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!
4.9 (66 отзывов)
4.7 (82 отзыва)
4.8 (13 отзывов)
4.8 (211 отзывов)
4.6 (30 отзывов)
4.8 (373 отзыва)
4.4 (59 отзывов)
4.4 (93 отзыва)
5 (44 отзыва)
