Установка печь пиролиза этановой фракции

фОБЩ = L??P / wСР, (1.66)

где L??P - общая длина труб в одном потоке, м; wСР - средняя линейная скорость газа в реакционном змеевике, м/с

фОБЩ =153/163,28 = 0,937 с.

Полученная величина не превышает ранее принятого значения фобщ = 0,945 с, поэтому не требуется осуществлять пересчет.

4.3.8 Потери напора в реакционном (радиантном) змеевике печи

Температура парогазовой смеси в реакционном змеевике рассчитывается по формуле (1.67):

ТСР= ( ТН + Т ) / 2, (1.67)

где ТН - температура входа сырья в реакционный змеевик, К; Т -

конечная температура пирогаза на выходе из змеевика печи, К.

ТСР= ( 893 + 1104 ) / 2 = 999 К.

Средняя молекулярная масса смеси углеводородных газов определяется по формуле (1.68):

МСР= (МС + МХ) / 2, (1.68)

где МС - молекулярная масса сырья; МХ - молекулярная масса пирогаза;

МСР=(29,898 + 18,253) / 2 = 24,075.

С целью некоторого упрощения расчета, принимая, что средняя молекулярная масса углеводородных газов в реакционном змеевике соответствует этану (Мср = 30),экстраполяцией определяется кинематическая вязкость этих газов при 999 К:

нГ=74Ч10-6 м2/с.

Кинематическая вязкость водяного пара при 999 К по таблице /22, с.56/:

нВ.П.=125Ч10-6 м2/с.

Среднее содержание водяного пара в парогазовой смеси определяем по формуле (1.69):

y?СР= (y?П + y??П) /2,(1.69)

где y?П - содержание водяного пара в парогазовой смеси при входе печь, мол. доли; y??П - содержание водяного пара в парогазовой смеси на выходе из печи, мол.доли.

y?СР = (0,33258 + 0,23326) / 2 = 0,28292.

Кинематическая вязкость парогазовой смеси в реакционном змеевике рассчитывается по формуле (1.70):

нСМ= 1 / ((1- y?СР)/ нГ + y?СР/ нВ.П.), (1.70)

нСМ=1 / (1-0,28292) / 74Ч10-6 + (0,28292 / 125Ч10-6) =83,65Ч10-6 м2/с.

Числовое значение критерия Рейнольдса рассчитывается по формуле (1.71)

Re = (wCPЧdB) / нСМ, (1.71)

Re = (163,28 Ч0,134) / 83,65Ч10-6 = 261544,68.

По графику при Re = 265154,68 и относительной шероховатости l/dв = 0,0007,

где l = 0,001 м - среднее значение высоты выступов шероховатости, принимаемое по /23, с.62, таблица III-2/ находится значение коэффициента гидравлического сопротивления л = 0,026.

Эквивалентная длина труб одного потока радиантного змеевика рассчитывается по формуле (1.72):

lЭКВ = N?PЧl?ТР + ( N?P - 1 )ЧшЧdB, (1.72)

где N?P - число труб в одном потоке реакционного змеевика; l?ТР

- полная длина одной трубы, м; ш - коэффициент, зависящий от типа соединения труб (в данном случае - соединение труб с резким изменением направления потока); принимается ш=50 /24,

dB - внутренний диаметр труб змеевика, м.

lЭКВ =9Ч17,0 + (9 - 1)Ч50Ч0,134 = 206,60 м.

Выше была принята величина потерь напора в реакционном змеевике печи ДРР=250Ч103 Па. Проверяется правильность принятой величины ДРР путем вычисления её значения по формуле (1.73):

ДРР = лЧ( lЭКВ /dB)Ч(U2 / (2ЧсСР)),(1.73)

где л - коэффициент гидравлического сопротивления;

lЭКВ - эквивалентная длина труб одного потока радиантного змеевика, м; U - массовая скорость парогазовой смеси в реакционном змеевике, кг/(м2Чс); сСР - средняя плотность смеси в реакционном змеевике, кг/м3.

РР=0,026Ч(206,6/(9,81Ч0,134)Ч((57,64)2/2Ч0,738)=90231,99 Па

Полученная величина ДРР = 90231,99 Па меньше ранее принятой величины ДРР=250Ч103 Па, поэтому повторный расчёт не требуется.



5. КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ

Внедрение автоматизированных систем управления (АСУ) является наиболее прогрессивным направлением в области автоматизации. При большом расстоянии между технологическими аппаратами и щитами управления целесообразно применять электрические средства автоматизации. Химические производства относятся к числу взрывопожароопасных, и автоматизация осуществляется на основе использования взрывозащищенных средств автоматизации с использованием контроллеров и персональных компьютеров (ПК).

Контроллер - многофункциональное программируемое средство организации измерительных каналов. ПК обрабатывает по заложенной в нём программе информацию, поступившую от датчиков. Высвечивает на табло значения измеренных параметров. ПК применяется во-первых, для облегчения работы оператора, т.к. за короткий промежуток времени обрабатывает большое количество информации; во-вторых может выполнять роль «советчика», при котором ЭВМ рекомендует оператору оптимальные знания режимных параметров процесса.

Иерархическая структура АСУТП включает в себя:

- 1-й уровень полевого КИП;

- 2-й уровень - станции управления процессом;

- З-й уровень оперативного персонала, базирующийся на инженерных и станциях операторов технологического процесса.

1-й уровень АСУТП реализован на базе датчиков и исполнительных механизмов. На уровне 1 частично применяются датчики интеллектуальной серии, и на них выполняются функции опроса и шкалирования измеряемых сигналов с передачей информации по протоколу HART.

Технические средства 2,3 уровней размещаются в помещении операторной. Станции управления процессом реализованы на базе контроллера РСУ (распределенная система управления) которая собирает информацию, вырабатывает регулирующие воздействия) и контроллера ПАЗ (система противоаварийной защиты) позволяющей контролировать нарушения в ходе технологического процесса, осуществлять защиту и блокировку аппаратов и вырабатывать защитные воздействия. Функции РСУ и ПАЗ выполняют программируемые контроллеры.

Контроллеры выполняют следующие функции:

- воспринимают аналоговые, дискретные электрические унифицированные сигналы;

- измеряют и нормируют принятые сигналы;

-выполняют программную обработку сигналов с первичных преобразователей и формируют аналоговые и дискретные управляющие сигналы;

- отображают информацию на экране;

- управляются при помощи стандартной клавиатуры.

З-й уровень АСУТП представлен автоматизированными рабочими местами оператора-технолога и оператора-инженера. Обеспечивается ведение базы данных, визуализация состояния технологического оборудования, обработка данных, формирование и печать отчетных документов, ручное дистанционное управление технологическим оборудованием. Станции оснащены современными ПК. Информация с контрольно-измерительных приборов и датчиков в виде аналоговых и дискретных сигналов поступает с 1 уровня на технические средства 2 уровня, на которых реализуются в автоматическом режиме функции сбора, первичной обработки информации, регулирования, блокировок. Информация, необходимая для контроля и управления технологическими процессами, поступает от контроллеров на 3-й уровень - операторские станции и станции главных специалистов. На рисунке 6.1 в упрощеном виде изображены связи между уровнями.



Рисунок 5.1 - Структура АСУТП

Диалог оператора с системой управления осуществляется с использованием цветного дисплея, клавиатуры и манипулятора «мышь». На операторской станции сконфигурирован пользовательский интерфейс для взаимодействия оператора с системой. Для вызова необходимой информации оператору достаточно при помощи «мыши» выбрать на экране надпись или изображение какого-либо объекта и одной или двумя манипуляциями вывести на экран необходимую информацию. Клавиатура также может быть использована для получения необходимой информации. Кроме этого при помощи клавиатуры производится ввод текстовой и цифровой информации. Сообщения о нарушениях предупредительных и предаварийных границ для аналоговых параметров, действиях операторов по управлению технологическими процессами регистрируются и выводятся на печать по запросу оператора. Выход аналогового параметра за допустимые границы, сигнализация, нарушение связи с объектами по какому-либо из каналов связи отображается на операторской станции звуковой сигнализацией и цветовым отображением изменений на мнемосхемах. Информация, выводимая оператору на экран монитора по его запросу, может иметь различные виды:

-обобщенная мнемосхема, представляющая весь объект автоматизации. С этой мнемосхемы можно перейти на подробную мнемосхему любого узла, выбрав его на экране курсором;

- мнемосхемы отдельных узлов, отображающие часть технологической цепочки с индикацией величин аналоговых сигналов;

- оперативные тренды, показывающие состояние параметра;

- исторические тренды, позволяющие отслеживать состояние аналогового параметра за длительные периоды (смена, сутки, месяц);

- панели контроля и управления аналоговыми регуляторами;

- аварийные и технологические сообщения.

При выборе контроллера решающими факторами являются:

- надежность модулей ввода/вывода;

- скорость обработки и передачи информации;

- широкий ассортимент модулей;

- простота программирования;

- распространенность интерфейса связи с ЭВМ.

Этим условиям удовлетворяет контроллеры фирмы Moore Products Company, также контроллеры Allen Bradley SLC 5/04 корпорации Rockwell (семейство SLC 500 малых программируемых контроллеров), контроллеры YS 170 YOKOGAWA и контроллеры серии TREI-Multi (и, разумеется, ряд наших отечественных контроллеров).

В данном проекте использованы контроллеры фирмы Moore Products Company: контроллер APACS+ (подсистема РСУ), контроллере QUADLOG (подсистема ПАЗ).

Контроллер APACS+ управляет работой отдельных агрегатов (30-50 контуров регулирования), технологических участков (150 контуров регулирования), цехов с непрерывными и периодическими процессами. Контроллер QUADLOG имеет также несколько модулей. Стандартный аналоговый модуль (SAM) входит в семейство модулей ввода/вывода. Он предназначен для подключения аналоговых и дискретных сигналов. Модуль SAM обеспечивает высокую пропускную способность для стандартных сигналов ввода/вывода (аналоговые входные сигналы (4-20) мА, аналоговые выходные сигналы (4-20) или (0-20) мА, а также дискретные входы и выходы).

Контроллер QUDLOG обеспечивает: повышенные характеристики безопасности, отказоустойчивости и защиты выходов; высокий уровень готовности системы; отказоустойчивость. Система QUDLOG полностью интегрирована с системой управления технологическими процессами APACS+. Это позволяет использовать один операторский интерфейс и средства программирования, что устраняет необходимость дополнительных усилий при установке, конфигурировании, обслуживании и обучении персонала, а также при организации связи систем управления безопасностью и технологическими процессами.

Перечень контролируемых параметров указан в таблице 5.1

Таблица 5.1 - Перечень контролируемых параметров

Аппарат	Параметры
	Расход	Давление	Температура	Уровень
Колонна	+	+	+	+

Вид автоматизации указан в таблице 5.2



Таблица 5.2 - Вид автоматизации

Аппарат и параметр	Величина параметра и размерность	Вид автоматизации
		Измерение	Регулиро-вание	Сигнали-зация
Колонна
Расход этан-этилена	кг/ч	+
Расход ЭФ	кг/ч	+
Расход ингибитора	кг/ч	+
Температура входа сырья	°С	+
Температура конв.часть П-1	°С	+
Температура выхода из печь	°С	+
Расход топл.газа	кг/ч	+	+
Давления К-1	атм	+	+
Расход у/в из К-1	кг/ч	+	+

Спецификация технических средств автоматизации приведена в таблице 5.3

Таблица 5.3 - Спецификация технических средств автоматизации

Номер позиции на функциональной схеме	Наименование параметра среды и места отбора импульс	Пределрабочее значение параметра	Место установки	Наименование и характеристика	Тип и модель	Количество	Завод изготовитель или поставщик	Примечание
						один аппарат	а все аппараты
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1-1	САК расхода подачи прямой этан-этиленовая фракция	кг/ч	По месту	Интеллектуальный преобразователь расхода вихреакустический, счётчик-расходомер. Выход (4-20)mA/HART; цифровой HART/Bell; ЖКИ. Диапазон (0,18-2000) т/ч; Tср = (1-150) 0С, Pи.ср - до 1,6 МПа, Ду = (25-300)мм, погр.1%.	Метран-303 ПР, Exia	1	1	ПГ Метран, г. Челябинск	Каталог №3, в.5/2006, стр.21.
2-1	САК расхода подачи этиленовой фракции	кг/ч	По месту	Интеллектуальный преобразователь расхода вихреакустический, счётчик-расходомер. Выход (4-20)mA/HART; цифровой HART/Bell; ЖКИ. Диапазон (0,18-2000) т/ч; Tср = (1-150) 0С, Pи.ср - до 1,6 МПа, Ду = (25-300)мм, погр.1%.	Метран-303 ПР, Exia	1	1	ПГ Метран, г.Челябинск	Каталог №3, в.5/2006, стр.21.
3-1	САК расхода подачи ингибитора	кг/ч	По месту	Интеллектуальный преобразователь расхода вихреакустический, счётчик-расходомер. Выход (4-20)mA/HART; цифровой HART/Bell; ЖКИ. Диапазон (0,18-2000) т/ч; Tср = (1-150) 0С, Pи.ср - до 1,6 МПа, Ду = (25-300)мм, погр.1%.	Метран-303 ПР, Exia	1	1	ПГ Метран, г.Челябинск	Каталог №3, в.5/2006, стр.21.
4-1	САК температуры сырья на входе П-1	°С	По месту	Интеллектуальный преобразователь температуры. Выходной сигнал (4-20)mA/HART, НСХ K, диапазон измеряемых температур (-50 +300) 0C. Доп. погр. анал. сигн. 1 0C, цифр. сигн. 0,5 0C.	Метран-281- Exia	1	1	ПГ Метран, г.Челябинск	Каталог №2, в.5/2006, стр.79.
5-1	САК температуры конвекционной части П-1	°С	По месту	Интеллектуальный преобразователь температуры. Выходной сигнал (4-20)mA/HART, НСХ K, диапазон измеряемых температур (-50 +300) 0C. Доп. погр. анал. сигн. 1 0C, цифр. сигн. 0,5 0C.	Метран-281- Exia	1	1	ПГ Метран, г.Челябинск	Каталог №2,в.5/2006,стр.79.
6-1	САР температуры выхода из П-1	0C	На трубо- провод. кубов. продукта	Интеллектуальный преобразователь температуры. Выходной сигнал (4-20)mA/HART, НСХ K, диапазон измеряемых температур (-50 +300) 0C. Доп. погр. анал. сигн. 1 0C, цифр. сигн. 0,5 0C.	Метран-281- Exia	1	1	ПГ Метран, г.Челябинск	Каталог №2, в.5/2006, стр.79.
6-2			На трубопроводе подачи теплоносителя	Регулирующий клапан с пневмоприводом АТА - 7. Нормально открытый, Dу = 100 мм. Максимальный перепад давления: 0,6 МПа. Вход (4-20) mA. Класс проточки ANSI: VI Коэффициент пропускной способности принятый: Cv = 310. Комплект поставки: электропневматический позиционер с двумя манометрами. Исполнение по взрывозащите ExiaIICT4 .	Камфлекс, серия 35-30232 4700Е (8013)	1	1	Фирма «DS-Controls», г. Великий Новгород	Каталог 2001.
7-1	САК расхода топливо в П-1	кг/ч	По месту	Интеллектуальный преобразователь расхода вихреакустический, счётчик-расходомер. Выход (4-20)mA/HART; цифровой HART/Bell; ЖКИ. Диапазон (0,18-2000) т/ч; Tср = (1-150) 0С, Pи.ср - до 1,6 МПа, Ду = (25-300)мм, погр.1%.	Метран-303 ПР, Exia	1	1	ПГ Метран, г.Челябинск	Каталог №3, в.5/2006, стр.21.
8-1	Регулирование давления в колонне К-1	МПа	по месту	Преобразователь избыточного давления взрывозащищенный с токовым выходом (4-20) mA. Перепад давления 25 КПа, k = 0,5. Допустимое рабочее давление 4 МПа. Питание 24 В.	Сапфир-22М-ДИ-Ех	1	1	Теплоприб.» г.Челябинск
8-2			на щите	Вторичный одноканальный показывающий и регистрирующий прибор (миллиамперметр).Вх. (4-20) mA, k = 0,5	А542-068	1	1	Теплоприб.» г.Челябинск
9-1	САК температура в радианте П-1	°С	По месту	Интеллектуальный преобразователь температуры. Выходной сигнал (4-20)mA/HART, НСХ K, диапазон измеряемых температур (-50 +300) 0C. Доп. погр. анал. сигн. 1 0C, цифр. сигн. 0,5 0C.	Метран-281- Exia	1	1	ПГ Метран, г.Челябинск	Каталог №2, в.5/2006, стр.79.

6. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

Характеристика производственной и экологической опасности проектируемого объекта.

6.1 Описание технологического процесса, установки

Проектируется цех пиролиза этановой фракции. Цех пиролиза и очистки газа производства этилена IV очереди предназначен для получения пирогаза путем термического разложения этановой фракции, его очистки и осушки.

Основными технологическими узлами цеха являются:

- пиролиз этановой фракции с получением пирогаза;

- водная отмывка пирогаза от кокса и смолы;

- щелочная очистка пирогаза и пропилена от двуокиси углерода исеросодержащих соединений;

- осушка пирогаза, этан-этиленовой фракции и пропилена от влаги.

На печах пиролиза П-101_1-10

Процесс пиролиза этановой фракции осуществляется в 4-х поточных трубчатых печах с акустическими газовыми горелками. Вертикальные радиантные трубы расположены в нижней части, а горизонтальные конвекционные трубы - в верхней части печи. Отсос дымовых газов осуществляется сверху печи по газоходу. Две печи объединены одним каркасом и общими обслуживающими площадками.

В качестве сырья на печах пиролиза используется этановая фракция, поступающая из узла подготовки этана и топливного газа, с давлением (0,60-0,69) МПа (6,0-6,9 кгс/смІ) и температурой (70-80)єС и этан-рецикл, поступающий из цеха №65-76.



6.2 Описание операторной

Габаритные размеры:

Ширина помещения-8; длина помещения-12; высота-3,5м; объем - 336 куб.м.;

Напряжение питания сети-380/220;

Расход энергии на освещение-0,3 кВт;

Температура воздуха в помещении не менее 21 С.

6.3 Описание объекта

Печь пиролиза этана

45Х25Н20С2, сталь 20. (Поставка труб по контракту)

Тип- вертикальная с излучающими стенками.

Габариты печи ( с площадками): высота (без газохода)-17600 мм,

ширина -19310 мм, длина-15190 мм,

вес печи -200000 кг,КПД печи-76,1%.

Производительность, кг/час - 9000

Расход пара разбавления на печь, кг/час - 2700

Температура этана на входе в печь, С - 60- 80

Температура пирогаза на выходе из печи- 810-840С

Давление этана на входе в печь -0,25-0,45 МПа ( 2,5-4,5 кгс/ см²)

Давление на выходе из печи- 0,080,12 МПа (0,81,2 кг/см²)

Общая тепловая нагрузка печи, МВт - 15,15.

Полезная тепловая нагрузка печи , МВТ

в том числе:

- камера радиации - 7,04

- камера конвекции - 4,49

Температура продуктов сгорания на выходе из печи, єС - 756/483

Температура продуктов сгорания на перевале печи, єС - 1349/1076

Максимальная расчетная температура стенки радиантной трубы, єС -1316/1100

Состав продуктов сгорания на выходе из печи % масс:

СО₂ -5,89 Н ₂О - 17,78

N₂-73,45О ₂- 2,88

Печь оборудована горелочными устройствами типа АГГ:

Печь П-101_1,2,3,4,6 - АГГ-10 78шт.

6.4 Номенклатура потенциально-опасных и вредных факторов процесса

На проектируемом объекте возможны следующие опасные и вредные факторы:

- взрывопожарная опасность, т.к установка пиролиза относится к техническим установкам, в которых обращаются горючие газы, ЛВЖ с температурой вспышки не более 28°С в таком количестве, что могут образовать взрывоопасные парогазовоздушные смеси, также углеводородные газы тяжелее воздуха, которые могут накапливаться в колодцах, траншеях, где могут образовываться взрывоопасные смеси. Взрыв и пожар могут возникнуть из-за большой загазованности воздуха продуктами производства при наличии искры, открытого огня или самовоспламеняющихся газов при утечке через неплотности, при сжигании топливного газа в печах пиролиза в результате падения давления топливного газа и неправильном розжиге печей может произойти заполнение топливного пространства печи топливным газом

- токсичность, т.к. на проектируемом объекте присутствуют как предельные,такинепредельныеуглеводороды.Предельные углеводороды - метан, этан, пропан химически наиболее инертны, среди органических соединений, являются сильнейшими ядами, непредельные углеводороды - ацетилен, этилен и выше - действуют наркотически. Сила наркотического действия возрастает с увеличением числа атомов углерода в молекуле углеводорода, отравление возможно в случае аварии

- термическое воздействие - т.к процесс пиролиза проходит при температуре 840-860 °С, и на установке используется пар высокого давления возможны ожоги тела при попадании пара, горячей воды

- механические травмы - при проведении монтажных работ на оборудовании расположенном на значительной высоте, при проведении работ с вращающимися и движущимися механизмами

- опасность поражения электрическим током при работе на эл. оборудовании в случае его неисправности

- опасность возникновения статического электричества при транспортировке, переливе по трубопроводам и аппаратам сырья, полуфабрикат.

Таблица 6.1 - Характеристика пожаро- и взрывоопасных и токсических свойств сырья, полупродуктов, готовой продукции и отходов производства

Наименование сырья, полупродуктов, готовой продукции (вещества, % масс.), отходов производства	Класс опас-ности (ГОСТ 12.1.007-76)	Агрегатное состояние при нормаль-ных условиях	Плотность паров (газа) по воздуху	Удельный вес для твердых и жидких веществ, г/см3	Раствори- мость в воде, % масс.	Температура, С
						Кипе-ния	Плав-ления	Само-вос-пламе-нения	Вос-пла-мене-ния
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Водород	-	газ	0,0695	-	0,039	минус 252,8	минус 259,2	510	285
Метан	4	газ	0,5545	-	0,005	минус 161,5	минус 182,5	537
Этилен	4	газ	0,974	-	плохо растворим	минус 103,7	минус 169,15	435	-
Этан	4	газ	1,0488	0,5482 при минус 90С	не растворим	минус 88,63	минус 183,27	515	-
Пропилен	4	газ	1,45	-	0,041	минус 47,4	минус 187,65	410	-
Пропан	4	газ	1,554	-	0,065	минус 42,1	минус 189,69	466	-
Бутилен	4	газ	1,93	-	мало растворим	минус 6,25	минус 185,3	384	-
Бутан	4	газ	2,0665	0,5789 при 20С	-	минус 0,5	минус 138,3	405	-



Таблица 6.2 Характеристика пожаро - и взрывоопасных и токсических свойств сырья, полупродуктов, готовой продукции и отходов производства

Наименование сырья, полупродуктов, готовой продукции (вещества, % масс.), отходов производства	Температура, С	Предел воспламенения	ПДК или ОБУВ в воздухе рабочей зоны производ-ственных помеще-ний мг/мі	Характеристика токсичности (воздействия на организм человека)	НТД
		Концентрацион-ный, % об.	Температурный, С	Аэро-взвеси (г/см3 дисперсность)
	Вспышки	Начала экзо-терми-ческо-го разло-жения	Нижний	Верхний	Ниж-ний	Верх-ний
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Водород	минус 40*	-	4,12	75,0	-	-	-	-	Физиологически инертный газ
Метан	минус 187,9*	-	5,28	14,1	-	-	-	300	Газ наркотического действия
Этилен	-	-	2,8	36,35	-	-	-	100	Газ наркотического действия	ГОСТ 25070-87
Этан	-	-	3,3	12,5	-	-	-	300	Газ наркотического действия	ТУ 38 10 1489-94
Пропилен	-	-	2,3	11,1	-	-	-	100	Газ наркотического действия	ГОСТ 25043-87
Пропан	минус 96*	-	2,3	9,4	-	-	-	300	Газ наркотического действия	ТУ 38-10 1490-89
Бутилен	минус 80*	-	1,74	10,4	-	-	-	100	Газ наркотического действия
Бутан	минус 69*	-	1,5	8,5	-	-	-	300	Газ наркотического действия	ТУ 38 10 1497-79
Метанол	8,0	-	6,7	34,7	7	39	-	5	Сильный нервно-сосудистый яд	ГОСТ 2222-78

Таблица 6.3- Характеристика пожаро - и взрывоопасных и токсических свойств сырья, полупродуктов, готовой продукции и отходов производства

Наименование вещества	Категория взрывоопасности	Температурная группа
Водород	II С	Т1
Метан	IIА	Т1
Этилен	IIА*	Т2
Этан	IIА	Т1
Пропилен	IIА	Т2
Пропан	IIА	Т1
Бутилен	IIА	Т2
Бутан	IIА	Т2
Метанол	IIА	Т2

6.5 Безопасность технологического процесса и оборудования

Основные инженерно-технические средства, мероприятия применяемые для обеспечения безопасности технологического процесса

В соответствии с ГОСТ 12.3.002-72 технологическое оборудование герметично, конструкции теплообменников соединяются фланцами, прокладкой из поронита, в печах змеевики соединены двойниками из поронитовой прокладки с фланцами. Все оборудование оснащено автоматическими приборами с дистанционным управлением. При подаче сырья и топлива в трубчатый реактор установлены расходомеры - камерная диафрагма, связанная с дифференциальным манометром, расход регулируется по вторичным приборам и срабатывает регулирующий клапан на линии подачи сырья 25ч32нж.

Печь пиролиза теплоизолирована огнеупорным кирпичом, оснащена металлическим каркасом.

На выходе из печи пирогаз поступает в закалочно-испарительный аппарат для резкого охлаждения до температуры 450°С циркуляционной водой. На показывающий приборах устанавливают автоматические сигнализаторы (при критическом значении параметров или при отклонении от нормального на 3-5 %), температура на выходе из ЗИА регулируется подачей питательной воды клапаном 25ч32нж.

Во избежание ожогов предусмотрена теплоизоляция трубопроводов ЗИА, печей стекловатой, обмотанной поверх алюминиевыми листами.

Для обозначения наиболее опасных по свойствам транспортируемых веществ на трубопроводы наносятся предупреждающие цветные кольца в зависимости от давления и температуры транспортируемого вещества.

Окраска трубопроводов желтая - горючие газы, группа Б - 1 -трубопроводы, транспортирующие горючие и активные газы, легковоспламеняющиеся и горючие вещества.

Для безопасных условий эксплуатации трубопроводы оснащены приборами для измерения давления и температуры рабочей среды, запорной и регулирующей арматурой, редукционными и предохранительными устройствами и средствами защиты и автоматизации.

Все аппараты, трубопроводы, имеющие температуру поверхности более 65 °С* имеют термоизоляционную защиту.

Таблица 6.4 Система противоаварийной защиты печей.

Наименование оборудования, стадий технологического процесса	Категория взрывоопасности техно-логического блока по НД(15)	Контролируемый параметр или наименование защищаемого участка (места) оборудования	Допустимый предел контролируемого параметра или опасность защищаемого участка (места) оборудования	Предусмотренная защита оборудования, стадии технологического процесса
1	2	3	4	5
1. Блок печей пиролиза. 1. Термическое разложение этана-сырья. 1.2. Получение перегретого пара 3,4МПа (34 кгс/см2), утилизация тепла пирогаза.	I	1.Давление этана-сырья на входе в печь.	1. Давление этана-сырья на входе в печь - не менее 0,35МПа (3,5 кгс/см2), не более 0,7МПа (7 кгс/см2).	1.Сигнализация при снижении давления этана перед печью менее 0,5МПа (5 кгс/см2).Блокировка при снижении давления этана перед печью менее 0,35МПа (3,5кгс/см2) - закрытие отсечных и регулирующих клапанов на линии топливного газа ОК-1-111-20, РК-10214.
1.3.Закалка пирогаза. 1.4.Передача пирогаза на водную промывку. 2.5.Ведение выжига кокса на печах пиролиза.		2.Давление топливного газа на потоках печи.	2.Давление топливного газа на потоках печи не менее 0,02МПа (0,2 кгс/см2).	Закрытие отсечных и регулирующих клапанов на линии этана ОК-1-11-10, РК-10314, поз. 1134-1, 1133, 1134, 1135. 2. Сигнализация при снижении давления топливного газа на потоках печи менее 0,7 кгс/см2, поз. 1101. Блокировка при снижении давления топливного газа на 2-х из 4-х потоках печи менее 0,02МПа (0,2 кгс/см2) закрытие отсечных и регулирующих клапанов на линии топливного газа ОК-1-111-20, РК-10214. Закрытие отсечных и регулирующих клапанов на линии этана ОК-1-11-10, РК-10314, поз. 1118; 1120; 1121; 1123.
		3.Уровень в барабане-паросборнике печей пиролиза Е-101.	3.Уровень в барабане-паросборнике Е-101 - не менее 25%, не более 80%.	3.Сигнализация при снижении или завышении уровня питательной вода в барабане-паросборни-ке печей пиролиза Е-101 менее 35% и более 70%: -Открытие отсечного клапана ОК-1171 на линии аварийного слива при завышении уровня более 70% по прибору уровня поз. 1171.
				-Блокировка при снижении или завышении уровня питательной воды в барабане-паросборнике Е-101 более 80% и менее 25% по показаниям 2-х приборов уровня из 3-х: - Закрытие отсечных и регулирующих клапанов на линии топливного газа ОК-1-111-20, РК-10214. - Закрытие отсечных и регулирующих клапанов на линии этана ОК-1-11-10, РК-10314, поз. 110, 1131, 1171.
		4.Температура пара 3,4МПа (34 кгс/см2) на выходе из печи.	4.Температура пара 3,4МПа (34 кгс/см2) на выходе из печи не более 350С.	4.Сигнализация при завышении температуры пара 3МПа (30 кгс/см2) на выходе из печи более 320С. Блокировка при завышении температуры пара на выходе из печи более 350С по показаниям 2-х приборов из 2-х. - Закрытие отсечных и регулирующих клапанов на линии топливного газа ОК-1-111-20,
		.		РК-10214. - Закрытие отсечных и регулирующих клапанов на линии этана ОК-1-11-10, РК- 10314, поз. 30, 1114.
		5.Температура пирогаза на выводе из печи и после аппаратов Т-101.	5.Температура пирогаза на выходе из печи не более 850С, на выходе из аппаратов Т-101 не более 425С.	5.Сигнализация:-При завышении температуры пирогаза на выходе из печи более 845С, поз. 2214. Сигнализация:-При завышении температуры пирогаза на выходе из аппаратов Т-101 более 400С по показаниям 2-х приборов из 2-х. Блокировка при завышении температуры пирогаза на выходе из аппаратов Т-101 более 425С: - Закрытие отсечных и регулирующих клапанов на линии топливного газа ОК-1-11-20, РК-10214. - Закрытие отсечных и регулирующих клапанов на линии этана ОК-1-11-10, РК-10314, поз. 201, 2.
			6. Разряжение в топке печи не менее 0,03МПа (0,3 кгс/см2).	6.Сигнализация при падении разряжения на перевале печи менее 0,05МПа (0,5 кгс/см2).
		6. Разряжение в топке печи.	6. Разряжение в топке печи не менее 0,03МПа (0,3 кгс/см2).	6. Сигнализация при падении разряжения на перевале печи менее 0,05МПа (0,5 кгс/см2). Блокировка при падении разряжения на перевале печи менее 0,03МПа (0,3 кгс/см2): - Закрытие отсечных и регулирующих клапанов на линии топливного газа ОК-1-111-20, РК-10214. - Закрытие отсечных и регулирующих клапанов на линии этана ОК-1-11-10, РК-10314, поз. 1112.
		7. Температура дымовых газов на перевале печи пиролиза.	7. Температура дымовых газов на перевале печи пиролиза не более 1100С.	7. Сигнализация при завышении температуры дымовых газов на перевале печи пиролиза, более 1080С, поз. 2513.
		8.Образование взрывоопасной концентрации в топке печи.	8. Довзрывоопасная концентрация газов, паров в топке и снаружи печи.	8. Контроль довзрывоопасных концентраций в топке печи перед розжигом горелок: - Продувка топки печи азотом, паром.

6.6 Санитарно-защитная зона производства

В соответствии с СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 "Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов" ОАО «Казаньоргсинтез» относится классу I - санитарно-защитная зона 1000 м, так как является производством по переработке нефти, попутного нефтяного и природного газа.

Санитарно защитная зона предприятия «Казаньоргсинтез» составляет 1050м, что соответствует нормам СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03.(15)

6.7 Электробезопасность

Согласно ПУЭ класс помещений (операторская и насосная) по опасности поражения электрическим током относятся к классу повышенной опасности, наружную установку - особо опасному классу.

Ошибка в тех. регламенте: согласно ПУЭ 1.1.13 операторская по опасности поражения электрическим током относится к классу помещения без повышенной опасности, насосная и наружная установка к классу с особо опасной

Безопасное напряжение для ручного инструмента 12 В, для переносного 42 В.

Согласно ПУЭ наружные установки относятся к классу В-1г, а помещение насосной к классу В-1а.

Ошибка в тех. регламенте; в соответствии с ГОСТ Р 51330.19-99 ФНиП [11] категория взрывоопасности должна быть IIС, так как категория взрывоопасности смеси водорода не соответствует тому, что приведено в тех. регламенте.

Напряжение для ручного электроинструмента 12 В и переносного-42 В. С учетом требований ПУЭ электрооборудование во взрывоопасных зонах соответствует ГОСТ 12.2.020-94 «Электрооборудование взрывозащищенное. Термины определения классификация, маркировка», взрывозащищенное электрооборудование (аварийное освещение, звуковая сигнализация, инверторы, эвм) внутренних и наружных установок относится к группе ЙЙ.

Таблица 6.5 - Маркировка электрооборудования

Электрооборудование	Место установки	Класс зоны	Маркировка взрывозащиты	Степень защиты
Наружная установка печей пиролиза	Наружная установка	В-1г	2Ех11АТ1	-

Ошибка в технологическом регламенте: Взрывозащита наружной установки печей пиролиза не соответствует взрывозащитной зоне по группе и классу. Она должна быть 2Ех11ВТ3., в соответствии с ПУЭ. Провести ревизию электрооборудования.

На установке предусмотрено напряжение 380 В (трехфазная трехпроводная сеть с заземленной нейтралью) для электроснабжения компрессоров, насосов электродвигателей, и 220 В для обеспечения электроэнергией производственных зданий.

Согласно требованиям ГОСТ 12.1.030-2001 ССБТ «Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление» сопротивление заземляющего устройства в любое время года не превышает: 4 Ом в стационарных сетях с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В; и 0.5 Ом в установках с напряжением выше 1000 В.

В качестве заземлителей использованы стальные трубы диаметром 70 мм, длиной 2,5 м. Сопротивление одиночного контура заземления, согласно ПУЭ, не превышает 4 Ом при потребляемой мощности 100 кВт и напряжении питания U = 1000 В.Оболочки, в которые помещены электрические аппараты общепромышленного исполнения (до 1000 В) во избежания прикосновения персонала к токовыводящим частям, попадания посторонних предметов и проникновение воды, отвечают требованиям ГОСТ 14254-94 «Изделия электротехнические. Оболочки. Степень защиты. Методы испытания»

Для защиты от перегрузок предусмотрены силовые автоматы 16А

Изоляция токоведущих частей - полихлорвиниловые шнуры, электрическая прочность материала 33-35 Епр кВ/мм, сплошные или сетчатые ограждения незащищенных токовыводящих частей провода, распределительные щиты.

Сопротивление изоляции Rиз >0,5Мом

Для предупреждения возникновения опасных искровых разрядов (Электризация - способность нефти и нефтепродуктов, являющихся диэлектриками, накапливать и сохранять заряды статического электричества, например, при перемещении по трубопроводу) с поверхностью оборудования перерабатываемых смесей предусмотрены меры, обеспечивающие стекание возникающих разрядов статического электричества:

- заземление металлических и электропроводящих неметаллических частей оборудования.

- заземление корпусов всех аппаратов не менее чем в двух точках R_з<15 Ом;

-пол изготовлен из бетона толщиной 4 см;

-заземлены ручки дверей, рукоятки приборов, машин, аппаратов, поручни лестниц, рабочие площадки;

-для защиты персонала от электрического тока используются индивидуальные средства защиты: диэлектрические перчатки, галоши, резиновые коврики.

Накопление зарядов статического электричества возможно при сливе дренажа из теплообменников, емкостей.По ПУЭ для предупреждения возникновения статического электричества на поверхности трубопроводов и аппаратов предусмотрены следующие меры: - Металлическое и электропроводимое неметаллическое оборудование, трубопроводы, вентиляционные короба и кожуха термоизоляции трубопроводов и аппаратов представляют собой непрерывную электрическую цепь, которая в пределах цеха присоединена к заземляющему контуру не менее, чем в двух местах.

- Обувь на токопроводящей основе.

- Слив и налив жидких продуктов проводится при скорости не более 10 м/с под слой жидкости.

- Заземлением металлических частей технологического оборудования, сопротивление заземляющего устройства до 4 Ом;

6.8 Молниезащита

N=9**h_x²*10^-6*n,

где n = 6 удельная плотность ударов молнии в землю; h_x = 17,6 м - высота печи.

N = 9*3,14*12²*10^-6*6 = 0,025

Согласно ПУЭ наружная установка имеет класс зоны В-Iг, относится к зоне защиты Б и II категории молниезащиты. Наружная технологическая установка на территории РФ относится ко II категории по молниезащите согласно РД 34.21.122-87 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений», тип зоны защиты - Б, так как согласно расчетам N=0,025

Установки, отнесенные ко второй группе, должны быть защищены от прямых ударов молний, электростатической и электромагнитной индукции через наземные и подземные металлические коммуникации. Выбираем одиночный стержневой молниеотвод. Величина сопротивления заземлителя R₃ зависит от удельного сопротивления грунта R_г. R₃ = 5 - 50 Ом при R_г не менее 10⁴ Ом·м.

Защита от прямых ударов молнии осуществляется при помощи стержневых молниеотводов, установленных непосредственно на установке. Для защиты от вторичных проявлений молнии (электростатической, электромагнитной индукции) предусмотрено заземление металлических частей оборудования, Rз<10 Ом.

Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода приведена на рисунке 6.1

Схема стержневого молниеотвода приведена на рисунке 6.1

Рисунок 6.1 - Схема стержневого молниеотвода

Расчет молниеотводов сводится к определению высоты молниеприемника, обеспечивающего требуемую надежность: печь должна вписываться в границы зоны защиты. Высота одного стержневого молниеприемника для зоны Б определяется по формуле:

h = (r_x + 1,63h_x)/1,5

h = (6+1,63·17,6)/1,5 = 23,13 м

где h_x - высота защищаемого объекта, м;

r_x - радиус зоны защиты на высоте h_x, м.

Согласно расчету длина молниеотвода составляет 23 м.

Фактически составляет всего лишь 14,5 м, что не соответствует расчету.

Ошибка. Необходимо увеличить длину молниеотвода

Для исключения возникновения опасных потенциалов, образование которых возможно при перемещении технологических потоков, а также в результате прямых ударов и вторичных проявлений молнии, всё электрооборудование и трубопроводные системы имеют защиту от статического электричества(заземление) и защиту от прямых и вторичных проявлений молнии (молниеотвод).

6.9 Производственная санитария и гигиена труда

Санитарно-гигиенические требования к территории, помещениям, рабочим местам для обеспечения комфортных и безопасных условий труда и мероприятия для их выполнения по:

-метеорологическим условиям;

Оптимальные и допустимые нормы микроклимата для операторной по ГОСТ 12.1.005-88 приведены в таблице 6.6

Таблица 6.6 - Оптимальные параметры микроклимата ГОСТ 12.1.005-88

Сезон года	Температура воздуха, °С	Относительная влажность, %	Скорость движения воздуха, м/с
Холодный	18-20	30-75	0,1-0,2
Теплый	22-25	40-60	0,1-0,3

В операторной цеха пиролиза этановой фракции и очистки пирогаза все показатели в норме, а именно

Таблицы 6.7- Показатели операторной

Сезон года	Температура воздуха, °С	Относительная влажность, %	Скорость движения воздуха, м/с
Холодный	18	70	0,1
Теплый	24	56	0,2



6.10 Освещение наружных установок и производственных помещений

Для создания оптимальных условий для трудового процесса во всех производственных помещениях и наружных установках предусмотрено рациональное освещение рабочих мест и рабочих зон. Минимальным объектам различения являются шкалы приборов.

Нормы естественной и искусственной освещенности выбираются в соответствии с разрядом зрительной работы, определяемым по величине объекта различения.

Характеристики освещенности и разряд зрительной работы согласно СП 52 13330.2011 представлены в таблице 8.

Таблица 6.8 - Характеристики освещенности и разряд зрительной работы

Наименование помещения	Размер объектов различения, мм	Разряд зрительной работы	КЕО при боковом освещении, %	Освещённость при общем освещении, Е лк.	Тип ламп и светильников
Операторная	0,5-1	IV, б	1,5	200	БК 125-135-100

Печь пиролиза находится на специальной площадке под открытым небом. В дневное время освещение естественное, в вечернее и ночное искусственное общее.

Для расчета естественного освещения операторной необходимо найти площадь световых проемов, которое определяется по формуле:

So = (S_п *е_н*К₃*Кзд*n)/(100*ф₀*r₁) м2,

где S₀ - площадь окон, м ;

е_н - нормированное значение КЕО;

К_з - коэффициент запаса, принимается в диапазоне 1,2 - 2,0;

n - световая характеристика окна принимается в зависимости от отношения длины помещения L к его глубине В и от отношения глубины помещения В к его высоте от уровня рабочей поверхности до верха окна (принимается из таблицы);

Кзд - коэффициент, учитывающий затенение окон противостоящими зданиями, допускается принимать в диапазоне 1-1,7;

Sп - площадь пола, м2;

ф₀ - общий коэффициент светопропускания, изменяется в диапазоне 0,6 - 1,0 (возьмем 1,0);

r₁- коэффициент, учитывающий отражение света от потолка, стен и отношение длины помещения L к его глубине В, меняется в пределах 1,5 - 5,7.

Тогда,

S₀ = 96*1,5*1,2*9*1,0/(100*1*1,5)

Согласно расчетам необходимая площадь окон равняется 10,368 м². Учитывая, что площадь каждого окна 1,5 м2, значит окон должно быть 7.

Для освещения операторной достаточна площадь световых проемов при боковом освещении, так как фактическая площадь световых проемов в операторной 10,5 м² (число окон 7).

Для установок класса В-1г (наружная установка) имеются люминесцентные светильники с повышенной надежностью против взрыва Н3Б-150М.

В случае отключения рабочего освещения, предусмотрено аварийное Е = 10 лк. Для эвакуации людей освещаемость на полу основных проходов не менее 0,2 лк.

Для искусственного освещения операторной количество светильников рассчитывается по формуле:



N=E*S*k*Z/F*n

где E - нормированная освещенность, лк. Е = 200;

Sп - площадь помещения, м2, Sп = 96;

k - коэффициент запаса, учитывающий снижение освещенности ламп в процессе эксплуатации, k = 1,5 - помещения с малыми выделениями пыли;

F - световой поток лампы, лм;

Z - поправочный коэффициент светильника, Z = 1,2;

- коэффициент использования светового потока, определяется с учетом коэффициента отражения светового потока от потолка,стен и показателя помещения,з=0,6

N=200*96*1,5*1,2/3740*0,6=15,4=16

В операторной используют люминесцентные лампы типа ЛДЦ80 мощностью 80 Вт, с световым потоком 3740 лм. в количестве 16 штук, что сходится с реальным числом ламп в операторной.

В случае отключения рабочего освещения, предусмотрено аварийное Е >10 лк. Для эвакуации людей освещенность на полу основных проходов не менее 0,2 лк.

Светильники аварийного освещения присоединяются к независимому источнику питания, а светильники для эвакуации людей к сети, независимо от рабочего освещения. Включение происходит автоматически. Для аварийного освещения используются светильники ВЗГ - 200 с лампами накаливания.

6.11 Вентиляция

Для обеспечения нормируемых метеоусловий и снижения концентраций токсических веществ в помещениях в соответствии со СП 60.13330.2012 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» предусмотрены естественная и механическая вентиляция. Естественная вентиляция осуществляется через вытяжные каналы. Механическая вентиляция - общеобменная приточно-вытяжная. Система аварийной вентиляции включается автоматически: посредством сигнализатора-датчика, действие которого начинается при концентрации взрывоопасного вещества в воздухе на 20%* меньше (Ошибка Технологического регламента. Согласно СП 60. 13330. 2012 пункту 12.15 довзрывоопасная концентрация газов, паров в блоке должна составлять не более 10% от нижнего концентрационного предела воспламенения), чем нижний концентрационный предел его воспламенения или от срабатывания газоанализатора-датчика при достижении в воздухе помещения ПДК вредного вещества.

Операторная обеспечивается постоянно действующей приточной вентиляцией для создания подпора (избыточного давления воздуха в помещении 50Па). Удаление воздуха осуществляется через неплотности в строительных конструкциях.

Объем требуемого воздухообмена согласно СП60.13330.2012 рассчитывается по избыткам явной теплоты, формула:

L=Lwx+(3,6Q-cLwz(twz-tin))/c(t1-tin)

Где Lwz - расход воздуха, удаляемого из обслуживаемой или рабочей зоны помещения системами местных отсосов, и на технологические нужды, м3/ч; Q, Qhf -избыточный явный и полный тепловой потоки в помещение, Вт; с - теплоемкость воздуха, равная 1,2 кДж/(м3*0С);

twz - температура воздуха, удаляемого системами местных отсосов, в обслуживаемой или рабочей зоне помещения и на технологические нужды, 0С; t1 - температура воздуха, даляемого из...