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正文內(nèi)容

轉(zhuǎn)化制氫裝置培訓(xùn)資料(編輯修改稿)

2024-10-05 09:18 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 動(dòng)排出,煙囪越高,爐膛的抽力越大,進(jìn)入輻射室風(fēng)量越大,為了控制適當(dāng)抽力,在煙囪內(nèi)需加一塊可調(diào)的擋板,以保持爐膛適當(dāng)?shù)呢?fù)壓,通常為 30~ 50Pa 為宜。 加熱爐的熱效率:加熱爐爐管內(nèi)物料所吸收的熱量占燃料燃燒所發(fā)出的熱量及其它供熱之和的百分?jǐn)?shù)即為加熱爐的熱效率。 爐效率隨煙氣排出溫度,過??諝庀禂?shù),爐體保溫情況及燃料燃燒完全程度而不同,變化范圍很大。 在無外界熱源預(yù)熱燃燒用空氣時(shí),加熱爐熱效率 η 通??砂匆韵聝煞N方法進(jìn)行簡(jiǎn)化估算: ( 1)根據(jù)爐管內(nèi)物料吸熱量和燃料用量用下式計(jì)算(正平衡計(jì)算): η = )lQBQ ?(有 式中 η――― 加熱爐熱效率 % Q 有 ―― 全爐物料吸熱料即全爐有效熱負(fù)荷 MJ/H B――― 燃料用料 Kg/h (2)根據(jù)煙囪排煙溫度 Ts,及熱??諝庀禂?shù) a 值,由下式進(jìn)行近似計(jì)算(反平衡計(jì)算): η = 1{q+(24)%} 式中 q―― 與排煙溫度及過剩空氣系數(shù) A 有關(guān)的常數(shù),可用有關(guān)圖查出。 如何提高加熱爐的熱效率: 1 降低排煙溫度 ( 1) 設(shè) 置余熱回收系統(tǒng),使出煙氣中的熱量通過余熱回收系統(tǒng)得到重新利用 。 ( 2)設(shè)置吹灰器:爐管表面積垢會(huì)大大降低爐管的傳熱能力。 ( 3)對(duì)于液態(tài)物料,對(duì)流管采用翅片管或釘頭管可以大大增加對(duì)流管的傳熱面積,從而使排煙溫度明顯降低。 ( 4)精心操作,確保爐膛溫度均勻 ,防止局部過熱和管內(nèi)結(jié)焦 ,是保證爐管正常傳熱能力的必要條件。若管內(nèi)結(jié)焦,則傳人能力降低,爐膛溫度和排煙溫度將隨之升高。 2 降低加熱爐過??諝庀禂?shù) ( 1)調(diào)節(jié)好 “ 三門一板 ” 。在保證完全燃燒的前提下盡量降低入爐空氣量。 ( 2)爐體不嚴(yán),漏風(fēng)量多是造成過??諝庀禂?shù)大的主要原因之一。消除漏風(fēng)不但簡(jiǎn)單易行,而且效果顯著。 ( 3)改進(jìn)燃燒器性能和選用高效燃燒器是降低過??諝庀禂?shù)的重要措施。 3 利用高效燃燒器 4 減少爐壁散熱損失 5 改進(jìn)控制系統(tǒng) 6 加強(qiáng)管理,提高操作水平。 過??諝庀禂?shù):進(jìn)入爐膛的實(shí)際空氣量與理論空氣量之比。 過剩空氣系數(shù)太小,燃燒不充分,熱分布惡化。過??諝鉁囟忍髸?huì)降低火焰溫度,降低輻射熱的吸收率,結(jié)果將使?fàn)t效率降低。過??諝庀禂?shù)每降低 10%,一般可使?fàn)t子熱效率提高 1%% 。目前,圓筒爐和立式爐輻射段過??諝庀禂?shù)約為 ,對(duì)流段過剩空氣系數(shù)約為 。 如已知煙氣分析結(jié)果,可根據(jù)下列公式計(jì)算過剩空氣系數(shù): a = 22792121NO? 式中 a――― 過??諝庀禂?shù) N2――― 煙氣中氮?dú)獾捏w積百分比 O2――― 煙氣中氧氣的體積百分比 第三節(jié) 催化劑中毒 1. 催化劑的中毒 反應(yīng)氣體中的某些雜質(zhì)和催化劑反應(yīng)或覆蓋其表面,使催化劑的活性、選擇性降低的現(xiàn)象稱催化劑中毒。使催化劑中毒的雜質(zhì),稱為該催化劑的毒物。 有的催化劑的活性中心吸附了毒物而活性下降,當(dāng)反應(yīng)氣體中毒物除去后,活性能恢復(fù)到中毒前的水平,這種中毒現(xiàn)象稱為暫時(shí)中毒或可逆中毒。反之,反應(yīng)氣體中毒物除去后,活性不能恢復(fù),叫永久性中毒。例如, H2S 使中變催化劑中毒,碳氧 化物使氨合成催化劑中毒,都是暫時(shí)中毒或可逆中毒。硫化物使銅系低變催化劑中毒,生成的 CuS,是永久中毒或不可逆中毒。上述中毒均稱為化學(xué)中毒。 有些雜質(zhì)雖然不和催化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng),但卻會(huì)覆蓋在催化劑表面上,使反應(yīng)物分子不能和表面活性中心接觸,從而使活性降低,稱物理中毒。例如,蒸汽轉(zhuǎn)化過程中若由 Si( OH) 4 蒸汽產(chǎn)生,到中變催化劑表面分解為 SiO2 薄膜。 2. 毒物種類 催化劑毒物按其化學(xué)物種來劃分,可分為三類: ①元素周期表中 VA族元素 (如 N、 P、 As、 Sb)和 VIA族元素 (如 0、 S、 Se、 Te),這些非金屬化合物會(huì)擁有未共用的電子對(duì),可以通過它們的 s軌道于催化劑的金屬相互作用于 d軌道結(jié)合成鍵,因此而使催化活性降低。這種相互作用取決于毒物的氧化態(tài)一即有多少電子對(duì)會(huì)成鍵,它們是否被配位體所屏蔽。例如,對(duì)硫元素物種而言,其毒性降低的順序?yàn)?H2S、 S03 S042,從其結(jié)構(gòu)看 H2S有兩對(duì)未共用電子對(duì), SO32有一對(duì)未共用電子對(duì);而 S042則沒有未共用電子對(duì),屬于非毒性結(jié)構(gòu)。對(duì)于 N、 P、 As等元素液有類似的毒性結(jié)構(gòu)和非毒性結(jié)構(gòu)。由此,也給了我們一種啟示。即采用簡(jiǎn)單的化學(xué)方法使某些物質(zhì)的有毒結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o毒 結(jié)構(gòu)。如用成鹽的方法將有毒的氨分子變成無毒的銨離子。采用現(xiàn)加氫再氧化的方法使有毒的噻吩變?yōu)闊o毒的環(huán)丁砜。 ② d電子層中至少含有 5個(gè)電子的金屬離子,如 Pb、 Hg、 Bi、 Sn、 Zn、 Cu、 Fe等的離子,其 d電子占據(jù)催化金屬 (如 h、 Pd)的 d軌道而于活性組分其作用,毒化了活性中心或者這些有毒金屬于催化劑金屬形成合金。這些有毒金屬往往來自于催化劑制備過程中載體所含的雜質(zhì)。而 d軌道全空或部分空的金屬離子則無毒性。如 Li+\ Be2+\ Na+\ Mg2+\ Al3+\ K+\ Ca2+等。 ③具有不飽和電子結(jié)構(gòu)的分子 (如 C0、 N0、 HCN、苯 ),它們會(huì)提供電子通過多重鍵與Ⅷ族金屬的 d電子軌道作用發(fā)生化學(xué)吸附而使催化劑中毒。如苯可使環(huán)己烯加氫的 Ni、Pt催化劑中毒;而乙炔、 C0可使乙烯加氫的 Ni催化劑中毒。 3. 制氫用催化劑的毒物 分析了制氫裝置中所用催化劑的毒物及危害性 所用催化劑 毒物及危售 有機(jī)硫加氫 轉(zhuǎn)化催化劑 (HDS) NH3:使催化劑暫時(shí)中毒。 NH3具有堿性而吸附在鈷鉬催化劑的酸性位上,影響了有機(jī)硫化物在這些活性位上的吸附,一般控制氣體中 NH3不得高于 100PPm。 As:屬永久性中茸 氧化鋅脫硫劑 Cl:和 ZnO生成 ZnCl2,其熔點(diǎn)僅 285℃,熔融后覆蓋在脫硫劑表面,阻止 H2S進(jìn)入其內(nèi)表面,使脫硫劑的硫容明顯下降。 烴類轉(zhuǎn)化催化劑 S: 主要毒物。使可逆的,它與催化劑中暴露的鎳原子發(fā)生化學(xué)吸附而破壞其催化作用。通常允許原料中硫含量為。 As:不可逆中毒,它還能被轉(zhuǎn)化爐管吸收,然后緩慢釋放出來,甚至對(duì)下一批裝填的新催化劑造成威脅。催化劑上的砷達(dá)到 50PPm活性就明顯下降,因此中毒后要更換催化劑。 Cl:可逆性中毒,但大量的氯帶入會(huì)與催化物質(zhì)形成低熔點(diǎn)或易揮發(fā)的表面化合物,使鎳催化 劑因燒結(jié)而破壞了結(jié)構(gòu),導(dǎo)致永久性失活。 Cu、 Pb:沉積在催化劑上,不易除去而降低其活性。 高溫變換催化劑 S、 P、 Si等:影響較少,原料氣中硫含量達(dá) %時(shí)才使 Fe304轉(zhuǎn)變?yōu)?FeS,使活性略有下降。 低溫變換催化劑 S:與催化劑活性表面的銅晶粒發(fā)生化學(xué)吸附和反應(yīng),而影響活性。 Cl:與催化劑中的 Cu、 ZnO組分生成了 Cu7C14(0H)10(H20)、ZnCl2 4Zn(OH)2等組成低熔點(diǎn)而有揮發(fā)性的表面化合物,使 ZnO失去了間隔體作用,銅微晶迅速長(zhǎng)大,破壞了催化劑的結(jié)構(gòu),使活性大大下降。生成氯 化物易溶于水,在濕氣條件下,氯化物會(huì)沿床層遷移,毒害更多的催化劑。當(dāng)催化劑中吸氯達(dá) %時(shí),自身活性下降 50%,含 %氯的催化劑會(huì)完全喪失活性。 H NH3:可使催化劑中銅微晶生成銅氨絡(luò)合物,使催化劑中毒于侵蝕。 4. 轉(zhuǎn)化催化劑常見事故及處理 氣態(tài)烴轉(zhuǎn)化過程中常見的事故由析炭、中毒、超溫、阻力增加、殘余甲烷含量上升等,其反應(yīng)原理、因果關(guān)系等。這里,將轉(zhuǎn)化過程中常見事故的主要現(xiàn)象、原因、處理方法及預(yù)后效果等列于表。 轉(zhuǎn)化系統(tǒng)常見故障及處理表 序號(hào) 故障及事故 現(xiàn)象 主要原因 處理辦法 效果 1 熱 斑 轉(zhuǎn)化管外壁出現(xiàn)溫度不均勻花斑狀 ( 1)催化劑裝填不好有架空處 停車時(shí)小心震蕩爐管,消除 架橋處 可減輕或消失 ( 2)催化劑中毒導(dǎo)致活性下降,局部析炭 改善原料氣脫硫效果 可基本恢復(fù),但對(duì)催化劑壽命有影響 ( 3)催化劑活性開始下降導(dǎo)致局部析炭 調(diào)節(jié)工藝參數(shù) 可基本恢復(fù) 2 熱帶 轉(zhuǎn)化管一定區(qū)段(一般為三米區(qū)內(nèi))上出現(xiàn)管壁溫度高的現(xiàn)象 ( 1)催化劑中毒導(dǎo)致活性下降并在局部區(qū)段析炭 改善原料氣脫硫效果并稍提高水碳比運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間 可逐漸恢復(fù)正常 ( 2)催化劑(特別是進(jìn)口段)還原不徹底( 開車或停車后再開車)使得未達(dá)到較好的活性,導(dǎo)致局部區(qū)段析炭 增加進(jìn)口原料氣氫的添加量,稍微提高溫度并降低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn),以達(dá)到還原目的 可逐漸恢復(fù)正常 ( 3)原料氣中重?zé)N含量增高未及時(shí)調(diào)節(jié)水碳比,再低水碳比下運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)致析炭 增加水蒸氣用量,達(dá)到正常水碳比 可逐漸恢復(fù)正常 ( 4)催化劑老化,活性下降,導(dǎo)致三米區(qū)析炭 降低負(fù)荷或增大水碳比 可逐漸恢復(fù)正常 ( 5)未還原徹底或停車鈍化再開車時(shí)還原不徹底 按徹底還原操作處理 可能改善或減輕 3 熱管 ( 1)轉(zhuǎn)化爐內(nèi)有的轉(zhuǎn)化管全部壁溫都明顯偏高 ( 2)轉(zhuǎn)化管阻力變化 ( 1)催化劑析炭破碎,阻力上升,使工藝氣體通過量少 增加水碳比 很難改善,計(jì)劃停車時(shí)應(yīng)更換催化劑 ( 2)催化劑析炭并結(jié)塊 增加水碳比 停車更換催化劑 ( 3)轉(zhuǎn)化管進(jìn)出口尾管或?qū)Э?、篩孔堵塞,限制氣體通過 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)無法處理,停車后消除堵塞物 停車處理后可恢復(fù)正常 4 析炭 ( 1)轉(zhuǎn)化爐內(nèi)大多數(shù)轉(zhuǎn)化管發(fā)生熱斑、熱帶及熱管 ( 2)轉(zhuǎn)化管阻力明顯增加 ( 1)水碳比低于允許值 增加水碳比 可逐漸恢復(fù)正常 ( 2)催化劑中毒,活性下降 改善原料氣脫硫效果 可逐漸恢復(fù)正常 ( 3)原料氣中重?zé)N含量增高未及時(shí)調(diào)節(jié)水碳比 原料氣處理,減少重?zé)N含量或增加水碳比 可逐漸恢復(fù)正常 ( 4)催化劑老化,活性下降 降低負(fù)荷或增大水碳比運(yùn) 轉(zhuǎn) 可暫時(shí)維持低負(fù)荷 正常運(yùn)轉(zhuǎn) ( 5)催化劑還原不好,或停車后再開車還原不好 重新還原操作析炭嚴(yán)重時(shí)應(yīng)專門進(jìn)行析炭操作 不一定有明顯效果燒碳對(duì)催化劑和爐管壽命均有明顯影響,一般都迫使提前更換催化劑 5 中毒 ( 1)管壁溫度升高時(shí)最初征兆,管出口轉(zhuǎn)化氣中甲烷含量上升 ( 2)爐管出現(xiàn)熱斑熱帶 ( 3)嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致析炭并阻力上升 原料氣或水蒸汽中硫等毒物含量增加并超過允許值 (二段爐空氣中硫等毒物含量也應(yīng)注意) 改善原料氣脫硫凈化效果,消除水蒸氣帶入毒物的來源,加大水碳比運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間 可逐漸恢復(fù)正常但不可能恢復(fù)到中毒前的水平,適當(dāng)時(shí)應(yīng)更換催化劑 第三章 裝置操作法 操 作 原 則 1.人身安全第一、設(shè)備安全第一、催化劑安全第一。 2.本裝置應(yīng)平穩(wěn)操作以方便下游裝置用氫。 3.關(guān)鍵操作點(diǎn)為:加氫反應(yīng)器床層最高溫度、脫硫反應(yīng)器入口溫度、轉(zhuǎn)化出口溫度、中變?nèi)肟跍囟燃按矊訙厣?PSA 入口溫度。 第一節(jié) 崗位職責(zé)范圍及操作原則 崗位職責(zé)范圍 根據(jù)制氫裝置具體情況,設(shè)崗位如下:班長(zhǎng)崗位、內(nèi)操崗位、外操崗位。各崗位在裝置所處不同階段,職責(zé)不同。 一 . 班長(zhǎng)職責(zé) 1.精通裝置各崗位操作,負(fù)責(zé)班內(nèi)的生產(chǎn)、安全,并能保質(zhì),保量的完成公司各項(xiàng)任務(wù)。 2.除能指揮正常生產(chǎn)外,還能組織并指揮裝置的開、停工及事故處理。 3.負(fù)責(zé)提出對(duì)裝置運(yùn)行的合理化建議,并對(duì)當(dāng)班操作情況作詳細(xì)記錄。 二 . 內(nèi)操職責(zé) 1.內(nèi)操負(fù)責(zé):加氫,脫硫,轉(zhuǎn)化中變, PSA 的開,停工,正常的操做,事故處理時(shí)的中控操作。應(yīng)明確整個(gè)裝置的核心所在是轉(zhuǎn)化爐, 并對(duì)轉(zhuǎn)化爐在不同階段的操作相應(yīng)調(diào)整。 2.內(nèi)操可在特殊情況下代理班長(zhǎng)行使職權(quán),有權(quán)指揮外操在不同情況下的具體操作。 3.開工階段,內(nèi)操負(fù)責(zé)開工方案的中控方面具體執(zhí)行,并協(xié)調(diào)外操對(duì)每步驟的執(zhí)行。 4.內(nèi)操的正常巡檢: ( 1)裝置運(yùn)行期間,內(nèi)操負(fù)責(zé)監(jiān)視 R102/1 出口硫含量小于 ,若參數(shù)超標(biāo)可聯(lián)系外操切換反應(yīng)器。 ( 2)內(nèi)操負(fù)責(zé)不同負(fù)荷下對(duì)應(yīng)的爐溫。任何時(shí)候轉(zhuǎn)化爐出口溫度不應(yīng) 840℃,嚴(yán)格控制入爐水碳比在 ,爐膛壓力在- 50Pa;爐出口甲烷含量 6%( V);煙道出口氧含量約 5%( V), 調(diào)節(jié)燃燒空氣壓力在 500Pa。 ( 3)內(nèi)操負(fù)責(zé)分析入爐水碳比波動(dòng)的原因。視爐出口甲烷含量可調(diào)整配蒸汽量和提高爐溫。 ( 4)負(fù)責(zé)中變?nèi)肟跍囟日{(diào)節(jié),確保中變出口 CO 在 3%。 5.非正常情況下的操作: ( 1) 如裝置需緊急停車,嚴(yán)格遵守緊急停車程序,見《應(yīng)急救援預(yù)案》。 ( 2) 若遇 PSA 五塔切四塔離線運(yùn)行,轉(zhuǎn)化內(nèi)操應(yīng)在 FV301 有調(diào)節(jié)余地的情況下,盡可能多補(bǔ)給燃料系統(tǒng)瓦斯,以保證爐溫的穩(wěn)定。 注:以上調(diào)整期間可參照轉(zhuǎn)化出口甲烷含量進(jìn)行,爐溫滯后嚴(yán)重可暫不強(qiáng)求其穩(wěn)定。 三 . 外操職責(zé): 1.為適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)需要,要求每個(gè) 外操適應(yīng)系統(tǒng)操作,即一個(gè)外操即能司水、司泵、司機(jī)、又能司爐。做到一崗多兼。 2.轉(zhuǎn)化爐操作法:
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