расчет сепаратора для разделения продуктов риформинга

Данную скорость можно вычислить на основании уравнения Саудер-Брауна.где - плотность бензиновой фракции, 756 кг/м3.Обычно значение коэффициента К в уравненииСаудер-Брауна при горизонтальнойориентации сепаратора и наличии лопастного каплеотбойника принимают равным 0,12 м/с.3,05 м/сТаким образом, зная скорость и расход газа, мы можем посчитать минимальнуюплощадь сечения, необходимую для газовой фазы:где Qг – объемная производительность по газу, м3/с:м3/с м2Площадь сечения сепаратора для отделения газа обычно принимается равной ¼ от общей площади сечения сепаратора:Отсюда найдем:м2Суммарная площадь сечения сепаратора равна:м2Минимальный диаметр сепаратора составит:2,97 м, примем равным 3,0 мОтношение длины сепаратора к диаметру называется коэффициентом стройностисепаратора (SR – SlendernessRatio). Для стандартных сепараторов данное соотношениеобычно остаётся примерно постоянным и равно s=4,5.Минимальная длина горизонтального сепаратора равна:мОбъем сепаратора равен:м32.4 ПрочностныйрасчетаппаратаВ качестве материала корпуса аппарата принимаем сталь Х18Н10Т, пригодную для работы при контакте с производными бензола. Коррозия этой стали равномерна, и составляет: w=0,14 мм/год.Толщина стенки аппарата:где Рр − расчётное давление, МПагде Р − давление в аппарате, МПа;Рг − гидростатическое давление столба жидкости, однако так как Рг мало по сравнению с Р, его можно не учитывать.φ-коэффициент прочности сварных швов, φ=0,9[σ]=η.σ* − нормативное допускаемое напряжение, МПа;η − коэффициент, зависящий от вида заготовки.Для листового проката η=1.σ*=152 МПа, откуда [σ]=152 МПаРасчетная толщина стенки равна:=0,008 мИсполнительная толщина стенки равна:где С – прибавка на коррозию, которая находится по формуле:где Т=10 лет − срок эксплуатации аппарата; w–годовой коэффициент коррозии, примем в данных условиях равным 1,2 мм.С0 − округление до ближайшего целого значения.S=0,008+ 10 . 0,0012 =0,0092 м 10ммПримем толщину стенки цилиндрической обечайки 20мм как стандартную толщину для аппарата такого диаметра. Крышку и днище выберем эллиптические, так как они являются наиболее распространёнными [2, 3]. 2.5Расчёт 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 2.25.(49)где Q– расход потока,м3/с;При этом скорости потоков для жидких сред в расчетах принимаем в интервале 0,1..1,0 м/с (для снижения турбулентности потока),скорости потока газа – 10…30 м/с.Вход исходной смеси:м = 600 мм.Выход газа:= 400 мм.Выходжидкойфазы:2.5 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 [9, c.658].Для разъемного соединения составных корпусов и отдельных частей химических аппаратовиспользуются 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 6).Таблица 2.6Размеры фланцевых штуцеров с внутренним базовым давлением ОСТ 26-426-79 [9, c.662].НазначениеDy,ммDf,ммh,ммdб,ммzs,ммВход исходной смеси60064020301616Выход газа4004401830816Выход нефтепродукта300330141644В аппарате используются болты М20 М10 из углеродистой стали класса прочности 10.9. Определим крутящие моменты затяжки болтов в зависимости от класса прочности с помощью данных таблицы 2.7.Таблица 2.7Крутящие моменты затяжки болтов [2, 9]Резьба/шаг ммКласс прочности болтов10.910/1.562,420/2.5519,42.6 Вспомогательное оборудование и контрольно-измерительные приборыДля достижения эффективного разделения газ/жидкость и жидкость/жидкость в вертикальных сепараторах очень важно иметь постоянный режим потока по всей длине аппарата. Иначе в аппарате будут образовываться зоны турбулентности, которые будут уменьшать время отстоя жидкости по сравнению с временем отстоя при равномерно распределенном (ламинарном) потоке. Ламинарный режим обеспечивается при помощи перфорированных перегородок. Как показали испытания и газодинамические расчеты, и, что более важно, практический опыт эксплуатации, отсутствие таких перегородок может неблагоприятно повлиять на процесс сепарации.Сетчатый каплеотбойник, который также можно интегрировать в перфорированные перегородки, представляет собой сплетенную проволочную сетку, скрепленную решеткой. Проходя через сетчатый каплеотбойник, капли жидкости ударяются о сетку, на поверхности которой они укрупняются. По достижении определенного размера капли жидкости срываются и под действием силы тяжести падают на дно аппарата.Оптимальным является размещение пяти сетчатых каплеотбойников диаметром3,0 м.Таблица2.8Техническая характеристика сепаратора С-11 [12]Наименование параметраЕдиница измеренияАппарат и технологические трубопроводыДавление рабочеекгс/см²128,4Давление расчетноекгс/см²14,13Давление гидравлическое пробное на прочностькгс/см²17,9 ± 0,895 (179 ± 8,95)Температура рабочаяºСОт 20 до 40Температура расчетнаяºС50Рабочая средаПриродный газ, сод.H2S до 5%Рассчитываемый сепаратор (11) предназначен для разделения газопродуктовой смеси на две фазы – газ (смесь водорода и углеводородных газов) и нестабильный бензин.Контроль за давлением и температурой в сепараторе осуществляется датчиком давления РТ 002, датчиком температуры ТТ 002, локальным индикатором температуры ТI 001. Датчик PISHL 003 осуществляет защиту от понижения или превышения предельно допустимых значений давления в сепараторе, с выводом сигнала в интегрированную систему аварийной остановки. Уровень жидкой фазы в сепараторе контролируется уровнемером LIT 001 и регулируется клапаном LV-002 от регулятора LIC 001. Уронемер LIT 002 контролирует сверхнизкий и сверхвысокий уровень жидкой фазы в сепараторе с выводом сигнала в интегрированную систему аварийной остановки. Для визуального наблюдения за уровнем жидкой фазы в сепараторе установлено уровнемерное стекло LG 005. Защиту от избыточного давления в сепараторе обеспечивают два пружинных предохранительных клапана PSV-004А/004В с установочным давлением 141,3 бар.ЗАКЛЮЧЕНИЕВ рамках представленного курсового проекта было проведено рассмотрение применяемых в нефтегазовой промышленности видов сепарации газонефтяных и, в общем виде, газожидкостных смесей, охарактеризовано назначение, рассмотрены классификация и конструкции сепараторов.К проектированию был выбран горизонтальный двухфазный сепаратор, предназначенный для отделения водорода и углеводородных газов от нестабильного бензина, поступающего в аппарат из реактора каталитического риформинга. Технологическая схема процесса приведена на Листе 1 Графической части проектаВ соответствии с проведенными расчетами состава газовой и жидкой фаз, материального баланс сепаратора к установке был принят аппарат производительностью по сырью 113820,7 кг/ч при температуре 40 оС (313 К) и абсолютном давлении 0,7 МПа (7 бар.). Расходы газовой и жидкой фаз на выходе из аппарата составили соответственно 22145,71 кг/ч и 91674,99 кг/ч. Расчетный диаметр аппарата 3,0 м, длина 13,5 м. Чертеж общего вида горизонтального сепаратора приведен на Листе 2 Графической части проекта.Чертеж общего вида штуцера ввода сырья с расчетным диаметром 600 мм приведен на Листе 3 Графической части проекта.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫВнутренние устройства –современные решения в области сепарации. Каталог продукции компании CDS[Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.ma-samara.com/files/certificates/factsheet-internals_07_rus_-.pdfДытнерский 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.Кабиров М.М., Гумеров О.А. Сбор, промысловая подготовка продукции скважин. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2003. - 70 с.Кемпбел Д.М. Очистка и переработка природных газов. Пер. с англ. - М.: Недра, 1987. - 349 с.Коптева В.Б. Опоры колонных аппаратов. Тамбов: Издательство Тамбовского государственного технического университета, 2007. – 24 с.Лапидус А.Л. и др. Газохимия. Часть 1. Первичная переработка углеводородных газов.- M.: Недра, 2004. - 246 с.Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. Справочник. – Л.: Машгиз, 1970. – 753 с.Плановский А.Н, Николаев И.П. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. 5-изд. - М.:Химия, 1987 г. - 847 с.Рудин М. Г., Драбкин А. Е. Краткий справочник нефтепереработчика. - Л.: Химия, 1980. - 328 с.