Синтез метанола - Производство и технологии курсовая работа
Описание аппарата синтеза метанола из конвертированного газа на медьсодержащем катализаторе. Теоретический анализ процесса. Обоснование оптимальных технологических параметров. Описание технологической схемы синтеза, анализ экологической безопасности.
посмотреть текст работы
скачать работу можно здесь
полная информация о работе
весь список подобных работ
Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
На российском уровне ОАО «Метафракс» - признанный лидер отечественного производства. Премия «Российский национальный Олимп» и её главный приз «Золотой Олимп», которым предприятие отмечено в ноябре 2001 года. В октябре 2002 года на конкурсе «100 лучших предприятий России - 2002» предприятие удостоено диплома и памятной медали «Лидер бизнеса Пово лжья».
В последние десятилетия значительно возросла потребность в метаноле. Это объясняется развитием производства формальдегида, синтетического каучука, метиламинов, диметилтерефталата, метилметакрилата, поливинилхлоридных, карбамидных смол и других многочисленных продуктов, использующих метанол в качестве сырья.
Наметилась также тенденция использовать метанол в новых перспективных направлениях: в качестве высокооктановой добавки к моторным топливам, при получении синтетических бензинов и уксусной кислоты, для топливно-энергетических целей и очистки сточных вод и т.д., что обусловлено дефицитом углеводородного сырья (нефть, природный газ) и возможностью получения его из сырья не углеводородного происхождения (уголь, сланцы, природные карбонаты), запасы которых значительно превосходят ресурсы природного газа и нефти.
Увеличение спроса на метанол, а также разработка новых низкотемпературных, высокоэффективных и селективных катализаторов обусловило создание агрегатов крупной единичной мощности с учетом передовой технологии. Основными производителями метанола за рубежом являются США, Япония, ФРГ, Англия, Франция, Италия.
Интенсивное развитие производства метанола обуславливается постоянно расширяющимися многообразными сферами его применения.
Цель работы - изучение технологичесого процесса оделения ситеза (проточного и основного) метанола.
Для достижения цели необходимо выполнить следующии задачи:
- Классифицировать оборудование, установить неполадки и их способы устронения, описать основной аппарат.
- Обосновать оптимальные технологические параметры, расчитать материальный баланс , описать технологическую схему с КИП и А
- Ввнутрилабораторный оперативный контроль, контроль стабильности результатов с использованием карт Шухарта.
1. ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБСЛЖИВАНИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ
1.1 Классификация оборудования отделения по скоростной теории
Процессы в жидкостных или газовых системах, скорость которых определяется законами механики и гидродинамики.
Перемещение жидкостей - Перемещение жидкостей по трубопроводам, при этом движущая сила определяется разностью давлений в начальном и конечном пунктах трубопровода.
Для осуществления процесса перегонки жидкостей применяются :
Центробежные насосы: поз. Р1001/А,В, поз. 3257/1,2,3
Мембранные насосы (эл.маг.):поз. 3270, поз3271
Компрессора центробежные: поз.3131, поз.3132
Фильтрование - процесс разделения суспензий или аэрозолей при помощи фильтровальных перегородок (ФП), пропускающих жидкость или газ, но задерживающих твёрдые частицы.
Для осуществления процесса фильтрования применяются :
Фильтры: поз. 1138, поз. 1731/1,2, поз. 1732/1,2, поз. F1001/А,В
Сборник метанола сырца: поз.1254, поз. 1135, поз.1152
Сепарация - процессы разделения смесей разнородных частиц твёрдых материалов, смесей жидкостей разной плотности, эмульсий; взвесей твёрдых частиц или капелек в газе или паре.
Для осуществления процесса сепарирования применяються:
Сепаратор: поз1114, поз. 1131, поз. 1132, поз V-1134, поз. V-2001
Изменение макроскопического состояния термодинамической системы. Система, в которой идёт тепловой процесс, называется рабочим телом. Тепловые процессы можно разделить на равновесные и неравновесные. Движущей силой тепловых процессов является разность температур.
Для осуществления теплообменного процесса применяются :
Теплообменники кожухотрубчатые: поз. 1531, поз. 1532, поз. 1533, поз. 1534, поз. 1535, поз. 1537, поз. Е-2001, поз. Е-2002, поз. Е-2004
Теплообменники воздушнооребренные: поз. 1631, поз. 1632, поз. 1633, поз.Е-2003
Процессы, в которых основную роль играет перенос вещества из одной фазы в другую. Движущей силой этих процессов является разность концентраций между равновесной и рабочей.
В данном технологическом процессе не используется
Превращение одного или нескольких исходных веществ (реагентов) в отличающиеся от них по химическому составу или строению вещества (продукты реакции).
Реактор основного синтеза: поз.1133/1,2
Реактор проточного синтеза : поз. R-2002
Совокупность физико-химических или физико-механических превращений веществ, изменение значений параметров тел и материальных сред, целенаправленно проводимых на технологическом оборудовании или в аппарате. В данном технологическом процессе не используется
Колонна основного синтеза предназначена для синтеза метанола из конвертированного газа на медьсодержащем катализаторе и выделения метанола сырца из продуктов реакции.
Реактор синтеза представляет собой цилиндрический аппарат с внутренним диаметром 4,38 м и высотой 17,5 м. В реакторы поз.1133/1, 2 загружен катализатор марок KATALCO TM 51-2, KATALCO TM 51-6, KATALCO TM 51-8.
Колонна шахтного типа (колонна применяемая при синтезе метанола на ОАО «Метафракс»). Эта колонна существенно отличается от указанных выше:
1. Процесс проходит при низком давлении.
2. Процесс проходит при температуре 220-280°С, что является оптимальной температурой проведения процесса синтеза.
Для регулирования температуры в слое катализатора по высоте колонны предусмотрен ввод холодного газа, по средствам холодного байпаса. Все эти плюсы и привели к выбору именно этого типа колонн синтеза.
Колонна синтеза метанола выполнена из низколегированной стали. Так как реакции синтеза метанола экзотермичны, необходимо ограничивать повышение температуры в зоне реакции. Это достигается подачей холодного циркуляционного газа через тороидальные распределители в смесители, в которых происходит смешение горячего газа, вышедшего из слоя катализатора, и холодного газа, поступающего по байпасным линиям. После смесителей газ направляется на следующий слой катализатора. В реакторах синтеза метанола расположены три полки со смесителями, которые делят катализатор на четыре слоя. Для наиболее полного перемешивания горячего и холодного газа перед второй полкой установлен смеситель типа «тр Давление в реакторе синтеза (н/б 8,5 МПа) замеряется по месту манометром PI-4101 (PI-4106).
Перепад давления в реакторе (н/б 0,5 МПа) замеряется по месту дифманометром.
На входе и выходе каждого слоя катализатора расположено по 6 термопар. Выбор температурной точки для регулирования производится с помощью селекторных ключей . В качестве точки регулирования может быть выбрана любая из 6 температурных точек на входе каждого слоя катализатора. Кроме того, предусмотрена возможность выбора средней температуры на входе в слой по алгоритму "Средняя температура входа за вычетом минимальной и максимальной температуры слоя". Выбранная точка подключается к сигнализаторам максимума (255 C) и минимума (205 C) температуры.
Контроль температуры по точкам на выходе из слоев катализатора, а также по тем точкам на входе в слои, которые не подключены к регуляторам, производится по индикаторам температуры на ЦПУ. Расход газа, подаваемого по "холодным байпасам" (не более 210000 нм 3 /час), контролируется на ЦПУ.
Циркуляционный газ поступает в колонну синтеза сверху через входной распределитель специальной конструкции.
Процесс получения метанола основан на взаимодействии водорода и двуокиси углерода:
CO 2 + 3H 2 CH 3 OH + H 2 O + Q (1)
Ввиду незначительной степени превращения реагирующих веществ за один проход газа через слой катализатора реакторов, не прореагировавший газ снова возвращается на всас циркуляционного компрессора поз.3132.
На входе и выходе каждого слоя катализатора расположено по 6 термопар. Выбор температурной точки для регулирования производится с помощью селекторных ключей.
В качестве точки регулирования может быть выбрана любая из 6 температурных точек на входе каждого слоя катализатора. Кроме того, предусмотрена возможность выбора средней температуры на входе в слой по алгоритму "Средняя температура входа за вычетом минимальной и максимальной температуры слоя".
Контроль температуры по точкам на выходе из слоев катализатора, а также по тем точкам на входе в слои, которые не подключены к регуляторам, производится по индикаторам температуры на ЦПУ. Расход газа, подаваемого по "холодным байпасам" (не более 210000 нм 3 /час), контролируется на ЦПУ по индикаторам.
Циркуляционный газ, выходящий из реактора синтеза с температурой 260290 C, поступает параллельно в промежуточный теплообменник поз.1531/1 (поз.1531/2) и подогреватель питательной воды поз.1533/1 (поз.1533/2). Распределение потока газа описано выше. Температура выходящего газа контролируется на ЦПУ по индикатору. Между линией входа холодного циркуляционного газа в промежуточный теплообменник поз.1532/1 (поз.1532/2) и горячей линией циркуляционного газа на выходе из реактора синтеза предусмотрена байпасная линия с клапаном, управляемым с ЦПУ ручным задатчиком.
- Процесс проходит при низком давлении.
- Процесс проходит при температуре 220-280°С, что является оптимальной температурой проведения процесса синтеза.
Для регулирования температуры в слое катализатора по высоте колонны предусмотрен ввод холодного газа, посредством холодного байпаса. Все эти плюсы и привели к выбору именно этого типа колонн синтеза.
1.3 Неполадки, их причины, способы устранения (по основному аппарату)
Таблица 1-Неполадки, причины, способы устранения
Наименование неполадок, их внешние проявления
Возможные причины возникновения неполадок
Действия персонала и способ устранения неполадок
Повышение температуры после первого слоя катализатора выше300 C
Нарушение в системе автоматического регулирования в 1-ом слое катализатора.
Отключить автоматическое регулирование.
Устранить нарушения в системе автоматического регулирования.
Низкая концентрация инертных газов в цикле.
Повышение нагрузки по конвертированному газу.
Привести в норму нагрузку по конвертированному газу.
Увеличить обороты турбины поз.3723.
Повышение температуры после 24 слоев катализатора более 300 C
Нарушение в системе автоматического регулирования температуры по 24 слоям катализатора.
Отключить автоматическое регулирование.
Подачей газа по линиям "холодного байпаса" в ручном режиме отрегулировать температуру в зоне реакции
Устранить нарушение в системе автоматического регулирования
Низкая концентрация инертных газов в цикле.
Повышение нагрузки по конвертированному газу.
Привести в норму нагрузку по конвертированному газу.
Увеличить обороты турбины поз.3723.
Нарушение автотермичности процесса синтеза
Снизить газовую нагрузку на реактор синтеза, уменьшая производительность циркуляционного компрессора.
Если температура не повышается, включить в работу пусковой подогреватель поз.1534/1, 2.
Нарушение автотермичности процесса синтеза
Прекращение подачи конвертированного газа.
Прекращение циркуляции газа в агрегате синтеза.
Высокий уровень в сепараторе поз.1-V-1134.
Снизить уровень в сепараторе, устранить причину повышения уровня.
Остановка компрессора конвертированного газа поз.3131 из-за неисправности или в результате срабатывания блокировок.
Перевести агрегат в "горячий резерв".
При повышении температуры стенки реактора до 300 C постепенно снизить давление в реакторе.
При остановке более 24 часов сбросить давление из агрегата, продуть N2
Прекращение подачи конвертированного газа.
Прекращение циркуляции газа в агрегате синтеза.
Увеличение перепада давления в реакторах синтеза поз.1133/1, 2.
Остановка циркуляционного компрессора из-за неисправности или в результате срабатывания блокировок.
Выяснить причину остановки циркуляционного компрессора поз.3132 и, если устранение неполадки требует более 24 часов, медленно сбросить давление из цикла синтеза, не допуская перегрева катализатора, и продувать азотом до содержания водорода не более 1%.
Закрылись клапана HV-4105, HV-4107.
Открыть клапана ручным дублёром, исправить систему регулирования
2. ВВЕДЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА С АВТОМАТИЧЕСКИМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ»
2.1 Теоретический анализ процесса. Обоснование оптимальных технологических параметров
Термодинамический анализ синтеза метанола
С помощью термодинамического анализа можно решить следующие вопросы:
Определить термодинамические условия протекания процесса, т.е. температуру, давление, найти условия максимального выхода целевого продукта, определить тепловой эффект реакции и температуру начала реакции, найти условия исключения протекания побочных реакций.
Процесс получения метанола основан на взаимодействии водорода и двуокиси углерода:
СО2 + ЗН2 -> СН3ОН + Н2О + Q (1)
Кроме основной реакции в реакторе синтеза протекает ряд побочных реакций:
2СО + 4Н2 = (СН3)2О + Н2О (5)
Для расчета энергии Гиббса воспользуемся энтропийным методом:
Термодинамические константы исходных веществ и продуктов реакции взяты из справочной литературы и представлены в таблице 1.
Таблица 2- Термодинамические константы участников реакции конверсии метана
Реакция 1 - идет с уменьшением объема, следовательно, согласно принципу Ле - Шателье, ее целесообразно проводить с повышенным давлением.
= - 201 -241,84-(-393,51) = -49,33 кДж/моль
т.е. реакция 1 идет с выделением тепла, экзотермична. Для смещения равновесия вправо необходимо поддерживать низкую температуру в процессе синтеза метанола.
= 239,76+188,74- 213,6 - 3*130,6 =-176,9 Дж/моль*К
меньше 0, следовательно процесс синтеза должен проводиться при повышенном давлении.
Определим температуру начала реакции :
Аналогичные расчёты проводим для 2-ой реакции:
С учетом этого температурный интервал расчета энергии Гиббса принимаем 200 - 500 К.
Аналогичные расчетные значения и для выше приведенных реакций (1-5) представлены в таблице 2.
Таблица 3-Термодинамические константы реакций синтеза метанола.
Ниже приводится расчет для реакции 1 при различных температурах с использованием энтропийного метода.
= -49330 - 200*(-179,6) = -13410 Дж/моль
= -49330 - 300*(-179,6) = 4550 Дж/моль
= -49330 - 400*(-179,6) = 22510 Дж/моль
= -49330 - Аналогично были рассчитаны значения для реакций 2-5. Результаты представлены в таблице 3, а также отображены на рис.1 в координатах .
Таблица 4 - Значения энергии Гиббса в зависимости от температуры.
Учитывая приведенные в табл. 3 результаты, можно утверждать, что реакции 4 и 5, которые являются побочными реакциями, термодинамически вероятны и вероятность растёт с увеличением температуры, а основные реакции 1 и 2 маловероятны и полученные значения энергии Гиббса свидетельствуют о том, что термодинамическая вероятность этих реакций с увеличением температуры уменьшается. Из основных же реакций наиболее термодинамически вероятна реакция №2, т.к. значения энергии Гиббса второй реакции гораздо меньше значений первой реакции.
Константа равновесия реакции 3.1 выражается уравнением:
Kp=P CH3OH.* P H2O / P CO2* P 3 H2,
P CH3OH, P H2O, P CO2, P H2 равновесные парциальные давления метанола, водяного пара, диоксида углерода и водорода соответственно.
Зависимость константы равновесия от температуры может быть представлена в виде уравнения:
Тогда lnKp=-/RT , откуда Kp=e - G/RT
Таблица 5 - Значения констант равновесия при различных температурах.
Качественные выводы легко сделать на основе принципа Ле-Шателье и с помощью уравнения Вант-Гоффа:
Для экзотермической реакции Qp>0 и H<0, следовательно d lnK/d T<0, т.е. константа равновесия уменьшается с повышением температуры, что равносильно снижению равновесного выхода продута. Таким образом, для увеличения равновесного выхода продукта, идущих с выделением тепла, необходимы низкие температуры. Все реакции, идущие при синтезе метанола являются экзотермическими и для большего равновесного выхода продукта необходимы низкие температуры(что мы и наблюдаем на рисунке 2-при увеличении температуры Кр уменьшается).
С точки зрения термодинамики синтез метанола целесообразно проводить при низких температурах и повышенном давлении. А вот с точки зрения кинетики процесс нужно проводить при повышенной температуре. Компромиссом является применение для процесса синтеза катализаторов. Катализаторы синтеза метанола подразделяются на две группы: высокотемпературные и низкотемпературные. На производстве метанола ОАО «Метафракс» используются низкотемпературные катализаторы синтеза метанола ICI 51-2, ICI 51-6, ICI 51-8, что позволяет достичь оптимальных параметров процесса.
Состав катализатора: CuO-53 %, ZnO-26,8 %, Al2O3-8,0 %
Обоснование оптимальных технологических параметров
Оптимальный технологический режим выбирают исходя из термодинамического, кинетического анализов, а также экономической целесообразности.
Проведённые термодинамический и кинетический анализы позволяют сделать следующие выводы об оптимальных параметрах процесса синтеза метанола.
Сопоставляя расчетные данные по термодинамическому и кинетическому анализам, можно сделать вывод, что увеличение температуры оказывает положительное влияние на кинетику процесса и отрицательное на термодинамику процесса. Поэтому выбирают оптимальную температуру, при которой известный объем катализатора обеспечивает максимальную скорость процесса. Оптимальная температура находится в пределе 250-300 °С..
Оптимальная температура на входе в слой катализатора составляет 205°С. на выходе из слоев катализатора не более 300°С.
Выбор давления при синтезе на катализаторе ICI зависит от многих факторов. Повышенное давление с точки зрения термодинамики положительно влияет на выход продукта, а с точки зрения кинетики - на скорость процесса. На практике предел повышения давления ограничивается: пониженной активностью катализатора, возможностью протекания побочных реакций, усилением коррозии конструкционного материала, конструктивными особенностями. Оптимальное давление - в пределах 4-8.5 МПа.
С увеличением объемной скорости газа содержание метанола в газе уменьшается, а производительность катализатора увеличивается. Однако на практике предел повышения объемной скорости ограничивается:
Объемная скорость в реальных условиях определяется как активностью катализатора, так и составом реагирующей смеси, давлением, температурой и характеристикой рекуперационного теплообменника. Кроме того, изменение объемной скорости газа влияет на сопротивление системы, а, следовательно, и на расход электроэнергии на циркуляцию газа. Поэтому объемная скорость выбирается с учетом всех перечисленных факторов, хотя решающую роль играет влияние ее на производительность катализатора.
Исходя из приведенных данных, целесообразней поддерживать объемную скорость порядка 8000 м 3 /ч, однако при этом уменьшается производительность колонны, так как увеличивается время контакта, поэтому на производстве придерживаются оптимальной объемной скорости для схемы с давлением 8МПа - 12000м 3 /ч.
Большое значение для проведения процесса синтеза метанола имеет соотношение Н2:СО в газовой смеси, поступающей на синтез. При поддержании стехиометрического соотношения, равного двум, образуется загрязненный метанол. Повышение содержания Н2 уменьшает образование метана, чрезмерное снижение содержания СО приводит к значительному уменьшению выхода метанола/10/.
Повышением содержания СО до максимального значения (Н2:СО=1.9) невозможно полностью его переработать (в газе остается 1.4%СО), поэтому необходимо многократное пропускание газа через контактный аппарат.
В промышленности используют катализаторы с размером зерна 5*5и9*9мм.
Исследования влияния размера зерна катализатора на его производительность во всем интервале температур показали, что на зерне 9*9 синтез метанола протекает в переходной области. На зерне 4-5 мм процесс протекает в кинетической области только при температурах ниже 350°С, при более высоких температурах скорость реакции тормозится диффузией компонентов в порах катализатора.
Оптимальные параметры процесса синтеза метанола:
Т=250-300°С, Р=5-8,5 Мпа, Н 2 :СО=5
2.2 Расчет материального баланса на часовую производительность
Запишем уравнения химической реакции процесса синтеза метанола:
Составим материальный баланс получения метанола из синтез-газа. Расчет будем вести на 1000 кг синтез газа:
СO - 3,074% об., СO 2 - 2,038% об., Н 2 - 81,911% об., N 2 - 1,58% об., СH 4 - 10,855% об., (СH 3 ) 2 O - 0,012% об., H 2 O -0,078% об., СН 3 ОН - 0,474% об.
Произведем пересчет объемных %-ов в массовые (на 100 моль), тогда: CO в газе:
(100*28*3,074)/(28*3,074+44*2,038+2*81,911+1,58*28+16*10,855+46*0,012+18*0,078+32*0,474)=8607/574,834=14,97 % масс.,СO 2 - 15,599 % масс.,Н 2 - 28,499 % масс., N 2 - 20,86 % масс,
СH 4 - 30,21 % масс, (СH 3 ) 2 O - 0,096 % масс, H 2 O - 0,24 % масс, СН 3 ОН - 2,63 % масс.
2. В 1000 кг технологического газа содержится:
СO - 149,7 кг, СO 2 - 155,99 кг, Н 2 - 284,99 кг, N 2 - 208,6 кг, СH 4 - 302,1 кг, (СH 3 ) 2 O - 0,96 кг, H 2 O - 2,4 кг, СН 3 ОН - 26,3 кг.
3. Степень превращения CO равна 96 % : 149,7 * 0,96 = 147,712 кг. Непрореагировало CO: 149,7-147,712 = 1,988 кг.
4. Рассчитаем сколько образуется метанола по реакции из 147,712 кг СО : 147,712 * 32/28 = 168,814 кг.
5. Рассчитаем по реакции, сколько нужно водорода для получения 168,814 кг метанола: 168,814 * 4/32 = 21,1 кг. Не прореагировало водорода: 284,99 - 21,1 = 263,888 кг.
На основе полученных данных составим таблицу материального баланса в таблице 5:
Таблица 5 - Расчёт материального баланса
2.3 Описание технологической схемы с КИП и А
После сепаратора поз.1132 конвертированный газ через обратный клапан, отсекатель HV-4002 с дистанционным управлением от ручного задатчика HIC-4002 на ЦПУ и ручную задвижку SM 9-1 с байпасом подается в линию всаса 750-P1102 циркуляционного компрессора поз.3132, предварительно смешиваясь с циркуляционным газом от основного синтеза и с циркуляционным газом от БПС, отходящим от сепаратора поз.V-2001.
Давление на всасе циркуляционного компрессора поз.3132 замеряется по месту манометром PI-4207 (не более 8,1 МПа), а температура газа (не более 65 C) - термометром TI-4204. Циркуляционный компрессор поз.3132 представляет собой односекционную центробежную машину с приводом от паровой турбины поз.3723, работающей с вакуумной конденсацией отработанного пара. С нагнетания компрессора поз.3132 циркуляционный газ с давлением не более 8,7 МПа и температурой не более 80 C поступает в цикл синтеза. Расход газа на нагнетании циркуляционного компрессора (не более 2200000 нм 3 /час) регулируется регулятором FIC-4204 изменением числа оборотов ротора турбины поз.3723. Расход контролируется на ЦПУ по FIC-4204 и FI-4205, а также на местном щите компрессора по FI-4205. Температура газа на нагнетании контролируется по месту термометром TI-4203, а на ЦПУ - по индикаторам TI-4201 и TI-4202. При увеличении температуры до 90 C срабатывает сигнализация TAH-4202, дальнейший рост температуры до 110 C приводит к остановке циркуляционного компрессора поз.3132 по блокировке TAHH-4201. Давление нагнетания регулируется регулятором PIC-4208 с местной панели управления компрессором поз.3132, по месту давление замеряется манометром PI-4205. Компрессор поз.3132 снабжен пневматической системой антипомпажной защиты, установленной на местном щите компрессора, которая учитывает расход газа через компрессор и давление нагнетания. На ЦПУ о работе системы антипомпажной защиты можно судить по величине перепада давления между всасом и нагнетанием компрессора по PDI-4206 (не более 1,1 МПа), а также по разнице показания расхода газа через компрессор и суммы расходов по входу ниток синтеза. Нагнетание компрессора поз.3132 защищено от превышения давления выше 9,2 МПа установкой предохранительных клапанов PSV-4203/A, B. Протечки газа через предохранительные клапаны контролируются по температуре стенок трубопроводов индикаторами TI-4211/A, B на ЦПУ. При повышении содержания CO до 20 мг/м 3 или H 2 до 10% от НКПВ в воздухе помещения компрессии срабатывает сигнализация AAHH-4203 или AAH-4201 на ЦПУ, а также автоматически включается аварийная вытяжная вентиляция и открываются фрамуги окон на отметке 0,0. В помещении компрессии и над входными дверями с северной и южной сторон загораются красные фонари, предупреждающие персонал о загазованности.
После теплообменника поз.1532/1 (поз.1532/2) часть газа в количестве не более 250000 нм 3 /час по FI-0104 (аналогично по FI-0105) отводится на БПС через клапан FV-0104B (FV-0105B). Регулирование расхода осуществляется регулятором FIC-0104 (FIC-0105) с сигнализацией максимального расхода 272000 нм 3 /час. Температура газа на входе в реактор синтеза метанола контролируется на ЦПУ по TI-4120-1 (TI-4120-3) и TI-4101 (TI-4114). Максимальное (255 C) и минимальное (205 C) значение температуры сигнализируется по TAH-4101 и TAL-4101 (TAH-4114 и TAL-4114) соответственно. Для того, чтобы иметь возможность регулировать температуру катализатора, часть газа поступает в реакторы синтеза, минуя промежуточные теплообменники, непосредственно в слой катализатора на трех уровнях по "холодным байпасам". Температура на входе каждого слоя поддерживается клапанами TV-4103 (TV-4117), TV-4104 (TV-4118), TV-4105 (TV-4119), которые управляются соответственно регуляторами TIC-4103 (TIC-4117), TIC-4104 (TIC-4118), TIC-4105 (TIC-4119) с ЦПУ. В случае если автотермичность процесса не может быть обеспечена (пониженная нагрузка, пуск и остановка, восстановление катализатора), температура газа на входе в реактор синтеза поддерживается пусковым подогревателем поз.1534/1 (поз.1534/2), использующими в качестве теплоносителя насыщенный пар высокого давления котлоагрегатов риформинга. Необходимое давление пара 1,07,0 МПа поддерживается клапаном PV-4104, который управляется регулятором PIC-4104 с ЦПУ. Температура газа после пусковых подогревателей поддерживается постоянной путем изменения подачи пара на подогреватели с помощью регулятора TIC-4107 (TIC-4111) клапаном TV-4107 (TV-4111).
Таблица. Процесс получения метанола основан на взаимодействии водорода и двуокиси углерода
Кроме основной реакции в реакторе синтеза протекает ряд побочных реакций:
Реакция конверсии окиси углерода водяным паром до двуокиси углерода (2) протекает практически до равновесного состояния.
В случае попадания масла из циркуляционного компрессора поз.3132 в реакторы синтеза существует возможность образования парафинов. Парафины также могут образовываться в ходе реакции Фишера-Тропша (7) при температуре катализатора ниже 200 C .
Ввиду незначительной степени превращения реагирующих веществ за один проход газа через слой катализатора реакторов, не прореагировавший газ снова возвращается на всас циркуляционного компрессора поз.3132. Колонна синтеза метанола выполнена из низколегированной стали. Так как реакции синтеза метанола экзотермичны, необходимо ограничивать повышение температуры в зоне реакции. Это достигается подачей холодного циркуляционного газа через тороидальные распределители в смесители, в которых происходит смешение горячего газа, вышедшего из слоя катализатора, и холодного газа, поступающего по байпасным линиям. После смесителей газ направляется на следующий слой катализатора. В реакторах синтеза метанола расположены три полки со смесителями, которые делят катализатор на четыре слоя. Для наиболее полного перемешивания горячего и холодного газа перед второй полкой установлен смеситель типа «труба в трубе».
Давление в реакторе синтеза (н/б 8,5 МПа) замеряется по месту манометром PI-4101 (PI-4106). Перепад давления в реакторе (н/б 0,5 МПа) замеряется по месту дифманометром PDI-4102 (PDI-4105). На входе и выходе каждого слоя катализатора расположено по 6 термопар. Выбор температурной точки для регулирования производится с помощью селекторных ключей HS-4103, HS-4104, HS-4105 (HS-4117, HS-4118, HS-4119). В качестве точки регулирования может быть выбрана любая из 6 температурных точек на входе каждого слоя катализатора. Кроме того, предусмотрена возможность выбора средней температуры на входе в слой по алгоритму "Средняя температура входа за вычетом минимальной и максимальной температуры слоя". Выбранная точка подключается к сигнализаторам максимума (255 C) и минимума (205 C) температуры TAH/TAL-4103, TAH/TAL-4104, TAH/TAL-4105 (TAH/TAL-4117, TAH/TAL-4118, TAH/TAL-4119).
Расход газа, подаваемого по "холодным байпасам" (не более 210000 нм 3 /час), контролируется на ЦПУ по индикаторам FI-4102,·FI-4103, FI-4104 (FI-4108, FI-4109, FI-4110). Циркуляционный газ, выходящий из реактора синтеза с температурой 250290 C, поступает параллельно в промежуточный теплообменник поз.1531/1 (поз.1531/2) и подогреватель питательной воды поз.1533/1 (поз.1533/2). Распределение потока газа описано выше. Температура выходящего газа контролируется на ЦПУ по индикатору TI-4100-44 (TI-4100-103). Между линией входа холодного циркуляционного газа в промежуточный теплообменник поз.1532/1 (поз.1532/2) и горячей линией циркуляционного газа на выходе из реактора синтеза предусмотрена байпасная линия с клапаном HV-4101 (HV-4110), управляемым с ЦПУ ручным задатчиком HIC-4101 (HIC-4110).
Уменьшение расхода горячего газа через промежуточный теплообменник поз.1531/1 (поз.1531/2) или снижение температуры газа на выходе из реактора может привести к охлаждению газа на выходе из теплообменника поз.1531/1 (поз.1531/2) ниже 115 C, что может вызвать конденсацию метанола с последующей коррозией теплообменника. Снижение температуры ниже 90 C приводит к срабатыванию сигнализации TAL-4109 (TAL-4113), а повышение до 175 C вызывает срабатывание сигнализации TAH-4109 (TAH-4113). Температура газа, выходящего из подогревателя питательной воды поз.1533/1 (поз.1533/2) (не более 140 C) контролируется по индикатору TI-4100-48 (TI-4100-56) на ЦПУ. Газ, выходящий из теплообменника поз.1531/1 (поз.1531/2) и подогревателя питательной воды поз.1533/1 (поз.1533/2), объединяется в один поток и поступает в трубное пространство теплообменника поз.1532/1 (поз.1532/2). Контроль температуры объединенного потока газа на входе (не более 140 C) ведется по индикатору TI-4100-47 (TI-4100-53). В теплообменнике поз.1532/1 (поз.1532/2) горячий газ, отдавая тепло холодному циркуляционному газу, охлаждается до 90120 C и при этом ч
Синтез метанола курсовая работа. Производство и технологии.
Учительница Читает Сочинение О Ленине
Практическая Работа Создание И Редактирование Таблиц
Курсовая работа по теме Разработка экскурсионного тура по городам Испании (Барселона - Мадрид - Толедо)
Дипломная работа: Ассортиментная политика как направление маркетинговой деятельности туристской фирмы
Контрольная работа по теме Методы изучения занятости
Сочинение Жизнь Семени
Доклад: Мировая экономика: новый год – новые проблемы
Курсовая Работа На Тему Ферментоподобные Полимеры
Дипломная работа по теме Общие положения о защите прав налогоплательщиков
Доклад: Выбор места захоронения высокотоксичных отходов
Курсовая работа по теме Поиск кратчайшего пути в многоугольнике
Структура Написания Сочинения По Литературе Егэ 2022
Сочинение И Т Хруцкий
Реферат по теме Распределение как элемент маркетинга
Потребительское Поведение Эссе
Курсовая работа: Недействительность сделок и ее последствия. Скачать бесплатно и без регистрации
Курсовая работа: Статистический анализ основного капитала в РФ
Сочинение Про Кожемяку 5 Класс
Реферат: Залучення учнів до самостійних занять
Сочинение По Картине Владимира Кочеткова Пришла Зима
Особенности региональной прессы России (на примере "Крымской газеты") - Журналистика, издательское дело и СМИ курсовая работа
Приемы быстрого счета - Математика курсовая работа
Особенности учетной политики предприятия и техники ведения бухгалтерского учета на примере ЧУП "Торговый дом "Стекло" - Бухгалтерский учет и аудит отчет по практике