QReferate - referate pentru educatia ta.
Referatele noastre - sursa ta de inspiratie! Referate oferite gratuit, lucrari si proiecte cu imagini si grafice. Fiecare referat, proiect sau comentariu il poti downloada rapid si il poti folosi pentru temele tale de acasa.



AdministratieAlimentatieArta culturaAsistenta socialaAstronomie
BiologieChimieComunicareConstructiiCosmetica
DesenDiverseDreptEconomieEngleza
FilozofieFizicaFrancezaGeografieGermana
InformaticaIstorieLatinaManagementMarketing
MatematicaMecanicaMedicinaPedagogiePsihologie
RomanaStiinte politiceTransporturiTurism
Esti aici: Qreferat » Referate chimie

Simularea variantelor tehnologice de obtinere a etbe





SIMULAREA VARIANTELOR TEHNOLOGICE DE OBTINERE A ETBE


Pentru simularea proceselor tehnologice de studiate in prezenta lucrare s-a utilizat programul PRO/II (program performant cu altgoritmi eficienti de simulare a proceselor de fractionare).

Utilizarea PRO/II necesita introducerea datelor de intrare (de proiectare) precum si existenta in memoria calculatorului a unor date privind proprietatile fizico-chimice caracteristice materiei prime utilizate.

Pentru fiecare metoda descrisa ecuatiile de baza sunt prezentate si contin detalii despre rezolvarea lor. Aplicatiile generale sunt furnizate cu atentie si pentru cele mai multe metode se dau solutii. Pentru utilizatorii acestui program este oferita o privire de ansamblu a metodelor de calcul folosite pentru simularea unei singure operatii, a unui proces chimic complet sau a unei instalatii.



PRO/II permite utilizatorilor sa specifice date despre proprietatile fizice ale componentilor puri pentru simularea data. Acesti componenti sunt asociati de obicei fie cu un component predefinit in biblioteca de date, cu un component definit (care nu exista in biblioteca), fie cu un pseudocomponent petrolier. Proprietatile pentru componentii definiti pot fi accesate in mai multe feluri: pot fi extrase din biblioteca de date, estimate din datele structurale sau din alte date introduse de utilizator pentru componentii care nu sunt in biblioteca. Proprietatile pentru componentii ,,pseudo"sau petrolieri sunt derivate din corelatiile generale bazate pe minimul de date, de obicei punct de fiebere, masa moleculara si densitate.

Programul de simulare PRO/II este capabil sa simuleze riguros si rapid coloanele de distilare echipate cu talere sau cu umplutura (structurata sau nestructurata), precum si a reactoarelor chimice.


1. Procesul tehnologic de obtinere a ETBE

la S.C. Petrotel-Lukoil S.A.


1.1. Materii prime si produse


Procesul tehnologic consta in reactia de aditie a etanolului la izobutilena din fractia C4' de la complexul de cracare catalitica, in prezenta unui catalizator schimbator de ioni -cationit macroporos (acizi minerali, acizi sulfonici si rasini solide puternic sulfonate) urmata de separerea produselor de reactie. Catalizatorul folosit este LEWATIT 2929 si 2621.

Materiile prime folosite in instalatia de ETBE sunt etanolul si fractia C4 de la cracare catalitica cu compozitiile si caracteristicile prezentate in tabelele 1 si 2.


Tabelul 1. Compozitia tipica si caracteristicile fractiei C4 de la cracare catalitica folosita la S.C.PETROTEL-LUKOIL S.A.


Component

% masa

Propilena

Propan


Izobutan


izobutena


1-butena


Normal butan


2-butena


Σ hidrocarburi C5


Continut in MEA

max.10 ppm (dupa spalare cu apa)

Continut in ACN

max 10 ppm (dupa spalare cu apa)

TOTAL



Alcoolul etilic folosit ca materie prima are caracteristicile fizico-chimice prezentate in tabelul 2.



Tabelul 2. Caracteristicile fizico-chimice ale alcoolului etilic


Caracteristici

Valori

Continut de etanol, %masa

min. 99,9

Continut de apa, %masa

max. 0.1

Hidrocarburi C3-C5, %masa

max. 2

Continut de metanol, %masa

max .1

Continut de clor anorganic,mg/l

max. 20

Continut de cupru, mg/kg

max , 0.1

Aciditate totala, %masa

max. 0.007

PH


Aspect

Limpede si transparent

Continut de fosfor, mg/l

max, 0.5

Continut de nevolatile, mg/100ml

max, 10

Continut de sulf, mg/kg

max. 10


Formarea etil tert-butil eterului din izobutena si etanol este un exemplu clasic de reactie reversibila cu degajare de caldura. In prezenta de catalizatori acizi, atat izobutena cat si etanolul pot participa independent la reactii secundare de dimerizare, hidratare si condensare, cu formare de diizobutena (DIB), tert-butil alcool (TBA), dietil-eter (DEE) si apa, dupa reactiile urmatoare:

Reactia principala:

CH3 CH3

│ │

CH3 - C ═ CH2 + CH3 - CH2 - OH H3C - C -OCH2CH3

CH3

izobutena etanol ETBE


Reactii secundare:


CH3 CH3 CH3

│ │ │

2 CH3 - C ═ CH2 CH3 - C - CH2 - C ═ CH2

CH3

CH3 CH3

│ │

CH3 - C - CH ═ C - CH3

CH3

DIB


(2)

CH3 CH3

│ │

CH3 - C ═ CH2 + H2O CH3 - C - OH

CH3

TBA

(3)

C2H5 - OH + C2H5 - OH C2H5 - O -C2H5 + H20

DEE

( )


In prezenta catalizatorilor reactia 1 decurge cu selectivitate de peste 97%.

Formarea TBA conform reactiei 3 este limitata de continutul de apa al materiilor prime si al celei rezultate din condensarea metanolului.

Formarea de DEE conform reactiei 4 depinde de temperatura, de viteza spatiala si de concentratia etanolului. Pe cationiti macroporosi, in conditii blande de temperatura si in lipsa unui exces mare de etanol, selectivitatea acestei reactii este foarte mica.

Dintre reactiile 14, nedorite sunt reactiile de oligomerizare a izobutenei (2) si de deshidratare a alcoolului etilic (4). Prezenta acestor reactii, pe langa pierderile de etanol si izobutena, creeaza greutati la fazele de purificare a fractiei C4 reziduale si a ETBE.


1.2. Descrierea fluxului tehnologic de obtinere a ETBE


Tehnologia de fabricare a ETBE cuprinde urmatoarele operatii principale:


alimentarea cu materii prime, pretratarea materiilor prime;

uscarea etanolului;

eterificarea - formarea de ETBE in doua trepte in reactoarele R1 (reactor garda ETBE) si R2 (reactor ETBE);

debutanizarea- separarea ETBE de fractia C4' si etanolul nereactionat;

extractia cu apa a etanolului din fractia C4' reziduala;

recuperarea etanolului si recircularea acestuia in faza de reactie dupa uscare.


Figura 4 Schema bloc a operatiilor de fabricare a ETBE


Descrierea fazelor procesului

Alimentarea cu materii prime


Alcoolul etilic

Etanolul se asigura in rafinarie cu cisterne CF care se vor descarca in rampa de descarcare metanol. Pentru descarcarea etanolului sub perna de azot in rampa de descarcare metanol sunt necesare urmatoarele modificari:

realizarea unor linii de egalizare a cisternelor cu perna de azot a rezervoarelor;

racordul de egalizare azot se va monta jos, asemanator cu sistemul existent la rampa de descarcare LPG;

aceasta egalizare impune ca transportul etanolului sa se faca in cisterne de LPG care au racord de egalizare si de descarcare pe jos.

Alimentarea cu etanol a instalatiei se face din parcul de etanol cu pompa P1 care va pompa continuu etanolul de la parc la limita instalatiei in vasul de alimentare etanol V2. Etanolul aprovizionat va avea puritate de 99,99% si se va depozita in rezervoarele parcului de metanol in locul acestuia. Rezervoarele sunt prevazute cu perna de azot.

In vasul V2 se mentine o suprapresiune de 0.8 bar cu ajutorul pernei de azot asigurata de sistemul de reglare al presiunii, care permite intrarea azotului in vas sau iesirea lui conducta de facla atunci cand se umple vasul.

Nivelul in vas mentine constant cu sistemul de reglare care actioneaza asupra robinetului amplasat pe linia de alimentare a vasului.

In vasul de alimentare etanol V2 este dirijat si etanolul recirculat separat la varful coloanei C4. Deoarece etanolul formeaza azeotrop cu apa (96% masa etanol 4% masa apa) reciclu contine 5,7% masa apa,80% masa etanol si 14,3% masa hidrocarburi C3, C4 si C5.

Datorita faptului ca in reactia de aditie a etanolului la izobutilena pe catalizatorul cationit este importanta prezenta apei, este necesar sa se indeparteze apa din etanol pana la~ 500 ppm. Pentru a se realiza aceasta uscare este prevede sistemul de adsorbtie pe site moleculare.


Uscarea etanolului

Sistemul de uscare al etanolului contine doua adsorbere V12 A,B, vas apa de la


desorbtie V13 un incalzitor electric S21, un racitor S22 si o pompa apa P15 A,R.

Fazele procesului de uscare sunt:

  • adsorbtia apei din etanol pe site moleculare 5A0 ;
  • purjarea la rece cu azot;
  • desorbtia apei cu azot;
  • racire si separare apa.

Vasele de uscare etanol lucreaza ciclic: in timp ce un vas este in adsorbtie celalalt este in desorbtie.

Pretratarea etanolului

Din vasul V2 etanolul este uscat la presiunea de 19 barg si temperatura ambianta, la varful vasului de pretratare etanol V Pretratarea se face in vasul V3 trecand etanolul pe stratul fix de cationit macroporos pentru indepartarea urmelor de NaCl si a cationilor metalici.

Dupa ce parcurge de sus in jos startul de cationit din V3 etanolul iese si este dirijat la nodul de amestec cu fractia C4' si apoi spre sectia de reactie ETBE.


Fractia izobutan-butene (C4') de la GASCON

Fractia C4' separata in baza coloanei G-V11 si racita este preluata de la limita instalatiei GASCON din CC si dirijata la instalatia ETBE , in alimentarea coloanei de prespalare C1.

In cazul in care fractia C4' contine produsi bazici sau compusi cu sulf se impune indepartarea lor prin spalare cu apa in coloana C1 Prezenta acestor baze organice in fractia C4' conduce la diminuarea activitatii catalizatorului de reactie cu protonii catalizatorului neutralizand centrii activi ai acestuia.

Fractia C4' al carui debit este masurat si mentinut constant cu sistemul de reglare debit se dirijeaza in partea de jos a coloane C1, sub ultimul taler. Coloana este amenajata cu 30 de talere sita. Deasupra talerului 1 aflat la varful coloanei se introduce apa de spalare. In zona de linistire de la varful coloanei se acumuleaza fractia C4' care este dirijata la sistemul de filtrare F1 A, B Si apoi in vasul de alimentare reactie V1. La baza coloanei iese apa cu impuritati care se dirijeaza in colectorul de apa spalare.

Sistemul de filtrare este alcatuit din doua filtre:

  • F1 A este prefiltrul si are rolul de a  retine impuritatile mecanice cu scopul de a proteja cartusul coalescer din filtru de coalescanta;
  • F1 B este filtrul de coalescenta care are rolul de a forma picaturile de apa din fractia C4' lichida prin coalescenta in vederea separarii acesteia. Apa se acumuleaza in doma filtrului F1 B care se scurge la canalizare printr-un sistem de doua robinete.

Vasul V1 este vasul de alimentare cu fractie C4' al reactiei, si este mentinuta o presiune de 3-4 barg presiune data de presiunea de vapori a fractie C4' in functie de temperatura. Temperatura in vas este de 400C.

Din vasul V1 fractia C4' este pompata cu pompa P1 A, R cu debit constant la presiunea de 20 barg si temperatura ambianta spre sectia de reactie.


Reactia

Fractia C4', la 400C este trimisa cu pompa P1 A, R la 17 bar, la nodul de amestec, unde intalneste la aceeasi presiune fluxul de etanol(raport molar etanol/ izobutilena de 1,15/1).

Amestecul omogen continand reactantii intra in mantaua preincalzitorului S2. Prin schimbul de caldura cu aburul de 4 ata amestecul de reactie se incalzeste la 550C, temperatura de start a reactiei.

Temperatura se mentine constanta la iesirea din S2 pe perioada preincalzirii, cu sistem de reglare automata a temperaturii in cascada cu sistemul de reglare automata a debitului.

Dupa amorsarea reactiei se mentine temperatura de 500C la intrarea in R1 .

Pentru aceasta se modifica circuitele de la S2 pe conductele de apa, acesta avand rolul de racitor.

Amestecul omogen de reactanti la temperatura de 500C si presiunea de 15 barg este dirijat la partea superioara a reactorului de garda ETBE R1 si parcurge de sus in jos stratul fix de catalizator LEWATIT.

In R1 loc reactia exoterma de formare a ETBE care poate duce la cresterea temperaturii in reactor la circa 1000C valoare ce dauneaza activitatii catalizatorului.

Temperatura optima in R1 este de 70-750C si se poate mentine prin recirculare in alimentare a unei parti din efluentul acestuia, operatie realizata cu pompa de recirculare P3 A, R.

Din R1 efluentul de reactie este tras cu pompa P3 A, R si impins, o parte, in alimentarea reactorului R1 inainte de S2, ca reciclu si restul este dirijat in alimentarea reactorului R2, dupa racire in S3 la 500C.

Debitul de efluent recirculat la R1 este mentinut constant cu sistem de reglare automata a debitului.

Efluentul cald recirculat se amesteca cu fluxul de alimentare si amestecul este dirijat in racitorul S2. Pentru a preveni posibile vaporizari ale fractiei C4' in trasul pompei P3 A, R s-a prevazut un sistem de reglare presiune la intrare in R2.

Temperatura in reactor creste in directia frontului de inaintare a efluentului de reactie, de sus in jos.

Profilul de temperatura in startul de catalizator din R2 este urmarit prin sistemul de indicare a temperaturii.

Temperatura de iesire din R1 este urmarita cu sistemul de indicare al temperaturii.

Starea activitatii catalizatorului, cat si tasarile, care duc la cresteri de presiune sunt urmarite cu ajutorul indicarii presiunii diferentiale pe reactor, a carei valoare maxima este semnalizata la tabloul de comanda.

Partea din efluentul de reactie din R1 racit la S3 la 500C este dirijat la varful reactorului R2. Temperatura de 500C la intrare in reactorul R2 este mentinuta cu ajutorul sistemului de reglare automata a temperaturii care actioneaza in cascada asupra debitului de apa calda prin intermediul sistemului de reglare automata a debitului, la iesirea apei in S3 .

In reactorul adiabatic R2 la un regim termic de 50 - 600C, la presiune de 14 barg in prezenta catalizatorului LEWATIT are loc deplasarea echilibrului chimic catre conversia maxima (termodinamica).

Exista posibilitatea de functionare a fiecarui reactor fie pe post de reactor de garda fie de finisare prin realizarea de by-pass-uri.

Separarea ETBE din amestecul de reactie

Efluentul de reactie din reactorul R2 care contine hidrocarburi C4, ETBE, etanol, TBA, ESBE, la temperatura de 600C este dirijat cu presiunea de 4 barg la preincalzitorul 319-S4, unde se incalzeste pana la 700C prin schimb de caldura cu produsul din baza coloanei C2. Din S4 efluentul este dirijat pe unul din talerele de alimentare a coloanei C2.

In coloana C2 se separa la varf fractia C4 cu o parte din etanol si la baza la 1480C ETBE cu etanol, deoarece ETBE-ul formeaza azeotrop cu etanolul.

Coloana C2 are 50 de talere cu clapeti, talerul 1 fiind la varful coloanei pentru prelucrarea refluxului.

La varful coloanei, la temperatura de 64,50C si presiunea de 7 barg, ies vaporii de fractie C4 si o parte din etanolul nereactionat ,care sunt dirijati prin conducta de vapori in condensatorul cu aer A1. Dupa condensare amestecul lichid la temperatura de 500C intra in vasul de reflux V4. Din vasul de reflux , lichidul este trimis cu pompa P4 A, R o parte ca reflux la varful coloanei si restul se dirijeaza la S7 sectia de extractie.

Condensarea totala a vaporilor in A1 se realizeaza cu ajutorul aerului.

In baza coloanei C2, la 7.5 barg si 1480C, se separa ETBE. Temperatura de 1480C in baza coloanei se realizeaza cu ajutorul refierbatorului S5, prin fascicolul caruia circula abur de medie presiune .

Azeotropul ETBE (94.7% masa) -etanol(4.8% masa) din baza coloanei intra in refierbatorul S5. Vaporii produsi in S5 intra in coloana sub ultimul taler. Produsul acumulat in baza coloanei este trimis prin proprie presiune la S4, pentru preincalzirea alimentarii coloanei. Dupa cedarea caldurii fluxului de alimentare ETBE-ul este dirijat temperatura de 1130C la racitor ETBE S6 unde se raceste pana la 400C si apoi este dirijat la rezervoarele de ETBE.


Extractia etanolului


Fractia C4, continand 1.72-2 % etanol, de la P4 A, R, la temperatura de 500C este dirijata la racitorul S7 unde se raceste la 400C si se dirijeaza la coloana de extractie C

Separarea etanolului din fractia C4 se realizeaza in coloana cu 45 de talere site C3, prin extractie cu apa.

Coloana C3 este protejata impotriva depasirii presiunii ,maxime admisibile cu o supapa de siguranta.

Deasupra talerului 1 aflat la varful coloanei se introduce apa. La prima pornire se foloseste apa tratata. Dupa pornire se foloseste apa de reciclu.

Apa circula de sus in jos in timp ce fractia C4 circula de la baza spre varf. Ca rezultat al diferentei de greutate specifica, intre cele doua fluxuri are loc contactarea in contracurent la trecerea prin orificiile sitelor si etanol trece aproape complet in faza apoasa. Procesul de extractie decurge la o ratie gravimetrica apa / fractie C4 de 0.3-0.5, la temperatura de 20-400C si la presiunea de 6 barg. Debitul de apa necesar se asigura prin functionarea in cascada a sistemului de reglare debit corelate printr -un element de raport.

Din zona de linistire de la varful coloanei C3, rezulta fractia C4, iar la baza coloanei iese solutia apoasa ce contine 19% etanol, 96.21% apa si restul hidrocarburi.

Extractul din baza coloanei este dirijat prin proprie presiune la S9. Mentinerea nivelului de interfata la varful coloanei C3 se realizeaza prin functionarea sistemului de reglare automata la nivelului in cascada cu sistemul de reglare a debitului.


Recuperare etanol


Recuperarea etanolului din apele de extractie se realizeaza in coloana de fractionare C4, coloana prevazuta cu 40 talere cu clapeti.

Apa cu etanolul de la baza coloanei C3, la 400C si 4 barg este preincalzita in tevile preincalzitorului S9 la 900C, prin schimb de caldura cu apa reciclu care se separa la baza coloanei C4. Pentru a asigura temperatura 900C la alimentarea coloanei este necesar sa se prevada un schimbator suplimentar S9 B in serie cu S9.

Din preincalzitor apa cu etanol este dirijata pe talerul de alimentare 21 al coloanei C4. la varful coloanei se separa azeotropul etanol apa si urmele de ETBE si hidrocarburi, iar la baza se separa apa.

Vaporii de etanol din varful coloanei la 1.2 barg sunt dirijati in mantaua condensatorului S10, unde are loc condensarea totala. Condensarea se realizeaza cu ajutorul apei recirculate care circula prin tevile acestuia. Lichidul format se dirijeaza in vasul de reflux V5.

Produsul de varf, condensat si racit la 500C, se acumuleaza in vasul de reflux V5. Din vasul de reflux este preluat cu pompa P5 A, R si impins, o parte ca reflux la coloana, iar restul, in functie de nivelul din vas, este recirculat in alimentare.


Din instalatia descrisa anterior se obtine ETBE cu caracteristicile prezentate in tabelul 3

Tabelul Caracteristicile produsului finit (ETBE)


Caracteristici

Valori

Temperatura , 0C


Densitarea la temperatura de lucru, kg/m3


Presiune, bar g


Masa moleculara, kg/ kmol


Greutate specifica


Viscozitate, cP   



De asemenea, in instalatie se recupereaza fractia C4 spalata cu caracteristicile prezentate in tabelul 4.


Tabelul 4. Caracteristicile fractiei C4 reziduale


Caracteristici

Valori

Interval de fierbere, 0C

-6 ~ +12

Densitate la temperatura de lucru, kg/m3


Masa molara, kg/kmol


Greutate specifica


Viscozitate, cP


Forma de prezentare la 5 bar si temperatura ambianta  

lichid




2. Simularea sistemului de producere a ETBE si de recuperare a

etanolului din efluentul de reactie


Descrierea schemei de simulare


Simularea instalatiei de obtinere ETBE din fractia C4' si etanol a fost realizata cu ajutorul programului de simulare a proceselor chimice, PRO-II, (figura 4).

Pentru descrierea echilibrului lichid-vapori s-a folosit modelul termodinamic UNIFAC .

Procesul tehnologic consta in reactia de aditie a etanolului la izobutilena din fractia C4 de la complexul de cracare catalitica, in prezenta unui catalizator schimbator de ioni- cationit macroporos urmata de separarea produselor de reactie.

Fractia C4', la 400C si presiunea de 20 barg intalneste la aceeasi presiune fluxul de etanol. Amestecul omogen continand reactantii se incalzeste pana la temperatura de start a reactiei si este trimis la partea superioara a reactorului de garda ETBE R1. Amestecul parcurge de sus in jos stratul fix de catalizator cationit LEWATIT 2929 si 2621.

In reactorul R1 are loc reactia exoterma de formare a ETBE care duce la cresterea temperaturii in reactor. Temperatura optima in reactor fiind mentinuta prin recircularea in alimentare a 35% din efluentul acestuia. Efluentul de reactie este racit pana la 500C si trimis in alimentarea reactorului R2 unde are loc deplasarea echilibrului chimic catre conversia maxima. Efluentul de reactie din reactorul R2 care contine hidrocarburi C4, ETBE, etanol, TBA, ESBE, la temperatura de 600C este dirijat la un preancalzitor unde se incalzeste pana la 700C. Efluentul este trimis spre coloana de separare ETBE C2.

In coloana de separare C2, se separa la varf fractia C4 cu etanol si la baza ETBE. Vaporii de fractie C4 si etanolul nereactionat, sunt condensati apoi sunt trimisi la coloana de extractie C In baza coloanei se separa produsul finit ETBE.

Separarea etanolului din fractia C4 se realizeaza in coloana de extractie C3 prin extractie cu apa. La varful coloanei se introduce apa care circula de sus in jos in timp ce fractia C4 circula de la baza la varf. Ca rezultat al diferentei de greutate specifica, intre cele doua fluxuri are loc contactarea in contracurent si etanolul trece aproape complet in faza apoasa. Din varful coloanei C3 rezulta fractia C4 cu un continut mic de etanol, iar la baza coloanei iese solutia apoasa ce contine C2H5OH, apa, hidrocarburi. Extractul din baza coloanei, fractia C4 este dirijata la parcul de sfere.

Recuperarea etanolului din apele de extractie se realizeaza in coloana de fractionare C4. La varful coloanei se separa etanolul si urmele de ETBE si hidrocarburi, iar la baza se separa apa cu foarte putin etanol



2.2. Rezultatele simularii


Compozitia si debitul de alimentare al fractiei C4 cu etanol folosite in simulare sunt cele corespunzatoare viitoarei instalatii de ETBE obtinuta prin retehnologizarea instalatiei actuale de MTBE de la S.C. Petrotel-Lukoil S.A. Parametrii si marimile care s-au introdus in simulare pentru reactorul R1 sunt prezentate in tabelul 5.


Tabelul 5. Bilantul material pe reactorul R1


Componenti

Debit de alimentare, kg/h


Debit de iesire, kg/h


Fractie convertita

Fractie C4'+ Etanol

Reciclu de la R1

Propan





Propilena





Izobutan





Butan





1 butena





Izobutena





Trans 2 butena





Pentan





Apa





Etanol





ETBE





ESBE


2246E-08

9.6859E-08


TBA





DEE





TOTAL, kg/h




Parametri

t,0C





P,bar






Parametrii si marimile care s-au introdus in simulare pentru reactorul R 2 sunt prezentate in tabelul 6.

Tabelul Bilantul material pe R2



Componenti

Debit de alimentare, kg/h

Debit de iesire, kg/h

Fractie

convertita

Fractie C4'+ Etanol

(iesire din R1-fara reciclu)

Propan




Propilena




Izobutan




Butan




1 butena




Izobutena




Trans 2 butena




Pentan




Apa




Etanol




ETBE




ESBE

6.4613E-08

5.0970E-11


TBA


6.4613E-10


DEE


6.4613E-10


TOTAL




Parametri

t,0C





P,bar





Parametrii si marimile care s-au introdus in simulare pentru coloana de separare C2 sunt prezentate in tabelul 7.


Tabelul 7. Bilantul material pe coloana de separare C2


Componenti

Debit de alimentare, kg/h

Distilat, kg/h

Produs de baza,

kg/h

Grade de recuperare

varf

baza

Propan



4.5599E-14



Propilena



1.4801E-14



Izobutan



2.4182E-09



Butan



8185E-08



1 butena



4.8305E-09



Izobutena



5.6383E-10



Trans 2 butena



2.6513E-07



Pentan



8.0168E-06



Apa



8.5027E-06



Etanol






ETBE










ESBE

5.0970E-11

7.9352E-18

5.0970E-11



TBA

6.4613E-10

4.1455E-14

6.4613E-10



DEE

6.4613E-10

6.4613-E10

1.1483E-16



TOTAL






Parametri

t,0C




P,bar




Ratie de reflux, molar


Diametrul, m



Parametrii si marimile care s-au introdus in simulare pentru coloana de extractie sunt prezentate in tabelul 8.





Tabelul 8. Bilantul material pe coloana de extractie C3



Componenti

Debite de alimentare, kg/h



Rafinat, kg/h

(produs de varf)



Extract, kg/h

(produs de baza)

Distilatul de la coloana C2

Apa

Propan





Propilena





Izobutan





Butan





1 butena





Izobutena





Trans 2 butena





Pentan





Apa





Etanol



9182E-03


ETBE





MSBE

8.0000E-08


7.9815E-08

1.8476E-10

TBA





DME

6.4000E-10


5.4310E-11

5.8569E-10

TOTAL





Parametri

t,0C





P,bar






Parametrii si marimile care s-au introdus in simulare pentru coloana de recuperare etanol C4 sunt prezentate in tabelul 9.

Tabelul 9. Bilantul material pe coloana de recuperare etanol C4



Componenti

Debit de alimentare, kg/h

Distilat, kg/h

Produs de baza, kg/h

Grade de recuperare

Produsul de la baza C3, kg/h

Apa+ etanol de la TAEE

varf

baza

Propan




1.2038E-14



Propilena




2.5618E-14



Izobutan




1.2102E-14



Butan




1.4507E-14



1 butena




3353E-14



Izobutena




2915E-14



Trans 2 butena




4243E-14



Pentan




1.51OOE-14



Apa







Etanol







ETBE







ESBE

1.8476E-10


1.8520E-10

1.8402E-12



TBA







DME

5.8569E-10


5.8741E-10

1.6612E-13



TAEE




1.4672E-13



TOTAL







Parametri

t,0C






P,bar






Ratie de reflux, molar



Diametrul, m





Figura 5 Schema de simulare a instalatiei de obtinere MTBE/ETBE



Simularea instalatiei de otinere a ETBE cu coloana de distilare reactiva


Pe baza modelului din literatura prezentat in capitolul 2. s-a incercat adaptarea instalatiei clasice de obtinere a ETBE la folosirea unei coloane de distilare reactiva care sa inlocuiasca reactorul R2 si colana de fractionare C2 prezentate in figura 6.




Figura 6. Reactorul R2 si coloana C2 ce vor fi inlocuite cu coloana de distilare reactiva.


Restul instalatiei va ramane nemodificata. Asadar, instalatia are configuratia din figura 7.




Figura 7. Schema instalatiei de obtinere a ETBE cu coloana de distilare reactiva.


Alimentarea in coloana de distilare reactiva s-a facut pe talerul 20, zona de rectie fiind cuprinsa intre taleul 20 si talerul 25. Zona superioara si zona inferioara a coloanei de distilare reactiva a fost simulata modificand numarul de talere si ratia de reflux R. Varianta optima privind simularea coloanei de distilare reactiva este cu : zona superioara - 20 talere, zona de reactie - 5 talere, zona inferioara - 20 talere, la o ratie de reflux R= 0,5.

Rezultatele simularii variantei optime sunt prezentate in tabelul 10.


Tabelul 10. Rezultatele simularii coloanei de distilare reactiva.



Componenti



Alimentare de la R1, Kg/h



Distilat, Kg/h




Produs de baza,  Kg/h

1 Butena




Izobutena




ETBE


1.4860E-07


Etanol


66.94


Propan



8.3092E-06

Propilena



9.4987E-06

Butan




T2butena




Pentan




Apa




Izobutan




Total




Parametri

T,oC





P,bar




Ratie de reflux, molar











Dupa cum se observa din datele simularii variantei optime, fluxul din baza coloanei contine inca hidrocarburi C5 in cantitate foarte mare ( in special izobutan si T2butena ) alaturi de ETBE si etanolul nereactionat. Acest flux merge conform schemei clasice la o coloana de extractie in vederea recuperarii etanolului. Atata timp cat acet flux contine si ETBE, acesta se va regasi in totalitate alaturi de rafinatul de la varful coloanei de hidrocarburi nereactionate. Extractul este alcatuit din etanolul extras, o pierdere de ETBE si o pierdere de hidrocarburi. Rafinatul coloanei de extractie ar trebui trimis la o alta coloana de fractionare in vederea separarii hidrocarburilor nereactionate (care se recircula la reactorul R1) de ETBE. In acest fel schema tehnologica, pe care am dorit-o simplificata prin utilizarea unei colone de distilare reactiva, de fapt s-ar complica prin introducerea acestei noi coloane, fara de care nu s-ar putea recupera ETBE.

Rezultatele simularii coloanei de extractie C2 sunt prezentate in tabelul 11.


Tabelul 11. Rezultatele simularii coloanei de extractie C2.



Componenti

Debite de alimentare, kg/h



Rafinat, kg/h

(produs de varf)



Extract, kg/h

(produs de baza)

Produsde baza de la coloana CDR

Apa

Propan

8.3093E-06


8.0291E-06

2.8016E-07

Propilena

9.4990E-06


8.2798E-06

1.2191E-06

Izobutan



2.26


Butan





1 butena





Izobutena




0.1433

Trans 2 butena





Pentan





Apa





Etanol





ETBE





TOTAL





Parametri

t,0C





P,bar






Simuland in continuare schema clasica, extractul de la baza coloanei C2 merge la o coloana de fractionare C3 care separa la varf etanolul extras (care se recircula la reactorul R1), iar la baza separa solventul de extractie (apa), care se recicula la coloana de extractie, dupa schimbul de caldura.

Rezultatele simularii coloanei de fractonare C3 sunt prezentate in tabelul 12.



Tabelul 12. Rezultatele simularii coloanei de fractionare C



Componenti

Debit de alimentare, kg/h

Distilat, kg/h

Produs de baza, kg/h

Grade de recuperare

Produsul de la baza C2, kg/h

Apa+ etanol de la TAEE

varf

baza

Propan


2.8016E-07



2.8016E-07


1.0603E-13





Propilena

1.2191E-06


1.2191E-06

7.2530E-14



Izobutan




2.3094E-12



Butan




8.0788E-11



1 butena




3322E-12



Izobutena

0.1433


0.1433

9.4427E-12



Trans 2 butena




4510E-13



Pentan




7.9772E-12



Apa







Etanol







ETBE




9.5264E-11



TOTAL







Parametri

t,0C






P,bar






Ratie de reflux, molar



Diametrul, m





Avand in vedere ca includerea coloanei de distilare reactiva care sa inlocuiasca reactorul R2 si coloana C2, conform modelului din literatura, nu se poate aplica in cazul utilizarii ca materie prima o fractie C4 care contine un procent ridicat de hidrocarburi care nu reactioneaza (cca.73% - vezi tabelul 1) propunerea noastra este ca la coloana de distilare reactiva, sa se scoata hidrocarburile nereactionate, nu numai ca produse distilate, ci si ca fractie laterala in stare vapori.

Tinand cont de cele spuse mai sus, am modificat configuratia coloanei de distilare reactiva prezentata in figura 7, astfel:

alimentarea coloanei de distilare reactiva se va face pe talerul 10;

zona de reactie a coloanei de distilare reactiva va fi cuprinsa intre talere 10 si 15;

zona superioara a coloanei de distilare reactiva va avea 10 talere teoretice;

zona inferioara a coloanei de distilare reactiva va avea 30 talere teoretice

pozitia talerului de culegere a fractiei laterale a fost stabilita prin simulari succesive, varianta optima fiind culegerea fractiei laterale de pe talerul 30;

ratia de reflux, a fost stabilita, de asemenea, prin simulari succesive, varianta optima fiind o ratie de 0,5 molar.

Schema tehnologica a instalatiei de obtinere a ETBE, cu coloana de distilare reactiva, prevazuta cu zona de culegere a fractiei laterale este prezentata in figura 8.







Figura 8. Schema tehnologica de obtinere a ETBE cu coloana de distilare rectiva cu fractie laterala.


Rezultatele simularii coloanei de distilare reactiva cu fractie laterala sunt prezentate in tabelul 1



Tabelul 1 Bilant material pe coloana de distilare reactiva cu fractie laterala.




Componenti



Alimentare de la R1, Kg/h



Distilat, Kg/h




Produs de baza, Kg/h


Fractie laterala, Kg/h

1 Butena



5.6197E-04


Izobutena



2.4628E-06


ETBE


2.2095E-05



Etanol





Propan



1.1332E-07


Propilena



1.4702E-07


Butan



4.4959E-03


T2butena





Pentan





Apa



2.8654E-05


Izobutan



1.7519E-04


Total






Parametri

T,oC






P,bar





Ratie de reflux, molar









Dupa cum se observa, din datele din tabelul 13, comparativ cu tabelul 10, in produsul de baza al coloanei se recupereaza cea mai mare parte din ETBE obtinut in instalatie, si o mica pierdre de etanol (aproximativ 5%).

Atat in fractia laterala, cat si in distilat, se vor regasi toate hidrocarburile nereactionate o mica pierdere de ETBE (aproximativ 2%) si cea mai mare parte din etanolul nereactionat.

In continuare propunem ca fluxurile de distilat si cel lateral, sa se uneasca intr-un mixer - M4, si dupa detenta pana la presiunea de 6 bari si racire pana la temperatura de 40 oC, sa alimentam coloana de extractie, existenta si in industria clasica.

Rezultatele simularii coloanei de extractie sun prezentate in tabelul 14.


Tabelul 14. Bilant material pe coloana de extractie C2



Componenti

Debite de alimentare, kg/h



Rafinat, kg/h

(produs de varf)



Extract, kg/h

(produs de baza)

Dist. si fr.lat. de la coloana CDR

Apa

Propan





Propilena





Izobutan





Butan





1 butena





Izobutena





Trans 2 butena





Pentan




2913E-03

Apa





Etanol





ETBE





TOTAL





Parametri

t,0C









P,bar





Simuland in continuare schema clasica, extractul de la baza coloanei C2 merge la o coloana de fractionare C3 care separa la varf etanolul extras (care se recircula la reactorul R1), iar la baza separa solventul de extractie (apa), care se recicula la coloana de extractie, dupa schimbul de caldura.

Rezultatele simularii coloanei de fractonare C3 sunt prezentate in tabelul 15.


Tabelul 15. Bilant material pe coloana de recuperare etanol C



Componenti

Debit de alimentare, kg/h

Distilat, kg/h

Produs de baza, kg/h

Grade de recuperare

Produsul de la baza C2, kg/h

Apa+ etanol de la TAEE

varf

baza

Propan







1.8868E-14





Propilena




1.7426E-13



Izobutan




9254E-13



Butan




1.3585E-12



1 butena




9950E-12



Izobutena




3910E-14



Trans 2 butena




1.6937E-12



Pentan

2913E-03


2913E-03

1.7069E-14



Apa







Etanol







ETBE




2.3411E-13



TOTAL







Parametri

t,0C






P,bar






Ratie de reflux, molar



Diametrul, m




.CALCULUL ECONOMIC


In cadrul acestui capitol se propune estimarea cheltuielilor de operare in instalatile de obtinere a ETBE. Cheltuielile de operare se refera la:

cheltuielile cu apa de racire la condensatoare si racitoarele suplimentare, cu specificatia ca la condensatoare s-a folosit apa de reciclu;

cheltuielile cu aburul saturat la refierbatoare;


Cheltuielile totale anuale de operare se calculeaza cu relatia:

CT = Capa + Cabur   (4.1)

unde:  

Cagent racire - reprezinta costul anual al apei de racire,

Cabur - costul anual al aburului saturat;

Se considera ca durata de functionare a instalatiei este de 8000 ore / an.

Costul anual al apei de racire se calculeaza cu relatia:

Capa = D · Papa · 8000    (4.2)

unde D reprezinta debitul volumic al apei

Papa - pretul apei, lei / m


4.1. Calculul cheltuielilor

cu agentii termici din instalatia cu coloana de distilare reactiva de obtinere a ETBE


Costul anual al aburului saturat din instalatia de MTBE se calculeaza cu relatia:

Cabur = D · Pabur · 8000 (4.3)

unde: D reprezinta debitul masic de abur saturat, t / h

Pabur - pretul aburului saturat, lei / t

Se considera pretul aburului saturat ca fiind 92 lei / t.

Calculul costului anual al aburului saturat din instalatie este prezentat in tabelul urmator:

Tabelul 5.1 Costul anual al aburului saturat din instalatia MTBE


Refierbator coloana C2

Refierbator coloana C4

Debit abur saturat, t/ h



Cost, lei/an



Cost total, lei/an



Pentru racirea efluentilor din instalatie s-a folosit apa recirculata care costa 0.345 lei/m Calculul costului anual al apei de racire este prezentat in tabelul urmator:


Tabelul 5.2.Costul anual al apei de racire pentru instalatia MTBE



Debit apa, m3 /h

Cost, lei / an

Racitor alimentare R1



Racitor alimentare R2



Racitor MTBE la parc



Condensator coloana C2



Racitor fractie C4+ metanol



Racitor apa reciclu



Condensator coloana C4



Total




Cheltuielile totale pentru instalatia MTBE sunt:

CT = 14602240 + 1535062.32 = 16137302.32 lei/an.



5.2. Calculul cheltuielilor

cu agentii termici din instalatia ETBE


Costul anual al aburului saturat din instalatie de ETBE se calculeaza cu relatia 5.

Se considera pretul aburului saturat ca fiind 92 lei / t.

Calculul costului anual al aburului saturat din instalatie este prezentat in tabelul urmator:


Tabelul 5. Costul anual al aburului saturat din instalatia ETBE



Refierbator coloana C2

Refierbator coloana C4

Debit abur saturat, t/ h



Cost, lei/an



Cost total, lei/an



Pentru racire efluentului s-a folosit apa recirculata care costa 0.345 lei/m Calculul costului anual al apei de racire este prezentat in tabelul urmator:


Tabelul 5.4.Costul anual al apei de racire pentru instalatia ETBE



Debit apa, m3 /h

Cost, lei / an

Racitor alimentare R1



Racitor alimentare R2



Racitor ETBE la parc



Condensator coloana C2



Racitor fractie C4+ etanol



Racitor apa reciclu



Condensator coloana C4



Total




Cheltuielile totale pentru instalatia ETBE sunt:

CT = 5667200 + 631300.32 = 6298500.32 lei /an.


Analizand datele rezultate din calculul cheltuielilor cu apa recirculata si abur saturat la instalatia actuala de obtinere a MTBE, comparativ cu cele ce urmeaza a se efectua in instalatia de obtinere a ETBE se poate observa ca:

v    in instalatia actuala chetuielile sunt de lei/an;

v    in instalatia viitoare chetuielile sunt de lei/an.

In concluzie, cheltuielile in instalatia de obtinere a ETBE vor fi de 2,56 ori mai mici decat in instalatia actuala.

. CALCULUL MECANIC DE PREDIMENSIONARE A COLOANEI DE ABSORBTIE

. Prezentarea generala a coloanei


In industriile petroliera prelucratoare, chimica si petrochimica, precum si in alte industrii, se intalnesc aparate tehnologice care, prin forma si dimensiuni, intra in categoria aparatelor de tip coloana, aparate zvelte, cu raport relativ mare intre inaltime si diametru.

Calculul complet al unei coloane de absorbtie presupune dimensionarea tehnologica si dimensionarea mecanica, cele doua dimensionari fiind interdependente.

Conceptul de aparat de tip coloana, in general, este asociat cu cel de proces de transfer de substanta sau de masa (absorbtie, desorbtie, chemosorbtie, adsorbtie, fractionare, rectificare, extractie etc). Pentru a asigura durata necesara realizarii procesului urmarit, coloana trebuie sa aiba o anumita inaltime si un anumit diametru tehnologic.

In ansamblul sau, aparatul de tip coloana se compune din corp si amenajarile (echipamentele) interioare si/sau exterioare corespunzatoare.

Amenajarile (echipamentele) interioare corespunzatoare (pentru procese de transfer de substanta) au forme si functii diverse (talere, corpuri de umplere, serpentine etc) concordante cu tipul procesului tehnologic.

In functie de complexitatea constructiva, respectiv de frecventa deservirii aparatului, podetele si/sau platformele sunt prevazute numai pe o parte din circumferinta sau pe toata circumferinta mantalei. Se considera ca fiind aparate de tip coloana, toate aparatele tehnologice

cilindrice verticale care indeplinesc una din urmatoarele conditii:

   daca Ht ≤10 m (6.1)

   Respectiv

oarecare, daca Ht >10 m (6.2)

unde:Ht - inaltimea totala (gabaritica) a aparatului, in mm

Dit ech - diametrul interior tehnologic echivalent al aparatului, in mm

In figura urmatoare este prezentata shema generala a coloanei de absorbtie  


Figura 5.1 Prezentarea generala a coloanei de absorbtie


5.2 Calculul rezistentelor admisibile


Calculul rezistentei admisibile

pentru calculul mecanic de verificare a grosimii peretelui mantalei si fundurilor elipsoidale s-a folosit otelul K41 2b

calculul rezistentei admisibile se calculeaza cu formula urmatoare, pentru ca temperatura de lucru din coloana este mai mica de 60 oC.

a

, (6.3)

unde:

σr20 -rezistenta de rupere la temperatura normala standard, t = 20 oC

sc - limita tehnica de curgere la temperatura normala standard, t = 20 oC

cr - coeficient de sigruanta la rupere;

cc - coeficient de sigruanta la curgere;

Calculul rezistentei admisibile a sudurii

  (6.4)

unde:

σa reprezinta rezistenta tehnica normata a materialului de baza;

-reprezinta coeficientul de rezistenta al sudurii;





5.3 Calculul de predimensionare a grosimii peretelui mantalei cilindrice


Tronsonarea coloanei si stabilirea dimensiunilor de gabarit se realizeaza conform figurii 6.2

Grosimea totala de perete a mantalei date se determina cu relatia:

  (6.5)

unde:

pc - presiunea de calcul , N/mm2, care se determina cu formula:

pc = p + ph (6.6)

ph = γ · h (6.7)

p - suprapresiunea indicata in datele de proiectare, N/mm2

ph - presiunea hidrostatica la baza tronsoanelor, N/mm2

Di - diametrul interior al sectiunii de rezistenta, mm, care se determina cu formula:

Di = Dit + 2sa [mm] 

sa - grosimea de adaus obtinuta cu formula

sa =sc + st [mm] (6.9)

sc -adaosul de coroziune determinat cu formula

sc = wc ·t [mm] (6.10)

sc=0,15 mm

st - adaosul tehnologic mecanic, mm,

st =0,8 mm

sa = 0,15+0,8 = 0,95 mm

Dit = 2134 mm

Di 2136mm

Inaltimea mantalei Hm = 22000 mm



Ph


 

Pc=P+γ·h

 

P

 

Ph=γ·h

 


Figura .6.2 Determinarea presiunii de calcul



 

AR- axa de revolutie;

SIT-suprafata interioara tehnologica;

SI- suprafata interioara a peretelui de rezistenta (stabilitate);

SM- suprafata mediana a peretelui de rezistenta (stabilitate);

SE- suprafata exterioara


Figura 6.3 Marimi constructiv-dimensionale reprezentative. Schematizare.



Tronsonarea coloanei

Tronsonarea coloanei se face tinandu-se cont de latimile de tabla standardizata, lungimea unui tronson cu grosime de perete constanta nedepasind (8 . 10) m pentru jumatatea inferioara a mantalei si 15 m pentru jumatatea superioara a aceleiasi structuri. Tinand cont de inaltimea coloanei de absorbtie a H2S din gaze de rafinarie, calculata in functie de numarul de talere reale si de eficacitatea fiecarui taler mantaua cilindrica a coloanei are Hm=22000 mm, am ales doua tronsoane.

Hf = 0,25·Di  

Hf = 0,25·2136=534 mm

H1fs=534 + 100 =634 mm

  

phI = γ · hI (6.15)

phII =γ · hII   (6.16)

γ = 9000 N/m3

phI=9000 · 11634 = 0,1047 N/mm2

phII = 9000 · 22634 = 0,2037 N/mm2

pcI = 0,65 + 0,1047 = 0,7547 N/mm2

pcII = 0,65 + 0,2037 = 0,8537 N/mm2











5.4 Calculul de predimensionare a grosimii peretelui fundurilor elipsoidale


Funduri elipsoidale solicitate la presiune interioara, sunt standardizate din punct de vedere dimensional, fiind executate prin ambutisare, fie dintr-un singur semifabricat, fie din segmenti preasamblati prin sudare.Grosimea totala de perete se evalueaza cu urmatoarea formula:

, (mm) (6.17)


ye este coeficient de suprasolicitare, ale carui valori depind de simplexul dimensional H/Dm (pentru H/Dm=0,25, ye=1,00), in calculele practice considerandu-se, de regula, ye=1,00.

sa -grosimea de adaos, care se determina cu urmatoarea formula:

, (6.18)


unde: se si st au semnificatii cunoscute, iar s't reprezinta grosimea de adaos tehnologic (mecanic) pentru compensarea subtierii tablei prin ambutisare are valori de ordinul (0,7 . 0,8) mm.




Figura 6.4 Fund elipsoidal exemplificare. Schematizare


SIT- suprafata interioara tehnologica

SM - suprafata mediana a peretelui de rezistenta

SE - suprafata exterioara

AR - axa de revolutie

CG - curba generatoare

IR - inceputul racordarii

Fundul superior elipsoidal




Fundul inferior elipsoidal







5.5 Probleme de securitate tehnica


Aparatele de tip coloana se definesc ca fiind aparate tehnologice cilindrice verticale zvelte, de regula echipate la interior cu talere de diferite tipuri sau cu alte dispozitive, asigurate la exterior cu posibilitati de acces direct (prin scari-inclinate elicoidale sau verticale ultimele numindu-se scari-pisica prin podeste, podete si platforme etc.) la oricare nivel si amplasare sub cerul deschis, cu rezemare la nivelul solului sau suprainaltata fata de sol. Alaturi de marea varietate constructiv-functionala a coloanelor industriale de distilare - fractionare - rectificare - extractie etc., grupa generala a aparatelor tehnologice de tip coloana include, de asemenea, absorberele si desorberele, adsorberele, vaporizatoarele, scruberele corpul unora din acestea fiind absolut cav.In functie de conditiile tehnologice de operare, corpul de baza al aparatelor respective se executa din oteluri carbon, oteluri slab aliate, oteluri aliate feritice, bimetale, aliaje speciale etc. Talerele propriu zise si componentele acestora se confectioneaza din din semifabricate din oteluri (carbon sau aliate), monel, fonte. Constructiv, aparatele de tip coloana se pot prezenta fie cu structura monolitica, nedemontabila, fie cu structura tronsonata, demontabila.

In procesul exploatarii industriale, aparatele de tip coloana, integrate in instalatii tehnologice de rafinarie si petrochimie, se murdaresc, respectiv se angraseaza, se deterioreaza pe cale mecanica (prin eroziune-abraziune, cavitatie, socuri), respectiv se uzeaza, au componente care se distrug pe cale chimica, mecanochimica sau electrochimica, respectiv se corodeaza, au numeroase imbinari demontabile care - in timp - devin neetanse, respectiv se deetanseaza, de asemenea cedeaza - de la caz la caz - fie prin pierdere de stabilitate mecanica, respectiv prin colaps, fie prin fluaj, fie ca urmare a unor avarieri, directe sau indirecte, datorita altor actiuni (incendii, explozii, efecte dinamice etc.). Multe dintre alternativele enumerate pot avea la origine, printre altele, conceptia constructiv imperfecta, utilizarea de materiale necorespunzatoare, executarea defectuoasa, cu abateri dimensionabile si de forma geometrica, montarea neingrijita, mentenanta si supravegherea neglijente, exploatarea neconforma, respectiv neasigurarea sau nerespectarea parametrilor regimului tehnologic (medii de lucru, compozitia chimica a acestora, presiune, temperatura,debite etc.). Principalele incidente functionale, specifice exploatariitehnologice industriale a aparatelor de tip coloana, pot fi impartite in trei grupe [18]:

Perturbari de regim, asa zise functionale, datorite: presiunilor si/sau temperaturilor necorespunzatoare; debitului scazut al amestecului de gaz (vapori) - lichid la iesirea din coloana; barbotarii insuficiente a fazei gazoase (vaporilor) in masa fazei lichide; infundarii repetate a componentelor dispozitivelor de tip taler; diminuarii vitezei de deplasare in coloana a fazei gazoase; eficientei modeste a absorbtiei, respectiv concentratiei scazute a componentului solubil in lichid; udarii neuniforme a umpluturii; inecarii coloanei etc.

Defectari care au la baza procese distructive de eroziune - coroziune, de tipul uzarii premature a componentelor de taler (nipluri, clopotei, clapete, jgheaburi, sisteme de deversare etc.); deteriorarii etansarilor de taler; deetansarii imbinarilor prin flanse (in urma cedarii garniturilor de etansare, suruburilor, piulitelor si chiar a flanselor conjugate; degradarii in special prin coroziune a racordurilor si conductelor sau componentelor (robinete, supape de siguranta etc.) conectate la coloane, gurilor de vizitare, gurilor de control; deformarii sau distorsionarii coloanei si/sau fundurilor; degradarii umpluturilor.

Avarieri propriu-zise, constand in functie de situatie din: ruperi, distorsionari si expulzari de talere, respectiv smulgerea unor segmente de taler si/sau distrugerea unor componente importante (deversoare, buzunare, gratare de sustinere) ale talerelor; fisurarea, craparea sau plesnirea mantalei, fundurilor etc.; tasarea fundatiei; distrugeri survenite la cel putin una dintre conductele tehnologice tehnologice proprii, respectiv punerea in stare de nefunctionare a oricareia dintre conductele (importante) corespunzatoare; cedari temporare sau indelungate ale utilajelor de vehiculare, prin coloane, mediilor tehnologice; cedarea imbinarilor dintre virole (suduri longitudinale), respectiv deteriorarea imbinarilor demontabile (prin flanse) dintre tronsoanele conjugate ale corpului coloanei.

Pregatirea pentru interventii a aparatelor de tip coloana


Se precizeaza, de la bun inceput, ca :

a) in cartea tehnica a fiecarei instalatii tehnologice petrochimice, se detaliaza, cu mare lux de amanunte, efectuarea tuturor actiunilor operative privind pregatirea aparatelor de tip coloana, in particular, pentru oricare gen de interventie, atat in conditiile opririlor normale, cat si in imprejurarile opririlor fortate; succesiunea si modalitatea materializarii actiunilor respective se reiau, de asemenea in mod amanuntit, in instructiunile de operare specifice, redandu-se ca atare si in literatura de specialitate [18];

b) verificarea oficiala periodica a tuturor apratelor de tip coloana, atunci cand acestea se incadreaza in categoria recipientelor stabile sub presiune (potrivit conceptelor ISCIR), consta din revizii interioare (RI), incercari de presiune (IP) si revizii exterioare (RE), toate acestea efectuandu-se cu respectarea prescriptiilor tehnice (PT) din colectia ISCIR CR 1 si C 4.

Ori de cate ori se impune o actiune de interventie - indiferent de scop, motivatie etc. - la interiorul unui aparat de tip coloana, in general, aflat in exploatare, in mod obligatoriu se vor executa - in succesiunea indicata - cel putin urmatoarele operatii tehnologice:

1) aducerea presiunii manometrice interioare - prin depresurizare sau presurizare, dupa caz (coloane sub presiune sau coloane sub vacuum) - la nivelul celei atmosferice;

2) golirea completa, prin evacuarea hidrocarburilor pe liniile de zumpf-slops (golire rapida - hidrocarburi si alte substante lichide) sau de falca (hidrocarburi gazoase si alte gaze);

3) aburirea - damfuirea, efectuata in decurs de 8 . 48 h, in functie de intensitatea suflarii cu abur, conditiile exploatarii precedente (starea si calitatea fluidelor de lucru, tipul procesului tehnologic s.a.), caracterul lucrarilor de mentenanta (reparare) ce urmeaza etc.;

4) scoaterea din circuitele tehnologice prin blindarea tuturor liniilor (comductelor, tubulaturilor) si racordurilor de comunicatie cu alte aparate, sisteme de vehiculare etc.;

5) Spalarea insistenta cu apa, aceasta aducandu-se prin liniile superioare de reflux; intensitatea acestei spalari este moderata, la inceput dandu-se apa mai putina, pentru a se evita vaporizarea violenta sau racirea prea brutala a componentelor metalice, respectiv pentru a preantampina ruperile corespunzatoare in sudurile mantalei, distorsionarile de talere,dislocarile si expulzarile de segmente de taler si de alte componente,ulterior aceste spalari cu apa se pot intensifica; se precizeaza ca nu se poate trece la urmatoarea operatie tehnologica de pregatire de interventie a aparatelor in discutie, atata vreme cat temperatura apei de spalare drenate la baza coloanei este mai mare de 50oC;

6) Intreruperea alimentarii cu apa de spalare si deschiderea coloanei date ceea ce se identifica cu deschiderea tuturor gurilor de vizitare; mai intai se deschide gura de vizitare cea mai de sus insa inainte de aceasta si pentru scurt timp in interiorul aparatului se da abur, evitandu-se astfel aspirarea de aer atmosferic la deschidere si posibila formare in coloana a amestecurilor explozive, apoi sccesiv se deschid toate gurile de vizitare, in mod categoric se interzice deschiderea concomitenta sus si jos, adica la varful si baza coloanelor, a gurilor de vizitare intrucat datorita diferentelor de temperatura exista riscul formarii de curenti de aer care intra in spatiul tehnologic inferior si deci al generarii in urma amestecarii cu vapori de hidrocarburi sau gaze de amestecuri explozive, pericolele de explozie pot deveni iminente, deschiderea aparatelor de tip coloana nu se incepe niciodata prin demontarea capacului unei guri de vizitare inferioare;

7) Aerisirea, respectiv ventilarea naturala in decursul a 4 . 6 h si finalizarea in final a compozitiei atmosferei interioare a aparatelor respective;

8) Efectuarea de catre oameni a unei revizii primare localizandu-se efectele distructive ale coroziunii sau eroziunii la manta, funduri, talere si componente de taler, garnituri si suprafete de etansare se constata starea fizica a acoperirilor protectoare, se verifrica pozitia reciproca a diferitelor elemente si dispozitive interioare, se constata starea de fixare solida a talerelor si segmentelor de taler, se detecteaza diferite abateri dimensionale (in special cele privind orizontalitatea talerelor) si de forma geometrica.













6. NORME DE PROTECTIA MUNCII SI PREVENIRE SI STINGERE A INCENDIILOR


Legea 90/96, republicata in 2001 si Normele Metodologice de aplicare a Legii Protectiei Muncii


Protectia muncii constituie un ansamblu de activitati institutionalizate avand ca scop asigurarea celor mai bune conditii in desfasurarea procesului de munca, apararea vietii si integritatii corporale a salariatilor.

Normele de protectie a muncii stabilite prin prezenta lege reprezinta un sistem unitar de masuri si reguli aplicabile tuturor participantilor la procesul de munca. Activitatea de protectie a muncii asigura aplicarea criteriilor ergonomice pentru imbunatatirea conditiilor de munca si pentru reducerea efortului fizic.

Prevederile prezentei legi se aplica tuturor persoanelor juridice si fizice la care activitatea se desfasoara cu personal angajat pe baza de contract individual de munca.

Prin persoane juridice si fizice se intelege: agenti economici din sectorul public, privat si cooperatist, inclusiv cu capital strain, care desfasoara activitati pe teritoriul Romaniei, autoritatile si institutiile publice.

Normele de protectie a muncii se aplica salariatilor, membrilor cooperatori, persoanelor angajate cu conventii civile, cu exceptia celor care au drept obiect activitati casnice, precum si ucenicilor, elevilor si studentilor in perioiada efectuarii practicii profesionale.

Ministerul Muncii si Solidaritatii Sociale si Ministerul Sanatatii si Familiei, prin organele lor de specialitate centrale si teritoriale, organizeaza, coordoneaza si controleaza activitatea de protectie a muncii.

Cercetarea, inregistrarea si evidenta accidentelor de munca si a bolilor profesionale, precum si autorizarea (din punct de vedere al protectiei muncii) unitatilor din subordinea ministerelor si serviciilor se efectueaza de catre organele proprii.

Ministerul Muncii si Solidaritatii Sociale emite norme generale, normative si alte reglementari de interes national privind securitatea muncii (si alte domenii ale protectiei muncii) pentru toate unitatile. De asemenea, coordoneaza programul de elaborare a normelor specifice pe activitati si avizeaza normele, standardele si orice alte reglementari, initiate de alte organe, care contin prevederi in scopul prevenirii accidentelor de munca si a bolilor profesionale.

Normele generale de protectie a muncii cuprind reguli si masuri aplicabile in intreaga economie nationala. Domeniile pentru care se elaboreaza normele generale de protectie a muncii sunt cuprinse in anexa 1 a legii. Activitatile pentru care se elaboreaza norme specifice de protectie a muncii sunt cuprinse in anexa 2 a legii.

Persoanele juridice si fizice sunt obligate sa elaboreze instructiuni proprii de aplicare a normelor de protectie a muncii, in functie de particularitatile proceselor de munca.

Ministerul Sanatatii si Familiei emite norme obligatorii privind igiena muncii si avizeaza standardele de acte normative, elaborate de alte organe, care privesc sanatatea salariatilor la locul de munca.

Contractele colective de munca ce se incheie la nivelul unitatilor vor cuprinde obligatoriu clauze referitoare la protectia muncii, in conformitate cu prevederile prezentei legi, a caror aplicare sa asigure prevenirea accidentelor de munca si a bolilor profesionale si in care sunt stipulate obligatiile si raspunderile partilor. In functie de natura, complexitatea si riscurile specifice activitatii desfasurate si de numarul salariatilor, persoanele juridice vor stabili personalul cu atributii in domeniul protectiei muncii. Desfasurarea activitatii de productie este conditionata de obtinerea autorizatiei de functionare (din punct de vedere al protectiei muncii) emisa de catre inspectoratele de stat teritoriale pentru protectia muncii.

Cheltuielile aferente realizarii masurilor de protectie a muncii sunt finantate integral din costurile de productie ale persoanelor juridice si fizice.

Echipamentele tehnice trebuie sa corespunda prevederilor din normele, standardele referitoare la protectia muncii si sa nu prezinte pericol pentru sanatate sau viata salariatilor. Echipamentele tehnice din productia interna si din import trebuie sa fie dotate cu aparatura de masura si control al parametrilor tehnologici, precum si prevenirea si avertizarea starilor de pericol. Echipamentele tehnice pot fi folosite numai daca indeplinesc conditiile de protectie a muncii, certificate de organele competente.


Conform legii nr. 90/96 obligatiile persoanele incadrate in munca sunt:

  • sa isi insuseasca si sa respecte normele de protectie a muncii si masurile de aplicare a acestora;
  • sa desfasoare activitatea in asa fel incat sa nu expuna la pericol de accidentare sau imbolnavire profesionala atat propria persoana, cat si pe celelalte persoane participante la procesul de munca;
  • sa aduca la cunostinta conducatorului locului de munca orice defectiune tehnica sau alta situatie care constituie un pericol de accidentare sau imbolnavire profesionala;
  • sa aduca la cunostinta conducatorului locului de munca accidentele de munca suferite de propria persoana si de alte persoane participante la procesul de munca;
  • sa opreasca lucrul la aparitia unui pericol iminent de producere a unui accident si sa il informeze de indata pe conducatorul locului de munca;
  • sa utilizeze echipamentul individual de protectie din dotare, corespunzator scopului pentru care a fost acordat;
  • sa dea relatiile solicitate de organele de control si de cercetare in domeniul protectiei muncii.

Norme Specifice de Protectia Muncii pentru rafinarii / 1986


Prezentele norme specifice de protectia muncii au drept scop stabilirea masurilor ce trebuie luate pentru asigurarea conditiilor nepericuloase de lucru, prevenirea accidentelor de munca si a imbolnavirilor profesionale in unitatile de prelucrare a titeiului din cadrul Ministerului Industriei Petrochimice.

Conducerea unitatii este obligata, in baza prezentelor norme specifice, a normelor departamentale, a celorlalte acte normative in vigoare si a instructiunilor de protectia muncii cuprinse in documentatiile de proiectare, sa elaboreze instructiuni proprii de lucru si de protectie a muncii, care sa cuprinda toate masurile suplimentare specifice fiecarei activitati la fiecare loc de munca. Aceste instructiuni vor fi aplicate la fiecare loc de munca si vor fi actualizate, conform prevederilor N.D.P.M. in vigoare. Conducerea unitatii va lua toate masurile necesare pentru ca intreg personalul din subordine (si personalul din alte unitati care isi desfasoara activitatea in perimetrul intreprinderii) sa fie instruit, sa cunoasca si sa respecte normele si instructiunile specifice activitatii pe care o desfasoara.

Unitatea este obligata sa asigure dotarea personalului cu echipamentul prevazut in Normativul cadru de acordare a echipamentului de protectie si intretinerea, repararea, verificarea periodica a acestuia. Responsabilul cu instruirea este obligat sa completeze corect si la timp fisele de protectie a muncii, procesele verbale de instruire (in prealabil se face instruirea personalului pe baza unui plan conspect). Personalul ierarhic superior celui care a efectuat instruirea are obligatia sa verifice datele inscrise in documentele completate.

Cererile pentru obtinerea de derogari de la unele prevederi ale prezentelor norme vor fi inaintate (insotite de memoriile de justificare tehnica si economica) de catre unitate la Consiliul tehnico-economic din M.I.P. (cu avizul Serviciului Protectia Muncii-P.S.I.) pentru analiza si avizare. Cererile de derogare vor avea anexate masuri suplimentare pentru prevenirea accidentelor de munca si imbolnavirilor profesionale, elaborate in comun de catre unitatea beneficiara si proiectant.

Instalatiile tehnologice, aflate in functiune la data aparitiei prezentelor norme si care nu corespund in totalitate prevederilor acestora, vor functiona in continuare pe baza de instructiuni specifice care sa asigure desfasurarea activitatii in conditii de securitate.


6.1.Protectia individuala a muncitorului


Pentru a completa masurile tehnice de protectie colectiva luate in instalatii, este necesar sa se utilizeze echipamentul si materialele de protectie individuala prevazute in normativ.

Sefii de echipa, sefii de formatii si toti cei care organizeaza, conduc si controleaza procesul de productie, nu vor permite executarea nici unei operatii, inainte de a verifica dotarea fiecarui muncitor cu toate sortimentele necesare de echipament si materiale de protectie, cunoasterea modului corect de utilizare a acestora de catre toti muncitorii din subordine. Ei sunt raspunzatori de exacta dotare (si instruirea corespunzatoare) a personalului din subordine cu echipamentul de protectie si de lucru.

Fiecare persoana, indiferent de nivelul ei de pregatire, este obligata sa-si verifice, inainte de a intra in lucru, intregul echipament aflat in dotare, sa solicite inlocuirea celui degradat, sa solicite completarea acestuia cu noi sortimente, in functie de operatiile ce urmeaza a le efectua, sa cunoasca modul de a utiliza corect acest echipament in tot timpul lucrului.

Intreg personalul care are in primire echipament si materiale de protectie este obligat sa le intretina in stare corespunzatoare, iar in timpul cat acestea nu sunt intrebuintate, personalul este obligat sa le pastreze in conditii care sa le conserve si sa le protejeze contra degradarii si murdaririi.


6.2. Instructiuni specifice de PM pe faze ale procesului tehnologic

sau pe intreaga instalatie


Sulfurile de fier

Sulfurile de fier se intalnesc sub forma de depuneri de pulberi de culoare neagra sau cenusie, in recipientele unde s-au produs coroziuni prin actiunea sulfului si pot fi usor confundate cu cocsul (zona de separare TAME-MTBE).

Pericolul pe care il prezinta acesti compusi este legat de proprietatile lor piroforice, care ii fac sa se aprinda spontan in contact cu aerul. Astfel se pot produce incendii puternice in echipamentele proaspat deschise in care mai exista si urme de produse petroliere. Echipamentele tehnologice in care este posibila existenta sulfurilor de fier se vor sufla cu abur, in cantitate suficienta, si vor fi apoi spalate cu apa, inainte de a fi deschise. Depunerile a caror natura nu este certa se vor mentine in stare umeda pana la indepartarea lor din echipamente si depozitarea lor intr-un spatiu ferit.


Produse usoare rezultate din TAME-MTBE (lichide)

Hidrocarburile continute in benzina de cracare dizolva si indeparteaza grasimile naturale de la suprafata pielii, lasand-o fara protectie, susceptibile la iritatii si infectii.

Fluxurile de benzina care contin hidrocarburi aromatice in cantitati mai mari sunt deosebit de periculoase ca urmare a faptului ca benzenul are un efect cancerigen, iar aromatele mai grele au un efect narcotic.

In cazul in care astfel de produse vin in contact cu corpul trebuie imediat indepartate hainele si pielea va fi bine spalata cu apa calda si sapun. In cazul contactului cu ochii se vor lua aceleasi masuri descrise pentru produsele grele de cracare.

Gazele de la TAME-MTBE

Inhalarea vaporilor de hidrocarburi usoare de orice natura va fi evitata. Astfel de vapori pot fi toxici ca urmare a prezentei hidrocarburilor aromatice, a hidrogenului sulfurat, sau a altor substante nocive.

Persoana care a inhalat o cantitate de vapori de hidrocarburi trebuie scoasa din zona periculoasa, tinuta in repaus, si invelita pentru a fi incalzita, iar daca este necesar i se va face respiratie artificiala, cerand concomitent si ajutor medical specializat.


Hidrogenul sulfurat

Hidrogenul sulfurat este prezent in benzina de alimentare ca urmare a existentei sulfului continut in materia prima. El apare si in benzina nestabilizata, separatoarele de gaze, in produsele de varf de la stripare si debutanizare, in gazele sarace de la reabsorbtie si vaporii de la varful coloanei de stripare a apelor uzate.

Hidrogenul sulfurat este unul dintre cele mai toxice gaze si contactul cu o atmosfera ce contine chiar sub 0,1% volum H2S poate fi fatal, intr-un timp de 10 minute sau mai putin. La concentratii foarte scazute, H2S are mirosul caracteristic de oua stricate.

La deschiderea conductelor si echipamentelor care contin concentratii foarte mici de H2S se vor lua masuri de precautii extreme, iar in caz de nesiguranta se va utiliza un detector de H2S. La luarea probelor de gaze, la suflarea si la aerisirea conductelor si echipamentelor se vor precautii pentru a evita inhalarea de vapori. simtul mirosului este paralizat, astfel ca pericolul devine si mai mare.

O persoana expusa actiunii H2S poate deveni agitata si cu stari de ameteala, poate avea mersul nesigur sau isi poate pierde cunostinta. Persoana va fi imediat indepartata din zona periculoasa si i se va face respiratie artificiala si se va solicita imediat interventia medicala specializata.



6. Masuri generale de prevenire si stingere a incendiilor


La exploatarea instalatiei tehnologice din cadrul platformei MTBE-TAME se vor respecta cu strictete instructiunile din Cartea de operare, recomandate pentru fiecare utilaj in parte, intrucat orice avarie sau accident tehnic intervenit poate duce la incendii sau explozii cu accidente umane sau pierderi materiale considerabile.

Factorii specifici care determina gradul ridicat de pericol de explozie si incendiu sunt urmatorii:

cantitati mari de hidrocarburi - prezente in circuitul instalatiilor din cadrul platformei MTBE-TAME produse finite ca GPL, benzina);

nivelul ridicat al temperaturilor si presiunilor in instalatiile de prelucrare;

folosirea focului deschis in instalatiile de prelucrare (cuptoare);

caracteristicile hidrocarburilor privind autoaprinderea, arderea, precum si formarea in anumite conditii de amestecuri explozive in amestec cu aerul;

potentialul pericol de avarii si neetanseitati pe care le prezinta instalatiile si utilajele de prelucrare, transport si depozitare;

electricitatea statica si descarcarile electrice atmosferice care pot constitui surse de explozii sau incendii.

Este strict obligatoriu ca operatiile de pornire, oprire, reparatii si revizii ale instalatiilor de prelucrare si a celor auxiliare sa se faca in conformitate cu planul intocmit anterior in care se vor introduce masurile de protectie PSI.

Executarea la timp si de calitate a lucrarilor de reparatii si de revizie sunt hotaratoare in prevenirea avariilor, incendiilor sau exploziilor.

Este interzisa punerea in functiune a instalatiilor de prelucrare incomplete, neverificate si nepredate corespunzator, in timpul opririlor instalatiei pentru revizii si reparatii.

Este strict interzisa punerea in functiune a instalatiei de prelucrare daca instalatiile de stins incendiu, dotarile de prima interventie inclusiv instalatiile de alarmare si anuntare a incendiului, nu sunt aprovizionate, realizate si montate.

In cazul defectarii instalatiilor de stins incendiu se vor lua masuri urgente pentru repararea si aducerea lor in stare de functionare, iar pe parcursul nefunctionarii beneficiarul va asigura facilitatile prin alte surse si mijloace PSI.

In cazul detectarii scaparilor de produse la flansele conductelor la coloane sau alte aparate cu produse combustibile fierbinti, trebuie sa se intervina imediat cu abur la exterior de la prizele de abur prevazute pentru prevenirea aprinderii produsului (este interzisa aplicarea jeturilor de apa pe suprafetele utilajelor sau conductelor calde).

In timpul functionarii instalatiilor, trebuie controlat daca sunt scapari de gaze, vapori sau produse lichide inflamabile, fie datorita diferitelor defectiuni (fisuri, pori, coroziuni) fie prin neetanseitati de garnituri, curgeri la robinete, etc. In cazul scaparilor se va interveni imediat cu jet de abur si la remedierea defectiunilor respective, la nevoie oprindu-se instalatiile tehnologice in scopul prevenirii incendiilor sau exploziilor.

La instalatia tehnologica sau in orice loc unde se pot produce accidental scapari de gaze, vapori sau lichide datorita neetanseitatilor, defectiunilor si avariilor sunt strict obligatorii urmatoarele masuri :

  • instalatiile electrice vor fi de tip antiexploziv, in functie de planul de zonare;
  • pentru manipularea robinetelor se vor folosi numai carlige alamite sau din material neferos;
  • personalul de exploatare nu va folosi incaltaminte cu talpa de cauciuc, cu potcoave, cuie de fier, blacheuri, pentru evitarea producerii scanteilor si alunecarilor (se va folosi numai incaltaminte cu talpa din piele sau lemn);
  • lucrarile cu foc desfasurate pe platforma instalatiei in functiune sau in revizie, se vor face numai pe baza unui permis de lucru cu foc si numai dupa luarea tuturor masurilor prevazute in permis;
  • este interzisa folosirea tuturor sculelor care pot produce scantei;
  • este interzisa executarea de sapaturi in cadrul instalatiilor fara permis special pentru sapaturi.

Este obligatoriu ca personalul de operare sa cunoasca in mod temeinic instalatia, utilajele precum si factorii fizico-chimici care conditioneaza exploziile si incendiile de hidrocarburi, gaze etc., pentru a putea sti sa intervina in mod operativ si eficient in diverse situatii ce pot sa apara in timpul exploatarii (folosirea corespunzatoare a agentilor de stingere depinde in principal de aceste cunostinte).




}); Nu se poate descarca referatul
Acest referat nu se poate descarca

E posibil sa te intereseze alte referate despre:




Copyright © 2024 - Toate drepturile rezervate QReferat.com Folositi referatele, proiectele sau lucrarile afisate ca sursa de inspiratie. Va recomandam sa nu copiati textul, ci sa compuneti propriul referat pe baza referatelor de pe site.
{ Home } { Contact } { Termeni si conditii }