3 Технологические расчеты процесса и основных аппаратов

3 Технологические расчеты процесса и основных аппаратов

3.1 Технологический расчет реактора карбонизации

Реактор карбонизации представляет собой смеситель, в который непрерывно подается СЩС и углекислый газ для раскисления (понижения рН) стока. В реакторе происходит реакция сульфидсодержащих соединений и углекислого газа с выделением сероводорода в раствор и далее в газовую фазу. Раскисленный сток далее непрерывно подается в отпарную колонну.

Необходимость проведения раскисления обусловлена высоким уровнем рН сульфидно-щелочных стоков – 11. При данном значении рН свободный сероводород в растворе отсутствует, а присутствует в виде растворимых солей – сульфидов натрия, калия, аммония. Переходу в сероводород способствует высокая концентрация Н⁺ в растворе. Следовательно, чем ниже рН стока, тем более благоприятные условия для удаления сульфидов в виде сероводорода и аммонийного азота в виде аммиака.

В таблице 3.1 приведены исходные данные для расчета химического реактора карбонизации.

Таблица 3.1 – Исходные данные

Показатели	Допустимые значения
Производительность установки, тыс.т/год	600,00
Количество дней работы установки	340,00
рН сульфидно-щелочных стоков	11,00
Температура в реакторе карбонизации, ºС	40,00
Давление в реакторе карбонизации, МПа	0,40
рН стоков после раскисления	7,50

В таблице 3.2 приведен состав сульфидно-щелочного стока до раскисления углекислым газом в реакторе карбонизации

Таблица 3.2 – Состав сульфидно-щелочного стока до раскисления

Показатель	Значение
Сульфиды, г/л	15,00
Азот аммонийный, г/л	1,50
рН	11,00

Таблица 3.3 – Состав сульфидно-щелочного стока после раскисления и отпарки

Показатель	Значение
Сульфиды, г/л	0,015
Азот аммонийный, г/л	0,025
рН	7,500

Таким образом, исходя из таблиц 3.2 и 3.3 составим материальный баланс установки.

Количество сульфидно-щелочного стока принимаем исходя из производительности установки.

Введение углекислого газа способствует раскислению сульфидно-щелочного стока, а гидрокарбонат ионы эффективно связываются в растворе с избытком катионов (в основном катионы натрия и калия) и присутствуют в виде растворимых солей.

CO₂ + H₂O → H₂CO₃, (3.1)

1 моль 1 моль

0,19 моль

Na₂S + H₂CO₃ → Na₂CO₃ + H₂S↑. (3.2)

1 моль 1 моль

0,19 моль

Рассчитаем количество углекислого газа, необходимого для раскисления стока.

На 1 моль сульфидов берем 1 моль углекислого газа.

Количество моль сульфидов рассчитаем по формуле

Следовательно, на 1 кг сульфидно-щелочного стока требуется 0,19 моль СО₂.

m (CO₂) = n (CO₂) ∙ M (CO₂); (3.4)

m (CO₂) = 0,19 ∙ 44 = 8,36 г.

Таким образом, для раскисления1 т СЩС необходимо 8,36 кг CO₂ или 5016 т СО₂ на 600 тыс.т сульфидно-щелочного стока.

Рассчитаем количества сульфидов и азота аммонийного, отпаренных из стока, исходя из таблиц 3.2 и 3.3.

Определим количество сульфидов, отпаренных из стока в виде сероводорода

15,00 – 0,015 = 14,985 г/л,

что составляет 8991 т сероводорода на 600 тыс.т стока.

Азота аммонийного отпарилось в виде аммиака

1,50 – 0,025 = 1,475 г/л,

что составляет 885 т NH₃на 600 тыс.т стока.

Все расчетные данные сведем в таблицу 3.4 материального баланса

Таблица 3.4 – Материальный баланс установки

Взято	% масс.	т/год	кг/ч	кг/с
Сульфидно-щелочной сток	99,20	600000,00	73529,41	20,43
СО2	0,80	5016,00	614,71	0,17
Итого		605016,00	74144,12	20,60
Получено
Очищенный сток	98,36	595140,00	72933,82	20,26
H2S	1,49	8991,00	1101,84	0,31
NH3	0,15	885,00	108,46	0,03
Итого		605016,00	74144,12	20,60

3.2 Расчет сырьевого теплообменника

Для нагрева используем тепло отходящих продуктов, в данном случае очищенного стока.

Выбираем следующую схему теплообмена:

140,00 125 (очищенный сток)

30 12,5 (СЩС)

Тепловой баланс:

где Q – тепловая нагрузка аппарата, кДж/с;

G_СЩС, G_{очищ.сток} – количество холодного и горячего теплоносителя, кг/с;

q₃₀, q_x - энтальпия СЩС на входе и на выходе из аппарата, кДж/кг;

h - КПД теплообменника, практически он равен 0,96;

q₁₄₀, q₁₂₅ - энтальпия очищенного стока на входе и на выходе из аппарата Дж/кг.

Рассчитаем энтальпию очищенного стока на входе и на выходе из аппарата по формуле

Q_{очищ.стока} = 20,26 · (272,02 – 239,67) = 629,38 кВт;

Q_СЩС = 20,43 · (52,11 – 21,30) = 629,38 кВт.

Температура СЩС на входе в теплообменник t₁ = 12,50 ⁰С.

Средний температурный напор определяется по формуле:

, (3.7)

где = 125 – 12,5 = 112,5 ⁰С

= 140 –30 = 110 ⁰С;

ºС.

На основании практических данных, принимаем коэффициент теплопередачи К = 200,00 Вт/м²·К. [3]

Поверхность теплообмена определяем из уравнения теплопередачи:

, (3.8)

откуда

, (3.9)

Выбираем кожухотрубчатый теплообменник с плавающей головкой ГОСТ 14246 – 79 со следующими размерами:

- диаметр кожуха 325 мм;

- диаметр труб 25 мм;

- число ходов по трубам 2;

- поверхность теплообмена 30 м²;

- длина труб 3000 мм.

3.3 Расчет холодильника

Для охлаждения отходящего с верха колонны увлажненного сероводорода с примесью аммиака используем технологическую воду.

Выбираем следующую схему теплообмена:

125 30 (увлажненный H₂S с примесью NH₃)

31 25 (технологическая вода)

Тепловой баланс:

где Q – тепловая нагрузка аппарата, кДж/с;

G_{тех.вода}, G_{увл.газ} – количество холодного и горячего теплоносителя, кг/с;

q₂₅, q_x - энтальпия технологической воды на входе и на выходе из аппарата, кДж/кг;

h - КПД теплообменника, практически он равен 0,96;

q₁₂₅, q₃₀ - энтальпия увлажненного газа на входе и на выходе из аппарата Дж/кг.

Рассчитаем энтальпию очищенного стока на входе и на выходе из аппарата по формуле

Q_{увл.газа} = 0,34 · (208,33 – 45,75) = 53,06 кВт;

Q_{тех.вода} = 5,00 · (53,83 – 43,21) = 53,06 кВт.

Температура технологической воды на выходе из холодильника t₂ = 31 ⁰С.

Средний температурный напор определяется по формуле:

, (3.12)

где = 125 – 31 = 94 ⁰С

= 30 – 25 = 5 ⁰С;

ºС.

На основании практических данных, принимаем коэффициент теплопередачи К = 170,00 Вт/м²·К. [3]

Поверхность теплообмена определяем из уравнения теплопередачи:

, (3.13)

откуда

, (3.14)

Выбираем кожухотрубчатый теплообменник с плавающей головкой ГОСТ 14246 – 79 со следующими размерами:

- диаметр кожуха 325 мм;

- диаметр труб 25 мм;

- число ходов по трубам 2;

- поверхность теплообмена 30 м²;

- длина труб 3000 мм.

3.3 Расчет насосов

Производительность насоса находится по формуле:

, (3.15)

где m – масса жидкости, кг/ч.

ρ – плотность нефтепродукта, кг/м³.

Плотность нефтепродукта находится по формуле:

, (3.16)

где α – температурная поправка.

Расчет по выбору насосов представлен в таблице 3.5.

Таблица 3.5 – Расчет и выбор насосов

Вещество	t, ^0С		Поправка, 10^-4	кг/м^3	Расход, кг/ч	V м^3/ч	Марка насоса
Сульфидно-щелочной сток	12,50	1,00	5,15	1003,86	724637,68	73,25	НКВ 1000/200
Очищенный сток	140,00	0,98	5,22	917,36	671833,33	648,75	НКВ 1000/200

5 Описание технологической схемы

5.1 Блок флотационно-фильтрационной очистки

Сульфидно-щелочные стоки, сероводородсодержащие стоки с установок нефтеперерабатывающего завода, расходом до 50 т/час, с температурой 20-60 ºС поступают в емкость приема СЩС Е-1. Данная емкость предназначена для предварительного отстоя СЩС от нефтепродуктов. Отстоявшийся верхний слой - нефтепродукт через перегородку переливается в переливной карман. Нефтепродукт из переливного кармана емкости Е-1 периодически, по мере накопления, насосом Н-1 откачивается в резервуарный парк установки ЭЛОУ АВТ.

Очищенный от свободного нефтепродукта СЩС насосом Н-2 направляется в нижнюю часть резервуара–усреднителя Р-1 для дополнительного отслоя и усреднения перед подачей СЩС на флотационную установку (ФУ). В результате разности удельных весов нефтепродукта и СЩС происходит расслоение на верхний слой – нефтепродукт и нижний – водный слой. Отстоявшийся верхний слой – нефтепродукт из Р-1, самотеком через переливной штуцер выводится в трубопровод сбора нефтепродукта и возвращается в емкость Е-1. СЩС самотеком из резервуара Р-1 направляется на узел флотационной очистки для осветления.

Физико-химическая очистка СЩС от нефтепродуктов и взвешенных примесей осуществляется на установке напорной флотации ФУ-1. Флотаторы могут работать последовательно или параллельно.

Емкость Е-2 предназначена для приема осветленного СЩС после флотационной установки.

5.2 Блок очистки от сульфидов и азота аммонийного

Осветленный СЩС после флотационно-фильтрационной очистки поступает в емкость Е-2, из которой насосом Н-4 подается в емкость карбонизации Е-3 и далее через теплообменник Т-1 в отпарную колонну К-1. Для раскисления осветленного СЩС используется диоксид углерода, в период его отсутствия (1 раз в год) используется серная кислота. Подкисленный серной кислотой СЩС, минуя емкость карбонизации Е-3, нагревается в теплообменнике Т-1, поступает на отпарку в колонну К-1.

Смесь СЩС+СО₂ направляется в емкость карбонизации Е-3, где проходя через внутренние смешивающие устройства, происходит дополнительное смешение газо-фазного потока. При нормальном режиме работы технологического блока газовая фаза в емкости Е-3 отсутствует. При появлении газовой фазы, её направляют в колонну К-1. Место ввода газовой фазы в колонну К-1 определяется исходя из режимов работы установки, из содержания СО₂ в сероводородном газе после сепаратора С-1.

Перед входом в колонну К-1 карбонизированный СЩС нагревается в рекуператоре Т-1 за счет теплообмена с горячим отпаренным стоком с куба колонны К-1.

В отпарной колонне К-1 из СЩС производится отпарка острым водяным паром сероводорода, аммиака и избытка углекислого газа. Подача пара производится противотоком. Температура СЩС в кубовой части колонны К-1 регулируется за счет изменения расхода острого водяного пара. Восходящий поток водяного пара отпаривает сероводород (H₂S), аммиак (NH₃) и избыток растворенного углекислого газа из нисходящего потока стоков. В верхней части колонны (над точкой ввода сырья) установлен один слой регулярной насадки для улавливания капель жидкости.

Отходящие с верха колонны К-1 пары частично конденсируются в воздушном холодильнике ВХ-1, перед их направлением в сепаратор сероводородного газа С-1. Далее газожидкостной поток направляется в сепаратор С-1 для разделения сероводородного газа от отпаренного стока. Сероводородный газ, в котором содержатся кроме сероводорода аммиак, углекислый газ и пары воды, из сепаратора С-1 направляется по трубопроводу на установку по производству элементарной серы.

Часть сероводородного конденсата из сепаратора С-1 насосом Н-6 откачивается в колонну К-1 в качестве флегмы в смеси с карбонизированным СЩС.

Отпаренный сток, выходящий из куба колонны К-1, откачивается насосом Н-5 в теплообменник-рекуператор «сырье-продукт» Т-1. После теплообменника Т-1 часть потока отпаренного стока при необходимости направляется отдельным вводом для орошения верхней секции насадки колонны К-1, где он используется в качестве промывочной воды для растворения солей.

Отпаренный в колонне К-1 сток после теплообменника Т-1 направляется на дополнительную биологическую доочистку от фенолсодержащих соединений.

5.3 Блок биологической очистки СЩС от фенолов

Фенолсодержащий сток с температурой до +81 ºС с блока очистки от азота аммонийного и сульфидов поступает в буферную емкость Е-4. Далее фенолсодержащий сток из емкости Е-4 насосом Н-7 подается на охлаждение в теплообменник Х-1.

Емкость Е-5 используется в качестве емкости приготовления раствора биомассы с использованием солевого подпиточного раствора. «Дыхание» биомассы осуществляется воздухом, подаваемым в нижнюю часть емкости Е-5. Заполнение колонны биологической очистки К-2 биомассой ведут до уровня слоя в 10 см выше слоя насадки.

Охлажденный СЩС поступает на блок биологической очистки от фенолов в колонну К-2. Колонна К-2 представляет собой вертикальный аппарат, заполненный нерегулярной насадкой – фракцией кокса, уложенной на сетку. На поверхности насадки иммобилизована биомасса штаммов бактерий Pseudomonas auruginosa XP-25, осуществляющих биоокисление органических примесей. Охлажденный до температуры 28-32 ºС сток поступает в нижнюю часть колоны биологической очистки К-2. Сток проходит снизу вверх по сечению колонны К-2 через слой насадки с иммобилизованной на ней биомассой, загрязняющие вещества в виде фенола, спиртов, других органических веществ окисляются биомассой до углекислого газа и воды. Для поддержания активности биомассы в нижнюю часть колонны К-2 подается воздух.

Очищенный сток в смеси с воздухом из колонны К-2 поступает в сепаратор С-2 для отделения воздуха от очищенного стока. Откачка стока производится насосом Н-8 либо на блок озонирования для дополнительной обработки, или, если степень очистки достаточна, через узел обеззараживания в сеть промышленной канализации.

6 Сводные показатели технологического режима

Таблица 6.1 – Сводные показатели технологического режима

Наименования стадий процесса, аппараты, показатели режима	Единица измерения	Допускаемые пределы технологических параметров
Блок флотационно-фильтрационной очистки
Расход СЩС на установку	м^3/ч	Не менее 50
Уровень СЩС в емкости Е-1 Температура СЩС в емкости Е-1 Уровень раздела фаз СЩС в емкости Е-1 Уровень нефтепродуктов в переливном кармане емкости Е-1	% от шкалы прибора ^оС % от шкалы прибора % от шкалы прибора	17-100 10-40 38-75 33-85
Уровень СЩС в резервуаре Р-1 Температура СЩС в резервуаре Р-1 Уровень раздела фаз СЩС в резервуаре Р-1 Уровень СЩС в резервуаре Р-1	мм ^оС % от шкалы прибора мм	Не более 10500 10-40 11-76 Не более 10500
Уровень очищенного СЩС в емкости Е-2 Температура СЩС в емкости Е-2	% от шкалы прибора ^оС	32-78 10-40
Расход СЩС на флотацию	м^3/ч	Не более 50
рН СЩС перед флотацией	ед. рН	7,8-11,9
Блок очистки стоков от азота аммонийного и сульфидов
Расход осветленного СЩС на установку	м^3/ч	Не более 50
Уровень СЩС в емкости Е-3 Давление в емкости Е-3 Температура СЩС в емкости Е-3	% от шкалы прибора МПа ºС	16-85 0,050-0,045 10-30
Уровень серной кислоты в емкости Е-4 Давление в емкости Е-4 Температура серной кислоты в емкости Е-4	% от шкалы прибора МПа ºС	21-75 Не более 0,02 10-30
Продолжение таблицы 6.1 – Сводные показатели технологического режима
Уровень СЩС в емкости Е-5 Давление в емкости Е-5 Температура СЩС в емкости Е-5	% от шкалы прибора МПа ºС	3-20 0,35-0,60 10-30
Давление верха колонны К-1 Перепад давления между секциями в колонне К-1 Уровень в кубе колонны К-1 Температура верха колонны К-1 Температура низа колонны К-1 Температура середины колонны К-1 Температура пара, поступающего в колонну К-1	МПа кПа % от шкалы прибора ºС ºС ºС ºС	Не более 0,2 Не более 50 20-80 125-136 125-136 125-136 Не менее 160
Уровень сероводородного конденсата в сепараторе С-1 Давление верха в сепараторе С-1 Перепад давления в сепараторе С-1 Температура сероводородного конденсата в сепараторе С-1	% от шкалы прибора МПа кПа ºС	33-67 Не более 0,2 Не более 30 75-85
Температура сероводородного газа на выходе из конденсатора-холодильника КХ-1	ºС	75-85
Расход СЩС, подаваемый на блок очистки от фенолов	т/ч	Не более 59
Блок биологической очистки стока от фенолов
Уровень в емкости Е-6	% от шкалы прибора	24-76
Температура фенолсодержащего стока после холодильника КХ-1 в колонну К-2	ºС	29-31
Температура в колонне биологической очистки К-2 Расход фенолсодержащего стока в колонну К-2 Уровень в колонне К-2 Перепад давления по слою насадки Расход воздуха в колонну К-2	ºС м^3/ч % от шкалы прибора кПа м^3/ч	30-32 8,7-14,5 Не менее 83 Не более 30 9-29
Уровень в сепараторе С-2	% от шкалы прибора	42-63
Продолжение таблицы 6.1 – Сводные показатели технологического режима
Температура захоложенного стока после холодильника КХ-3	ºС	Не более 40
Водородный показатель (рН) очищенного стока Содержание нефтепродуктов в очищенном стоке Массовая концентрация сульфидов в очищенном стоке Массовая концентрация азота аммонийного Массовая концентрация фенола в очищенном стоке	единицы рН мг/дм^3 мг/дм^3 мг/дм^3 мг/дм^3	Не выше 7 Не более 50 Не более 15 Не более 25 Не более 0,5
Температура подпиточного солевого раствора в емкости Е-7 Уровень раствора биомассы в емкости Е-7 Расход воздуха в емкости Е-7	ºС % от шкалы прибора м^3\ч	30-32 24-48 2-5
Содержание озона в воздухе рабочей зоны установки озонирования	мг/м^3	Не более 0,05

7 Лабораторный контроль производства

Таблица 7.1 – Контролируемые показатели производства

Анализируемый продукт	Место отбора пробы	Контролируемые показатели	Норма
Блок флотационно-фильтрационной очистки
Загрязненный СЩС	Трубопровод перед емкостью Е-1	1 Водородный показатель рН, в пределах 2 Массовая концентрация сульфидов, мг/дм^3, не более 3 Массовая концентрация азота аммонийного, мг/дм^3, не более 4 Массовая концентрация фенолов, мг/дм^3, не более 5 Массовая концентрация взвешенных частиц, мг/дм^3, не более 6 Массовая концентрация нефтепродуктов, мг/дм^3, не более	7,8-11,9
Загрязненный СЩС перед ФУ	Трубопровод после резервуара Р-1	Массовая концентрация нефтепродуктов, мг/дм^3, не более
Осветленный СЩС	Флотатор	1 Массовая концентрация нефтепродуктов, мг/дм^3, не более 2 Массовая концентрация взвешенных частиц, мг/дм^3, не более
Осветленный СЩС на очистку от сульфидов и азота аммонийного	Трубопровод откачки СЩС на блок очитски от сульфидов и азота аммонийного	1 Водородный показатель рН, в пределах 2 Массовая концентрация нефтепродуктов, мг/дм^3, не более 3 Массовая концентрация взвешенных частиц, мг/дм^3, не более	7,8-11,9
Блок очистки стоков от азота аммонийного и сульфидов
Осветленный СЩС	Трубопровод на вводе в установку	1 Водородный показатель рН, в пределах 2 Массовая концентрация сульфидов, мг/дм^3, не более 3 Массовая концентрация азота аммонийного, мг/дм^3, не более 4 Массовая концентрация фенолов, мг/дм^3, не более	7,8-11,9
Продолжение таблицы 7.1 – Контролируемые показатели производства
		5 Массовая концентрация взвешенных частиц, мг/дм^3, не более 6 Массовая концентрация нефтепродуктов, мг/дм^3, не более
Фенолсодержащий сток	На выходе из отпарной колонны К-1	1 Водородный показатель рН, в пределах 2 Массовая концентрация сульфидов, мг/дм^3, не более 3 Массовая концентрация азота аммонийного, мг/дм^3, не более 4 Массовая концентрация фенолов, мг/дм^3, не более	7,5-8,0 15,0 25,0 1000,0
Серная кислота	Емкость Е-4	1 Массовая доля моногидрата (H2SO4), %, не менее	92,5
Сероводородсодержащий газ	Из трубопровода после сепаратора С-1	1 Объемная доля оксида углерода (IV), %, не более 2 Объемная доля сероводорода, %, не менее 3 Объемная доля аммиака, %, не более 4 Объемная доля кислорода, %, не более	5,0 53,0 23,0 0,5
Блок биологической очистки стока от фенолов
Очищенный сток	После колонны К-2	1 Массовая концентрация фенола, мг/дм^3, не более 2 Массовая концентрация общего фосфора, мг/дм^3, не менее	0,5 3,0
Очищенный сток	После сепаратора С-2	1 Массовая концентрация фенола, мг/дм^3, не более 2 Массовая концентрация растворенного кислорода, мг/дм^3, не менее 3 Количественное содержание штамма микроорганизмов	0,5 2,0 Не регламентируется
Очищенный сток	Трубопровод откачки очищенного стока в	1 Массовая концентрация сульфид-иона, мг/дм^3, не более 2 Массовая концентрация аммоний-иона, мг/дм^3, не более	15,00 25,00
Продолжение таблицы 7.1 – Контролируемые показатели производства
	промышленную канализацию	3 Массовая концентрация нефтепродуктов, мг/дм^3, не более 4 Водородный показатель рН, в пределах 5 Массовая концентрация сульфат-иона, мг/дм^3, не более 6 Массовая концентрация взвешенных веществ, мг/дм^3, не более 7 Массовая концентрация фенолов, мг/дм^3, не более 8 Штамм микроорганизмов (качественный анализ) 9 Массовая концентрация фосфора общего, мг/дм^3, не более 10 Химическое потребление кислорода, (ХПК), мгО2/дм^3, не более	50,00 6,50-8,90 100,00 25,00 0,50 отсутствие 0,20 500,00
Раствор биомассы	Емкость Е-7	1 Количественное содержание штамма микроорганизмов 2 Массовая концентрация фенола, не менее	0,50-0,60 ед. оптической плотности 50,00

8 Безопасность жизнедеятельности и экологичность

8.1 Основные опасности производства, наиболее опасные места на установке

Основные опасности установки очистки сульфидно-щелочных стоков связаны с тем, что на установке обращаются опасные вещества такие как нефтепродукт, аммиак, сероводород, фенол, серная кислота техническая, углекислый газ, масло АМТ-300Т.

В связи с этим основные опасности могут возникнуть вследствие:

- разгерметизации или разрушения (полного или частичного) оборудования вследствие выхода технологических параметров (температуры, давления) за критические значения;

- коррозионного или механического износа (оборудования, трубопроводов, фланцевых соединений);

- нарушения режимов подачи на установку сырья и энергоресурсов (воды, пара, электроэнергии);

- ошибок ремонтного и обслуживающего персонала;

- действие внешних факторов, природных сил, действия опасных факторов аварий смежных производств.

Выбросы паров горючих углеводородов, проливы горючих жидкостей, вследствие разгерметизации или разрушения основного и вспомогательного оборудования, технологических трубопроводов, могут привести к образованию паро-воздушного облака (топливно-воздушного облака - ТВО), пожару, взрыву, разрушению зданий, сооружений, поражению людей ударной волной, тепловому и токсическому воздействию продуктов сгорания на людей и конструкционные материалы.

Наиболее опасными местами на установке в отношении пожаровзрывоопасности и вредности производства являются:

- аппаратный двор;

- помещения насосных;

- промколодцы;

- места дренирования аппаратов и отбора проб.

8.2 Коллективные и индивидуальные средства защиты

На установке очистки сульфидно-щелочных стоков обслуживающий персонал обеспечивается спецодеждой, спецобувью и индивидуальными защитными приспособлениями. Средства индивидуальной защиты работающих выдаются в соответствии с особенностями производства и согласно п. 586,604,689 приложения к приказу МЗ и СР РФ от 01.06.2009 г. № 209Н «Об утверждении межотраслевых правил обеспечения работников специальной одеждой, специальной обувью и другими средствами индивидуальной защиты», п.81 приложения к приказу МЗ и СР РФ от 01.10.2008 г № 541н, п.7,17,19 «Межотраслевых правил обеспечения работников специальной одеждой, специальной обувью и другими средствами индивидуальной защиты», утв приказом МЗ и СР РФ от 1.06.2009 г № 290Н и изменения в «Межотраслевые правила…», утв. приказом МЗ и СР РФ от 27.01.2010г № 28.

Защитные средства (противогаз с фильтром ДОТ-600, очки, перчатки, рукавицы, защитные каски), выдаваемые в индивидуальном порядке, находятся во время работы непосредственно у работника на рабочем месте. Для работы в аварийных условиях на установке хранятся изолирующие шланговые противогазы, резиновые сапоги, фартуки и комбинезоны с водостойкой пропиткой.

Помимо выдаваемых на руки индивидуальных средств защиты на установке имеются дополнительные средства защиты. Дополнительные средства защиты: очки защитные, перчатки диэлектрические, пояса предохранительные, спасательные веревки, шланговые противогазы с комплектом масок, аварийный запас фильтрующих противогазов, медицинская аптечка являются дежурными и размещаются в операторной, в специальном шкафу.

Работающие должны быть ознакомлены с назначением защитных средств и обучены правилам обращения с ними с учетом конкретных условий.

Защитная спецодежда, спецобувь и защитные средства не должны иметь металлических деталей, дающих искру, все детали (пряжки, пуговицы, соединительные муфты, кольца и т.п.) должны изготовляться из пластических масс, неискрящих металлов или сплавов.

Средства коллективной защиты работающих от воздействия опасных и вредных производственных факторов по установке в зависимости от назначения делятся на следующие классы:

- средства нормализации воздушной среды и освещения рабочих мест;

- средства защиты от поражения электрическим током, от шума, от статического электричества, от высоких и низких температур окружающей среды и от воздействия химических факторов.

К средствам нормализации воздушной среды производственных помещений и рабочих мест относятся:

- устройства для вентиляции воздуха;

- устройства для отопления;

- устройства автоматического контроля и сигнализации.

К средствам нормализации освещения производственных помещений и рабочих мест относятся осветительные приборы, световые проемы.

К средствам защиты от поражения электрическим током относятся:

- оградительные устройства;

- изолирующие устройства и покрытия;

- устройства защитного заземления и зануления;

- молниеотводы и разрядники;

- знаки безопасности.

К средствам защиты от статического электричества относятся заземляющие устройства.

К средствам защиты от высоких температур относятся:

- оградительные устройства;

- устройства автоматического контроля и сигнализации;

- устройства дистанционного управления;

- знаки безопасности;

- аварийный душ.

На установке использованы следующие методы защиты от шума:

- для обслуживающего персонала предусмотрено отдельное помещение;

- венткамеры вынесены в отдельные помещения;

- вентиляторы установлены на виброизолирующие опоры.

Исправное состояние устройств защиты в цехе обеспечивает начальник цеха, своевременную проверку их в соответствии с графиком ППР - предприятие эксплуатации.

8.3 Пожарная безопасность

Технологические процессы на установке связаны с обращением большого количества взрывопожароопасных веществ, размещенных в отдельных блоках, технологически связанных между собой разветвленной сетью коммуникаций трубопроводов. При разгерметизации технологического оборудования и трубопроводов с последующим выбросом технологических сред возможно возникновение пожара, который характеризуются большой скоростью распространения горения, высокой тепловой радиацией пламени, возможностью возникновения взрывов, выброса и растекания горючих жидкостей и сжиженных газов на большие площади.

При загорании на территории установки необходимо действовать в зависимости от места и очага загорания. Возможное распространение пламени на открытых площадках – по направлению ветра, при отсутствии ветра – по поверхности оборудования и конструкций. При возникновении пожара в помещении возможное распространение пламени по всему периметру.

При возникновении пожара технологический персонал установки принимает меры по ликвидации очага пожара или ограничения его распространения, пользуясь первичными средствами пожаротушения, одновременно вызывается пожарная часть по телефону или извещателю.

Все работники, не участвующие в тушении пожара, удаляются за пределы опасной зоны. На установке очистки сульфидно-щелочных стоков для эвакуации с верхних этажей этажерок предусмотрены маршевые лестницы, огражденные сплошными щитами.

В производственных помещениях предусмотрены эвакуационные выходы:

- с помещения ЦПУ один с северной стороны здания, два с южной стороны и один с восточной;

- с бытового корпуса два с восточной стороны здания и один с западной;

В здании АБК цеха, ЦПУ и в здании насосной разработаны и вывешены на видных местах планы (схемы) эвакуации людей в случае пожара.

Количество эвакуационных выходов, их размеры, условия освещения и обеспечения незадымляемости, а также протяженность путей эвакуации соответствуют противопожарным нормам строительного проектирования.

Для помещений категории А предусмотрены следующие средства защиты:

- оборудуется внутренним противопожарным водопроводом;

- установка пожарных кранов с размещением в шкафчиках;

- в пожарных шкафах предусмотрена установка ручных огнетушителей;

- предусмотрена окраска трубопроводов пожаротушения эмалью ХВ-124;

- для остекления окон и световых фонарей в помещениях категории А должно применяться оконное стекло. Применять армированное стекло, стеклоблоки и стеклопрофилит запрещается;

- газовые коллекторы, подводящие газ в помещения категории А, должны прокладываться снаружи зданий;

- в помещениях категории А все технологическое, электрическое, вентиляционное, отопительное оборудование и металлические трубопроводы должны быть заземлены.

Взрывопожарная опасность, санитарная характеристика зданий и помещений, наружных установок приведена в таблице А.2 Приложения А.

8.4 Электробезопасность и защита от статического электричества

Заряды статического электричества обладают высоким потенциалом и поэтому представляют серьёзную опасность в производствах, где имеются взрывоопасные среды. Кроме того, статическое электричество неблагоприятно влияет на организм человека.

Бензин и некоторые другие нефтепродукты являются диэлектриками, поэтому они способны накапливать электрические заряды.

Для предотвращения возникновения зарядов статического электричества, защиты от вторичных проявлений молнии предусмотрены следующие мероприятия:

- все металлическое и электропроводное неметаллическое оборудование, аппаратура, коммуникации, металлоконструкции установки присоединены к заземляющему устройству и представляют собой на всем протяжении непрерывную электрическую цепь;

- все аппараты и трубопроводы герметизированы;

-диаметры всех трубопроводов рассчитаны и приняты с учетом допустимых скоростей движения жидкостей по трубопроводам в соответствии с «Правилами защиты от статического электричества в производствах химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности»;

- для предотвращения возникновения опасных искровых разрядов при движении газов и паров в трубопроводах и аппаратах исключено присутствие в газовых и паровых потоках твердых частиц;

- с целью исключения налива нефтепродуктов свободнопадающей струей для предотвращения накапливания статического электричества предусмотрено поступление продуктов ниже уровня жидкости и расстояние от концов загрузочных труб до дна резервуаров, емкостей составляет не более 200 мм.

В процессе эксплуатации необходимо выполнять:

- осмотр системы заземления от статического электричества производить не реже 1 раза в 6 месяцев, текущий ремонт устройств защиты от статического электричества производить одновременно с ремонтом технологического оборудования, но не реже 1 раза в год;

- измерение сопротивления растеканию заземлителей защиты от статического электричества производить один раз в год;

- выборочное вскрытие подземной части заземляющих элементов защиты от статического электричества производить первый раз через 8 лет эксплуатации, последующие через 10 лет.

Результаты осмотров, ремонтов и измерений должны заноситься в журнал по защите от статического электричества, на выборочное вскрытие оформляется акт и прикладывается к паспорту, а на схеме отмечается место вскрытия с указанием даты вскрытия.

Классификация помещений и блоков указанны в таблице А.2 Приложения А.

8.5 Характеристика взрывоопасности технологических блоков, оценка энергетического потенциала и радиусов разрушения

С целью обеспечения минимального уровня взрывоопасности установка очистки сульфидно-щелочных стоков разделена на пять технологических блоков:

- блок № 1 – узел отпарки;

- блок № 2 – емкость серной кислоты;

- блок № 3 – секция приготовления биомассы;

Состав технологических блоков установки и их категории по взрывоопасности, определенные в соответствии с требованиями «Общих правил взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств» (ПБ 09-540-03), приведены в таблице 8.1.

Таблица 8.1 – Состав технологических блоков

Номер блока	Номера позиций аппаратуры, оборудования по технологической схеме, составляющие технологический блок	Q, кДж	К	Класс зоны
Блок № 1 – узел отпарки	Емкость сырьевая Е-1, колонна отпарная К-1, емкость карбонизации Е-5, сепаратор сероводородного газа С-1, теплообменник стоков Т-1, конденсатор-холодильник КХ-1, насос сырьевой Н-1, насос орошения Н-7, насос кубовый Н-6, технологические трубопроводы.	7,66	II	R1-0,95 м R2-1,4 м R3-2,41 м R4-7,02 м R5-14,05 м
Блок № 2 –	Емкость Е-4, насос Н-8, технологические трубопроводы.	-	-	Блок по
Продолжение таблицы 8.1 - Состав технологических блоков
емкость серной кислоты				взрывоопасности не категорируется
Блок № 3 –секция приготовления биомассы	Емкости получения биомассы Е-7, сепаратор С-2.	-	-	Блок по взрывоопасности не категорируется

где, К – категория взрывоопасности

Q - Относительный энергетический потенциал технологического блока;

R₁ – радиус зоны полного разрушения промышленных зданий;

R₂ – радиус зоны тяжелых разрушений промышленных зданий;

R₃ – радиус зоны средних разрушений промышленных зданий;

R₄ – радиус зоны умеренных разрушений промышленных зданий;

R₅ – радиус зоны расстекления промышленных зданий.

8.6 Гражданская оборона и чрезвычайные ситуации

8.6.1 Краткая оценка возможной обстановки на территории завода при возникновении производственных аварий, катастроф и стихийных бедствий

Технологические цеха завода производят переработку нефти, газа, конденсата и других видов сырья. Процессы непрерывные, протекающие при широком диапазоне температур от 0 до +700 0С и давлением от 0 до 6,0 МПа и наличием в системах углеводородов, водорода, сероводорода, кисло рода и других взрывоопасных продуктов. В технологические процессах цехов используются в качестве сырья, реагентов и вырабатываются товарной продукцией сильнодействующие ядовитые вещества, такие как: этиловая жидкость, сероводород, бензол и многие другие. Таким образом, по своему технологическому процессу является взрывопожароопасным объектом, где в любой момент в результате разрушения технологических линяй или нарушения техпроцесса может произойти производственная авария, сопровождающаяся взрывами и пожарами с разрушением компрессорных и насосных зданий, с уничтожением оборудования или всего объекта в целом. Площади распространения аварий сильнодействующих веществ (СДЯВ), взрывчатых веществ (ВЗ), легковоспламеняющихся веществ (ЛВЖ) ограничиваются промышленной зоной объекта и борьба с ними спланирована силами самого объекта.

8.6.2 При взрывах и пожарах

Под пожарной обстановкой понимают масштабы и плотность поражения пожарами объектов и прилегающих к ним лесных массивов, оказывающих влияние на работу объекта экономики, а также на ведение аварийно-спасательных и других неотложных работ (АС и ДНР). Масштабы и плотность поражения пожарами зависит в основном от вида пожароопасных веществ их количество на объекте, характера застройки; метеорологических условий. При определении пожарной обстановки на объекте необходимо учитывать степень огнестойкости здание и категорию их пожаро- и взрывоопасности. Так как на объектах завода имеется большое количество легковоспламеняющихся жидкостей и пожаровзрывоопасности веществ, поэтому следует учитывать возможность возникновения больших очагов пожаров. Сплошные пожары могут быть на участках со зданиями категории А,Б,В,IV и V степени огнестойкости. Площади сплошных пожаров на этих участках составят не менее 30% от всей территории.

В зданиях категории Г, Д будут возникать отдельные очаги пожаров. Возможно быстрое распространение огня, взрыв аппаратуры и емкостей, сплошные пожары полностью остановят технологический процесс, не менее 20% оборудования и коммуникаций будут выведены из строя. При взрывах и больших пожарах произойдет образования дыма в больших количествах, и истекание несгоревших нефтепродуктов создадут крайне тяжелую обстановку.

8.7 Экологичность

В целях снижения выбросов вредных веществ на установке очистки сульфидно-щелочных стоковв окружающую среду предусмотрены следующие мероприятия:

- внедрение распределенной системы управления технологическими процессами на базе микропроцессорной техники в целях стабилизации технологических режимов, повышения безопасности, снижения вероятности возникновения нештатных ситуаций;

- исключение выбросов загрязняющих веществ из аппаратов в атмосферу и направление их в факельную систему, сброс с рабочих предохранительных клапанов выполнен в закрытую систему;

- герметизация основного технологического оборудования за счет применения современных прокладок для фланцевых соединений, применение арматуры герметичностью класса А (снижение выбросов на 65-80 %);

- оснащение насосов, перекачивающих нефтепродукты и химикаты, торцевыми уплотнениями тандемного типа, что свело к минимуму утечки жидких технологических сред в систему канализации;

- использование системы оборотного водоснабжения, позволяющей снизить потребление свежей речной воды, исключение использования воды питьевого качества на производственные нужды, сведение к минимуму количества сточных вод, образующихся на установке;

- отбортовка площадок с оборудованием, бетонирование площадки размещения установки, что позволит исключить попадание аварийно пролитых продуктов и загрязненных стоков в почву и грунтовые воды;

- установка дренажных емкостей в бетонированных колодцах, дренаж технологических сред из аппаратов и трубопроводов по стационарным линиям в подземные емкости;

- аварийное освобождение аппаратов при их разгерметизации по стационарным линиям, что позволит предотвратить попадание больших объемом аварийных розливов жидких сред в систему канализации;

- отсутствие фланцевых соединений подземных трубопроводов;

- наличие закрытых колодцев на сетях промышленной канализации.

Заключение

В данном курсовом проекте спроектирована технологическая установка очистки сульфидно-щелочных сточных вод нефтеперерабатывающего производства. Выбрана оптимальная схема очистки сточных вод. Подобраны оптимальные параметры процесса очистки. Проанализировано качество исходного сырья, реагентов, целевых и побочных продуктов.

Выполнили технологический расчет процесса и основных аппаратов. Выполнен расчет реактора карбонизации. Рассчитали необходимые количества реагентов, расход подаваемого сырья, количества полученных целевых и побочных продуктов. Составили материальный баланс установки.

Выполнили расчет теплообменного оборудования, выбрали сырьевой теплообменник, конденсатор – холодильник.

Выбраны насосы для перекачки исходного сырья, осветленного стока, очищенного стока.

Выполнена графическая часть: технологическая схема очистки сточных вод нефтеперерабатывающего предприятия.

Дата добавления: 2015-08-27