Реакторы. 1. Основы классификации химических процессов и реакторов
 Скачать 161.96 Kb.
|
|
Содержание 1. Основы классификации химических процессов и реакторов 2 2 Основные типы реакционных аппаратов 5 3 Обеспечение бесперебойной работы реакторов 16 4 Выявление и устранение отклонений от режимом в работе реактора риформинга 19 Список литературы 25 1. Основы классификации химических процессов и реакторов Аппарат, в котором осуществляется тот или иной химический процесс, называют реакционным устройством или реактором. В ряде случаев такой аппарат называют иначе, учитывая особенности химического процесса или его назначения; так, например, на установке каталитического крекинга аппарат, в котором осуществляется реакция окисления (горения) кокса, отложившегося на катализаторе, носит название регенератора, так как его назначение — восстановить активную способность катализатора, т.е. регенерировать его. Общепринятой классификации химических процессов и реакторов нет, поэтому отметим некоторые наиболее существенные ее признаки. Химические процессы подразделяются на каталитические и некаталитические, гомогенные и гетерогенные, экзотермические и эндотермические. Каталитические реакции осуществляются в присутствии тех или иных катализаторов, ускоряющих химическое превращение и позволяющих провести его в более легких условиях, например, при более низкой температуре; способствующих протеканию реакции в желательном направлении, получению более высоких выходов основных целевых продуктов и сокращающих скорость протекания побочных реакций. Некаталитические реакции протекают под воздействием высокой температуры; к ним относятся пиролиз жидкого и газообразного углеводородного сырья, коксование, термический крекинг и т.д. Гомогенные реакции протекают в одной фазе, например, только в газообразной. Гетерогенные реакции характеризуются наличием двух или большего числа фаз. К гетерогенным относятся реакции, протекающие в паровой фазе на твердом катализаторе. Всякая химическая реакция сопровождается тепловым эффектом. Реакция, протекающая с поглощением тепла, называется эндотермической, а с выделением тепла — экзотермической. При сложных химических превращениях могут одновременно протекать реакции, противоположные по тепловому эффекту, поэтому для технологического оформления процесса важна итоговая величина — общий тепловой эффект. Реакционные устройства классифицируются по следующим признакам: по характеру действия — периодические и непрерывные; в зависимости от направлений потоков реагентов или катализаторов — прямоточные, противоточные и ступенчато-противоточные; в зависимости от гидродинамических особенностей — аппараты идеального вытеснения, идеального смешения и частичного смешения; по термодинамическим признакам — реакторы изотермические, адиабатические и политропи- ческие; по назначению — реакторы риформинга, каталитического крекинга, гидрокрекинга, регенераторы, коксовые камеры, реакционные змеевики печи пиролиза и т.д. В периодически действующих реакторах исходное сырье и полученные продукты реакции соответственно загружаются и разгружаются периодически. В непрерывно действующих реакторах исходное сырье — реагент или катализатор — поступают в аппарат и удаляются из него непрерывно. В непрерывно действующих реакторах потоки сырья и катализатора проходят через аппарат либо прямоточно, т.е. в одном и том же направлении, либо в противотоке. В ступенчато-противоточных реакторах катализатор последовательно перемещается от одной ступени к другой в противотоке с исходным сырьем. Для оценки эффективности реактора непрерывного действия важным показателем является характер направления движения частиц реагирующего сырья и катализатора. В аппаратах идеального вытеснения частицы движутся в одном направлении без перемешивания, и поэтому продолжительность пребывания любых частиц в зоне реакции одинакова. Такой характер движения можно наблюдать в трубчатом реакторе, длина трубы которого значительно превышает ее диаметр, а скорость потока сравнительно высока. В аппаратах идеального смешения поступающий поток практически мгновенно перемешивается, а образовавшаяся смесь состоит из частиц сырья и продуктов реакции, а также свежего и отработанного катализатора. Продолжительность пребывания различных частиц в проточных аппаратах идеального смешения неодинакова, для одних она превышает среднее значение, для других не достигает его. Примером может служить аппарат с мешалкой непрерывного действия, реакторы с псевдоожиженным слоем катализатора и др. Для аппаратов, используемых в промышленных условиях, обычно характерен режим, занимающий промежуточное место между идеальным вытеснением и идеальным смешением, это режим частичного перемешивания. В термодинамическом отношении работа реакторов может протекать в изотермических условиях, т.е. когда в любой части аппарата температура одинакова. Такие условия обеспечиваются в реакторах, работающих в режимах, близких к режиму идеального смешения. В зависимости от знака теплового эффекта реакции при изотермическом режиме обеспечивается равномерный подвод или отвод тепла. Во многих случаях реакторы работают в адиабатических условиях, при которых химический процесс протекает без теплообмена с внешней средой. В этом случае при экзотермической реакции температура реагирующего потока повышается и на входе в аппарат она меньше, чем на выходе из него. При эндотермической реакции имеет место обратное явление. Для предотвращения значительною изменения температуры в реакторе, которое может иметь место при повышенном тепловом эффекте реакции, обеспечивается теплообмен реактора с внешней средой, т.е. осуществляется политропический процесс. В таких процессах теплообмен с внешней средой может осуществляться непрерывно (поверхность теплообмена размещается непосредственно в зоне реакции) или ступенчато (теплообменная поверхность размещается вне зоны реакции в специальных межсекционных устройствах). К теплотехническим классификационным признакам, влияющим на конструктивное оформление реактора, относятся также типы теплоаген- тов, которые могут быть: а) посторонними — осуществляющими теплообмен через поверхность (например, испаряющаяся вода в реакторе для гидрогенизации изоокти- лена); б) теплоагентами смешения, которыми являются компоненты исходной реагирующей сырьевой смеси, используемые также для отвода или подвода тепла (например, холодный водород, подаваемый в различные части реактора гидрогенизации); в) твердыми, не участвующими в процессе, или катализаторами (например, катализаторы каталитического крекинга, кокс процессов непрерывного коксования). 2 Основные типы реакционных аппаратов Выбор типа реактора для осуществления данного химического процесса зависит от многих факторов, из которых важнейшими являются: необходимость использования катализатора, его свойства и расход; термодинамические особенности процесса — адиабатические, изотермические или политропические условия проведения химической реакции; методы теплообмена, используемые для обеспечения заданного температурного режима в зоне реакции; свойства используемых теплоагентов; периодическое или непрерывное осуществление процесса. Простейшим типом реактора является пустотелый цилиндрический аппарат, в котором реакция протекает в адиабатических условиях без использования катализатора или с небольшим его количеством, поступающим в реактор вместе с исходным сырьем в виде суспензии, эмульсии или в газовой фазе. Такие реакционные аппараты используются для химических процессов, при осуществлении которых допустимо изменение (повышение или понижение) температуры в зоне реакции, обусловливаемое тепловым эффектом реакции (изотермической или эндотермической), без теплообмена с внешней средой (потерями тепла пренебрегаем). Подобные условия имеют место при малом тепловом эффекте реакции и при сравнительно небольшой глубине превращения, когда температура также мало изменяется или когда наблюдаемое изменение температуры не приводит к значительному изменению скорости основной реакции и усилению побочных нежелательных реакций. В некоторых случаях небольшое изменение температуры в адиабатическом реакторе достигается подачей вместе с сырьем инертного (не участвующего в реакции) вещества (теплоагента), которое поглощает (при экзотермической реакции) или компенсирует (при эндотермической реакции) часть теплового эффекта реакции. Примером адиабатического реактора является выносная реакционная камера термического крекинга, куда непрерывно поступает исходное сырье, нагретое в трубчатой печи до 470-500 °С. Объем камеры выбирается с таким расчетом, чтобы паровая и жидкая части потока находились в аппарате в зоне высоких температур в течение отрезка времени, необходимого для достижения требуемой глубины крекинга. Вследствие эндотермического эффекта реакции крекинга температура в реакционной камере понижается. Глубина крекинга может регулироваться изменением как температуры поступающего в реактор продукта, так и давления в камере; при изменении давления меняется объем паровой фазы, а следовательно, и продолжительность пребывания ее в зоне реакции. При крекинге отлагающийся в камере кокс периодически (один раз в 1-2 месяца) удаляется. Реактор такого же типа используется в процессах коксования; в этом случае глубина крекинга высокая и кокс заполняет камеру примерно в течение суток, а затем его извлекают механическим разбуриванием или при помощи гидравлических резаков. Для обеспечения непрерывности работы установки обычно сооружают две камеры, попеременно переключаемые на поток сырья и резку и выгрузку кокса. Примером пустотелого реактора, где катализатор используется в виде суспензии, является реактор для жидкофазной гидрогенизации под давлением до 70 МПа и температуре 480 °С; сырьем такого процесса является либо угольная паста — смесь измельченного угля с жидкими продуктами гидрогенизации, либо нефтяные остатки; катализатор в виде порошка предварительно смешивают с частью исходного сырья для получения концентрированной суспензии, которую затем уже смешивают с основной частью сырья. В реакторах этого типа через штуцеры, расположенные в стенках аппарата, предусматривается подача охлаждающего водорода, что и предотвращает повышение температуры, обусловленное экзотермическим эффектом реакции гидрогенизации. Широко применяются в промышленности адиабатические реакторы для каталитических процессов, выполненные в виде цилиндрических аппаратов и заполненных стационарным слоем гранулированного катализатора, работающие сравнительно длительный отрезок времени без регенерации или вообще не подлежащие регенерации. В этих аппаратах катализатор располагается либо в виде одного слоя по всей рабочей высоте реактора, либо в виде отдельных слоев, размещаемых на перфорированных опорных решетках, через которые свободно проходят пары сырья и не просыпается катализатор. Послойное расположение катализатора осуществляют в тех случаях, когда катализатор не обладает высокой механической прочностью. При большой высоте слоя катализатор может раздавливаться и уплотняться, что приводит к повышенному сопротивлению потока сырья и неравномерности его распределения по сечению аппарата. Такие реакторы различают также и по способу распределения и направлению движения сырья: с радиальным движением сырья (рис. 1) или с аксиальным (рис. 2). Реакторы с радиальным движением сырья применяют в случаях, когда среда находится только в жидком или парогазовом состоянии. Радиальное движение обеспечивает меньшие потери напора потоку сырья. Для возможности ведения химического процесса в адиабатических условиях используют также ступенчатое регулирование температурного режима в реакторе. В этом случае весь реакционный объем, необходимый для завершения реакции с заданной глубиной превращения, разбивают на несколько последовательно соединенных адиабатических реакторов. На потоке при переходе из одного реактора в другой устанавливают теплообменную поверхность, через которую подводят или отводят тепло для обеспечения необходимого температурного режима в последующем реакторе. Допустимое изменение температуры в каждом реакторе достигается ограничением степени превращения, в частности, за счет изменения объема катализатора.
Подобные реакционные аппараты со ступенчатым регулированием температуры широко используют на установках каталитического риформинга. Обычно на таких установках сооружают три последовательно соединенных реактора, причем поток после первого и второго реакторов поступает в трубчатую печь, где ему дополнительно сообщается тепло, компенсирующее потери эндотермической реакции. Реактор каталитического риформинга по своему технологическому оформлению должен удовлетворять ряду требований — обеспечивать заданную производительность установки по сырью, иметь необходимый реакционный объем, создавать требуемую для риформирования поверхность контакта взаимодействующих фаз, поддерживать необходимый теплообмен в процессе и уровень активности катализатора. Кроме того, должен обладать минимальным гидравлическим сопротивлением и обеспечивать равномерное распределение газосырьевого потока по всему реакционному объему. Уменьшение сопротивления потоку позволяет снизить рабочее давление в реакторе, что в свою очередь ведет к уменьшению толщины его стенки и, следовательно, к снижению металлоемкости всего реактора. Неоднородность распределения потока влияет на производительность реактора, приводит к неравномерности отложения кокса на катализаторе. Реактор каталитического риформинга с радиальным движением сырья (см. рис. 1) имеет корпус 3, выполненный с эллиптическими днищами и изолированный изнутри слоем торкретбетона толщиной 100 мм. По периферии реактора размещены 60 вертикальных коробов 4, стенки которых, обращенные к катализатору, перфорированы. По оси аппарата установлен сборник вывода продуктов реакции 5, выполненный в виде перфорированной трубы. На трубе снаружи укреплен слой крупной и мелкой сеток, предотвращающий унос катализатора в сборную трубу. Сырье вводится сверху через распределитель 2, поступает в перфорированные короба, а затем, пройдя в радиальном направлении через слой катализатора, собирается в сборнике 5 и выводится через штуцер 7 снизу аппарата. В верхней части слоя катализатора имеется цилиндрический стакан 10, который при оседании слоя катализатора во время эксплуатации аппарата остается погруженным в слой катализатора и предотвращает проход среды над слоем катализатора. Для выгрузки катализатора при его смене на нижнем днище предусмотрен наклонный штуцер 6. Для контроля за температурой внутри реактора установлены три многозонные термопары 11. Предусмотрен контроль за температурой стенки корпуса снаружи термопарами, для чего к корпусу приварены муфты 9. Осмотр и монтаж внутренних устройств аппарата и загрузку катализатора выполняют через верхний штуцер ввода сырья 1 диаметром 800 мм. Реактор гидроочистки дизельного топлива с аксиальным движением сырья (см. рис. 2) имеет корпус 3, изолированный снаружи. В реакторе размещены два слоя катализатора, через которые сверху вниз проходит сырье. Каждый слой катализатора защищен от динамического воздействия потока среды слоем фарфоровых шаров 6. В верхней части реактора установлена распределительная тарелка 1 с патрубками, под которой размещено фильтрующее устройство 2, состоящее из цилиндрических корзин, погруженных в слой катализатора. Корзины сварены из прутка и обтянуты сбоку и снизу сеткой. Сверху корзины открыты. В корзинах и верхней части слоя катализатора задерживаются продукты коррозии и механические примеси. Верхний слой катализатора поддерживается колосниковой решеткой 4, на которой уложены два слоя сетки и слой фарфоровых шаров. В пространстве между верхним и нижним слоями катализатора находится коллектор 5 для ввода пара. В нижней части реактора размещен слой фарфоровых шаров, служащих опорой для нижнего слоя катализатора и обеспечивающий равномерный вывод продуктов реакции из аппарата. В верхнем днище имеются три штуцера для установки многозонных термопар 12, контролирующих температурное поле в слое катализатора, кроме того, предусмотрена термопара в средней части реактора. Катализатор выгружается из верхнего слоя через штуцер 11 в стенке аппарата, из нижнего слоя через дренажную трубу и штуцер в нижнем днище 9. В стенке реактора между верхним и нижним слоями катализатора установлен люк. В нижней части имеются скобы для удобства обслуживания и ремонта. В промышленной практике также применяются пустотелые цилиндрические или змеевиковые реакционные аппараты с поверхностным теплообменом, характеризующиеся политропическими условиями ведения процесса. В качестве примера использования такого типа реакторов можно привести реактор для полимеризации этилена под высоким давлением. Тепло реакции из аппарата отводится испаряющейся водой в пароводяной рубашке, расположенной на боковой поверхности реактора. Для выравнивания температуры в реакторе и лучшего теплообмена с его внутренней поверхностью в аппарате размещают перемешивающее устройство. В качестве реакторов процессов термического крекинга и пиролиза используются змеевики, размещаемые в трубчатых печах. В этом случае эндотермическое тепло реакции в аппарате компенсируется подводом тепла от дымовых газов через поверхность змеевика печных труб. Для осуществления пиролиза жидкого и газообразного нефтяного сырья используются многопоточные печи с жаропрочными трубами, позволяющими вести процесс при температуре 750 -850 °С. К аппаратам политропического типа относятся реакторы, выполненные в виде кожухотрубчатых теплообменных аппаратов, у которых обычно трубное пространство заполнено гранулированным катализатором и является таким образом реакционным объемом, а через межтрубное пространство пропускается агент, осуществляющий теплообмен через поверхность трубок. Такое конструктивное оформление реактора позволяет иметь сравнительно развитую поверхность теплообмена и небольшой толщины в направлении потока тепла слой катализатора, а, следовательно, и сравнительно небольшое различие температур в слое катализатора. Последнее обстоятельство является особенно важным для реакций, которые эффективно протекают только в узких температурных пределах. В аппаратах, где реакции экзотермические и температурный режим относительно невысок, отвод тепла зачастую осуществляют водой, испаряющейся в межтрубном пространстве. Использование испаряющейся воды в качестве теплоагента позволяет иметь заданную температуру в любой части теплообменной поверхности, изменяя давление испаряющейся воды, можно регулировать температурный режим процесса. При изменении давления в межтрубном пространстве изменяется температура кипения воды, разность температур между теплообменивающимися средами, а, следовательно, и теплосъем. К реакторам политропического типа относятся также аппараты, конструктивно оформленные по аналогии с теплообменниками типа «труба в трубе»: во внутренней трубе размещается катализатор, а через кольцевое пространство пропускается теплоагент. Для осуществления химической реакции в изотермических условиях необходимо в аппарате обеспечить интенсивное перемешивание и высокоэффективный теплообмен. В реакторах для таких процессов обычно используют псевдоожиженные слои катализатора или теплоносителя, применяют различные смесительные устройства (мешалки) и т.п. В качестве примера реактора с изотермическими условиями рассмотрим аппараты, применяемые для процесса алкилирования изобутана бутиленами с целью получения высокооктанового компонента бензина-алкилата (изооктана). Реакция в аппарате осуществляется в жидкой фазе при температуре 5-10 °С с использованием в качестве катализатора 95-98%-ной серной кислоты. Концентрация кислоты в реакционной смеси в зоне реакции составляет около 50 % (объемн.) при расходе катализатора, равном 10-15 % массы продуктов алкилирования. С понижением ее концентрации кислота срабатывается вследствие поглощения ею некоторых органических соединений и воды, растворенной в исходном сырье. Для подавления реакции полимеризации бутиленов в зоне реакции обеспечивается значительный избыток циркулирующего изобутана. На рис. 3 изображен горизонтальный реактор (контактор) сернокислотного алкилирования. Исходное сырье и кислота подаются в зону наиболее интенсивного смешения на вход пропеллерной мешалки 5. Далее смесь сырья и кислоты поступает в кольцевое пространство между корпусом 1 и циркуляционной трубой 2, циркулируя по замкнутому контуру в трубчатом пучке, как это показано стрелками на рисунке. Для отвода тепла, выделяющегося при экзотермической реакции, внутри циркуляционной трубы размещается развитая поверхность теплообмена с U-образными теплообменными трубками 4. Охлаждающим агентом являются освобожденные от кислоты испаряющиеся продукты реакции. Подобные контакторы выполняются также и в виде вертикальных аппаратов с теплообменной поверхностью, выполненной из двойных трубок (свечи Фильда). Хладагентом в этом случае служит испаряющийся аммиак или пропан.  Рисунок 3 - Горизонтальный реактор алкилирования с турбосмесителем: 1 — корпус; 2 — циркуляционная труба; 3 — отражательные перегородки; 4 — трубчатый пучок; 5 — пропеллерная мешалка; б — привод. Потоки: I — хладагент; II — продукты реакции; III — кислота; IV — сырье  Рисунок 4 - Схема каскадного реактора сернокислотного алкилирования: 1 — сливная перегородка; 2 — пропеллерный насос; 3 — L-образная перегородка; 4 - головная часть аппарата; 5 — реакционные трубы 6 — конденсатор паров изобутана; 7 - компрессор для испаряющегося изобутана; 8 — насос; а — сепарационная зона; б и в - отстойные зоны. Потоки: I — охлаждающий изобутан; 11 — сырье; III — пары изобутана; IV - продукты алкилирования; V — смесь циркулирующего изобутана и серной кислоты; VI - свежая серная кислота Для алкилирования изобутана бутиленами применяют также каскадный реактор (рис. 4), особенностью которого является отвод тепла за счет частичного испарения углеводородной фазы (в основном изобутана). В аппарате реакционная зона разделена I-образными перегородками 3 на ряд последовательно соединенных секций (см. рис. 4, пять секций). В каждую секцию вмонтирован цилиндрический контактор с пропеллерным насосом 2. Циркулирующий изобутан вместе с серной кислотой поступает в головную часть аппарата 4 и проходит последовательно все секции, образуя основной поток. Охлаждение в аппарате осуществляется испарением части углеводородов. Пары углеводородов отводят сверху, затем после компрессии и охлаждения их подают в головную часть аппарата, где, смешиваясь с основным циркулирующим потоком, снижают температуру потока до его рабочей температуры. Сырье — смесь бутиленов с изобутаном подводится параллельными потоками к каждому контактору. Здесь оно смешивается с основным циркулирующим потоком и через реакционные трубы 5 направляется в сепарационную зону а, где от потока отделяются пары. Далее поток поступает в отстойную зону б, в которой он делится на две части. Сверху отстойной зоны легкая фаза с высоким содержанием углеводородов, переливаясь через перегородку /, направляется в следующую ступень к пропеллерному насосу. Снизу отстойной зоны тяжелая фаза с высоким содержанием серной кислоты направляется вновь к насосу этой же секции для смешения с сырьем. Из последней секции поток попадает в отстойную зону в, предназначенную для отделения продуктов алкилирования от более тяжелого потока избыточного изобутана и серной кислоты. При такой конструкции аппарата не требуется использование специальной системы охлаждения с трубчатыми холодильниками. В нефтехимической промышленности широкое применение получили сменно-циклические реакционные процессы с твердым катализатором, который одновременно используется и в качестве теплоносителя. Особенностью этих процессов (примером может служить каталитический крекинг) являются сравнительно быстрое отравление катализатора из-за отложений на его поверхности кокса и необходимость периодической регенерации катализатора путем выжига кокса. Проведение химической реакции и регенерации катализатора может быть осуществлено в одном и том же периодически переключающемся аппарате или в двух различных аппаратах — реакторе и регенераторе. В первом случае катализатор неподвижен, а для обеспечения непрерывности работы установки сооружается два или большее число аппаратов. В то время, как один аппарат используется как реактор, в другом осуществляется регенерация катализатора; затем аппараты взаимно переключаются. Во втором случае катализатор непрерывно перемещается из реактора, где осуществляется нефтехимический процесс, в регенератор, где с катализатора выжигается кокс. После регенерации катализатор поступает в реактор. В процессе регенерации температура катализатора повышается, он аккумулирует часть выделившегося тепла, которое в дальнейшем целиком или частично используется на осуществление эндотермической реакции, что приводит к понижению температуры катализатора. В этом случае катализатор одновременно используется и как теплоноситель. В процессе регенерации выделяется значительное количество тепла, часть которого отводится и используется, например, для получения водяного пара. Реакторные блоки каталитических процессов с движущимся катализатором, включающие реактор, регенератор и систему транспорта катализатора, по взаимному расположению аппаратов и схемам циркуляции катализатора подразделяются на установки с одно- и двукратным подъемом катализатора. На установках каталитического риформинга с движущимся слоем катализатора при расположении реакторов в один ряд применяют также схемы с многократным подъемом катализатора на верх каждого реактора. Для схем с однократным подъемом катализатора используются два варианта - реактор располагают над регенератором или регенератор над реактором. При прочих равных условиях схемы с однократным подъемом катализатора отличаются большей высотой установки. Так, для установки каталитического крекинга с гранулированным катализатором высота реакторного блока при двукратном подъеме составляет 60-70 м, а при однократном 80-100 м. 3 Обеспечение бесперебойной работы реакторов При безопасной эксплуатации установок следует строго выдерживать заданный технологический режим согласно утвержденной технологической карте и регламенту. Для обеспечения безопасного ведения технологического процесса, снижения вероятности образования взрывоопасной смеси на установке первичной переработки стабильного конденсата предусмотрены следующие мероприятия: основное технологическое оборудование размещено на наружной площадке; все аппараты и трубопроводы, где возможно возникновение давления, превышающего расчетное, оснащены предохранительными клапанами; электрооборудование, размещенное во взрывоопасных зонах, предусмотрено во взрывозащищенном исполнении; противопожарная защита оборудования; для быстрого отсечения от внешних трубопроводов и отдельных участков (блоков) внутри объектов предусмотрена арматура с дистанционным управлением; трубопроводы и оборудование, в которых возможно застывание или замерзание среды, обогреты и теплоизолированы; все аппараты снабжены лестницами и площадками для свободного и безопасного доступа обслуживающего персонала к аппаратуре и приборам КИПиА. непрерывный контроль состояния воздушной среды. Для безопасного ведения технологического процесса и безопасной организации условий труда необходимо соблюдение следующих основных требований: строгое соблюдение норм технологического режима, установленного технологическим регламентом, технологической картой и инструкциями; обеспечение максимальной герметизации оборудования и коммуникаций; своевременное предупреждение и устранение неполадок; принятие предупредительных мер против искрообразования от механических ударов, электротока и от разрядов статического электричества; обеспечение безопасной организации ремонта и чистки аппаратов и коммуникаций; проведение временных огневых работ на территории установки только с письменного разрешения по установленной форме; обеспечение постоянного контроля за эксплуатацией и техническим состоянием технологического оборудования, трубопроводов, средств КИП и А, электрооборудования, за исправностью предохранительных устройств, систем молниезащиты и заземляющих устройств; своевременный пересмотр и переутверждение технологической карты; содержание в исправности вентиляционных установок и контроль за их работой в операторной; обеспечение надежной системы питания электрооборудования, средств КИПиА и приводной арматуры электроэнергией и сжатым воздухом; освобождение от продукта и отглушение от действующих коммуникаций неработающих аппаратов и трубопроводов; своевременное проведение технического освидетельствования технологического оборудования; контроль за работой систем обогрева теплоспутниками трубопроводов, импульсных трасс КИП, утепленных шкафов КИП и арматуры в зимнее время; проведение систематического надзора и контроля за тупиковыми участками; содержание в порядке и исправности средств индивидуальной защиты, аварийных защитных средств, все средства пожаротушения; своевременная проверка исправности запорной арматуры, регулирующих и предохранительных устройств; проведение анализа проб воздушной среды согласно утвержденному графику; проведение анализа проб воздушной среды до начала процесса и в процессе проведения огневых работ; своевременная разработка и выполнение мероприятий по предотвращению аварий и несчастных случаев, имевших место в газоперерабатывающей подотрасли и на родственных предприятиях; своевременное обучение обслуживающего персонала знаниям правил промышленной безопасности, пожарной безопасности и т.д. Степень автоматизации производственного процесса исключает необходимость постоянного присутствия обслуживающего персонала на площадке в зоне размещения технологического оборудования. В операторную вынесены показания контрольно-измерительных приборов, не включенных в систему, но характеризующих работу оборудования. Кроме автоматического регулирования уровней в колоннах, сепараторах и емкостях имеется сигнализация повышения и понижения уровня в них, что позволяет обеспечить безопасную работу насосов. На линии воздуха КИП предусмотрены ресиверы воздуха, рассчитанные на часовой запас воздуха. При прекращении подачи воздуха КИП включается сигнализация. На случай прекращения поступления воздуха КИП принято соответствующее исполнение клапанов автоматического регулирования «ВО» и «ВЗ», исключающее повышение давления и температуры в аппаратах, отключения установки от общезаводских коммуникаций. Отбор проб осуществляется через герметизированные пробоотборники или через специальные вентили. На воздушниках открытых емкостей установлены огнепреградители. Своевременно производить ревизию и чистку горелок печей согласно инструкциям. Работать можно только при исправном оборудовании, коммуникациях, арматуре и приборах КиА. Систематически следить за показаниями приборов КиА и своевременно устранять все отклонения от заданного режима. Систематически следить за исправностью и включением в работу приборов контроля и автоматики, систем сигнализации и автоматических блокировок. 4 Выявление и устранение отклонений от режимом в работе реактора риформинга Остановки технологических установок риформинга подразделяются: на нормальную остановку с целью проведения регенерации катализаторов или планово-предупредительных ремонтов; кратковременную остановку в связи с отсутствием сырья или емкостей для хранения готовой продукции; аварийную остановку при авариях или предаварийных ситуациях. Нормальная остановка. В случае нормальной остановки, связанной с необходимостью проведения регенерации катализаторов, останавливаются реакторные блоки гидроочистки и риформинга. Блоки стабилизации катализата, вторичной перегонки, экстракции ароматических углеводородов и регенерации МЭА переводятся на горячую циркуляцию. Остановка блока предварительной гидроочистки включает следующие этапы: 1) снижение подачи сырья (40-45 % от номинала) с последующим прекращением подачи сырья и опорожнением продуктового сепаратора; 2) горячая газовая циркуляция в системе высокого давления при рабочих условиях (5-6 ч) с целью гидрирования остаточных продуктов; 3) охлаждение системы и сброс давления (сброс водородсодержащего газа производится ступенчато, сначала в линию топливного газа, а затем на факел); 4) остановка аппаратов воздушного охлаждения, прекращение подачи воды в холодильники и дренаж раствором МЭА в емкость циркулирующего раствора; 5) эвакуация остаточных продуктов и продувка системы инертным газом до содержания горючих 0,5 % (об.). Подготовленная таким образом система надежно отключается от источников возможного попадания в систему нефтепродуктов и водорода. При остановке на плановый ремонт наряду с остановкой реакторных блоков гидроочистки и риформинга осуществляется и остановка вспомогательных блоков и отделений установки (стабилизации, регенерации МЭА и т. п.). При этом они останавливаются в такой последовательности: 1) снижение температуры низа колонны с прекращением циркуляции продукта через печь (или рибойлер); 2) отключение выхода продуктов с верха колонн, опорожнение емкостей орошения колонн при достижении температуры 35-40 °С; 3) отключение аппаратов воздушного охлаждения и водяных холодильников, дренаж аппаратуры и трубопроводов в дренажную емкость; 4) сброс давления из колонной аппаратуры на факел; 5) пропарка водяным паром и продувка инертным газом. Детальные операции по остановке колонного оборудования приводятся в заводских пусковых инструкциях по эксплуатации. После проведения всех перечисленных операций система готова к вскрытию и ремонту. Остановка блока риформинга состоит из следующих этапов: 1) прекращения подачи хлорорганических соединений; 2) снижения температуры газосырьевой смеси на входе в реакторы до 470—480 °С; 3) уменьшения расхода сырья с последующим .его полным прекращением; 4) горячей газовой циркуляции на водородсодержащем газе (5-6 ч) по схеме: циркуляционные компрессоры - узел смешения -теплообменники – печи - реакторы – теплообменники – холодильники - сепаратор циркуляционного газа - абсорберы осушителя (если имеется в схеме) - компрессоры; 5) освобождения аппаратуры; 6) охлаждения системы с последующей остановкой печей и компрессоров; 7) осуществления сброса давления в системе, дренирования продуктов и продувки инертным газом. Адсорберы рекомендуется держать под небольшим давлением инертного газа во избежание поглощения цеолитом влаги из воздуха. Кратковременная остановка производится при отсутствии сырья или свободных емкостей для хранения готовой продукции. Прекращение подачи сырья вызывает резкий подъем температуры в реакторах, что может привести к закоксовыванию катализатора, прогару труб в печах. В этом случае при достижении расхода сырья ниже минимально допустимого включается звуковая сигнализация и блокировка на отключение сырьевых насосов и прекращение подачи топлива к печам реакторного блока. Одновременно останавливаются дожимные компрессоры и перекрывается линия избыточного водородсодержащего газа блока риформинга. Подается пар в камеры сгорания реакторных печей. Отделения стабилизации, вторичной перегонки и стабилизации риформинга переводятся на горячую циркуляцию. При длительном отсутствии сырья установка нормально останавливается. Аварийная остановка. Остановка при возникновении аварийных ситуаций возможна по следующим причинам: 1) прекращение подачи сырья; 2) пропуск в змеевиках печей; 3) прекращение подачи электроэнергии, оборотной воды, водяного пара, воздуха КИП; 4) остановка циркуляционного компрессора; 5) прекращение подачи топлива; 6) прорыв фланцевого соединения, работающего под давлением, разрыв и неисправность оборудования, трубопроводов и арматуры; 7) неисправность предохранительных клапанов; 8) нарушение правил техники безопасности обслуживающим персоналом; 9) неисправность технологических блокировок. При прекращении подачи сырья установка останавливается в последовательности, изложенной в разделе «Кратковременная установка». При пропуске в змеевиках печей остановку установки проводят в такой последовательности: 1) тушатся форсунки печей, в камеру сгорания подается водяной пар; 2) прекращается подача сырья и останавливается циркуляционный компрессор; 3) сбрасывается давление из продуктового сепаратора высокого давления и система продувается инертным газом на щит сброса, 4) блок стабилизации переводится на горячую циркуляцию. При пропуске в змеевиках печей отделения стабилизации последовательность операции по останову следующая: 1) тушатся форсунки печей; 2) подается водяной пар в камеры сгорания; 3) змеевики печей продуваются в колонну, продукт из колонны направляется в парк и остатки дренируются. В дальнейшем секция нормально останавливается. Прекращение подачи электроэнергии приведет к остановке всего насосно-компрессорного оборудования и аппаратов воздушного охлаждения, при этом отключаются системы блокировок и сигнализации. В данном случае остановку осуществляют в такой последовательности: 1) закрывается подача топлива к печам (обычно осуществляется с помощью аварийного питания электрозадвижек от третьего независимого источника электроснабжения); 2) в камеру сгорания печей подается водяной пар; 3) вручную закрываются задвижки на насосах, выводе готовой продукции. При длительном перерыве подачи электроэнергии установка останавливается полностью, система освобождается от нефтепродуктов и продувается инертным газом. Прекращение подачи оборотной воды приводит к увеличению температуры технологических потоков, росту температуры в подшипниках насосно-компрессорного оборудования. В этом случае проводятся следующие операции: 1) останавливаются насосы и компрессоры; 2) прекращается подача топлива к печам; 3) закрываются все задвижки на всех трубопроводах, входящих и выходящих с установки; 4) закрываются задвижки на линиях подачи воды в холодильники и конденсаторы-холодильники, из аппаратуры дренируется вода. При длительном отсутствии оборотной воды аппаратура освобождается от газообразных и жидких нефтепродуктов и установка полностью останавливается. Прекращение подачи водяного пара приводит к нарушению распыла жидкого топлива в форсунках трубчатых печей, прекращению обогрева аппаратов и трубопроводов (в зимний период), снижению температур технологических потоков, нагреваемых с помощью водяного пара. При прекращении подачи пара среднего давления к форсункам печей немедленно прекращается подача топлива, реакторный блок и узел регенерации МЭА нормально останавливаются, а отделения стабилизации и вторичной перегонки переводятся на горячую циркуляцию. При прекращении подачи водяного пара низкого давления на обогрев паровых спутников и аппаратов в зимнее время необходимо дренировать конденсат из трубопроводов. При длительном отсутствии водяного пара в зимнее время установка останавливается по нормальной схеме. При остановке циркуляционного компрессора реакторный блок останавливается по схеме, когда на установку прекращается подача сырья. Вспомогательные блоки переводятся на горячую циркуляцию. При длительной остановке компрессора установка полностью останавливается по нормальной схеме. При прорыве фланцевого соединения, работающего под давлением, необходимо как можно быстрее систему освободить от сырья и водородсодержащего газа. При этом прекращается подача сырья в тройнике смешения, останавливается циркуляционный компрессор, прекращается подача топлива в печи реакторного блока, прекращается подача хлорорганических соединений, из системы высокого давления плавно (во избежание гидравлических ударов) сбрасывается давление, вспомогательные блоки переводятся на горячую циркуляцию, после охлаждения системы производится устранение утечек нефтепродуктов и ремонт арматуры. Список литературы 1. Пугачев, В.М. Химическая технология: учебное пособие / В.М. Пугачев; Министерство образования и науки Российской Федерации, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кемеровский государственный университет». - Кемерово: Кемеровский государственный университет, 2014. - 108 с.: ил. - Библиогр. в кн. - ISBN 978-5-8353-1682-3; URL: //biblioclub.ru/index.php?page=book&id=278505 2. Процессы и аппараты химической технологии: методические указания Министерство образования и науки России, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет»; сосг. Н.И. Еникеева, Н.Б. Сосновская и др. - Казань : Издательство КНИТУ, 2014. - 72 с. - Библиогр.: с. 33-37. - ISBN табл., граф. ; то же [Электронный ресурс]. - URL: //biblioclub.ru/index.php?page=book&id=428783 3. Основы безопасной эксплуатации технологического оборудования химических производств / В.Я. Борщев, Г.С. Кормильцин, М.А. Промотов, А.С. Гимонин; Министерство образования и науки Российской Федерации, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тамбовский государственный технический университет». - Тамбов: Издательство ФГБОУ ВПО «ТГГУ», 2011. - 188 с. : ил., табл., схем. - Библиогр. в кн.. - ISBN 978-5-8265-1051-3; То же [Электронный ресурс]. - URL - //biblioclub.ru/index.php?page=book&id=278002 4. Борщев, В.Я. Основы безопасной эксплуатации технологического оборудования / В.Я. Борщев ; Министерство образования и науки Российской Федерации, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тамбовский государственный технический университет». - Тамбов Издательство ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2012. - 97 с. : ил., табл., схем Библиогр. в кн..; То же [Электронный ресурс]. URL: //biblioclub.ru/index. php?page=book&id=277781 5. Зарифянова М. 3. Химия и технология вторичных процессов переработки нефти: учебное пособие / М.З. Зарифянова, Т.Л. Пучкова, А.В. Шарифуллин; М-во образ, и науки России, Казан, нац. исслед. технол. ун-т. - Казань: Изд-во КНИГУ, 2015.-156 с. 6. Солодова, Н.Л. Химическая технология переработки нефти и газа : учебное пособие / Н.Л. Солодова, Д.А. Халикова ; Министерство образования и науки России, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет». - Казань: Издательство КНИТУ, 2012. – 122 с.: табл., схем. – ISBN 978-5-7882-1220-3; URL://biblioclub.ru/index. php?page=book&id=258408 |
