Разработка основного оборудования узла разделения сополимера от растворителя

Курмель, Герман Валериевич Научно-образовательный центр Н.М.Кижнера (НОЦ Н.М.Кижнера)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Объектом исследования являются, ректификационная колонна для разделения бинарной смеси гексен-1 – циклогексан, сварной пластинчатый теплообменник для нагрева циклогексана.
Проведены технологические, конструктивные и прочностные расчёты оборудования.
Освещены такие темы как “Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение”, “Социальная ответственность”.

Реферат 6
Введение 11
1 Описание технологической схемы 12
2. Расчёт насадочной ректификационной колонны КР-501 14
2.1 Технологический расчёт ректификационной колонны 14
2.1.1 Материальный баланс колонны и рабочее флегмовое число 14
2.1.2 Скорость пара и диаметра колонны 20
2.2. Конструктивный расчёт 25
2.2.1 Расчёт патрубков и подбор фланцев 25
2.3 Прочностной расчёт 27
2.3.1 Расчёт толщины стенок 27
2.3.1.1 Расчёт толщины стенок цилиндрической обечайки 27
2.3.1.2 Расчёт толщины стенки эллиптической крышки 30
2.3.2 Укрепление отверстий патрубков штуцеров 32
2.3.2.1 Расчёт укрепления отверстия в эллиптической крышке 32
2.3.2.2 Расчёт укрепления отверстия в цилиндрической обечайке 36
2.3.3 Прочностной расчёт фланцевого соединения между двумя царгами 41
2.3.4 Расчёт опорной обечайки 51
2.3.5 Резюме по прочностному расчёту 57
3. Расчёт сварного пластинчатого теплообменника Т-502 59
3.1 Технологический расчёт теплообменника 59
3.2 Конструктивный расчёт теплообменника 63
3.2.1 Расчёт патрубков и подбор фланцев 63
3.3. Прочностной расчёт теплообменника 65
3.3.1 Расчёт прямоугольных боковых крышек 66
3.3.1.1 Расчёт крышек (без отверстий), панели постой А, В 66
3.3.2 Расчёт боковых крышек панели Aa, Ab 68
3.3.3 Расчёт боковых крышек панели Ba, Bb 70
3.3.4 Расчёт шпилек теплообменника 72
3.3.5 Расчёт крышек на максимальное напряжение и максимальный прогиб 74
3.3.6 Расчёт крышек, панели Aa, Ba на максимальные напряжения и 79
максимальный прогиб
3.3.7 Расчёт торцевой крышки С на максимальные напряжения 83
3.3.8 Прочностной расчёт фланцевого соединения 84
3.3.9 Резюме по прочностному расчёту 92
3.4 Гидравлический расчёт 95
4. Определение краевых углов смачивания поверхностей различной природы 97
4.1 Литературный обзор 97
4.2 Экспериментальная часть 100
5. Социальная ответственность 106
5.1 Производственная безопасность 106
5.2 Анализ вредных выявленных факторов при эксплуатации проектируемого 107
оборудования
5.2.1 Опасность поражения дыхательных путей и кожных покровов 107
химическими реагентами
5.2.2 Производственный шум и вибрация 108
5.2.3 Производственное освещение 108
5.2.4 Микроклимат помещения 109
5.3 Анализ опасных выявленных факторов при эксплуатации 110
проектируемого оборудования
5.3.1 Поражение электрическим током 110
5.3.2 Подвижные части производственного оборудования 111
5.3.3 Повышенная температура поверхности оборудования 112
5.4 Обоснование мероприятий по защите персонала от действия опасных и 112
вредных факторов
5.4.1 Защита дыхательных путей и кожных покровов от воздействия 112
химических реагентов
5.4.2 Защита от производственного шума и вибрации 113
5.4.3 Поддержание микроклимата помещения 114
5.4.4 Электробезопасность 114
5.4.5 Защита от подвижных части производственного оборудования 115
5.4.6 Повышенная температура поверхности оборудования 116
5.5 Экологическая безопасность 117
5.5.1 Анализ влияния объекта исследования на атмосферу 117
5.5.2 Анализ влияния объекта исследования на гидросферу 117
.5.3 Анализ влияния объекта исследования на литосферу 118
5.6 Анализ «жизненного цикла» объекта исследования 118
5.7 Обоснование мероприятий по защите окружающей среды 119
5.8 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 119
5.8.1 Анализ вероятных ЧС, которые может инициировать объект 119
исследований
5.8.2. Обоснование мероприятий по предотвращению ЧС и разработка 121
порядка действия в случае возникновения ЧС
5.9 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 123
6. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 127
6.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования 127
6.1.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции 128
ресурсоэффективности и ресурсосбережения
6.1.3 Диаграмма Исикавы 129
6.1.4 Оценка готовности проекта к коммерциализации 131
6.1.5 Методы коммерциализации результатов научно-технического исследования 132
6.2 Инициация проекта 133
6.3 Планирование управления научно-техническим проектом 135
6.3.1 Иерархическая структура работ проекта 135
6.3.2 Контрольные события проекта 136
6.3.3 План проекта 137
6.3.4 Бюджет научного исследования 139
6.3.5 Накладные расходы 142
6.3.6 Реестр рисков проекта 143
6.3.7 Определение ресурсной эффективности исследования 144
Заключение 146
Список научных трудов 147
Список литературы 148
Приложение А 150
Приложение Б 158

В настоящее время производство полиэтилена высокого и низкого давления процветает во
всём мире. Одним из составляющих процесса производства полиэтилена являются (со)мономеры.
(Со)мономер – это низкомолекулярное вещество, образующее полимер в реакции полимеризации.
Мономерами также называют повторяющиеся звенья (структурные единицы) в составе полимерных
молекул. Полиэтилены высокого или низкого давления могут содержать в своем составе до 4% или
до 10% гексена соответственно. Кроме того, гексен может использоваться в производстве по
изготовлению альдегидов, которые затем используются для производства ряда пластификаторов
или жирных кислот. Гексен также нашел свое применение и в моторном топливе, как один из
важных компонентов конечного продукта.
Гексены (или просто гексен) – это обобщенное название для ряда органических соединений,
в частности – самого гексена и его 17 изомерных соединений вида С6Н12. В свою очередь, гексен и
его изомеры относятся к алкенам – этиленовым углеводородам. Свойства данного вещества и их
химическая структура обуславливает возможность их использования в промышленности.
В России известно основное производство гексен-1 «Нижнекамскнефтехим» на котором
выпускается продукт высокого качества 99,9%. Доставка (со)мономеров из другого региона в
Томск сопровождается большими расходами для производства полиэтилена высокого давления
ООО «Томскнефтехим». Для выхода из этой ситуации можно реконструировать действующую
опытную установку «Гексен-1» выпускающую продукт 80% по содержанию гексен-1.
Для получения продукта высокого качества (99,9%) нужны определённые технологические
условия. Для их создания нам потребуется разработать основное оборудование узла разделения
гексен-1 от циклогексана.
Задачей выпускной квалификационной работы является расчёт насадочной
ректификационной колонны для разделения бинарной смеси гексен-1 – циклогексан, подбор
насадки для колонны. Также произвели расчёт сварного пластинчатого теплообменника для нагрева
циклогексана.
1. Описание технологической схемы
Бинарная смесь гексен-1-циклогексан с глухой тарелки колонны КР-401 через клапан-регулятор
подается в сырьевую емкость узла выделения товарного гексена-1 Е-501 (Рис. 1.1), откуда насосами
подается на питание в насадочную ректификационную колонну КР-501 для выделения гексена-1 из
бинарной смеси [1].
Для защиты колонны КР-501 от аварийного повышения давления сверх допустимой величины
предусмотрено предохранительное устройство. При необходимости сброс избытка давления на
факел осуществляется дистанционно открытием крана.
Пары гексена-1 с верха колонны КР-501 с температурой плюс 69 ºС и давлением 0,6 МПа
поступают в межтрубное пространство кожухотрубчатого теплообменника Т-7/2, где охлаждаются
и конденсируются. В трубное пространство теплообменника Т-7/2 подается 40% раствор
этиленгликоля с температурой плюс 10°С и давлением 0,5 МПа от узла хладагента.
Сконденсированные пары гексена-1 с температурой от плюс 40 до плюс 50 ºС и давлением
0,6 МПа из теплообменника Т-7/2 поступают в емкость Е-14.
Для защиты емкости Е-14 от аварийного повышения давления сверх допустимой величины
предусмотрено предохранительное устройство.
Из емкости Е-14 мембранными дозировочными насосами часть потока гексена-1 возвращается
в колонну КР-501 в качестве орошения, а часть уходит в товарный парк.
Температура куба колонны 92 С поддерживается парами циклогексана которые подаются от
испарителя Т-502, представляющий собой пластинчатый теплообменник. В качестве теплоносителя
применяется диатермическое масло с температурой плюс 180°С и давлением 0,2 МПа, поступающее
от узла нагрева теплоносителя. Кубовый продукт колонны КР-501 (циклогексан) с температурой
плюс 92 ºС и давлением 0,6 МПа самотеком поступает в буферную емкость Е-306 из которой
насосом подаётся в узел приёма и осушки растворителя.
Для защиты емкости Е-306 от аварийного повышения давления сверх допустимой величины
предусмотрены предохранительные устройства.
Рис. 1.1 – Технологическая схема
2. Расчёт насадочной ректификационной колонны КР-501

В квалификационной работе был проведён расчёт насадочной был произведен расчет
насадочной ректификационной колонны и сварного пластинчатого теплообменника
Произведены основные расчеты двух аппаратов, такие как:
 Технологический расчёт;
 Определены толщины стенки цилиндрической обечайки и эллиптических крышек;
 Расчет фланцевого соединения;
 Расчет укрепления отверстий в цилиндрической обечайке и эллиптических днищах;
 Расчёт опорной обечайки и подбор опорных лап
В исследовательском разделе определены краевые углы смачивания поверхностей
различной природы аполярными и полярными жидкостями. Предложена рулонированная насадка
для ректификационной колонны из стальных перфорированных листов.
В разделе «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение» был
произведен расчет затрат на проведение исследований.
В разделе «Социальная ответственность», рассмотрена безопасность и экологичность
нахождения сотрудников в цехе производства (со)мономера, а также разработаны мероприятия по
предотвращению воздействия на здоровье опасных и вредных факторов для работников цеха и
созданы безопасные условия труда для обслуживающего персонала.
СПИСОК НАУЧНЫХ ТРУДОВ
Курмель Герман Валериевич

№ Наименование Руко- Издательство, журнал Номе Кол- Фамилии
научного труда писн. (номер, год) р во соавторов
или стр. cтр.
печ.
1 Модифицирование Печ. Труды XXI 394– Колесников А.Е.,
порошкообразных Международного 396 Семакина О.К.
наполнителей научного симпозиума
студентов и молодых
ученых «Проблемы
геологии и освоения
недр».  Томск: Изд-во
ТПУ, 2017. – Т. II

1. Временный технологический регламент Опытной установки «Гексен-1»
2. Дытнерский Ю. И. Процессы и аппараты химической технологии: Пособие по
проектированию/ Ю. И. Дытнерский, Г. С. Борисов, В. П. Брыков. – М.: Химия, 1991. – 496
с.: ил.
3. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и
аппаратов химической технологию. – Л.: Химия, 1987. – 576 с.
4. ГОСТ 12815-80. Фланцы арматуры, соединительных частей и трубопроводов на Ру от 0,1 до
20,0 МПа (от 1 да 200 кгс/см2). Типы. Присоединительные размеры и размеры
уплотнительных поверхностей.
5. ГОСТ 19281-2014. Прокат повышенной прочности. Общие технические условия
6. ГОСТ Р 52857.1-2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Общие
требования. — Изд. официальное. — М.: Издательство стандартов, 2007.
7. ГОСТ Р 52857.2-2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет
цилиндрических и конических обечаек, выпуклых и плоских днищ и крышек. — Изд.
официальное. — М.: Издательство стандартов, 2007.
8. В.М.Беляев, В.М.Миронов В. В. Тихонов. Конструирование и расчёт элементов
оборудования отрасли. Часть I. Аппараты с механическими перемешивающими. – Томск:
Изд-во Томского политехнического университета, 2009. – 95 с.
9. ГОСТ 6533 – 78. Днища эллиптические отбортованные стальные для сосудов аппаратов и
котлов. Основные размеры.
10. ГОСТ Р 52857.3 – 2007. Укрепление отверстий.
11. ГОСТ Р 52857.4 – 2007. Расчет фланцевых соединений.
12. О. К. Семакина. Машины и аппараты химических производств. Учеб. пособие /Том.
политехн. ун-т. – Томск, 2003. – 118 с.
13. Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчёта химической
аппаратуры: Справочник. Под ред. Н.Н. Логинова – Л.: Машиностроение, 1970. 752 с.
14. РД 10-249-98. Нормы расчета на прочность стационарных котлов и трубопроводов пара и
горячей воды (с Изменением N 1)
15. ГОСТ Р 52857.7 – 2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность.
Теплообменные аппараты
16. Биргер И.А., Шорр Б.Ф., Иосилевич Г.Б. Расчет на прочность деталей машин. Справочник.
М, Машиностроение, 2001
17. Сумм Б.Д., Горюнов Ю.В. Физико-химические основы смачивания и растекания. – М.:
Химия, 1976. – 232 с.
18. ГОСТ 12.0.003-74 Опасные и вредные производственные факторы.
Классификация[Текст]. – Сб. Гостов. – М.: ИПК Издательство стандартов,
2002.- 4с.
19. ГОСТ 12.2.003–91 ССБТ. Оборудование производственное. Общие требования
безопасности. [Текст]. – официальное издание М.: Стандартинформ, 1993- 15с.
20. ГОСТ 12.1.003-2014. Межгосударственный стандарт. Система стандартов безопасности
труда. ШУМ. Общие требования безопасности.
21. СП 52.13330.2011 .Cвод правил. Естественное и искусственное освещение.
22. ГОСТ 30494-2011.Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях.
[Текст]. – Сб. Гостов. – М.: ИПК Издательство стандартов,
2013.- 14с.
23. ГОСТ 12.2.007.0-75 «Система стандартов безопасности труда. Изделия
электротехнические» [Текст]. – официальное издание М.:
Стандартинформ, 1978- 15с.
24. Инструкция по охране труда по электробезопасности.
25. Снип 41-03-2003. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов.
26. Санпин 2.6.1.07-03. Гигиенические требования к проектированию предприятий и установок
атомной промышленности.
27. Макаров Г.В. Охрана труда в химической промышленности.-
М.:Химия,1989-496с.
28. ГОСТ 12.1.005-88 Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Общие санитарно-
гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Последние выполненные заказы

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Анастасия Л. аспирант
    5 (8 отзывов)
    Работаю в сфере метрологического обеспечения. Защищаю кандидатскую диссертацию. Основной профиль: Метрология, стандартизация и сертификация. Оптико-электронное прибост... Читать все
    Работаю в сфере метрологического обеспечения. Защищаю кандидатскую диссертацию. Основной профиль: Метрология, стандартизация и сертификация. Оптико-электронное прибостроение, управление качеством
    #Кандидатские #Магистерские
    10 Выполненных работ
    Олег Н. Томский политехнический университет 2000, Инженерно-эконо...
    4.7 (96 отзывов)
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Явл... Читать все
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Являюсь действующим преподавателем одного из ВУЗов.
    #Кандидатские #Магистерские
    177 Выполненных работ
    Анна В. Инжэкон, студент, кандидат наук
    5 (21 отзыв)
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссе... Читать все
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссертаций. Работала в маркетинге. Практикующий бизнес-консультант.
    #Кандидатские #Магистерские
    31 Выполненная работа
    Кирилл Ч. ИНЖЭКОН 2010, экономика и управление на предприятии транс...
    4.9 (343 отзыва)
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). С... Читать все
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). Сейчас пишу диссертацию на соискание степени кандидата экономических наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    692 Выполненных работы
    Шиленок В. КГМУ 2017, Лечебный , выпускник
    5 (20 отзывов)
    Здравствуйте) Имею сертификат специалиста (врач-лечебник). На данный момент являюсь ординатором(терапия, кардио), одновременно работаю диагностом. Занимаюсь диссертац... Читать все
    Здравствуйте) Имею сертификат специалиста (врач-лечебник). На данный момент являюсь ординатором(терапия, кардио), одновременно работаю диагностом. Занимаюсь диссертационной работ. Помогу в медицинских науках и прикладных (хим,био,эколог)
    #Кандидатские #Магистерские
    13 Выполненных работ
    Дарья П. кандидат наук, доцент
    4.9 (20 отзывов)
    Профессиональный журналист, филолог со стажем более 10 лет. Имею профильную диссертацию по специализации "Радиовещание". Подробно и серьезно разрабатываю темы научных... Читать все
    Профессиональный журналист, филолог со стажем более 10 лет. Имею профильную диссертацию по специализации "Радиовещание". Подробно и серьезно разрабатываю темы научных исследований, связанных с журналистикой, филологией и литературой
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Шагали Е. УрГЭУ 2007, Экономика, преподаватель
    4.4 (59 отзывов)
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и... Читать все
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и диссертаций, Есть любимые темы - они дешевле обойдутся, ибо в радость)
    #Кандидатские #Магистерские
    76 Выполненных работ
    Вики Р.
    5 (44 отзыва)
    Наличие красного диплома УрГЮУ по специальности юрист. Опыт работы в профессии - сфера банкротства. Уровень выполняемых работ - до магистерских диссертаций. Написан... Читать все
    Наличие красного диплома УрГЮУ по специальности юрист. Опыт работы в профессии - сфера банкротства. Уровень выполняемых работ - до магистерских диссертаций. Написание письменных работ для меня в удовольствие.Всегда качественно.
    #Кандидатские #Магистерские
    60 Выполненных работ
    user1250010 Омский государственный университет, 2010, преподаватель,...
    4 (15 отзывов)
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    #Кандидатские #Магистерские
    21 Выполненная работа

    Другие учебные работы по предмету