ЗАО ПСФ "Контурстрой". "Ректификационная тарелчатая колона".

СОДЕРЖАНИЕ
АННОТАЦИЯ
ВВЕДЕНИЕ
1 ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ
1.1 Принцип работы ректификационной установки
1.2 Ректификационная установка для получения суммарных ксилолов
2 НАЗНАЧЕНИЕ ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ
2.1 Характеристика исходного сырья и готовой продукции
2.2 Физико-химические свойства нефтяного ксилола
3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ОБОРУДОВАНИЯ
3.1 Исходные данные к расчету колонны
3.2 Материальный баланс колонны
3.2.1 Расчет массовых и мольных расходов компонентов питания
3.2.2 Расчет состава дистиллята
3.2.3 Расчет состава кубового остатка
3.2.4 Расчёт процесса однократного испарения
3.3 Определение флегмового числа
3.3.1 Расчёт минимального флегмового числа
3.3.2 Расчёт рабочего флегмового числа
3.4 Расчёт числа теоретических и практических тарелок
3.5 Тепловой баланс колонны
3.6 Расчёт внутренних потоков пара и жидкости в колонне
3.7 Предварительный расчёт диаметра колонны
3.7.1 Расчёт диаметра верхней части колонны
3.8 Расчёт высоты ректификационной колонны
4 МЕХАНИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ОБОРУДОВАНИЯ
4.1 Прочностный расчет колонного аппарата
4.2 Подбор опор колонного аппарата
4.3 Расчёт и подбор патрубков для подвода и отвода потоков
4.4 Подбор фланцевых соединений
5 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
5.1 Общие положения по охране труда
5.2 Требования по охране труда при начале работы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Диаметр обечайки равен 3,2 метра, а толщина обечайки:
мм. (4.6)
По расчётам, максимальная толщина обечайки составляет 2,81 мм, однако, согласно техническим требованиям, толщина стенки должна составлять не менее 10 миллиметров.
Для подбора опор необходимо определить массу и нагрузку аппарата.
Масса корпуса определяется по формуле:
кг (4.7)
где Н – высота аппарата, равная 25 м;
π – геометрическая постоянная (π =3,14);
D –диаметр колонны, равный 3,2 м ;
s – толщина стенки, составляющая 0,01 м;
ρ – плотность стали, равная 7850 кг/м3.
Масса крышки и днища определяется по формуле:
(4.8)
кг.
Днища являются одним из основных элементов химических аппаратов, так как их цилиндрические цельносварные корпуса ограничиваются днищами. Наиболее распространенной формой днищ в сварных химических аппаратах является эллиптическая форма с отбортовкой на цилиндр. Подберем днище и крышку для рассчитываемой колонны.
Таблица 4.1. Размеры эллиптических отбортованных стальных днищ с внутренними базовыми диаметрами ГОСТ 6533-78 .
Dвн S,мм h, мм hв, мм Fв, м2 Vв, м3 m, кг 2500 10 40 625 6,0 1,8 518
Масса тарелок рассчитывается по формуле:
(4.9)
где N – действительное число тарелок;
mm – масса одной тарелки, кг.
Так как диаметры низа и верха колонны совпадают, то все тарелки типа ТК-Б имеют диаметр 2500 мм и массу 196 кг, тогда:
кг.
Масса воды при испытании составляет:
кг (4.10)
ρв – плотность воды, 1000 кг/м3.
Тогда суммарная масса аппарата составит:
(4.11)
кг
кг
кг
Переведем полученный результат в МН по формуле (4.12):
МН (4.12)
где Мап – масса аппарата, кг;
g – ускорение свободного падения (g=9,8м/с2).
Подберем опору:
Таблица 4.2. Размеры цилиндрических опор для колонных аппаратов
Q, MH D1, мм D2, мм S1, мм S2, мм S3, мм d2, мм dб, мм Число болтов, Zб 2,1 2500 2600 16 30 30 48 М42 24
4.3 Расчёт и подбор патрубков для подвода и отвода потоков
Внутренний диаметр штуцеров для подвода и отвода исходной смеси продуктов рассчитывается на основе уравнения массового расхода и округляется до ближайшего стандартного значения по уравнению:
(4.13)
Вход исходной смеси, содержащей 41% о-ксилола:
По справочным данным определяем:
Выход кубового остатка:
Выход дистиллята после конденсатора:
Вход пара:
tw = 96 oC, w = 30 м/с.
Ρп.ср. определяется по уравнению (4.11):
(4.14)
(4.15)
Выход пара:
tp = 78˚C, w=30м/с,
(4.16)
4.4 Подбор фланцевых соединений
Присоединение к аппарату трубной арматуры, а также технологических трубопроводов для подвода и отвода жидких и газообразных продуктов осуществляется с помощью штуцеров или вводных труб. На практике достаточно часто применяются фланцевые штуцера - разъемные соединения, имеющие высокий показатель надежности и работоспособности.
Для разъемного соединения составных корпусов и отдельных частей химических аппаратов используются фланцевые соединения, преимущественно круглой формы. С помощью указанных соединений к аппаратам присоединяются трубы, арматура и т.д. В соответствии с проведенными выше расчетами, были подобраны следующие фланцевые штуцера (таблица 4.3).
Таблица 4.3. Размеры фланцевых штуцеров с внутреннем базовым давлением ОСТ 26-426-79.
Назначение Dy,мм Df,мм Db,мм D,мм dн,мм h,мм dб,мм z s,мм Вход исходной смеси 80 205 170 97 85 14 16 4 4 Выход кубового остатка 100 260 225 118 110 16 16 8 5 Выход дистиллята 80 205 170 97 85 14 16 4 4 Вход пара(х4) 250 400 370 275 260 20 16 8 5 Выход пара (х3) 200 370 355 225 210 20 16 8 5 Выход жидкости из куба 20 90 65 50 26 8 12 4 3 Для манометра 25 100 75 60 33 8 12 4 3 Для указателя уровня 20 90 65 50 26 8 12 4 3 Для установки уровнемера 25 100 75 60 33 8 12 4 3 Для термометра ртутного 25 100 75 60 33 8 12 4 3
5 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
5.1 Общие положения по охране труда
Нефтеперерабатывающее предприятие-заказчик оборудования в больших количествах перерабатывает и хранит нефть и нефтепродукты, являющиеся горючими, легковоспламеняющимися и взрывоопасными жидкостями и газами. Ректификационная установка предприятия относится к взрывопожароопасному и химически опасному оборудованию. При работе на ректификационной установки возможны следующие опасности:
Пожар и взрыв при разгерметизации, пропусках и прочих неисправностях оборудования;
Отравление работающих парами нефтепродуктов, аммиаком, сероводородом и иными вредными веществами, циркулирующими в установке;
Обморожение работающих при контакте сжиженных углеводородных газов с незащищенными участками тела, а также при работе на открытом воздухе при отрицательных температурах (так как установка расположена вне помещения предприятия), а также тепловые удары;
Химические ожоги агрессивными веществами;
Термические ожоги при контакте работающих с горячими (нагретыми) частями оборудования, трубопроводов, конденсатом, парами и т. д.;
Травмирование работающих вращающимися и движущимися частями компрессоров, насосов и прочих механизмов при отсутствии, либо неисправности ограждений;
Поражение работающих электрическим током при неисправности изоляции или заземления оборудования;
Возможность падения работника при обслуживании расположенного на высоте оборудования.
5.2 Требования по охране труда при начале работы
Все рабочие и ИТР на рабочих местах, расположенных на территории предприятия, обязаны носить защитные каски.
Для защиты работников предприятия от воздействия опасных и вредных производственных факторов им, согласно установленным на предприятии нормам, выдаются спецодежда и спецобувь.
При работе с вызывающими раздражение кожи рук веществами необходимо использовать защитные перчатки, профилактические пасты и мази, а также смывающие и дезинфицирующие средства.
Для защиты органов дыхания применяются респираторы. В случае пребывания работников в процессе работы в условиях повышенного содержания в воздухе вредных паров и газов, они обеспечиваются:
фильтрующими противогазами, защищающими органы дыхания при содержании в воздухе рабочей зоны не менее 18% кислорода и не более 0,5% вредных паров и газов;
шланговыми или изолирующими противогазами, использующимися при содержании в воздухе любого количества вредных паров и газов.
При возможности попадания в глаза в процессе выполнения работы отлетающих частиц металла, искр, брызг агрессивных веществ и пыли работающие должны применять защитные очки или щитки. Работа в местах с повышенным шумом допускается только в антифонах и берушах.
При проведении работы в электроустановках необходимо использовать резиновые коврики, диэлектрические перчатки, боты и прочие СИЗ.
В каждой инструкции рабочего места необходимо указывать конкретные предохранительные приспособления и средства защиты, применение которых обязательно для работающего.
Каждый работник предприятия должен:
соблюдать правила охраны труда и внутреннего трудового распорядка;
содержать свое рабочее место в порядке;
знать и соблюдать правила техники безопасности, производственной санитарии, пожарной и газовой безопасности, на предприятии и, в частности, на своем рабочем месте;
уметь оказывать первую доврачебную помощь пострадавшим.
Запрещается приходить или находиться на территории предприятия, рабочем месте в нетрезвом состоянии, распивать спиртные напитки или применять наркотики.
Проход через территории действующих установок и нахождение на них посторонних лиц запрещается. Нахождение на установке командированных лиц разрешается только в присутствии начальника установки или лица, установленного цехом.
Курение на территории предприятия, в цехах, на участках, на установках и иных объектах запрещается, за исключением специально отведенных и оборудованных первичными средствами пожаротушения мест (курительных помещений, комнат и т. п.).
Ведение технологического процесса необходимо осуществлять в строгом соответствии с технологическим регламентом предприятия.
Работники обязаны содержать спецодежду в чистоте и исправности, своевременно сдавать ее в стирку и ремонт. Стирка спецодежды легковоспламеняющими и горючими жидкостями запрещена. Хранение спецодежды на рабочем месте запрещено.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данной работе был произведен расчет ректификационной установки, произведенной ООО ПСФ «Контурстрой» для получения суммарных ксилолов из катализата ксилольной фракции, отгоняемой 105-127 ºС производительностью по сырью F = 46950 кг/ч.
Понятием «ректификация» обозначают процесс разделения гомогенных бинарных и многокомпонентных смесей летучих жидкостей за счет двустороннего массообмена и теплообмена между неравновесными газообразной (паровой) и жидкой фазами, движущимися противоположно друг другу и имеющими различную температуру.
Нефтяной ксилол  представляет собой смесь трех изомеров ксилола с примесью этилбензола, предназначенную для выделения изомеров ксилола и применения в химической промышленности качестве органического растворителя смол, лаков, красок и эмалей, в том числе эпоксидных смол и кремнийорганических лаков.
В результате проведенных в третьем разделе работы расчетов, спроектирована ректификационная тарельчатая колонна, содержащая 60 практических тарелок, из которых 50 находятся в нижней (отгонной) части колонны, а 10 – в верхней (укрепляющей) части колонны.
Диаметр аппарата равен 2500 мм;
Диаметр стандартной тарелки равн 2490 мм;
Высота аппарата составляет 37,3 м;
Высота питательной секции равна 0,75м;
Расстояние между нижним днищем и нижней тарелкой составляет 0,75 м.
В четвертом разделе работы проведен механический расчет ректификационной колонны. Толщина стенки цилиндрической обечайки принята равной 10 мм. Крышка и днище – эллиптические (hв = 40 мм). Также был произведен расчет и подбор патрубков и штуцеров для установки.
Нефтеперерабатывающее предприятие-заказчик оборудования в больших количествах перерабатывает и хранит нефть и нефтепродукты, являющиеся горючими, легковоспламеняющимися и взрывоопасными жидкостями и газами. Ректификационная установка предприятия относится к взрывопожароопасному и химически опасному оборудованию. Поэтому ведение технологического процесса необходимо осуществлять в строгом соответствии с технологическим регламентом предприятия.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Баннов П.Г. Процессы переработки нефти. Часть 2. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 2001. - 415 с.
Дытнерский Ю.И. (ред.). Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию. - М.: Химия, 1983 г. – 272 с.
Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии. Ч.1. Теоретические основы процессов химической технологии. Учебник для вузов. Изд. 2-е. М.: Химия,1995. - 400с.
Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. – 9-е изд. – М.: Химия, 1973. – 750 с.
Коптева В.Б. Опоры колонных аппаратов. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2007. – 24 с.
Кутепов A.M. и др. Теория химико-технологических процессов органического синтеза: Учеб. для техн. вузов/A.M. Кутепов, Т.И. Бондарева, М.Г. Беренгартен - М.: Высш. шк., 2005. – 520 с.
Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. Справочник. – Л.: Машгиз, 1970. – 753 с.
Рудин М. Г., Драбкин А. Е. Краткий справочник нефтепереработчика. - Л.: Химия, 1980. - 328 с.
Плановский А.Н, Николаев И.П. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. 5-изд. - М.:Химия, 1987 г. - 847 с.
Процессы и аппараты химической технологии. Проектирование ректификационных колонн. Часть 1, 2. Основы теории расчета и основные конструкции ректификационных колонн. Методические указания к курсовому проектированию для студентов химико-технологического и заочного энерго-механического факультетов.-Томск: Изд. ТПУ, 1997. -36 с.
Технологический расчет атмосферно-вакуумной перегонки нефти [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://kurs.ido.tpu.ru/courses/o_scient_project_research_250400_II/glv_3_page_1.htm
Дытнерский Ю.И. (ред.). Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию. - М.: Химия, 1983 г. – С.65.
Процессы и аппараты химической технологии. Проектирование ректификационных колонн. Часть 1, 2. Основы теории расчета и основные конструкции ректификационных колонн. Методические указания к курсовому проектированию для студентов химико-технологического и заочного энерго-механического факультетов.-Томск: Изд. ТПУ, 1997. – С.8.
Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. – 9-е изд. – М.: Химия, 1973. – С.216.
Кутепов A.M. и др. Теория химико-технологических процессов органического синтеза: Учеб. для техн. вузов/A.M. Кутепов, Т.И. Бондарева, М.Г. Беренгартен. - 2-е изд., испр. и доп. - М.: Высш. шк., 2005. – С.142.
Процессы и аппараты химической технологии. Проектирование ректификационных колонн. Часть 1, 2. Основы теории расчета и основные конструкции ректификационных колонн. Методические указания к курсовому проектированию для студентов химико-технологического и заочного энерго-механического факультетов.-Томск: Изд. ТПУ, 1997.
Плановский А.Н, Николаев И.П. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. 5-изд. - М.:Химия, 1987. – 701 с.
Технологический расчет атмосферно-вакуумной перегонки нефти [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://kurs.ido.tpu.ru/courses/o_scient_project_research_250400_II/glv_3_page_1.htm
Технологический расчет атмосферно-вакуумной перегонки нефти [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://kurs.ido.tpu.ru/courses/o_scient_project_research_250400_II/glv_3_page_1.htm
Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии. Ч.1. Теоретические основы процессов химической технологии. Гидромеханические и тепловые процессы и аппараты. Учебник для вузов. Изд. 2-е. М.: Химия,1995.
Рудин М. Г., Драбкин А. Е. Краткий справочник нефтепереработчика. - Л.: Химия, 1980. - 328 с.
Процессы и аппараты химической технологии. Проектирование ректификационных колонн. Часть 1, 2. Основы теории расчета и основные конструкции ректификационных колонн. Методические указания к курсовому проектированию для студентов химико-технологического и заочного энерго-механического факультетов.-Томск: Изд. ТПУ, 1997.
Плановский А.Н, Николаев И.П. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. 5-изд. - М.:Химия, 1987. – 702 с.
Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. Справочник. – Л.: Машгиз, 1970. – С.457.
Коптева В.Б. Опоры колонных аппаратов. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2007. – С.18.
Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. Справочник. – Л.: Машгиз, 1970. – С.538.
Кутепов A.M. и др. Теория химико-технологических процессов органического синтеза: Учеб. для техн. вузов/A.M. Кутепов, Т.И. Бондарева, М.Г. Беренгартен. - 2-е изд., испр. и доп. - М.: Высш. шк., 2005. – С. 482.
2
П-1
Х2
Т-1
Н-2
Х-1
ХК-1
К-1
Е-2
Н-3
Н-1
Е-1