Проектирование технологической схемы установки производства гелия

Ешисамбуева, Аягма Батожаргаловна Отделение химической инженерии (ОХИ)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Целью данной работы является проектирование установки производства гелия низкотемпературным способом. В процессе исследования спроектировано несколько технологических схем получения гелия. Проведен анализ схем с помощью варьирования перепада давления в дросселирующих устройствах и турбодетандерах. Разработан комплекс критериев, по которым сравнивались технологические схемы. В результате спроектирована установка получения гелия низкотемпературным способом, с максимальным выходом целевого продукта, с меньшими затратами и высоким выходом побочных продуктов.
Степень внедрения: находится на стадии исследования. Область применения: результаты данной работы могут быть внедрены в проект Амурского газоперерабатывающего завода.

Введение ……………………………………………………………………………………………………… 15
1. Обзор литературы ………………………………………………………………………………….. 16
1.1 Назначение и свойства гелия…………………………………………………………….. 16
1.2 Месторождения природного газа с повышенным содержанием гелия в
России и в мире ………………………………………………………………………………………… 18
1.2.1 Запасы зарубежных стран ………………………………………………………………. 20
1.2.2 Запасы России ……………………………………………………………………………….. 23
1.3 Извлечение гелия из природного газа России и за рубежом ……………… 26
1.3.1 История модернизации процесса извлечения гелия ……………………… 27
1.3.2 Способы извлечения гелия …………………………………………………………….. 29
1.3.3 Низкотемпературный способ получения гелия ……………………………….. 31
2 Объект и методы исследования …………………………………………………………………. 36
2.1 Объект исследования …………………………………………………………………………… 36
2.2 Метод исследования ……………………………………………………………………………. 37
3 Расчет и аналитика ……………………………………………………………………………………. 39
3.1 Проектирование работы установки производства гелия в программной
среде Aspen HYSYS ………………………………………………………………………………….. 39
3.2 Проектирование схемы с охлаждением смеси в турбодетандере …………… 41
3.3 Проектирование схемы с охлаждением смеси в теплообменнике………….. 48
3.4 Проектирование схемы с охлаждением в каскаде дросселирующих
устройств ………………………………………………………………………………………………….. 53
4. Результаты проведенного исследования …………………………………………………. 58
5. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение …… 59
5.1 Предпроектный анализ …………………………………………………………………….. 59
5.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования …………………. 59
5.1.2 Диаграмма Исикавы……………………………………………………………………….. 59
5.1.3 Оценка готовности проекта к коммерциализации …………………………… 62
5.1.4 Методы коммерциализации результатов научно-технического
исследования …………………………………………………………………………………………. 63
5.2 Инициация проекта ……………………………………………………………………………… 63
5.2.1 Цели и результат проекта ……………………………………………………………. 64
5.2.2 Организационная структура проекта …………………………………………… 64
5.2.3 Ограничения и допущения проекта……………………………………………… 65
5.3 Планирование управления научно-техническим проектом …………………… 66
5.3.1 Иерархическая структура работ проекта …………………………………………. 66
5.3.2 Контрольные события проекта ……………………………………………………….. 67
5.3.3 План проекта …………………………………………………………………………………. 67
5.4 Бюджет научного исследования …………………………………………………………… 68
5.4.1 Расчет затрат на сырье, материалы, покупные изделия и
полуфабрикаты ………………………………………………………………………………………. 69
5.4.2 Расчет затрат на специальное оборудование для научных работ ……… 70
5.4.3 Основная заработная плата исполнителей ………………………………………. 70
5.4.4 Дополнительная заработная плата исполнителей ……………………………. 72
5.4.5 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) ………. 72
5.4.6 Научные и производственные командировки ………………………………….. 73
5.4.7 Оплата работ, выполняемых сторонними организациями ……………….. 73
5.4.8 Накладные расходы ……………………………………………………………………….. 73
5.4.9 Формирование бюджета затрат научно–исследовательского проекта 73
5.4.10 Организационная структура проекта …………………………………………….. 75
5.4.11 Матрица ответственности …………………………………………………………… 75
5.4.12 План управления коммуникациями проекта ………………………………….. 76
5.5 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной,
социальной и экономической эффективности исследования ………………………. 76
5.5.1 Оценка сравнительной эффективности исследования ……………………… 76
6. Социальная ответственность ………………………………………………………………….. 80
6.1 Производственная безопасность ………………………………………………………….. 81
6.1.1 Анализ выявленных вредных и опасных факторов на рабочем месте . 81
6.2 Экологическая безопасность …………………………………………………………….. 84
6.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………. 84
6.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ………. 85
Выводы и рекомендации по разделу ………………………………………………………….. 86
Заключение …………………………………………………………………………………………………. 87
Список использованных источников ……………………………………………………………. 88
Приложение А …………………………………………………………………………………………….. 92

Уникальность гелия определяется свойствами, которые обуславливают
широчайший спектр его использования, причем в большинстве случаев гелий
не имеет альтернативы. Гелий широко используется в металлургии, в пищевой
промышленности, в качестве хладагента для получения сверхнизких
температур, для наполнения воздухоплавающих судов, в качестве
теплоносителя в некоторых типах ядерных реакторов. Уже одно перечисление
областей применения гелия свидетельствует о том, что он может быть отнесен
к высокотехнологичным материалам и стратегически важным природным
ресурсом.
Основными источниками для производства гелия в промышленном
масштабе являются природный и попутный нефтяной газ, в которых
содержание гелия может достигать более 1% об. Для сравнения в приземном
слое атмосферы Земли содержится порядка 0,000527% об. гелия, что
обусловлено его низкой массой и слабым удерживанием гравитационным
полем.
Перспективы России на мировом рынке гелия связаны с освоением и
разработкой месторождений Восточной Сибири (Чаяндинское и
Ковыктинское).
1. Обзор литературы

В рамках данной работы рассмотрен процесс получения гелия
низкотемпературным способом. Подробно разобраны свойства гелия,
месторождения природного газа с повышенным содержанием гелия, его запасы
в России и в мире, а также способы извлечения гелия.
Спроектированы три вида схем с охлаждением азотно-гелиевой смеси в
турбодетандере (1 вариант), с охлаждением смеси в теплообменнике (2
вариант) и с охлаждением в каскаде дросселирующих устройств (3 вариант).
Анализируя литературный обзор и варьируя различные параметры в
схеме, выявлено, что лучший способ для сравнения схем – это изменение
перепада давлений в дросселирующих устройствах или турбодетандерах.
Подобраны критерии оценки для сравнения схем. Проведен анализ
каждой схемы путем варьирования перепада давления в дросселирующих
устройствах и турбодетандере.
Выявлена наиболее эффективная схема, это схема с охлаждением в
каскаде дросселирующих параметров. Степень извлечения гелия составила
99,99 % масс. от максимального выхода продукта. Расход гелиевого
концентрата равен 1542 м3/ч, а также содержание гелия в концентрате 76,47 %
об. При варьировании перепада давлений в дросселирующем устройстве
параметры не изменились.
Также эффективной схемой является вариант с охлаждением азотно-
гелиевой смеси в турбодетандере. Расход гелиевого концентрата равен 1618,3
м3/ч, а также содержание гелия в концентрате 69,5 % об. При повышении
перепада давления на 100 кПа в турбодетандере содержание гелия в
концентрате увеличивается до 71,44 % об.
Данная тема на сегодняшний день очень актуальна в связи со
строительством газопровода «Сила Сибири» и Амурского
газоперерабатывающего завода. Данная разработка может найти
промышленное внедрение на Амурском ГПЗ.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Анастасия Л. аспирант
    5 (8 отзывов)
    Работаю в сфере метрологического обеспечения. Защищаю кандидатскую диссертацию. Основной профиль: Метрология, стандартизация и сертификация. Оптико-электронное прибост... Читать все
    Работаю в сфере метрологического обеспечения. Защищаю кандидатскую диссертацию. Основной профиль: Метрология, стандартизация и сертификация. Оптико-электронное прибостроение, управление качеством
    #Кандидатские #Магистерские
    10 Выполненных работ
    Вирсавия А. медицинский 1981, стоматологический, преподаватель, канди...
    4.5 (9 отзывов)
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - ... Читать все
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - медицина, биология, антропология, биогидродинамика
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ
    Катерина В. преподаватель, кандидат наук
    4.6 (30 отзывов)
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации... Читать все
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации. Опыт работы 7 лет. Всегда на связи и готова прийти на помощь. Вместе удовлетворим самого требовательного научного руководителя. Возможно полное сопровождение: от статуса студента до получения научной степени.
    #Кандидатские #Магистерские
    47 Выполненных работ
    Дмитрий М. БГАТУ 2001, электрификации, выпускник
    4.8 (17 отзывов)
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал стать... Читать все
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал статьи, патенты, кандидатскую диссертацию, преподавал. Занимаюсь этим с 2003.
    #Кандидатские #Магистерские
    19 Выполненных работ
    Егор В. кандидат наук, доцент
    5 (428 отзывов)
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Ск... Читать все
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Скорее всего Ваш заказ будет выполнен раньше срока.
    #Кандидатские #Магистерские
    694 Выполненных работы
    Оксана М. Восточноукраинский национальный университет, студент 4 - ...
    4.9 (37 отзывов)
    Возможно выполнение работ по правоведению и политологии. Имею высшее образование менеджера ВЭД и правоведа, защитила кандидатскую и докторскую диссертации по политоло... Читать все
    Возможно выполнение работ по правоведению и политологии. Имею высшее образование менеджера ВЭД и правоведа, защитила кандидатскую и докторскую диссертации по политологии.
    #Кандидатские #Магистерские
    68 Выполненных работ
    Виктор В. Смоленская государственная медицинская академия 1997, Леч...
    4.7 (46 отзывов)
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выв... Читать все
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выводы).Пишу статьи в РИНЦ, ВАК.Оформление патентов от идеи до регистрации.
    #Кандидатские #Магистерские
    100 Выполненных работ
    Татьяна Б.
    4.6 (92 отзыва)
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские ди... Читать все
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские диссертации, курсовые работы средний балл - 4,5). Всегда на связи!
    #Кандидатские #Магистерские
    138 Выполненных работ
    Анна Александровна Б. Воронежский государственный университет инженерных технол...
    4.8 (30 отзывов)
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственно... Читать все
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственном университете инженерных технологий.
    #Кандидатские #Магистерские
    66 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Математическое моделирование процесса производства автомобильных бензинов
    📅 2021год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Модификация атактического полипропилена
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Исследование золы Северской ТЭЦ как наполнителя в серные композиционные материалы
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)