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!

    Анна Александровна Б. Воронежский государственный университет инженерных технол...
    4.8 (30 отзывов)
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственно... Читать все
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственном университете инженерных технологий.
    #Кандидатские #Магистерские
    66 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
    Анастасия Б.
    5 (145 отзывов)
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическо... Читать все
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическому и гуманитарному направлениях свыше 8 лет на различных площадках.
    #Кандидатские #Магистерские
    224 Выполненных работы
    Евгений А. доктор, профессор
    5 (154 отзыва)
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - ... Читать все
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - по социальной работе.
    #Кандидатские #Магистерские
    260 Выполненных работ
    Екатерина Д.
    4.8 (37 отзывов)
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два об... Читать все
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два образования: экономист-менеджер и маркетолог. Буду рада помочь и Вам.
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ
    Александра С.
    5 (91 отзыв)
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повы... Читать все
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повышении уникальности текста и оформлении библиографических ссылок по ГОСТу.
    #Кандидатские #Магистерские
    132 Выполненных работы
    Ольга Р. доктор, профессор
    4.2 (13 отзывов)
    Преподаватель ВУЗа, опыт выполнения студенческих работ на заказ (от рефератов до диссертаций): 20 лет. Образование высшее . Все заказы выполняются в заранее согласован... Читать все
    Преподаватель ВУЗа, опыт выполнения студенческих работ на заказ (от рефератов до диссертаций): 20 лет. Образование высшее . Все заказы выполняются в заранее согласованные сроки и при необходимости дорабатываются по рекомендациям научного руководителя (преподавателя). Буду рада плодотворному и взаимовыгодному сотрудничеству!!! К каждой работе подхожу индивидуально! Всегда готова по любому вопросу договориться с заказчиком! Все работы проверяю на антиплагиат.ру по умолчанию, если в заказе не стоит иное и если это заранее не обговорено!!!
    #Кандидатские #Магистерские
    21 Выполненная работа
    Юлия К. ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск 2017, Институт естественных и т...
    5 (49 отзывов)
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - ин... Читать все
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - институт естественных и точных наук, защита диплома бакалавра по направлению элементоорганической химии; СПХФУ (СПХФА), 2020 г. - кафедра химической технологии, регулирование обращения лекарственных средств на фармацевтическом рынке, защита магистерской диссертации. При выполнении заказов на связи, отвечаю на все вопросы. Индивидуальный подход к каждому. Напишите - и мы договоримся!
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ
    Дмитрий М. БГАТУ 2001, электрификации, выпускник
    4.8 (17 отзывов)
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал стать... Читать все
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал статьи, патенты, кандидатскую диссертацию, преподавал. Занимаюсь этим с 2003.
    #Кандидатские #Магистерские
    19 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету