних приміщень
Д
-
-
Приміщення насосної водообігового циклу
Д
-
-
Маслопункт
В-2
П-1
Базисний склад
Ан
По-1г
За небезпеки ураження електричним струмом відділення компресії відноситься до категорії «приміщення з підвищеною небезпекою» (температура понад 30 ° С, металеві підлоги). Решта приміщень відносяться до «приміщенням без підвищеної небезпеки».
Тому що частина приміщень відноситься до «приміщенням з підвищеною небезпекою» то в них необхідно застосовувати електрообладнання у вибухобезпечному виконанні.
Ступінь вогнестійкості будівель згідно з СН і П 21-01-97-II.
Ширина санітарно-захисної зони для виробництва метилового спирту становить 500 м (СанПіН 2..2.1/2.1.1.1200-03).
Категорія будівель з блискавкозахисту згідно з РД 34. 21. 122-87-II.
Передбачено наступні види захисту від ураження блискавкою:
-Блискавкоприймачі, встановлені на будівлях;
-Заземлення технологічних апаратів.
8.4. Санітарно-гігієнічна характеристика виробництва
У зв'язку з тим, що основна частина технологічного обладнання розташована на відкритому майданчику, то обслуговуючий персонал велику частину часу проводить на відкритому повітрі при різних погодних умовах. Тому необхідно передбачити, щоб у приміщеннях були допустимі параметри мікроклімату, які сприятимуть підтримці працездатності персоналу. У цеху в основному здійснюються роботи з 2 а категорією за рівнем енерговитрат 175-232 Вт Допустимі параметри мікроклімату (СаНПиН 2.2.4.548-96) наведені в таблиці 8.3.
Таблиця 8.3
Допустимі параметри мікроклімату
Період року
Категорія робіт за енерговитратами
Температура повітря, ° С
Температура поверхонь, ° С
Відносна вологість повітря%
Швидкість руху повітря,
м / с
оптим.
допус.
оптим.
допус.
оптим.
допус.
холодний
2а
17-18,9
21,1-23
16,0-24
15-75
0,1
0,3
теплий
2а
18-19.9
22.1-27
17.0-28.0
15-75
0,1
0,4
Показники мікроклімату будуть підтримуватися за допомогою системи опалення та вентиляції (СН2 ,04.05-91 *).
У виробництві карбінолу джерелами шуму є компресори, вентиляційні установки, насоси. Гранично допустимий рівень звукового тиску не повинен перевищувати 80дБА (СН.2.2.4/2.1.8.562-96).
Індивідуальними засобами захисту від шуму є «біруші».
Гігієнічні нормативи вібрації діють на людину у виробничих умовах не повинні перевищувати вказаних у таблиці 8.4., Згідно з ГОСТ 12.1.012-90.

Таблиця 8.4.
Гігієнічні нормативи вібрації.
Найменування показника
Допустимий рівень віброшвидкості, дБ, в октавних смугах з середньогеометричними частотами, Гц
8
16
31.5
63
125
250
500
Локальна вібрація
115
109
109
109
109
109
109
Передбачена система суміщеного освітлення: природне бічне за рахунок бічних світлових прорізів-КПО -1% і штучне-освітленість робочої поверхні-200 лк (згідно СНиП 23-05-95). Освітлення здійснюється люмінесцентними лампами згідно з ГОСТ 6825-91.Предусмотрено аварійне освітлення в розмірі не менше 5% від нормованого значення освітленості, з автономним живленням а також евакуаційне - у місцях проходів і на сходових клітинах.
Передбачена система загальнообмінної вентиляції відповідно до СНиП 2.04.05-91
Для захисту персоналу від шкідливих речовин в цеху повинні застосовуватися наступні засоби індивідуального захисту: фільтруючі протигази марки «А» та «М», «КБФ» «КД», шлангові протигази, киснево-ізолюючі протигази КВП-10, респіратори, каски, спецодяг, спецвзуття.
8.5. Безпека технологічного процесу та обладнання. Електробезпека
Для уникнення нещасних випадків та аварійних ситуацій необхідно строго виконувати загальні вимоги техніки безпеки:
1.Перед проведенням робіт усередині технологічних апаратів, посудин, колодязів робітники повинні бути проінструктовані про правила безпечного проведення робіт і методах надання першої медичної допомоги;
2.Запрещается працювати в умовах, за яких неможливо надання негайної допомоги у випадку аварії, тобто в робочому приміщенні має бути не менше двох осіб;
З. Особи, які не пройшли інструктаж до роботи не допускаються;
4.Проведение вогневих робіт допускається тільки при наявності письмового оформленого дозволу на проведення вогневих робіт у вибухонебезпечних і пожежонебезпечних об'єктах.
5.Запрещается приступати до роботи без спецодягу і засобів індивідуального захисту.
При роботі з електрообладнанням можливі випадки ураження електрострумом і виникнення пожеж (коротке замикання).
Ремонт електрообладнання, електродвигунів повинен проводитися при відключеній напрузі. Все обладнання повинно бути заземлено ГОСТ 12. 1. 019-79. На роботах пов'язаних з небезпекою ураження електрострумом, необхідно застосовувати захисні засоби (штанги, кліщі, ізольовані підставки, інструмент з ізольованими ручками, діелектричні болти, калоші, діелектричні килимки)
Необхідно суворо дотримуватися норм технологічного режиму, які передбачають:
-Герметичність з'єднань апаратів і комунікацій;
-Підтримання у справному стані запобіжних пристроїв на апаратах і трубопроводах;
-Безперебійну роботу блокувань, сигналізації, КВП І вентиляції.
Апарати, що працюють під тиском, періодично, через встановлений термін, повинні піддаватися перевірці відповідно до «Правил будови і безпечної експлуатації посудин, що працюють під тиском»
8.6.Пожарная безпека
За категорією вибухопожежної та пожежної небезпеки цех належить до категорії А. Елементи будівлі виконані з негорючих матеріалів, а несучі конструкції володіють підвищеним опором до впливу вогню.
Для попередження спалаху від статичної електрики передбачено заземлення (опір 4Ом).
Весь процес автоматизований і оптимізований. Проведення газонебезпечних робіт регламентовано.
Для попередження та локалізації пожеж необхідно передбачити наступні заходи:
- Використання азоту для попередження утворення вибухонебезпечних концентрацій в апаратах;
-Відсутність джерел відкритого вогню;
-Застосування зворотних клапанів, гідрозатворів і вогнеперепинювачів на рідинних трубопроводах;
-Установка розривних мембран на газопроводах;
-Установка резервуарів для аварійного зливу рідини.
Система пожежогасіння цеху передбачає застосування:
-Дренчерних установок,
-Систему водяного розбавлення карбінолу розміщується на складі карбінолу;
-Систему пожежогасіння парою (розміщується на складі компресії);
Первинними засобами пожежогасіння є пісок, вода, вогнегасники ОХП-10, ОУ-5, ОП -10. На сходових клітинах, біля входів, у коридорах передбачаються внутрішні пожежні крани. На випадок виникнення пожежі передбачені евакуаційні виходи. На відкритій території передбачені ящики з піском ..
У разі виникнення пожежі необхідно згідно ППБ 01 -03:
1. Відключити напругу, вентиляцію, перекрити сировинні потоки.
2. Повідомити про те, що трапилося в пожежну охорону за телефоном 01;
3. До прибуття пожежних приступити до гасіння пожежі наявними засобами пожежогасіння.
8.7. Захист навколишнього середовища
До твердих відходів виробництва відноситься відпрацьований каталізатор синтезу карбінолу СНМ-1 з реактора синтезу (таблетки чорного кольору діаметром 1 * 5 мм), використовується як вторинна сировина для виробництва кольорових металів.
Газові відходи:
-Продувні гази Р = 2,7 МПа (циркуляційний газ синтезу карбінолу), направляються на установку крекінгу для отримання конвертованого газу для виробництва аміаку;
-Танкові гази Р = 0,4 МПа (зі збірки карбінолу), направляються на спалювання в факельну систему скидних газів виробництва.
- Рідких відходів немає.
8.8.Предупрежденіе надзвичайних ситуацій
При виробництві карбінолу можуть виникнути надзвичайні ситуації, такі як
1.Утечка синтез газу, аміаку, азото-водневої суміші може призвести до накопичення в повітрі вибухонебезпечних сумішей, наступним пожежам і вибухів.
Ліквідація НС:
-Оповістити персонал цеху;
-Припинити всі роботи; видалити сторонніх з місця витоку;
-Відключити компресорне обладнання;
- Включити водяну завісу для поглинання аміаку;
-Скинути тиск в відключеному блоці;
-Подати азот і продути блок;
- Усунути витік.
2.Полная припинення електропостачання може призвести до зупинки всього електрообладнання.
Ліквідація НС:
-Попередження диспетчера підприємства про можливе відключення електроенергії в цеху;
-Попередження цехів технологічно пов'язаних з карбінол про можливе відключення електроенергії;
-Перекрити засувки на трубопроводах подачі сировини і пари.
8.9. Розрахунково - аналітична частина. Токсичність і вибухонебезпечність речовини (матеріалу)

8.9.1. Елемент паспорта безпеки карбінолу
Формула: СН 3 ОН
Назва: карбінол
Таблиця 8.5
Токсичні властивості
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Виробництво і технології | Диплом
696.1кб. | скачати

Схожі роботи:
Опис хіміко-технологічної схеми виробництва метанолу
Фізико-хімічне обгрунтування основних процесів виробництва метанолу
Проектування швейного виробництва
Проектування машинобудівного виробництва
Проектування виробництва земляних робіт
Синтез метанолу
Синтез метанолу 2
Проектування виробництва ділянки механічної обробки деталей
Проектування цеху з виробництва багатопустотних плит перекриттів
© Усі права захищені
написати до нас