Отчет по производственной практике в ОАО «Метафракс»

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 нм3/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/м3 или H2 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 нм3/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 нм3/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 1,0¸7,0 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).

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 нм3/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 250¸290 °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 90¸120 °C и при этом частично конденсируется. Температура газожидкостной смеси на выходе из теплообменника контролируется по показаниям индикатора TI-4100-50 (TI-4100-51) на ЦПУ.

Газожидкостная смесь, выходящая из теплообменников поз.1532/1, 2, объединяется в один поток и направляется на дальнейшее охлаждение, при этом объединенный поток снова делится на два потока. Первый поступает в АВО поз.1633, где при охлаждении газожидкостной смеси до температуры не более 75 °C происходит конденсация метанола и воды, образовавшихся в ходе реакции синтеза. Температура газожидкостной смеси перед АВО поз.1633 (90¸120 °C) контролируется по индикатору TI-4210. Регулирование температуры конденсации осуществляется изменением степени открытия жалюзи АВО по месту и количеством включаемых в работу вентиляторов. Температура газожидкостной смеси после АВО поз.1633 контролируется по индикатору TI-4209. Повышение температуры до 80 °C сигнализируется на ЦПУ по TAH-4209. Второй поток газожидкостной смеси отбирается от общей линии перед АВО поз.1633 и отводится к подогревателю поз.1537, где используется для подогрева природного газа, поступающего на агрегат, до температуры не более 95 °C по TI-1031. Газожидкостная смесь при этом охлаждается до температуры не более 75 °C (по TI-1033) и затем объединяется с потоком, идущим от АВО поз.1633. Объединенный поток направляется на дальнейшее охлаждение в конденсатор поз.1535, его температура (не более 75 °C) контролируется по TI-4230. В конденсаторе поз.1535 газожидкостная смесь охлаждается оборотной водой. Газожидкостную смесь необходимо охлаждать до возможно более низкой температуры, чтобы максимально сконденсировать метанол сырец.

Для поддержания на оптимальном уровне инертных компонентов (CH4 и избыток H2) и для регулирования давления в цикле синтеза часть газа (не более 120000 нм3/час) отводится в коллектор продувочных газов. Давление циркуляционного газа в коллекторе всаса компрессора (в месте отбора продувочных газов) измеряется по месту манометром PI-4203, на ЦПУ – индикаторами PI-4204 и PI-4204/1. В период пуска, остановки и аварийных ситуаций отвод газа из цикла синтеза на факел осуществляется с помощью клапана PV-4204, который управляется регулятором PIC-4204 с ЦПУ.

Метанол сырец из сепаратора поз.1-V-1134 через фильтры высокого давления поз.1731/1, 2, для контроля чистоты которых установлены местные перепадомеры PDI-4211, PDI-4212, поступает в сборник жидкого метанола сырца поз.1135, предварительно смешиваясь с потоком метанола-сырца от БПС. Уровень в сепараторе поддерживается клапанами  
LV-4205/A, B с помощью регулятора LIC-4205. В качестве переменной для регулятора используется модуль LI-4205-M со стандартным алгоритмом «среднее из трёх». Контроль уровня в сепараторе поз.1-V-1134  по месту осуществляется по показаниям местных индикаторов с датчиков уровня LT-4205-1, LT-4205-2, LT-4205-3. На ЦПУ уровень контролируется по индикаторам LI-4205-1, LI-4205-2, LI-4205-3. При понижении уровня до 15% по показаниям LI-4205-M на ЦПУ срабатывает сигнализация LAL-4205, при повышении уровня до 60% по показаниям LI-4205-M - сигнализация LAH-4205. Дальнейший рост уровня до 90%  приводит к срабатыванию блокировки LAHH-4205 по стандартному алгоритму «два из трёх», что вызывает остановку циркуляционного компрессора поз.3132 для предотвращения попадания жидкого метанола сырца в компрессор.

В сборнике метанола сырца поз.1135 за счет понижения давления газы, растворенные в жидком метаноле сырце, десорбируются (выделяются) из жидкой фазы. Поддержание давления в сборнике метанола сырца поз.1135 не более 0,6 МПа осуществляется отводом десорбируемых газов (H2, CH4, CO2, CO) на сжигание во вспомогательных горелках печей риформинга с помощью регулятора PIC-4213 через клапан PV-4213A. Регулятор PIC-4213 управляет также клапаном PV-4213B, который используется для отвода избытка газа на факельную установку в период пуска, остановки и аварийных ситуаций. Давление в сборнике поз.1135 по месту контролируется по манометрам PI-4214, PI-4215, на ЦПУ – по шкале регулятора PIC-4213. При повышении давления в сборнике до 0,89 МПа срабатывают предохранительные клапана PSV-4205/A, B, сбрасывающие избыточное давление в ресивер факельной установки поз.1160.

Уровень в сборнике поз. 1135 поддерживается регулятором уровня LIC-4207 с помощью клапана LV-4207. По месту уровень контролируется по уровнемерным стеклам  
LG-4206/A, B и местному индикатору LI-4207A, а на ЦПУ – по шкале регулятора LIC-4207. Минимальный уровень (15%) сигнализируется по LAL-4207, максимальный (65%) - по LAH-4207. Предусмотрена блокировка LAHH-4206 по высокому уровню в сборнике поз.1135 (3300 мм выше тангенсальной линии), которая приводит к остановке компрессора конвертированного газа поз.3131 по алгоритму "1+2" в случае подтверждения высокого уровня в дренажном резервуаре поз.1240 (LAH-8707 – 90%) или в ресивере факела поз.1160 (LAH-8703 – 90%).

Из сборника поз.1135 метанол сырец отводится через фильтры поз.1732/1, 2 в расширительный сосуд поз.1152. Перепад давления на фильтрах (н/б 0,05 МПа) замеряется перепадометром PDI-4216 .

2.4 Возможные опасности на рабочем  месте, анализ экологической безопасности