Проект установки производства метанола мощностью 622 тыс. т в год

Температура наружного слоя изоляции задана и не должна превышать 45 оС. Толщина слоя теплоизоляционного материала определяется по уравнению (3.13):(3.13)По уравнению теплоотдачи рассчитаем величину тепловых потерь Qпот: , (3.14)где – суммарный коэффициент теплоотдачи конвекцией и излучением, Вт/м2*К, tокр примем равной 20 оС.Тогда получим: Вт/м2*К.(3.15)Дж/с.(3.16)м(3.17)Таким образом для обеспечения теплоизоляции аппарата необходим слой асбеста толщиной 14,3 мм.4 ПОДБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯВ данном разделе курсового проекта расчета произведено определение размеров отдельных частей и элементов колонны, удовлетворяющих условиям технологической целесообразности, устойчивости и механической прочности.4.1 Подбор опор для колонных аппаратовОпоры для ректификационных колонн выбираются исходя из расчета максимальной нагрузки, которую должна выдержать опора. Материал опоры выбирают в зависимости от температуры рабочей среды, емкости аппарата и других параметров. Стандартным материалом обечаек(обечайка –цилиндрический корпус аппарата) является сталь Ст3 сп3 ГОСТ 380-71. Толщину стенки обечайки рассчитаем по уравнению (4.1): – прибавки, причем для данной марки стали в рассматриваемых условиях: – прибавка на коррозию и эрозию, примем 1,0 мм; – прибавка на минусовое отклонение по толщине листа, примем 0,7мм; – технологическая прибавка, примем 0,51 мм.Предельно допустимое напряжение для Ст3равно МПа.Диаметр обечайки равен 2,5 метра (по нижней части колонны) и 2,02 метра в верхней части, а толщина обечайки в верхней (SВ) и нижнейчастях (SН):мм.(4.2)мм.(4.3)По расчётам, максимальная толщина обечайки составляет 2,81 мм, однако, согласно техническим требованиям, толщина стенки должна составлять не менее 10 миллиметров [10].Для подбора опор необходимо определить массу и нагрузку аппарата.Масса корпуса определяется по формуле:кг(4.4)где Н – высота аппарата, равная 23,4 м;π– геометрическая постоянная (π =3,14);D – среднийдиаметр колонны, равный 2,3м ;s – толщина стенки, составляющая 0,01 м;ρ – плотность стали, равная 7850 кг/м3.Масса крышки и днища определяется по формуле:(4.5)кг. кгДнища 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 3. Размеры эллиптических отбортованных стальных днищ с внутренними базовыми диаметрами ГОСТ 6533-78, мм [10, с.447].DвнS,ммh, ммhв, ммFв, м2Vв, м3200010405004,591,171260010406507,652,508Масса тарелок рассчитывается по формуле:(4.6)где N – действительное число тарелок;mm – масса одной тарелки, кг.Так как диаметры низа и верха колонны не совпадают, то половина тарелок типа ТС-Р имеет диаметр 2000 мм и массу 120 кг, а остальные – диаметр 2600 мм и массу 200 кг, тогда:кг.Масса воды при испытании составляет:кг(4.7)ρв – плотность воды, кг/м3.Тогда суммарная массааппарата составит:кгкгкгПереведем полученный результат в МН по формуле(4.8):МН(4.8)где Мап– масса аппарата, кг;g – ускорение свободного падения (g=9,8м/с2).Подберем опору: Таблица 4. Размеры циллиндриеских опор для колонных аппаратов [11, c.12]Q, MHD1, ммD2, ммS1, ммS2, ммS3, ммd2, ммdб, ммЧисло болтов, Zб1,6260050008252542М36164.2Расчёт и подбор патрубков для подвода и отвода потоковВнутренний диаметр штуцеров для подвода и отвода исходной смеси продуктов рассчитывается на основе уравнения массового расхода и округляется до ближайшего стандартного значенияпо уравнению:(4.9)Вход исходной смеси (плотность определяем из [12]):=0,3168кг/кг tf=73,6˚C, w=2м/с, Выход кубового остатка:0,0041кг/кг,tw=78,2˚C, w=0,1м/сВходфлегмы:0,9852кг/кг,tp=64,8˚C, w=20м/с.где P – массовый расход продукта, кг/с;R – рабочеефлегмовое число.Выход пара:tp=64,8˚C, w=30м/с, ρп.ср. определяется по уравнению ().Выход жидкости из куба:tw=109,6˚Cw=1м/с(46)Вход пара:4.3 Подбор фланцевых соединенийПрисоединение 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 применяютсяфланцевые штуцера - разъемные соединения, имеющие высокий показатель надежности и работоспособности.Для разъемного соединения составных корпусов и отдельных частей химических аппаратовиспользуются фланцевые соединения, преимущественно круглой формы. С помощью указанных соединенийк аппаратам присоединяются трубы, арматура и т.д. В соответствии с проведенными в 4.2 расчетами, были подобраны следующие фланцевые штуцера (таблица 5).Таблица 5. Размеры фланцевых штуцеров с внутреннем базовым давлением ОСТ 26-426-79 [10, с.659].НазначениеDy,ммDf,ммDb,ммD,ммdн,ммh,ммdб,ммzs,ммВход исходной смеси401601003545121243Вход флегмы209065502681243Выход кубового остатка150315280174160181685Выход пара (х2)200370355225210201685Выход жидкости из куба802051709785141644Вход пара(х3)150315280174160181685Для манометра2510075603381243Для указателя уровня209065502681243Для установки уровнемера2510075603381243Для термометра ртутного25100756033812434.4 Гидравлический расчетОсновной целью представленного гидравлического расчета является определение гидравлических сопротивлений, возникающих в процессе прохождения пара через ректификационную колонну из куба в дефлегматор через контактные устройства. Потери напора (ΔР) для всех ректификационных колонн позволяют рассчитать необходимое повышение температуры кипения смеси в кубе колонны.(4.10)Для ситчатыхтарелок:Па(4.11)Тогда суммарное сопротивление всех (35) тарелок в колонне составляет:Па.Сопротивление слоя жидкости на ситчатых тарелках составляет:Па (4.12)где Z – высота сливной перегородки, для данного расчета Z = 0,04 м.ΔН – высота слоя жидкости над сливной перегородкой (ΔН = 0,6-0,04=0,56)К – относительная плотность газожидкостной эмульсии на тарелке ≈ 0,5.Тогда Па.ЗАКЛЮЧЕНИЕВ процессе выполнения курсового проекта был произведенрассчет ректификационной установки для разделения смеси метанол-этанол. В курсовом проекте рассчитаны материальный и тепловой баланс установки, произведен гидравлический расчет, графоаналитически определено оптимальное флегмовое число.рассчитаны следующие параметры ректификационной установки:Диаметр колонны: 2600 мм в нижней части и 2000 мм в верхней.Высота колонны: 23,4 м;В качестве перераспределителя жидкости принята тарелка ТС-Р.Толщина эллиптического днища и крышки ректификационной колонны и цилиндрической обечайки:10 мм. Определены оптимальные стандартные характеристики для фланцевых штуцеров.Таким образом, поставленные в начале работы задачи можно считать выполненными.СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫКасаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. – 9-е изд. – М.: Химия, 1973. – 750 с.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. - 400с.Дытнерский Ю.И. (ред.). Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию. - М.: Химия, 1983 г. – 272с.Процессы и аппараты химической технологии. Проектирование ректификационных колонн. Часть 1. 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.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 2. Технологический, конструктивный и гидравлический расчеты. Методические указания к курсовому проектированию для студентов химико-технологического и заочного энерго-механического факультетов. - Томск: Изд. ТПУ, 1997, - 32 с.Павлов К.Ф., Романков П.Г, Малков М.П., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. 9-е изд., перераб. и доп. – Л.: Химия, 1981. - 560с.Динамические коэффициенты вязкости жидких веществ и водных растворов в зависимости от температуры.: Нефть-газ электронная библиотека [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.oglib.ru/tabl/table4.htmlМетиловый спирт [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2582.htmlЛащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. Справочник. – Л.: Машгиз, 1970. – 753 с.Коптева В.Б. Опоры колонных аппаратов. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2007. – 24 с.Плотность растворителей при различной температуре. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://fptl.ru/spravo4nik/plotnost-rastvoritelej-ot-temperaturi.html