Курсовая работа (т): Роль автоматизации в процессе производства нефтяного кокса

Роль автоматизации в процессе производства нефтяного кокса

Содержание

Задание

Аннотация

Нормативные ссылки

Определения

Введение

. Описание технологического процесса

.1 Характеристика сырья

.2 Основные показатели и факторы промышленного процесса

.3 Свойства и механизм процесса образования кокса

.4 Характеристика получаемой продукции

.5 Технологическая схема установки

. Постановка задачи

. Выбор и обоснование параметров регулирования контроля и сигнализации

. Выбор и обоснование технических средств автоматизации

Заключение

Литература

Аннотация

Целью данной курсовой работы является изучение роли автоматизации в процессе производства нефтяного кокса. Актуальность избранной темы вызвана тем, что внедрение специальных автоматических устройств приводит к увеличению количества продукции и улучшению его качества, росту производительности труда, снижению себестоимости продукции, улучшению условий работы, удлинению сроков эксплуатации оборудования и т. д.

Первая часть работы посвящена описанию технологического процесса, здесь же описывается характеристики сырья и получаемой продукции, основные факторы процесса и описание технологической схемы.

Во второй части приводятся основные задачи и цели по изучению роли автоматизации в процессе производства.

В третьей части содержится обоснование основных контуров процесса, которые необходимо автоматизировать.

Выбор и обоснование технических средств автоматизации, а также характеристика всех технических средств автоматизации приводится в четвертой части.

В заключении представлены основные выводы и результаты проделанной работы.

Нормативные ссылки

В настоящем курсовом проекте использованы ссылки на следующие нормативные документы:

ГОСТ 2.102 - 68 ЕСКД. Виды и комплектность конструкторских документов.

ГОСТ 2.104 - 68 ЕСКД. Основные надписи.

ГОСТ 2.201 - 80 ЕСКД. Обозначение изделии и конструкторских документов.

ГОСТ 2.301 - 68 ЕСКД. Форматы.

ГОСТ 2.601 - 95 ЕСКД. Эксплуатационная документация.

ГОСТ 2.304 - 81 ЕСКД. Шрифты чертёжные.

ФС ЮКГУ 4.6 - 002 - 2005 СМК. Правила оформления учебной документации. Общие требования к графически документам.

ГК РК 04 - 99 «классификатор продукции по видам экономической деятельности» (КПВЭД)

Определения

Автоматизация - применение технических, экономико-математических методов и систем управления, освобождающих человека частично или полностью от непосредственного участия в процессах получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов или информации.

Измерительный прибор - средство измерения, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем.

Контроллер - электрический многопозиционный переключающий аппарат низкого напряжения, с помощью которого изменяют режим работы приемников электрической энергии.

Преобразователь - электрическое, гидравлическое ил пневматическое устройство, формирующее выходной сигал, который связан с одним либо с несколькими сигналами заданной функциональной зависимостью.

Термопара - термочувствительный элемент в устройствах для измерения температуры, системах управления и контроля. Состоит из двух последовательно соединенных между собой разнородных проводников ил полупроводников.

Регулирующие органы - по конструкции представляют собой устройства, монтируемые непосредственно в технологические трубопроводы. Это различные клапаны, заслонки шибера и т. п.

Кокс - целевой продукт коксования , представляет собой твердый остаток с содержание углерода более 96%.

Коксование - промышленный метод переработки тяжелых нефтяных остатков, осуществляют с целью получения кокса.

Гудрон - основное сырьё для процесса коксования, продукт вакуумной перегонки мазута.

Легкий и тяжелый газойли - побочные продукты коксования, первый направляется на смешение с дизельным топливом, последний направляется на установки термического крекинга (используется для получения сажи).

Смолы и асфальтены - высокомолекулярные компоненты тяжелых нефтей и нефтяных остатков сложного строения.

Фаза - термодинамически равновесное состояние вещества.

Мезофаза - промежуточная фаза.

Введение

Образование кокса при термическом крекинге ограничивает возможности дальнейшего углубления процесса. Однако, если не опасаться образования кокса, не считать его вредным побочным продуктом, то выход светлых дистиллятов можно значительно повысить.

Такой термический процесс, при котором наряду с дистиллятами получают в качестве конечного продукта нефтяной кокс, называется коксованием. В настоящее время коксование служит как для увеличения выхода светлых нефтепродуктов из тяжёлого сырья, так и для производства пользующегося большим спросом нефтяного электродного кокса.

Замедленное коксование, относится к вторичной перегонке и играет значительную роль в переработке нефти. На сегодняшний день потребность в нефтяном коксе, как более дешевым и высококачественном материале, чем кокс, получаемый на основе угля (пековый), весьма значительна и непрерывно возрастает. Основной потребитель кокса - алюминиевая промышленность: кокс служит восстановителем при выплавке алюминия из алюминиевых руд. Из других областей применения кокса следует назвать использования его в качестве сырья для изготовления графитированных электродов для сталеплавильных печей, для получения карбидов (кальция, кремния) и сероуглерода. Специальные сорта применяют как конструкционный материал для изготовления химической аппаратуры, работающей в условиях агрессивных сред.

1.     
Описание технологического процесса

.1 Характеристика сырья

Нефть Охинского месторождения относится к нефтям острова Сахалин. В геологическом строении о. Сахалин принимают участие мезакайнозойские и палеозойские отложения. В Восточно-Сахалинском антиклинории выделяют семь антиклинальных зон: Эхабинская (I), Приморская (II), Cабинская (III), Некрасовская (IV), Гыргыланьинская (V), Паромайская (VI), Катанглийская (VII), к которым приурочены все открытые нефтяные и газовые месторождения. В Эхабинской антиклинальной зоне исследованы нефти пяти месторождений: Южно-Колендинского, Колендинского, Охинского, Северо-Охинского, Эхабинского и Тунгорского.

Сахалинские нефти имеют весьма разнородный состав, они значительно различаются между собой и в пределах одного месторождения. Нефти близки лишь по содержанию серы. Подавляющее большинство нефтей малосернистые и относятся к I классу.

Содержание смолистых веществ в отдельных нефтях невысокое: в некрасовской нефти смол селикагеливых 1,61%; в паромайской 2,70%. Наибольшим содержанием смолистых веществ отличаются Катанглийская (14,90%) и охинская нефти(17,20%). Сахалинские нефти значительно различаются по содержанию парафина и выходу светлых фракции. Наименьшим содержанием парафина и светлых фракции отличатся нефти катанглийкой и гыргыланьинской зон. Наиболее высоким содержанием парафина отличаются тунгорская нефть - 4,87% при температуре плавления парафина 500С.

Бензиновые фракции большинства сахалинских нефтей имеют высокие октановые числа, что объясняется значительным содержанием нафтеновых и ароматических углеводородов. Эти фракции являются прекрасным сырьем для каталитического риформинга. Содержание нафтеновых углеводородов во всех бензиновых фракциях превышает 30%, для большинства бензиновых фракций оно составляет 40-50%. Сера в бензиновых фракциях большинства нефтей практически отсутствует.

Керосиновые дистилляты отличаются плохими фотометрическими свойствами и повышенной против технических норм кислотностью.

Низкие цетановые числа, высокие показатели вязкости, а также утяжеленный фракционный состав при низких температурах застывания не позволяют получать из большинства нефтей зимних и арктических дизельных топлив.

Из многих сахалинских нефтей могут быть получены топочные и флотские мазуты. Дистиллятные масленые фракции отличаются большим содержанием ароматических углеводородов(41-69%).

Согласно технологической классификации все изученные сахалинские нефти относятся к I классу. Среди нефтей преобладают нефти типа Т1, по содержанию парафина большинства нефтей относятся к виду П2.

Таблица 1 - Характеристика Охинской нефти

Таблица 2 - Разгонка нефти по ГОСТу 2177-66

Таблица 3 - Элементный состав

Таблица 4 - Потенциальное содержание (в вес.%) фракций в нефти

1.2 Основные показатели и факторы промышленного процесса

Предусмотрена возможность работы камеры при двух давлениях: ≈ 0,4 МПа при переработке малосмолистого сырья и при ≈ 0.18 МПа в случае высокосмолистого сырья. Малосмолистое сырье дает меньше кокса и больше продуктов разложения, поэтому во избежание чрезмерно большой скорости паров и переброса части содержимого, камеры в колонне поддерживают давление более высоким. Так, при работе на малосернистой жирновской нефти выход кокса, составляет всего 12,5%, а при работе на крекинг-остатке ромашкинской нефти он равен 33%; соответственно, суммарный выход газа, бензина и легкого газойля, составляет 60,3% из малосмолистого сырья и 37,0 % из смолистого.

При коксовании тяжелых газойлей термического или каталитического крекинга повышенное давление играет решающую роль, так как сырье при 495-510 оС на входе в камеру и при 440-460 оС на выходе и при давлении, близком к атмосферному, будет находиться в основном в газовой фазе, и выход кокса будет низкий. Например, при коксовании утяжеленного газойля термического происхождения в автоклаве при атмосферном давлении получено 7,9% кокса и 82,6% дистиллята; 9,5% приходилось на газ и потери; та же сырье, прококсованное при ~0,3 МПа, дало 15,9% кокса, 70,2% дистиллята и 13,9% газа.

Большое влияние на выход и, качество кокса оказывает коэффициент рециркуляции сырья. Обычно он составляет от 0,2 да 0,6. Более низкие значения соответствуют остаточному сырью (гудроны, остатки вис6рекинга) при получении «рядового» кокса. При получении высококачественного «игольчатого» кокса используют ароматизированное дистиллятное сырье и разбавление его рециркулятом благоприятно влияет на качество кокса, так как рециркулят, побывавший в зоне коксования, содержит даже больше тяжелых ароматических углеводородов, чем исходное сырье.

Качества кокса заметна зависит от температуры нагрева сырья в печи. Чем выше температура на входе в камеры, тем меньше содержание летучих в коксе и тем выше его механическая прочность. Однако эта температура ограничена возможностью закоксовывания труб, а также образованием в камере некондиционного «гроздьевидного» кокса.

Прокаливание кокса. Некоторые установки замедленного коксования снабжены прокалочными агрегатами для удаления из кокса основной части так называемых летучих.

Выход летучих определяется количеством паров и газов, выделяющихся при нагревании и выдерживании кокса при определенных стандартных условиях (по ГОСТ 3929-65 прокаливание кокса ведут в течение 7 мин при 850 оС). Максимально допустимое содержание летучих 7% (масс.) для кокса l-го сорта и 9% (масс.) для кокса 2-го сорта. Так как кокс замедленного коксования откладывается в камерах при относительно низких температурах, то указанное содержание летучих не всегда удается выдержать. Частичного снижения летучих (на 1-1,5%) можно достигнуть, подавая после заполнения камеры коксом горячие (500 оС и выше) пары газойля, смешанные с водяным паром-турбулизатором. Однако для последующей подготовки кокса к использованию в производстве анодной массы или графитированных электродов его необходимо прокалить при 1200-1300 оС. В результате прокаливания повышается относительное содержание углерода в коксе, увеличивается его истинная плотность и снижается электрическое сопротивление.