В краткой монографии описаны вопросы разработки технологических схем установок нефтепереработки и нефтяных аппаратов в блочном исполнении на современном уровне с использованием специальных программных пакетов.
В ознакомительном пособии приведены вопросы разработки технологических схем нефтепереработки (PI&D схем) для инженеров-конструкторов, занимающихся проектированием аппаратов в блочном исполнении и технологических установок по подготовке и переработке нефти.
Материал представлен в виде соединения практики разработки схем и элементов теории химико-технологических систем.
Конструктору необходимы знания о составлении технологических схем, операторных схем в программных пакетах и выполнении расчетов балансов по схемам.
Технологическая схема является монтажно-соединительной схемой (МТС) по-русски или схемой PI&D по англоязычному стандарту.
Технологическая схема входит состав строительной документации и её оформление регламентируется ГОСТами четвертого раздела СПДС «Правила выполнения технологической проектной и рабочей документации»: ГОСТ 21.401 «Технология производства. Основные требования к рабочим чертежам», ГОСТ 21.408 «Правила выполнения рабочей документации автоматизации технологических процессов».
В ЕСКД схема МТС не подходит с принятыми условными обозначениями для выполнения технологической схемы. Поэтому, в том числе для продукции нефтяного, химического и др. машиностроения (в том числе в блочном исполнении) необходимо разрабатывать схемы по стандартам СПДС или PI&D схемы.
Затем проектировщиком схема машиностроительного изделия при привязке изделия в технологию установки перерисовывается. И тем самым получается сквозная одна технологическая схема со схемой автоматизации.
При этом конструктором блочного изделия при разработке технологической схемы перерисовываются технологические схемы комплектующих устройств. Например, в технологическую схему насосного агрегата перерисовывают схему обвязки системы торцового уплотнения, являющейся покупным комплектующим изделием для насосного агрегата.
На разработанной технологической схеме технологом указываются точки контроля, затем схема дальше разрабатывается инженером по автоматизации с нанесением обозначений приборов.
В результате получается совмещенная технологическая схема со схемой автоматизации.
На первом листе схемы помещают таблицы с условными обозначениями, используемыми в схеме.
На схеме может содержаться достаточно большой объем информации, затрудняющий чтение. Поэтому схему выполняют на нескольких листах с указанием взаимных ссылок. Вместе с тем это зависит от предпочтения конкретного проектировщика.
После разработки технологической схемы, по схеме выполняются материальный и другие расчеты. При проектировании схемы составляются несколько вариантов и путем расчета выбирается оптимальный.
Расчеты выполняются в специальных компьютерных программах. Основной программой является Aspen One (Hysys).
В пакете Aspen Hysys выполняются расчеты:
– трубопроводных сетей по алгоритму определения гидравлических сопротивлений,
– расчет реакторов смешения и вытеснения,
– расчет теплообменных аппаратов,
– расчет колонн ректификационных и других типов,
– кривые разгонок (в том числе вакуумной разгонки),
– сброс давления из аппарата в нештатном режиме.
Экономические исследования в Aspen Hysys выполняют путем сравнения различных вариантов технологий. Этот прием работы может быть использован и при проектировании технологии и в рамках работ по развитию при выборе технологий на будущее. Вместе с тем, программа позволяет установить оптимальный режим работы аппаратов для достижения показателей технологии.
В Aspen Hysys существуют виды динамических расчетов, которые позволяют определить оптимальное проведение пуска (выхода на рабочий режим работы установки).
Важным является возможность расчета нефти с неизвестным, точно составом по методу «черной нефти».
После разработки графической части выполняется экспликация оборудования, выборка трубопроводов и арматуры.
В экспликации трубопроводов указывают информацию о группе и категории трубопровода по Правилам Безопасности, параметры среды, сведения об обогреве (паровые спутники или электрический обогрев) и изоляции. На выполнение изоляции разрабатывается документация по ГОСТ.
Для предохранительных устройств в экспликации указывают тип предохранительных клапанов, параметры срабатывания (сбрасывания), количества сбросов.
Технологическая схема разрабатывается на стадии проектной документации по данным научно-исследовательской организации или базовой технологии иностранного лицензиара.
К исходным данным для проектирования схемы относятся [1]:
