УДК 621.565
ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ НЕОРГАНИЗОВАННЫХ ВЫБРОСОВ АММИАКА В УСТАНОВКАХ ДЕПАРАФИНИЗАЦИИ МАСЕЛ
Е. О. Реховская, И. Ю. Нагибина, А. Ю. Иванов
Омский государственный технический университет
Аннотация – В работе рассматривается проблема отсутствия приборов автоматизации в установках депарафинизации масел. В результате в атмосферный воздух могут происходить неорганизованные выбросы аммиака, превышающие ПДК, которые негативно влияют на здоровье персонала и окружающую природную среду. Показано устройство и принцип действия автоматического воздухоотделителя.
Ключевые слова – установка, депарафинизация, неорганизованные выбросы, автоматизация.
I. ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время растет интерес современного общества к проблемам экологии, соблюдению требований природоохранного законодательства. Промышленные организации различных масштабов стремятся к снижению негативного воздействия на окружающую среду, путем достижения благоприятных характеристик оборудования. Все мероприятия свидетельствуют об эффективном контроле воздействия на экологию. Главным принципом в работе любой промышленной компании должно являться сохранение природных ресурсов и окружающей среды. Это невозможно осуществить без надлежащего контроля деятельности предприятия на всех этапах производства.
Сейчас на промышленных предприятиях широко используются холодильные установки, работающие на аммиаке (хладагент R717), обладающем хорошими термодинамическими свойствами. Аммиак – бесцветный газ, обладающий резким удушливым запахом, относящийся к IV классу опасности. ПДК в воздухе рабочей зоны составляет 20мг/м2. При содержании паров аммиака в воздухе от 20% возникает вероятность взрыва. С химической точки зрения, аммиак инертен к черным металлам, поэтому при изготовлении холодильного оборудования, трубопроводов, предназначенных для работы с аммиаком, используются различные марки стали и чугуна [1]. Аммиак взаимодействует с медью, цинком, растворяет резину, поэтому из сплавов цветных металлов возможно применение только алюминиево-кремниевых, высокооловянистых бронз, баббитов.
В связи с тем, что аммиачные холодильные установки, использующие опасный хладагент, работают при высоком давлении, при их эксплуатации должны быть соблюдены требования безопасности.
II. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
Отсутствие приборов автоматизации воздухоотделителя имеет ряд недостатков:
– работа воздухоотделителя не постоянна, т.к. происходят потери аммиака;
– несвоевременное включение воздухоотделителя приводит к скоплению воздуха в системе, в результате повышается давление, температура нагнетания, ухудшается конденсация, происходит увеличение затрат на электроэнергию и как следствие, повышенный износ оборудования;
– несвоевременное отключение ведет к неорганизованному выбросу аммиака в атмосферный воздух;
– качество и своевременность удаления воздуха из системы холодильной установки зависит от человеческого фактора;
Главной задачей является замена существующих воздухоотделителей на автоматические. В результате проведения данной работы используя современные средства автоматизации, был произведен подбор воздухоотделителя, улучшены технические и экономические показатели холодильного отделения, сокращен риск и вероятность воздействия аммиака и возникающих вредных факторов производства на персонал.
III. ТЕОРИЯ
На установке депарафинизации масел типа 39/8№5 производится снижение температуры застывания остаточных и дистиллятных масляных фракции благодаря удалению из них твердых парафинов. При этом применяется кристаллизация, основанная на охлаждении сырья в смеси с растворителем. Происходит выкристаллизовывание парафиновых углеводородов из раствора с последующим отделением фильтрацией от жидкости. Растворителем выступает смесь метилэтилкетона с толуолом. Получаемые на установке компоненты масел используются в дальнейшем для изготовления смазочных масел. В итоге, после проведения депарафинизации получается гач, используемый в качестве компонента сырья, и петролатум, необходимый для получения антистарителей.
Установка депарафинизации масел включает следующие части: отделение охлаждения смеси сырья и растворителя, отделение фильтрации, отделение регенерации растворителя из растворов и его обезвоживание, холодильную установку и товарно-сырьевой парк с системой обогрева маслом-теплоносителем. Холодильное отделение предназначено для охлаждения смеси сырья с растворителем и представляет собой аммиачную холодильную установку двухступенчатого сжатия на базе аммиачных компрессоров (марки АДК-73/40, АГК-73, блока конденсаторов для конденсации аммиака КТВ, пластинчатых теплообменников КБ-1,2,3, АВЗ, АВГ, кристаллизаторов для охлаждения смеси сырья и растворителя и других вспомогательных аппаратов). Целью охлаждения является кристаллизация твердых парафиновых углеводородов из фракции маловязкого, средневязкого и вязкого погонов [2]. На единовременное заполнение всех аммиачных аппаратов установки требуется около 30 тонна аммиака, он предназначен для охлаждения смеси сырья с растворителем до - 35оС.
Цикл работы происходит по схеме: 1) пары аммиака из кристаллизаторов поступают в отделители жидкости, где осуществляется осаждение механически унесенных капель аммиака; 2) при повышении уровня аммиака до 60% включается сигнализация компрессорной, если уровень порядка 90% происходит автоматическая блокировка всех компрессоров; 3) из отделителей жидкости пары засасываются двухступенчатыми компрессорами; 4) осажденный жидкий аммиак стекает в дренажный ресивер; 5) пары аммиака, из первой ступени аммиачных компрессоров, поступают в промежуточные сосуды для охлаждения; 6) в сосудах, благодаря прямому впрыску, поддерживается постоянный уровень жидкого аммиака; 7) далее насыщенные пары засасываются второй ступенью компрессора, сжимаются и направляются через маслоотделители на конденсацию в аппараты воздушного охлаждения, водяные конденсаторы, пластинчатые теплообменники; 8) сконденсированный аммиак стекает в ресиверы, затем попадает в змеевики и поступает в аппараты испарительной системы; 9) прием свежего аммиака производится из реагентного хозяйства по специальной линии в рабочие ресиверы, при этом, в ресивере, принимающем аммиак, создается вакуум, а в емкости, из которой берется аммиак, создается давление при помощи аммиачных компрессоров; 10) по этой же линии из рабочих ресиверов можно отдать аммиак на любую установку цеха или в реагентное хозяйство.
Воздух из системы удаляется благодаря воздухоотделителям, представляющим небольшой вертикальный теплообменник жесткого типа (рис.1). Его работа состоит в конденсации аммиака из воздушно-аммиачной смеси, находящейся под давлением, за счет испарения жидкого холодильного агента. Аммиачные компрессоры создают вакуум в системе испарения аммиака. Попадание воздуха в систему возможно лишь через недостаточно плотные соединения, например, через сальниковые уплотнения или при вскрытии отдельных элементов установки по время проведения ремонтных работ, а также при заполнении холодильным реагентом. Воздух, создавая дополнительное давление в системе, препятствует нормальной конденсации паров аммиака.
Рис. 1 Аммиачный воздухоотделитель:
1 – межтрубное пространство; 2 – трубное пространство; 3 – нижний колпак; 4 – вентиль подачи жидкого аммиака из рабочего ресивера; 5 – вентиль отсоса паров аммиака из межтрубного пространства; 6 – вентиль подачи воздушно-аммиачной смеси в трубное пространство; 7 – вентиль сброса воздуха в атмосферу;
8 – вентиль подачи сконденсированного аммиака в межтрубное пространство корпуса воздухоотделителя; 9 – бачок с водой.
При возникновении аварийных ситуаций необходимо проведение следующих мер:
1. При повышении давления второй ступени компрессоров из-за большого скопления воздуха в аммиачной системе необходимо включить воздухоотделитель и устранить неплотности, через которые подсасывается воздух.
2. При плохой работе воздухоотделителя:
2.1. Если подается недостаточное количество жидкого аммиака, то приоткрываем межтрубное пространство;
2.2. Если аммиака много, то прекращаем подачу открытием вентиля отсоса для обмерзания воздухоотделителя;
2.3. При низком давлении полностью открываем вентиль на входе аммиачно-воздушной смеси в воздухоотделитель.
3. При обмерзании трубки сброса воздуха в атмосферу из воздухоотделителя из-за переполенного корпуса жидким аммиаком необходимо перезапустить избыток аммиака в межтрубное пространство воздухоотделителя.
Холодильное отделение включается в себя аммиачные компрессоры марки АДК-73/40 и АГК-73 [3, 4], технические характеристики которых приведены в табл. 1.
ТАБЛИЦА 1
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОМПРЕССОРОВ
Марка компрессора
|
АГК-73
|
АДК-73/40
|
низк. ст.
|
выс. ст.
|
низк. ст.
|
выс. ст.
|
Диаметр цилиндра, мм
|
730
|
450
|
730
|
400
|
Ход поршня цилиндра, мм
|
550
|
550
|
550
|
550
|
Диаметр штока, мм
|
100
|
100
|
100
|
100
|
Число оборотов в минуту
|
167
|
167
|
167
|
167
|
Теоретический объем компрессора, м3/ч
|
4570
|
1710
|
4570
|
1340
|
Холодопроизводительность, ккал/час
|
Около 900000
|
Около 400000
|
Индикаторный расход мощности Ni, л.с.
|
669
|
669
|
Расход силы на валу Ne, л.с.
|
786
|
786
|
Диаметр трубопроводов, мм
|
325/8
|
325/8
|
325/8
|
|
Диаметр запорной арматуры, мм
|
300
|
300
|
300
|
|
Тип мотора
|
СДК 760-167
|
СДК 760-167
|
Мощность мотора, кВт
|
623
|
623
|
Напряжение, В
|
6000/3000
|
6000/3000
|
Число оборотов в минуту
|
167
|
167
|
Вес компрессора б/мотора, кг
|
22600
|
23700
|
Вес мотора, кг
|
12700
|
12700
|
Аммиачный горизонтальный компрессор марки АГК-73 представляет собой спаренный компрессор двухступенчатого сжатия двойного действия с непосредственным приводом от синхронного электродвигателя. Холодопроизводительность компрессора около 900000 ккал/час при температуре испарения tо= -30оC, температуре конденсации tк= +35 оC и температуре переохлаждения перед регулирующим вентилем tи= +30 оC.
Аммиачный горизонтальный компрессор марки АДК-73/40 также представляет собой спаренный компрессор двухступенчатого сжатия двойного действия с непосредственным приводом от синхронного электродвигателя. Холодопроизводительность компрессора около 400000 ккал/час при температуре испарения tо= -43оC, температуре конденсации tк= +38оC и температуре переохлаждения перед регулирующим вентилем tи= +35оC.
IV. РЕЗУЛЬТАТЫ
В сумме холодопроизводительность работающих компрессоров составляет 1980 кВт. Для данного значения подходит автоматический воздухоотделитель марки АВ-2 (рис. 2), разработанный ВНИХИ (Всероссийский научно-исследовательский институт холодильной промышленности). Они эксплуатируются в течение многих лет на различных предприятиях.
Охладитель, приборы, арматура и трубопроводы компактно смонтированы на общей раме. Таким образом, автоматический воздухоотделитель марки АВ-2 – это агрегат, готовый для включения в систему аммиачной холодильной установки [5].
Рис. 2. Автоматический воздухоотделитель марки АВ-2:
1 – всасывающая труба; 2, 17,28– запорные вентили; 3, 10,11– донышки; 4,20 – датчики уровня;
5 – изоляция; 6, 18–соленоидные вентили; 7, 8 – змеевики; 9 –наружная труба; 12– кожух;
13,27 –пробки; 14,15 – патрубки; 16– реле температуры; 19 – заглушка;
21 – трубка змеевика вторичного охлаждения; 22 –реле промежуточное МКУ-48;
23, 26 – усилители; 24– внутренняя труба; 25 – корпус.
Принцип работы основан на охлаждении воздушно-аммиачной смеси, находящейся под давлением конденсации, за счет кипения аммиака во внутренней трубе. Подача аммиака в нее регулируется автоматически поплавковым датчиком уровня 4 марки ПРУ-2 в сочетании с соленоидным вентилем 18. Жидкий аммиак, образующийся в результате работы воздухоотделителя, постоянно удаляется из межтрубного пространства через камеру поплавкового датчика уровня в линейный ресивер [6].
V. ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Замена существующего воздухоотделителя на автоматический, приведет к сокращению выбросов аммиака в атмосферу, соответственно минимизирует вероятность негативного влияния аммиака на рабочий персонал, а в случае крупных выбросов на население, проживающее вблизи территорий предприятия.
Непрерывная работа автоматического воздухоотделителя обеспечит постоянное удаление воздуха из системы, что приведет к улучшению следующих показателей:
1. Практически полное отсутствие неорганизованных выбросов аммиака в атмосферу, соответственно уменьшение загрязнения окружающей среды, и снижение вероятности превышения норм ПДК в рабочей зоне персонала;
2. Своевременное удаление воздуха из системы, соответственно уменьшение нагрузки на аммиачные компрессора, что в свою очередь приведет к уменьшению потребляемой энергии, уменьшению количества потребляемой воды в конденсаторах водяного охлаждения и меньшему износу оборудования [7].
Таким образом, становиться понятным интерес к тому, чтобы до минимума снизить наличие воздуха в системе, что непременно приведет к увеличению технико-экономических показателей работы установки. Целесообразность внедрения автоматического воздухоотделителя подтверждается не только техническими преимуществами, но и экономической эффективностью. Стоимость на демонтаж старого и монтаж нового воздухоотделителей согласно статьям расходов составляет порядка 45 тыс. рублей.
Полученные результаты могут быть использованы в качестве рационализаторского предложения по внедрению автоматического воздухоотделителя марки АВ-2 на установке депарафинизации маселтипа 39/8№5, производства масел, присадок и смазок.
Работа выполнена в рамках НИР № 17079В в ОмГТУ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Правила по охране труда при эксплуатации холодильных установок. М. : Изд-во «Альфа-Пресс», 2016 44c.
2. Бриганти А. Руководство по техническому обслуживанию холодильных установок и установок для кондиционирования воздуха. М.: Евроклимат, 2004. 311 с.
3. Паспорт на аммиачный компрессор АДК – 73/40.
4. Паспорт на аммиачный компрессор АГК – 73.
5. Полевой А.А. Автоматизация холодильных установок и систем кондиционирования воздуха. СПб.: Изд-во «Профессия», 2010. 244 с.
6. Анохин А.В., Тыркин Б.А. Монтаж холодильных установок. М.: Высшая школа, 1987. - 280 с.
7. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности». Серия 08. Выпуск 19. – М.: ЗАО «Научно-технический центр исследований проблем промышленной безопасности», 2013. – 288 с.
|
