Риформинг

Введение

Соединения азота имеют исключительно большое значение для всего народного хозяйства. В связи с этим азотная промышленность по темпам развития опережает другие подотрасли химической промышленности . Перевод промышленности на природный газ позволил отказаться от менее эффективного сырья . Этот переход сопровождался модернизацией производства , значительным увеличением мощности отдельных агрегатов мощностью по аммиаку 1360-1500 т/сут.

Современные агрегаты синтеза аммиака созданы на основе последних достижений науки и техники, что позволило добиться значительного снижения энерго – материальных капитальных затрат, обеспечить низкую себестоимость выпускаемой продукции и высокую производительность труда. Все это достигнуто в результате разработки современных энерго - технологических схем, обеспечивающих высокий к.п.д., использование сырья и топлива , применение высокопроизводительного оборудования (насосно – компрессорного оборудования , аппаратуры ) , применение более активных стабильных и селективных катализаторов и поглотителей комплексной автоматизации производства .

Принцип энерго – технологической схемы состоит в тесной взаимосвязи между химическими и энергетическими процессами, между аппаратурой и машинами технологических и энергетических стадий, что позволяет достичь почти полной утилизации низкопотенциального и высокопотенциального тепла .

 

Таблица.1.

 

 

Технико-экономическое обоснование

 

Существуют различные варианты реконструкции установок для производства аммиака с мощностью 1360 т/сутки , направленные на экономию энергоносителей , более полную утилизацию вторичных энергоресурсов, улучшение экологических характеристик.

Ниже следует описание характеристик применяемых при реконструкции аммиачной установки. Цель улучшения одних характеристик является увеличение мощности , других – сбережение энергии.

Риформинг

Установки обычно имеют температуру в трубе до 150ºC. В процессе реконструкции это осуществляется несколькими путями : - подогреванием воздуха сжигания - сатурационным змеевиком

Смена труб первичного риформинга

 

Трубные системы печи первичного риформинга сегодня используют катализаторные трубы из более стойкопрочных материалов. Толщина стенок труб из этих материалов меньше , чем для =К-40 (НК -40). Это означает, что внутренний диаметр труб может быть увеличен , сохранив внешний диаметр . Преимущества : более низкий перепад давления и возможность для увеличения мощности .

 

Применение катализаторов более высокой активности

 

Использование катализаторов с более высокой активностью приведет к более низкой температуре наружного слоя труб при постоянной или увеличенной мощности .

Преимущества от использования современных катализаторов :

-экономия энергии , благодаря более низкому перепаду давления

-возможность для увеличения мощности .

 

Понижение соотношения пар- углерод

Катализатор риформинга и печь могут работать при более низких соотношениях пара- углерода . Понижение соотношения пар- углерод приведет к сбережению технологического пара… Реализуется сбережение энергии в порядке 0,05 Гкал/т при понижении соотношения пар – углерод от 3,70 на 3,25 .

Конвертер синтеза

 

Конвертер синтеза является самым важным оборудованием реконструкции .Модернизируются насадки полочные на радиальные .

 

 

Установка рекуперации продувочного газа

Превращение водорода в аммиак может быть усовершенствовано путем монтажа установки для рекуперации продувательного газа, с помощью которой… В первом случае, рекуперированный водород возвращается и всасывается в… Во втором случае, установка может состоять из двух ступеней поставляющих водород при том же давлении, как давление…

Компрессор технологического воздуха

 

Большая часть оборудования агрегата аммиака АМ-76 позволяет уже сегодня увеличить мощность , но компрессор технологического воздуха лимитирует нагрузку.

Один из путей модернизации компрессора – замена ротора.

 

Система парообразования

 

Реконструкция системы парообразования с заменой физически и морально устаревшего оборудования –подогревателей воды высокого давления.

 

Система метанирования и АХУ

 

Реконструкция системы метанирования и АХУ с заменой морально и физически устаревшего оборудования.

 

Настоящим проектом предусмотрена реконструкция отделения очистки с применением раствора аМДЭА и разработкой узла фильтрации раствора .

 

 

Патентный поиск

Наибольший интерес представляют следующие патенты и изобретения: 04.17-19И.127П. Насадка из вспененных материалов с открытыми порамиЗаявка… Предлагается насыпная насадка для аппаратов , в которых проводятся термические способы разделения и /или химические…

И.92.Запорно-регулирующие вентили для абразивных и агрессивных сред .

Таким образом в результате проведенного патентного поиска стало очевидным использование эффективной насадки для адсорбции раствора аМДЭА, а так же…  

Аналитический обзор

-осмоление МЭА под воздействием рабочих температур стадии десорбции -высокая коррозийная активность по отношению к нелегированным сталям -вспениваемость раствора.

Технологическая часть

 

Описание технологической схемы

Регенерация раствора проводится в 2-х параллельно работающих регенераторах-рекуператорах , сообщенных уравнительными коллекторами по парогазовой… Равномерность распределения потоков насыщенного раствора на регенераторы… В верхней секции регенератора - рекуператора происходит десорбция СО2 из всего количества насыщенного раствора,…

Расчет и подбор условного сечения трубопровода

-длина трубы l = 6 м -расход транспортного раствора V = 50 м3/час -плотность транспортного раствора p=1043 кг/м3 (мало зависит от температуры )

Строительная часть

При размещении спроектированного оборудования, а так же обеспечения заданной ориентации на площадке с другим оборудованием участвующем в технологическом процессе, размещения площадок обслуживания и поглащения вибрации во время эксплуатации применяются фундаменты.

При проектировании фундаментов составляется расчетная схема, где учитывается суммарный вес оборудования и перерабатываемых веществ, характер нагрузки (статическая, динамическая), расположение оборудования.

План-схема размещения спроектированных фундаментов представлен на чертеже плана фундаментов.

Расчет размеров фундамента

a = 2,8 м - габаритные размеры фундаментов в плане b = 2,35 м - габаритные размеры фундаментов в плане c = 1,4 м - габаритные размеры фундаментов в плане

Конструкторская часть

Расчет корпуса обечайки на прочность угольного адсорбера.

  Рраб = 0,6 МПа Рпр = 0,9 МПа

Расчет стенки горловины и днища обечайки

Sг = 0,55РпрD3 / ([σ] φ - Рпр)+С (4.3)   Имеем D3 = 200 мм , тогда

Расчет опор обечайки

Q=G/z , (4.7) где G – вес обечайки вместе со средой , Н G=313920 Н

Расчет патрубка обечайки

  Sэ.д.= РпрR1/ (2[σ] φ-0,5 Рпр)+С, (4.13) где R1 = Dэл = 2,22 м – радиус днища

Расчет фланцевого соединения на прочность

Рисунок 2- Конструкция фланца Толщина втулки, мм

Расчет корпуса обечайки на прочность тканевого фильтра

Исходные данные :

Р_раб = 0,4 МПа

Р_пр = 0,6 МПа

t_раб = 50°C

Е = 1,95*10^-5 МН/м²

D = 800 мм

Q = 1,95т

Рисунок 4 – Тканевый фильтр

Расчет стенки обечайки

Толщина стенки аппарата определяется по формуле (4.1)   S1 =+0,3 = 0,0045м

Расчет стенки горловины и днища обечайки .

Sг = 0,550,60,3 / (1361 – 0,9)+0,0018 = 7,3 мм Принимаем согласно ГОСТ 5632-72 Sг =12 мм . Формула применима , если (Sг – С)/ D3 ≤ 0,1.

Расчет опор обечайки .

Q=G/z , где G – вес обечайки вместе со средой , Н G=19130 Н

Расчет патрубка обечайки

Sэ.д.= 0,60,8/ (21361-0,5 0,6)+1,810-3=3510-3 м Условие применение формулы 0,002≤( Sэ.д-С)/ Dэл≤0,1 А так как 0,002≤( 3,5-1,8)/ 800 ≤0,1 , значит условие соблюдено.

Расчет укрепления отверстий в корпусе .

dдоп = 2[(Sр-С)/ Sр-0,8]√ Dр+( Sе-С), где Dр = 2D = 1600 мм – расчетный диаметр Sр –расчетная толщина стенки , мм

Площадь сечения оболочки участвующая в укреплении .

Fо = 2151,8 ( 14 – 1,8- 12)= 60,72 мм2   Рабочая площадь поперечного сечения штуцера

Расчет фланцевого соединения на прочность

Рисунок 5 - Конструкция фланца Толщина втулки, мм

Расчет сопряжения цилиндрической части аппарата с эллиптическим днищем

Рисунок 6 - Схема нагрузки сопряжения Уравнение совместимости деформаций определяется по формулам (4.39) ,… Суммарные напряжения на краю эллиптического днища определяется по формулам (4.42) и (4.43)

Расчет гидравлического сопротивления угольного адсорбера

расход раствора МДЭА через адсорбер Q = 30 м3/час и 70 м3/час средняя температура ≈ 50 ºC

Расчет гидравлического сопротивления волокнистого фильтра для очистки раствора МДЭА от твердых взвешенных частиц

расход раствора –70 м3/час средняя температура раствора –50ºС плотность раствора –1045 кг/м3

Индивидуальный метод ремонта

Объем работ по ремонту запорной арматуры на технологических установках (объектах) определяется дефектной ведомостью , утвержденной главным… Организация подготовки запорной арматуры к ремонту осуществляется в… Документация по технике безопасности при производстве при производстве демонтажа , ремонта и монтажа запорной арматуры…

Узловой метод ремонта

Одним из направлений дальнейшего совершенствования организации ремонта запорной арматуры является применение узлового метода ремонта с максимальным… -снижение трудоемкости ремонта технологических установок в период их простоя… -переход от единичного производства к мелкосерийному

Общие технические требования

Для мойки деталей рекомендуются водные растворы препаратов. Температура применяемых растворов 343-363 º К(70-90 ºС). Растворы нетоксичны,… При замене изношенных деталей новыми , материал последних должен… Крепежные детали должны соответствовать требованиям стандартов .

Корпусные узлы

-трещины -коррозионный и механический износ -раковины

Уплотнительные кольца

-трещины -раковины -отколы

Шпиндели

Трещины на шпинделе,отколы несущих заплечиков головки шпинделя не допускаются . Износ головки шпинделя (рис.4) по диаметру d допускается не более 1… -зазор между пазом клина и лысками шпинделя должен быть равен 1мм на сторону … -допускается увеличения этого зазора вследствие износа до 2мм на сторону .

Гайки шпинделей

Гайки шпинделя , имеющие трещины , отколы , износы шпоночных пазов и резьб крепления маховиков , износ трущейся части выбраковываются . На ходовой резьбе гайки шпинделя независимо от класса точности резьбы вмятины,… Рванины и выкрашивания на поверхности метрической резьбы , если они по глубине выходят за пределы среднего диаметра…

Сальниковые втулки , маховики , нажимные фланцы сальников

Откидные болты (шпильки) сальника с изношенной или сорванной резьбой и погнутые заменяются новыми. Трещины и отколы в стальных и чугунных маховиках не допускаются. Увеличение…  

Подшипники

-трещины, выкрашивание металла -шелушение металла, чешуйчатые отслоения -трещины на сепараторе, отсутствие или ослабление заклепок сепаратора .

Ремонт деталей арматуры

Материалы изготавливаемых при ремонте деталей по химсоставу, механическим свойствам и условиям применения должны быть не ниже применяемых в… Основными видами работ при ремонте арматуры являются : -восстановление изношенных или разрушенных уплотнительных поверхностей затвора (клин – корпус, золотник - седло)

Ремонт корпусов и крышек

-единичных (до 2шт.) раковин, пор , трещин -глубоких забоин на поверхностях привалки фланцев -дефектов на опорных поверхностях гнезд под уплотнительные кольца .

Ремонт клиньев, клапанов и захлопок

Уплотнительные поверхности запирающих узлов должны притираться и иметь шероховатость Ra 0,08(v10). Уплотнительные поверхности при наличии дефектов в виде рисок, раковин,… При глубине дефектов более 0,5мм ремонт производится проточкой, наплавкой (при необходимости ), проточкой наплавленной…

Ремонт шпинделей

Незначительные заусенцы и вмятины на ходовой резьбе шпинделя глубиной не более 0,5мм допускается устранять запиловкой и зачисткой. Биение шпинделя, превышающее предельную величину, устраняется механической…  

Ремонт гаек шпинделей, втулок

Сальника и крышки

При износе шпоночного паза допускается увеличение его ширины не более чем на 10% с изготовлением нестандартной шпонки или изготовление нового паза… Незначительные дефекты (задиры , вмятины , коррозия ) глубиной менее 0,5мм на… Зазоры в сопряжениях «сальниковая камера – нажимная втулка» и «шпиндель - нажимная втулка» должны обеспечиваться…

Технические требования при сборке

После ремонта (наплавки , проточки , приточки , притирки ) уплотнительные поверхности колец корпуса и клина должны сопрягаться . Допускается… Отпечаток поверхности уплотнительного кольца корпуса на уплотнительной… Угол уплотнительных поверхностей задвижек и обратных поворотных клапанов (вертикальная ось корпуса , клина -…

Испытание арматуры

-на плотность и прочность всех деталей , находящихся под давлением -на герметичность соединений , сальниковых уплотнений и затвора . Испытание на прочность и плотность материала и герметичность арматуры должно проводиться при постоянном давлении в…

Автоматизация производства

При автоматизации человек освобождается от непосредственного участия в производстве, а функции управления производственным процессом передаются… Теоретические исследования, проведенные как в технологии , так и в области… Комплексная автоматизация обеспечила высокий уровень централизации управления, при котором из одного места ЦПУ…

Автоматизированная система управления производством

Внедрение АСУТП в производство обеспечивает: сокращение потерь от брака и отходов, уменьшение численности основных рабочих, снижение капитальных… Данный дипломный проект показывает один из возможных способов автоматизации… При выборе контролируемых величин необходимо руководствоваться тем, что при минимальном их числе обеспечивалось…

Безопасность жизнедеятельности

аммиака « АМ-76 » ОАО «Череповецкий «Азот» Полная безопасность труда в производственных условиях в отделении регенерации МДЭА-растворов очистки газа от диоксида углерода определяется тремя факторами безопасности:…

Защита от статического электричества

С целью защиты обслуживающего персонала от действия разрядов статического электричества каждая система аппаратов, трубопроводов заземляется не менее… Допустимые уровни напряженности электростатических полей, установлены в… - предельно допустимый уровень напряженности электростатических полей установлен и равен 60 кВ/м в течение 1 ч.;

Молниезащита

Молниезащита – комплекс защитных мероприятий и устройств, предназначенных для обеспечения безопасности людей, сохранности зданий и сооружений,… Разряды атмосферного электричества способны вызвать взрывы, пожары, разрушение… Защита зданий и сооружений от прямых ударов молний осуществляется с помощью молниеотводов. В отделении абсорбционной…

Защита окружающей среды

В пpоизводстве аммиака имеются газовые выбpосы в атмосфеpу, вредные сточные и промывные воды, твеpдые отходы поэтому особое внимание уделяется природоохранным

мероприятиям.

 

Газовые выбpосы в атмосфеpу

- постоянные газовые выбpосы в атмосфеpу, обусловленные ведением ноpмального технологического пpоцесса - пеpиодические газовые выбpосы в атмосфеpу в пеpиоды пуска и остановки… - пеpиодические газовые выбpосы в атмосфеpу, обусловленные наpушением технологического пpоцесса .

Сточные воды

Для обеспечения надежности охpаны водных pесуpсов пpи аваpийных ситуациях и остановках на pемонт агpегатов пpедусмотpено наличие аваpийных и… В случае залпового сброса в аварийной ситуации аммиачной воды или МДЭА… Сбpосы после химической пpомывки системы паpообpазования и водной пpомывки системы МДЭА очистки пеpекачиваются в…

Твердые отходы

Отpаботанные катализатоpы пpоцессов сеpоочистки, конвеpсии метана, конвеpсии оксида углеpода, метаниpования и синтеза аммиака отпpавляются на… Количественный и вещественный составы выбpосов газов в атмосфеpу, сточных вод…  

Экономическая часть

 

Расчет капитальных вложений

При расчете экономической эффективности сравнивают два варианта: до и после модернизации. Исходные данные могут изменяться, например, может… Таблица №20 Стоимость существующего оборудования до реконструкции N …  

Расчет эксплутационных расходов

, где Р4, Р5, Р6 – численность рабочих соответственно 4, 5, 6 разрядов…  

Премиальная доплата

,

где Z_пр – размер премиальной доплаты (50%).

 

Доплата за руководство бригадой

,

где Z_пр.р.бр – размер доплаты за руководство бригадой (10%).

 

Доплата по районному коэффициенту

где Zрк – размер доплаты за районный коэффициент (25%).  

Единый социальный налог на рабочих

 

10) Среднемесячная з/п одного рабочего

 

Заработная плата ИТР

,

где Z_итр - % заработной платы ИТР (18%).

 

Единый социальный налог на ИТР

Амортизационные отчисления на оборудование

где Н – норма амортизации (7,7÷14,3%); принимаем 8% К1 – стоимость оборудования до реконструкции отделения

Расходы на текущий ремонт оборудования

(11.14)

 

Расходы на технику безопасности

 

Расходы на инструмент

(11.16)

 

Расходы на электроэнергию

где Цэл – цена 1кВт/час электроэнергии (1,026руб) Росв – расход электроэнергии на освещение. ,

Прочие расходы

где Зв – расходы на воду (11.21) где Цв – цена одного кубометра воды (2,371 руб/м3)

Всего эксплутационных расходов

 

Удельные эксплутационные расходы

где А – производительность агрегата до и после реконструкции где П – суточная производительность агрегата до и после реконструкции

Годовой экономический эффект, капитальные вложения на реконструкцию и срок окупаемости.

(11.24) где Ен – нормальный коэффициент эффективности капитальных вложений (0,15); – удельные дополнительные капитальные вложения на реконструкцию;

Срок окупаемости

(11.26)

Удельная производительность на одного рабочего

(11.27)

Фондовооруженность

  Предмет исследования (объект, его составные части) …