首届大学生化工安全设计大赛题目.docx
- 文档编号:8997831
- 上传时间:2023-02-02
- 格式:DOCX
- 页数:12
- 大小:21.30KB
首届大学生化工安全设计大赛题目.docx
《首届大学生化工安全设计大赛题目.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《首届大学生化工安全设计大赛题目.docx(12页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
首届大学生化工安全设计大赛题目
“道达尔杯”首届全国大学生化工安全设计大赛
题目
完成30万吨/年气体分离装置工艺设计及安全预评价。
作品应包括以下内容:
1.工艺设计部分
(1)30万吨/年气体分离装置带控制点的工艺流程图(PipingandInstrumentationDiagram,PID),给出详细的控制方案并以文字说明;
(2)30万吨/年气体分离装置设备平面布置图(EquipmentFloorplan);
(3)完成换热器、机泵、安全阀和容器的选型,以清单形式列出;
(4)计算装置能耗。
2.安全预评价部分
(1)概述
①预评价的目的;
②预评价范围;
③预评价工作重点。
(2)危险有害因素分析
①主要危险、有害物质分析;
②工艺过程中的危险及有害因素分析;
③生产过程危险及有害因素分析;
④其他危险及有害因素分析。
(3)生产装置系统定性分析评价
①采用预先危险分析法,对系统内设备进行定性安全分析评价,格式见下表(注:
每台设备一表);
预先危险分析表
设备名:
设备位号:
序号
危险/意外事故
起因
影响/事故后果
危险分类
对策
1
2
3
注:
a.危险/意外事故——填写危险/意外事故或潜在意外事故的名称;
b.起因——填写危险/意外事故或潜在意外事故发生的原因;
c.影响/事故后果——填写危险/意外事故或潜在意外事故对人和设备的影响或事故后果;
d.危险分类——填写危险/意外事故或潜在意外事故的类别,见下表:
危险严重度分类
严重度分类
影响程度
可能造成的危险及损失
IV
致命的
可能造成人员死亡或系统损失
III
严重的
可能造成人员严重伤害、严重职业病、主要系统损坏
II
临界的
可能造成人员轻伤、职业病或主要系统损坏
I
可忽略的
不会造成人员轻伤、职业病,系统也不会受损
e.对策——填写消除危险/意外事故或潜在意外事故的措施。
②安全设备清单。
(4)安全对策措施与建议
①建筑场地及布置方面的对策措施;
②工艺及设备等方面的对策措施;
③管理方面的对策措施。
(5)结论
作品以可工程实施为原则。
附录供选手参考,如给定的条件不足,可自行设定。
作品载体要求:
(1)采用MicrosoftOffice进行文字、数据文本建档,以PDF格式提交。
(2)采用AutoCAD绘图,图幅根据需要自行选定。
(3)决赛作品纸质版以A4纸双面打印,图纸为蓝图。
首届全国大学生化工安全设计大赛评审委员会
2013年7月20日
附录1
30万吨/年气体分离装置
一、装置概况
装置原料系催化裂化装置所产的并经脱H2S、硫醇后的液化气,装置公称设计规模30万吨/年,年开工8400小时,操作弹性为60~120%,占地99×29=2871m2(除管廊外),共用管廊占地99×10=990m2。
主要产品是纯度≥99.6%(mol)的精丙烯,副产品有丙烷馏分、碳四馏分和燃料气。
装置按三塔流程设计,即脱丙烷塔、脱乙烷塔和丙烯塔,其中丙烯塔板数较多(200层),为两塔串联。
装置采用集散型控制系统(DCS),配电间布置在联合装置配电间内。
二、工艺流程简述
本装置工艺过程分为脱丙烷部分、脱乙烷部分和精丙烯部分。
脱硫后的液化石油气进入本装置,经凝聚脱水器脱除游离水后进入脱丙烷塔进料罐(D001),液化气经脱丙烷塔进料泵(P001)从脱丙烷塔进料罐抽出,经原料-碳四换热器(E008)换热后再经脱丙烷塔进料加热器(E001)加热,以泡点状态进入脱丙烷塔(C001)第34层塔板。
E001热源为本装置回收的蒸汽凝结水。
脱丙烷塔采用了69层ADV高效浮阀塔盘,塔顶压力控制在1.9MPa(G)。
塔顶的C2、C3馏分经脱丙烷塔顶冷凝器(E012)冷凝冷却后,进入脱丙烷塔回流罐(D002)。
冷凝液一部分用脱丙烷塔回流泵(P002)抽出作为脱丙烷塔(C001)回流,另一部分用脱乙烷塔进料泵(P003)加压后作为脱乙烷塔(C002)进料。
塔底物料碳四馏分通过E008与原料换热后,再用碳四循环水冷却器(E009)冷却至40℃后送至罐区。
脱丙烷塔重沸器(E-002)的热源为0.45MPa蒸汽。
脱乙烷塔采用了57层ADV高效浮阀塔盘,塔顶压力控制在2.9MPa(G)。
塔顶碳二、碳三气体经脱乙烷塔顶冷凝器(E005)部分冷凝后,进入脱乙烷塔回流罐(D003),未冷凝的气体主要是乙烷和部分丙烯、丙烷,由回流罐上部经压控阀放至高压瓦斯管网。
冷凝液用脱乙烷塔回流泵(P004)送回脱乙烷塔顶全部作为回流。
脱乙烷塔底物料自压至精丙烯塔1(C003)第59层塔板,作为精丙烯塔进料。
脱乙烷塔重沸器(E003)热源为来自催化裂化装置的98℃热水。
丙烯塔分为两塔串联操作。
丙烯塔1(C-003)塔底丙烷馏分经丙烷冷却器(E007)冷却至40℃后,用丙烷馏分泵(P005)抽出送至罐区。
塔顶气体进入丙烯塔2(C004)底部,丙烯塔2底部液体由丙烯塔中间泵(P007)送回丙烯塔1顶部作为回流。
丙烯塔2顶气体经丙烯塔塔顶冷凝器(E013)冷凝冷却后,进入丙烯塔回流罐(D004),冷凝液用丙烯塔回流泵(P006)从丙烯塔回流罐抽出后一部分送回丙烯塔2顶部作为回流,另一部分经丙烯冷却器(E006)冷却至40℃后用丙烯产品泵(P008)送至罐区。
丙烯塔1重沸器(E004)热源采用来自催化裂化装置的98℃热水。
装置设停工线,当装置停工时,用泵P005将系统内物料抽出送至罐区。
不合格产品也通过此线送至罐区。
装置公用工程管线自系统引进。
三、分馏塔压力控制方案
项目
操作压力/MPa(G)
塔顶
塔底
脱丙烷塔
1.9
1.95
脱乙烷塔
2.9
2.95
丙烯塔1
1.96
2.02
丙烯塔2
1.90
1.96
四、生产控制
设计范围为气体分馏装置界区内的全部现场控制仪表。
DCS系统监控操作站控制系统另立单元设计。
本装置采用以计算机技术为基础的分散控制系统(下称DCS)。
对全装置进行实时控制、实时显示报警、并生成各种生产和管理用的记录和报表。
1)分馏塔压力控制
分馏塔压力恒定与否,对塔的平稳操作有很大影响,只有在压力稳定的条件下,才能保证分馏塔的产品质量。
本装置分馏塔均设有塔顶压力控制,其中脱丙烷塔、丙烯塔采用热旁路控制,增大或降低塔顶气相冷凝量,达到稳定塔顶压力的目的。
当脱丙烷塔压力过高时,还可进一步通过不凝气的排放来降低压力。
本次设计方案中,采用双调节阀控制,在操作和安装上都更加灵活。
脱乙烷塔顶的不凝气较多,直接通过排放不凝气控制塔顶压力。
2)物料平衡
本装置各工序间采用循向物料平衡控制,即下游随上游的物料的波动而及时变化,从而使进出装置的物料达到总体平衡。
为消除上下游物料波动的干扰,采用液位—流量串级均匀控制方案。
3)热量平衡
为保持塔的热量平衡,对加热蒸汽量和塔顶冷回流量进行流量控制,考虑到原料变化的影响,一般构成塔底温度―加热蒸汽量、塔顶回流罐液位―顶回流量串级调节方式。
4)装置自动化控制水平
为保证生产装置平稳运行、安全生产、降低能耗,提高产品收率、产品质量和操作水平,本装置采用集散型控制系统(DCS)实现对装置生产的监视和控制,以实现全装置的监视控制和自动保护。
DCS应适应工厂集中管理的要求及与上层工厂管理网络连接的可能性。
五、物料组成
1)原料组成
组分
组成(wt%)
C2H4
0.04
C2H6
0.46
C3H6
34.02
C3H8
7.87
iC4H10
19.06
iC4H8
12.89
C4H8-1
5.93
nC4H10
4.07
tC4H8
8.36
cC4H8
7.26
C5H12
0.04
H2O
0.0
H2S
合计
100.00
2)丙烯产品组成
组分
组成(mol%)
C2H6
0.02
C3H6
99.62
C3H8
0.36
合计
100.00
3)丙烷馏分产品组成
组分
组成(mol%)
C3H6
3.93
C3H8
96.00
iC4H10
0.04
iC4H8
0.03
合计
100.00
4)碳四馏分产品组成
组分
组成(mol%)
C3H6
0.07
C3H8
0.08
iC4H10
32.34
iC4H8
22.66
C4H8-1
10.43
tC4H8
14.70
nC4H10
6.91
cC4H8
12.76
C5H12
0.05
合计
100.00
5)燃料气产品组成
组分
组成(mol%)
C2H4
4.67
C2H6
49.61
C3H6
42.24
C3H8
3.48
合计
100.00
六、公用工程(水、电、汽、风等)指标
项目
规格
来源
低压电
380V(-5%~10%)
变电所
1.0MPa蒸汽
压力(1.0±0.02)MPa,温度≮230℃
蒸汽管网
0.45MPa蒸汽
压力(0.45±0.02)MPa,温度≮140℃
蒸汽管网
循环水
压力≮0.40MPa,温度≯28℃
循环水场
净化风
≮0.7MPa
净化风管网
非净化风
≮0.7MPa
非净化风管网
4.0MPa氮气
≮3.8MPa
氮气管网
0.85MPa氮气
≮0.80MPa
氮气管网
七、装置物料平衡表
序号
名称
流量
kg/h
t/d
104t/a
一
原料
1
液化石油气
35720
857.28
30.00
合计
35720
857.28
30.00
二
产品
1
精丙烯
11887.40
285.30
9.98
2
丙烷
2846.12
68.31
2.39
3
混合碳四
20598.78
494.37
17.30
4
燃料气
387.70
9.30
0.33
合计
35720
857.28
30.00
八、主要设备参数
1.概述
1)塔类
本装置共设4台板式塔。
①脱丙烷塔
板式塔,塔内共设69层塔盘。
精馏段、提馏段直径均为φ2400,塔板间距为500mm。
塔盘采用高效浮阀塔盘。
精馏段共设31层,提馏段共设38层.
②脱乙烷塔
板式塔,塔内共设57层塔盘。
精馏段直径为φ1600,进料口以上共17层,塔板间距为450mm;提馏段直径为φ1800,共40层塔盘,塔板间距为450mm。
塔盘采用高效浮阀塔盘。
③丙烯塔
(1)
板式塔,塔内共设100层塔盘。
直径为φ4000,精馏段进料口以上共33层,塔板间距为450mm,提馏段67层塔盘,塔板间距为450mm。
④丙烯塔
(2)
板式塔,塔内共设100层塔盘。
本塔全部为丙烯塔精馏段,直径为φ4000,塔板间距为450mm。
塔盘采用高效浮阀塔盘。
2)容器类
装置共需立式容器4台,卧式容器5台。
3)冷换设备
装置共有换热器24台。
其中重沸器采用T型翅片管重沸器,部分换热器采用波纹管换热器。
4)机泵
装置共需泵18台。
由于气体分馏装置液化气原料已经过双脱装置,含硫量很低,因此设备材质基本为碳钢。
塔板采用高效的ADV浮阀塔板,该塔板通量大效率高,已在多套气体分馏装置中使用,效果良好。
塔底重沸器采用T型槽管,冷凝器采用外螺纹管,以提高传热系数,减小设备尺寸。
2.塔数据
1)脱丙烷塔
设备位号
C001
设备名称
脱丙烷塔
需要台数
1
设备规格
塔盘结构数据
壳体直径(内径)
2400
2400
mm
塔板形式
ADV高效浮阀塔盘
ADV高效浮阀塔盘
塔截面开孔率
11.20%
9.50%
%
塔板间距
500/700
450/700
mm
溢流程数
双液流
双液流
降液管总面积百分数
25%
15%
%
备注:
水力学计算由塔盘供应商负责
该塔要承受蒸汽吹扫条件:
压力1.0MPa(g),温度:
250℃(过热),183(饱和)。
2)脱乙烷塔
设备位号
C002
设备名称
脱乙烷塔
设备台数
1
设备规格
Φ1800(1600)×33200
塔盘结构数据
壳体直径(内径)
1800
1600
mm
塔板形式
ADV浮阀塔盘
ADV浮阀塔盘
塔截面开孔率
8.20%
7.50%
%
塔板间距
450/700
450/700
mm
溢流程数
单液流
单液流
降液管总面积百分数
25%
15%
%
备注:
水力学计算由塔盘供应商负责
该塔要承受蒸汽吹扫条件:
压力1.0MPa(g),温度:
250℃(过热),183℃(饱和)。
3)丙烯塔
(1)
设备位号
C003
设备名称
丙烯
(1)塔
设备台数
1
设备规格
Φ4000×52000(切)
塔盘结构数据
壳体直径(内径)
4000
4000
mm
塔板形式
ADV高效浮阀塔盘
ADV高效浮阀塔盘
塔截面开孔率
12.50%
12.50%
%
塔板间距
450/700
450/700
mm
溢流程数
双液流
双液流
降液管总面积百分数
25%
25%
%
备注:
水力学计算由塔盘供应商负责
该塔要承受蒸汽吹扫条件:
压力1.0MPa(g),温度:
250℃(过热),183℃(饱和)。
4)丙烯塔
(2)
设备位号
C004
设备名称
丙烯
(2)塔
设备台数
1
设备规格
Φ4000×53300(切)
塔盘结构数据
壳体直径(内径)
4000
4000
mm
塔板形式
ADV高效浮阀塔盘
ADV高效浮阀塔盘
塔截面开孔率
12.50%
12.50%
%
塔板间距
450/700
450/700
mm
溢流程数
双液流
双液流
降液管总面积百分数
25%
25%
%
备注:
水力学计算由塔盘供应商负责
该塔要承受蒸汽吹扫条件:
压力1.0MPa(g),温度:
250℃(过热),183℃(饱和)。
附录2
安全预评价部分参考文献
1.李美庆.安全评价员实用手册.北京:
化学工业出版社,2007.5
2.徐国财等.化工安全导论.北京:
化学工业出版社,2010.9
3.陈海群等.化工生产安全技术.北京:
中国石化出版社,2012.1
4.许文,张毅民.化工安全生产工程概论.北京:
化学工业出版社,2011.1
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 首届 大学生 化工 安全 设计 大赛 题目
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)