Разработка оборудования для мини-НПЗ: ректификационной колонны и резервуара для хранения нефтепродуктов

Сегодня на российском рынке проявлен значительный интерес к созданию и развитию малотоннажных нефтеперерабатывающих предприятий. По данным Минпромэнерго РФ, в ближайшие пять лет суммарная мощность мини-НПЗ может удвоиться....................................

Введение 7
1 Аналитический обзор 8
1.1 Описание технологического процесса 8
1.1.1 Основные характеристики сырья и продуктов 9
1.2 Ректификационных колонн 10
1.2.1 Насадочные колонны 11
1.2.2 Тарельчатые колонны 14
1.2.3 Патентный поиск 20
1.2.4 Описание предлагаемой конструкции 27
1.3 Резервуаров для хранения нефтепродуктов 28
1.3.1 Применение 28
1.3.2 Классификация 29
1.3.3 Конструкции 30
1.3.4 Оборудование 32
1.3.5 Этапы изготовления и монтажа 38
1.3.6 Патентный поиск 39
1.3.7 Описание предлагаемой конструкции 48
2 Технологические расчеты 49
2.1 Расчет ректификационной колонны 49
2.1.1 Исходные данные 49
2.1.2 Определение физико-химических свойств компонентов питания 49
2.1.3 Материальный баланс колонны 51
2.1.4 Расчет температуры продуктов в верхнем и нижнем сечении колонны 53
2.1.5 Расчет процесса однократного испарения сырья, поступающего в колонну 55
2.1.6 Расчет минимального флегмового числа 56
2.1.7 Расчет числа теоретических тарелок колонны 58
2.1.8 Вывод бокового продукта 59
2.1.9 Тепловой баланс 59
2.1.10 Расчет величин внутренних потоков пара и жидкости в колонне 61
2.1.11 Предварительный расчет диаметра колонны 61
2.1.12 Поверочный гидравлический расчет выбранной тарелки 65
2.1.13 Расчет высоты колонны 70
2.2 Расчет резервуара для хранения нефтепродуктов 72
2.2.1 Истечение нефтепродуктов из резервуара через патрубок 72
3 Механические расчеты 75
3.1Расчет ректификационной колонны 75
3.1.1 Выбор материала и допускаемых напряжений 75
3.1.2 Выбор расчетного давления 75
3.1.3 Расчет корпуса аппарата 76
3.1.4 Расчет днища (крышки) аппарата 77
3.1.5 Расчет укрепления отверстий 78
3.1.6 Определение нагрузок от собственного веса аппарата 82
3.1.7 Определение расчетных усилий от ветровых и сейсмических воздействий при рабочих условиях 85
3.1.8 Расчет опорной обечайки 94
3.2 Расчет резервуаров для хранения нефтепродуктов 101
3.2.1 Определение геометрических параметров резервуара 101
3.2.2 Определение толщины стенки резервуара 103
3.2.3 Расчёт стенки резервуара на устойчивость 106
4 Автоматизация и автоматизированные системы управления технологическим процессом 111
4.1 Постановка задачи 111
4.2 Описание функциональной схемы автоматизации мини-НПЗ 112
4.2.1 Контур каскадного регулирования температуры на выходе из печи П1 112
4.2.2 Контур поддержания соотношений расходов на линии подачи топлива в печь П1 113
4.2.3 Контур стабилизации давления на линии выхода из верха колонны К1 114
4.2.4 Контур контроля температуры нефти после теплообменников Т1 и Т2 114
4.2.5 Контур регулирования уровня дизельной фракции в ректификационной колонне К1 115
4.2.6 Контур регулирования уровня мазута на выходе из колонны К1 115
4.2.7 Контур регулирования температуры бензиновой фракции на выходе из холодильника Х1 116
4.2.8 Контур регулирования расхода бензиновой фракции, идущей на орошение колонны К1, на выходе из сепаратора С1 116
4.2.9 Контур регулирования давления бензиновой фракции, идущей в товарно-сырьевой парк 116
4.2.10 Контур регулирования давления газа, выходящего из сепаратора С1 117
4.2.11 Запуска/останова двигателя насосов Н1-Н4 117
5 Охрана труда и окружающей среды 119
5.1 Анализ вредных и опасных производственных факторов. 119
5.2 Классификация технологических блоков по взрывоопасности 122
5.3 Классификация производства по пожаровзрывоопасности 123
5.4 Меры безопасности при эксплуатации производственных объектов 126
5.4.1 Требования безопасности при пуске и остановке технологических систем и отдельных видов оборудования, вывод их в резерв, нахождении в резерве и при вводе из резерва в работу 126
5.4.2 Меры безопасности при остановке установки 126
5.4.3 Вывод оборудования в резерв, нахождение в резерве, ввод его в работу 127
5.4.4 Меры безопасности при ведении технологического процесса 127
5.4.5 Основные опасности производства, обусловленные специфическими особенностями технологического процесса 128
5.5 Возможные аварийные ситуации и способы их устранения 129
5.6 Способы обезвреживания и нейтрализации продуктов производства при разливах и авариях 131
5.7 Средства индивидуальной защиты работающих 132
5.8 Возможность накапливания зарядов статического электричества, их опасность и способы нейтрализации 132
5.9 Безопасный метод удаления продуктов производства из технологических систем и отдельных видов оборудования 133
5.10 Основные опасности применяемого оборудования и трубопроводов, их ответственных узлов и меры по предупреждению аварийной разгерметизации технологических систем 133
5.11 Предусмотренные меры безопасности и противоаварийной защиты 133
5.12 Охрана окружающей среды 134
5.12.1 Отходы производства 134
6 Стандартизация 136
6.1 Общие стандарты 136
6.2 Специальные стандарты 136
7 Экономическая часть 137
7.1 Технико-экономическое обоснование 137
7.2 Укрупненный расчет капитальных затрат 139
7.3. Расчет амортизационных отчислений 140
7.4 Укрупненный расчет текущих затрат 140
Заключение 142
Список использованных источников 143

Цель моего дипломного проекта заключается в проектировании ректификационной колонны для выделения и резервуара для хранения фракции нефти. В рамках поставленной цели можно выделить такие задачи, как изучение технологической схемы установки и освоение методики расчета рассматриваемого процесса.

(так же к работе есть чертежи 12 листов, из которых два 3-D модели)

1. Колонные аппараты. Каталог, издание 2-е, исправленное и дополненное, ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1987.
2. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты в химической технологии: Учеб. для хим.-технол. спец. вузов. - 9-е изд. – М.: Химия, 1973. – 750 с.
3. Воробьева, Г.Я. Коррозионная стойкость материалов в агрессивных средах химических производств / Г.Я. Воробьева. - Изд. 2-е пер. и доп. - М.:Химия, 1975.-816 с.
4. Гайле А.А. Оборудование нефтехимических заводов и основы проектирования. Процессы и аппараты для разделения углеводородов и нефтехимических продуктов: Учебное пособие / ЛТИ им. Ленсовета. – Л., 1986.-84с.
5. Гайле А.А., Пескаревский Б.В. Расчет ректификационных колонн: учебное пособие/ А.А. Гайле, Б.В. Пескаревский.-СПб.: СПбГТИ(ТУ), 2007-86с.
6. ГОСТ Р 52857.1 - 2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Общие требования. Введ.2008-04-01. - М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов, 2008 - 26 с.
7. ГОСТ Р 52857.3 - 2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Укрепление отверстий в обечайках и днищах при внутреннем и внешнем давлениях. Расчет на прочность обечаек и днищ при внешних статических нагрузках на штуцер. Введ.2008-04-01. - М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов, 2008 - 34 с.
8. ГОСТ Р 52857.2 - 2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет цилиндрических и конических обечаек, выпуклых и плоских днищ и крышек. Введ.2008-04-01. - М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов, 2008 - 44 с.
9. Лащинский, А.А. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. Справочник / А.А. Лащинский, А.Р. Толчинский. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - Л.: Машиностроение, 1970.-752 с.
10. Александров, И.А. Ректификационные и абсорбционные аппараты химических производств. Методы расчета и основы конструирования. / И.А. Александров. - Изд. 3-е, перераб. и доп. - М.: Химия, 1978.-280 с.
11. АТК 26-02-1-89 Тарелки клапанные прямоточные для аппаратов колонного типа. Параметры, конструкция и основные размеры.
12. ГОСТ Р 51273 - 99 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Определение расчетных усилий для аппаратов колонного типа от ветровых нагрузок и сейсмических воздействий. Введ.2000-01-01. - М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов, 2000 - 16 с.
13. Вихман, Г.Л. Основы конструирования аппаратов и машин нефтеперерабатывающих заводов. / Г.Л. Вихман, С.А. Круглов. – Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1978.-327 с.
14. Волжинский А.И. Ректификация: Справочные данные по физико-химическим величинам / А.И. Волжинский, О.М Флисюк. - СПб.: СПбГТИ (ТУ), 2002.
15. ГОСТ Р 51274 - 99 Аппараты колонного типа. Нормы и методы расчета на прочность. Введ.2000-01-01. - М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов, 2000 - 16 с.
16. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию. / Ю.И. Дытнерский, Г.С. Борисов, В.П. Брыков и др./ под общ. Ред. Ю.И. Дытнерского. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Химия, 1991.-496 с.
17. «Сбор и подготовка нефти и газа. Технология и оборудование» / Под ред. Хафизов А. Р., Пестрецов Н. В.. — 2002. — 475 с.
18. «Сбор и подготовка нефти, газа и воды». — М.: «Недра», 1977. — 192 с.
19. «Процессы и аппараты химической технологии» / Дытнерский Ю. И.. — М.: «Химия», 1995.
20. «Справочник по оборудованию для комплексной подготовки нефти». — «Премиум Инжиниринг», 2011. — С. 776.
21. Учебный курс «Добыча нефти». — инструкция ЮКОС.
22. Шухов В. Г. «Механические сооружения нефтяной промышленности», «Инженер», том 3, кн. 13, № 1. Стр. 500—507, кн. 14, № 1, стр. 525—533, М., 1883.
23. Шухов В. Г. Избранные труды. Т. 1. «Строительная механика», 192 стр., под ред. А. Ю. Ишлинского, Академия наук СССР, Москва, 1977.
24. Шухов В. Г. Избранные труды. Т. 3. «Нефтепереработка. Теплотехника», 102 стр., под ред. А. Е. Шейндлина, Академия наук СССР, Москва, 1982.
25. Правила устройства вертикальных цилиндричес-ких стальных резервуаров для нефти и нефтепродуктов ПБ03-605-03
26. ГОСТ 305-2013. Топливо дизельное
27. СНиП 2.01.07-85* Склады нефти и нефтепродуктов. Противопожарные нормы
28. ГОСТ 31385-2016 «Резервуары вертикальные цилиндрические стальные для нефти и нефтепродуктов. Общие технические условия».
29. Типовой проект 704-1-167.84 «Резервуар стальной вертикальный цилиндрический без понтона для нефти и нефтепродуктов вместимостью 2000 м3»
30. Голубятников В.А., Шувалов В.В. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности. М.: Химия, 1985 (19).
31. Промышленные приборы и средства автоматизации / Справочник под ред. Черенкова В.В. Л.: Машиностроение, 1987.
32. Проектирование систем автоматизации химических производств. Структурные схемы и схемы автоматизации: Метод. Указания / Под ред.: Беляева Д.В. ЛТИ им. Ленсовета. – Л., 1989. – 44 с.
33. ГОСТ 12.0.003-74. Система стандартов безопасности труда. Опасные и вредные производственные факторы. классификация.
34. Лазарева Н.В. Вредные вещества в промышленности. Т.1-3. - М.: Химия, 1976, 1977.
35. Корольченко А.Я. Пожаровзрывобезопасность веществ и материалов и средств их тушения. Справочник. Ч.1 и Ч.2. - М.: Пожнаука, 2004
36. ГОСТ 12.3.002-2014 Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Процессы производственные. Общие требования безопасности
37. ГОСТ 12.3.003-86 Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Работы электросварочные. Требования безопасности (с Изменением N 1)
38. НПБ 105 - 03. Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной безопасности.
39. ГОСТ 12.1.005 - 88. Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.