Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф.Уткина» Кафедра Химической технологии «Утверждаю» Заведующий кафедрой ___В.В. Коваленко______ ____________________ «__» _______ 2020г. Задание на НИР 1. Бакалавру группа 5020 (Ф.И.О. бакалавра) Направление подготовки: 18.03.01 Химическая технология Направленность: Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов Сроки прохождения практики: с «11» мая 2020 г. по «24 » мая 2020 г. Место проведения практики ___АО «РНПК»_______________________________________ Ломакину Сергей Сергеевичу 1 Планируемые формы работы: сущности и значения информации в развитии современного информационного общества, основные требования информационной безопасности, в том числе защиты государственной тайны; аналитические и численные методы решения поставленных задач, современные информационные технологии, обработка информации с использованием прикладных программных средств сферы профессиональной деятельности, пакеты прикладных программ для расчета технологических параметров оборудования; правила техники безопасности, производственной санитарии, пожарной безопасности и нормы охраны труда, параметры производственного микроклимата, уровня запыленности и загазованности, шума, и вибрации, освещенности рабочих мест; техническая документация, подбирать оборудование, заявки на приобретение и ремонт оборудования; планирование и проведение физических и химических экспериментов, обработка их результатов, методы математического анализа и моделирования, теоретические и экспериментальные исследования; стандартные и сертификационные испытания материалов, изделий и технологических процессов; свойства химических элементов, соединений и материалов, необходимые для решения задач профессиональной деятельности; принципы работы приборов и устройств; научно-техническая информация, отечественный и зарубежный опыт по тематике исследования; готовностью разрабатывать проекты в составе авторского коллектива. 2. Приложение. Бакалавр____________/ ______________________ Руководитель практики _____________/__________________ Рязань 2020 г. Тема ВКР: Оптимизация работы сырьевых насосов блока гидроочистки установки изомеризации СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 1 Обоснование предложения по оптимизации работы сырьевых насосов (замена охлаждающей жидкости(воды) сырьевых насосов блока ГО на антифриз) 2 Теоретические основы процесса гидроочистки 2.1 Химизм процесса 2.2 Катализаторы процесса 2.3 Принципиальная технологическая схема процесса гидроочистки бензиновых фракций 2.4 Технологические параметры процесса 3 Классификация и принцип работы насосов 3.1 Принцип действия и классификация центробежных насосов 3.2 Конструкция сырьевых насосов блока гидроочистки установки изомеризации 3.3 Схемы соединения насосов 3.4 Автоматика, защита и сигнализация насосных установок ЗАКЛЮЧЕНИЕ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 2 ВВЕДЕНИЕ Насос – гидравлическая машина, преобразующая механическую энергию приводного двигателя в энергию потока жидкости, служащая для перемещения и создания напора жидкостей всех видов, механической смеси жидкости с твёрдыми и коллоидными веществами или сжиженных газов [7,8]. Разность давлений жидкости в насосе и трубопроводе обуславливает ее перемещение. Изобретение насоса относится к глубокой древности. Первый поршневой насос для тушения пожара, который изобрёл древнегреческий механик Ктесибий, упоминается ещё в I веке н.э. В Средние века насосы использовались в различных гидравлических машинах. Один из первых центробежных насосов со спиральным корпусом и четырёхлопастным рабочим колесом был предложен французским учёным Д. Папеном. До XVIII века насосы использовались гораздо реже, чем водоподъёмные машины (устройства для безнапорного перемещения жидкости), но с появлением паровых машин насосы начали вытеснять водоподъёмные машины. В XIX веке с развитием тепловых и электрических двигателей насосы получили широкое распространение. В 1838 году русский инженер А.А. Саблуков на основе созданного им ранее вентилятора построил центробежный насос и работал над применением его при создании судового двигателя. Центробежные насосы являются самыми распространённым насосами в мире. Благодаря своей конструкции и стабильной работе этот тип насосов нашел широкое применение, как для решения бытовых задач, так и для основных технологических процессов промышленности. 3 в самых различных отраслях 1 Обоснование предложения по оптимизации работы сырьевых насосов (замена охлаждающей жидкости (воды) сырьевых насосов блока ГО на антифриз) На сегодняшний день остро стоит проблема повышения надёжности работы оборудования, в том числе машинного. Эта проблема является очень важной, потому что её решение позволит, не только увеличить срок эксплуатации технологических насосов, но, и, что более значимо, повысить безопасность труда работников АО «РНПК», на что в конечном счёте и направлена любая деятельность по модернизации технологического оборудования. Существующая система охлаждения технологических насосов имеет ряд недостатков: Качество оборотной воды, неудовлетворяющее современным реалиям производства, приводит к частому загрязнению системы охлаждения, отсюда растёт температура подшипников, как итог, снижение ресурса и качества работы оборудования; В зимний период возможность замерзания оборотной воды в трубках системы охлаждения, значит нестабильность работы насосов, аварийные остановки установки, затраты на ремонт; Зависимость охлаждения насосов от работы оборотного водоснабжения БОВ-4. Замена охлаждающей жидкости (воды) сырьевых насосов блока ГО на антифриз решит ряд следующих задач: Экономия на ремонте; Снижение рисков производственных аварий; Повышение надёжности работы оборудования; Повышение безопасности работников. 4 2 Теоретические основы процесса гидроочистки 2.1 Химизм процесса Блок гидроочистки сырья установки изомеризации предназначен для очистки бензиновой фракции алюмокобальтмолибденовом кислородных соединений, НК-85°С, катализаторе влаги и фракции от 85-105°С сернистых, металлорганических на азотистых, соединений, отравляющих катализаторы изомеризации [5]. В процессе гидроочистки протекают следующие реакции [1,4,5]: 1. Реакции обессеривания с выделением сероводорода Основными сернистыми соединениями, содержащимися в бензиновых фракциях, являются меркаптаны, сульфиды, дисульфиды, тиофены. Реакции обессеривания, характерные для этих соединений, представлены ниже: меркаптаны: RSH + Н2 → RH + Н2S ↑ сульфиды: RSR′ + 2Н2 → RH + R′H + H2S↑ дисульфиды: RS-SR + 3H2 → 2RH + 2H2S↑ тиофены: +H2 -H2S CH2=CH–CH=CH2 бутадиен-1,3 S тиофен В этих реакциях первичной является реакция разрыва связи углерод-сера и присоединение водорода к образующимся частям молекулы. Меркаптаны, 5 сульфиды и дисульфиды легко подвергаются реакции гидрогенолиза в сравнительно мягких условиях процесса с образованием соответствующего углеводорода и сероводорода. Наиболее трудно подвергаются превращениям тиофены. Устойчивость сернистых соединений увеличивается в ряду: меркаптаны < дисульфиды < сульфиды < тиофены [5]. Реакции гидрогенизации тиофена также начинается с расщепления связи C–S с образованием бутадиена-1,3 и сероводорода. Бутадиен подвергается дальнейшему гидрированию с образованием бутен-1, бутен-2 и бутана. Внутри группы сернистых соединений скорость реакций гидрогенизации уменьшается с увеличением молекулярной массы. 2. Реакции кислородсодержащих соединений с выделением воды Кислородсодержащие соединения могут присутствовать в бензиновых фракциях в виде кислот, спиртов, эфиров, фенолов, перекисей. В бензинах присутствует также растворенный кислород, содержание которого может достигать 10 ppm масс. Все эти соединения в условиях процесса гидроочистки превращаются в соответствующие углеводороды и воду. Наиболее стойкими из этих соединений являются фенолы. Ниже приведены примеры реакций превращения нафтеновых кислот и фенолов[4]: – COOH R– –R +H2 +H2 R– – CH3 + H2O –R + H2O OH фенол 3. Реакция азотистых соединений с выделением аммиака Азотистые соединения в бензиновых фракциях представлены аминами, пирролами и пиридинами. Содержание азотистых соединений в лёгких прямогонных бензиновых фракциях сравнительно невелико ~ 1-10 ppm масс. 6 В процессе гидроочистки при гидрогенолизе азотистых соединений вначале происходит гидрирование гетероциклического кольца, затем его разрыв с образованием амина. Следующим этапом происходит дальнейший гидрогенолиз амина с образованием соответствующего углеводорода и аммиака. Реакции гидрогенолиза азотистых соединений в процессе гидроочистки можно представить следующим образом [1]: +H2 +H2 +H2 амины 2 2 N пиридин N пиперидин +H2 nC5H12+i-C5H12+2NH3↑ +H2 амины NН +H2 C4H10+NH3↑ NH пиррол пирролидин 4. Реакции хлорорганических и Ме-органических соединений При гидроочистке соединения, содержащие хлор и металлы, разрушаются с выделением хлористого водорода, который удаляется при отпарке гидрогенизата, и металлов, которые частично, но не полностью, отлагаются на поверхности катализатора гидроочистки [5]. R–Cl + H2 → RH + HCl R n Me m (n m) H2 nRH H m Me 2 5. Реакции парафиновых, непредельных, нафтеновых и ароматических углеводородов Парафиновые углеводороды подвергаются реакции изомеризации и реакции гидрокрекинга с образованием легких газообразных углеводородов. В условиях гидроочистки на алюмоникельмолибденовых и алюмокобальтмолибденовых катализаторах эти реакции получают незначительное развитие. 7 Ароматические углеводороды могут подвергаться реакции гидрирования ароматического кольца с образованием соответствующих нафтеновых углеводородов, реакциям деалкилирования боковых цепей. Моноядерные ароматические подвергаются гидрированию в очень малой степени. Заметное развитие этих реакций возможно лишь при увеличении давления более 4,0 МПа. Нафтеновые углеводороды в незначительной степени подвергаются реакциям гидроизомеризации и гидрокрекинга. В условиях гидроочистки практически полностью происходит насыщение непредельных углеводородов [5]: Сn Н2n + Н2 → Сn Н2n+2 8 2.2 Катализаторы процесса Катализаторы гидроочистки различных видов нефтяного сырья основаны на универсальной композиции — Co(Ni)Mo(W)S на носителе, в качестве которого до настоящего времени применяют почти исключительно γ-Al2O3 [1,4,6]. Группой исследователей под руководством Топсе [6] установлено, что наиболее активным компонентом Co(Ni)Mo(S)/Al2O3 катализаторов являются небольшие кристаллиты MoS2, представляющие собой короткие слоистые упаковки. Активными каталитическими центрами являются атомы Co(Ni), связанные сульфидными мостиками с поверхностью этих кристаллитов. Эта модель получила название «фаза Co—Mo—S». Атомы промотора занимают краевые позиции на «подложке» MoS2. В зависимости от типа взаимодействия с носителем, фаза Co—Mo—S может реализоваться в виде структуры I или II типа с различными каталитическими свойствами [1, 2]. Фаза Co—Mo—S I типа образуется при низкотемпературном сульфидировании (< 400 °C) и связана с поверхностью Al2O3 якорными связями Mo—O—Al [6]. Высокотемпературное сульфидирование приводит к разрыву Mo—O—Al связей (фаза II типа). В наиболее активных промышленных катализаторах гидроочистки присутствует фаза II типа. Исследования методом сканирующей туннельной микроскопии (СТМ) позволяют наблюдать нанокластеры MoS2 , Co—Mo—S и Ni—Mo—S (рисунок 1) с разрешением на атомном уровне. Методом СTM показано, что в нанокластерах Co—Mo—S в катализаторах гидродесульфуризации, Co преимущественно локализуется на S-ребрах усеченных кристаллов MoS2 (так называемые «S-грани») и изменяет электронное строение соседних атомов S [6]. 9 Рисунок 1 – Нанокластеры Со—Мо—S (a), Со—Мо—S шариковая модель (б), MoS2 (в), Ni—Mo—S (г). Одним из способов повышения активности катализаторов гидроочистки является введение в их состав неорганических модификаторов [4]. В качестве модифицирующих добавок предложено множество разнообразных соединений, таких как фосфор, галлия, бора, ванадия и др. На блоке гидроочистки используется алюмокобольтмолибденовый катализатор ТК-576 BRIMТМ, обеспечивающий высокую степень обессеривания и деазотирования сырья с получением гидрогенизата с остаточным содержанием серы и азота не более 0,5 ppm. Характеристики катализатора собраны в таблице 1 [5]. 10 Таблица 1 Характеристики катализатора гидроочистки ТК-576 BRIMТМ № 1 1. Тип Наименование показателя 2 2. Форма 3. Насыпная плотность, кг/м3 4. 5. 6. 7. 8. Средняя длина, мм Прочность на раздавливание, МПа Потери на истирание, % масс. Удельная поверхность, м2/г, не менее Поглощение серы, % масс Значение 3 Со-Мо на оксиде алюминия Гранулы в форме трилистника в поперечном сечении Загрузка Плотная рукавом загрузка 710 850 4,0 1,0 <1,0 192 11,9 Активность катализатора – способность его влиять на скорость реакции разрыва связей S-C, N-С, O-C, Сl-С. Чем выше активность катализатора, тем при более низких температурах процесса и более высоких объёмных скоростях достигается требуемая степень конверсии элементоорганических веществ. Катализатор гидроочистки стареет и дезактивируется во время рабочего цикла. Скорость дезактивации зависит от используемого сырья и жесткости условий процесса. Во время нормальной работы на катализаторе образуется некоторое количество углерода (кокса). С течением времени пробега катализатора этот углерод и прочие отложения, такие как металлы, мышьяк, оксид кремния и т.п. вносят свой вклад в потерю каталитической активности. Чтобы компенсировать этот эффект дезактивации катализатора обычно поднимают температуру реактора и поддерживают тем самым качество гидрогенизата на необходимом уровне. 11 В определенный момент времени невозможность дальнейшего подъема температуры или невозможность получения продукта требуемого качества приводят к необходимости проведения регенерации катализатора с целью выжига отложений и восстановления его первоначальной активности. При регенерации катализатора протекают следующие химические реакции [5]: ▪ Выжиг кокса: С + О2 → СО2 Н2 + 1/2 О2 → Н2О ▪ Окисление сульфидов металлов на катализаторе: Ni3S2 + 7/2 O2 → 3NiO + 2SO2 MoS2 + 7/2 O2 → MoO3 + 2SO2 Co9S8 + 25/2 O2 → 9CoO + 8SO2 ▪ Окисление диоксида серы SO2 + 1/2 О2 → SО3 ▪ Реакции нейтрализации: SO2 и СО2 нейтрализуются каустической содой: СО2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O SО2 + 2NaOH → Na2SO3 + H2O Процесс сульфидирования катализатора 576-BRIMTM обеспечивает его активацию, после пассивации и регенерации. Постадийная процедура сульфидирования, включающая график изменения температуры в ходе проведения сульфидирования по стандартной методике сульфидирования при 12 использовании ДМДС в качестве серосодержащего реагента, вводимого в сырье представлена на рисунке 2 [5]. Рисунок 2 – Схема сульфидирования катализатора 13 2.3 Принципиальная технологическая схема процесса гидроочистки бензиновых фракций Принципиальная схема блока гидроочистки изображена на рисунке 3[5]. Рисунок 3 – Блок гидроочистки бензиновых фракций Сырьё блока гидроочистки – бензиновая фракция НК-85 °С, бензиновая фракция 85-105 °С с установки подготовки сырья для установки изомеризации и установок каталитического риформинга углеводородов тит. 12/1 поступает в ёмкости прямого питания D-1А/В, уровень в которых регистрируется и сигнализируется на мониторе компьютера поз. LIRA-1000, LIRSA-1001 и LIRA-1003, LIRSA-1004 соответственно. Давление в емкостях прямого питания поддерживается до 2 кгс/см2 регулятором поз. PIRC-1024, путём подачи азота низкого давления через клапан-регулятор давления поз.PVC-1024А в верхнюю часть емкостей D-1А/В. При повышении давления в емкостях прямого питания избыток углеводородов 14 и азота сбрасывается на факел через клапан-регулятор давления поз.PVC1024В. Сырьё из емкостей D-1А/В проходит через фильтр Ф-1/1,2, забирается насосом Н-1/1,2 и через клапан регулятор расхода поз. FVC-302 (НЗ) и отсекатель ЗК-02 подаётся на смешение с водородсодержащим газом. Перепад давления на фильтрах измеряется манометрами поз. PI-202, 203/1,2 по месту. Газосырьевая смесь проходит последовательно по межтрубному пространству теплообменников Т-1/1,2 и Т-1/3, где нагревается встречным потоком газопродуктовой смеси до температуры ~ 180 °С. Температура на входе и выходе из теплообменников Т-1/1,2,3 регистрируется на мониторе компьютера поз. ТIR-106А и ТIR-107А соответственно. Окончательный нагрев газосырьевой смеси производится в печи П-1 последовательно в конвекционной и радиантной камерах и регулируется клапаном поз. РVC-283 (НЗ), стоящим на линии топливного газа к основным горелкам печи П-1, с коррекцией от температуры на выходе из печи поз. TIRCSA-183А. Далее газосырьевая смесь направляется в реактор с аксиальным вводом Р-1. В реакторе Р-1 при давлении до 35 кгс/см2 и температуре 280360 °С на катализаторе марки ТК-576-BRIMТМ осуществляется процесс гидроочистки. Перепад давления в реакторе Р-1 регистрируется и сигнализируется на мониторе компьютера поз. PIR-213. Из реактора Р-1 газопродуктовая смесь направляется в трубное пространство кипятильника Т-3, чем обеспечивается подвод необходимого тепла в колонну К-1 для отпарки углеводородных газов, сероводорода и влаги. Далее газопродуктовая смесь проходит последовательно теплообменники Т-1/1,2,3, воздушные холодильники ХВ-1/1,2 и водяной холодильник Х-1/1,2, где охлаждается до температуры 40 °С. 15 Охлажденная газопродуктовая смесь разделяется в сепараторе С-1. Отсепарированный водородсодержащий газ направляется или на приём циркуляционного компрессора С-901 А/В или в систему низкого давления завода (при работе «на проток»). Нестабильный гидрогенизат из сепаратора С-1 через клапан-регулятор уровня поз. LVC-401 (НЗ) поступает в корпус теплообменника Т-2/1,2, где нагревается за счёт тепла гидроочищенной фракции до температуры ~ 100 °С, и направляется в отпарную колонну К-1. В отпарной колонне К-1 происходит отпарка воды, сероводорода и растворенных в гидрогенизате углеводородных газов. Верхний продукт отпарной колонны К-1 после охлаждения и конденсации в воздушном холодильнике ХВ-2 и водяном холодильнике Х-2/1,2 до температуры 40 °С собирается в ёмкости орошения Е-1. Температура верхнего продукта колонны К-1 на входе в ёмкость орошения Е-1 регулируется частотой вращения электродвигателя воздушного холодильника ХВ-2, по температуре после Х-2/1,2 прибором поз. TIRC-119А. Жидкие углеводороды из ёмкости Е–1 забираются насосом Н-2/1,2 и через клапан-регулятор температуры поз. TVC-122 (НЗ) подаются в качестве орошения в колонну К-1 с коррекцией от температуры верха колонны поз. ТIRC-122А. В отстойнике ёмкости Е-1 происходит отделение сероводородной воды, при этом уровень раздела фаз регулируется клапаном-отсекателем поз. LVC404 (НЗ), установленным на линии сброса воды в промканализацию. Углеводородный газ из ёмкости Е-1 через клапан-регулятор давления в ёмкости Е-1 поз. PVC-222 (НЗ) направляется в топливную сеть завода. В аварийном случае можно сбросить давление на факел через отсекатель поз. ЗК11. 16 Стабильный гидрогенизат выводится с низа колонны К-1, отдаёт часть тепла нестабильному гидрогенизату в теплообменнике Т-2/1,2 и через отсекатель поз. ЗК-08 в качестве сырья блока изомеризации, поступает на приём насоса Р-1А/В либо выводится на блок риформинга установки Л-356/300 (при использовании в качестве сырья блока гидроочистки фракции 105 °С) [5]. 17 85- 2.4 Технологические параметры процесса Нормальная эксплуатация блока гидроочистки сводится к поддержанию на постоянном уровне достигнутых значений технологических параметров работы блока [5]: давление – 28-32 кгс/см2; рабочая загрузка по сырью – 55-90 м3/ч (при работе на фракции 85-105 °С – 42-90 м3/ч); температура –до 360°С в зависимости от продолжительности цикла (срока использования катализатора); кратность циркуляции водородсодержащего газа – 70-120 нм3/м3 сырья (6000-11000 нм3/ч). Блок стабилизации гидроочистки, а именно колонну К-1, держат в рабочем режиме, представленном в таблице 2 [5]. Таблица 2 Режим работы колонны К-1 Наименование параметра 1 При переработке фр. НК-85 °С Давление верха, кгс/см² Температура, °С верха низа питания Расход орошения, м3/час При переработке фр. 85-105 °С Давление верха, кгс/см² Температура, °С верха низа Рекомендуемое значение 2 не более 11,7 не более 92 не более 150 не более 100 не более 40 не более 11,7 не более 160 не более 200 18 питания Расход орошения, м3/час не более 160 не более 50 19 3 Классификация и принцип работы насосов 3.1 Принцип действия и классификация центробежных насосов Принцип действия центробежных насосов основывается на действии центробежной силы. Основным элементом центробежного насоса является рабочее колесо (импеллер), расположенное внутри спирального корпуса, которое имеет лопасти, направленные в обратную сторону относительно вращению самого колеса. Импеллер устанавливается на вал, который соединен с приводом насоса. При старте работы агрегата рабочее колесо начинает вращаться, и жидкость через всасывающий патрубок поступает вдоль оси вращения колеса [8,9,11,14]. Под действием центробежной силы, жидкость перемещается по каналам между лопастями в радиальном направлении (от центра импеллера к его периферии) в спиральную камеру корпуса насоса, а затем и в нагнетательный патрубок насоса. На периферии рабочего колеса располагается зона повышенного давления. В центре же давление понижено, что обеспечивает постоянное поступление жидкости в насос. Центробежные насосы можно классифицировать по конструктивным исполнениям его основных элементов, по типу установки и назначению [12,13]. по расположению патрубков Классификация центробежных насосов по количеству ступеней насоса по типу уплотнения вала 20 по назначению по типу соединения с электродвигателем м По расположению патрубков насосов. Насос типа «ин-лайн», изображен на рисунке 4. У данного типа насоса всасывающий и нагнетательный патрубок находятся на одной линии друг напротив друга. Перекачиваемая жидкость проходит сквозь насос. Насос устанавливается на прямых участках трубопровода. Рисунок 4 – Насос ин-лайн Консольный насос, изображен на рисунке 5. Жидкость поступает в центр рабочего колеса (импеллера). Патрубки расположены под 90˚С относительно друг друга. Рисунок 5 – Консольный насос 21 По количеству ступеней насоса. Одноступенчатый насос, с одним рабочим колесом на валу (рисунок 6). Данные насосы используются при задачах, где не требуется обеспечивать высокий напор. Рисунок 6 – Одноступенчатый насос Многоступенчатый насос (рисунок 7) имеет на валу более одного последовательно соединённых колес. Такой тип насосов используется для обеспечения высокого напора при сравнительно небольшом расходе. Высокий напор создается благодаря сумме напоров, создаваемых каждым отдельным колесом. Перекачиваемая жидкость переходит последовательно от одной ступени к другой. По типу уплотнения вала. Для защиты от попадания перекачиваемой жидкости в окружающую среду и в механическую часть центробежного насоса используются различные уплотнительные системы. По типу применяемой системы насосы можно разделить на: Центробежные насосы с сальниковым уплотнением; Центробежные насосы с торцевым уплотнением (одинарным или двойным); Центробежные насосы с магнитной муфтой; 22 Центробежные насосы герметичные с мокрым ротором; Центробежные насосы с динамическим уплотнением. По типу соединения с электродвигателем. Центробежные насосы разделяются также по типу соединения гидравлической части насоса с электродвигателем, выделяют типы: Насос с соединительной муфтой. Упругая муфта — это элемент, позволяющий соединить вал электродвигателя и вал, на котором крепится рабочее колесо. Для этого используется, как обычная муфта, так и муфта с промежуточным элементом (рисунок 5). Использование промежуточного элемента позволяет не отсоединять электродвигатель при техническом обслуживании насоса, например при замене торцевого уплотнения. Рисунок 7 – Насосы с соединительными муфтами Моноблочный насос. У данного типа насосов рабочее колесо крепится либо сразу на удлиненном валу электродвигателя, либо для соединения вала двигателя и насоса используется неподвижная постоянная глухая муфта. 23 По назначению. Благодаря своим конструкционным возможностям назначение центробежного насоса может быть самым различным. По данному показателю выделяют следующие типы центробежных насосов: Дренажные; Скважинные; Фекальные; Шламовые; Пищевые; Санитарные; Пожарные; Самовсасывающие. 24 3.2 Конструкция сырьевых насосов блока гидроочистки установки изомеризации На блоке гидроочистки сырьевые насосы Н-1/1,2 представлены типом центробежных насосов НПС 120/65-750 (рисунок 8) [5]. Насосы НПС нефтяные центробежные межопорные секционные восьмиступенчатые с плоским горизонтальным разъемом корпуса. Рисунок 8 – Насос НПС 120/65-75 Нефтяные насосы типа НПС предназначены для перекачивания нефти, нефтепродуктов, сжиженных углеводородных газов и других жидкостей, сходных с указанными по физическим свойствам и коррозийному воздействию на материал деталей насосов, температурой от -80 до +200°С, вязкостью не более 8,5х10-4 м2/с. Перекачиваемая жидкость не должна содержать твердых 25 взвешенных частиц размером более 0,2мм. Массовая доля твердых взвешенных частиц в жидкости не должна превышать 0,2 % [5]. Таблица 3 Технические характеристики насосов типа НПС 120/65 -750 Наименование показателя Подача, м3/ч Напор, м Частота вращения, (об/мин) КПД насоса, не меньше, % Допускаемый кавитационный запас NPSHR, не более, м Значение показателя НПС 120/65-750 120 65 750 2950 70 5 4,5 Детали проточной части насосов из углеродистой стали. Исполнение по материалу проточной части: С – (углеродистая сталь 25Л), Н – (хромоникелевая сталь 12Х18Н9ТЛ). Рабочие колеса - одностороннего входа: расположены на валу двумя группами по четыре колеса между выносными шарикоподшипниковыми опорами, рисунок 9. Для разгрузки ротора от осевых сил входные отверстия рабочих колес обеих групп противоположные стороны. Рисунок 8 – Разрез насоса НПС 120/65-750 26 обращены в Смазка подшипников - жидкостная, циркуляционная. В местах выхода вала из корпуса насоса установлены уплотнения – двойные с подводом затворной жидкости через бачки. Охлаждение насоса происходит в «рубашке» корпуса, а также охлаждаются бачки с затворной жидкостью (рисунки 7,8). Входной и напорный патрубки насоса расположены горизонтально на одном уровне. Присоединение патрубков к трубопроводам фланцевое, рисунок 9. В качестве привода насоса используются синхронный электродвигатель взрывозащищенного исполнения с частотой вращения 3000 об/мин [5]. Рисунок 9 – Общий вид насоса НПС 120/65-750 27 3.3 Схемы соединения насосов Обвязка насосов Н-1/1,2 в технологической схеме Сырьё из емкостей D-1А/В проходит через фильтр Ф-1/1,2, забирается насосом Н-1/1,2 и через клапан регулятор расхода поз. FVC-302 (НЗ) и отсекатель ЗК-02 подаётся на смешение с водородсодержащим газом [5]. Насосы Н-1/1 и Н-1/2 в технологической схеме подключены параллельно (рисунок 10), что позволяет их выводить в работу по очереди. При нормальном технологическом режиме один из насосов работает, а другой находится в резерве. Переход с рабочего насоса на резервный осуществляется по наработке, а так же переход может быть связан с неисправностями в работе первого насоса. Рисунок 10 – Обвязка насосов Н-1/1,2 Насосы снабжены на всасывающем и напорном патрубках запорными арматурами, что позволяет отсекать насос из технологической схемы, а так же переходить с насоса на насос. На всасывающем трубопроводе у насосов установлены фильтры, которые задерживают механические примеси. На напорном трубопроводе есть обратный клапан, который не дает движение сырья обратно в насос. Насосы снабжены дренажными линиями и линиями на факел. Чтобы освободить насос от сырья (для вывода в ремонт), жидкость 28 дренируют в дренажную емкость Е-2. При заполнении насоса (вывод из ремонта, подготовка насоса к пуску) открывают линию на факел. Схема охлаждения насосов Н-1/1,2 Сырьевые насосы блока гидроочистки охлаждаются оборотной водой с БОВ-4 по схеме, представленной на рисунке 11. Расход воды с БОВ-4 на охлаждение насосов Н-1/1,2 составляет около 30660 м3/год [5]. Рисунок 11 – Схема охлаждения насосов водой В ходе работы предлагается оптимизация работы сырьевых насосов гидроочистки путем замены охлаждающей жидкости (воды) на антифриз. Этиленгликоль С2Н4(ОН)2, кислородсодержащее органическое соединение, двухатомный спирт, широко используется в системах охлаждения автомобилей, компьютеров, в качестве антифриза. 50-% водный раствор этиленгликоля позволит устранить недостатки существующей охлаждения, так как имеет температуру замерзания равную -37 системы [15]. Значит, практически исключается вероятность его замерзания в системе охлаждения, рисунок 12. Отсюда, повышается стабильность работы насосов в зимний период и снижаются затраты на ремонт. В летний период для охлаждения 29 циркулирующего водного раствора этиленгликоля необходимо направить антифриз по межтрубному пространству водного холодильника Е-910А. Рисунок 12 – Схема охлаждения насосов антифризом Антифриз циркулирует в системе (рисунок 12) из емкости D-955, благодаря насосам Р-953А и Р-953 В. Пройдя межтрубное пространство холодильника Е-910А, поток направляется на охлаждение насосов Н-1/1,2. Новая система охлаждения предполагает при необходимости переход охлаждения сырьевых насосов с антифриза на оборотную воду с БОВ-4. Такой вариант обеспечивает бесперебойный вариант охлаждения насосов, что обеспечивает нормальный режим работы разгерметизации системы охлаждения. 30 сырьевых насосов при 3.4 Автоматика, защита и сигнализация насосных установок Автоматизацией производственного процесса (АПП) называют такую организацию этого процесса, при которой его технологические операции осуществляются автоматически с помощью специальных технических устройств без непосредственного участия человека [18]. АПП предполагает контроль, регулирование и управление производственным процессом, а также сигнализацию отклонений от номинальных режимов, блокировку и защиту процесса от аварийных режимов. АПП сырьевых насосов Н-1/1,2 изображены на рисунке 12. Рисунок 12 – АПП насосов Н-1/1,2 Сигнализация – это какое-либо извещение обслуживающего персонала (звуковое, световое) о состоянии технологического объекта, т.е. о достижении определенных значений контролируемых параметров (чаще всего максимальных или минимальных). Аварийная защита – система защиты контролируемого процесса от нежелательного развития событий, которое может привести к аварии. Так, 31 насосная гидроочистки снабжена четырьмя модулями порошкового пожаротушения. Блокировка – предотвращение технологически недопустимых действий оперативного персонала, обеспечение заданной последовательности отключения основного и вспомогательного технологического оборудования, технологической взаимозависимости отдельных механизмов и аппаратов. Таблица 4 Перечень сигнализаций и блокировок [5] НАИМЕНОВАНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ НАИМЕНОВАНИЕ ПАРАМЕТРА, НОМЕР ПОЗИЦИИ СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ НА СХЕМЕ КРИТИЧЕСКО Е ЗНАЧЕНИЕ ПАРАМЕТРА 22 м3/ч ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ, УРОВЕНЬ ПАРАМЕТРА БЛОКИРОВКА, УРОВЕНЬ ПАРАМЕТРА МИН МАКС МИН МАКС 30 – 22 – Насос Н1/1,2 Расход сырья на выкиде, FIRSA-302B Подшипник и насосов Н-1/1,2 Температура 70 °С , TIRSA102А, 11-12 21-22 – 60 – – Бачки Н-1/1 Давление, PIA-12,11, 236А – 2 – – 2 кгс/см² 32 ОПЕРАЦИИ ПО ОТКЛЮЧЕНИЮ, ВКЛЮЧЕНИЮ, ПЕРЕКЛЮЧЕНИЮ И ДРУГОМУ ВОЗДЕЙСТВИЮ Закрытие отсекателя ЗК-02. Остановка насосов. Световая и звуковая сигнализаци я Остановка насосов Н1/1,2. Световая и звуковая сигнализаци я Световая и звуковая сигнализаци я Бачки Н-1/2 Давление, PIA22,21,236А 2 кгс/см² – 2 – – Бачки Н-1/1,2 Уровень, LIA408, 12,11,21,22 Наличие уровня + - – – 33 Световая и звуковая сигнализаци я Световая и звуковая сигнализаци я ЗАКЛЮЧЕНИЕ Сырьевые центробежные насосы всегда используются в технологической схеме установок нефтехимической отрасли. Невозможна работа технологических установок без сырьевых насосов, которые создают давление в системе и обеспечивают передвижение сырья по трубопроводу к аппаратам. Поэтому, работа насосов очень важна, ведь она обеспечивает работу установки. Стабильная система охлаждения насосных агрегатов прямо пропорциональна их нормальной и стабильной работе. В данной научно-исследовательской работе предложена оптимизация работы сырьевых насосов блока гидроочистки установки изомеризации путем замены системы охлаждения насосов оборотной водой с блока БОВ-4 на замкнутую, циркулирующую систему с антифризом. Данная оптимизация приведет к: Экономии денежных средств; Повышению надёжности работы оборудования; Снижению рисков производственных аварий; Повышению безопасности работников. В дальнейшем, можно переводить и другие установки АО «РНПК» на предлагаемую технологию системы охлаждения сырьевых насосов, что позволит занять лидирующее положение в отрасли по экологии и повышению надёжности работы оборудования. 34 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1. Капустин В.М., Гуреев А.А. Технология переработки нефти Часть II. Физико-химические процессы: учебник. – М.: «Издательство «Химия»», 2018.–334 с. 2. Капустин В.М., Рудин М.Г., Кудинов А.М. Технология переработки нефти. Часть IV. Общезаводское хозяйство учебник. – М.: «Издательство «Химия»», 2018.–334 с. 3. Лызлова М.В., Логинов В.С. Процессы и аппараты химической технологии: метод. указ. к практ. занятиям / РГРТУ. - Рязань, 2014. - 76с. 4. Паркаш, С.Справочник по переработке нефти / пер. с англ. - М.: ООО "Премиум Инжиниринг", 2012. - 759с. 5. Технологический регламент АО «РНПК». Установка изомеризации цеха №3, № П4-0.2-0.2-ТР/36. Версия 4.00, 1-252 с. 6. Томина Н.Н., Пимерзин А.А., Моисеев И.К. Сульфидные катализаторы гидроочистки. / Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И.Менделеева, 2008, т. LII, №4 с. 41—50; 7. Банных, О. П. Оборудование для нефтехимических производств. Часть 1 : учебное пособие / О. П. Банных. — Санкт-Петербург : Университет ИТМО, 2014. — 41 c. — ISBN 2227-8397. — Текст : электронный // Электронно-библиотечная система IPR BOOKS : [сайт]. — URL: http://www.iprbookshop.ru/71492.html (дата обращения: 04.03.2020). — Режим доступа: для авторизир. пользователей 8. Бородулин, Д. М. Процессы и аппараты химической технологии: учебное пособие / Д. М. Бородулин, В. Н. Иванец. — Кемерово : Кемеровский технологический институт пищевой промышленности, 2007. — 168 c. — ISBN 978-5-89289-435-7. — Текст : электронный // Электронно35 библиотечная система IPR BOOKS : [сайт]. — URL: http://www.iprbookshop.ru/14388.html (дата обращения: 04.03.2020). — Режим доступа: для авторизир. пользователей 9. Гусев, В. П. Основы гидравлики : учебное пособие / В. П. Гусев, Ж. А. Гусева. — Томск : Томский политехнический университет, 2012. — 222 c. — ISBN 978-5-98298-982-6. — Текст : электронный // Электроннобиблиотечная система IPR BOOKS : [сайт]. — URL: http://www.iprbookshop.ru/55200.html (дата обращения: 04.03.2020). — Режим доступа: для авторизир. пользователей 10.Кирсанов, Ю. Г. Расчетные и графические методы определения свойств нефти и нефтепродуктов : учебное пособие / Ю. Г. Кирсанов. — Екатеринбург : Уральский федеральный университет, ЭБС АСВ, 2014. — 136 c. — ISBN 978-5-7996-1295-5. — Текст : электронный // Электроннобиблиотечная система IPR BOOKS : [сайт]. — URL: http://www.iprbookshop.ru/68467.html (дата обращения: 04.03.2020). — Режим доступа: для авторизир. пользователей 11.Крикуненко, Р. И. Общезаводское хозяйство предприятий : учебное пособие / Р. И. Крикуненко, О. В. Джеуэлл, А. И. Хасанов ; под редакцией Е. И. Шевченко. — Казань : Казанский национальный исследовательский технологический университет, 2015. — 180 c. — ISBN 978-5-7882-1824-3. — Текст : электронный // Электронно-библиотечная система IPR BOOKS : [сайт]. — URL: http://www.iprbookshop.ru/63745.html (дата обращения: 04.03.2020). — Режим доступа: для авторизир. пользователей 12.Леонтьева, А. И. Оборудование химических производств. Часть 1 : учебное пособие / А. И. Леонтьева. — Тамбов : Тамбовский государственный технический университет, ЭБС АСВ, 2012. — 234 c. — ISBN 2227-8397. — Текст : электронный // Электронно-библиотечная система IPR BOOKS : [сайт]. — URL: http://www.iprbookshop.ru/64134.html (дата обращения: 04.03.2020). — Режим доступа: для авторизир. пользователей 13.Леонтьева, А. И. Оборудование химических производств. Часть 2 : учебное пособие / А. И. Леонтьева. — Тамбов : Тамбовский государственный технический университет, ЭБС АСВ, 2012. — 281 c. — ISBN 2227-8397. — Текст : электронный // Электронно-библиотечная система IPR BOOKS : [сайт]. — URL: http://www.iprbookshop.ru/64133.html (дата обращения: 04.03.2020). — Режим доступа: для авторизир. пользователей 36 14.Оборудование нефтеперерабатывающих заводов: учебное пособие / Н. Г. Кац, С. Б. Коныгин, Д. А. Крючков, С. В. Иваняков. — Самара : Самарский государственный технический университет, ЭБС АСВ, 2016. — 119 c. — ISBN 978-5-7964-1897-0. — Текст : электронный // Электронно-библиотечная система IPR BOOKS : [сайт]. — URL: http://www.iprbookshop.ru/90653.html (дата обращения: 04.03.2020). — Режим доступа: для авторизир. пользователей 15.Разинов, А. И. Процессы и аппараты химической технологии : учебное пособие / А. И. Разинов, А. В. Клинов, Г. С. Дьяконов. — Казань : Казанский национальный исследовательский технологический университет, 2017. — 860 c. — ISBN 978-5-7882-2154-0. — Текст : электронный // Электронно-библиотечная система IPR BOOKS : [сайт]. — URL: http://www.iprbookshop.ru/75637.html (дата обращения: 04.03.2020). — Режим доступа: для авторизир. пользователей 16.Романков, П. Г. Методы расчета процессов и аппаратов химической технологии (примеры и задачи) : учебное пособие для вузов / П. Г. Романков, В. Ф. Фролов, О. М. Флисюк. — Санкт-Петербург : ХИМИЗДАТ, 2017. — 544 c. — ISBN 978-5-93808-290-8. — Текст : электронный // Электронно-библиотечная система IPR BOOKS : [сайт]. — URL: http://www.iprbookshop.ru/67350.html (дата обращения: 04.03.2020). — Режим доступа: для авторизир. пользователей 17.Сбор, транспорт и хранение нефти, нефтепродуктов и газа : учебное пособие / Н. Ю. Башкирцева, Р. Р. Рахматуллин, Р. Р. Мингазов, А. А. Мухаметзянова. — Казань : Казанский национальный исследовательский технологический университет, 2016. — 132 c. — ISBN 978-5-7882-2107-6. — Текст : электронный // Электронно-библиотечная система IPR BOOKS : [сайт]. — URL: http://www.iprbookshop.ru/79503.html (дата обращения: 04.03.2020). — Режим доступа: для авторизир. пользователей 18.Смаль, Д. В. Процессы и аппараты химической технологии. Часть 1 : учебное пособие / Д. В. Смаль, А. В. Черкасов, Ю. Н. Осипов. — Белгород : Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, ЭБС АСВ, 2016. — 77 c. — ISBN 2227-8397. — Текст : электронный // Электронно-библиотечная система IPR BOOKS : [сайт]. — URL: http://www.iprbookshop.ru/80521.html (дата обращения: 04.03.2020). — Режим доступа: для авторизир. пользователей 19.Солодова, Н. Л. Гидроочистка топлив : учебное пособие / Н. Л. Солодова, Н. А. Терентьева. — Казань : Казанский национальный исследовательский технологический университет, 2008. — 62 c. — ISBN 37 978-5-7882-0595-3. — Текст : электронный // Электронно-библиотечная система IPR BOOKS : [сайт]. — URL: http://www.iprbookshop.ru/61798.html (дата обращения: 04.03.2020). — Режим доступа: для авторизир. пользователей 20.Солодова, Н. Л. Основы технологий вторичных процессов переработки нефтяного сырья : учебное пособие / Н. Л. Солодова, Е. И. Черкасова, А. И. Лахова. — Казань : Казанский национальный исследовательский технологический университет, 2016. — 108 c. — ISBN 978-5-7882-2082-6. — Текст : электронный // Электронно-библиотечная система IPR BOOKS : [сайт]. — URL: http://www.iprbookshop.ru/80241.html (дата обращения: 04.03.2020). — Режим доступа: для авторизир. пользователей 21.Ташмухамбетова, Ж. Х. Основы теории каталитических нефтехимических производств : учебное пособие / Ж. Х. Ташмухамбетова, Е. А. Аубакиров. — Алматы : Казахский национальный университет им. аль-Фараби, 2013. — 131 c. — ISBN 978-601-04-0080-1. — Текст : электронный // Электронно-библиотечная система IPR BOOKS : [сайт]. — URL: http://www.iprbookshop.ru/70402.html (дата обращения: 04.03.2020). — Режим доступа: для авторизир. пользователей 22.Шарифуллин, А. В. Сооружения и оборудование для хранения, транспортировки и отпуска нефтепродуктов : учебное пособие / А. В. Шарифуллин, Л. Р. Байбекова, С. Г. Смердова ; под редакцией А. В. Шарифуллин. — Казань : Казанский национальный исследовательский технологический университет, 2011. — 135 c. — ISBN 978-5-7882-0973-9. — Текст : электронный // Электронно-библиотечная система IPR BOOKS : [сайт]. — URL: http://www.iprbookshop.ru/63996.html (дата обращения: 04.03.2020). — Режим доступа: для авторизир. пользователей 38
