|
Министерство науки и высшего образования РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Ярославский государственный технический университет»
Кафедра «Технологические машины и оборудование»
УДК 665.652 ДОПУСКАЕТСЯ К ЗАЩИТЕ
Заведующий кафедрой
канд. техн. наук, доцент
_________ И. С. Гуданов
08.06.2021
КОЛОННА-ДЕЭТАНИЗАТОР
УСТАНОВКИ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОПАНА
Пояснительная записка к выпускной квалификационной работе
по направлению подготовки
«Технологические машины и оборудование»
ЯГТУ 15.03.02-001 ВКР
СОГЛАСОВАНО
Руководитель
канд. техн. наук, доцент
__________ И. С. Гуданов
06.06.2021
Консультант по экономике Нормоконтролер
и организации производства канд. техн. наук, доцент
ст. преподаватель __________ И. С. Гуданов
__________ М.И. Маркин 07.06.2020
21.05.2021
Консультант по технологии Проект выполнил
машиностроения студент группы ЗМ-52
канд. техн. наук, доцент __________ В.В. Евсеев
__________ А. М. Трофимов 07.06.2020
04.06.2021
2021
1 ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА 5
1.1 Основы процесса ректификации 5
1.2 Факторы, влияющие на процесс ректификации 6
1.3 Технологический режим работы технологической колонны 8
1.4 Описание технологической схемы 9
2 ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ АППАРАТА 11
2.1 Виды ректификационных колонн 11
2.2 Виды тарельчатых колонн 11
2.3 Выбор колонны 17
3 КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ХИМИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ 18
3.1 Выбор материала ректификационной колонны 18
3.2 Исходные данные для расчета 18
3.3 Расчет состава сырья 18
3.4 Количество и состав дистиллята и кубового остатка 19
3.5 Расчет давления и температуры в колонне 21
3.6 Расчет доли отгона и состава жидкой и паровой фаз сырья при подаче его в
колонну 24
3.7 Расчет минимального флегмового числа 24
3.8 Расчет числа тарелок укрепляющей части колонны 25
3.9 Расчет числа тарелок отгонной части колонны 32
3.10 Расчет основных размеров колонны 36
3.10.1 Расчет диаметра колонны 36
3.10.2 Расчет толщины стенки цилиндрической части (корпуса) колонны 37
3.10.3 Расчет эллиптического днища 38
3.10.4 Определение количества тарелок 38
3.10.5 Определение расстояния между тарелками 38
3.10.6 Определение высоты колонны 39
3.10.7 Определение диаметров штуцеров 39
3.11 Расчет необходимости укрепления вырезов в стенке колонны для установки штуцеров 40
3.12 Гидравлический расчет колонны 42
3.13 Расчет гилравлического сопротивлениярешетчато-ситчатой тарелки 43
3.14 Расчет контактных тарелок ректификационной колонны 43
3.15 Расчет сливных труб 44
3.16 Расчет колонны на действие ветровых силонн 45
3.16.1 Форма и основные размеры опор вертикальных аппаратов 45
3.16.2 Расчет изгибающего момента 47
3.16.3 Расчет колонны на устойчивочть 52
3.17 Технология изготовления детали 53
3.17.1 Технология изготовления Фланца 53
3.17.2 Технология изготовления решетчатой тарелки 55
4 ТЕХНОЛОГИЯ РЕМОНТА АППАРАТА 56
4.1 Требования к устаноке аппарата 56
4.2 Технология монтажа и ремонта 56
4.3 Пуск аппарата в эксплуатацию 58
5 ОХРАНА ТРУДА И ПРИРОДЫ 60
5.1 Охрана труда 60
5.2 Охрана природы 61
6 ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЧАСТЬ 63
6.1 Описание предлагаемого мероприятия 63
6.2 Расчет капитальных вложений 63
6.3 Расчет изменяющихся эксплуатационных затрат 63
6.3.1 Нормы отчисленийизменяющихся эксплуатационных затрат 66
6.3.2 Расчет амортизационных отчислений 67
6.3.3 Расчет отчислений в ремонтный фонд 68
6.3.4 Расчет прочих затрат 68
6.3.5 Расчет эксплуатационных затрат 69
6.3.6 Расчет дополнительных капитальных вложений 70
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 72
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА
Основы процесса ректификации
В работе колонны деэтанизации используется принцип ректификации - разделения смеси жидких компонентов на составляющие в результате противоточного взаимодействия паров и жидкости смеси [2].
Взаимодействие паров и жидкости осуществляется в ректификационных колонных, которые снабжены контактными устройствами – тарелками или насадкой.
Рассмотрим принцип разделения двухкомпонентной смеси методом ректификации. На рисуцнке 1.1 представлена схема ректификационной колонны.
Рисунок 1.1 - Схема ректификационной колонны: I – сырье, II – холодное орошение, III – дистиллят, IV – пары из кипятильника, V – кубовый остаток.
Поступающее в колонну сырье необходимо разделить на две части – высококипящий и низкокипящий компонент. Оно подается в среднюю часть колонны на тарелку питания. Сырье может быть в виде пара, жидкости или парожидкостной смеси.
Поступившая в колонну жидкая смесь стекает по контактным устройствам (тарелкам) в нижнюю часть колонны, которую называют отпарной. Навстречу потоку жидкости поднимаются пары смеси, образующиеся при кипении жидкости в кубе колонны.
Пары, которые поступают на тарелку с нижележащей, имеют температуру выше, чем стекающая с вышележащей тарелки жидкость. На тарелке в результате этого контакта паров и жидкости (флегмы) происходит выравнивание температур. В результате этого контакта из паров, которые охлаждаются, выделилось некоторое количество высококипящего компонента (ВКК) в жидкую фазу, а из стекающей жидкости некоторое количество низкокипящего компонента (НКК) испарилось. Таким образом, на каждой тарелке колонны происходит теплообмен и массообмен.
По мере подъема паров по колонне, в них уменьшается содержание ВКК и увеличивается концентрация НКК. В опускающейся флегме увеличивается концентрация ВКК и уменьшается концентрация НКК.
Пары, достигнув верха колонны, отводятся в конденсатор, где они могут охлаждаться, частично или полностью конденсироваться.
Часть сконденсированного верхнего продукта (дистиллята) закачивается насосом в качестве орошения. Оно, стекая с верхней тарелки, создает жидкостный поток - флегму. Избыточная часть дистиллята откачивается за пределы установки или направляется в качестве сырья в другие колонны.
Флегма с низа колонны отводится в кипятильник (рибойлер), где нагревается и частично испаряется. Пары, выделившиеся из флегмы, из кипятильника возвращаются в колонну (под нижнюю тарелку) для образования восходящего парового потока.
Число тарелок в ректификационной колонне напрямую зависит от разницы температур кипения разделяемых компонентов. Чем более близкие температуры имеют углеводороды, тем труднее разделить их смесь на составляющие компоненты, и, соответственно, тем большее количество тарелок в колонне потребуется для этого.
Факторы, влияющие на процесс ректификации
Основные факторы, определяющие работу ректификационной колонны:
давление;
температуры верха, низа и ввода сырья в колонну;
кратность орошения или флегмовое число.
Do'stlaringiz bilan baham: |
