Тса заочники / Вариант3_4

1.1 Краткое описание технологического процесса

Цех № 2508 предназначен для получения стирола методом дегидратации метилфенилкарбинола и гидрирования ацетофенона производства стирола с получением окиси пропилена.

Процесс гидрирования ацетофенона состоит из двух стадий:

- стадия гидрирования ацетофенона;

- стадия выделения катализатора.

Процесс гидрирования ацетофенона в метилфенилкарбинол осуществляется в присутствии меднохромбариевого катализатора.

Процесс гидрирования ацетофенона протекает при температуре до 185 ⁰С и давлении до 4,9 МПа (49 кгс/см²).

Химизм процесса выражается следующей основной реакцией, которая протекает с выделением тепла:

О Н

|| _{катализатор} ||

С₆Н₅-С-СН₃+Н₂  С₆Н₅-СН-СН₃

|

OH

ацетофенон метилфенилкарбинол

Кроме основной реакции протекает ряд побочных реакций с получением этилбензола, изопропилбензола, толуола:

O

|| _{катализатор}

С₆Н₅-С-СН₃+2Н₂  С₆Н₅-СН₂-СН₃+Н₂О

ацетофенон этилбензол

_{катализатор}

С₆Н₅-СН=СН₂+Н₂  С₆Н₅-СН₂-СН₃

стирол этилбензол

СН₃

|| _{катализатор}

С₆Н₅-С=СН₂+Н₂  С₆Н₅-СН-СН₃

метилстирол изопропилбензол

O

|| _{катализатор}

С₆Н₅-СН+2Н₂  С₆Н₅-СН₃+Н₂О

бензальдегид толуол

Колонна поз. Кт-750 – ректификационная колонна с решетчатыми тарелками, предназначена для выделения фракции ацетофенона из кубовой жидкости колонны поз. Кт-700 и работает под вакуумом.

Режим работы колонны:

Остаточное давление, Па верха - 0 – 5320

куба - 665 – 19950

Температура, ^оС куба - 120  30

Кубовая жидкость колонн поз. Кт-700 поступает на 6, 20 тарелку или в куб колонны поз. Кт-750 в зависимости от состава сырья. На 6 тарелку поз. Кт-750 также подается ацетофенон-рецикл. Подвод тепла к колонне поз. Кт-750 производится через испаритель поз. Т-753, обогреваемый водяным паром. Расход пара на испаритель поз. Т-753 регулируется с коррекцией по уровню в кубе колонны поз. Кт-750.

При остаточном давлении в кубе колонны поз. Кт-750 123275 Па включается блокировка:

- закрывается отсечной клапан на линии подачи водяного пара в испаритель поз. Т-753.

Паровой конденсат из испарителя поз. Т-753 сливается в конденсатосборник поз. Е-753^а, откуда непрерывно, по уровню в сборнике, отводится в емкость поз. Е-780.

Кубовая жидкость колонны поз. Кт-750 насосом поз. Н-758 циркулирует через 6-ю тарелку колонны для улучшения отгона ацетофенона. Избыток подается на дополнительную разгонку в роторно-пленочный испаритель поз. Пс-740,Пс-760 с коррекцией по температуре в кубе колонны поз. Кт-750.

Пары фракции ацетофенона с верха колонны поз. Кт-750 поступают в конденсаторы поз. Т-754, поз. Т-755, где конденсируются за счет охлаждения промышленной водой. Несконденсированные пары ацетофенона после конденсатора поз. Т-755 направляются в сепаратор поз. О-763₆, где происходит отделение жидкости от паров. Конденсат, ацетофеноновая фракция, из конденсаторов поз. Т-755, поз. Т-754 и сепаратора поз. О-763₆, стекает в сборник поз. Е-754^а, откуда насосом поз. Н-757 подается в колонну в виде флегмы, избыток ацетофеноновой фракции, по уровню в сборнике поз. Е-754^а, непрерывно откачивается в емкость поз. Е-809 цеха N 2505.

Ацетофеноновая фракция из емкости поз. Е-809 цеха №2505 насосом поз. Н-810 подается в теплообменник поз. Т-570, обогреваемый метановодородной фракцией, выходящей из реактора поз. Р-504. Расход ацетофенона поддерживается постоянным.

Нагретая в теплообменнике поз. Т-570 ацетофеноновая фракция поступает в теплообменник поз. Т-501, где подогревается водяным паром до температуры не более 150 С. Температура ацетофеноновой фракции поддерживается постоянной подачей пара в теплообменник поз. Т-501.

После теплообменника поз. Т-501 ацетофеноновая фракция подается в верхнюю часть реактора поз. Р-504. В эту же линию дозируется суспензия меднохромбариевого катализатора насосом поз. Н-551а из аппарата с мешалкой поз. Л-511.

Реактор поз. Р-504 - вертикальный цилиндрический аппарат с барботером и «рубашкой» обогрева, предназначен для гидрирования ацетофенона в присутствии суспензии меднохромбариевого катализатора. В данном реакторе протекает экзотермическая реакция – реакция с выделением тепла.

Режим работы реактора:

Давление от 3,5 до 4,9 МПа

Температура 175±10С

В нижнюю часть реактора поз. Р-504 через барботер подается метановодородная фракция из корпуса 115/2 цеха № 2505, предварительно подогреваясь паром до температуры не более 150С в теплообменнике поз. Т-505. Расход метановодородной фракции поддерживается постоянным. Температура метановодородной фракции после теплообменника поз. Т-505 поддерживается постоянной. Для нагрева до температуры реакции при пуске в «рубашку» реактора предусмотрена подача водяного пара 0,5 МПа (5кгс/см²).

Давление метановодородной фракции на вводе в корпус регистрируются. Давление в реакторе поз. Р-504 поддерживается постоянным выводом метановодородной фракции в сепаратор поз. Е-592 и далее в сепаратор поз. О-508.

При занижении давления метановодородной фракции на входе в реактор поз. Р-504 0,5 МПа (5 кгс/см²) закрывается электрозадвижка № 22-6 на линии подачи метановодородной фракции в реактор.

Уровень в реакторе поддерживается постоянным выводом гидрогенизата в сепаратор поз. Л-506. При завышении уровня в реакторе поз. Р-504 выше 1280 мм закрывается электрозадвижка № 23-6 на линии подачи ацетофенона в реактор. При занижении уровня в реакторе поз. Р-504 ниже 80мм автоматически закрывается электрозадвижка № 23-10 на линии выхода гидрогенизата из реактора.

При завышении температуры в реакторе поз. Р-504 более 185С закрываются электрозадвижки № 18-10, № 18-6 на линиях подачи пара в теплообменники поз. Т-501, поз. Т-505.

Метановодородная фракция, не вступившая в реакцию с ацетофеноном, из верхней части реактора поз. Р-504, поступает в теплообменник поз. Т-570, где охлаждается ацетофеноновой фракцией и поступает в сепаратор поз. Е-592.

Конденсат из сепаратора поз. Е-592 сливается в емкость поз. Е-519. Уровень в сепараторе поз. Е-592 поддерживается постоянным клапаном на линии слива из сепаратора.

Часть метановодородной фракции, содержащая непрореагированный водород, через сепараторы поз. Е-592, поз. О-508 выводятся на факел цеха №2108.

Предусмотрена подача метановодородной фракции после сепаратора поз. О-508 в топливную сеть корпуса 120/4 цеха № 2509.

Из нижней части реактора поз. Р-504 гидрогенизат с суспензией катализатора поступает с сепаратор среднего давления поз. Л-506. Из сепаратора поз. Л-506 пары гидрогенизата и метановодородная фракция поступают в конденсатор поз. Т-571, где конденсируются промышленной водой.

Конденсат возвращается в сепаратор поз. Л-506, отдувки после теплообменника поз. Т-571 направляются в сепаратор поз. О-508; давление в сепараторе поз. Л-506 поддерживается до 0,8 МПа (8,0 кгс/см²). Гидрогенизат с суспензией ка­тализатора из сепаратора поз. Л-506, по уровню, подается в сепаратор низкого давления поз. Л-509.

Для окончательного выделения водорода, растворенного в гидрогени­зате, в сепаратор поз. Л-509 непрерывно через барботер подается азот 0,3 МПа (3,0 кгс/см²). Расход азота поддерживается постоянным. При за­нижении давления азота в линии к аппарату поз. Л-509 менее 0,07 МПа (0,7 кгс/см²) автоматически открывается электрозадвижка № 29-6 на линии подачи азота давлением 2,6 МПа (26 кгс/см²) из цеха N 2505.

Отдувки из сепаратора поз. Л-509 поступают через конденсатор поз.Т-521, где охлаждаются промышленной водой, в сепаратор О-526.

Давление отдувки после конденсатора поз. Т-521 регулируется клапаном на этой линии. Конденсатор поз. Т-521 охлаждается промышленной водой. Сконденсировавшийся гидрогенизат после конденсатора поз. Т-521 сливает­ся в сепаратор поз. Л-509. Гидрогенизат с суспензией катализатора из сепаратора поз. Л-509, по уровню, насосом поз. Н-578 подается в выпарной аппарат поз. Пс-512.

Таблица 1 – Описание сырьевых, продуктовых потоков и вспомогательных потоков

N	Наименование	Показатели качества, обязательные для проверки	Норма (по ГОСТУ, стандарту предприятия)
1	2	3	4
1	Сырье: Питание колонны поз. Кт-750	Состав % масс: 1. Стирол, не более 2. Метилстирол 3. Бензальгид 4. Ацетофенон 5. МФК 6. Смола	7,0 0,07 0,36 80,34 18,47 0,69
2	Метановодородная фракция	1. Водород, не менее 2. Метан, не более 3. Окись углерода (СО), не более	94,0 6,0 0,0010
3	Фракция ацетофенона	1. Стирол, не более 2. Влага, не более	7,0 0,2
4	Продукты: Фракция АЦФ	1. Стирол, не более 2. Метилстирол 3. Бензальгид 4. АЦФ 5. МФК	7,0 0,07 0,34 80,79 17,6
5	Фракция метилфенилкарбинола (гидрогенизат)	1. Массовая доля этилбензола, не более 2. Массовая доля изопропил-бензола, не более 3. Массовая доля стирола, не более 4. Массовая доля ацетофенона, не более 5. Массовая доля метилфенилкарбинола, не менее 6 6. Массовая доля воды, не более	25 0,1 0,1 28 60 0,5
Продолжение таблицы 1
1	2	3	4
6	Вспомогательные материалы: Катализатор медно-хромбариевый, порошкообразный	1. Внешний вид 2. Химические соот-ветствия в расчете на су-хой продукт, % масс:СнО Сr2О3 ВаО 3. Кислоторастворенный хром, % масс не более 4. Кислоторастворимая медь, % масс не более 5. Влаги, % масс 6. Активность катализатора –степень гидрирования ацетофенона % масс, не менее 7. Щелочность катализатора, мг/дм3, не менее	Порошок черного цвета 46±2,0 45±2,0 7,5±1,5 0,5 2,5 1,0 30,0 0,5
7	Теплоноситель ТНК	Внешний вид 2. Плотность при 20 оС, г/см3 3. Температура начала кристаллизации, оС, не выше 4. Водородный показатель (рН) не ниже 5. Коррозионное воздействие на уг-леродистую сталь, г/м2.ч, не более	Однородная прозрачная жидкость 1,085-1,090 1,090-1,100 минус 48 7,0 9,0 0,1 0,1
Продолжение таблицы 1
1	2	3	4
8	Азот газообразный и жидкий	1. Объемная доля азота, не менее 2. Объемная доля кислорода, не более 3. Объемная доля водяного пара в газообразном азоте, не более 4. Содержание масла в газообразном азоте 5. Содержание масла, механических примесей и влаги в жидком азоте 6. Объемная доля водорода, не более 7. Объемная доля суммы углеродосодержащих соединений в пересчете на СН4, не более	99,996 0,001 0,0007 не определяется выдерживает испытание по п. 3.8 0,001 0,001
9	Вода оборотная (промышленная вода)	1. Водородный показатель (рН) 2. Содержание кальция в мг/дм3, в пересчете на Са СО3 3.Содержание ортофосфатов (не фильтрованная проба), мг/дм3 4. Содержание ортофосфатов (фильт- рованная проба), мг/дм3, не более 5. Солесодержание, мг/дм3, не более 6. Жесткость общая, мг/дм3 Са СО3 7. Электропроводность, мкСм/см2	7,0 – 7,4 1000 – 1200 11,0 – 17,0 11,0 – 14,0 2700 1400 не нормируется

Также на установку гидрирования ацетофенона в виде энергетических потоков поступает пар и электроэнергия.

Структурная схема процесса как объекта управления показана на рис. 1.1:

Рис. 1.1. Структурная схема процесса как объекта управления

Перечень управляющих потоков, возмущающих воздействий и регулируемых параметров для колонны Кт-750, реактора Р-504, конденсаторов Т-521, Т-754,Т-755, емкостей Е-753а, Е-754а, испарителя Т-753, сепараторов Л-506, Л-509,Е-592, О-508, О-763₆ и теплообменников Т-501, Т-505, Т-570_1,2.

Таблица 2 – Возмущающие воздействия

№	Обозн.	Возмущающие воздействия
1	Fк.ж.	По расходу сырья в колонну поз. Кт-750
2	Tк.ж.	По температуре сырья в колонну поз. Кт-750
3	Qк.ж	По составу сырья в колонну поз. Кт-750
4	Fацф	По расходу АЦФ в теплообменник поз. Т-5701,2
5	Tацф	По температуре АЦФ в теплообменник поз.Т-5701,2
6	Qацф	По составу АЦФ в теплообменник поз. Т-5701,2
7	Fмвф	По расходу МВФ в теплообменник поз. Т-505
8	Tмвф	По температуре МВФ в теплообменник поз. Т-505
9	Qмвф	По составу МВФ в теплообменник поз. Т-505
10	Z (z1,z2…)	Воздействия окружающей среды, старение установки и т.д.

Таблица 3 – Управляющие потоки, контролируемые и регулируемые параметры

№	Обозн.	Управляющие потоки
1	2	3
1	F'с.	Изменение расхода сырья от колонны поз. Кт-700
2	F'к.	Изменение расхода конденсата от поз. Н-781
3	F'п.	Изменение расхода пара в испаритель поз. Т-753
4	F п.к.	Изменение расхода парового конденсата в емкости поз. Е-753а
5	F''с.	Изменение расхода кубовой жидкости от колонны поз. Кт-750
6	F п.п.в.	Изменение расхода прямой промышленной воды в конденсатор поз. Т-754
7	Fацф	Изменение расхода АЦФ в емкость поз. Е-754а
8	F'' п.	Изменение расхода пара в теплообменник поз. Т-501
9	F' ацф	Изменение расхода АЦФ в теплообменник поз. Т-5701,2
10	F' мвф	Изменение расхода МВФ в теплообменник поз. Т-505
11	F''п.	Изменение расхода пара в теплообменник поз. Т-505
12	F'мвф	Изменение расхода МВФ содержащей не прореагированный водород после сепаратора поз. Е-592
13	Fг.	Изменение расхода гидрогенизата выходящего из реактора поз. Р-504
14	Fк.	Изменение расхода конденсата в сепараторе поз. Е-592
15	Fотд.	Изменение расхода отдувок после сепаратора поз. О-508
16	Fотд.	Изменение расхода отдувок после теплообменника поз. Т-521
17	Fг.	Изменение расхода гидрогенизата в сепаратор поз. Л-509
18	Fазота	Изменение расхода азота в сепаратор поз. Л-509

Таблица 4 – Параметры сигнализации

№	Параметры сигнализации	Предельные значения
		мин.	мак.
1	2	3	4
1	Давление в кубе колонны поз. Кт-750	-	24,9 кПа
2	Уровень в кубе колонны поз. Кт-750	200 мм	1600 мм
Продолжение таблицы 4
1	2	3	4
3	Уровень в емкости поз. Е-754а	400 мм	800 мм
3	Состав АЦФ после емкости поз. Е-754а	АЦФ 80 % масс	-
4	Температура в реакторе поз. Р-504	-	185 °С
5	Уровень в реакторе поз. Р-504	80 мм	1280 мм
6	Уровень в сепараторе поз. Е-592	120 мм	480 мм
7	Уровень в сепараторе поз. Л-506	-	1280 мм
8	Уровень в сепараторе поз. Л-509	-	800 мм
9	Уровень в сепараторе поз. О-508	120 мм	500 мм
10	Состав гидрогенизата после сепаратора поз. Л-509	МФК 55 % масс
11	Давление на линии подачи азота в сепаратор поз. Л-509	70 кПа	-
12	Давление на входе в реактор поз. Р-504	500 кПа

Таблица 5 – Параметры блокировки

№	Параметры блокировки	Предельные значения		Требуемая погрешность измерения в абсолютных величинах
		мин.	мак.
1	Давление на входе в реактор поз. Р-504	500 кПа	-	±1,0
2	Уровень в реакторе поз. Р-504	80 мм	1280 мм	±1,5
3	Температура в реакторе поз. Р-504	-	185°С	±1,0
4	Давление на линии подачи азота в сепаратор поз. Л-509	70 кПа	-	±1,5
5	Давление в кубе колонны Кт-750		19,95 кПа	±1,5