Выделение товарного диэтаноламина

1 Патентный поиск.doc

Патентные исследования это научные исследования связанные с определением уровня развития объектов техники их патентоспособности и патентной частоты по источникам патентной и научно-технической информации.
Для проведения патентных исследований определяется предмет поиска по теме дипломного проекта подлежащей исследованию.
Предмет поиска: массообменные устройства ректификационных колонн.
Поиск проводится по отечественному патентному фонду исходя из наличия фонда в библиотеке КНИТУ и национальной библиотеке РТ.
Глубина поиска определяется одиннадцатью годами начиная с 2012 года.
Источником информации об отечественных изобретениях выбирается официальный бюллетень «Изобретения. Полезные модели Российской Федерации».
Квалификационные индексы предмета поиска определяются по Международной Патентной Классификации (МПК): B 01 D 322 B 01 J 1930 В01 J 1932.
Целью патентных исследований является установление уровня развития техники в данной области и анализ применяемости прогрессивных решений в дипломном проекте.
Для составления полного списка изобретений имеющих отношение к теме поиска используются текущие и готовые систематические указатели к официальному бюллетеню.
Номера охраняемых документов имеющих отношение к теме заносятся в таблицу 1.1.
Таблица 1. 1 - Список охраняемых документов.
Страна выдачи патента.
Название изобретения. Знак «+» означает отбор изобретения для анализа.(54)
Способ получения этаноламинов
Керамический элемент насадки
Керамический элемент насадки и способ образования слоя элементов насадки
Керамический элемент насадки и его применение
Массообменное контактное устройство
Массообменная насадка для колонных аппаратов
Ректификационная колонна
Насадка для контактного массообменного аппарата
Элемент насадки для массообменных аппаратов
Продолжение таблицы 1.1
Массообменная насадочная колонна
Элемент нерегулярной насадки для насадочных колонн
Примечание: 2008г - 2010г. 2001г - 2002г. 1998г. - 1999г. – изобретений не найдено
После предварительного ознакомления с сущностью изобретений проведен отбор изобретений для анализа.
(71) Товарищество с ограниченной ответственностью Научно-производственная
(72) Шейнман В.И. Казанцев В.С.
(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Научно- производственная
Название: Элемент нерегулярной насадки для насадочных колонн
(56) 1. Обзорная информация "Зарубежные насадочные устройства
массообменной аппаратуры".- М. ЦИНТИхимнефтемаш 1952
(57) Изобретение относится к химической нефтеперерабатывающей и другим отраслям промышленности и может быть использовано при осуществлении ректификации абсорбции и в других тепломассообменных процессах в соответствующих массособменных аппаратах. Изобретение направлено на решение задачи заключающейся в повышении эффективности и производительности массообмена. Решение поставленной задачи обеспечивается тем что в элементе нерегулярной насадки для насадочных колонн содержащем корпус в виде цилиндрической или цилиндро-конической поверхности с отверстиями и лепестками в виде выштамповок торцы корпуса элемента насадки выполнены скошенными. В варианте выполнения поверхности выштампованных лепестков выполнены наклонными по отношению к образующей поверхности корпуса элемента. Дополнительно торцы корпуса и поверхности лепестков элементов могут быть расположены наклонно к образующей поверхности корпуса элемента. Кроме того скосы торцов корпуса могут быть выполнены параллельными или образованы пересекающимися плоскостями при этом скосы торцов выполнены под углом не более 700.
Название: Массообменная насадка для колонных аппаратов
(72) Теляшев Г.Г. Сахаров В.Д. Теляшев Э.Г.Сахаров И.В.
(73) Теляшев Гумер Гарифович
Адрес для переписки 450055 г.Уфа ая 39
(57) Изобретение относится к устройствам для проведения массообменных процессов в колонных аппаратах работающих как на системах жидкость-жидкость так и на системах пар-жидкость и может быть использовано в нефтехимической нефтеперерабатывающей химической и других отраслях промышленности. Массообменная насадка включает в себя ряд прямоугольных пластин наклоненных друг к другу под углом с отбортовкой навстречу друг к другу в верхней части пластин. Прямоугольные пластины толщиной не более 1 мм выполнены с перфорацией в виде жалюзийной сетки в которой щелевые жалюзийные отверстия имеют ширину S равную 03-05 мм с шагом равным не более толщины пластины с наклоном под углом равным 30-45° отношением длины 1 к ее ширине S от 13 до 25 направлением жалюзийных каналов к горизонтальной оси координат под углом равным 30-45° и расстоянием между жалюзийными каналами 1-2 мм. Отбортовки навстречу друг к другу соединены между собой без зазора и образуют глухой карман с переливными планками высотой не менее величины гидравлического затвора. Наклонные прямоугольные пластины с перфорацией в виде жалюзийной сетки в вершине нижних углов соединены глухими пластинами которые образуют между собой сливной патрубок опущенный в глухой карман с переливными пластинами нижележащего ряда наклонных пластин. Преимущество предлагаемой конструкции массообменной насадки обусловлено расширением диапазона устойчивой работы при высокой эффективности массообмена как на системах жидкость-жидкость так и на системах пар-жидкость.
(13) Вид документаA1
Название: Регулярная насадка
(72) Богатых К.Ф. Марушкин Б.К. Мнушкин И.А. Артемьев А.Ф. Павлычев В.Н.
Уваров В.Е. Дроздов В.П. Масагутов Ф.М. Борисенко И.М. Беликова И.А.
(57)1. Регулярная насадка состоящая из контактных элементов закрепленных в пазах гребенок отличающаяся тем что с целью интенсификации процесса массообмена за счет равномерного распределения взаимодействующих фаз в объеме насадки гребенки выполнены с двусторонними пазами смещенными относительно друг друга.
Насадка по п.1 отличающаяся тем что пазы в гребенках выполнены с переменным шагом.
Насадка по п.1 отличающаяся тем что гребенки выполнены изогнутыми.
Название: Керамический элемент насадки и его применение
(72) НИКНАФС Хэссен С. (US) МИЛЛЕР Роберт Л. (US)
(74) Дементьев Владимир Николаевич
(57) 1 Керамический элемент насадки (1) содержащий многоугольную конструкцию (2) имеющую плоскость симметрии в направлении длины (L) элемента и наибольший размер (D) перпендикулярный к длине и образующий диаметр элемента причем элемент снабжен множеством внутренних перегородок (3) ограничивающих множество одинаковых первых каналов (4) проходящих насквозь через элемент каждый из которых имеет первую площадь поперечного сечения и множество вторых каналов (5) с большей площадью поперечного сечения чем площадь поперечного сечения одного из первых каналов причем по меньшей мере один из вторых каналов имеет площадь поперечного сечения которая по меньшей мере в 4 раза больше площади поперечного сечения одного из первых каналов.
Керамический элемент насадки по п.1 отличающийся тем что отношение диаметра к длине составляет от 27 до 45.
Керамический элемент насадки по одному из п.1 или 2 отличающийся тем что отношение диаметра к длине составляет от 30 до 44.
Керамический элемент насадки по п.3 отличающийся тем что отношение диаметра к длине составляет от 35 до 40.
Керамический элемент насадки по п.4 отличающийся тем что элемент содержит по меньшей мере 20 первых каналов (4).
Керамический элемент насадки по п.5 отличающийся тем что элемент содержит по меньшей мере 50 первых каналов.
Керамический элемент насадки по п.1 отличающийся тем что отношение числа вторых каналов к числу первых каналов составляет от
Керамический элемент насадки по п.7 отличающийся тем что отношение числа вторых каналов к числу первых каналов составляет от
Керамический элемент насадки по п.8 отличающийся тем что отношение числа вторых каналов к числу первых каналов составляет от 1:30 до 1:50.
Керамический элемент насадки по п.1 отличающийся тем что
отношение полной площади поперечного сечения вторых каналов к полной площади поперечного сечения первых каналов составляет от 1:10 до
Керамический элемент насадки по п.1 отличающийся тем что он содержит множество перегородок каждая из которых пересекается по меньшей мере двумя другими перегородками в местоположениях разнесенных вдоль длины каждой из множества перегородок.
Керамический элемент насадки по п.1 отличающийся тем что многоугольная конструкция имеет по меньшей мере 5 боковых поверхностей.
Керамический элемент насадки по п.12 отличающийся тем что многоугольная конструкция имеет 6 боковых поверхностей.
Керамический элемент насадки по п.1 отличающийся тем что каждый из первых каналов имеет треугольное поперечное сечение.
Керамический элемент насадки по п.1 отличающийся тем что каждый из вторых каналов имеет площадь поперечного сечения эквивалентную той которая может быть образована объединением множества смежных первых каналов.
Керамический элемент насадки по п.15 отличающийся тем что каждый из вторых каналов имеет площадь поперечного сечения эквивалентную той которая может быть образована объединением по меньшей мере шести смежных первых каналов.
Керамический элемент насадки по п.1 отличающийся тем что имеется по меньшей мере три вторых канала.
Керамический элемент насадки по п.17 отличающийся тем что три вторых канала находятся на равном расстоянии друг от друга.
Керамический элемент насадки по одному из п.17 или 18 отличающийся тем что три вторых канала находятся на равном расстоянии от центральной оси элемента.
Керамический элемент насадки по п.1 отличающийся тем что керамический материал представляет собой материал выбранный из группы в которую входят природная глина синтетическая глина оксиды алюминия неолиты кордиериты диоксид циркония диоксид кремния а также их смеси.
Керамический элемент насадки по п.1 отличающийся тем что все перегородки в элементе насадки имеют первый и второй концы причем перегородки соединены с многоугольной конструкцией в непосредственной близости по меньшей мере от первого конца.
Керамический элемент насадки по п.1 отличающийся тем что каждый из вторых каналов имеет площадь поперечного сечения которая по меньшей мере в 4 раза больше площади поперечного сечения одного из первых каналов.
Керамический элемент насадки по п.1 отличающийся тем что поперечное сечение по меньшей мере одного второго канала соответствует поперечному сечению которое может быть образовано путем удаления участков внутренних перегородок разделяющих шесть смежных первых каналов.
Способ осуществления передачи теплоты потоку флюида или от потока флюида иили передачи массы между фазами флюида заключающийся в том что пропускают поток флюида через слой керамических элементов насадки по п.1 причем элементы насадки осуществляют по меньшей мере передачу теплоты иили создают поверхность у которой имеет место передача массы между фазами
Способ по п.24 отличающийся тем что производят передачу теплоты потоку флюида или от потока флюида которая предусматривает пропускание потока флюида через слой керамических элементов насадки причем элементы насадки передают теплоту при этом по меньшей мере один второй канал имеет поперечное сечение которое соответствует тому которое может быть образовано комбинацией четырех или больше смежных первых каналов в результате чего снижается падение давления по сравнению с падением давления через слой элементов насадки
которые являются эквивалентными.
Способ осуществления передачи теплоты потоку флюида или от потока флюида иили передачи массы между фазами флюида заключающийся в том что пропускают поток флюида через слой керамических элементов насадки по п.1 причем элементы насадки осуществляют по меньшей мере передачу теплоты между потоком флюида и элементами насадки иили создают поверхность у которой имеет место передача массы между фазами флюида.
Способ по п.26 отличающийся тем что передача массы предусматривает передачу диоксида серы между фазами флюида.
Название: Насадочная колонна
(72) Голованчиков А.Б. Гермашева Ю.С. Дулькина Н.А. Дулькин А.Б. Кокорина Н.Г.
(73) Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский
государственный технический университет (ВолгГТУ) (RU)
Адрес для переписки400131 г.Волгоград пр-т Ленина 28 ВолгГТУ Отдел интеллектуальной собственности
(57) Изобретение относится к насадочным массообменным аппаратам для систем "газ-жидкость" и может найти применение в химической нефтехимической нефте- и газоперерабатывающей промышленности металлургическом и коксохимическом производстве а также в промышленной экологии при очистке дымовых газов и вентиляционных выбросов. В насадочной колонне содержащей цилиндрический корпус и насадку в виде многорядно размещенных в нем колец боковая поверхность колец насадки изогнута по окружности R=008-01 м. Кольца вертикально установлены со смещением в рядах выпуклой стороной к оси корпуса колонны таким образом что верхний выступающий край каждого кольца нижнего ряда размещен внутри кольца верхнего ряда. Техническим результатом является увеличение степени очистки газов за счет интенсификации процесса массопередачи между газом и жидкостью. 2 ил.
Вывод: Патентные исследования по фонду изобретений показали что тема разработана достаточно хорошо. Однако внимание разработчиков к исследуемой теме неравномерно по годам. Пик изобретательной активности приходится на 2004 и 2006 год. Первое изобретение дотировано 1999 годом. В период с 1999г. по 2011 г. включительно найдено 16 изобретений.
Для анализа отобрано 5 изобретений имеющих непосредственное отношение к исследуемой теме. В них разработаны различные устройства и методы переработки сырья при этом основное внимание уделяется решению задач повышения эффективности процесса.
Разработки представленные в изобретениях относятся к такому объекту изобретений как патент №2074766 «Элемент нерегулярной насадки для насадочных колонн» патент №2257950 «Массообменная насадка для колонных аппаратов» патент № 1302503 «Регулярная насадка» патент № 2006105793 «Керамический элемент насадки и его применение» патент № 2310504 «Насадочная колонна».
В изобритениях разработаны массообменные устройства ректификационных колонн а также их элементы при этом решаются задачи позвляющие улучшить условия тепло- и массообмена что приводит к увеличению их эффективности путем изменения конструкции существующих массообменных устройств. Анализ изобретений свидетельствует что производительность увеличивается в среднем в 2-3 раза.
Данные изобретения могут быть использованы при разработке конструкции колонны выделения диэтаноламина.

3.9 Мат.баланс производства.doc

Рисунок 3.3 - Схема материальных потоков
Дистиллят колонны поз. 3 сосотит из 3-х потоков: сконденсирововашиеся пары воды моно- и диэтаноламина (поток 13) несконденсировавшиеся пары уходят на ПЭН (поток 12) диэтаноламин марки А отбирается боковым отбором (поток 11) (рисунок 3.3).
Потоки 13 12 11 относятся как 00843:00005:1 отсюда следует что по проекту общее количество дистиллята составляет 70512 кгч
Количество дистиллята колонны поз. 3 кгч
9 Материальный баланс
9.1 Материальный баланс ректификационной колонны поз.3
Проектная мощность по смеси этаноламинов 14000 тгод
Проектная мощность производства по ДЭА 5200 тгод
Фонд рабочего времени – 8000 часов в год
Переведем тгод в кгч:
Компоненты Состав дистиллята Молекулярные массы
разделения: масс. доли: компонентов кгкмоль:
Результат решения системы уравнений мат.баланса:
количество кубового остатка
состав питания масс. доли
На основании данных промышленного анализа следует что от общего состава дистиллят колонны пары на ПЭН боковой отбор (ДЭА) составляют соответственно:
Дистиллят колонны поз.3
183 % масс. 6500 кгч
Задаемся начальными приближениями:
Количество питания кгч
Состав питаниямасс. доли:
Состав куба масс. доли:
состав дистиллята масс. доли
состав кубового остатка масс. доли
Материальный баланс колонны поз. 3 представлен в таблице 3.11
Таблица 3.11 - Материальный баланс колонны поз. 3
Учитывая что часть дистиллята отбирается боковым отбором и часть легких компонентов (вода и моноэтаноламин) идут на ПЭН материальный баланс будет представлен в виде (таблица 3.12):
Дистиллят колонны поз. 3
Таблица 3.12 - Материальный баланс отгонки ДЭА в колонне поз. 3 боковым отбором
Решаем систему уравнений:
Компоненты Состав куба Молекулярные массы
На основании данных промышленного анализа следует что от общего состава дистиллят колонны пары на ПЭН составляют соответственно
Дистиллят колонны поз.2
982 % масс. 11469 кгч
Количество куба колонны поз.2 кгч
Питание колонны поз.3 является кубом колонны поз.2.
9.2 Материальный баланс колонны поз.2
Результат решения системы уравнений матбаланса:
количество дистиллята
Материальный баланс колонны поз. 2 приведен в таблице 3.13.
Из таблицы 3.13 следует что от общего состава дистиллята МЭА и пары на ПЭН составляют соответственно:
Дистиллят колонны поз.2 (МЭА)
982 % масс. 114693 кгч
Дистиллят колонны поз. 2 (МЭА)
Учитывая что легкие компоненты (вода и моноэтаноламин) идут на ПЭН материальный баланс будет представлен в виде (таблица 3.14):
Материальный баланс колонны поз. 2 с учетом паров на ПЭН приведен в таблице 3.14.
Таблица 3.14 - Материальный баланс колонны поз.2
Таблица 3.13 - Материальный баланс колонны поз. 2
9.3 Материальный баланс колонны поз. 1
Питание колонны поз.2 является кубом колонны поз.1.
Количество куба колонны поз.1 кгч
На основании промышленного аналога следует что от общего состава дистиллята МЭА аммиак и пары на ПЭН составляют соответственно:
Состав питания масс. доли:
Состав дистиллята масс.доли:
Материальный баланс колонны поз.1 представлен в таблице 3.15
Таблица 3.15 - Материальный баланс колонны поз.1
Из таблицы 3.15 следует что от общего состава дистиллят колонны поз.1 и сдувки составляют соответственно:
Дистиллят колонны поз.1
98 % масс. 81412 кгч
Дистиллят колонны поз.1
Учитывая что в условиях процесса не все пары могут сконденсироваться и часть их сдувается на сдувки материальный баланс будет выглядеть следующим образом (таблица 3.16):
Таблица 3.16 - Материальный баланс колонны поз. 1

7 Экономическое обоснование проекта окноч..doc

7 Экономическая оценка принятых решений
1. Производственная программа
Производительность установки по диэтаноламину в год:
-по аналогу 4362 тгод
-по проекту 5200 тгод
Производство непрерывное
Календарное время работы 365 дней
Время на текущий ремонт 32 дня
Время работы установки в год 333 дня
Продолжительность рабочего дня 8 часов
Исходными данными для расчета капитальных затрат на оборудование служат спецификация оборудования оптовая цена и единица оборудования укрупненные нормативы дополнительных затрат на доставку и монтаж оборудования.
2. Материальный баланс установки
Материальный баланс установки по аналогу приведен в таблице 7.1.
Таблица 7.1 – Материальный баланс установки по аналогу
Продолжение таблицы 7.1
Материальный баланс установки по проекту приведен в таблице 7.2.
Таблица 7.2 – Материальный баланс установки по проекту
Продолжение таблицы 7.2
3. Расчет капитальных затрат
Расчет капитальных затрат и амортизационных отчислений на строительство зданий и сооружений приведен в таблице 7.3.
Таблица 7.3 – Расчет капитальных затрат и амортизационных отчислений на здания и сооружения
Площадка колонн с обвязкой
Итого зданий и сооружений
4 Расчет капитальных затрат на оборудование
Расчёт капитальных затрат на оборудование по аналогу приведен в таблице 7.4.
Таблица 7.4 – Расчёт капитальных затрат и амортизационных отчислений на оборудование по аналогу
Технологическое оборудование:
Ректификационные колонны
Пленочный испаритель
Хвостовой конденсатор
Неучтенное оборудование
Расчёт капитальных затрат на оборудование по проекту приведен в таблице 7.5.
Таблица 7.5 – Расчёт капитальных затрат и амортизационных отчислений на оборудование
По результатам проведенных расчетов составляется сводная смета капитальных затрат в таблице 7.6.
Таблица 7.6 – Сводная смета капитальных затрат
Элементы основных фондов
5 Расчет численности и фонда заработной платы персонала
По данным действующего производства составляем примерный баланс рабочего времени одного рабочего который приведен в таблице 7.7.
Исходными данными для расчетов служат:
- объем производства;
- режим работы проектируемого объекта;
- баланс рабочего времени одного среднесписочного рабочего;
- нормы обслуживания аппаратов и нормы времени (выработки);
- затраты на управление проектируемого объекта;
- уровень организации производства.
Расчет рабочего времени выполнен для непрерывного процесса производства при 8-часовом рабочем дне 4-бригадном графике сменности.
Таблица 7.7 – Баланс рабочего времени одного рабочего
Наименование показателя
Календарный фонд рабочего времени
Выходные и праздничные дни
Продолжительность отпуска
Фактический фонд рабочего времени
Фактический фонд рабочего времени в часах
Не выходы на работу регламентированные законом
Расчет численности и фонда заработной платы производственных рабочих приведен в таблице 7.8. Расчет численности и годового фонда заработной платы руководителей специалистов приведен в таблице 7.9.
Таблица 7.8 – Расчет численности и фонда заработной платы производственных рабочих
Численность сменная чел
Численность списочная чел
Часовая тарифная ставка руб
Аппаратчик ректификации
Аппаратчик подготовки сырья и отпуска полуфабрикатов и продукции
Вспомогательные рабочие
Электросварщик ручной сварки
Уборщик производственных служебных помещений
Годовой фонд заработной платы рассчитывается по формуле:
ГодФЗП = ФЗП + 033×ФЗП + премии(7.1)
где 033 – надбавки к заработной плате;
премии принимаем в размере 50% от заработной платы.
ГодФЗП = 94406400 + 033×94406400 + 05×94406400 = 172763710 руб.
Отчисления (ОСВ) = 172763710×32% = 621949360 руб.
Таблица 7.9 – Расчет численности и годового фонда заработной
платы руководителей специалистов
Наименование профессии
Заместитель начальника цеха
Старший мастер участка
Отчисления – ОСВ (32%)
6 Калькуляция себестоимости продукции
Расчет переменных затрат и расчет энергии приведен в таблицах 7.12 и 7.13.
Таблица 7.12 – Расчет переменных затрат по аналогу
Заработная плата производственных рабочих
Таблица 7.13 – Расчет переменных затрат по проекту
Расчет постоянных затрат по аналогу и по проекту приведен в таблице 7.14.
Таблица 7.14 – Расчет постоянных затрат по аналогу и по проекту
Амортизация зданий и сооружений
Амортизация оборудования
Заработная плата ИТР
Расходы на содержание зданий и сооружений (5% от п.1)
Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования (10% от п.2)
Прочие расходы (10% от п.п.1-6)
7 Технико-экономические показатели установки
Производительность труда одного рабочего:
Производительность труда одного работающего:
где В – годовой выпуск продукции в натуральном выражении;
Рспис.числ.всехработающих – сумма списочной численности основных рабочих вспомогательных рабочих и руководителей специалистов.
Рост производительности труда в результате внедрения технических решений:
гдеПТ1 и ПТ2 – производительность труда одного работающего по аналогу и по
Рост производительности труда работающих:
Рост производительности труда рабочих:
Затраты на производство и реализацию продукции:
Сгод = Спер + Спост(7.5)
гдеСпер – затраты на производство постоянные;
Спер – затраты на производство переменные.
По аналогу: Сгод = 72283562880 + 2108122698 = 74391685578 руб.
По проекту: Сгод = 80656870522 + 2024814198 = 82681684720 руб.
Себестоимость ректификации 1 тонны продукции (ДЭА):
По аналогу: СС = 74391685578 12500 = 5951335 руб.
По проекту: СС = 82681684720 14000 = 5905835 руб.
Фондоотдача рассчитывается по формуле:
Ф = (В×Ц) ОПФср.год(7.7)
гдеОПФср.год – среднегодовая стоимость основных фондов или капитальные затраты
на здания и оборудование;
Ц – цена 1 тонны продукции моноэтиленгликоля Ц = 66100 руб. без НДС
По аналогу: Ф = (12500×66100) 135450540 = 610 руб.1 руб.
По проекту: Ф = (14000×66100) 128565540 = 720 руб.1 руб.
Валовая выручка от реализации продукции (без НДС):
По аналогу: ВВ = 12500×66100 = 8262500000 руб.
По проекту: ВВ = 14000×66100 = 9254000000 руб.
ПРвал = ВВ – Сгод(7.9)
По аналогу: ПРвал = 8262500000 – 74391685578 = 8233314422 руб.
По проекту: ПРвал = 9254000000 – 82681684720 = 9858315280 руб.
Налог на прибыль (20%):
По аналогу: 20% × ПРвал = 020 × 8233314422 = 1646662884 руб.
По проекту: 20% × ПРвал = 020 × 9858315280 = 1971663056 руб.
Чистая прибыль предприятия:
Прчист = Првал – налог на прибыль(7.10)
По аналогу: Прчист = 8233314422 – 1646662884 = 6586651538 руб.
По проекту: Прчист = 9858315280 – 1971663056 = 7886652224 руб.
Запас оборотных средств по материальным затратам:
ОСМЗ = ((В × Ц)365 дней) × 2 дня(7.11)
По аналогу: ОС = (12500×66100 365)×2 = 452739726 руб.
По проекту: ОС = (14000×66100 365)×2 = 507068493 руб.
Запас оборотных средств по готовой продукции:
ОСГП = (ВВ 365 дней) × 15 дней(7.12)
По аналогу: ОСГП = (8262500000 365)×15 = 3395547945 руб.
По проекту: ОСГП = (9254000000 365)×15 = 3803013699 руб.
Запас оборотных средств по заработной плате:
ОСЗП = (ГодФЗП всех работающих 365 дней) × 15 дней(7.13)
ОСЗП = ((17 276 3710 + 4 446 0000) 365)×15 = 892 70018 руб.
Прочие оборотные средства (10%):
ОСпрочие = 10% × Σ(ОСМЗ + ОСГП + ОСЗП)(7.14)
По аналогу: ОСпрочие= 391928646 руб.
По проекту: ОСпрочи = 438108098 руб.
Всего оборотных средств:
По аналогу: ОС = 4311215102 руб.
По проекту: ОС = 4819189074 руб.
Рентабельность продукции:
Rпр-ции = (Ц – СС)СС ×100% (7.15)
гдеСС – себестоимость 1 тонны продукции.
По аналогу: Rпр-ции = (66100 – 5951335) 5951335×100% = 1107%
По проекту: Rпр-ции = (66100 – 5905835) 5905835 ×100% = 1192%
Рентабельность продаж:
Rпродаж = (ПРчист ВВ) ×100%(7.16)
По аналогу: Rпродаж = (6586651538 8262500000) ×100% = 797%
По проекту: Rпродаж = (7886652224 9254000000) ×100% = 852%
Рентабельность производства:
Rпроиз-ва = (ПРчист (КЗ+ОС)) ×100%(7.17)
По аналогу: Rпроиз-ва = (6586651538 (135 450 540+ 4311215102) ×100% =
По проекту: Rпроиз-ва = (7886652224 (128 565 540+ 4819189074) ×100% =
Годовой экономический эффект (модернизация производства):
Эгод = (Сгод(проект) – Сгод(аналог)) *Bпроект(7.18)
гдеВпроект – производительность производства по этаноламинам;
Эгод = (74391685578 – 82681684720) *14000 . = 637003127 руб.
Срок окупаемости дополнительных капитальных затрат на модернизацию:
Ток = Кдоп Прирост ПРчист(7.19)
Ток = 128 565 5407886652224 = 16
Срок окупаемости – 1 год и 7 месяцев
Таблица 7.15 –Технико-экономические показатели процесса
Годовой выпуск продукции в натуральном выражении:
по смеси этаноламинов
по диэтаноламину (ДЭА)
Затраты на производство и реализацию продукции (Сгод)
Инвестиции всегов том числе:
-капитальные затраты в основные средства (таблица 7.5);
Численность (таблицы 7.7 7.8)
- в том числе рабочих
Продолжение таблицы 7.16
Производительность труда:
Среднегодовая зарплата:
Себестоимость 1 тонны ДЭА (без НДС)
Оптовая цена 1 тонны ДЭА (без НДС)
Срок окупаемости дополнительных капитальных затрат на модернизацию
Годовой экономический эффект от модернизации производства
Таким образом за счет увеличения производительности на 122 % получили следующие результаты:
затраты на производство увеличились на 11 %
производительность труда выросла на 12%;
себестоимость снизилась на 1 %;
прирост чистой прибыли составляет 20%.
Данный проект по разработанным проектным решениям финансово реализуем и представляется экономически выгодным и привлекательным.

титульник диплома.doc

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Казанский национальный исследовательский технологический университет»
ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА
ВКР-2069635-240401-12-13
(бакалавр специалист магистр)
(проектный исследовательский комбинированный)
Выделение товарного диэтаноламина
по экономической части
( Ю. В. Пантелеева )
по безопасности и экологии
по автоматизации производства и метрологии
( Н. Ю. Поникарова )

чертеж колонны л.1 .dwg

если входят в объем поставки)
Сведения о предохранительных клапанах
Район территории по скоростным напорам ветра
Число циклов нагружения за весь срок службы
Прибавка на коррозию
Марка основного металла
Поверхность теплообмена
Пожароопасность по ГОСТ 12.1.004-91
Взрывоопасность по ГОСТ 12.1.011-78
Класс опасности по ГОСТ 12.1.007-76
Минимально-допустимая отри-
Максимальная рабочая
Техническая характеристика
ВКР.ВТД.12.00.00.00 С7
ВКР.ПМБВ.06.07.00.00.СБ
Реактор. Узлы и детали
монтажных щтуцеров смотри вид Н.
выполнить по наружному диаметру патрубков .
Внутренний диаметр укрепляющих колец для штуцеров и люков
всей поверхности аппарата
шаг расположения - не более 500 мм .
Элементы крепления теплоизоляции по ГОСТ 17314-81 размещать по
Аппарат теплоизолируется по монтажно-технологическому проекту .
Сварка деталей из углеродистой стали - электрод Э46А ГОСТ 9467-75.
Сварка деталей из легированной стали - электрод типа Э-07Х20Н9
Трубы приняты по ГОСТ 9940-81 и ГОСТ 9941-81 .
Основной материал - см. табл. #1 .
Действительное расположение штуцеров
проведены в соответствии с ОСТ 26-291-94 с изм. 1
испытания и приемка аппарата должны быть
*Размеры для справок.
Технические требования
типа Э-10Х25Н13Г2 ГОСТ 10052-75.
Сварка деталей из легированной и углеродистой стали - электрод
Техническая характеристика:
Среда - смесь диэтаноламина и триэтаноламина
Рабочая температура - не более 210 С
Рабочее давление - 5 мм. рт. ст.
Группа аппарата - 5а
Насадка - поставка ИВЦ "Инжехим" Плотность 300 кгм
Место установки - наружная установка
Выход кубового остатка
Для замера температуры
Вход парожидкостной смеси
Отбор кубовой жидкости
Таблица штуцеров и люков
Выход бокового продукта
ВКР.ВТД.12.03.00.00.ВО
Колонна ректификации

Спецификация.dwg

ПИ "Союзхимпромпроект
Шероховатость обрабатываемых поверхностей деталей
если входят в объем поставки)
Сведения о предохранительных клапанах
Район территории по скоростным напорам ветра
Число циклов нагружения за весь срок службы
Прибавка на коррозию
Марка основного металла
Поверхность теплообмена
Пожароопасность по ГОСТ 12.1.004-91
Взрывоопасность по ГОСТ 12.1.011-78
Класс опасности по ГОСТ 12.1.007-76
Минимально-допустимая отри-
Максимальная рабочая
Техническая характеристика
по ГОСТ 5264-80.Электрод Э 42А ГОСТ 9467-75.
Допускается изготовить кольцо сварным.Сварной шов С17
Маркировать номер заказа
Ст3сп4 ГОСТ 14637-89
Коэффициент прочности
Визуалный осмотр и измерения
Механические испытания
Норма герметичности по
Гидравлический с люминисцент-
ГГ(выбор по ОСТ 26-2079-80)
ным индикаторным покрытием
Визуальный послойный
Класс герметичности по
дефектности по ОСТ 26-5-88)
Норма оценки качества(класс
Класс чувствительности по
дефектности по ГОСТ 23055-78)
дефектности по ОСТ 26-5-99)
Электрод типа Э50А по ГОСТ 9467-75 .
ПИ Союзхимпромпроект
Методы контроля сварного шва - см. М.43614.00.000 СБ
Маркировать номер заказа
М детали поз.1 - краской .
Электрод типа Э42А ГОСТ 9467-75 .
Шероховатость поверхностей реза деталей БЧ -
фланца относительно оси не более 0
Допуск перпендикулярности уплотнительной поверхности
*Размеры для справок
глубиной не более 1 мм .
Ra25 мкм при кругообразном направлении неровностей .
регистр. номер детали.
Чертеж выполнен на основании ГОСТ 12820-80 .
при этом местная подчистка (подторцовка)
поверхности под гайки (головки болтов) допускается
Допускается обработка поверхности Б с шероховатостью
При изготовлении из листа допускается шероховатость
Неуказанные предельные отклонения размеров : Н14
Предельные отклонения размеров: h14.
регистрационный номер детали.
*Размер для справок.
Шпилька ОСТ26-2040-96
Прокладки Гост 15180-86
М регистрационный номер детали.
Шероховатость обрабатываемых поверхностей детали БЧ-Rа-25
Маркировать М регистрационный номер детали.
Ведомость технического проекта
ВКР.ВТД.12.00.00.00 ТП
Пояснительная записка
технического проекта
ВКР.ВТД.12.00.00.00 С6
ВКР.ВТД.12.02.00.00 ВО
ВКР.ВТД.12.00.00.00 СБ
Колонна ректификационная
ВКР.ВТД.12.00.00.00 С6
ВКР.ВТД.12.01.00.00
ВКР.ВТД.12.02.00.00
Хвостовой конденсатор
ВКР.ВТД.12.03.00.00
ВКР.ВТД.12.04.00.00
ВКР.ВТД.12.06.00.00
ВКР.ВТД.12.08.00.00
ВКР.ВТД.12.09.00.00
ВКР.ВТД.12.10.00.00
ВКР.ВТД.12.11.00.00
ВКР.ВТД.12.12.00.00
ВКР.ВТД.12.13.00.00
ВКР.ВТД.12.20.00.00
ВКР.ВТД.12.07.00.00
ВКР.ВТД.12.14.00.00
ВКР.ВТД.12.16.00.00
Пленочный испаритель
ВКР.ВТД.12.18.00.00
ВКР.ВТД.12.19.00.00
ВКР.ВТД.12.21.00.00
ВКР.ВТД.12.22.00.00
ВКР.ВТД.12.23.00.00
ВКР.ВТД.12.17.00.00
ВКР.ВТД.12.34.00.00
ВКР.ВТД.12.24.00.00
ВКР.ВТД.12.26.00.00
ВКР.ВТД.12.32.00.00
ВКР.ВТД.12.33.00.00
ВКР.ВТД.12.27.00.00
ВКР.ВТД.12.29.00.00
ВКР.ВТД.12.30.00.00
ВКР.ВТД.12.31.00.00
ВКР.ВТД.12.28.00.00
ВКР.ВТД.12.35.00.00
ВКР.ВТД.2069635-240401-12-13ПЗ
колонны ректификационной поз.3
ВКР.ВТД.12.00.00.00 С7
ВКР.ВТД.12.03.00.00.ВО
Обечайка Ф1000; S=14
Фланцы ГОСТ 12820-80
ВКР.ВТД.12.03.02.00
ВКР.ВТД.12.03.03.00
ВКР.ВТД.12.03.04.00
ВКР.ВТД.12.03.05.00
ВКР.ВТД.12.03.06.00
ВКР.ВТД.12.03.07.00
ВКР.ВТД.12.03.08.00
ВКР.ВТД.12.03.09.00
ВКР.ВТД.12.03.05.01
ВКР.ВТД.12.03.05.03
ВКР.ВТД.12.03.05.04
ВКР.ВТД.12.03.05.02
ВКР.ВТД.12.03.05.05
Штуцера АТК 24.218.06-90
Гайки ОСТ 26-2041-96
Прокладки ГОСТ 15180-86
ВКР.ВТД.12.03.11.01
ВКР.ВТД.12.03.11.02
Шпилька 1-М27-8gх150
Шпилька 1-М24-8gх130
Шпилька 1-М20-8gх120
Шпильки ОСТ 26-2040-96
Шпилька 1-М20-8gх110
Шпилька 1-М16-8gх100
Колонна ректификации

чертеж колонны л.2.dwg

если входят в объем поставки)
Сведения о предохранительных клапанах
Район территории по скоростным напорам ветра
Число циклов нагружения за весь срок службы
Прибавка на коррозию
Марка основного металла
Поверхность теплообмена
Пожароопасность по ГОСТ 12.1.004-91
Взрывоопасность по ГОСТ 12.1.011-78
Класс опасности по ГОСТ 12.1.007-76
Минимально-допустимая отри-
Максимальная рабочая
Техническая характеристика
ВКР.ВТД.12.00.00.00 С7
ВКР.ПМБВ.06.07.00.00.СБ
Реактор. Узлы и детали
ВКР.ВТД.12.03.00.00.СБ
Колонна ректификации

Компоновка кон.dwg

ВКР.ВТД.12.00.00.00.С7
ВКР.ВТД.12.00.00.00 С7
Чертеж компоновки оборудования

Экономика плакат.doc

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
Годовой выпуск продукции в натуральном выражении (по смеси этаноламинов):
по диэтаноламину (ДЭА)
Затраты на производство и реализацию продукции (Сгод)
Инвестиции всего в том числе:
капитальные затраты в основные средства
Численность работающих в том числе:
Производительность труда:
Среднегодовая зарплата:
Себестоимость 1 тонны

схема в записку.dwg

Рисунок 3.2 Технологическая схема ректификации диэтаноламина

Схема.dwg

ПИ "Союзхимпромпроект
Шероховатость обрабатываемых поверхностей деталей
если входят в объем поставки)
Сведения о предохранительных клапанах
Район территории по скоростным напорам ветра
Число циклов нагружения за весь срок службы
Прибавка на коррозию
Марка основного металла
Поверхность теплообмена
Пожароопасность по ГОСТ 12.1.004-91
Взрывоопасность по ГОСТ 12.1.011-78
Класс опасности по ГОСТ 12.1.007-76
Минимально-допустимая отри-
Максимальная рабочая
Техническая характеристика
по ГОСТ 5264-80.Электрод Э 42А ГОСТ 9467-75.
Допускается изготовить кольцо сварным.Сварной шов С17
Маркировать номер заказа
Ст3сп4 ГОСТ 14637-89
Коэффициент прочности
Визуалный осмотр и измерения
Механические испытания
Норма герметичности по
Гидравлический с люминисцент-
ГГ(выбор по ОСТ 26-2079-80)
ным индикаторным покрытием
Визуальный послойный
Класс герметичности по
дефектности по ОСТ 26-5-88)
Норма оценки качества(класс
Класс чувствительности по
дефектности по ГОСТ 23055-78)
дефектности по ОСТ 26-5-99)
Электрод типа Э50А по ГОСТ 9467-75 .
ПИ Союзхимпромпроект
Методы контроля сварного шва - см. М.43614.00.000 СБ
Маркировать номер заказа
М детали поз.1 - краской .
Электрод типа Э42А ГОСТ 9467-75 .
Шероховатость поверхностей реза деталей БЧ -
фланца относительно оси не более 0
Допуск перпендикулярности уплотнительной поверхности
*Размеры для справок
глубиной не более 1 мм .
Ra25 мкм при кругообразном направлении неровностей .
регистр. номер детали.
Чертеж выполнен на основании ГОСТ 12820-80 .
при этом местная подчистка (подторцовка)
поверхности под гайки (головки болтов) допускается
Допускается обработка поверхности Б с шероховатостью
При изготовлении из листа допускается шероховатость
Неуказанные предельные отклонения размеров : Н14
Предельные отклонения размеров: h14.
регистрационный номер детали.
*Размер для справок.
Шпилька ОСТ26-2040-96
Прокладки Гост 15180-86
М регистрационный номер детали.
Шероховатость обрабатываемых поверхностей детали БЧ-Rа-25
Маркировать М регистрационный номер детали.
Ведомость технического проекта
Хвостовой конденсатор
Барометрический сборник
Пленочный испаритель
ВКР.ВТД.12.00.00.00.С6
Наименование среды в трубопроводе
Условное обозначение
Выделение товарного диэталонамина. Схема общая комбинированная
Товарный ДЭА на склад
КНИТУ каф.ТООНС гр.4193-2В

Заключение, список использованной литературы.doc

В ходе выполнения дипломного проекта проведен расчет ректификационной установки производства диэтаноламина. В проекты материальные и тепловые балансы определены технические характеристики аппаратов.
Разработаны мероприятия по охране труда технике безопасности и противопожарной профилактике автоматизации производства проведена экологическая оценка проектных решений. Проведенное технико-экономическое обоснование свидетельствует об экономической целесообразности проекта.
В проекте по сравнению с аналогичным производством заменены средства автоматизации на более современные предложен вариант выноса теплообменника на этажерку (отдельно от ректификационной колонны поз.3).
За счет увеличения по сравнению с аналогом производительности на 122 % получили следующие результаты: затраты на производство увеличились на 69 % капитальные затраты в основные средства на 29 % вложения в оборотные средства на 131 % производительность труда работающих и рабочих возросла на 122 % а себестоимость ректификации ДЭА снизилась на 103 %.
Список использованных источников
Малиновский М.С. Окиси олефинов и их производные М.С. Малиновский. - М.: Государственное науч.-техническое изд-во научн. лит. 1981 - 554 с: ил.
Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза Н.Н. Лебедев. М.: Химия 1981. 608 с.: ил.
Юкельсон И.И. Технология основного органического синтеза И.И. Юкельсон. - М.: Химия 1968 - 848 с.: ил.
Основные процессы и аппараты химической технологии.: пособие по проектированию под ред. Ю.И. Дытнерского [и др.]. – М.: Химия 1983. – 272 с.: ил.
Павлов К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: учебное пособие для вузов К.Ф. Павлов П.Г. Романков А.А. Носков. – Л.: Химия1987. – 576 с.: ил.
Компьютерный расчет процесса ректификации: учеб. пособие Казан. гос. технол. ун-т; сост.: Ф.Г. Гариева и [др.]. - Казань 2006. 84 с.
Проектирование химических аппаратов с мешалками: учеб. пособие Казан. гос. технол. ун-т; сост.: А.А. Александровский и [др.]. - Казань 1989. 60 с.
Лащинский А. А. Конструирование сварных химических аппаратов А.А Лащинский – Л.: Машиностроение 1981. – 382 с.: ил.
Лащинский А.А. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры А.А. Лащинский Р.А. Толчинский. – М.: Машиностроение 1970. – 752 с..
Дипломное проектирование по специальности 250100: методические указания Казан. гос. технол. ун-т; сост.: Ф.Г. Гариева В.И. Гаврилов С.Х. Нуртдинов В.М. Мурзин Р.Е. Емелюшин Т.В. Бурмакина. – Казань2001. – 60 с.
Проектирование химических аппаратов с мешалками: учеб. пособие КХТИ А.А. Александровский Ю.Л. Шкляр В.С. Чураков Э.Н. Островская. – Казань1989. – 60 с.
Голубятников В.А. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности: учебн. для техникумов В.А. Голубятников В.В. Шувалов. – 2-е изд. перераб. и доп. –М.: Химия 1985. – 352 с.: ил.
Охрана труда в химической промышленности Г.В. Макаров А.Я. Васин Л.К. Маринина П.И. Софинский В.А. Старобинский Н.И. Торопов. – М.: Химия 1989. –496 с.: ил.
Обеспечение производственной и экологической безопасности: метод. указания и рекомендации по дипломному проектированию Казан. гос. технол. ун-т; сост. Ф.М. Гимранов Д.К. Шаяхметов Н.К. Нугаева [и др.]. – Казань 1998. – 60 с.
Безопасность жихнедеятельности. ч.3: Взрыво- и пожароопасность производственных объектов: учебное пособие Казан. гос. технол. ун-т; сост: Ф.М. Гимранов [и др.]. – Казань 2005. – 148 с.
Экономическое обоснование курсовых и дипломных проектов: метод. указания сост. Н.В. Лыжина Ю.В. Пантелеева. Казань: Изд-во Казан. гос. технол. ун-та 2008. 106 с.
ГОСТ Р 52857.2-2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет цилиндрических и конических обечаек выпуклых и плоских днищ и крышек. – Введ. 1.04.2008. – М.: ИПК Издательство стандартов 2008.– 41 с.
ГОСТ Р 51273-99. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Определение расчетных усилий для аппаратов колонного типа от ветровых нагрузок и сейсмических воздействий. – Введ. 1.01.2000. – М.: Стандартинформ 2008.– 16 с.
АТК 24.200.04-90. Альбом типовых конструкций. Опоры цилиндрические и конические вертикальных аппаратов. Типы и основные размеры. – Взамен ОСТ 26-467-84. – Введ. 01.01.1991. – 21 с.
ГОСТ Р 51274-99. Сосуды и аппараты. Аппараты колонного типа. Нормы и методы расчета на прочность. – Введ.1.01.2000. – М.: ИПК Издательство стандартов 2008. – 17 с.
ГОСТ 9931-85*. Корпуса цилиндрические стальных сварных сосудов и аппаратов. Типы основные параметры и размеры. – Взамен ГОСТ 9931-79. – Введ.1.01.1987. – М.: Издательство стандартов 1988. – 22 с.
ГОСТ 12.1.005-88. Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. – Взамен ГОСТ 12.1.005-76. – Введ. 1.01.1989. – М.: Сдандартинформ 2005. – 48 с.
ГОСТ 12.1.007-76. Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности. – Введ. 1.01.1977. – М.: Сдандартинформ 2007. – 5 с.
ПУЭ. Правила устройства электроустановок: утв. М-вом энергетики Рос. Федерации 08.07.02: ввод в действие с 01.01.03. – 7-е и 6-е изд. – СПб.: ДЕАН 2011. - 1168 с.
ГОСТ Р 51330.9-99 (МЭК 60079-10-95). Электрооборудование взрывозащищенное. Часть10. Классификация взрывоопасных зон. – Введ. 1.01.2001. – М.: ИПК Издательство стандартов 2000. – 52 с.
ГОСТ 9293-74 (ИСО 2435-73). Азот газообразный и жидкий. Технические условия. - Переиздан с изменениями 1÷3. – Взамен ГОСТ 9293-59. – Введ. 1.01.1976. – М.: Стандартинформ 2007. – 24 с.
СанПиН 2.2.12.1.1.1200-03. Проектирование строительство реконструкция и эксплуатация предприятий. Планировка и застройка населенных мест. Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий сооружений и иных объектов. – Взамен СанПиН 2.2.12.1.1.1200-01. - Введ. 01.03.2008. – М.: ИИЦ Госкомсанэпиднадзора России» 2003. – 53 с.
Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств: ПБ 09-540-03: утв. Госгортехнадзором России 05.05.03. – М.: ГУП «НТЦ Промышленная безопасность» 2003. – 109 с.
Методические указания о порядке разработки плана локализации и ликвидации аварийных ситуаций (ПЛАС) на химико-технологических объектах: РД 09-536-03: утв. Госгортехнадзором России 18.04.03. – М.: ГУП «НТЦ Промышленная безопасность» 2003.– 68 с
ГОСТ 12.2.085-02. Клапаны предохранительные. Сосуды работающие под давлением. Требования безопасности. – Взамен ГОСТ 12.2.085-82. – Введ. 19.09.02. – Минск: ИПК Издательство стандартов 2002. – 12 с.
Правила устройства и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов:
Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов работающих под давлением: ПБ 03-576-03: утв. Госгортехнадзором России 11.06.03. - М.: ГУП «НТЦ Промышленная безопасность» 2003. – 192 с.
СН 2.2.42.1.8.562-96. Санитарные нормы. Физические факторы производственной среды. Физические факторы окружающей природной среды. Шум на рабочих местах
в помещениях жилых общественных зданий и на территории жилой застройки. - Взамен СанПин 3223-85. – Введен 31.10.1996. – М.: ИИЦ Минздрава России 1997. – 12 с.
СНиП 21-01-97*. Пожарная безопасность зданий и сооружений. – Взамен СНиП 2.01.02-85*. – Введен 01.01.1998. – М.: ГУП ЦПП 2002. – 28 с.
Инструкция по устройству молниезащиты зданий сооружений и промышленных коммуникаций: СО 153-34.21.122-2003: утв. Мин. Энергетики России 30.06.03. – Взамен РД 34.21.122-87. – Введен 30.06.2003. – М.: ЦПТИ ОРГРЭС 2004. – 47 с.
ГОСТ 2.105-95 ЕСКД. Общие требования к текстовым документам. – Взамен ГОСТ 2.105-79. – Введен 01.07.1996. – М.: Стандартинформ 2007. – 36 с.
ГОСТ 7.1-2003. Система стандартов по информации библиотечному и издательскому делу. Библиографическая запись. Библиографическое описание. Общие требования и правила составления. – Взамен ГОСТ 7.1-84. – Введен 01.07.2004. – М.: Стандартинформ 2010. – 54 с.
ГОСТ 2.793-79* ЕСКД. Обозначения условные графические. Элементы и устройства машин и аппаратов химических производств. Общие обозначения. – Взамен ГОСТ 2.780-68 и ГОСТ 2.789-74. – Введен 01.01.81г. – 6 с.
ГОСТ 2.788-74 ЕСКД. Обозначения условные графические аппараты выпарные. – Введен 01.01.75. – 4 с.
ГОСТ 2.782-96 ЕСКД. Обозначения условные графические. Машины гидравлические и пневматические. – Взамен ГОСТ 2.782-68. – Введен 01.01.98. – 15 с.
ГОСТ 21.404-85 СПДС. Автоматизация технологических процессов. Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах. – Введен 01.01.1966. – М.: Стандартинформ 2007. – 17 с.
Перечень выполненных чертежей
Схема общая комбинированная 2 листа формат А1
Колонна ректификационная 2 листа формат А1
Схема компоновки оборудования 1 лист формат А1

4 Автоматизация и автоматические системы управления технологическим процессом в.1.doc

4 Автоматизация и автоматические системы управления технологическим процессом
1 Цель и назначение автоматизации
Внедрение 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:
-й уровень полевого КИП;
-й уровень - станции управления процессом;
З-й уровень оперативного персонала базирующийся на инженерных и станциях операторов технологического процесса.
-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 23 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. Рисунок 3.1 «Структура АСУТП» представленная ниже в упрощённом виде демонстрирует связи между уровнями.
Рисунок 4.1 – 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 вводавывода;
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 504 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 вводавывода. Он предназначен для подключения аналоговых и дискретных сигналов. Модуль SAM обеспечивает высокую пропускную способность для стандартных сигналов вводавывода (аналоговые входные сигналы (4-20) мА аналоговые выходные сигналы (4-20) или (0-20) мА а также дискретные входы и выходы). К модулю SAM можно подключить до 32 каналов. Каждый канал может быть сконфигурирован для работы с аналоговым входом (4-20) мА аналоговым выходом (4-20) мА или (0-20) мА дискретным входом или дискретным выходом. Стандартный дискретный модуль (SDM) имеет 32 канала вводавывода каждый из них может быть сконфигурирован как дискретный входвыход дискретный импульсный выход. Модуль позволяет управлять работой электродвигателя отсечного канала.
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.
2 Анализ статических и динамических характеристик объекта регулирования
В химической технологии многочисленную группу составляют массообменные процессы из которых наиболее распространена ректификация. Автоматическое регулирование процесса ректификации одно из наиболее сложных задач возникающих при автоматизации химических производств. Это объясняется сложным характером технологического процесса взаимной зависимостью основных регулируемых параметров а также большой инерционностью и запаздыванием присущим ректификации как объектам регулирования. Задача управления процессом ректификации заключается в получении продуктов разделения (дистиллята и кубового остатка) определённой чистоты при заданной производительности установки и минимальном расходе греющего пара. Основными возмущающими воздействиями для колонны являются изменение состава расхода и температуры питания давления в линии греющего пара.
Трудность регулирования процесса ректификации объясняется еще и частотой и амплитудой возмущений. В объекте имеют место такие возмущения как изменения начальных параметров исходной смеси а также тепло- и хладоносителей изменения свойств теплопередающих поверхностей отложение веществ на стенках и т.д.
Воздействие некоторых из перечисленных факторов на процесс ректификации можно устранить или значительно уменьшить с помощью локальных схем автоматического регулирования.
По отношению к главному объекту регулирования колонне эти системы автоматического регулирования являются "внешними" и не оказывают влияния на процессы регулирования в колонне. Расходной смеси поступающей в колонну можно регулировать с помощью регулятора расхода. Температура исходной смеси автоматически регулируется регулятором который воздействует на расход пара подаваемого в теплообменник. Давление в линии греющего пара регулируется с помощью регулятора давления.
Существенно влияет на ход процесса ректификации давление в колонне поэтому его необходимо стабилизировать. Давление изменяется по высоте колонны и в разных точках отличается на величину гидравлического сопротивления участка расположенного между данными точками. В большинстве случаев гидродинамический режим процесса ректификации остаётся достаточно стабильным и гидравлическое сопротивление можно считать постоянным. Поэтому достаточно стабилизировать давление в одной точке например в верхней части колонны.
Наиболее сложной задачей является автоматическое регулирование состава готовых продуктов разделения.
Как правило автоматически регулируется состав только одного продукта. Если необходимо обеспечить заданную чистоту дистиллята то датчик состава устанавливают в верхней части колонны или на линии отбора дистиллята и регулятор состава воздействует на клапан установленный на линии подачи флегмы на орошение колонны. Часто регулирование состава продуктов ректификации производят по температуре в верхней или нижней части колонны. Измерение температуры производят на одной из тарелок (контрольная тарелка) на которой изменение состава жидкости вызывает наибольшее изменение температуры. Контрольную тарелку выбирают по данным анализ статистической характеристики колонны. Точность измерения а значит и регулирование состава по температуре невысока.
Объект регулирования уровня характеризуется самовыравниванием. Это объясняется тем что если в какой-то момент времени приток сырья резко увеличивается то уровень повышается возрастает гидравлический напор сток повышается то есть происходит самовыравнивание.
Большое значение для процесса ректификации имеет температура исходной смеси. Если смесь начинает поступать в колонну при температуре меньшей чем температура кипения она должна нагреваться до этой температуры парами идущими из нижней части колонны. Конденсация паров при этом увеличивается что нарушает весь режим процесса ректификации. Поэтому температуру исходной смеси стабилизируют изменением расхода теплоносителя подаваемого в теплообменник тем самым ликвидируют одно возмущение.
Контролируемые и регулируемые параметры производства приведены в таблице 4.1.
Таблица 4.1 Контролируемые и регулируемые параметры
Буферная емкость поз. 10
Буферная емкость поз. 19
Буферная емкость поз. 20
Буферная емкость поз. 30
Буферная емкость поз. 31
Буферная емкость поз. 32
Характеристика автоматизированных процессов приведена в таблице 4.2.
Таблица 4.2 Характеристика автоматизированных процессов
Величина параметра и размерность
Продолжение таблицы 4.2
Буферная емкость поз.10
Буферная емкость поз.19
Буферная емкость поз.20
Температура бокового зоны отбора
Температура зоны питания
Буферная емкость поз.30
Буферная емкость поз.31
Буферная емкость поз.32
Спецификация технических средств автоматизации представлена в таблице 4.3 [14]
Таблица 4.3 – Спецификация технических средств автоматизации
Номер позиции на функциональной схеме
Наименование параметра среды и места отбора импульс
Предел. Рабочее значение параметра
Наименование и характеристика
Завод изготовитель или поставщик
Объемный расход исходной смеси
Вторичный одноканальный показывающий и регистрирующий прибор (миллиамперметр). Вх. (4-20) mA k = 05
Преобразователь измерительный взрывозащищенный разности давлений с токовым выходом (4-20) mA. Перепад давления 25 КПа k = 0.5. Допустимое рабочее давление 4 МПа. Питание 24 В
Диафрагма камерная диаметр
условного перехода Dу = 100 мм
Условное давление Ру = 25 МПа
Продолжение таблицы 4.3
температуры в буферной емкости
Термопреобразователь сопротивления. Измеряемая среда: твердые жидкие газообразные сыпучие веществ; Выход (4-20) mA. Диапазон измеряемых температур (-50 +180) оС; k = 0.25
Регулирующий клапан с
пневмоприводом 881021-45.
Dу = 80 мм Ру = 4 МПа
Максимальный перепад давления:
Класс протечки ANSI:VI
Коэффициент пропускной способности: Cv = 110.
Регулирование температуры выхода кубовой жидкости
Термопреобразователь сопротивления измеряемая среда: твердые жидкие газообразные сыпучие вещества; Выход (4-20) диапазон измеряемых температур) (-50 +500) оС
Номен. каталог 2011 стр.145
Регулирование температуры куба колонны поз.1
Термопреобразователь сопротивления измеряемая среда: твердые жидкие газообразные сыпучие вещества; Выход (4-20) диапазон измеряемых температур) (-50 +500) оС k = 0.5
Контроль уровня в кубе колонны
Радарный измеритель уровня. Выходной сигнал (4-20) mA. Жидкость тестообразная масса (05-30) м k = 0.05 имеет цифровой выходной сигнал (протокол HART)
Emerson Process Management
Регулирующий клапан нормально закрытый. Диаметр условного Ду = 40 мм условное давление Ру = 03 МПа тип привода – МИМ. Вход (4-20) mA
питания колонны поз.1
Питающая часть колонны поз.2
Интеллектуальный преобразователь температуры. Выходной сигнал
(4-20) mAHART НСХ K диапазон измеряемых температур (-50 +300 )0C. Доп. погр. анал. сигн. 10C цифр. сигн. 050C.
ПГ Метран г. Челябинск
Контроль температуры верха колонны поз.1
Контроль температуры охлаждающей воды подаваемой в конденсатор поз.4
Контроль уровня в емкости поз.6
Преобразователь измерительный гидростатического давления с токовым выходом (4-20) mA k = 0.5.
Метран-100-ДГ Модель 1531
Номен. каталог 2009 стр.15
Показывающий регистрирующий вторичный прибор для измерения температуры уровня давления расхода и т.д.Вход (4-20) mA Выход (4-20) mA k = 0.5; имеет двухпозиционное устройство сигнализации; габариты (120х160х618) мм; масса 12 кг
Номен. каталог 2011 стр. 320
Контроль уровня сборнике поз.7
Регулирование температуры куба колонны поз.2
Контроль уровня в кубе колонны поз.2
питания колонны поз.2
Контроль температуры верха колонны поз.2
Преобразователь избыточного давления взрывозащищенный с токовым выходом (4-20) mA. Перепад давления 25 КПа k = 05.
Номен. каталог 2009 стр.60
Контроль температуры охлаждающей воды подаваемой в конденсатор поз.14
Контроль уровня в емкости поз.16
Контроль уровня в емкости поз.17
Контроль уровня в емкости поз.20
Контроль температуры емкости поз.20
Контроль уровня в емкости поз.19
Контроль температуры емкости поз.19
Регулирование температуры куба колонны поз.3
Контроль уровня в кубе колонны поз.3
питания колонны поз.3
Питающая часть колонны поз.3
зоны бокового отбора колонны поз.3
Зона бокового отбора колонны поз.3
Контроль температуры верха колонны поз.3
Контроль уровня в емкости поз.26
Контроль уровня в емкости поз.27
Контроль уровня в емкости поз.32
Контроль температуры емкости поз.32
Контроль уровня в емкости поз.29
Контроль уровня в емкости поз.31
Контроль температуры емкости поз.31
Контроль уровня в емкости поз.30
Контроль температуры емкости поз.30

6 Обеспечение производственной и экологической безопасности.doc

6 Обеспечение производственной и экологической безопасности
1 Характеристика производственной и экологической опасности проектируемого объекта (установки)
1.1 Назначение и краткая характеристика объекта
Проектируемый объект установка ректификации диэтаноламина состоящая из колонны поз.1 отгонки воды и остаточного аммиака из смеси этаноламинов колонны поз. 2 отгонки моноэтаноламина колонны поз. 3 отгонки диэтаноламина марки А.
Основным аппаратом является ректификационная колонна поз. 3 предназначенная для получения диэтаноламина марки А боковым отбором триэтаноламина по кубу колонны и отгона легкокипящих компонентов (вода моноэтаноламин) по верху колонны.
Колонна поз. 3 представляет собой вертикальный цилиндрический насадочный аппарат диаметром 10 м установлены три секции насадки:
секция (снизу) высотой 3200 мм
Ввод питания под средней секцией ввод флегмы над верхней секцией боковой отбор расположен между средней и верхней секциями.
Высота цилиндрической части - 15800 мм
Высота с патрубком для установки дефлегматора – 17300 мм
Высота с юбкой – 23300 мм
Давление рабочее – 5 мм.рт. ст.
Температура рабочая – 2100С
Режим работы колонны поз. 3
Остаточное давление вверху колонны не более 40 мм рт. ст.
Температура верха колонны не более 150 0С.
Температура в зоне бокового отбора (150-165) 0С
Температура в кубе колонны не более 210 0С
В колонну поз. 3 подается кубовая жидкость колонны поз. 2 содержащая воду (012%) МЭА (481%) ДЭА (5954%) ТЭА (3553%). Сверху колонны отгоняются легкокипящие компоненты состава: вода (167%) МЭА (9319%) ДЭА (514%); боковым отбором получают диэтаноламин состава: вода (001%) МЭА (056%) ДЭА(9791%) ТЭА (152%) несконденсировавшиеся пары состава: вода (8077%) МЭА (1923%) сдуваются на ПЭН. Снизу получают кубовую жидкость - триэтаноламин состава: вода (003%) ДЭА (892%) ТЭА (9105%).
Аппарат устанавливается на открытой площадке. Размеры наружной установки:
Колонна оборудована пленочным испарителем поз. 26 конденсатором поз.23 и хвостовым конденсатором поз. 24.
Пленочный испаритель поз. 26 - вертикальный кожухотрубчатый одноходовой аппарат диаметром 0.8 м высотой 5020 м. Расчетное давление: в трубном пространстве – вакуум в межтрубном пространстве – 25 кгссм2
Конденсатор поз. 23 - горизонтальный кожухотрубчатый двухходовой аппарат диаметром 08 м длиной 25 м. Расчетное давление: в трубном пространстве – вакуум в межтрубном – 35 кгссм2.
Конденсатор хвостовой поз. 24 – вертикальный кожухотрубчатый аппарат диаметром 1 м высотой 29 м. Рабочее давление: в трубном пространстве - 6 кгссм2 в межтрубном – вакуум.
Нормы технологического режима производства диэтаноламина приведены в таблице 6.1.
Таблица 6.1 Нормы технологического режима
Технологические показатели
Отгонка воды и остаточного аммиака из смеси этаноламинов в колонне поз. 1
в кубе колонны не более 200
в кубе колонны не более 01МПа (1 кгссм2)
Отгонка моноэтаноламина и получение диэтаноламина марки Б в колонне поз. 2
в кубе колонны не более 205
остаточное давление вверху колонны не более 40 мм рт. ст
Отгонка диэтаноламина и марки А боковым отбором в колонне поз. 3
в кубе колонны не более 210
в зоне бокового отбора
1.2 Основные физико-химические токсические взрыво- и пожароопасные характеристики веществ и материалов обращающихся в производстве
Характеристики веществ и материалов обращающихся в производстве приведены в таблице 6.2. [1 с. 274]
Таблица 6.2 Характеристики веществ и материалов обращающихся в производстве
Характер токсического воздействия на организм человека
Моноэтаноламин (массовая доля моноэтаноламина не менее 95%)
горючая жидкость с резким аммиачным запахом
Обладает щелочными свойствами оказывает раздражающее действие на кожные покровы и слизистые оболочки всасывается через неповрежденную кожу. При попадании внутрь вызывает расстройство органов дыхания кровообращения центральной нервной системы а также печени и других паренхиматозных органов.
Продолжение таблицы 6.2
Диэтаноламин (массовая доля этаноламинов не менее 98%)
густая вязкая жидкость или кристаллы желтого цвета
Обладает щелочными свойствами при длительном воздействии на кожу вызывает дерматит при попадании в глаза - ожог роговицы.
горючая жидкость (маслянистая)
Оказывает раздражающее действие на кожные покровы и слизистые оболочки. При попадании во внутрь и при вдыхании оказывает вредное воздействие на организм человека. При остром отравлении поражает центральную нервную систему печень почки кумулятивность сильная.
Не токсичен. Накопление в воздухе газообразного азота вызывает кислородную недостаточность удушье.
Вещества применяемые получаемые и обращающиеся в процессе производства этаноламинов взрыво- и пожароопасные. Основные свойства касающиеся их взрыво- и пожароопасности представлены в таблице 6.3. [15 c.350].
Таблица 6.3 Основные взрыво- и пожароопасные характеристики веществ
Пределы воспламенения %(об.)
Производство этаноламинов относится к категории пожаро-взрывоопасных производств что обуславливается наличием и применением продуктов пары которых обладают ядовитыми для организма человека свойствами и образуют с воздухом взрывоопасные смеси (окись этилена аммиак этаноламины).
1.3.Опасные и вредные производственные факторы проектируемого объекта (установки)
) Токсичность т.к. используются токсичные вещества.
Основные физико-химические и токсические свойства веществ применяемых на установке приведены в таблице 6.2.
) Взрыво- и пожароопасность так как используемые в процессе вещества являются горючими и способны образовывать с воздухом взрывоопасные смеси (таблица 6.3).
) Опасность получения механических травм и поражения электротоком связанная с наличием технологического оборудования снабженного приводами от электродвигателей (вентиляторы насосы) имеющие движущиеся части.
) Опасность падения с высоты (в связи с расположением обслуживаемого оборудования на высоте до 20 м относительно поверхности земли см. раздел 6.1.1).
) Опасность поражения разрядами атмосферного электричества так как объект находится в районе интенсивной грозовой деятельности.
) Опасность получения термических ожогов т.к. поверхности оборудования и трубопроводов имеют повышенную температуру наличие и применение пара и конденсата горячей воды и продуктов с высокой температурой.
) Риск получения химических ожогов (аммиачная вода способна при контакте с кожей вызывать химический ожог);
) Возможность накапливания зарядов статического электричества т.к. сырье и продукты производства способны на данном оборудовании подвергаться электризации с образованием опасных потенциалов.
1.4 Категорирование производственных помещений и наружных установок по взрыво- и пожарной опасности
Категорирование помещений и наружных установок по взрыво- и пожарной опасности приведены в таблице 6.4. [16 c.7]
Таблица 6.4 Категорирование помещений и наружных установок по взрыво- и пожарной опасности
Наименование производственных зданий помещений и наружных установок
Категория взрывопожарной и пожарной опасности помещений и зданий наружных установок (СП 12.13130.2009)
Насосная высокого давления
Насосная низкого давления
Наружная ректификационная установка по СП 12.13130.2009 «Определение категорий помещений зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности» относится к категории АН. Категорию АН подтверждаем расчётом.
Для определения категории пожарной опасности наружной установки рассчитываем избыточное давление взрыва расчет ведем по оксиду этилена (tвсп = 18 0С)
где ΔP избыточное давление взрыва кПа;
P0 атмосферное давление кПа P0 =101 кПа;
r расстояние от геометрического центра взрыва м;
mпр приведенная масса газа или пара кг вычисляемая по формуле 6.2:
где Qсг теплота сгорания газа или пара кДжкг;
Q0 константа равная 4520 кДжкг;
m масса горючих газов или паров поступивших в результате аварии в окружающее
пространство кг вычисляется по формуле 6.3
z коэффициент участия горючих газов и паров в горении (допускается принимать
m = W·Fи·и (6.3) [17 c.44]
где W интенсивность испарения жидкости кг(м2·с);
Fи площадь испарения м2;
и длительность испарения жидкости с
m = 95·10-4·1856·3600 = 635 кг
mпр = (16034520)·635·01= 2205 кг
ΔP > 5кПа поэтому наружная установка относится к категории АН.
1.5. Санитария классификация предприятия проектируемого объекта
Производство диэтаноламина в соответствии с СанПиН 2.2.12.1.1.1200-03 относится к I-му классу с шириной санитарно-защитной зоны 2000 м как производство алифатических аминов. [16 c.11].
Группа производственных процессов по санитарной характеристике (СНиП 2.09.04-87) - III б.
2 Технологические и технические решения (мероприятия) обеспечивающие безопасность эксплуатации объекта (установки)
2.1 Обеспечение безопасности ведения технологических процессов
Схема технологического процесса должна исключать вероятность возникновения взрывов пожаров или выбросов токсических веществ. Выбрана непрерывная схема производства как наиболее безопасная благодаря изолированности аппаратов от окружающей среды (нет необходимости для загрузки и выгрузки сырья и готовой продукции) и возможности автоматического контроля ведения процесса с обеспечением средствами противоаварийной защиты.
Измеряются и контролируются следующие параметры: температура куба колонны давление верха колонны уровень в колоннах конденсаторах и ёмкостях расход питания и флегмы в ректификационных колоннах.
Температура куба колонны регулируется регулирующим клапаном на подаче в теплообменник насыщенного пара. Давление верха колонны регулируется регулирующим клапаном на выходе из колонны. Уровень в колонне регулируется на выходе кубовой части колонны. В конденсаторе и ёмкости уровень регулируется регулирующими клапанами расположенными на выходе из них. Расход питания и флегмы регулируются регулирующими клапанами на линии нагнетания.
3. Обеспечение безопасности ведения технологического процесса
Технологические процессы осуществляются по непрерывной схеме производства.
Основное технологическое оборудование и коммуникации размещены на наружной установке.
Все аппараты и коммуникации при пуске в работу и остановке продуваются азотом до содержания кислорода не более 10% объёмных для предотвращения образования взрывоопасных смесей.
Имеются стационарные линии подачи пара и азота в аппараты.
Для защиты оборудования от разрушения при достижении давления выше расчётного на нём установлены предохранительные клапаны.
Все процессы происходят в закрытых сосудах и аппаратах.
Электрооборудование и осветительная аппаратура выполнены во взрывобезопасном исполнении с категорией и группой не ниже IIВ-Т4.
Все площадки обслуживания обеспечены ограждениями и лестницами согласно нормам СНиП и ГОСТ 23120-78 .
Управление технологическими процессами осуществляется из операторной дистанционно. Замер и регулирование давления расхода уровня производится с помощью пневматических и электронных приборов.
Предусмотрена производственная предупредительная сигнализация и система автоматических блокировок при завышении давления и температуры в аппаратах с целью предупреждения аварийных ситуаций.
На наружной установке установлены сигнализаторы довзрывоопасных концентраций; огнетушители; лафетные установки и кольца орошения.
Производственное оборудование для обеспечения коррозийной стойкости изготовлено из нержавеющей легированной стали номер 12Х18Н10Т которая обеспечивает также необходимую прочность и долговечность.
Герметичность фланцевых соединений обеспечивается при помощи
металлических (алюминиевых) прокладок используется также и паронит.
Герметичность неразъёмных соединений обеспечивается сваркой. Для герметизации вращающихся и движущихся частей применяют сальниковые торцевые уплотнения. Герметизация разъёмных соединений обеспечивается применением паронитовых прокладок.
Для предупреждения повышения вакуумного рабочего давления на 15% предусмотрены предохранительные клапана типа 25чЗНж на линии подачи воды в конденсатор и на линии подачи питания в колонну. В качестве запорной арматуры на линии подачи жидкости ставят обратные клапаны. Предусмотрена звуковая сигнализация в случае превышения уровня в кубе колонны и в ёмкостях.
Для безопасного обслуживания оборудования на высоте предусмотрены лестницы площадки шириной 15 м с высотою бортика 1м.
4 Средства индивидуальной защиты
Средства индивидуальной защиты работающих приведены в таблице 6.5.
Таблица 6.5 Средства индивидуальной защиты работающих
Наименование стадий технологического процесса
Профессии работающих на стадии
Средства индивидуальной защиты
Синтез этаноламинов перегонка этаноламинов абсорбция аммиака и окиси этилена прием
этаноламинов на склад готовой продукции
Аппаратчики синтеза перегонки абсорбции
Каска с подшлемником хб
Противогаз фильтрующий:
Куртка на утепляющей прокладке
Для защиты организма от действия паров окиси этилена этаноламинов при концентрации выше предельно-допустимой необходимо пользоваться фильтрующими противогазами марки БКФ а от действия паров аммиака противогазами марки КД.
Ношение противогазов обязательно для всего обслуживающего персонала. При содержании кислорода в воздухе ниже 16% объемных для противогазовой коробки КД ниже 18% объемных – для марки БКФ и при содержании паров вредных веществ выше 05% объемных пользоваться фильтрующим противогазом запрещается. В этом случае необходимо пользоваться шланговым противогазом марки ПШ-1 или ПШ-2 или кислородно-изолирующим прибором КИП-8.
При подготовке к ремонту и проведении ремонтных работ на аппаратах и трубопроводах аммиака исходной и реакционной смеси применять противогаз марки КД а на трубопроводах и аппаратах окиси этилена марки БКФ.
Характеристики фильтрующих коробок
Время защитного действия фильтрующей коробки марки КД по аммиаку – 240 минут.
Время защитного действия фильтрующей коробки марки БКФ-70-100 мин.
Сопротивление входу при постоянном потоке воздуха 30 лмин для КД и БКФ – не более 18 мм.рт.ст.
5. Производственная санитария и гигиена труда
5.1 Нормирование метеорологических условий производственной среды
В соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.005-88 "Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны" метеорологические условия для категории работ IIа (работы связанные с постоянной ходьбой перемещением легких предметов в положении стоя или сидя и требующие определенного напряжения энергозатраты организма 151-200 ккалч) представлены в таблице 6.6.
Таблица 6.6 Оптимальные и допустимые нормы температуры относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне
Относительная влажность %
Скорость движения воздуха мс
Температура воздуха рабочей зоны операторной 22 0С. Относительная влажность воздуха 45 %. Скорость движения воздуха 01 мс следовательно наши метеологические условия входят в интервал оптимальных условий.
5.2 Мероприятия обеспечивающие нормативные условия процесса
Для защиты работающих от воздействия опасных и вредных производственных факторов предусматривается: максимальный вынос технологического оборудования на наружные установки; размещение бытовых (подсобно-производственных) помещений в отдельно стоящем корпусе; комплексная автоматизация технологического процесса с дистанционным управлением из отдельно стоящего помещения управления; система опорожнения аппаратов закрытым способом; аналитический контроль воздуха рабочей зоны и производственных помещений на территории отделения позволяет своевременно выявлять и устранять причину загазованности; сигнализация довзрывоопасной концентрации; электрооборудование во взрывозащищённом исполнении; периодический контроль качества воздуха рабочей зоны; выполнены системы сигнализации и блокировок по безопасному ведению технологического процесса.
5.3. Освещение производственных помещений и наружных установок
В насосной операторной предусмотрено боковое естественное и общее искусственное освещение.
Напряжение сети освещения – 380220 В источники света приняты на 220 В.
Характеристика освещения производственных помещений по СП 52.13330.2011 (взамен СНИП 23-05-95*) «Естественное и искусственное освещение» приведена в таблице 6.7.
Таблица 6.7 Характеристика освещения производственных помещений
Наименование помещений
Разряд зрительных работ
Расчёт естественного освещения в операторной.
Требуемая площадь боковых проёмов определяется по формуле:
где So площадь окон;
Sn площадь пола - 72 м2;
Ln нормированное значение КЕО = 15;
К3 коэффициент запаса принимается в диапазоне 12-20 (К3=1.8);
световая характеристика окна (= 95);
R1 коэффициент учитывающий отражение света при боковом отражении (R1 =57);
Кзд коэффициент учитывающий затемнение окон противостоящими зданиями
допускается принимать в диапазоне 1-17 (Кзд=14)
общий коэффициент светопропускания рассчитывается по формуле (6.8):
= 1· 2· 3· 4· 5 (6.8) [16 c.39]
где 1 коэффициент светопропускания материала (1=09);
коэффициент учитывающий потери света в переплетах светоприемника (2=09);
коэффициент учитывающий потери света в несущих конструкциях (3=1);
коэффициент учитывающий потери света в солнцезащитных установках (4=1);
коэффициент учитывающий потери света в защитной сетке под фонарями (5=1).
= 09· 09· 1· 1· 1 = 081
Действительная площадь световых проемов в операторной (7 окон):
Так как > естественное освещение обеспечивает выполнение работ в операторной следовательно бокового освещения в дневное время суток достаточно.
Расчёт искусственного освещения в операторной по методу коэффициента использования светового потока
Расчёт искусственного освещения ведётся по формуле:
где F световой поток одной лампы лм (F = 4610 для ламп накаливания Г 215-225-300);
Е нормированная освещённость (Е =200 лк);
Sп площадь помещения (Sп = 215 м2);
Z поправочный коэффициент светильника (Z = 12);
коэффициент использования зависящий от типа светильника;
k коэффициент запаса учитывающий снижение освещённости при эксплуатации (k =
Для определения коэффициента использования находим индекс помещения по формуле 6.10:
где a b длина и ширина помещения м (a =215 м b=10 м);
h высота подвеса светильников над рабочей поверхностью h=27 м.
Коэффициент отражения светового потока от потолка и стен принимаем ρп=50% и ρс=50%. Находим коэффициент использования светового потока =055
Светильники УПМ 500 равномерно расположены по всей площади потолка
Для безопасной работы в вечернее и ночное время суток установка оснащается рабочим и аварийным освещением которые должны отвечать требованиям СП 52.13330.2011 «Естественное и искусственное освещение».
В качестве источников света используются лампы ДРЛ (люминесцентные ртутные лампы) с взрывонепроницаемыми светильниками типа ВЗГ. Количество ламп 75 штук.
Минимальная освещенность при аварийном освещении должна составлять не менее 2 лк. Аварийное освещение подключается к автономному источнику питания.
5.4. Вентиляция и отопление
Источником шума и вибрации производства являются вращающиеся детали в электродвигателях и насосах а также поток перекачиваемой жидкости которые расположены на наружной площадке без постоянного пребывания людей.
Источников шума превышающих нормы по технологическим причинам на установке нет. Уровень звукового давления соответствует данным указанным в паспортах на применяемое насосное оборудование и не превышает 87 дБ что соответствует таблице 2 пункт 5 для октавных полос со среднегеометрической частотой 125 Гц СН 2.2.42.1.8.562-96.
Оптимальным решением проблем связанных с вибрацией является установка насоса на ровном жестком бетонном фундаменте имеющем достаточную несущую способность для того чтобы обеспечить постоянную стабильную опору всему насосному узлу. Фундамент д.б. в состоянии поглощать любые вибрации деформации и удары от нормально действующих сил. За основу берется эмпирическое правило: масса бетонного фундамента д.б. в 15 раза больше массы насосного узла. Поверхность фундамента д.б. абсолютно горизонтальной и ровной.
Если насос установлен на фундаменте с виброизолирующими опорами (как вариант исключения передачи вибраций к строительным конструкциям и трубопроводу) то на патрубках необходимо установить температурные трубные компенсаторы
Согласно СНиП 41-01-2003 «Отопление вентиляция и кондиционирование» для обеспечения нормальных параметров воздушной среды во всех производственных помещениях проектом предусмотрена естественная и искусственная вентиляция.
5.4.1. Расчёт искусственной вентиляции в помещении насосной
Определение кратности воздухообмена в помещении насосной.
Кратность воздухообмена определяется по формуле:
где L количество воздуха необходимого для разбавления вредных веществ в рабочем помещении до ПДК м3ч;
V объём помещения м3 (V = 432 м3)
Количество необходимого воздуха определяется по формуле:
где G масса вредных веществ выделяющихся в рабочее помещение через сальники насосов в единицу времени гч;
СПДК предельно допустимая концентрация вредных веществ мгм3;
Со содержание вредных веществ в подаваемом воздухе мгм3;
Пары горючих жидкостей выделяющихся через сальники центробежных насосов определяются по формуле:
где d - диаметр вала насоса м;
k - коэффициент испарения;
N - количество насосов;
ρ - плотность жидкости кгм3;
Р - давление в насосе Па
G = 0005 · 03 · 1 · 11 · 1087 · = 124 кгч
Выбран вентилятор ЦТ-07л5
Электродвигатель ВА 02-31-4
В соответствии с СНиП 41-01-2003 «Отопление вентиляция и кондиционирование» в помещении операторной для поддержания метеологических условий предусматривается водяное отопление (из центральной отопительной системы) температура теплоносителя (воды) около 85 0С.
5.4.2. Защита работающих от производственно шума и вибрации
Источником шума и вибрации являются насосы и вентиляция. В соответствии с ГОСТ 12.1.012-90 шум является среднечастотным и при частоте f=1000 Гц уровень звукового давления составляет 80 Дб.
Допустимые уровни звукового давления уровни звука и эквивалентные уровни звука для широкополосного шума приведены в таблице 6.8.
Таблица 6.8 Допустимые уровни звукового давления уровни звука и эквивалентные уровни звука для широкополосного шума.
Уровни звукового давления в Дб в октавных поясах со среднегеометрическими частотами
Уровни звука и эквивалентные уровни звука Дб
Постоянные рабочие места и рабочие зоны в производственных помещениях и на территориях предприятий
Для снижения уровня шума и вибрации до допустимого предела предусмотрено:
- своевременное проведение профилактических ремонтов оборудования;
- систематическая смазка трущихся деталей;
- тщательная балансировка и центровка вращающихся частей при монтаже;
- установка оборудования на фундаменте из бетона;
- в помещении операторной предусмотрено двойное остекление;
- при установке насосов для устранения вибрации применяются амортизационные прокладки.
6 Обеспечение электробезопасности и защита от статического электричества
6.1. Электробезопасность
Согласно ПУЭ по классу опасности и поражения человека электрическим током помещение насосной относится к классу повышенной опасности помещение операторной без повышенной опасности.
Классификация взрыво- и пожароопасных зон производственных помещений и наружной установки на основании требований правил устройства электроустановок (ПЭУ) приведена в таблице 6.9.
Таблица 6.9 Классификация взрыво- и пожароопасных зон производственных помещений и наружной установки
Класс взрыво-пожароопасной зоны
Безопасное напряжение для ручного и переносного электроинструмента 12 В. С учётом ПУЭ помещение насосной высокого (класс В-1а) и низкого (класс В-1б) давления наружная установка (класс В-1г) классифицируются как взрывоопасные; здание
склада этаноламинов классифицируется как пожароопасное класс П-III.
Для защиты людей от поражения электрическим током предусмотрено заземление не более 4 Ом.
Электрическая сеть трехфазная четырехпроводная с глухозаземленной нейтралью и установлен распределительный щит на 220380 В. Для защиты от перегрузок предусмотрено автоматическое отключение щитка.
6.2 Защита от статического электричества
Производство диэтаноламина согласно ГОСТ 12.1.018-93 «Пожаровзрывобезопасность» относится к классу 3 сильная электризация по электрической искробезопасности т.к. в процессе производства применяются и получаются вещества с удельным объемным электрическим сопротивлением более 108 Ом·м (таблица 6.10).
Для защиты от разрядов статического электричества предусмотрены следующие меры:
- заземление корпусов всех аппаратов ёмкостей трубопроводов не менее чем в двух точках R3=10 Ом;
- трубопроводы находящиеся на расстоянии 10 см друг от друга через каждые 20 см соединяются перемычками и заземляются;
- полы в насосной выполнены из бетона;
- ручной инструмент выполнен из неискрящих металлов. Металлические поверхности смазываются вазелином.
Таблица 6.10 Возможность электризации с образованием опасных потенциалов
Наименование стадии технологической операции на которой ведется обработка или перемещение веществ-диэлектриков способных подвергаться электризации с образованием опасных потенциалов
Перечень веществ-диэлектриков способных подвергаться электризации с образованием опасных потенциалов
наименование вещества
объемное электрическое сопротивление Ом·см
Ректификация этаноламинов в колоннах поз. 1 23
7 Пожарная профилактика методы и средства пожаротушения
Согласно СП 12.13130.2009 наружная установка по пожароопасности относится к категории АН так как величина индивидуального риска при возможном сгорании перерабатываемых веществ с образованием волн давления превышает 10-6год на расстоянии 30 м от наружной установки
Согласно «Правилам устройства электроустановок» (ПУЭ) производственная среда установки ректификации ДЭА относится к зоне класса В-Iг (образование взрывоопасных смесей возможно только в результате аварии или неисправности).
Категории производственных помещений и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности приведены в таблице 6.11.
Таблица 6.11 Категории производственных помещений наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности
Категории производственных помещений наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности
Тушение горящего газообразного аммиака производится обильной распыленной струей воды.
Средства тушения для моноэтаноламина – огнетушители углекислотные вода; диэтаноламина – распыленная вода углекислотный огнетушитель; триэтаноламина – химическая пена распыленная вода огнетушитель углекислотный.
Розлитая окись этилена должна быть разбавлена водой и место розлива посыпано песком а затем загрязненный песок вывезен на свалку. Тушение горящей окиси этилена производится водой. Наиболее целесообразным средством является объемное тушение и охлаждение водой (не менее 22 объемов воды на 1 объем окиси этилена).
Предельная защищаемая площадь одного углекислотного огнетушителя – 200 м2 . Рассчитаем неоходимое количество огнетушителей.
Площадь одного этажа установки:
F1=L·S где LS – соответственно длина и ширина наружной установки (см. раздел 1).
Таким образом необходимо наличие 3-х огнетушителей на этаже. Количество этажей – 6 тогда общее количество огнетушителей марки ОУ-5 на наружной установке ректификации ДЭА:
Образование взрывоопасных смесей в аппарате и технологических трубопроводах исключается путем:
) размещения основного и вспомогательного технологического оборудования на открытой площадке;
) использования полностью герметичной системы технологического оборудования;
) продувкой паром аппарата до (после) его вскрытия перед ремонтом.
На случай пожара в помещениях насосной и операторной предусмотрены два эвакуационных выхода шириной не менее 1 м высота не менее 2 м расстояние от самого удалённого рабочего места не менее 15 м. Оборудование в целях обеспечения пожарной безопасности размещено на открытой площадке. На линии подачи жидкого сырья предусмотрены обратные клапаны системы автоматической блокировки.
В производстве предусмотрены звуковая и световая сигнализации на случай отклонения уровня давления температуры от заданного режима.
Вокруг колонны установлены ограждения в виде металлической сетки высотой 15 м от уровня пола рабочей площадки.
Для безопасного обслуживания аппараты снабжены стационарными площадками и лестницами. Ширина площадки 15-4 м высота перил - 1м уклон лестницы 45° ширина лестниц не менее 1м.
Все крышки колодцев за исключением колодцев на уровне оборотной воды закрыты и засыпаны слоем песка толщиной 10 см.
На наружной установке установлены кнопочные извещатели типа ПКИП-9 и автоматические извещатели типа ПКИП-9 и автоматические извещатели типа АТИМ-1 СП-1 наружный пожарный водопровод в помещении операторной и насосной.
8 Защита зданий и сооружений от разрядов атмосферного электричества (молниезащита)
Согласно инструкции по устройству молниезащиты зданий и сооружений (РД 34.21.122-87) установка ректификации диэтаноламина по степени опасности поражения молнией относится ко II категории (наружные установки создающие зону В-Iг). Установка должна быть защищена от прямого удара молнии вторичных проявлений и заноса высокого потенциала через наземные надземные и подземные металлические коммуникации.
Размеры наружной установки:
Объект находится в г. Казань РФ по карте интенсивности грозовой деятельности находим среднегодовую продолжительность гроз в часах: 20-40. Тогда среднегодовое число ударов молнии в 1 км2 земной поверхности: n=3.
Ожидаемое количество поражений молнией в год N для высотных сооружений (колонные аппараты) вычисляем по формуле 6.11:
N=9··h2·n·10-6 (6.11) [16 c.52]
где h высота здания или сооружения м
n удельная плотность ударов молний в землю 1(км2год) определяется в зависимости от среднегодовой продолжительности гроз (объект находится в г. Казань РФ для г.Казани n=2).
N=9··2332·2·10-6=0031
По найденному значению N и классу зоны создаваемой объектом (В-Iг) выбираем тип зоны защиты Б.
Для защиты выберем установленный на объекте одиночный стержневой молниеотвод (рис. 6.1).
Стандартной зоной защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой h является круговой конус высотой h0 h вершина которого совпадает с вертикальной осью молниеотвода (рис. 6.1). Габариты зоны определяются двумя параметрами: высотой конуса h0 и радиусом конуса на уровне земли r0.
h – требуемая высота молниеприемника; h0 – высота зоны защиты; r0 – радиус границы зоны защиты на уровне земли; rx – требуемый радиус защиты на расчетной высоте защищаемого объекта hx с учетом требований минимально допустимого приближения к нему молниеотвода.
Рисунок 6.1 Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода
Величина hx равна высоте наружной установки hx = 233 м.
Найдем необходимый радиус зоны защиты на высоте hx:
где S и L - ширина и длина защищаемого объекта
Для зоны защиты Б высота молниеотвода определяем по формуле:
h = (rх+163·hx)15 м (6.12) [16 c.52]
rх - радиус зоны защиты на высоте
h = (184 + 163·233)15
Высота зоны защиты над землей:
Радиус зоны защиты на уровне земли:
Так как LS=3675=48>2 то принимаем двойной стержневой молниеотвод.
Операторная насосная здание корпуса попадают в зону защиты стержневого молниеотвода поэтому для них не требуется дополнительной защиты.
Для защиты наружной установки от вторичных проявлений молнии металлические конструкции и корпуса всего оборудования и аппаратов должны быть присоединены к заземляющему устройству выполненному в соответствии с ПУЭ.
8 Защита окружающей среды
При нормальных условиях работы установка ректификации не представляет угрозы окружающей среде. Газообразные и твердые отходы не образуются.
Источниками возможного загрязнения водной среды служат:
- аварийные разливы при нарушении герметичности аппарата и трубопроводов;
- утечки через соединения при их неисправности.
Мероприятия по предупреждению уменьшению и обезвреживанию стоков позволяющие сократить выбросы вредных веществ:
- на площадке установки предусматривается сплошное бетонное покрытие исключающее попадание аварийно разлитых продуктов и загрязненных стоков в почву и грунтовые воды;
- площадки где возможны проливы технологических продуктов отбортованы;
- количество сточных вод образующихся на площадке установки сведено к минимуму.
Аварийно разлившейся продукт с отбортованных площадок вывозится передвижной техникой.
Таблица 6.12 Сточные воды
Наименование сбрасываемых сточных вод отделение аппарат
Периодичность сброса
Содержание контролируемых вредных веществ в сбросах (по компонентам) мгдм3
Слив воды из вакуум-насосов
В химзагрязненную канализацию
Периодически 1 раз в 2 суток
Этаноламины не более 1400 мгдм3
Для защиты воздушного бассейна сброс от предохранительных клапанов осуществляется в закрытую систему факельного сжигания.
В процессе ректификации вода после охлаждения сальников насосов
конденсат из барометрических сборников конденсат после пропарки колонны
сливается канализацию химзагрязнённых стоков.
Ливневая вода поступает в "приёмный стакан" очистных сооружений. Хозбытовые стоки сбрасываются в санитарно-технические приёмники откуда поступают на очистные сооружения. При остановке циркуляции охлаждающей воды через поверхностные конденсаторы пароэжекционных насосов по замкнутому кругу предусмотрена подача в них оборотной воды. Вода из конденсаторов после механической очистки и охлаждения поступает в систему оборотного водоснабжения. При этом отработанная вода со скоростью 50-70 м3час из конденсаторов через барометрические сборники полностью сбрасывается в канализацию химзагрязнённых стоков.

2 Технико-экономическое обоснование.doc

2 Технико-экономическое обоснование выбранного метода производства.
Выбор места строительства
1 Химические свойства этаноламинов
Все этаноламины смешиваются с водой спиртом ацетоном этиленхлоргидрином и глицерином но почти не растворяются в углеводородах эфире и некоторых альдегидах. Они обладают слабым аммиачным запахом и сильно гигроскопичны. Основной характер этаноламинов выражен слабо например триэтаноламин имеет константу диссоциации 25·10-4 но все же с большинством кислот они образуют прочные соли за исключением соли абиетиновой кислоты которая легко гидролизуется водой. С водяным паром этаноламины нелетучи. С пикриновой кислотой они дают пикраты с температурой плавления 159 0С (для моноэтаноламина) и 109 0С (для диэтаноламина).
Одновременное наличие аминной и гидроксильной групп в этаноламинах обусловливает их большую реакционную способность вследствие чего их можно использовать для синтеза самых разнообразных соединений. Так если пропускать пары моноэтаноламина при 300 0С над дегидратирующим катализатором (тонко измельченная медь или окись цинка содержащая 45% карбоната натрия) то получается пиразин с выходом до 6 % вероятно в результате следующих реакций:
Пиразин из продуктов реакции выделяется в виде двойного соединения с сулемой.
Из моноэтаноламина можно получить этиленимин. С этой целью моноэтаноламин нагревают с кислым сернокислым калием до 250 0С. Этиленимин представляет жидкость с температурой кипения 55566 0С которая как и окись этилена обладает большой реакционной способностью.
Моно- и диэтаноламины могут конденсироваться с α-ненасыщенными кислотами их эфирами или нитрилами. При этом получаются -оксиалкиламинопроизводные. [2 с. 250]
При повышенной температуре все этаноламины действуют как восстановители что обусловливается расщеплением их на аммиак и альдегид:
Этаноламины с жирными кислотами дают соли из которых особенно интересны соли пальмитиновой стеариновой и олеиновой кислот обладающие характером мыла. Эти мыла почти нейтральны (pH 7880) хорошо растворяются в воде бензоле толуоле спиртах альдегидах кетонах скипидаре в различных нефтяных погонах причем во всех случаях получаются прозрачные растворы кроме растворов их в тяжелых минеральных маслах. Консистенция этаноламинового мыла зависит исключительно от кислоты; стеараты этаноламинов твердые воскоподобные вещества олеаты желатинообразные.
Мыла этаноламинов предложено применять в парфюмерной текстильной и кожевенной промышленности в качестве моющих и диспергирующих веществ.
Очистка газов водным раствором этаноламинов основана на том что эти органические основания дают с сероводородом и диоксидом углерода довольно стабильные при низкой температуре соли которые при нагревании диссоциируют. Поэтому в десорбере этаноламин можно регенерировать и возвращать на абсорбцию. [3 с. 45]
HOCH2 CH2NH2 + H2S (HOCH2 CH2NH3)2S (2.3)
При нитровании этаноламинов образуются взрывчатые вещества:
Н2N CH2 CH2OH + 2HNO3 HNO3 · H2N CH2 CH2ONO2 + 2H2O (2.4)
НN(CH2 CH2OH)2 + 3HNO3 HNO3 · HN(CH2 CH2ONO2)2 + 3H2O (2.5)
НN(CH2 CH2OH)3 + 4HNO3 HNO3 · HN(CH2 CH2ONO2)3 + 4H2O (2.6)
этаноламинтетранитрат
При дегидратации диэтаноламина при 175 180 0С под действием серной кислоты получается гетероциклическое вещетво морфолин (тетрагидро-14-оксазин):
Морфолин бесцветная жидкость (температура кипения 1283 0С; затвердевания 5 0С; d2020 = 10; температура .воспламенения 38 0С) является сильным основанием со сравнтельно невысокой токсичностью. Смешивается с водой во всех отношениях с выделением тепла; образует дигидрат НN(CH2)4O·2H2O. Частично растворим в бензоле метаноле этаноле ацетоне и многих других органических растворителях.
Морфолин обладает очень высокой почти универсальной растворяющей способностью и намного превосходит в этом отношении диоксан пиридин бензол. Морфолин нашел также применение как ингибитор коррозии металлов. С жирными кислотами морфолин образует мыла которые являются хорошими эмульгирующими средствами и применяются в производстве лаков красок инсектицидов и гербецидов. Морфолин можно использовать для эффективного выделения ароматических углеводородов С6 С7 и С8 из различных углеводородных смесей и в частности из бензинов каталитического риформинга. Он применяется в качестве промежуточного продукта при синтезе эффективных ускорителей вулканизации каучука.
С окисью этилена морфолин образует оксиэтилированные производные
свойства которых меняются с изменением числа присоединенных молекул окиси этилена от густых жидкостей до твердых воскообразных веществ. Эти соединения находят применение в технике как поверхностно-активные вещества.
Алкилморфолины N-метилморфолин и N-этилморфолин
N-метилморфолин N-этилморфолин (2.9)
получили применение в качестве катализаторов в производстве пенополиуретанов. Алкилморфолины улучшают качество пенопластов повышают их прочность при растяжении и изгибе повышают пластичность и понижают усадку материалов. N-метил- и N-этилморфолины бесцветные жидкости смешивающиеся с водой и многими органическими растворителями.
Бензольное производное морфолина п-бромбензилморфолин
обладает анестезирующим действием по эффективности равным кокаину но п-бромбензилморфолин значительно менее токсичен чем кокаин.
При действии на триэтаноламин тионилхлорида SOСl2 или пятихлористого фосфора РС15 получается трихлортриэтиламин:
N (СН2СН2ОН)3 + 2SOC12 N (СН2СН2С1)3
Это тяжелая маслянистая жидкость обладающая сильным кожно-нарывным действием напоминающим действие иприта.
Большое практическое применение приобрели N-алкилированные этаноламины синтезируемые на основе окиси этилена. Некоторые из них приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1 Алкилзамещенные этаноламины
NN-Диметилэтаноламин
N N-Диэтилэтаноламин
N-(Оксиэтил)-этилендиамин
Продукт конденсации N N-диоктадецилэтаноламина с 15 моль окиси этилена
(C18H37)2N(C2H4O)16H
N-Метилдиэтаноламин и NN-диметилдиэтаноламин используются в синтезе инсектицидов эмульгаторов и вспомогательных веществ для текстильной промышленности. Сложные эфнры N N-диметилэтаноламина являяются флотореагентами.
NN-Диэтилэтаноламин применяется в синтезе новокаина и противомалярийных средств. Эфиры NN-диэтилэтаноламина жирных кислот служат эмульгаторами масел и восков.
N-(Оксиэтил)-этилендиамин и NN-диоктилэтаноламнн являются
полупродуктами для органических синтезов.
Продукт конденсации NN-диоктадецилэтаноламина с окисью
этилена используют в качестве текстильно-вспомогательного вещеcтва
для ацетатного шелка. [4 с. 729].
2 Получение этаноламинов
Синтез этаноламинов основан на взаимодействии окиси этилена и аммиака при давлении 11 - 12 МПа (110-120 кгссм2) и температуре 115-125 °С в присутствии воды в качестве катализатора (в количестве 40 ± 05%).
Синтез протекает по следующим основным реакциям:
CH2 CH2 + NH3 H2N CH2 CH2 OH
CH2 CH2 + H2N CH2 CH2 OH HN
CH2 CH2 OH CH2 CH2 OH
CH2 CH2 + HN N CH2 CH2 OH
O CH2 CH2 OH CH2 CH2 OH
Состав этаноламинов в процессе синтеза можно широко варьировать путем изменения соотношения окиси этилена и жидкого аммиака в исходной смеси.
Скорости присоединения первой второй и третьей молекул окиси этилена одинаковы. Поэтому даже если в реакцию вводят эквимолярные количества окиси этилена и аммиака в продуктах реакции все равно содержатся все три этаноламина. Но соотношение количеств этих этаноламинов в конечном продукте зависит от соотношения аммиака и окиси этилена (таблица 2.2).
Применение избытка окиси этилена приводит к дальнейшей конденсации и образованию оксиэтилированных производных триэтаноламина.
Таблица 2.2 Зависимость состава смеси этаноламинов от соотношения окиси этилена и аммиака
Содержание (вес. %) при различном мольном соотношении
окиси этилена и аммиака
Схема производства этаноламинов показана на рис. 2.1. Пары окиси этилена из испарителя 5 подают в нижнюю часть ректификационного аппарата колонны 2 противотоком к аммиачной воде орошающей насадку колонны 2. В испарителе 5 имеется два змеевика в одном испаряется жидкая окись этилена через второй змеевик пропускают водяной пар.
сборник аммиачной воды; 2 ректификационная колонна; 3 7 подогреватели; 4 сборник жидкой окиси этилена; 5 испаритель; 6 отгонная колонна; 810 ректификационные колонны; 911 дефлегматоры-конденсаторы; 12 холодильник.
Рис. 2.1 Схема получения этаноламинов
Реакция образования этаноламинов протекает с выделением тепла которое отводят охлаждающим рассолом циркулирующим в межтрубном пространстве колонны 2. Температуру в реакционной массе поддерживают не выше 65 0С. Продукты реакции вытекающие из нижней части колонны 2 подогревают до 80 0С в аппарате 3 и направляют в отгонную колонну 6. При подогреве до 115 0С из раствора отгоняют в отгонную аммиак двуокись углерода и часть воды. Из нижней части отгонной колонны отводят водный раствор этаноламинов этаноламин-сырец. Его подвергают ректификации в двухколонном ректификационном агрегате (колонны 8 10). [4 с. 728].
3 Выбор места строительства
Выбор места строительства определяется наличием источников дешевого сырья и вспомогательных материалов энергетических ресурсов транспортных связей потребителей продукции квалифицированных кадров благоприятных климатических условий.
Выбор места строительства производства этаноламинов основанный на взаимодействии окиси этилена и аммиака в присутствии воды в качестве катализатора является экономичным по следующим причинам:
Наличие сырья. Сырьем для получения этаноламинов служит и окись этилена (на заводе производится своя окись этилена поступающая на синтез этаноламинов из цеха 758 также используется привозная окись из Дзержинска и Нижнекамска) и аммиак (привозной «Тольятти Азот» «Кировочепецк»)
Наличие воды и пара. В качестве катализатора ускоряющего реакцию служит вода (паровой конденсат). Вода поставляется из Волги через водозабор где проходит грубую очистку хлорируется и подается на завод для технологических нужд. Также на заводе есть цех водоснабжения обеспечивающий цехи оборотной водой. Пар вырабатывается на ближайшей ТЭЦ и по трубопроводам поступает в цех.
Наличие энергоресурсов. Электричество необходимое для проведения процесса вырабатывается на ТЭЦ-2 и ТЭЦ-3.
Наличие дорог. Дороги полностью обеспечивают доступность цеха со всех сторон.
Производство обладает большим потенциалом квалифицированных трудовых ресурсов. Квалифицированные кадры готовит ФГБОУ ВПО «КНИТУ» ФГБОУ ВПО «КНИТУ-КАИ» КГЭУ КХТТ.
Город Казань расположен в умеренной климатической зоне нет случаев значительной сейсмической активности.
Часть источников потребления готовой продукции находится в регионе часть в Ближнем Зарубежье основная часть на Дальнем Зарубежье. Завод имеет возможность кооперировать с другими производствами.

3 Технологическая часть.doc

3 Технологическая часть
1 Физико-химические константы свойства и техническая характеристика исходных промежуточных и конечных продуктов
Физико-химические константы и свойства исходных промежуточных и конечных продуктов представлены в таблице 3.1. [1 с. 8].
Таблица 3.1 Физико-химические константы и свойства исходных промежуточных
и конечных продуктов
Наименование констант и свойств
Эмпирическая формула
Удельный вес при 25 °С 30 °С и 20°С (соответственно) кгм3
Температура кипения °С
Температура затвердевания °С
Теплота испарения ккалмоль
неограниченно растворяются в воде этаноле; растворяются в эфире хлороформе; трудно растворимы в бензоле лигроине
Показатель преломления nД20
Молекулярная рефракция
Константы электролитической диссоциации
Зависимость плотности в гсм3 безводных этаноламинов от температуры °С
Теплота образования ккалмоль
Вязкость этаноламинов при 20 °С
Зависимость плотности этаноламинов и их водных растворов от температуры показана в таблице 3.2. [1 с. 8].
Таблица 3.2 Зависимость плотности этаноламинов и их водных растворов от температуры гсм3
Массовая доля моноэтаноламина в растворе %
Продолжение таблицы 3.2
Массовая доля диэтаноламина в растворе %
Массовая доля триэтаноламина в растворе %
Зависимость температуры кипения этаноламинов от давления представлена в таблице 3.3. [1 с. 9].
Таблица 3.3 Зависимость температуры кипения этаноламинов от давления
Давление паров этаноламинов мм рт. ст.
2 Техническая характеристика исходного сырья основных продуктов и вспомогательных материалов. Техническая характеристика побочных продуктов и отходов
Готовыми продуктами производства являются моноэтаноламин диэтаноламин триэтаноламин.
Моноэтаноламин представляет собой прозрачную жидкость с аммиачным запахом не содержащую механических примесей.
Техническая характеристика моноэтаноламина по физико-химическим показателям должна соответствовать требованиям и нормам указанным в таблице 3.4 ТУ 2423-159-00203335-2004. [1 с. 4].
Таблица 3.4 Техническая характеристика моноэтаноламина ТУ 2423-159-00203335-2004
Наименование показателя
Массовая доля моноэтаноламина % не менее
Массовая доля диэтаноламина % не более
Массовая доля воды % не более
Цветность единицы Хазена не более
Плотность при 20 °С гсм3
Диэтаноламин чистый по физико-химическим свойствам должен соответствовать
требованиям и нормам указанным в таблице 3.5 ТУ 6-09-2652-91 с изменениями № 1 2 3.[1 с. 4].
Таблица 3.5 Техническая характеристика диэтаноламина чистого ТУ 6-09-2652-91 с
Густая вязкая жидкость или кристаллы желтого цвета
Массовая доля этаноламинов (в пересчете на 22-иминодиэтанол) % не менее
Температура кристаллизации °С не ниже
Растворимость в воде
удовлетворяет испытанию
Диэтаноламин представляет собой густую вязкую жидкость или кристаллы желтого цвета.
Техническая характеристика диэтаноламина по физико-химическим показателям должна соответствовать требованиям и нормам указанным в таблице 3.6 ТУ 2423-151-00203335-2003 с изменением № 1. [1 с. 5].
Таблица 3.6 Техническая характеристика диэтаноламина ТУ 2423-151-00203335-2003 с
Вязкая прозрачная жидкость или кристаллы цвет от светло-желтого
до светло-коричневого допускается опалесценция
Массовая доля диэтаноламина % не менее
Массовая доля триэтаноламина % не более
Массовая доля моноэтаноламина % не более
Триэтаноламин представляет собой прозрачную жидкость допускается опалесценция. Цвет от желтого до темно-коричневого допускается зеленоватый оттенок.
Техническая характеристика триэтаноламина по физико-химическим показателям должна соответствовать требованиям и нормам указанным в таблице 3.7 ТУ 2423-168-00203335-2007. [1 с. 7].
Таблица 3.7 Техническая характеристика триэтаноламина ТУ 2423-168-00203335-2007
Прозрачная жидкость допускается опалесценция. Цвет от желтого до темно-коричневого допускается зеленоватый оттенок.
Цветность по йодной шкале
мг J2100 см3 не более
Массовая доля триэтаноламина % не менее
Исходное сырье материалы и полупродукты должны соответствовать требованиям указанным в таблице 3.8. [1 с. 13].
Таблица 3.8 Характеристика исходного сырья материалов и полупродуктов
Наименование сырья материалов полуфабрикатов
Государственный или отраслевой стандарт СТП технические условия регламент или методика на подготовку сырья
Показатели по стандарту обязательные для проверки
Регламентируемые показатели с допустимыми отклонениями
Постоянный технологический регламент получения химочищенной воды
Жесткость мкг×эквдм3 не более
Продолжение таблицы 3.8
Содержание железа мгдм3 не более
Содержание кремнекислоты мкгдм3 не более
Окисляемость мг О2дм3 не более
Содержание масла мгдм3 не более
Содержание натрия мкгдм3 не более
Технологический регламент производства азота кислорода и сжатого воздуха № 46-06
Объемная доля азота % не менее
Частично-обессоленная вода
Технологический регламент получения химочищенной воды (корпус № 813) цеха пароснабжения
Жесткость мкг-эквдм3 не более
Солесодержание мгдм3 не более
рН в пределах при содержании аммиака не более 3 мкгдм3
3 Физико-химические основы процесса
Ректификация процесс многократного испарения жидкости и конденсации паров сопровождающийся процессами массо- и теплообмена в результате которого в дистилляте получается легколетучий компонент в кубе тяжелокипящий компонент за счет противоточного движения пара и жидкости по колонне. Ректификация осуществляется в большинстве случаев в противоточных колонных аппаратах с контактными элементами (насадки тарелки) аналогичными используемым в процессе абсорбции. Поэтому методы подхода к расчету и проектированию ректификационных и абсорбционных установок имею много общего. Тем не менее ряд особенностей процесса ректификации (различное соотношение нагрузок по жидкости и пару в нижней и верхней частях колонны переменные по высоте колонны физические свойства фаз и коэффициент распределения совместное протекание процессов массо- и теплопереноса) осложняет его расчет.
Одна из сложностей заключается в отсутствии обобщенных закономерностей для расчета кинетических коэффициентов процесса ректификации. В наибольшей степени это относится к колоннам диаметром более 800 мм с насадками и тарелками широко применяемым в химических производствах. Большинство рекомендаций сводится к использованию для расчета ректификационных колонн кинетических зависимостей полученных при исследовании абсорбционных процессов.
Принципиальная схема ректификационной установки представлена на рисунке 3.1. Исходную смесь из промежуточной емкости 1 центробежным насосом 2 подают в теплообменник 3 где она подогревается до температуры кипения. Нагретая смесь поступает на разделение в ректификационную колонну 5 на тарелку питания где состав жидкости равен составу исходной смеси.
Стекая вниз по колонне жидкость взаимодействует с поднимающимся вверх паром образующимся при кипении кубовой жидкости в кипятильнике 4. Начальный состав пара примерно равен составу кубового остатка т. е. обеднен легколетучим компонентом. В результате массообмена с жидкостью пар обогащается легколетучим компонентом. Для более полного обогащения верхнюю часть колонны орошают в соответствии с заданным флегмовым числом жидкостью (флегмой) состава получаемой в дефлегматоре 6 путем конденсации пара выходящего из колонны. Часть конденсата выводится из дефлегматора в виде готового продукта разделения - дистиллята который охлаждается в теплообменнике 7 и направляется в промежуточную емкость 8.
- ёмкость для исходной смеси; 2 9 - насосы; 3 - теплообменник-подогреватель; 4 - кипятильник; 5 - ректификационная колонна; 6 - дефлегматор; 7 - холодильник дистиллята; 8 - ёмкость для сбора дистиллята; 10 - холодильник кубовой жидкости; 11 - ёмкость для кубовой жидкости.
Рисунок 3.1 Принципиальная схема ректификационной установки
Из кубовой части колонны насосом 9 непрерывно выводится кубовая жидкость - продукт обогащенный труднолетучим компонентом который охлаждается в теплообменнике 10 и направляется в емкость 11.
Таким образом в ректификационной колонне осуществляется непрерывный неравновесный процесс разделения исходной бинарной смеси на дистиллят (с высоким содержанием легколетучего компонента) и кубовый остаток (обогащенный труднолетучим компонентом).
Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия
Расчет ректиификационной колоны сводится к определению ее основных геометрических размеров - диаметра и высоты. Оба параметра в значительной мере определяются гидродинамическим режимом работы колоны который в свою очередь зависит от скоростей и физических свойств фаз а также от типа и размеров насадкок.
Ориентировочный выбор размера насадочных тел можно осуществить исходя из следующих соображений. Чем больше размер элемента насадки тем больше её свободный объём и следовательно выше производительность. Однако вследствии меньшей удельной поверхности эффективность крупных насадок несколько ниже. Поэтому насадку большого размера применяют когда требуется высокая производительность и сравнительно невысокая степень чистоты продуктов разделения.
Давление и температура в колонне ректификации являются основными параметрами технологического режима. Понижение давления по сравнению с атмосферным необходимо при разделении термически нестабильных смесей. В этом случае уменьшается температура процесса увеличивается относительная летучесть компонентов улучшается разделение смеси. Это позволяет применить колонну с меньшим флегмовым числом и меньшей поверхностью теплообмена кипятильника колонны однако ухудшается конденсация паров уменьшается температура конденсации в конденсаторе колонны. [5 с.125].
4 Новые инженерные решения предлагаемые в проекте
В проекте по сравнению с аналогом были изменены технические средства автоматизации.
Автоматизация приводит к улучшению основных показателей эффективности производства: увеличению количества улучшению качества и снижению себестоимости выпускаемой продукции повышению производительности труда. Внедрение автоматических устройств обеспечивает высокое качество продукции сокращение брака и отходов уменьшение затрат сырья и энергии уменьшение численности основных рабочих удлинение сроков межремонтного пробега оборудования. Внедрение специальных автоматических устройств способствует безаварийной работе оборудования исключает случаи травматизма предупреждает загрязнение атмосферного воздуха и водоёмов промышленными отходами.
Комплексная автоматизация процессов химической технологии предполагает не только автоматическое обеспечения нормального хода этих процессов и использованием различных автоматических устройств (контроля регулирования сигнализации и т.д.) но и автоматическое управление пуском и остановкой аппаратов для ремонтных работ и в критических ситуациях.
Кроме того в проекте по сравнению с аналогом было предложено решение связанное с отделением (выносом) конденсатора от колонны тем самым мы сократили капитальные затраты на оборудование что в свою очередь ведет к снижению себестоимости выпускаемой продукции и повышению производительности труда.
5 Описание технологической схемы
Технологический процесс ректификации диэтаноламина непрерывный и состоит из следующих основных стадий:
отгонка воды и остаточного аммиака из смеси этаноламинов;
отгонка моноэтаноламина и получение диэтаноламина марки Б;
отгонка диэтаноламина марки А и триэтаноламина из диэтаноламина марки Б.
Технологическая схема ректификации диэтаноламина приведена на рисунке 3.2.
5.1 Отгонка воды и остаточного аммиака из смеси этаноламинов
Питание в колонну поз. 1 поступает с участка очистки смеси этаноламинов от аммиака. Колонна поз. 1 представляет собой ректификационный аппарат насадочного типа диаметром 500 мм и предназначена для отгонки воды и остаточного аммиака из смеси этаноламинов.
Насадка размещается двумя слоями высотой 30 и 35 м. Подача питающей жидкости производится через распределительную тарелку на нижний слой насадки.
Режим работы колонны поз. 1
Давление в кубе колонны не более 01 МПа.
Температура в кубе колонны не более 200 0С
Флегмовое число 08 - 13
Колонна поз. 1 оборудована кипятильником поз. 8 конденсатором поз. 4 и хвостовым конденсатором поз. 5.
Тепло необходимое для процесса ректификации подводится в кипятильник поз.8 обогреваемый паром давлением 23 МПа.
Пары воды аммиака выходящие из верхней части колонны поз. 1 поступают в конденсатор поз. 4 охлаждаемый водой оборотного цикла.
Дистиллят колонны поз. 1 стекает в сборник поз. 7. Часть дистиллята из сборника поз. 7 насосом поз. 12 в виде флегмы возвращается в колонну поз. 1 а другая часть откачивается в емкость поз. 11. Не сконденсировавшиеся пары аммиака из конденсатора поз. 4 поступают в хвостовой конденсатор поз. 5 охлаждаемый оборотной водой. Конденсат из конденсатора поз. 5 стекает в сборник поз. 6. Остатки паров аммиака от конденсатора поз. 6 поступают в скруббер на поглощение.
Кубовая жидкость из колонны поз. 1 содержащая обезвоженную смесь этаноламинов поступает в буферную емкость поз. 10 через холодильник поз. 9 охлаждаемый водой. Предусмотрено охлаждение кубовой жидкости имеющей температуру до 200 0С в холодильнике поз. 9 до (100-115) 0С.
Буферная емкость поз. 10 оборудована встроенным подогревателем для предотвращения застывания продукта в емкости. Подогрев производится паром 03 МПа для предотвращения контакта этаноламинов с кислородом углекислотой и влагой воздуха емкость находится под «азотным дыханием».
Кубовая жидкость колонны поз. 1 подается в колонну поз. 2 насосом поз. 13 для отгонки моноэтаноламина и получения диэтаноламина марки Б.
5.2 Отгонка моноэтаноламина и получение диэтаноламина марки Б
Практически безводная смесь этаноламинов из емкости поз.10 подается на питание в колонну поз.2 насосом поз. 13. Питающая жидкость поступающая в колонну имеет температуру (115-120) 0С.
Колонна поз. 2 представляет собой ректификационный аппарат насадочного типа диаметром 1200 мм и предназначена для получения моноэтаноламина по верху колонны и диэтаноламина марки Б в кубовом остатке. Насадка размещается тремя слоями 15 м 30 м и 35 м. Подача питающей жидкости производится на распределительную тарелку между нижней и средней секциями насадок.
Колонна поз. 2 оборудована двумя пленочными испарителями поз. 18 конденсатором поз. 14 хвостовым конденсатором поз. 15 и барометрическим сборником поз. 16.
Хвостовой конденсатор поз. 15 установлен на линии вакуума перед пароэжекционнымьвакуум-насосом.
Тепло необходимое для процесса ректификации подводится к пленочным испарителям паром давлением 23 МПа.
Режим работы колонны поз. 2
Остаточное давление верха колонны не более 40 мм рт.ст.
Температура в кубе колонны не более 205 0С.
Пары моноэтаноламина выходящие из верхней части колонны поз. 2 поступают в конденсатор поз. 14 охлаждаемый оборотной водой. Конденсат стекает на «глухую» тарелку откуда самотеком в сборник дистиллята поз. 17. Часть дистиллята из сборника поз. 17 насосом поз. 22 возвращается в колонну поз. 2 в качестве флегмы остальная часть в зависимости от уровня в сборнике поз. 17 откачивается в емкость поз. 20. Во избежание контакта моноэтаноламина с углекислотой и влагой воздуха к емкости поз. 20 подведено «азотное дыхание».
После заполнения емкости поз. 20 моноэтаноламином емкость отключается от приема продукта и ставится на циркуляцию с помощью насоса и через час после начала циркуляции отбирается проба продукта на анализ.
При получении результатов анализа на соответствие техническим условиям моноэтаноламин из емкости поз. 20 откачивается насосом в емкости склада готовой продукции в железнодорожную цистерну или в тару потребителя при температуре не более 80 0С.
Не сконденсировавшаяся часть паров из конденсатора поз. 14 поступает в хвостовой конденсатор поз. 15 охлаждаемый оборотной водой. Сконденсировавшаяся в конденсаторе поз. 14 жидкость (этаноламины) самотеком стекает в барометрический сборник поз. 16.
Кубовая жидкость колонны поз. 2 – диэтаноламин марки Б циркулирует через испарители поз. 18 с помощью насосов поз. 21 и поступает в емкость поз. 19. Емкость поз. 19 оборудована встроенными трубными пучками. К ним подведена оборотная вода.
После заполнения емкости поз. 19 диэтаноламином марки Б емкость отключается от приема продукта и ставится на циркуляцию с помощью насоса и через час после начала циркуляции отбирается проба продукта на анализ.
5.3 Отгонка диэтаноламина марки А на колонне поз. 3
Диэтаноламин марки Б из емкости поз. 19 насосом поз. 23 подается на питание в колонну поз. 3. Температура питания колонны поз.3 не более 150оС.
Колонна поз. 3 представляет собой ректификационный аппарат насадочного типа диаметром 1000 мм и предназначена для получения диэтаноламина марки А боковым отбором триэтаноламина по кубу колонны и отгона легкокипящих компонентов (вода моноэтаноламин) по верху колонны.
Насадка размещается тремя слоями 32 м 42 м и 18 м. Подача питающей жидкости под средней секцией подача флегмы над верхней секцией боковой отбор расположен между средней и верхней секциями.
Колонна поз. 3 оборудована пленочным испарителем поз. 28 конденсатором поз. 24 хвостовым конденсатором поз. 25.
Режим работы колонны поз. 3
Остаточное давление верха колонны не более 40 мм рт. ст.
Температура верха колонны не более 1500С.
Температура в зоне бокового отбора (150-165)0С
Температура в кубе колонны не более 2100С
Тепло необходимое для процесса ректификации подводится к пленочному испарителю поз. 28 обогреваемому паром давлением 25 МПа.
Пары воды моно- и диэтаноламина выходящие из верхней части колонны поз. 3 поступают в конденсатор поз. 24 охлаждаемый оборотной водой стекают в сборник поз. 27. Из сборника поз. 27 часть дистиллята насосом поз. 35 возвращается в виде флегмы в колонну поз. 3 а остальная часть насосом поз. 35 откачивается в емкость поз. 32.
Не сконденсировавшиеся пары из дефлегматора поз. 24 поступают в хвостовой конденсатор поз. 25 охлаждаемый оборотной водой. Оттуда парожидкостная смесь поступает в расширитель конденсат с нижней части которого стекает в сборник поз. 26.
Конденсат из конденсаторов пароэжекционного насоса через барометрический сборник стекает в химзагрязненную канализацию.
Диэтаноламин с глухой тарелки бокового отбора расположенной над вторым слоем насадки стекает в сборник поз. 29 и насосом поз. 34 откачивается в емкость поз. 31.
Циркуляция кубовой жидкости колонны поз. 3 через пленочный испаритель поз. 28 и отбор осуществляется насосом поз. 33.
Кубовая жидкость колонны поз. 3 – триэтаноламин марки Б циркулирует через испарители поз. 28 с помощью насоса поз. 33 и поступает в емкость поз. 30.
В случае отсутствия потребности в наработке триэтаноламина марки А с улучшенными показателями по внешнему виду кубовая жидкость колонны поз. 3 отбирается в емкости поз. 30.
После заполнения одной из емкостей поз. 30 триэтаноламином марки А емкость отключается от приема продукта и ставится на циркуляцию насосом для отбора пробы на анализ.
После получения результатов анализа на соответствие техническим условиям триэтаноламин из емкости поз. 30 насосом откачивается в емкости склада готовой продукции в железнодорожную цистерну или в тару потребителя.
6 Рабочие технологические параметры по основному узлу
Колонна поз. 1 ректификационная колонна. Представляет собой вертикальный цилиндрический металлический (12Х18Н10Т) аппарат насадочного типа. Предназначена для отгонки воды и остаточного аммиака из смеси этаноламинов
Температура в кубе колонны не более 200 °С
В колонне два слоя насадки высотой 35 и 30 метра. Насадка «РГН» плотность насадки 300 кгм3
Диаметр колонны – 500 мм
Высота колонны – 12865 мм
Расчетное давление – 07 кгссм2
Колонна поз. 2 ректификационная колонна. Представляет собой вертикальный цилиндрический металлический (12Х18Н10Т) аппарат насадочного типа. Предназначена для отгонки воды моноэтаноламина и получения диэтаноламина марки Б.
Температура в кубе колонны не более 205 0С
Количество слоев насадки 3
В колонне три слоя насадки высотой:
Нижний 35 м Средний 3 м Верхний 15 м
Рабочее давление вакуум
Высота колонны с юбкой 21795 мм
Колонна поз. 3 ректификационная колонна. Представляет собой вертикальный цилиндрический металлический (12Х18Н10Т) аппарат насадочного типа. Предназначена для получения диэтаноламина марки А боковым отбором триэтаноламина по кубу колонны и отгона легкокипящих компонентов (вода моноэтаноламин) по верху колонны
Режим работы колонны поз.3
Остаточное давление вверху колонны не более 40 мм рт. ст.
Установлены три секции насадки:
секция (снизу) высотой 32 м 2 секция – 42 м 3 секция – 18 м
Высота с юбкой – 23300 мм
Давление рабочее – 5 мм.рт. ст.
Температура рабочая – 210 0С
7 Описание работы основного аппарата поз.3
Колонна поз. 3 представляет собой ректификационный аппарат насадочного типа диаметром 1000 мм и предназначена для получения диэтаноламина марки А боковым отбором триэтаноламина по кубу колонны и отгона легкокипящих компонентов (вода моноэтаноламин) по верху колонны.[1 c. 39]
Насадка размещается тремя слоями 32 м 42 м и 18 м. Подача питающей жидкости под средней секцией подача флегмы над верхней секцией боковой отбор расположен между средней и нижней секциями.
Насадка регулярная сегментная КЦРФ.067355.001ТУ изготавливается в виде набора кольцевых сегментных блоков которые при сборке плотно заполняют весь рабочий объем колонны. Каждый сегментный блок выполнен в виде пакета из гофрированных листов с перекрестным расположением гофров в смежных листах. Поверхность насадки может иметь специальную обработку в виде пуклёвки или просечки. Такая конструкция выгодно отличается плотной укладкой с исключением зазоров между насадкой и корпусом колонны. Благодаря своей геометрии сегментная насадка сохраняет исходное равномерное распределение фаз в поперечном сечении колонны при большой высоте слоя насадки.
Выпускаются различные модификации отличающиеся размерами материалом и обработкой поверхности. Технические характеристики регулярной насадки КЦРФ.067355.001ТУ представлены в таблице 3.9.
Таблица 3.9 Технические характеристики регулярной насадки КЦРФ.067355.001ТУ
Наименование параметра
сталь 08Х18Н10; 12Х18Н9; 08Х18Н10Т; 12Х18Н9Т; 10Х17Н13М2Т; 10Х17Н13М3Т или другая марка стали по ГОСТ 5632
Удельная масса изделия кгм³
Удельная поверхность насадки м²м³
Температура в зоне бокового отбора (150-165) 0С
Температура в кубе колонны не более 210 0С
Пары воды моно- и диэтаноламина выходящие из верхней части колонны поз. 3 поступают в конденсатор поз. 24 охлаждаемый оборотной водой стекают в сборник поз. 27. Из сборника поз. 27 часть дистиллята насосом поз. 35 возвращается в виде флегмы в колонну поз. 3 а остальная часть откачивается в емкость поз. 32.
Не сконденсировавшиеся пары из дефлегматора поз. 24 поступают в хвостовой конденсатор поз. 25 охлаждаемый оборотной водой. Оттуда парожидкостная смесь поступает в расширитель конденсат с нижней части которого стекает в сборник поз. 26. Пары из верхней части расширителя отсасываются пароэжекционным насосом создающим в системе колонны поз. 3 необходимый вакуум.
После заполнения емкость поз. 31 ставится на циркуляцию и отбирается проба на анализ. После получения результатов анализа на соответствие техническим условиям диэтаноламин откачивается в емкости склада готовой продукции в железнодорожную цистерну или в тару потребителя.
8 Рекомендации по осуществлению аналитического контроля производства
Контролируемые параметры частота и способы контроля методы испытаний приведены в таблице 3.10. [1 c. 76].
Таблица 3.10 Аналитический контроль производства
Наименование стадий процесса контролируемый поток
Частота и способ контроля
Нормы и технические показатели
Дистиллят колонны поз.1
Массовая доля моноэтаноламина %
раз в смену хроматографический
Кубовая жидкость колонны поз.1
Массовая доля воды % не более
Продолжение таблицы 3.10
Дистиллят колонны поз. 2
Массовая доля моноэтаноламина диэтаноламина воды %
Цветность единицы Хазена
В соответствии ТУ 2423-159-00203335-2004
ТУ 2423-159-00203335-
Товарный моноэтаноламин из емкости поз.20
ТУ 2423-159-00203335-2004
Диэтаноламин марки Б из емкости поз.19
ТУ 2423-151-00203335-2003 с изменением №1
Дистиллят колонны поз. 3
Боковой отбор колонны поз. 3
Массовая доля этаноламинов (в пересчете на 22-иминодиэтанол) %
Температура кристаллизации оС или состав %
ТУ 6-09-2652-91 с изменениями №123;
ГОСТ 18995.5 в приборе Жукова
Диэтаноламин из емкости поз.31
ТУ 2423-151-00203335-2003 с изменением №1 или ТУ 6-09-2652-91 с изменениями №123
ТУ 2423-151-00203335-2003 с изменением № 1 или ТУ 6-09-2652-91 с изменениями №123
Триэтаноламин из емкости поз. 30
ТУ 2423-168-00203335-2007
10 Технико-технологические расчеты
10.1 Расчет и выбор ректификационной колонны поз.3.
Ректификационная колонна поз. 3 представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат насадочного типа и предназначена для получения диэтаноламина марки А боковым отбором триэтаноламина по кубу колонны и отгона легкокипящих компонентов (вода моноэтаноламин) по верху колонны. [5 c. 126] [6 c. 327]
Расчет температуры и давления в колонне флегмового числа теплового баланса приведен в приложении А.[7 c. 61].
Температура верха колонны 112 0С
Температура куба колонны 188 0С
Температура питания 165 0С
Давление верха колонны 25 мм рт. ст.
Давление куба колонны 31 мм рт. ст.
Флегмовое число 1031
Диаметр колонны 10 м
Высота колонны 168 м
10.1.1 Расчет геометрических размеров колонны поз.3
Для расчета геометрических размеров колонны примем что в ней разделяется двухкомпонентная смесь диэтаноламин триэтаноламин.
Расчет равновесных составов фаз приведен в таблице 3.17. [6 c.327]
Таблица 3.17 Расчет равновесных составов фаз
Продолжение таблицы 3.21
Полученные данные нанесены в виде кривой в координатах х (рисунок 3.4). Диаграмма равновесия для смеси диэтаноламин-триэтаноламин в координатах температура t пара y и жидкости x представлена на рисунке 3.5.
Рисунок 3.4 Диаграмма равновесия для смеси диэтаноламин-триэтаноламин в координатах состав пара y состав жидкости x
Рисунок 3.5 Диаграмма равновесия для смеси диэтаноламин-триэтаноламин в координатах температура t пара y и жидкости x
Пересчитаем составы фаз из массовых в мольные доли по соотношению:
Расчет скорости пара и диаметра колонны.
Средние массовые расходы (нагрузки) по жидкости для верхней и нижней частей колонны определяют из соотношений:
Lв = DRМверхМD (3.2) [5 c.126]
Lн = DRMнижМD+F*Mниж МF (3.3) [5 c.126]
где МD и MF - мольные массы дистиллята и исходной смеси; МВ и МН - средние мольные массы жидкости в верхней и нижней частях колонны.
Мольную массу дистиллята в данном случае можно принять равной мольной массе легколетучего компонента. Средние мольные массы жидкости в верхней и нижней частях колонны соответственно равны:
Мверх = ММЭАхср.в+МДЭА(1- хср. в)
Мниж = ММЭАхср.н+МДЭА(1- хср. н);
где ММЭА и МДЭА- мольные массы моноэтаноламина и диэтаноламина соответственно;
хср в и хср н - средний мольный состав жидкости в верхней и нижней частях колонны:
Мольная масса исходной смеси:
Подставим рассчитанные величины в выражения для средних массовых расходов получим:
Средние массовые потоки пара в верхней GВ и нижней GН частях колонны:
где МВ и МН - средние мольные массы паров в верхней и нижней частях колонны.
МВ = МДЭАyср в+МТЭА(1- yср в)
МН = М ДЭАвyср н+МТЭА(1- yср н)
МВ = 105140963+14919(1 0963) =1067 кгкмоль
МН = 105140677+14919(1 0677) = 1194 кгкмоль
Подставив численные значения получим:
Для ректификационных колон работающих в плёночном режиме при атмосферном
давлении рабочую скорость можно принять на 20-30% ниже скорости захлебывания.
Предельную фиктивную скорость пара при которой происходит захлёбывание колонны находим по формуле:
L G средние массовые расходы жидкости и пара;
предельная скорость паров мс;
a удельная поверхность насадки м2м3;
свободный объём насадки м 3м3.
Найдем плотности жидкости и пара в верхней и нижней частях колонны при средних температурах в них tв и tн:
tв = 272 °C tн = 300°C
Плотности диэтаноламина и триэтаноламина при температуре смеси близки:
ρДЭА = ρТЭА = 1107 кгм3
Вязкость жидких смесей находим по уравнению:
lgx = xcplgДЭА + (1-xcp)lgТЭА (3.9) [5 c.128]
где ДЭА ТЭА вязкости жидких ди- и триэтаноламина при температуре смеси.
Тогда вязкость жидкости в верхней и нижней части колонны равна соответственно:
lgxв = xcp.вlgДЭА + (1-xcp.в)lgТЭА
lgxв = 0855lg 0987+(1-0855)·lg 1022
lgxн = xcp.нlgДЭА + (1-xcp.н)lgТЭА
lgxн = 0421lg 0891+(1-0421)lg 0898
Для регулярной сегментной насадки Инжехим КЦРФ.067355.001ТУ
Угол наклона гофр 450
Удельная поверхность а = 400 м2м3
Свободный объём = 0439 м3м3
Насыпная плотность 200 кгм3
Предельная скорость паров в верхней части колонны пв:
Аналогично предельная скорость паров в нижней части колонны пн:
Примем рабочую скорость на 30% ниже предельной:
в = 07 · 0335 = 0234мс
н =07 · 0328 = 0229 мс
Ориентировочный диаметр колонны определяют из уравнения расхода:
Как правило несмотря на разницу в рассчитанных диаметрах укрепляющей и исчерпывающей частей колонны (вследствие различия скоростей и расходов паров) изготовляют колонну единого диаметра равного большему из рассчитанных. Выберем стандартный диметр обечайки колонны из таблицы стандартных диаметров:dст=10 м
При этом действительные рабочие скорости пара будут равны:
что составляет соответственно 645 и 683 от предельных скоростей.
Расчет высоты насадки
Высоту насадки рассчитывают по модифицированному уравнению массопередачи:
где noy общее число единиц переноса по паровой фазе;
hoy общая высота единицы переноса м.
m - средний коэффициент распределения в условиях равновесия
По графику находим общее число единиц переноса в верхней noy в и нижней noy н частях колонны:
Число единиц переноса в верхней noy в части колонны:
Число единиц переноса в нижней noy н части колонны:
Общую высоту единиц переноса найдем по уравнению аддитивности:
где h m средний коэффициент распределения в условиях равновесия для соответствующей части колонны.
Отношение нагрузок по пару и жидкости:
для верней части колонны
для нижней части колонны
где (3.15) [5 c.129]
Рассчитаем вязкость паров в верхней и нижней части колонны:
где ДЭА и ТЭА – вязкость паров ди- и триэтаноламина при средней температуре верхней части колонны мПа·с; yв – средняя концентрация паров
Аналогично для нижней части колонны:
Рассчитаем коэффициент диффузии в жидкости для верхней части колонны при 20°С
где А В- коэффициенты зависящие от свойств растворенного вещества и растворителя ДЭА ТЭА – мольные объемы компонентов в жидком состоянии при температуре кипения см3моль mх- вязкость жидкости при 20 °С мПас.
Тогда коэффициент диффузии в жидкости для верхней части колонны при 20 0С равен:
Для нижней части колонны:
Рассчитаем температурный коэффициент.
где mх и rх принимают при температуре 20 0С.
rДЭА= 10871 кгм3 rТЭА= 1127 кгм3
Тогда для верхней части колонны:
Рассчитаем коэффициент диффузии в жидкости при средней температуре.
Dx = Dx 20[1+b·(t-20)] (3.20) [5 c.129]
Для верхней части колонны:
Dх в=13610-9 [1+00195 (272-20)]= 80410-9 м2с
Dх н =13710-9 [1+0019 (300-20)]= 86610-9 м2с
Рассчитаем коэффициент диффузии в паровой фазе.
где T - средняя температура в соответствующей части колонны К; P - абсолютное давление в колонне Па.
Тогда для нижней части колонны:
Рассчитаем коэффициент переноса в жидкой фазе:
hx = 0258ФcPrx05Z015 (3.22) [5 c.129]
где с и Ф – коэффициенты; Pr Z – высота слоя насадки одной секции которая из условия прочности опорной решетки и нижних насадки не должна превышать 3м.
Таким образом для верхней части колонны:
для нижней части колонны:
Рассчитаем высоту единиц переноса в паровой фазе:
где – коэффициент; Pr y = y(ρ y D y) – критерий Прандтля для пара; Ls = L(0785·d2) – массовая плотность орошения кг(м2с); d – диаметр колонны м; f1= f2=(1000ρ f3 = (72810-3)08
для верхней части колонны:
Найдем общую высоту единиц переноса для верхней и нижней части колоны:
где m – средний коэффициент распределения в условиях равновесия.
Рассчитаем высоту насадки в верхней и нижней части колонны:
Нв = 3048·197 = 60 м – для верхней части колонны
Нн = 0333·961 = 32 м – для нижней части колонны
Рассчитаем общую высоту насадки в колонне.
Н = Нв+ Нн = 60+32 = 92 м (3.25) [5 c.130]
Так как высота слоя насадки в первой секции Z1 =32 м второй секции Z2 =42 м третьей секции Z3 =18 м то общее число секций в колонне равно 3 (2 секции в верхней части и 1 в нижней).
Определим общую высоту ректификационной колонны по формуле:
Hк = Z·n + (n-1)h p+ Zв + Zн ( 3.26 ) [5 с. 130]
где Z1 Z2 Z3 высота слоя насадки в первой второй и третьей секциях м;
hp – высота промежутков между секциями насадки в которых устанавливают распределители жидкости м;
Zв и Zн соответственно высота сепарационного пространства над насадкой и расстояние между днищем колонны и насадкой м.
Hк=32 + 42 + 18 +(3 1)·15 + 26 + 20 = 158 м
10.1.2 Механический расчет
Расчет толщины стенки обечайки колонны нагруженной внутренним давлением
Толщина стенки определяется по формуле:
+Ск+Сокр (3.27) [8 с.11]
где Р давление в аппарате МПа;
Dв внутренний диаметр обечайки м;
Д допускаемое напряжение на растяжение материала зависящее от марки стали и рабочей температуры МПа;
φ коэффициент прочности сварного шва;
Ск прибавка на коррозию мм.
Прибавка на коррозию Ск определяется по формуле:
Ск = *Т (3.28) [8 с.11]
где скорость коррозии ммгод (принимают 01-02 ммгод);
Т срок службы аппарата (обычно 10-12 лет)
Д=140 МПа для стали 12Х18Н10Т [5 с.76].
φ= 095 для стыковых швов выполняемых автоматической сваркой.
Толщина обечайки с учетом запаса на коррозию и округления равна:
Границей применимости формулы (3.26) является условие (3.28):
(SR-Cк)Dв ≤ 01 (3.29) [5 с.77]
Данное условие выполняется: 01
Расчет толщины стенки эллиптического днища нагруженного внутренним давлением
+Ск+Сокр ( 3.30) [8 с.11]
Толщина днища с учетом запаса на коррозию и округления равна:
Условие применимости формулы (3.30) выполняется: 01
Конструкция эллиптического отбортованного днища приведена на рисунке 3.6
Рисунок 3.6 Конструкция эллиптического отбортованного днища
В таблице 3.17.1 представлены размеры эллиптического отбортованного днища с внутренним базовым диаметром 1000 мм. (ГОСТ 6533-78) [9 c.116]
Таблица 3.17.1Размеры эллиптического отбортованного днища
10.1.3 Расчет колонны на ветровую нагрузку и подбор опоры
Расчетом проверяется прочность и устойчивость аппарата устанавливаемого на открытой площадке при действии на него ветра. В частности определяются размеры наиболее ответственного узла аппарата опоры и фундаментальных болтов которыми крепится опора к фундаменту.
Так как отношение высоты аппарата к его диаметру расчетная схема аппарата принимается в виде упруго защемленного стержня.
При установке на одном фундаменте группы аппаратов жестко связанных между собой в горизонтальном направлении общий период собственных колебаний таких аппаратов Т (в сек) определяется по формуле:
где G сила тяжести аппарата МН;
H высота аппарата м;
J момент инерции м4; модуль упругости МНм2;
g ускорение свободного падения мс2.
Материал аппарата низколегированная сталь 12Х18Н10Т (012% С18% Cr 10% Ni 1%Ti) Et = 2*105 МНм2. [10 c.688]
Момент инерции поперечных сечений корпуса определяется по формуле:
Нормативный скоростной напор для II географического пояса равен q=0035*10-2 МНм2 [10 c.686]
Поправочный коэффициент =13 [10 c.687]
Расчетный скоростной напор определяется по формуле:
Коэффициент увеличения скоростного напора определяем по формуле:
где коэффициент динамичности;
m коэффициент пульсации скоростного напора.
Угол поворота опорного сечения определяется по формуле:
где Сф коэффициент неравномерного сжатия грунта определяется по данным инженерной геологии при отсутствии таких данных для грунтов средней плотности принимается Сф 50 МНм2;
Jф момент инерции подошвы фундамента относительно центральной оси м4. Если точные размеры фундамента не известны то Jф принимается равным Jф=13J
Относительное перемещение центров тяжести определяем по формуле:
где А параметр определяемый по графику [10c.688];
α относительная координата центра тяжести (α=1).
Силу от ветровой нагрузки действующую на аппарат определяем по формуле:
Изгибающий момент от ветровой нагрузки относительно основания аппарата
определяется по формуле:
Изгибающий момент от действия ветровой нагрузки на одну площадку расположенную на высоте H от основания аппарата определяется по формуле:
где H расстояние от низа площадки до основания аппарата м;
F площадь площадки м2.
Общий изгибающий момент от ветровой нагрузки определяется по формуле:
Мв.о=Мв+Мв.n (3.40) [10 c.688]
Принимаем толщину цилиндрической стенки опоры s=10 мм.
Внутренний диаметр опорного кольца определяем по формуле:
D2 = D 006 м (3.41) [10 c.689]
D2 = 10 006 = 094 м;
Наружный диаметр опорного кольца определяем по формуле:
D1 = D + 2s + 02 (3.42) [10 c.689]
D1 = 10 + 2*001 + 02 = 122 м.
Опорную площадь кольца определяем по формуле:
Момент сопротивления опорной площади кольца определяем по формуле:
Максимальное напряжение сжатия на опорной поверхности опорного кольца определяется по формуле:
где Gmax максимальная сила тяжести аппарата при заполнении его водой (при
Мв.оmax общий ветровой момент соответствующий максимальной силе тяжести
qд допускаемая удельная нагрузка на опору Мнм2.
Для бетона марки 200 qд ≤ 14 Мнм2
Условие (3.45) обеспечивается.
Номинальная расчетная толщина опорного кольца определяется приближенно из условия прочности его на изгиб от реакции опоры по формуле:
где l расстояние от выступающей части кольца до наружного или внутреннего
диаметра цилиндрической (или конической) опоры м;
ид допускаемое напряжение на изгиб для материала кольца МНм2.
С учетом прибавки на коррозию принимаем округляя sк = 78 мм.
Наименьшее напряжение на опорной поверхности кольца:
при максимальной силе тяжести аппарата определяется по формуле (3.48):
при минимальной силе тяжести аппарата определяется по формуле (3.49):
Расчетным является большее по абсолютной величине значение при минимальной силе тяжести аппарата а знак минус показывает на необходимость установки фундаментных болтов.
Общую условную расчетную нагрузку на фундаментные болты определим по формуле:
Принимаем количество фундаментных болтов z=8.
Нагрузку на один болт определяем по формуле:
Расчетный внутренний диаметр резьбы болтов определяем по формуле:
Принимаем болты М 27 (d1= 30 мм)
Диаметр болтовой окружности определяем по формуле:
Принимаем Dб = 1350 мм
10.1.4 Расчёт диаметра штуцеров
Диаметр штуцеров ввода и вывода реагентов определяют по формуле:
где W объемная производительность м3с;
w линейная скорость потока мс.
Штуцеров входа питания в колонну:
Плотность смеси находится по формуле:
где ρсм ρ1 ρ2 ρn плотности смеси и ее компонентов кгм3;
x1 x2 xn массовые доли компонентов смеси
ρсм = 10735 кгм3 при 152 0С
Расход G=113856 кгч; м3с;
Принимаем dу = 50 мм.
Штуцеров входа паров из испарителя:
G=0452 кгс ρп = 003 кгм3
Принимаем dу = 500 мм.
Штуцеров выхода паров дистиллята:
G = 70512 кгч ρпд = 003 кгм3
Принимаем dу = 800 мм.
Штуцеров выхода бокового отбора
Согласно формуле (3.55):
ρсм = 1057 кгм3 при 150 0С
Штуцеров для вывода кубового остатка:
ρсм = 1082 кгм3 при 188 0С
Принимаем dу = 40 мм.
10.2 Расчет конденсатора поз.24
Конденсатор поз.24 предназначен для конденсации паров дистиллята колонны поз. 3
Расчет приведен в приложении Б
В соответствии с ГОСТ 15119-79
Шестиходовой конденсатор
Диаметр кожуха 600 мм
Поверхность теплообмена 46 м2.
10.3 Расчет испарителя поз.28
Испаритель предназначен для испарения кубовой жидкости колонны поз. 3.
Трубное пространство
Кубовая жидкость колонны
Межтрубное пространство
Теплота получаемая кипящей жидкостью от конденсирующегося греющего пара:
Qк=2493122 кДжчас 6925340 Вт
Расчет количества пара необходимого для нагрева:
G2=Qr2 (3.56) [6 с.228]
где r- теплота парообразования насыщенного пара кДжкг
G2=Qr2 = 24931218490=13484 кгчас
Расчет средней разности температур:
dtср=(tб+tм)2= 34 0С
Ориентировочный расчет площади испарителя :
F=Q*(K*dtср)(3.57) [6 с.168]
где коэффициент тепловых потерь примем =12
K - коэффициент теплопередачи Втм²*K
dtср- средняя разность температур потоков °С
Существующий испаритель:
Площадь поверхности теплообмена F=24м2
Толщина стенок - 200 мм
Расчет трубного пространства
В трубном пространстве испаряется кубовая жидкость
Состав и характеристики кубовой жидкости приведены в таблице 3.18
Таблица 3.18 Состав и характеристика кубовой жидкости
- Расчет безразмерной функции b
b=0075+075*(ρп(ρж-ρп)^23) (3.58) [6 с.162]
- Ориентировочный расчет удельной тепловой нагрузки
q=QF (3.59) [6 с.162]
-Расчет движущей силы теплоотдачи: Tкип:
ΔTкип=Tст-Ткип=(Tкип+ qa1)-Ткип= 1365 °С (3.60) [6 с.149]
- Расчет коэффициента теплоотдачи:
α1=b3*λ12*ΔTкип2 ρ1 (1*1*Tкип1)= 76076 Втм2К(3.61) [6 с.165]
Расчет межтрубного пространства
В межтрубном пространстве идет конденсация водяного пара
- ориентировочный расчет удельной тепловой нагрузки:
q=QF = 1038801 (3.62) [6 с.149]
- для расчета dt выберем ориентировочный коэффициент теплоотдачи
- ориентировочный расчет dt: dt=tконд-tcт=164-(164-qa2)=062 (3.63) [6 с.160]
α2=(204*At(1*dt))025=1682846 Втм2К(3.64) [6 с.161]
- Расчет коэффициента теплопередачи:
917 Втм2К(3.65) [6 с.168]
Проверочный расчет площади:
F=Q*(K*dtср) = 18 м2 (3.65) [6 с.168]
Примем коэффициент запаса =110
В соответствии с ГОСТ 15118-79
Диаметр кожуха 325 мм
Поверхность теплообмена 195 м2
10.4 Расчет вспомогательного оборудования
10.4.1 Расчет насоса поз.34
Насос предназначен для перекачки товарного диэтаноламина из колонны поз.3 в емкость поз.31.
Напор насоса рассчитывается по формуле:
м.вод.столба (3.56) [10 c.23]
Давление в аппарате в который подается жидкость МПа: Р2=035
Давление в аппарате из которого перекачивается жидкость МПа: Р1=01
Геометрическая высота подъема жидкости м: Нг=20
Суммарные потери напора во всасывающей и нагнетательной линиях м: hп=5
Плотность перекачиваемой жидкости кгм3 : ρ=10871
Полезная мощность затрачиваемая на перекачивание продукта рассчитывается по формуле:
Мощность развиваемая электродвигателем насоса рассчитывается по формуле:
Коэффициент полезного действия: н=04
Коэффициент полезного действия передачи от электродвигателя к насосу: пер=1
Мощность потребляемая двигателем насоса рассчитывается по формуле:
Коэффициент полезного действия двигателя: дв=078
Выбран стандартный насос марки Х225 [5 c.13]
Электродвигатель типа АОЛ-12-2
10.4.2 Расчет емкости поз.29
Объем емкости для непрерывного процесса определяется по формуле:
Часовая производительность: G=650 кгч
Время заполнения: =1ч
Коэффициент заполнения: φ= 075
Плотность среды: ρ=10871
Выбран стандартный аппарат по ГОСТ 9931-79 [9 c.333]
10.5 Расчет остального технологического оборудования
Расчет колонн поз. 1 поз. 2 подобен расчету колонны поз.3 (Приложение А)
Ректификационная колонна поз. 2 представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат насадочного типа и предназначена для отгонки воды моноэтаноламина и получения диэтаноламина марки Б.
Результаты расчета приведены в таблице 3.19
Ректификационная колонна поз. 1 представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат насадочного типа и предназначена для отгонки воды и остаточного аммиака из смеси этаноламинов.
Таблица 3.19 Результаты расчета колонн поз. 1 поз. 2.
Температура верха колонны
Температура куба колонны
Давление верха колонны
Давление куба колонны
- кипятильник колонны
- конденсатор колонны
Расчет конденсаторов поз. 4 поз.5 поз. 14 поз.15 поз.25 подобен расчету конденсатора поз.24.
Расчет кипятильника поз. 8 холодильника поз. 9 пленочного испарителя поз. 18 подобен расчету пленочного испарителя поз. 28.
По результатам расчета подобраны стандартные аппараты и сведены в таблицу 3.20.
Таблица 3.20 Характеристика теплообменного оборудования
Позиция аппарата по схеме
Тепловая нагрузка на один аппарат кДжч
Расчетная пов. теплообмена м2
Техническая характеристика стандартного аппарата
Количество оборудования шт
Кипятильник колонны поз.1
Вертикальный кожухотубчатый аппарат с линзовыми
компенсаторами одноходовой по трубному пространству
Количество трубок – 400
Размер трубок - 25002525 мм
Поверхность теплообмена – 90 м2
ГОСТ 15119-79 Аппараты теплообменные кожухотрубчатые с неподвижными трубными решетками и с температурным компенсатором на кожухе.
Горизонтальный кожухотрубчатый с эллиптическими крышками
Размеры трубок 1500252 мм
Количество трубок 442
Поверхность теплообмена - 33 м2
Конденсатор хвостовой
Горизонтальный с конусообразными днищами
Поверхность теплообмена - 8 м2
Количество трубок - 42размером 2525 мм
ГОСТ 15120-79 Аппараты теплообменные кожухотрубчатые
Холодильник колонны поз.1
Горизонтальный кожухотрубчатый одноходовой
с камерными крышками
Количество трубок - 121 размером 1500382 мм
Поверхность теплообмена - 21 м2
Продолжение таблицы 3.20
Испаритель пленочный колонны поз.2
Вертикальный кожухотрубчатый одноходовой аппарат
Поверхность теплообмена – 24 м2
Количество трубок – 99
ГОСТ 15119-79 Аппараты теплообменные кожухотрубчатые
Горизонтальный кожухотрубчатый двухходовой с эллиптическими крышками
Количество трубок - 706размером 2500252 мм
Поверхность теплообмена - 150 м2
Вертикальный с конусообразными днищами
Поверхность теплообмена - 8 м2
Количество трубок - 42диаметром 2525 мм
Вертикальный кожухотрубчатый аппарат
Размер трубок 252 52140 мм
Поверхность теплообмена – 71 м2
ГОСТ 15119-79 Аппараты теплообменные кожухотрубчатые с неподвижными трубными решетками
Расчет остальных насосов аналогичен расчету насоса поз. 34. По результатам расчета подобраны стандартные насосы и сведены в таблицу 3.21.
Таблица 3.21 Характеристика насосов
Позиция насоса по схеме
Наименование и назначение насоса
Характеристика перекачиваемого продукта
Марка насоса и завод изготовитель
Подача по мат. балансу кгч
Насос центробежный для перекачки флегмы колонны поз. 1
Насос центробежный для откачки для кубовой жидкости колонны поз. 1
Насос центробежный герметичный для циркуляции флегмы колонны поз. 2
Насос центробежный для откачки кубовой жидкости колонны поз. 2
Насос центробежный герметичный для откачки кубовой жидкости колонны поз. 2
Насос центробежный для перекачки флегмы колонны поз. 3
Насос центробежный для перекачки кубовой жидкости колонны поз. 3
Расчет остальных емкостей подобен расчету емкости поз. 29. По результатам расчета подобраны стандартные емкости и сведены в таблицу 3.22.
Таблица 3.22 Характеристика емкостей
продукта плотность кгм3
Расход продукта кгчас
Тип аппарата и его техническая характеристика
Давление расч. – 16МПа
Смесь воды и аммиака (840)
Продолжение таблицы 3.22
Обезвоженная смесь этаноламинов (1074)

5 Компоновка оборудования.doc

5 Компоновка оборудования
Расчетная зимняя температура воздуха минус 30 0С.
Расчетное сопротивление грунта 025 МПа.
Глубина сезонного промерзания грунта 165 см.
Глубина уровня грунтовых вод 10 метров.
Процесс ректификации диэтаноламина в соответствии с СНиП 2.09.04-87 по санитарной характеристике относится к 1группе.
По пожароопасности и взрывоопасности по СП 12.13130.2009 наружная установка относится к категории Ан.
По ПЭУ наружная аппаратура относится к классу В-Iг.
Процесс непрерывный.
Фундаменты под оборудование железобетонные стаканного типа.
Материал колонны сталь 12Х18Н10Т. Колонны снабжены обслуживающими площадками.
Основное оборудование располагается на открытых площадках и этажерках. Расположение оборудования отвечает требованиям безопасности отвечает принципу экономии капитальных затрат обеспечивает безопасность условий труда. Учтены удобства монтажа и ремонта и обслуживания аппаратов минимальная длина трубопроводов достаточная освещенность. Конструкции зданий отвечают требованиям пожаро-взрывобезопасности производства климатическим условиям.

Доклад.doc

Уважаемые члены государственной аттестационной комиссии!
Вашему вниманию представлен проект на тему «Выделение товарного диэтаноламина» мощностью 14 тыс.тгод по смеси этаноламинов.
Диэтаноламин— органическое соединение представитель класса аминоспиртов горючая густая маслянистая жидкость т.всп.151 °С мол.маса 10514. Применяется в технике в качестве эмульгаторов и других поверхностно-активных веществ а также в различных процессах газоочистки. Является исходным веществом в промышленном синтезе лекарственного средства таурина.
Целью данной работы является реконструкция технологического узла выделения товарного диэтаноламина действующего производства с увеличением мощности до 14000 тонн год по смеси этаноламинов и дать экономическую оценку принятым решениям.
Описание тех.процесса. (1-й плакат)
На 1-ом плакате представлена технологическая схема процесса ректификации диэтаноламина.
Технологический процесс ректификации диэтаноламина непрерывный и состоит из следующих основных стадий:
отгонка воды и остаточного аммиака из смеси этаноламинов (колонна поз.1);
отгонка моноэтаноламина и получение диэтаноламина марки Б (колонна поз.2);
отгонка товарного диэтаноламина марки А и триэтаноламина (колонна поз.3).
В узел ректификации этаноламинов смесь этаноламинов поступает с фазы синтеза. Смесь этаноламинов подается на питание колонны поз.1. Колонна поз. 1 представляет собой ректификационный аппаратнасадочного типа и предназначена для отгонки воды и остаточного аммиака из смеси этаноламинов.
Температура верха колонны 1210С
Температура куба колонны 185 0С
Температура питания171 0С
Давление верха колонны0045 МПа
Давление куба колонны0047 МПа
Легкокипящие компоненты (пары воды аммиака) выходят из верхней части колонны поз. 1 паровая фаза поступает в скруббер жидкая фаза в промежуточную емкость. Часть дистиллята в виде флегмы возвращается в колонну поз.1.
Кубовая жидкость (смесь этаноламинов) колонны поз. 1 подается в колонну поз. 2.
Колонна поз. 2 представляет собой ректификационный аппарат насадочного типа и предназначена для получения моноэтаноламина по верху колонны и диэтаноламина марки Б в кубовом остатке. Подача питающей жидкости производится на распределительную тарелку между нижней и средней секциями насадок.
Температура верха колонны 92 0С
Температура куба колонны 191 0С
Температура питания 139 0С
Давление верха колонны 27 мм рт. ст.
Давление куба колонны 30 мм рт. ст.
Флегмовое число 1045
Кубовая жидкость колонны поз. 2 подается в колонну поз. 3.
Колонна поз. 3 представляет собой ректификационный аппарат насадочного типа и предназначена для выделения товарного диэтаноламина марки А боковым отбором триэтаноламина по кубу колонны и отгона легкокипящих компонентов (вода моноэтаноламин) по верху колонны.
Температура верха колонны 112 0С
Температура куба колонны 188 0С
Температура питания 165 0С
Давление верха колонны 25 мм рт. ст.
Давление куба колонны 31 мм рт. ст.
Флегмовое число 1031
Колонна поз. 3 оборудована испарителем поз. 28 конденсатором поз. 24.
Легкокипящие компоненты (пары воды моно- и диэтаноламина) выходящие из верхней части колонны поз. 3 поступают в конденсатор поз. 24 стекают в сборник поз. 27. Из сборника поз. 27 часть дистиллята насосом поз. 35 возвращается в виде флегмы в колонну поз. 3 а остальная часть откачивается в емкость поз. 32.
Не сконденсировавшиеся пары из конденсатора поз. 24 поступают в конденсатор поз. 25. Оттуда парожидкостная смесь поступает в сборник поз. 26.
Диэтаноламин с глухой тарелки бокового отбора расположенной над вторым слоем насадки стекает в сборник поз. 29 и насосом поз. 34 откачивается в емкость поз. 31.
После заполнения емкость поз. 31 диэтаноламин откачивается в емкости склада готовой продукции в железнодорожную цистерну или в тару потребителя.
Кубовая жидкость колонны поз. 3 – триэтаноламин марки Б поступает в буферную емкость поз. 30. Оттуда на последующие операции.
Весь технологический процесс автоматизирован.
Чертеж основного аппарата (2-й плакат)
На втором плакате представлен чертеж основного аппарата – ректификационная колонна поз.3.
Насадка размещается тремя слоями 32 м 42 м и 18 м. Подача питающей жидкости под средней секцией подача флегмы над верхней секцией боковой отбор расположен между верхней и средней секциями.
Насадка регулярная сегментная изготавливается в виде набора кольцевых сегментных блоков.
Диаметр колонны 10 м
Высота колонны 168 м
Узлы и детали аппарата представлены на чертеже деталировки.
Компоновка узла выделения диэтаноламина представлена на следующем плакате.
Основное оборудование располагается на открытых площадках и этажерках. По пожароопасности и взрывоопасности по СП 12.13130.2009 наружная установка относится к категории АН.
По ПЭУ наружная этажерка относится к классу В-Iг.
(5-й плакат) Технико-экономические показатели
В качестве новых инженерных решений был рассмотрен вариант отделения конденсатора ректификационной колонны поз.3 и вынос его отдельно на этажерку а также предложена замены приборов КИПиА . Проведенный технологический расчет существующего основного оборудования с учетом наращения мощности показал что оборудование на действующем производстве вполне работоспособно и удовлетворяет увеличению по нагрузкам.
Проведено технико-экономическое обоснование проекта результат представлены в таблице.
Предполагаемая реконструкция действующего производства позволит увеличить выпуск товарного диэтаноламина на 12 %.
Снижение себестоимости тонны продукции позволит получить экономию в размере 6 370 031 рублей год.
Проведенное технико-экономическое обоснование свидетельствует об экономической целесообразности представленного проекта.
Благодарю за внимание мой доклад окончен.

Введение.doc

Пояснительная записка
5 с. 24 рисунков 65 таблиц
источников 2 приложения
ДИЭТАНОЛАМИН РЕКТИФИКАЦИОННАЯ КОЛОННА РЕКТИФИКАЦИЯ
Цель дипломного проекта заключалась в расчете и проектировании отделения ректификации диэтаноламина цеха получения этаноламинов.
В процессе проектирования выполнен расчет основного и вспомогательного оборудования. Составлен материальный баланс по всем колоннам определены параметры режима работы колонн (температура верха и низа давление в колонне) рассчитаны минимальное и действительное флегмовые числа. Проведен расчет испарителя и конденсатора колонны определены тепловая нагрузка на конденсатор и расход хладоагента диаметр и высота колонны проведен расчет колонны на действие ветровых сил механический расчет. Подобрано стандартное оборудование. Разработаны мероприятия по охране труда технике безопасности автоматизации производства проведена экологическая оценка проектных решений. В проекте по сравнению с аналогом были изменены технические средства автоматизации а также предложено решение связанное с отделением (выносом) конденсатора от колонны. Проведенное технико-экономическое обоснование свидетельствует об экономической целесообразности проекта.
Технико-экономическое обоснование выбранного метода производства. Выбор места строительства ..14
Технологическая часть 20
1 Физико- химические константы свойства и техническая характеристика исходных промежуточных и конечных продуктов .20
2 Техническая характеристика исходного сырья основных продуктов и вспомогательных материалов. Техническая характеристика побочных продуктов и отходов 22
3 Физико- химические основы процесса .24
4 Новые инженерные решения предлагаемые в проекте .. .26
5 Описание технологической схемы производства 26
6 Рабочие технологические параметры по каждому узлу ..29
7 Описание работы основного аппарата ..31
8 Рекомендации по осуществлению аналитического контроля производства . 32
9 Материальный баланс производства 35
10 Технико - технологические расчёты 46
Автоматизация и автоматические системы управления технологическим процессом 70
Компоновка оборудования .. 99
Обеспечение производственной и экологической безопасности .100
Экономическая оценка принятых решений 117
Список использованных источников 132
Перечень выполненных чертежей 135
Перечень условных сокращений и обозначений
ЭВМ электронная вычислительная машина
Производство этаноламинов принято в эксплуатацию в сентябре 1969 года.
По состоянию на 1 января 2006 года мощность производства 12500 т в год.
Производство этаноламинов непрерывного действия состоит из одной технологической нитки.
Метод производства основан на взаимодействии окиси этилена и аммиака при давлении 11-12 МПа (110-120 кгссм2) и температуре 115-125 °С в присутствии воды в качестве катализатора в количестве (40±05)%.
Производство этаноламинов по его технико-экономическому уровню относится к первой категории.
На производстве была проведена реконструкция состоящая из двух этапов. На первом этапе были заменены ректификационные колонны на втором этапе заменили торцевые насосы на центробежные. Ожидается третий этап реконструкции после которого понизится давление синтеза этаноламинов со 100 до 40 кгссм2.
Сырьем для получения этаноламинов служит аммиак (привозной «Тольятти Азот» «Кировочепецк) и окись этилена (своя окись этилена поступает из цеха 758 также используется привозная окись из Дзержинска и Нижнекамска). В качестве катализатора ускоряющего реакцию служит вода (паровой конденсат).
Технологический процесс получения диэтаноламина непрерывный и состоит из следующих основных стадий:
прием исходного сырья (аммиака и окиси этилена) и приготовление исходной смеси;
синтез этаноламинов;
отгонка избыточного аммиака из реакционной смеси;
отгонка воды и остаточного аммиака из смеси этаноламинов;
отгонка моноэтаноламина и получение диэтаноламина марки Б;
отгонка диэтаноламина марки А и триэтаноламина из диэтаноламина марки Б.
Область применения этаноламинов
Моноэтаноламин всех сортов применяется в газовой и нефтяной промышленности для поглощения кислых газов и серосодержащих органических соединений. Моноэтаноламин высшего и первого сорта применяется также в фармацевтической текстильной лакокрасочной промышленности в производстве пластмасс.
Диэтаноламин применяется в органическом синтезе для поглощения кислых и серосодержащих соединений а также как реактив в аналитической химии в производстве моющих средств косметических препаратов ингибиторов коррозии.
Технический триэтаноламин входит в состав мягчителей для каучука охлаждающих жидкостей парфюмерии. Технический триэтаноламин применяется также в качестве абсорбента кислых газов ингибитора коррозии вспомогательного материала в производстве цемента и как сырьё в ряде органических синтезов. [1 с. 10]