Разработка технологической схемы установки

Создание технологической схемы установки (производства) яв­ляется одним из важнейших этапов при разработке проекта. При работе над схемой проектировщик-технолог должен обеспечить возможность выработки необходимого ассортимента продуктов нужного качества при минимальных капитальных затратах и эксп­луатационных расходах, гарантировать бесперебойную работу запроектированного производства, безопасность и надежность экс­плуатации. Следует иметь в виду, что даже кратковременная оста­новка современной технологической установки по переработке нефти приводит к большому экономическому ущербу, нарушению снабжения потребителей нефтепродуктами и нефтехимическим сырьем. Технологическая схема первоначально разрабатывается на стадии "Проектная документация". При этом основой для разработ­ки технологической схемы являются исходные данные, выдаваемые отечественной исследовательской организацией, или базовый про­ект (базовая технология), представляемый зарубежным лицензиа­ром. Технологическая схема уточняется и дополняется при перехо­де к стадии рабочего проектирования.

При разработке технологической схемы проектировщиками последовательно проводятся: анализ и обоснование выбранного метода производства; определение перечня технологических опера­ций, намечаемых к реализации на установке, и составление вариан­тов принципиальных технологических схем; расчет материальных балансов установки по стадиям; расчет и выбор технологического оборудования; проектирование обвязки оборудования трубопрово­дами и рабочей технологической схемы; разработка схем автомати­зации технологического процесса.

Задача анализа и обоснования выбранного метода производства в настоящее время облегчается тем, что метод производства реко­мендуется в базовом проекте (научно-исследовательских данных). Для традиционных процессов при выборе метода производства ру­ководствуются накопленным опытом проектирования, учитывают результаты промышленной эксплуатации аналогичных произ­водств.

Использовав исходные данные для проектирования и выбрав метод производства, проектировщик-технолог определяет перечень технологических операций, намечаемых к реализации на установ­ке, и их последовательность, а затем изображает эту последователь­ность в виде принципиальной технологической схемы. Рекоменду­ется на этом этапе подготовить несколько вариантов принципиаль­ных технологических схем и представить их на обсуждение специалистов (например, членов технического совета проектного инсти­тута или технологической секции технического совета, специали­стов промышленных предприятий). На основе обсуждения вариан­тов технологических схем принимается решение о выборе опти­мальной схемы, над которой ведется дальнейшая работа.

Несмотря на то что ассортимент вырабатываемой продукции и перечень технологических установок нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий весьма велики, на этих установках реализуется относительно небольшое число типовых химических и физических процессов: массообменные (ректификация, абсорб­ция); теплообменные (подогрев, конденсация, охлаждение); гидро­механические (отстаивание, фильтрование, центрифугирование); механические (перемешивание, транспортирование твердых и газо­образных материалов); химические (гидрирование, изомеризация, крекирование, хлорирование и др.).

Для осуществления этих процессов проектируются технологи­ческие узлы — аппараты или группы аппаратов с обвязочными тру­бопроводами и арматурой. Технологическая схема представляет собой совокупность ряда технологических узлов. Наиболее часто встречаются следующие технологические узлы: ректификационная колонна; трубчатая печь; центробежный или поршневой насос для транспортирования жидкостей; центробежный или поршневой компрессор для транспортирования газов; теплообменник для утилизации теплоты отходящих продуктов и нагрева сырья; аппарат воздушного охлаждения или водяной холодильник; реакторный блок.

Руководствуясь технологической схемой, состоящей из несколь­ких технологических узлов, проектировщик приступает к расчету ма­териальных балансов установки по стадиям. При расчете матери­альных балансов используются данные, содержащиеся в базовом. проекте, материалах научно-исследовательских институтов.

После составления материальных балансов проектировщик тех­нолог выполняет наиболее трудоемкую часть своей работы расчет аппаратуры и оборудования. Основные сведения о применяемых методах технологического расчета и выбора оборудования содер­жатся в гл. 8. Завершающим этапом расчета аппаратуры является составление схемы материальных и тепловых потоков, которую затем включают в состав расчетно-пояснительной записки к проек­ту установки. На рис. 14 в качестве примера приведена схема мате­риальных и тепловых потоков реакторного блока установки гидро­очистки керосиновой фракции.

На основании результатов расчета выбирают серийно выпуска­емое оборудование, подготавливают задания на разработку нестан­дартного оборудования. Сведения о выбранном оборудовании включают в спецификации, которые затем используют для заказа оборудования. Целесообразно, чтобы проектировщики рекомендо­вали для каждого вида оборудования нескольких поставщиков (рос­сийских и зарубежных), давая возможность заказчику произвести выбор на тендерной основе.

Рис. 14. Схема материальных и тепловых потоков реакторного блока установки гидроочистки керосиновой фракции. В кружках даны на схеме номера материаль­ных потоков, в прямоугольниках — тепловые потоки

Следующей стадией является проектирование обвязки аппара­тов и оборудования трубопроводами, которое проводится одновре­менно с выполнением технологической схемы.

Технологическая схема представляет собой графическое описа­ние технологической части проекта, она является основным источ­ником информации при составлении всех остальных частей проек­та. На технологической схеме наносят все оборудование и аппара­ты, необходимые для ведения процесса, условно, в виде линий изображают трубопроводные связи между отдельными элементами оборудования.

При составлении схемы производят разделение технологиче­ской схемы на отдельные технологические блоки, выбирают тип отключающих устройств и места их установки для выдачи задания на расчеты по оценке энергетического уровня каждого технологи­ческого блока и определения категории его взрывоопасное™, стре­мятся к тому, чтобы более четко изобразить последовательность технологических операций. Поэтому расположение оборудования на схеме может не совпадать с его последующим фактическим раз­мещением на установке. Аппараты в оборудование наносят на схе­му в соответствии с общепринятыми условными обозначениями (рис. 7.2).

Рис. 15. Условные обозначения оборудования на принципиальной технологической схеме

Каждый аппарат, нанесенный на схеме, имеет свой индекс. В нефтепереработке общепринятыми являются следующие буквен­ные индексы отдельных видов оборудования: К — ректификацион­ная или абсорбционная колонна; П — трубчатая печь; X — холо­дильник; ХК — конденсатор-холодильник; Т — теплообменник; Е — емкость; С — сепаратор; ПК, ЦК — поршневой и центробеж­ный компрессор соответственно; Н — насос; И — инжектор-смеси­тель; М — аппарат с перемешивающим устройством; Ф — фильтр. Аппаратам и оборудованию присваивают номера в соответствии с последовательностью технологических операций на установке. Комбинированные установки разбивают на отдельные блоки (сек­ции), каждому из которых присваивают номер. Индексация обору­дования отражает его принадлежность к той или иной секции.

Собственная нумерация присваивается также трубопроводам. Следует отметить, что во многих странах принята система нумера­ции трубопроводов, которая не только отражает принадлежность трубопровода к той или иной секции установки, но и содержит информацию о диаметре трубопровода, классе и параметрах (давле­нии, температуре) перекачиваемого продукта. Эта система в насто­ящее время начала применяться в России.

В экспликации трубопроводов содержатся сведения о наимено­вании, группе, категории трубопровода в соответствии с ПБ 03-585—03 и ПБ 10-573—03, технологических и максимально возмож­ных параметрах перекачиваемой среды, необходимости изоляции и обогрева, числе паровых и водяных спутников, наличии электро­обогрева.

В экспликации предохранительных устройств содержатся сведе­ния о предохранительных клапанах, количествах сброса, парамет­рах сбрасывания предохранительных устройств, типе предохрани­тельных устройств и т. д.