Учебная работа № 57713. Диплом Проект реконструкции блока ректификации бутиловых спиртов с целью улучшения их качества

Учебная работа № 57713. Диплом Проект реконструкции блока ректификации бутиловых спиртов с целью улучшения их качества

Количество страниц учебной работы: 186
Содержание:
«Оглавление
Аннотация 3
Введение 4
1 Литературный обзор 6
1.1 Общая характеристика производственного объекта 6
1.2 Характеристика исходного сырья, материалов, реагентов, катализаторов, полуфабрикатов готовой продукции 6
2 Исследовательская часть (механический расчет) 22
3 Технологическая часть 38
3.1 Химизм и стадии процесса 38
3.2 Описание технологической схемы 41
3.3 Основные положения пуска и остановки производства при нормальных условиях. Особенности остановки и пуска в зимнее время 81
3.4 Остановка цеха по производству бутиловых спиртов 109
3.5 Особенности пуска и остановки цеха в зимнее время 120
4 Автоматизация 122
4.1 Технические требования к АСУ ТП 122
4.1.1 Требования к структуре АСУ ТП 122
4.1.2 Требования к показателям надежности системы 122
4.1.3 Требования к функциям, выполняемым системой 124
4.1.3.3.1 Информационно-вычислительные функции 124
4.1.3.3.2 Управляющие функции 125
4.1.3.3.3 Технологические защиты и блокировки 125
4.1.3.3.4 Дистанционное управление 126
4.1.3.3.5 Автоматическое регулирование 127
4.1.3.4 Требования к технической реализации АСУ ТП 127
4.2 Решение задач пуска, останова объектов автоматизации 128
4.2.1 Описание условий и последовательность пуска аппаратов, устройств цеха 128
4.2.2 Определение операций, которые будут выполняться автоматически или оператором «вручную» 128
4.2.3 Разработка логических схем пуска, останова оборудования и их реализация на выбранных технических средствах 129
4.3 Решение задач регулирования и управления технологическим аппаратом 131
4.3.1 Выбор контура регулирования и параметрическая идентификация ТОУ 131
4.3.1.1 Систематизация входных и выходных переменных объекта управления 131
4.3.1.2 Расчет максимального возмущающего воздействия 132
4.3.1.3 Результаты идентификационных экспериментальных исследований объекта 132
4.3.1.4 Результат структурной и параметрической идентификации управляющего канала объекта управления 134
4.3.2 Расчет и анализ САР 136
4.3.2.1 Выбор типа регулирующего устройства 136
4.3.2.2 Расчет одноконтурной САР 136
4.3.2.3 Выбор технических средств реализации САР 139
4.3.2.4 Анализ одноконтурной САР 139
4.3.3 Расчет надежности САР 140
4.3.4 Программная реализация САР на ПЛК 141
4.4 Решение задач управления ТОУ на диспетчерском уровне 142
4.4.1 Перечень задач, решаемых на верхнем уровне управления 142
4.4.2 Разработка структуры SCADA-проекта 144
4.4.3 Выбор SCADA -системы и разработка экранных форм 145
5 Безопасность жизнедеятельности и экология 147
5.1 Условия труда 147
5.2 Идентификация опасных и вредных факторов технологического процесса автоматизации предприятия комплекса 149
5.3 Безопасность производственного оборудования и технологического процесса автоматизации предприятия комплекса 151
5.4 Электробезопасность 151
5.5 Пожаробезопастность. Профилактика пожаров 152
5.6 Требования, предъявляемые к щитам, пультам и щитовым помещениям во взрывоопасных зонах 153
5.7 Экология 156
5.7.1 Анализ источников загрязнения водного бассейна 157
5.7.2 Анализ источников биологических загрязнений 158
5.7.3 Шум и вибрация 158
5.7.4 Анализ источников электромагнитного излучения 158
6 Экономическая часть 161
6.1 Методика обоснования экономической эффективности 161
6.2 Расчет единовременных затрат 163
6.3 Расчет прироста прибыли от внедрения системы 167
6.4 Расчет обобщающих показателей эффективности 168
6.5 Оценка чувствительности проекта автоматизации к риску 169
Заключение 174
Список литературы 176

Список литературы
1. Лейтес И.Л., Сосна М.Х., Семенов В.П. Теория и практика химической энерготехнологии. М.: Химия, 1986, -280 с.
2. Гамаев И.П. Костерин Ю.В. Экономия тепла в промышленности. М.: Энергия, 1979.-96 с.
3. Губанов Н.Д., Ульянов Б.А. Методы термодинамического анализа энерго-химико-технологических систем. Изд. Иркутского политехнического института, 1987, -71 с.
4. Brown G. Energy conservation Seminars for Industry: Texas energy Conservation Program: Distillation Column Operations. Texas, USA: J.E.Sirrine Company., 1978, p. 112.
5. Danziger R Chem Eng.// Progress., 1979, ix, c.58-63.
6. Зельвенский Я.Д. Пути энергосбережения при разделении смесей ректификацией //Хим.пром., 2001, №5, с. 21-27.
7. Кафаров В.В. Основы массопередачи,- М: Высшая школа, 1972, -494с.
8. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А., Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии, изд. 10-е, М., Химия, 1987, -576 с.
9. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии. Изд.З-е. В 2-х кн.: Часть 2. Массообменные процессы и аппараты.- М.: Химия, 2002 -368 с.
10. Ю.Кутепов A.M. и др. Химическая гидродинамика.// Справочное пособие М., Квантум, 1996,-336 с.
11. Ульянов Б.А., Бадеников В.Я., Ликучев В.Г. Процессы и аппараты химической технологии. Изд. Ангарской государственной технической академии, 2006. -743 с.
12. Андреев Б.М., Зельвенский Я.Д., Катальников С.Г. Тяжелые изотопы водорода в ядерной технике. М. Энергоатомиздат, 1987, гл. 2, 4.
13. Mix, T.S., J.S.Dweck & М. Weinberg, «»Energy conservation in Distillation»» chemical Engineering Progress, April 1978, pp. 49-55.
14. Huang, F. & R. Elshout, «»Optimizing the Heat Recovery of Crude Units,»» Chemical engineering Progress, July 1976, pp. 68-74.
15. Bannon, Robert P., Stanley Marple Jr., «»Heat Recovery in Hydrocarbon Distillation»» A.I.Ch.E. annual Meeting, Nov. 1977, New York City.
16. Айнштейн В.Г., Захаров M.K., Носов Г.А. и др. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии. Кн.2. М.: Химия, 2000, -850 с.
17. Гельперин Н.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. -М.: Химия, 1981,-813 с.
18. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1971,-784 с.
19. Айнштейн В.Г., Захаров М.К. Многоколонная ректификация (принцип и процессуальные схемы). //Хим.пром. 2001, №6, с. 39-47.
20. Львов С.В. Некоторые вопросы ректификации бинарных и многокомпонентных смесей. М.: АН СССР, 1960, -166 с.
21. Айнштейн В.Г., Захаров М.К., Носов Г.А. и др. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии. Кн.1. М.: Химия, 1999, — 888 с.
22. Захаров М.К. Энергосберегающие схемы процессов ректификации. // Science & technology of hydrocarbons. 2002, №6, с. 3-8.
23. Яновский Е.И., Левин Л.А. Промышленные тепловые насосы. М.: Энерго-издат, 1989.-128 с.
24. Айнштейн В.Г., Захаров М.К, Носов Г.А. Компенсирующий тепловой насос в химико-технологических процессах // Хим.пром. 2000. — №9 с. 454-462.
25. Айнштейн В.Г., Захаров М.К, Носов Г.А. Оптимизация полного теплового насоса в процессах химической технологии //Хим.пром., 2001, №1 с.18-27.
26. Barmvell J., Morris С.Р. // Hydrocarbon Processing. 1982, pp. 117-119.
27. New Energy Conservation Technologies and Their Commercialization // Proc.of an Intern.Conference. Berlin, 6-10 April, 1981.
28. Ellerbe, R.W., «»Steam-Distillation Basics»», Chemical Engineering, March 4, 1974, pp. 105-112.
29. Geyer G.R., Kline P.E. «»Energy conservation Schemes for distillation processes»», Chemical engineering progress, May 1976, pp. 49-51.
30. Geyer G.R., «»Distillation modifications conserve energy»», Oil and gas journal, May 22, 1978, pp. 95-98.
31. Gunther Arnold, «»New distillation approach»», Chemical engineering, Sept. 16, 1974, pp. 140-144.
32. Huff George A. Selecting a vacuum producer//Chemical engineering, March 15, 1976, pp. 83-86.
33. Jenssen S.K., Heat exchanger optimization //Chemical engineering progress, (vol. 65, № 7) July 1964, pp. 59 66.
34. Kirkpatrick R.D., M.D. Trays can provide savings in propylene purification // The oil and gas journal, April 3,1978, pp. 72 83.
35. Null H.R., Heat pumps in distillation // Chemical engineering progress, July 1976, pp. 58-64.
36. Peterson William C., Wells Thomas A., energy-saving schemes in distillation // Chemical engineering, Sept. 26, 1977, pp. 78 86.
37. Rozycke J., Energy conservation via recompression evaporation // Chemical engineering progress, May 1976, pp. 69 72.
38. Ryskamp J., Wade H. L., Britton R. В., Improve crude unit operation // Hydrocarbon processing, May 1976, pp. 81 86.
39. Tyreus B. D., Luyben W. L., Two towers cheaper than one? // Hydrocarbon processing, July 1975, pp. 93 96.
40. Рей Д., Макмайкл Д. Тепловые насосы: Пер. с англ. М.: Энергоиздат, 1982. -24 е., ил.
41. Fearon, J. Heat from cold-energy recovery with heat pumps // CME, Sept., 1978, pp. 49 53.
42. Mostafa, H. Thermodynamic Availability analysis of Fractional Distillation with Vapor Compression // Chemical engineering progress, May 1981, pp. 69 72.
43. Мейли А. Снижение энергозатрат на дистилляционную колонну // Нефтегазовые технологии, 2005, №2, с. 63-65.
44. Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей. Л; Химия, 1982,-591 с.
45. Бродянский В.М. Эксергетический метод термодинамического анализа.: -Энергия, 1973.-296 с.
46. Рант 3. Эксергия новый термин для обозначения «техничесокй работоспособности» — В кн.: Вопросы термодинамического анализа (эксергетический метод). — М.: Мир, 1965, с. 11-14.
47. Соколов Е.Я., Бродянский В.М. Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения. 2-е изд., перераб. М.: Энергоиздат, 1981. -320 с.
48. Бродянский В.М., Семенов A.M. термодинамические основы криогенной техники. М.: Энергия, 1980.-448 с.
49. Бродянский В.М., Лейтес И.Л., Карпова Ю.Г. Выбор уровней отсчета при эксергетическом анализе химических процессов. // ТОХТ, 1971, т.5, №6, с. 858 -862.
50. Rodriquez L. Calculation of Available Energy Quantities. In: Thermodynamics: Second Law Analysis: ACS Symp. Ser., 122. — Washington, D.C., 1980, p. 1538.
51. Haywood R.W. A Critical Review of the Theorems of Thermodynamic Availability: with Concise Formulation. // Journal Mechanical Engineering Science, 1974, vol.16, №3, p. 160-173.
52. Шаргут Я., Петела P. Эксергия. M.: Энергия, 1968. — 279 с.
53. Шаргут Я. Эксергетический баланс тепловых процессов в металлургической промышленности В кн.: Вопросы термодинамического анализа (эксергетический метод). — М.: Мир, 1965, с. 164-190.
54. Шаргут Я. Теплоэнергетика в металлургии. М.: Металлургия, 1978. — 152 с.
55. Wepfer W.J., Gaggioli R.A. Reference Datums for Available Energy In: Thermodynamics: Second Law Analysis: ACS Symp.Ser.,122. — Washington, D.C., 1980, p.77-92.
56. Кафаров В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Химия, 1976.-464 с.
57. Кафаров В.В., Дорохов И.Н. Системный анализ процессов химической технологии. Основы стратегии. М.: Наука, 1976. — 500 с.
58. Кафаров В.В. Ветохин В.Н. Основы построения операционных систем в химической технологии. М.: Наука, 1980.-430 с.
59. Степанов B.C. Химическая энергия и эксергия вещества. Новосибирск: Наука, 1990,-161 с.
60. Дэвинс Д. Энергия. М.: Энергоатомиздат, 1985 — 360 с.
61. EI-Sayed Y.M., Evans R.B. Thermoeconomics and the Design of Heat Systems. // Journal Engineering for Power, Jan., 1970, vol. 92, p.27-35
62. Gaggioli R.A., Petit P.J. Use the Second Law First. // ChemTech, 1977, vol.7, p.496-506.
63. Рант 3. Процессы нагрева и второй закон термодинамики В кн.: Эксергетический метод и его приложения. — М.: Мир. 1967.
64. Umeda Т., Niida К., Shiroko К. A Thermodynamic Approach to heat Integration in Distillation Systems. //AICHE Journal, 1979, vol. 25, № 3, p. 423-429.
65. Borel L., Energy Economics and Exergy-Comparison of Different Heating Systems on the Theory of Exergy In: Heat Pumps and Contrib.Energy Conserv. -Noordhof-Layden, 1976, p. 51-96.
66. Petit P.J., Gaggioli R.A. Second Law Procedures for Evaluating Processes In: Thermodynamics: Second Law Analysis: ACS Symp.Ser., 122. — Eashington, D.C., 1980, p. 15-38.
67. Грассман П. К обобщенному определению понятия коэффициента полезного действия В кн.: Вопросы термодинамического анализа (эксергетический метод). — М.: Мир, 1965, с. 15-27.
68. Грассман П. Эксергия и диаграмма потоков энергии, пригодной для технического использования В кн.: Вопросы термодинамического анализа (эксергетический метод). — М.: Мир, 1965, с. 28-43.
69. Gyftopoulos Е.Р., Widmer T.F. Availability Analysis: The combined Energy and Entropy Balance. In: Thermodynamics: Second Law Analysis: ACS Symp. Ser., 122. — Washington, D.C., 1980, p. 61-76.
70. Покровский H.K. Холодильные машины и установки. М: Пищевая промышленность, 1969-323 с.
71. Плановский А.Н., Рамм В.М., Каган С.З. Процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1968, — 846 с.
72. Paradowsky Н., Dufresne J.P. Process Analysis Shows How to Save Energy. -Hydr.Proc., 1983, vol.62, July, p. 103.
73. Swearingen J.S. compare Methane Liquefying Processis. Hydroc. Proc., 1966, vol.45, Aug., p. 137-140.
74. Кайзер В., Хек Дж., Местралле Ж. Оптимизация давления в деметанизато-ре. // Нефть, газ и нефтехимия за рубежом, 1978,1 №6, с. 43-46.
75. Кайзер В., Досси П., Сальхи О. Выбор давления при ректификации этан -этиленовой смеси. // Переработка углеводородов, 1977, №2, с. 43-46.
76. Фуге К., Соне Д. Снижение расходов на олефиновых установках. // Переработка углеводородов, 1976, №11, с. 44-47.
77. Калинина Е.И., Бродянский Б.М. Основные положения методики термоэкономического анализа комплексных процессов. // Изв.вузов. Энергетика, 1973, -№12, с. 57-64.
78. Калинина Е.И., Бродянский В.М. Технико-экономический анализ установок разделения газовых смесей. М.: МЭЙ’, 1979,с.
79. Linngof В. New Concepts in Thermodynamics for Better Chemical Process Design. //Chem. Eng. Res. Des., 1983, vol. 61, July, p. 207-223.
80. Vruggink R.S., Collins T.F. Apply Thermo Laws with Care. // Hydroc. Proc., 1982, vol.61, July, p. 129-132.
81. Umeda Т., Itoh J., Shiroko K. Heat Exchange System Synthesis. // Chem. Eng. Progress, 1978, July, p. 70-76.
82. Nishio M., Itoh J., Shiroko K. Umeda T. A Thermodynamic Approach to Steam-power Design. // Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev., 1980, vol. 19, p. 308-312.
83. Nishio M., Shiroko K., Umeda T. Optimal Use of Steam and Power in Chemical Plants. // Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev., 1982, vol. 21, p. 640-646.
84. Ишида M., Оно E. Использование энергетических диаграмм для энергетического анализа ректификационных колонн . // Экспресс-информация: Процессы и аппараты химических производств и химическая кибернетика. М.: Химия, 1984, № 19, с. 5-10.
85. Сорин М.В., Синявский Ю.В., Бродянский В.М. Термодинамические принципы и алгоритм структурно-вариантной оптимизации энерготехнологических систем. //Химическая промышленность, 1983, №8, с. 452-455.
86. Синявский Ю.В., Подметухов Ю.В. О структурном анализе криогенных установок. // Химическая промышленность, 1977, № 1, с. 29-36.
87. Reistad G.M., Gaggioli R.A. Available-Energy Costing In: Thermodynamics: Second Law Analysis: ACS Symp.Ser., 122. — Washington, D.C., 1980, p. 143159.
88. Трайбус M., Эванс P. Термоэкономическое проектирование при условии переменной структуры стоимости В кн.: Эксергетический метод и его приложения. — М.: Мир, 1967, с. 202-232.
89. Шаргут Я., Петеля Р. Использование эксергии в экономике В кн.: Эксергетический метод и его приложения. — М.: Мир, 1967, с.165-201.
90. Evans R.B., Tribus М. Thermo-Economics of Saline Water Conversion. // Ind.and Eng.Chem. Process Des.Dev., 1965, vol.4, №2, p. 195-206.
91. Wepfer W.J. Applications of Available-Energy Accounting In: Thernmodynam-ics: Second Law Analysis: ACS Symp. Ser., 122. — Washington, D.C., 1980, p. 161-186.
92. Кафаров В.В., Перов В.Л., Иванов В А, Бобров ДА Системный подход к оптимальному проектированию химико-технологических систем // ТОХТ, 1972, т.6, №6, с. 903-915.
93. ЭЗ.Кафаров В.В., Перов В.Л., Мешалкин В.П. Принципы математического моделирования химико-технологических систем. М.: Химия, 1974. — 343 с.
94. Пиччиотти М. Оптимизация работы холодильного хозяйства. // Нефть, газ и нефтехимия за рубежом, 1979, №8, с. 118-127.
95. Чечеткин А.В., Занемонец Н.А. Теплотехника. М.: Высшая школа, 1987, -344с.
96. Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейдлин А.Е. Техническая термодинамика. -М.: Энергия, 1973,-512 с.
97. Бродянский В.М., Фратшер В., Мехалек К., Эксергетический метод и его приложения. М.: Энергоатомиздат, 1988, — 341 с.
98. Карапетьянц М.Х Химическая термодинамика. М.: Химия, 1975, — 583 с.
99. Нащокин В.В. Техническая термодинамика. М.: Высшая школа, 1969, -559 с.
100. Губанов Н.Д., Коновалов Н.П., Салауров В.Н. Энерготехнология химических производств. Изд. ИГТУ, Иркутск, 1994, — 86 с.
101. Бэр Г.Д. Техническая термодинамика. М: Мир, 1977,-518 с.
102. Энергия и эксергия. Под ред. Бродянского В.М. М.: Мир, 1968, -189 с.
103. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. М.: Энергия, 1973, -317 с.
104. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии. Изд.З-е. В 2-х кн.: Часть 1. Теоретические основы процессов химической технологии. Гидромеханические и тепловые процессы и аппараты. М.: Химия, 1995. -400 с.
105. Островский Г.М., Волин Ю.М. Методы оптимизации сложных химико-технологических систем.
106. Бояринов А.И., Кафаров В.В. Методы оптимизации в химической технологии. М.:, Химия, 1975.-211 с.
107. Комиссаров Ю.А., Гордеев Л.С., Вент Д.П. Научные основы процессов ректификации: В 2 т. Т. 2. Под ред. Л.А. Серафимова. М.: Химия, 2004. -416 с.
108. Петлюк Ф.Б., Платонов В.М. Термодинамически обратимая многокомпонентная ректификация. //Химическая промышленность, 1964, № 10, с. 723 -725.
109. Grunberg T.F. Advances in Cryogenic Engineering, 1956, v. 2, New York, 1960.
110. Коган В.Б., Фридман В.М., Кафаров В.В. Равновесие между жидкостью и паром. Кн.1,2.-M.-J1.: Наука, 1968-1426 с.
111. Hala Е., Pick Y., Fried V., Vilim О. Vapor-Liquid Equilibrium. Pergamon, 1968.
112. Коган В.Б. Гетерогенные равновесия.-Л.: Химия, 1968.-617 с.
113. Уэйлес С. Фазовые равновесия в химической технологии. М.: Мир, 1989 — 662с.
114. Kojima К. Tochigi К. Prediction of Vapor-Liquid Equilibrium by the ASOG Method. Elsevier, 1979.
115. Fredenslund A., Gmehling Y., Rasmussen P. Vapor-Liquid Equilibrium Using UNIFAC. Elsevier, 1977.
116. Багатуров C.A. Основы теории и расчета перегонки и ректификации.- М.: Химия, 1974-439 с.
117. Александров И.А. Массопередача при ректификации и абсорбции многокомпонентных смесей Л.: Химия, 1975 — 319 с.
118. Тиле И, Геддес Р. Расчет аппаратуры для перегонки углеводородных смесей.- Баку: Азнефтеиздат, 1935 20 с.
119. Флореа О., Смигельский О. Расчеты по процессам и аппаратам химической технологии.- М.: Химия, 1971 -448 с.
120. Холланд Ч.Д. Многокомпонентная ректификация М.: Химия, 1969 — 350с.
121. Платонов В.М., Берго Б.Г. Разделение многокомпонентных смесей.- М.: Химия, 1965-368 с.
122. Сучков Б.А. Расчет ректификационных колонн на ЭВМ.- М.: УНИИТЭнеф-техим, 1971 -56 с.
123. Бояринов А.И., Новиков А.И. В кн. Итоги науки и техники. Процессы и аппараты химической технологии М.: ВИНИТИ. -1974, т.2, с.5
124. Свойства материальных потоков колонны К-3
125. Наименование потока Питание Дистиллят Куб.остаток
126. Мольный расход, кмоль/ч 147,2 138,2 9,0
127. Массовый расход, кг/ч 11406 10252 1153
128. Температура, °С 119,5 82,8 167,5
129. Давление кг/см2 1,2 0,3 0,8
130. Доля пара в смеси, масс.дол. 0 0 0
131. Поток энтальпии, МДж/ч -46445 -44013 -3529,8
132. Энтропия, МДж/ч-К -74,88 -70,39 -7,333
133. Крит, температура, °С 292,5 284,4 364,9
134. Крит, давление, кг/см2 45,9 44,7 28,8
135. Ср.мольная масса, кг/кмоль 77,5 74,2 128,7
136. Плотность, кг/м3 720,2 752,4 709,2
137. Объемный расход, м3/ч 15,84 13,63 1,63
138. Давление паров, кг/см2 1,2 0,3 0,8
139. Об.расход при н.у., м3/ч 14 12,6258 1,3742
140. Теплоемкость, кДж/кгК 3,465 3,052 2,761
141. Вязкость, мПа-с 0,388 0,744 0,237
142. Теплопроводность, Вт/м К 0,1256 0,1335 0,107
143. Поверхностное натяжение, н/м 0,0161 0,0189 0,01521. Состав потоков, масс.дол. н-бутил н-бутират 0,0040 0,0010 0,0307и-бутанол 0,3300 0,3671 0,0000н-бутанол 0,5700 0,6319 0,02002.этелгексанол 0,0960 0,0000 0,9493
144. Тепловая нагрузка испарителя 10560 МДж/ч Тепловая нагрузка конденсатора — 11650 МДж/ч
145. Рис. Расчетный профиль концентраций по высоте колонны К-3 1 и-бутанол; 2 — н-бутанол; 3 — ВК компоненты.
»

Стоимость данной учебной работы: 3900 руб.