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!

    Александр О. Спб государственный университет 1972, мат - мех, преподав...
    4.9 (66 отзывов)
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальн... Читать все
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальных уравнений. Умею быстро и четко выполнять сложные вычислительные работ
    #Кандидатские #Магистерские
    117 Выполненных работ
    Катерина М. кандидат наук, доцент
    4.9 (522 отзыва)
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    #Кандидатские #Магистерские
    836 Выполненных работ
    Дарья П. кандидат наук, доцент
    4.9 (20 отзывов)
    Профессиональный журналист, филолог со стажем более 10 лет. Имею профильную диссертацию по специализации "Радиовещание". Подробно и серьезно разрабатываю темы научных... Читать все
    Профессиональный журналист, филолог со стажем более 10 лет. Имею профильную диссертацию по специализации "Радиовещание". Подробно и серьезно разрабатываю темы научных исследований, связанных с журналистикой, филологией и литературой
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Александр Р. ВоГТУ 2003, Экономический, преподаватель, кандидат наук
    4.5 (80 отзывов)
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфин... Читать все
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфинансы (Казначейство). Работаю в финансовой сфере более 10 лет. Банки,риски
    #Кандидатские #Магистерские
    123 Выполненных работы
    Олег Н. Томский политехнический университет 2000, Инженерно-эконо...
    4.7 (96 отзывов)
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Явл... Читать все
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Являюсь действующим преподавателем одного из ВУЗов.
    #Кандидатские #Магистерские
    177 Выполненных работ
    Дмитрий Л. КНЭУ 2015, Экономики и управления, выпускник
    4.8 (2878 отзывов)
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    #Кандидатские #Магистерские
    5125 Выполненных работ
    Глеб С. преподаватель, кандидат наук, доцент
    5 (158 отзывов)
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной с... Читать все
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной специальности 12.00.14 административное право, административный процесс.
    #Кандидатские #Магистерские
    216 Выполненных работ
    Андрей С. Тверской государственный университет 2011, математический...
    4.7 (82 отзыва)
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на... Читать все
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на продолжение диссертационной работы... Всегда готов помочь! ;)
    #Кандидатские #Магистерские
    164 Выполненных работы
    Анна Н. Государственный университет управления 2021, Экономика и ...
    0 (13 отзывов)
    Закончила ГУУ с отличием "Бухгалтерский учет, анализ и аудит". Выполнить разные работы: от рефератов до диссертаций. Также пишу доклады, делаю презентации, повышаю уни... Читать все
    Закончила ГУУ с отличием "Бухгалтерский учет, анализ и аудит". Выполнить разные работы: от рефератов до диссертаций. Также пишу доклады, делаю презентации, повышаю уникальности с нуля. Все работы оформляю в соответствии с ГОСТ.
    #Кандидатские #Магистерские
    0 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)