Модернизация ректификационной колонны разделения пропан-пропиленовой фракции
Объектом проектирования является ректификационная колонна непрерывного действия для разделения пропан пропиленовой фракции, а также конденсатора-холодильника для конденсации пропилена. Целью работы является расчет ректификационной колонны и конденсатора-холодильника.
В ходе расчета колонны был составлен материальный баланс колонны, рассчитано оптимальное флегмовое число и оптимальное значение числа теоретических тарелок. Так же был выполнен конструктивно-механический расчет. Входе которого определили исполнительную марку стали ректификационной колонны, условия прочности и устойчивости, найдены значения толщины стенки цилиндрической обечайки, эллиптических днища и крышки. Произведен расчет штуцеров и фланцев.
В технологическом расчете теплообменника был составлен тепловой баланс. Рассчитаны
В современной промышленности все большее внимание уделяется необходимости использования чистых и особо чистых материалов. Вследствие чего, производство становится еще более сложным и дорогостоящим. Технологиям по разделению веществ, а также их очистке от примесей уделяется все большее внимание.
Самой распространенной технологией разделения в промышленности является ректификация – процесс разделения жидких неоднородных смесей на практически чистые компоненты, либо фракции, различающиеся по температуре кипения [1].
Огромные ректификационные колонны химических и нефтехимических заводов, в некотором смысле даже, являются символами современной промышленности. Высота ректификационных колонн часто достигает 30 метров и более, что сказывается на стоимости изготовления оборудования, эксплуатации, а стоимость ремонта колонн становится огромной [2].
Физические свойства перегонки, заключаются в двустороннем массообмене и теплообмене между поток жидкости и потоком пара с турбулизацией контактирующих фаз. Далее пары, которые отделились после массообмена, обогащаются низкокипящими компонентами, а жидкость – высококипящими компонентами. После определенного количества контактов между жидкостью и паром, получаются пары, в составе которых в основном низкокипящие компоненты. А жидкая фаза будет состоять из высококипящих компонентов. Как и любой диффузионный процесс разделение ректификацией происходит в противотоке пара и жидкости. Орошение жидкостью во время ректификации паров создается за счет конденсации части пара в верхней части колонны, а паровое орошение – за счет испарения части жидкости в нижней части колонны. Конструкция ректификационной колонны меняется в зависимости от способа контакта фаз и организации процесса [2].
По результатам расчета ректификационной колонны разделения
пропан пропиленовой фракции был произведен технологический и
конструктивно-механический расчет колонны.
В ходе расчета был составлен материальный баланс колонны,
рассчитано оптимальное флегмовое число R=7, 94. Найдено оптимальное
значение числа теоретических тарелок равное 65. Рассчитан диаметр
колонны равный 1,6 м.
В соответствии с рекомендациями [2, c. 214] в качестве
исполнительного типа тарелки принимаем ситчатую тарелку типа ТС-Р2 по
ОСТ 26-805-73. Рассчитана высота проектируемой колонны равная 35 м.
Для ректификационной колонны выбрали исполнительную марки
стали 09Г2С, соответствующую всем требованиям для проектируемого
аппарата. Из условия прочности и устойчивости определены значения
толщины стенки цилиндрической обечайки, эллиптических днища и
крышки равные 12 мм. Произведен расчет штуцеров и фланцев. Из
стандартизированных значений ГОСТ и ОСТ выбраны оптимально
подходящие рассчитанным параметрам исполнительные типы штуцера,
фланца и люк-лазов. Рекомендуемый диаметр люк-лаза – 500 мм. В
соответствии с ГОСТ 24755-81 произведен расчет укрепления отверстий. По
результатам расчета, выяснилась необходимость укрепление люк- лаза.
Способом укрепления отверстий является укрепление патрубком штуцера.
По ГОСТ 51273-99 произведен расчет колонны на ветровую и сейсмическую
нагрузку. Произведен расчет опорной обечайки, в соответствии с АТК
24.200.03-90 выбрана стандартизированная опора.
Так же был рассчитан конденсатор-холодильник для осуществления
теплообмена между смесью пропан- пропилена и охлаждаемой водой.
В технологическом расчете был составлен тепловой баланс
теплообменника. Рассчитаны коэффициенты теплоотдачи: для зоны
конденсации Ιсм = 1455 Вт/(м2 ∙ К), для зоны охлаждения ΙΙсм =
93,5 Вт/(м2 ∙ К), коэффициенты теплопередачи: для зоны конденсации
КΙдейст = 834,5 Вт/(м2 ∙ К), для зоны охлаждения КΙΙдейст = 89,3Вт/(м2 ∙
К). После чего была рассчитана требуемая поверхность теплообмена F=58,4
м2 . На основании поверхности был выбран нормализированный
конденсатор-холодильник со всеми его конструктивными параметрами.
Исходя из свойства сред, которые протекают в аппарате, и параметров
теплообмена было подобрано оптимальное исполнение по материалам
теплообменника – 09Г2С.
При гидравлическом расчете было получено значение давления в
магистрали с водой и в трубном пространстве теплообменника.
Исходя из выбора данных материалов и геометрических данных о
конденсаторе, был произведен расчет механической прочности, жесткости и
устойчивости, как в целом аппарата, так и отдельных элементов, узлов
фланцевого соединения с распределительной камерой, днищем и крышкой.
Было выяснено, что рассчитанная позже выбранная толщина стенок сосуда
s=8 мм, толщина штуцеров обеспечивает укрепление отверстий. В
результате расчета трубной решетки, кожуха, труб на прочность и
жесткость, была выбрана толщина трубной решетки 28 мм и гладкая
развальцовка.
В финансовом менеджменте произведен экономический расчет
выбранной технологии, ректификационной установки. В социальной
ответственности были рассмотрены всевозможные опасные и вредные
факторы. Были рассмотрены мероприятия по обеспечению минимального
воздействия производственных факторов на рабочего, а также на
окружающую среду.
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
5 (9 отзывов)
4.4 (59 отзывов)
5 (49 отзывов)
4.9 (343 отзыва)
4.5 (80 отзывов)
5 (1241 отзыв)
5 (20 отзывов)
4.8 (9 отзывов)
4.8 (13 отзывов)
