畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-焦化粗苯精制催化反應(yīng)部分

1、目 錄第一章 設(shè)計(jì)說明11.1 反響工段描述1第二章 設(shè)計(jì)方法說明22.1 加氫方法選擇2加氫工藝說明5反響器設(shè)計(jì)結(jié)果62.4 強(qiáng)度校核計(jì)算說明7第三章 設(shè)備說明9標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備9非標(biāo)設(shè)備9第四章 過程控制104.1 控制方案描述104.2 設(shè)備管道儀表流程114.3 開停工方案11第五章 設(shè)備條件圖13第六章 平安環(huán)保因素146.1 敏感性技術(shù)分析146.2 平安技術(shù)規(guī)程176.3 平安衛(wèi)生技術(shù)規(guī)程18物料的爆炸危險性分析19參考文獻(xiàn)221.1 附錄一24催化劑用量尺寸計(jì)算24反響器催化劑層相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算271.2 附錄二31反響器R020131反響器R020237 附錄三44附件1 反響工段PFD

2、45附件2 反響工段流股組成46附件3 反響工段PID47附件4 反響工段工藝設(shè)備表48附件5 反響工段通用工藝條件表49附件6 反響工段流量計(jì)工藝條件表50附件7 反響工段設(shè)備圖51外文資料中文譯文致 謝 第一章 設(shè)計(jì)說明 反響工段描述本工段是將別離出重苯的焦化粗苯先進(jìn)行加氫反響，然后進(jìn)行脫硫脫氮反響最后得到加氫油的一個工段，由兩個反響器加氫反響器和脫硫脫氮反響器、一個加熱爐、換熱網(wǎng)絡(luò)及控制系統(tǒng)組成。 本工段中的R0201加氫反響器的進(jìn)料由三局部組成：由工段1來的經(jīng)加壓換熱后的輕苯、工段3經(jīng)加壓換熱的循環(huán)氫氣和新鮮氫氣。其中輕苯和循環(huán)氫氣均以到達(dá)加氫反響器的反響條件：2.9MPa、210，而

3、新鮮氫氣達(dá)不到反響條件，需要多級壓縮系統(tǒng)加壓，從而到達(dá)反響的溫度和壓力。加氫反響器的出料2.8Mpa、230先經(jīng)過換熱器與脫硫脫氮反響器的出料加氫油2.5MPa/370預(yù)熱到達(dá)2.8Mpa、255，再經(jīng)加熱爐加熱到達(dá)2.8Mpa、340，其中加熱爐所用的燃料是焦?fàn)t煤氣，加熱爐的廢熱交給廢熱鍋爐處理。物料再經(jīng)過一個減壓閥到達(dá)脫硫脫氮反響器的反響條件2.7Mpa、340進(jìn)行反響，出料3.7Mpa、370跟加氫反響器的出料換熱后2.5Mpa、347交由工段1的換熱網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行換熱處理。第二章 設(shè)計(jì)方法說明14 加氫方法選擇焦化粗苯精制的方法主要有酸洗精制工藝和加氫精制工藝,酸洗精制工藝是一種較陳舊的工藝

4、方法,由于其具有工藝流程簡單、操作靈活、設(shè)備簡單、材料易得和在常溫常壓下運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn),目前國內(nèi)中小型焦化廠應(yīng)用廣泛,但在先進(jìn)國家已根本淘汰,主要問題是酸性聚合物不易處理、環(huán)境保護(hù)差、產(chǎn)品得率低、產(chǎn)品質(zhì)量差等。加氫精制工藝是50年代開展起來的一種凈化工藝,它的采用解決了傳統(tǒng)酸洗精制工藝所難以解決的初餾分、酸焦油問題,同時苯損失最少,產(chǎn)品質(zhì)量有了突破性的提高,滿足了各種用戶的需求,所以該工藝得到了廣泛的運(yùn)用。目前適合粗苯加氫的工藝主要有高溫加氫法(Litol法)和低溫加氫溶劑法。低溫加氫溶劑法有以N - 甲酰嗎啉為溶劑的加氫工藝(簡稱K. K法)和以環(huán)丁砜為溶劑的加氫工藝(簡稱環(huán)丁砜法) 。2.1.

5、1 兩種常見的加氫方法高溫加氫法和低溫加氫溶劑法2.1.1.1高溫加氫法(Lito法)高溫加氫精制法(Litol法)是將原料粗苯先經(jīng)預(yù)分餾塔分出輕、重組分C9+ 。重組分C9+作為副產(chǎn)品外銷,輕苯去進(jìn)一步加氫處理。在預(yù)處理和Lito反響器中進(jìn)行加氫反響,使不飽和芳烴飽和、發(fā)生脫硫、脫氮反響、芳烴脫烷基等一系列反響,使硫及氮化合物轉(zhuǎn)化為H2S及NH3 ,以便在精制過程中進(jìn)一步脫除,經(jīng)過精餾得到精苯產(chǎn)品。該法反響溫度為600 630 , 反響壓力為6. 0MPa。Lito法除了加氫精制功能,還能將粗苯中的甲苯和二甲苯經(jīng)催化脫烷基反響轉(zhuǎn)化為苯,苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)到達(dá)99. 9 % ,苯凝固點(diǎn)大于5. 4

6、, 噻吩質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于×10-6 ,苯產(chǎn)品質(zhì)量很高。由于高溫法反響溫度與反響壓力都很高,對設(shè)備、管道、儀表等的材質(zhì)和質(zhì)量要求很高,制造難度與投資也大,操作運(yùn)轉(zhuǎn)過程危險性相對較大。同時該過程把價值較高的甲苯和二甲苯、乙苯等轉(zhuǎn)化為苯,經(jīng)濟(jì)上不盡合理。2.1.1.2 低溫加氫溶劑法低溫加氫溶劑法是指以N - 甲酰嗎啉為溶劑的加氫工藝(簡稱K. K法)和以環(huán)丁砜為溶劑的加氫工藝(簡稱環(huán)丁砜法) 。2.1.1.2.aK. K法K. K法是將原料粗苯直接進(jìn)入加氫系統(tǒng),經(jīng)蒸發(fā)器,預(yù)反響器和主反響器加氫后得到加氫油。加氫油在高壓分器中別離出循環(huán)氣循環(huán)使用,別離出的加氫油在穩(wěn)定塔排出尾氣后進(jìn)入預(yù)分餾塔,

7、塔底的C8餾分去二甲苯塔生產(chǎn)混合二甲苯,塔頂別離出的苯、甲苯餾分進(jìn)入萃取蒸餾塔別離出非芳烴后經(jīng)汽提塔和純苯塔得到純苯和甲苯。2.1.1.2.b環(huán)丁砜法環(huán)丁砜法是將原料粗苯首先在預(yù)分餾塔中除去重組分C9+,輕苯進(jìn)入加氫反響系統(tǒng),脫除硫、氮等雜質(zhì)化合物,并將不飽和烯烴得到飽和,得到的加氫產(chǎn)物進(jìn)入抽提工序,利用芳烴和非芳烴在萃取劑中的不同溶解度,使芳烴和非芳烴得到別離,非芳烴可以作為有用的化工原料外銷,芳烴混合物經(jīng)過精餾過程分別得到苯、甲苯和二甲苯產(chǎn)品。低溫加氫精制法采用較低溫度(小于400 )的粗苯加氫精制法,也能得到高質(zhì)量的苯、甲苯和二甲苯。低溫法反響條件比擬溫和,反響溫度約為320380 ,

8、壓力為3. 03. 5MPa,由于反響溫度和壓力都較低,設(shè)備和管道的材料容易解決,因此建廠投資較低,操作過程危險性可大為降低。2.1.1.2.c粗苯加氫工藝選擇從上述比擬分析可以看出,低溫加氫溶劑法明顯優(yōu)于Lito法,所以加氫工藝應(yīng)優(yōu)先選擇低溫溶劑法。目前世界上比擬成熟的粗苯低溫加氫精制工藝有兩種,一種是由德國伍德公司開發(fā)的以N - 甲酰嗎啉為萃取劑的加氫工藝(簡稱K. K法) , 另一種是由美國Lyondell公司開發(fā)的以環(huán)丁砜為萃取劑的加氫工藝。兩種溶劑法差異不大,都是通過對加氫油參加萃取劑進(jìn)行萃取蒸餾,然后對萃取液進(jìn)行別離以別離出產(chǎn)品。但美國Lyondell公司的加氫技術(shù)和德國伍德公司的

9、加氫精技術(shù)相比有以下優(yōu)點(diǎn):(1)美國Lyondell公司的輕焦油選擇性加氫精制和環(huán)丁砜芳烴抽提技術(shù)很好地解決了粗苯精制工藝中的難題,不僅使低價值的輕焦油變成高附加值產(chǎn)品,而且產(chǎn)品回收率高(BTX 的產(chǎn)率分別到達(dá)97. 5%、97. 5%、115% ) ,純度高(BTX 的純度分別為99. 95%、99. 8%、98. 6% ) ,其苯、甲苯、二甲苯分別到達(dá)生產(chǎn)硝基苯、甲基環(huán)己烷和TD I級(甲苯二異氰酸酯)的要求,更重要的是環(huán)境無污染。德國伍德公司的選擇性加氫精制和以N - 甲酰嗎啉為溶劑芳烴抽提技術(shù)也解決了粗苯精制工藝中的難題,生產(chǎn)的苯純度高,但所得苯產(chǎn)品堿性氮含量不能控制在0.1×

10、;10-6以下,無法生產(chǎn)主要下游產(chǎn)品苯乙烯,只能用來生產(chǎn)苯胺、氯苯等,產(chǎn)品附加值低,產(chǎn)品銷售受局限。(2)美國Lyondell公司的選擇性加氫精制在低溫、低壓、低氫油比的溫和反響條件下,實(shí)現(xiàn)了高產(chǎn)品質(zhì)量和高收率。同時低溫、低壓意味著裝置投資低,操作既平安,又節(jié)省操作費(fèi)用,同時低溫可延長催化劑使用壽命。(3)美國Lyondell公司加氫工藝因?yàn)槭且合嗉託?不需連續(xù)蒸發(fā)器,蒸發(fā)方式簡單有效。在設(shè)備投資上省去價格昂貴的蒸發(fā)器,節(jié)省設(shè)備投資,而且更適合輕苯作為原料的情況。(4)環(huán)丁砜溶劑本身具有許多其他溶劑所不具備的優(yōu)點(diǎn):例如溶劑選擇性高,溶解能力大,熱化學(xué)穩(wěn)定性好,從而使其工藝流程簡單,投資費(fèi)用低,

11、水電汽消耗也低。綜上所述,我們對上述兩種工藝從工藝技術(shù)、設(shè)備投資、經(jīng)濟(jì)效益等方面進(jìn)行綜合評價的根底上,最終選定更有競爭優(yōu)勢的美國Lyondell公司加氫技術(shù)，即環(huán)丁砜法。加氫方法選擇結(jié)果：低溫加氫溶劑法環(huán)丁砜萃取劑2.1.1.環(huán)丁砜加氫精制工藝共分2個主要工序：加氫精制和抽提、精餾工序。本報(bào)告只設(shè)計(jì)加氫精制局部，抽提、精餾工序?qū)⒃诤竺娴膱?bào)告中詳細(xì)介紹。2.1.1.3.a 加氫精制預(yù)分餾塔塔頂產(chǎn)品經(jīng)過泵加壓并和氫氣混合后經(jīng)過和反響產(chǎn)物、高溫?zé)嵩磽Q熱后到達(dá)反響溫度后進(jìn)入預(yù)反響器,預(yù)反響器在低溫(210±15)下進(jìn)行選擇性加氫,將原料中的二烯烴、苯乙烯飽合轉(zhuǎn)化成乙苯,反響產(chǎn)物經(jīng)過和主反響器

12、產(chǎn)物換熱、加熱爐加熱后到達(dá)主反響器的溫度進(jìn)入主反響器,使用高脫硫、脫氮的CoMo催化劑,在溫和條件下氣相加氫將原料中的吡啶、噻吩等雜環(huán)化合物中的硫、氮雜質(zhì)除去,生成H2S、NH3和不含S、N 雜質(zhì)的烴類,將預(yù)反響器中未飽和的單烯烴飽和,而使芳烴的飽和度最小,以提高目的產(chǎn)品芳烴的產(chǎn)率2.1.1.3.b環(huán)丁砜法低溫加氫精制法工藝特點(diǎn)環(huán)丁砜法經(jīng)過多年的運(yùn)行,具有以下工藝特點(diǎn):環(huán)丁砜法催化加氫工藝對加工的原料適應(yīng)性強(qiáng),靈活性大。設(shè)計(jì)裝置可以加工不同原料(重整產(chǎn)物、裂解汽油、氫焦化油及上述混合物) ; 脫S、N效果好,最小芳烴飽和,芳烴損失小; 全部設(shè)備可立足國內(nèi),不需從國外進(jìn)口,節(jié)省投資,備品備件易解

13、決,建設(shè)周期短,投產(chǎn)快,投資收回時間短; 設(shè)計(jì)中充分利用工藝生產(chǎn)過程中的余熱換熱,以降低能耗,提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益; 溶劑無毒性,整個工藝過程幾乎不產(chǎn)生廢渣和廢液,根本上消除了三廢,環(huán)保效果好。裝置內(nèi)各排放點(diǎn)放出的廢氣經(jīng)過集中收集后進(jìn)入廢氣處理系統(tǒng),對含硫成分進(jìn)一步處理,工藝過程中的事故排放氣排入火炬進(jìn)行燃燒處理;廢水量很少,并且排入集中的污水處理系統(tǒng)。加氫工藝說明從高壓別離器來的循環(huán)氫氣與從預(yù)別離系統(tǒng)來的輕苯混合均到達(dá)操作壓力和操作溫度，進(jìn)入預(yù)反響器R0201。預(yù)反響器入口溫度與催化劑活性有關(guān)，在190至225之間?；旌衔镞M(jìn)入預(yù)反響器R0201的底部，向上流動經(jīng)催化劑床層，在此，雙烯烴、苯乙烯

14、、在催化劑Ni-Mo作用下，被加氫飽和?；旌衔飶念A(yù)反響器頂部離去。由于反響放熱，預(yù)反響器出口溫度與催化劑、循環(huán)狀態(tài)以及預(yù)反響器入口溫度有關(guān)，預(yù)反響器的出口溫度在205至240之間。從預(yù)反響器底部出來的混合物，經(jīng)換熱器E0201與主反響器流出物換熱，再經(jīng)加熱爐B0201加熱，到達(dá)主反響器所需的入口溫度，然后經(jīng)主反響器R0201頂部進(jìn)入主反響器。主反響器入口溫度開工初期290，后期為340。加熱爐的燃料為瓦斯氣，加熱爐的煙道氣送到廢熱鍋爐進(jìn)行廢熱回收。在開工初期，催化劑是新的，起活性較高，主反響器入口溫度可以為260。主反響器中，氣體混合物經(jīng)Co-Mo催化劑床層，向下流動，在此發(fā)生原料脫硫、脫氮氧

15、和烯烴加氫反響。由于主反響器中反響時放熱反響，主反響器出口溫度升高到310370，主反響器出口混合氣體壓力約為2.5Mpa。主反響器內(nèi)發(fā)生的反響如下：CnH2n+H2=CnH2n+2單烯烴+氫氣=鏈烷烴C2H6S+H2=C2H6+H2S硫醇+氫氣=丁烷+硫化氫C4H4S+4H2=C4H10+H2S噻吩+氫氣=丁烷+硫化氫C6H6O+H2=C6H6+H2O苯酚+氫氣=苯+水C8H6O+3H2=C8H10+H2古馬隆+氫氣=乙基苯+水C4H7N+5H2=C4H10+NH3吡啶+氫氣=丁烷+氨氣C6H7N+5H2=C6H14+NH3苯胺+氫氣=己烷+氫氣芳烴的加氫反響：C6H6+3H2=C6H12苯

16、+氫氣=環(huán)己烷C7H8+3H2=C7H14甲苯+氫氣=甲基環(huán)己烷C8H10+3H2=C8H16乙基苯+氫氣=乙基環(huán)己烷主反響器中，催化劑分兩層，從PSA制氫裝置來的補(bǔ)充新鮮氫氣，經(jīng)分布裝置從兩層催化劑床層中間進(jìn)入主反響器，補(bǔ)充氫氣中的微量的氧在第二層催化劑床層經(jīng)氫化處理而被除去，以比面發(fā)生聚合反響。反響器R0201和R0202內(nèi)的催化劑在生產(chǎn)過程中會失去一些活性，當(dāng)活性減低到一定值時需要催化劑再生，再生時用蒸汽及空氣燒掉催化劑上的沉積物，恢復(fù)催化劑的活性。從主反響器底部送出的加氫氣體經(jīng)過換熱器E0201，對進(jìn)入主反響器的加氫油預(yù)熱后，被冷卻后送到預(yù)別離工段的換熱器E0107對物料預(yù)熱同時自身被

17、冷卻。反響器設(shè)計(jì)結(jié)果表2-1 反響器設(shè)計(jì)結(jié)果參數(shù)R0201R0202操作溫度TK操作壓力PMpa設(shè)計(jì)溫度TK設(shè)計(jì)壓力PMpa質(zhì)量流率Gm (kg/h)59955995摩爾流率Vmmol/h標(biāo)況下Vg體積流率m3/h工況下Vg體積流率m3/h設(shè)計(jì)壓力溫度條件下Vg體積流率m3/hVs體積空速h-1Vc催化劑體積m3反響器內(nèi)徑Dimm床層截面積Fm2反響器高度Hm)空床氣體流速Gm/s反響氣體粘度Pa·s表2-2 催化劑根本性質(zhì)參數(shù)R201R202催化劑形狀圓柱體圓柱體催化劑尺寸mm3*73*7堆密度kg/m3800750空隙率表2-3 反響器催化劑層相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果催化劑性質(zhì)R0201

18、R0202粒子外外表積apm2比外表積當(dāng)量直徑dsm)堆密度kg/m3800.00 750.00 空隙率0.25 0.25 反響氣體的平均相對分子質(zhì)量M22.55 22.28 反響氣體密度(kg/m3)16.29 11.81 雷諾數(shù)Re1105.73 801.76 摩擦系數(shù)f1.75 1.94 床層壓力降p(Pa)114654.60 168780.46 p(MPa) 強(qiáng)度校核計(jì)算說明采用中國石化開發(fā)的石油化工靜設(shè)備計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng) VCAD 3.2 版-鋼制塔式容器計(jì)算程序?qū)T別離塔進(jìn)行強(qiáng)度校核。VCAD是由洛陽石化工程公司、大慶石化設(shè)計(jì)院、北京設(shè)計(jì)院、蘭州石化設(shè)計(jì)院、巴陵石化設(shè)計(jì)院、長嶺

19、煉油廠設(shè)計(jì)院、高橋石化公司設(shè)計(jì)院、北京石化工程公司聯(lián)合開發(fā)。VCAD具有強(qiáng)大的設(shè)計(jì)功能，可以根據(jù)用戶輸入的工藝條件和必要參數(shù)，自動完成指定常規(guī)設(shè)備的理論計(jì)算，生成計(jì)算書，自動完成裝配圖、零部件圖、結(jié)點(diǎn)圖的尺寸、加工符號及形位公差的標(biāo)注，自動完成件號和圖號的編寫等等。我們使用其理論計(jì)算功能完成常規(guī)設(shè)備的強(qiáng)度校核。在塔設(shè)備的布置時，將再沸器和冷凝器分布在建筑臺面，在計(jì)算過程中，不考慮由此造成的偏心載荷的作用。計(jì)算結(jié)果見附錄二第三章 設(shè)備說明標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備補(bǔ)充氫氣壓縮機(jī)C-0201A/B 二臺型號：APTK1361-93A/BQ=310m3/h P附電機(jī)：N=22KW n=1450r/min非標(biāo)設(shè)備1預(yù)反

20、響器 R0201 一臺DN1200 H=10290 單重：10.28t Ni-Mo催化劑2.主反響器R0202 一臺DN1200 H=17760 單重：18.21t Co-Mo催化劑3.主反響器加熱爐 B0201 一臺缺省第四章 過程控制 控制方案描述4.1.1 控制要求反響器的首要控制目標(biāo)為保證產(chǎn)品的反響充分，純度達(dá)標(biāo)，在此根底上使反響器的總收益最大或本錢最小。對反響器來說，從以下四個方面考慮，設(shè)置必要的控制系統(tǒng)。1、產(chǎn)品質(zhì)量控制；2、物料平衡控制；3、能量平衡控制；4、約束條件控制溫度、壓力、流量；4.1.2 根本控制方案的選擇控制方案有多種： 1、按一端質(zhì)量指標(biāo)的控制方案； 2、按兩端質(zhì)

21、量指標(biāo)的控制方案； 3、反響器的壓力控制方案； 4、反響器溫度控制方案； 5、管道流量控制方案；4.1.3 控制簡介反響器產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)控制：在反響器R-201和R-202出料管線設(shè)置取樣口，定期或不定期取樣檢測產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)。反響器壓力控制：采用反響器入口和出口壓力檢測及催化劑床層壓力檢測控制反響器壓力。反響器溫度控制：采用反響器入口和出口溫度檢測及催化劑床層溫度檢測控制反響器溫度。管道流量控制：采用流量控制和流量監(jiān)測相結(jié)合的方式控制管道流量。具體控制示意見PID圖。 設(shè)備管道儀表流程見附圖 開停工方案4.3.1開工前的準(zhǔn)備工作：1檢查所有的氫氣、循環(huán)氣體、油路管線及所有設(shè)備用氮?dú)獯祾摺?重新檢

22、查并處理了所有法蘭，閥門，去除了銹蝕。3取樣分析排放氮?dú)夂趿?lt;0.5%4加氫系統(tǒng)管路吹掃如下：從氫氣壓縮機(jī)的吸入管上行接一個氮?dú)廛浌?。排出閥，流量控制旁路關(guān)掉，翻開設(shè)備上的旁路，經(jīng)發(fā)散線，每一臺設(shè)備加減壓幾次，用氮?dú)獯祾咧裂h(huán)氣管線的排出管，經(jīng)排出管排除。關(guān)掉主反響器R0202的補(bǔ)充氫氣管的入口閥，從氫氣壓縮機(jī)C0201A/B吹掃至主反響器R0202。加氫系統(tǒng)用低壓的氮?dú)馊看祾吆螅瑢⒀h(huán)氣體系統(tǒng)加壓到810bar，啟動一臺循環(huán)氣體壓縮機(jī)，循環(huán)氮?dú)獠僮鳎臃治鲅鯕夂?lt;0.5%.工藝管線已惰性化后，關(guān)掉循環(huán)氣壓縮機(jī)，吹掃違背吹掃的放空管，系統(tǒng)壓力要大于1bar。5檢查運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備是

23、否處于良好狀態(tài)。6與中控室聯(lián)系，各控制儀表是否良好，并處于開工位置。7檢查冷卻水及氮?dú)馐欠裾＃瑹嵊拖到y(tǒng)是否正常。8檢查PSA制氫裝置氫氣供給是否正常。1翻開壓縮機(jī)C0201A/B的吸入閥，手動關(guān)閉壓縮機(jī)的出口閥。2翻開壓縮機(jī)C0201A/B的循環(huán)氫連通管，關(guān)閉壓縮機(jī)C0201A/B至主反響器R0202補(bǔ)充氫氣管道。3開啟加熱爐B0201。4補(bǔ)充氫氣壓縮機(jī)C0201的旁通管，循環(huán)氣體緩沖槽向循環(huán)氣系統(tǒng)逆向祝福氫氣置換氮?dú)狻?翻開氫氣壓縮器至主反響器R0202的氫氣管線，并通氫氣。6待操作條件穩(wěn)定后，加氫油送入加氫精制反響工段7接通主反響器出料管路。8將加熱爐加熱模式切換至工藝物流加熱。檢查、修

24、理和其他原因停電、停風(fēng)等導(dǎo)致生產(chǎn)操作中斷，都要完全停工，停工原因決定本裝置最后的操作步驟，正常停工操作如下：1切斷預(yù)反響器原料進(jìn)料管路。2關(guān)閉加熱爐B0201，關(guān)閉主反響器預(yù)熱換熱器E02013切斷主反響器原料進(jìn)料管路。(4) 為了使預(yù)反響器R0201、主反響器R0202枯燥，在操作溫度下保持4小時。5切斷主反響器原料出料管路。6切斷預(yù)反響器原料出料管路。7當(dāng)系統(tǒng)壓力降至大氣壓時，用氮?dú)獯祾呦到y(tǒng)，且系統(tǒng)保持正壓氮?dú)狻榱藢Ω陡鞣N故障，在主要設(shè)備上安裝了自動緊急停止裝置，操作人員必須懂得緊急停工時的操作順序，以便既平安又迅速地停止裝置運(yùn)轉(zhuǎn)，防止事故的發(fā)生。4.3.3.2.a加氫系統(tǒng)的緊急停止的根

25、本原那么：停止系統(tǒng)的進(jìn)出料，實(shí)施與其他系統(tǒng)的隔離；加熱爐進(jìn)行悶爐、保溫；保持系統(tǒng)內(nèi)的壓力，防止反響器溫度異常上升或溫度異常下降引起的泄漏；監(jiān)視中間槽液位，防止漫溢；在必要時系統(tǒng)進(jìn)行泄壓，補(bǔ)入N2，進(jìn)行N2吹掃。第五章 設(shè)備條件圖詳圖見附錄第六章 平安環(huán)保因素 敏感性技術(shù)分析表6-1 氫氣壓縮機(jī)HAZOP分析偏差原因后果平安保護(hù)失去密封1侵蝕/腐蝕小/大泄露1遠(yuǎn)距離或人工操作隔離壓縮機(jī)的能力2最大吸入壓力加停機(jī)壓力超出了壓縮機(jī)罩殼設(shè)計(jì)壓力2止逆閥3外部火災(zāi)3無損檢測4外部撞擊4操作/維護(hù)及必須隔離時應(yīng)按照要求進(jìn)行5積聚液體在低點(diǎn)、死角凍結(jié)5)潤滑油流速指示儀6墊圈、填料，或密封圈失效由于振動或密

26、封失效6釋放閥7不適宜的維護(hù)7遠(yuǎn)距離停機(jī)能力8壓縮機(jī)抽氣機(jī)內(nèi)有液體8防爆膜9軸承潤滑油失效9壓縮機(jī)狀態(tài)檢測儀10排出液速太低或無流速10振動檢測器11設(shè)備堵塞物熱膨脹12葉片或活塞機(jī)械故障13排放或排污閥泄露表6-2反響器HAZOP分析單元名稱：反響器R-0201，R-0202偏差原因后果平安保護(hù)流速高1控制閥翻開1侵蝕1流速指示器2上游壓力高3下游壓力低(2)可能造成反響器內(nèi)部組件損壞2告訴流速報(bào)警器4高壓流速低或無流速1閥門關(guān)閉1上游壓力高1流速指示器2告訴流速報(bào)警器2控制閥關(guān)閉3下游壓力高4上有壓力低5床層堵塞6溫度低逆流1下游壓力高1上游污染止逆閥2上有壓力低2上游壓力高3失去反響層完

27、整性溫度高1熱交換器淤塞1反響速度高1確保催化劑制備和再生過程正確2催化劑反響活性太高2壓力高2高溫報(bào)警器3上游溫度高3溫度指示器4熱澆花器內(nèi)冷卻水因故停止5)失控反響6整齊控制閥翻開7亂流溫度低1反響器內(nèi)管道淤塞1水凍結(jié)1確保催化劑制備和再生過程正確2催反響器內(nèi)熱物流停止2物料堆積或淤塞2高溫報(bào)警器3環(huán)境溫度太低3)低反響速度3溫度指示器4催化劑活性低5)上游溫度低6整齊流控制閥關(guān)閉7亂流反響速度高1催化劑過量1高溫報(bào)警器2反響物過量2物料在使用前進(jìn)行檢驗(yàn)3溫度高3)溫度指示器4污染物濃度高反響速度低1催化劑缺乏1低溫報(bào)警器2反響物缺乏2物料在使用前進(jìn)行檢驗(yàn)3溫度低3)溫度指示器4污染物濃度

28、高壓力高1物流阻塞1可能通過釋放閥釋放1壓力指示器2下游壓力控制閥關(guān)閉2流速高2高壓報(bào)警器3上游壓力高3泄露(壓力超界時4高溫壓力低1過分冷卻損壞反響器1壓力指示器2壓力控制閥失效2低壓報(bào)警器3抽氣時通氣孔關(guān)閉3真空斷路器污染物濃度高1上游物流污染物濃度高(1)反響速度高1有指定閥對齊操作的檢查表2從其他系統(tǒng)漏入3操作者錯誤閥未對齊2確保物料交付過程無誤4操作者在切換物料時發(fā)生錯誤(2)反響速度低5上游操作步驟顛倒3物料在卸貨/使用前進(jìn)行檢驗(yàn)6原材料錯誤失去密封1侵蝕/腐蝕小/大泄露1具備遙控或手動隔離反響器的能力2水錘效應(yīng)2止逆閥3外部火災(zāi)3無損檢測器4外部撞擊4操作/維護(hù)及必須隔離時應(yīng)按照

29、要求進(jìn)行5設(shè)備或設(shè)備襯里損壞5)腐蝕檢測器6墊圈、填料，或密封圈失效由于振動或密封失效6釋放閥7不適宜的維護(hù)7防爆板8材料缺陷9取樣點(diǎn)閥泄露10設(shè)備塞子熱膨脹11高壓當(dāng)壓力超過設(shè)備的壓力等級時13排放或排污閥泄露 平安技術(shù)規(guī)程 平安防火規(guī)程防火與滅火：6.2.1.1.a防火：1除指定的動火區(qū)外一律禁止動火，如動火時，一定要辦理動火手續(xù)。2易燃品、危險品及各種油類物品，必須存放在指定地點(diǎn)，并設(shè)專人負(fù)責(zé)保管。3不準(zhǔn)將油布、紙類及易燃物放在暖氣片、蒸汽管道及被加熱的設(shè)備上烘烤。4各生產(chǎn)廠房內(nèi)，應(yīng)有良好的通風(fēng)設(shè)施，使廠房內(nèi)的可燃性氣體低于爆炸范圍。5各設(shè)備的接地線及管線的靜電裝置，應(yīng)定期檢查。每年檢查

30、兩次并做記錄。6車間的消火栓，應(yīng)做好定期檢查及防凍工作。7各崗位上的一切消防設(shè)備應(yīng)有專人負(fù)責(zé)，保持處于良好狀態(tài)。如有損壞喪失用時報(bào)告補(bǔ)修，要做到定期檢查，消防設(shè)備不得做別的用。8泡沫消滅所屬設(shè)備應(yīng)暢通無阻，并固定專人負(fù)責(zé)定期檢查。6.2.1.1.b滅火：1發(fā)生火災(zāi)時， 通知公司內(nèi)有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)及有關(guān)單位。2發(fā)生火災(zāi)時，立即停車組織人力進(jìn)行撲滅火災(zāi)。3火災(zāi)撲滅之后，要有專人檢查現(xiàn)場，徹底消除火源。4火災(zāi)消除之后，清好消火工具，并放回原處，并對使用完的及時更新。動火制度：1凡在非指定動火區(qū)進(jìn)行明火工作，必須辦理動火證。2動火證批準(zhǔn)后，不準(zhǔn)涂改，動火證必須隨身攜帶，以備檢查?？扇夹晕镔|(zhì)的爆炸極限1 一氧化

31、碳：上限75， 下限為1.28.2 3 45 平安衛(wèi)生技術(shù)規(guī)程有害物質(zhì)的允許濃度1室內(nèi)空氣中氧氣最高允許濃度不大于0.03毫克/升。2室內(nèi)空氣中一氧化碳最高允許度不大于0.03毫克/升。3室內(nèi)空氣中二硫化碳最高允許濃度不大于0.01毫克/升。4在室內(nèi)或設(shè)備內(nèi)，純苯在空氣中最高允許濃度不大于0.04毫克/升。5在室內(nèi)或設(shè)備內(nèi)，甲苯在空氣在最高允許濃度不大于0.1毫克/升。6在室內(nèi)設(shè)備內(nèi)，二甲苯在空氣中最高允許濃度不低于0.1毫克/升。勞動衛(wèi)生：1生產(chǎn)廠房內(nèi)，應(yīng)經(jīng)常清掃保持清潔。2凡有通風(fēng)設(shè)備的生產(chǎn)廠房，均應(yīng)在工作前1015分鐘開動通風(fēng)，要先開排風(fēng)后開送風(fēng)機(jī)。3通道、平安門、平安梯等處，應(yīng)有足夠照

32、明。4禁止在生產(chǎn)設(shè)備上加熱飯盒，禁止在有毒、有粉塵的場所用飯，飯前要洗手。5工作前必須帶好與工作性質(zhì)相適應(yīng)的勞動保護(hù)用品。物料的爆炸危險性分析.1 粗苯 焦化粗苯是苯、甲苯、二甲苯及一些烯烴、烷烴等雜質(zhì)組成的混合物。純苯是無色透明液體，有強(qiáng)烈芳香味，沸點(diǎn)為80.1 ,閃點(diǎn)為-11 ；爆炸極限為1.2%8.0%；引燃溫度為560 。甲苯是無色透明液體，有類似苯的芳香氣味，沸點(diǎn)為110.6 ；閃點(diǎn)為 4 ，爆炸極限為1.2%7.0%,引燃溫度為535 。二甲苯是無色透明液體，有類似甲苯的氣味，沸點(diǎn)為144.4 ，閃點(diǎn)為30 ；爆炸極限為1.0%7.0%；引燃溫度為463 。以上3種物質(zhì)均為有毒，易

33、燃，其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物，遇明火、高熱極易燃燒爆炸。與氧化劑能發(fā)生強(qiáng)烈反響。易產(chǎn)生和聚集靜電，有燃燒爆炸危險。其蒸氣比空氣重，能在較低處擴(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方，遇火源會著火回燃。.2 氫氣無色無味氣體，相對密度為0.07，閃點(diǎn)-50 ，自燃點(diǎn)為570 ，爆炸極限為4%75%，極易爆炸和燃燒，爆炸范圍很寬，與空氣形成爆炸混合物，引燃能量低，遇熱或明火即會發(fā)生爆炸。氣體比空氣輕，在室內(nèi)使用和儲存時，漏氣上升滯留屋頂不易排出，遇火花會引起爆炸。工藝過程爆炸危險性分析 從裝置的生產(chǎn)工藝來看，該裝置的主要危險源是在加氫局部，苯蒸氣與氫氣在催化劑的作用下進(jìn)行加氫反響，在操作過程中隨著反響溫度、壓力的

34、升高，苯蒸氣、氫氣極易發(fā)生泄漏，有較大的爆炸隱患；氫氣會與金屬發(fā)生反響，造成材料強(qiáng)度降低，在高溫、高壓下造成氫氣外漏，發(fā)生火災(zāi)甚至爆炸；另外加氫反響是一個放熱反響，反響條件控制非常嚴(yán)格，假設(shè)調(diào)控不當(dāng)會造成溫度、壓力的急劇上升，產(chǎn)生爆炸的危險。6.4.4 平安管理的措施6.4.4.1 設(shè)計(jì)把關(guān) 工程設(shè)計(jì)是生產(chǎn)技術(shù)中的第一道工序，工程設(shè)計(jì)的質(zhì)量直接影響建設(shè)工程的投資效益，直接關(guān)系到生產(chǎn)裝置的平安性和可操作性。如果不從平安技術(shù)角度來分析、評價生產(chǎn)技術(shù)及其設(shè)備，從工廠設(shè)計(jì)之初就不把好平安關(guān)，平安生產(chǎn)是很難進(jìn)行的。從工程工程的可行性研究，到生產(chǎn)工藝條件確定、設(shè)備選型、施工建設(shè)到投入運(yùn)行，必須嚴(yán)格落實(shí)國家

35、對建設(shè)工程工程平安的“三同時要求，在每一個環(huán)節(jié)上實(shí)施平安措施。 做好平安評價是粗苯加氫裝置平安設(shè)計(jì)的前提和根底，也是平安管理和決策科學(xué)化的根底。對化工生產(chǎn)裝置平安評價，主要是通過對生產(chǎn)過程中使用的原材料、生產(chǎn)出的中間產(chǎn)品、產(chǎn)品及排出的廢棄物的化學(xué)、物理性質(zhì)數(shù)量來進(jìn)行危險性評價；通過對工藝生產(chǎn)條件、生產(chǎn)過程與設(shè)備的危險性的綜合評價，依據(jù)發(fā)生事故的可能性及其危害程度，劃分危險場所類別范圍，確定生產(chǎn)區(qū)域布置、平安間距與設(shè)備選型。6.4.4.2 設(shè)備把關(guān)隨著粗苯加氫生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大、工藝上不斷的改良以及產(chǎn)量的提高，常年運(yùn)行的設(shè)備和儀表會出現(xiàn)運(yùn)行不正常，異響、振動；新投用的儀表設(shè)備由于工作尚未穩(wěn)定，操作人

36、員對其不熟悉，也有可能導(dǎo)致操作人員誤操作，引發(fā)各種生產(chǎn)事故，因此制定了一套科學(xué)有效的設(shè)備設(shè)施平安管理制度。建立完善生產(chǎn)設(shè)備設(shè)施臺賬制度，重點(diǎn)加強(qiáng)高壓主、副反響器、高速泵、儲罐、氫氣柜以及控制儀表的管理與維護(hù)，專人負(fù)責(zé)，定期檢測維修，對檢查中發(fā)現(xiàn)的平安隱患，立即處理；不能處理的，應(yīng)當(dāng)及時報(bào)告單位有關(guān)負(fù)責(zé)人，檢查及處理情況應(yīng)當(dāng)及時記錄在案。檢修要提前制訂完善的檢修方案，檢修時徹底消除該系統(tǒng)存在的危險因素，要將系統(tǒng)與工藝物料管線斷開，并加盲板隔離，防止物料泄漏竄入檢修系統(tǒng)發(fā)生危險。檢修過程中要加強(qiáng)對系統(tǒng)的檢查，檢修后，要對系統(tǒng)進(jìn)行吹掃、氣密合格后系統(tǒng)方可開工。平安附件要按照要求定期檢驗(yàn)，保證平安附件

37、設(shè)施處于完好備用狀態(tài)；各類平安裝置防電、防雷、防爆設(shè)施要加強(qiáng)管理，平安設(shè)施不隨意撤除。6.4.4.3 操作把關(guān)粗苯的加氫反響是一個放熱反響，溫度控制不好，危險系數(shù)會大大增加。因此，嚴(yán)格控制好工藝參數(shù)，即控制反響溫度、壓力、投料的速度等，使之處于平安限度內(nèi)，粗苯加氫生產(chǎn)過程中的平安操作包括平安開車、平安運(yùn)行、平安停車。具體工作中必須做到以下幾點(diǎn):(1必須嚴(yán)格執(zhí)行工藝技術(shù)規(guī)程，遵守工藝紀(jì)律，做到平穩(wěn)運(yùn)行。(2)必須嚴(yán)格執(zhí)行平安操作規(guī)程。(3)控制“跑、冒、滴、漏。粗苯加氫裝置原料、中間品泄漏極易導(dǎo)致火災(zāi)爆炸的重大事故。在操作過程中應(yīng)嚴(yán)格控制“跑、冒、滴、漏在平安范圍內(nèi)。(4)不得隨意撤除平安連鎖裝

38、置或更改連鎖數(shù)據(jù)，不準(zhǔn)隨意切斷聲、光等報(bào)警信號。(5)正確穿戴和使用防護(hù)用品。(6)嚴(yán)格平安紀(jì)律，禁止無關(guān)人員進(jìn)入防爆區(qū)域。參考文獻(xiàn)1賈紹義，柴誠敬化工傳質(zhì)與別離過程M第二版北京：化學(xué)工 業(yè)出版社，2007-082馬沛生化工熱力學(xué)M北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005-063時鈞，汪家鼎，余國琮，陳敏恒化學(xué)工程手冊M第二版上卷北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1996-014賀匡國化工容器及設(shè)備簡明設(shè)計(jì)手冊M北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002-085賈紹義，柴誠敬化工原理課程設(shè)計(jì)M天津：天津大學(xué)出版社，2002-086中國石化上海工程化工工藝設(shè)計(jì)手冊M第三版北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003-087王靜康，伍宏業(yè)化工過

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41、焊接油罐設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)S.2003.24GB-T 17395-2021 無縫鋼管尺寸、外形、重量及允許誤差S.2021.25HG/T20592-20635-2021 鋼制管法蘭、墊片和緊固件S.2021.26HG20652-1998 塔器設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定S.1998.27HG20519.10-92 設(shè)備地腳螺栓表S.1992.28JB4700-4707-2000 壓力容器法蘭S.2000.29JB/T4712-4-2007 容器支座S.2007.30JB/T4710-2005 鋼制塔式容器S.2005.31JB/T4709-2000 鋼制壓力容器焊接規(guī)程S.2000. 32JB/T4746-2002 鋼

42、制壓力容器用封頭S.2002.33SH3098-2000 石油塔器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)S.2000.34JB/T4736-2002 補(bǔ)強(qiáng)圈S.2002.35HG/T21515-2005 常壓人孔S.2005.36JB/T4746-2002 鋼制壓力容器封頭S.2002.37GB324-88 焊縫符號表示方法S.1998.1.1 附錄一【1-13】1催化劑用量尺寸計(jì)算1.1.1.1根據(jù)Aspen模擬可以得出反響溫度、壓力、質(zhì)量流率、摩爾流率、體積流率如下表：表1-1參數(shù)R0201R0202操作溫度TK操作壓力PMpa質(zhì)量流率Gm(kg/h)59955995摩爾流率Vmmol/hVg體積流率m3/h工況下Vg

43、體積流率m3/h反響氣體粘度Pa·s1.1.1.2設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度計(jì)算取設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度為實(shí)際操作壓力、操作溫度的1.1倍。T設(shè)計(jì)1=T操作1*1.1=483.15K*1.1=531.37KT設(shè)計(jì)2=T操作2*1.1=613.15K*1.1=674.47KP設(shè)計(jì)1=P操作1*1.1=2.9Mpa*1.1=3.19MpaP設(shè)計(jì)2=P操作2*1.1=2.7Mpa*1.1=2.97Mpa1.1.1.3、折算標(biāo)況下的體積流率： 預(yù)反響器R0201的體積流率：Vg1M3/h，主反響器R0202的體積流率：Vg2M3/h 標(biāo)準(zhǔn)狀況下，預(yù)反響器R0201的體積流率：V標(biāo)況g1=Vm1*22.4

44、=265.89*22.4=5955.91M3/h 標(biāo)準(zhǔn)狀況下，主反響器R0202的體積流率：V標(biāo)況g2=Vm2*22.4=269.02*22.4=6026.03M3/h1.1.1.4、折算到設(shè)計(jì)壓力溫度下的體積流率設(shè)計(jì)壓力下,預(yù)反響器R0201的體積流率：V設(shè)計(jì)g1=Vm1*8.314*T設(shè)計(jì)1P設(shè)計(jì)1*1000=265.89*8.314*531.473.19*106*1000=368.29m3/h設(shè)計(jì)壓力下，主反響器R0202的體積流率：V設(shè)計(jì)g2=Vm2*8.314*T設(shè)計(jì)2P設(shè)計(jì)2*1000=269.02*8.314*613.152.97*106*1000=507.92m3/h1.1.1

45、.5、反響器內(nèi)徑計(jì)算根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，床層截面積用下式計(jì)算：Fm2=V設(shè)計(jì)gG (1-1)預(yù)反響器R0201的床層截面積：F1=V設(shè)計(jì)g1G=368.29720=0.51m2主反響器R0202的床層截面積：F2=V設(shè)計(jì)g2G=507.92720=0.71m2F=*Di24 (1-2) Di=4F (1-3)預(yù)反響器R0201的內(nèi)徑：Di1=4F1=4*0.513.14=0.806m=806mm主反響器R0202的內(nèi)徑：Di2=4F2=4*0.713.14=0.951m=951mm根據(jù)經(jīng)驗(yàn)圓整得反響器內(nèi)徑:Di1=Di2=1200mm1.1.1.6、催化劑體積計(jì)算根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取體積空速Vs1=1500h-

46、1 Vs2=600h-1催化劑體積用下式計(jì)算：Vc=V標(biāo)況gV標(biāo)況s (1-4)預(yù)反響器R0201的催化劑體積：Vc1=V標(biāo)況g1V標(biāo)況s1=5955.911500=3.97m3主反響器R0202的催化劑體積：Vc2=V標(biāo)況g2V標(biāo)況s2=6026.03600=10.04m31.1.1.7、反響器高度H反響器高度計(jì)算公式：H=VcF (1-5)預(yù)反響器R0201的高度：H1=Vc1F1=3.970.51=7.76m主反響器R0202的高度：H2=Vc2F2=10.040.71=14.24m1.1.1.8、反響器設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果整理如下表：表1-2參數(shù)R0201R0202操作溫度TK操作壓力PMpa

47、設(shè)計(jì)壓力TK設(shè)計(jì)溫度PMpa質(zhì)量流率Gm (kg/h)59955995摩爾流率Vmmol/h標(biāo)況下Vg體積流率m3/h工況下Vg體積流率m3/h設(shè)計(jì)壓力溫度條件下Vg體積流率m3/hVs體積空速h-1Vc催化劑體積m3反響器內(nèi)徑Dimm床層截面積Fm2反響器高度Hm)空床氣體流速Gm/s反響氣體粘度Pa·s1反響器催化劑層相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算1催化劑性質(zhì)參數(shù)如下：表1-3參數(shù)R201R202催化劑形狀圓柱體圓柱體催化劑尺寸mm3*73*7堆密度kg/m3800750空隙率1反響氣體相對分子質(zhì)量計(jì)算：反響氣體相對分子質(zhì)量計(jì)算公式：M=GmVm (1-6)預(yù)反響器R0201內(nèi)的氣體相對分子質(zhì)量：

48、M1=Gm1Vm1=5995265.89=22.55主反響器R0202內(nèi)的氣體相對分子質(zhì)量：M2=Gm2Vm2=5995269.02=22.281反響氣體的密度設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度下反響氣體密度用下式計(jì)算：=M22.4*T設(shè)計(jì)P設(shè)計(jì)*0.1013275.15 (1-7)預(yù)反響器R0201內(nèi)反響氣體的密度：1=M122.4*T設(shè)計(jì)1P設(shè)計(jì)1*0.1013275.15=22.5522.4*531.473.19*0.1013275.15=16.29Kg/m3主反響器R0202內(nèi)反響氣體的密度：2=M222.4*T設(shè)計(jì)2P設(shè)計(jì)2*0.1013275.15=22.5522.4*674.473.12.979*0.1013275.15=11.81Kg/m31催化劑粒子外外表積p催化劑粒子外外表積用下式計(jì)算：p=2*0.785d2+*d*h 1-8預(yù)反響器R0201和主反響器R0202所用催化劑粒子外外表積均為：p1=p2=2*0.785d2+*d*h=2*0.785*0.0032+3.14*0.003*0.007=8.01x10-5m1催化劑顆粒的體積催化劑顆粒的體積用下式計(jì)算：Vc=d24*h 1-9預(yù)反響器R0201和