Проект блока отпарки сульфидных стоков в составе установки производства серы производительностью 54 тыс. тонн/год

ВВЕДЕНИЕ
Первые упоминания об использовании в хозяйстве серы известны с древних времен. Окуривание серой применялось в качестве фумигантов, а серосодержащие лекарственные смеси массово использовались в качестве бальзамов и средств против паразитов. Из-за золотистого цвета, характерного для серы, некоторые алхимики пытались синтезировать из нее золото. В 1777 году А. Лавуазье научно доказал, что сера является основным элементом, а не соединением. Природная сера в свободном состоянии добывалась открытым способом, путем ее извлечения из руды переплавкой.
Сегодня сера является побочным продуктом удаления серосодержащих загрязнителей нефти и природного газа. Известно и ее широкое применение в промышленных производствах, биохимических процессах и иных сферах деятельности человека.
Сера является основным промышленным химикатом при производстве серной кислоты. Применение серы в производстве удобрений важно для получения полноценного минерального удобрения. Серу используют также для очистки сточных вод, производства спичек, люминисцентных и флюрисцентных красок, добычи полезных ископаемых, в целлюлозно-бумажной промышленности. Также сера используется в производстве серного пенопласта, новых асфальтных покрытий, серобетона - особо прочных строительных блоков.
В данной работе рассматривается установка получения жидкой серы производительностью 548,68 тысяч тонн/год из сероводорода кислых газов на основе технологии реакторов Клаус и СВА (Cold Bed Absorption).
Блок отпарки сульфидных стоков предназначен для утилизации сероводорода и аммиака в кислой воде. Целью процесса отпарки кислой воды является очистка кислой воды от серово¬дорода и аммиака с получением отпаренной воды и сероводородного газа отпарки.
Сырьем для блока отпарки сульфидных стоков являются сульфидные стоки с ус¬тановок ООО «КИНЕФ», поступающие по трубопроводу.
Отпаренная вода выводится с блока по следующим направлениям: на границу ус¬тановки для подачи отпаренной воды по МЦК для повторного использования на установ¬ках в качестве промывочной воды или в систему производственной канализации. Содержание сероводорода в отпаренной воде до 10 ррт, содержание аммиака до 25 ррт, рН воды 6,5-8,5.
При не достижении необходимых показателей по качеству к отпаренной воде предусмотрен возврат воды на повторную очистку.
Сероводородный газ отпарки, получаемый в процессе отпарки, выводится с бло¬ка и утилизируется на установке производства элементарной серы с получением элемен¬тарной серы (объект 672-10 «Элементарная сера»).
Номинальная мощность (100 %) блока отпарки сульфидных стоков по перерабаты¬ваемому сырью составляет около 68,80 т/ч или 550,38 тыс. т/год кислой воды. Количество получаемой отпаренной воды составит - 68,585 т/ч (548,68 тыс. т/год). Режим работы блока непрерывный - 8000 часов в год. Диапазон изменения производительности в интервале от 50 до 110 % от номи¬нальной мощности.
Целью данной дипломной работы является проектирование основных аппаратов блока отпарки сульфидных стоков установке по производству серы при нефтеперерабатывающем заводе.
Основными задачами, решаемыми в рамках данной работы, является рассмотрение теоретических основ процесса из побочных продуктов переработки нефти и современных способов усовершенствования процесса, а также проектирование основных агрегатов рассматриваемого производства.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3
1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР 3
1.1 Теоретическое обоснование способов производства серы 3
1.2 Характеристика исходных веществ и продуктов реакции 3
1.2.2 Физико-химические свойства сероводорода 3
1.2.3 Физико-химические свойства меркаптанов 3
1.3 Технология и процесс отпарки сульфидных стоков 3
2 ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК 3
3 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ 3
4 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 3
4.1 Описание технологической схемы производства 3
4.2 Материальный баланс производства 3
4.3 Расчет основного оборудования 3
4.3.1 Расчет отпарной колонны К-1 3
4.3.2 Тепловой баланс колонны К-1 3
4.3.3 Расчет диаметра и высоты колонны 3
4.3 Прочностный расчет аппарата 3
4.4 Подбор опор колонного аппарата 3
4.5 Расчёт и подбор штуцеров для подвода и отвода потоков 3
4.5 Расчёт аппарата воздушного охлаждения АВО-1 3
4.6 Расчёт аппарата воздушного охлаждения АВО-2 3
5 СТРОИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ 3
5.1 Обоснование размещения предприятия 3
5.2 Генеральный план предприятия и цеха 3
5.3 Конструктивное решение зданий 3
5.4 Компоновка оборудования и связь с другим оборудованием 3
5.4.1 Технологические трубопроводы 3
5.4.2 Энергоресурсы 3
5.4.3 Водоснабжение и канализация 3
5.3.4 Сбросы на факел (аварийные) 3
5.4.5 Теплопроводы 3
5.4.6 Электроснабжение 3
5.4.7 Средства связи 3
6 АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА И СТАНДАРТИЗАЦИЯ 3
6.1 Регулирование уровня 3
6.2 Регулирование расхода 3
6.3 Регулирование температуры 3
6.4 Регулирование вакуума 3
6.5 Регулирование pH 3
7 ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ И ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 3
7.1 Характеристика опасных и вредных факторов 3
7.2 Техника безопасности на производстве 3
8 СТАНДАРТИЗАЦИЯ 3
9 ГРАЖДАНСКАЯ ОБОРОНА 3
10 ПРИМЕНЕНИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ, КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ 3
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ПРОЕКТНЫЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ 3
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 3

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ПРОЕКТНЫЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ
В данном дипломном проекте были рассмотрены теоретические основы производства элементарной серы из сульфидных стоков, а также спроектировано основное оборудование блока отпарки кислой воды. Основой послужил технологический регламент ООО «КИНЕФ».
Сырьем блока отпарки являются сульфидные стоки с установок ООО «КИНЕФ», образующихся в результате технологических процессов переработки углеводородного сырья. Кислая вода содержит сероводород и аммиак. Целью процесса отпарки кислой воды является очистка кислой воды от сероводорода и аммиака с получением отпаренной воды и сероводородного газа отпарки. Отпарка из кислой воды растворенных газов позволяет получить конденсат, пригодный для повторного использования или сброса в производственную канализацию. Выделенные газы направляются на установку производства элементарной серы. Хранение кислой воды осуществляется в сборнике-отстойнике кислой воды, вместимостью 2000 м3. Уловленный углеводородный конденсат, по мере накопления его в специальном устройстве (скиммере), предусмотренном внутри резервуара, направляется в сборник дренажный углеводородного конденсата, а затем насосом выводится с блока.
Процесс отпарки осуществляется за счет нагрева жидкости до температуры кипения при рабочем давлении в колонном аппарате с применением клапанных тарелок. В процессе отпарки происходит десорбция сероводорода и аммиака, находящихся в растворенном состоянии, а также сульфидов аммония.
В технологическом разделе дипломного проекта произведен подробный расчет данной отпарной колонны, обозначенной на схеме К-01.
Контакт фаз в тепло-массообменном процессе обеспечивается на тарелках, 24 из которых клапанного типа, а одна – глухая.
В процессе расчета отпарной колонны К-1 был подтвержден внутренний диаметр контактного аппарата, составляющий 1800 мм.
Для аппарата расчитаны следующие параметры клапанной однопоточной тарелки ВНИИНЕФТЕМАШа по ОСТ 26—02—1401—76:
 диаметр колонны – 1.8 м;
 шифр тарелки – А;
 рабочая площадь тарелки Sp = 2,54 м2;
 периметр слива В = 5,65 м;
 площадь слива Sсл = 0.22 м2;
 длина пути жидкости LT = 0.65м;
 доля живого сечения при шаге между рядами отверстий to = 75мм, fo = 0.110;
 межтарельчатое расстояние Н = 500мм.

Также в технологической части дипломного проекта был проведен расчет и подбор аппаратов воздушного охлаждения АВО-1 и АВО-2.
При подборе АВО-1 расчитан аппарат с площадью теплообмена 4289,8 м2. На производстве установлен аппарат АВГ-КБ-20-1,6-Б1/5-5-6УХЛ1 с площадью теплообмена 4384 м2.
При подборе АВО-2 расчитан аппарат с площадью теплообмена 3022,49 м2. На производстве установлен аппарат АВГ-КБ-20-1,6-Б1/5-5-6УХЛ1 с площадью теплообмена 4684 м2.
Запас поверхности значительный, его корректировку можно осуществить несколькими способами: изменением подачи воздуха за счет регулирования угла γ установки лопастей вентилятора или с помощью жалюзийного устройства.
В работе приведены строительные решения на данном предприятии, меры и способы аналитического контроля производства и стандартизации.
Значительное внимание в дипломном проекте уделено вопросам безопасности труда и экологичности производства.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. ГОСТ 12.1.005-88. Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. – М.: Госстандарт СССР, 1988.
2. ГОСТ 12.2.003-91. Система стандартов безопасности труда. Оборудование производственное. Общие требования безопасности. – М.: Госстандарт СССР, 1991.
3. НПБ –105-95. Определение категорий зданий и помещений по взрыво -пожарной и пожарной опасности. – М., 1995.
4. Правила устройства электроустановок. М.: Главгосэнергонадзор России, 1998. - 607 с.
5. СНиП 2.09.04-87 Административные и бытовые здания. Нормы проектирования.- М.: Стройиздат, 1987. – 326 с.
6. Агаев Г.А., Настека В.И., Сеидов З.Д. Окислительные процессы очистки сернистых природных газов и углеводородных конденсатов. – М.: Недра, 1996. - 301 с.
7. Байманова А.Е., Жакупова Г.Ж. Серосодержащие соединения нефти и основные методы очистки нефти и нефтяных фракций от них. Учебное пособие. - Актобе, АГУ им. К.Жубанова, 2010. - 36 с.
8. Гайле А.А., Пекаревский Б.В. Расчет ректификационных колонн. - СПб.: СПбГТИ(ТУ), 2007. — 86 с.
9. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии. Ч.1. Теоретические основы процессов химической технологии. Учебник для вузов. Изд. 2-е. М.: Химия, 1995. - 400с.
10. Кабиров М.М., Гумеров О.А. Сбор, промысловая подготовка продукции скважин. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2003. - 70 с.
11. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. – 9-е изд. – М.: Химия, 1973. – 750 с.
12. Кемпбел Д.М. Очистка и переработка природных газов. Пер. с англ. - М.: Недра, 1987. - 349 с.
13. Коптева В.Б. Опоры колонных аппаратов. Тамбов: Издательство Тамбовского государственного технического университета, 2007. – 24 с.
14. Косинцев В. И., Миронов В.М., Сутягин В. М. Основы проектирования химических производств. 2-е изд. М.: Академкнига, 2010. – 371 с.
15. Краткий справочник физико-химических величин под редакцией К.П. Мищенко и А.А. Равделя, Л.: Химия, 1974 г. – 200 с.
16. Лапидус А.Л. и др. Газохимия. Часть 1. Первичная переработка углеводородных газов. - M.: Недра, 2004. - 246 с.
17. Ластовкин Г.А., Радченко Е.Д., Рудин М.Г. (ред.) Справочник нефтепереработчика. - Л.: Химия, 1986. - 649 с.
18. Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. Справочник. – Л.: Машгиз, 1970. – 753 с.
19. Леонтьев А.П., Беев Э.А. Расчет аппаратов воздушного охлаждения. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2000. - 74 с.
20. Новопашина В.М. Коваленко О.Н. Способ прямого выделении серы из сероводородсодержащих газов и катализатор для его осуществления. Патент РФ № 2142906. – М.: Патентное Бюро РФ, 1998. – 9 с.
21. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курс процессов и аппаратов.Л.:Химия,1987, 576 с.Плановский А.Н, Николаев И.П. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. 5-изд. - М.:Химия, 1987 г. - 847 с.
22. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. Справ. Изд.: в 2-х книгах/ Под. Ред. А. Н. Баратова, А, Я, Корольченко. М.: Химия, 1990. – 496 с.
23. Попилов Л.Я. Советы заводскому технологу. – Л.: Лениздат, 1975 – 264с.
24. Рудин М. Г., Драбкин А. Е. Краткий справочник нефтепереработчика. - Л.: Химия, 1980. - 328 с.
25. Сериков Т.П., Оразбаев Б.Б. Новые установки Атырауского НПЗ: Установка производства серы. Учебное пособие. - Алматы: «Эверо», 2008. - 142 с.
26. Сидягин А.А., Расчет и проектирование аппаратов воздушного охлаждения: учеб. пособие/ А.А. Сидягин, В.М. Косырев. – Н.Новгород: НГТУ, 2009. – 150 с.
27. Ульянов В.М. Физико-химические характеристики веществ. Справочник проектировщика химического оборудования: учебное справочное пособие /В.М Ульянов. – Н.Новгород: НГТУ, 2009. – 309 с.
28. Харазов В.Г. Аналоговые и цифровые регуляторы и исполнительные механизмы в системах автоматизации технологических процессов. – СПб.: Издательство СПГТУ, 1992. – 241с.
29. Автоматические средства пожаротушения [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://ogps7.ru/article-256.html
30. Внутренние устройства – современные решения в области сепарации. Каталог продукции компании CDS [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.ma-samara.com/files/certificates/factsheet-internals_07_rus_-.pdf
31. Основные принципы обеспечения безопасности труда. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://s.compcentr.ru/04/otitr/ot-012.html