Конструктивный расчёт оборудования и компоновка оборудования стадии оксимирования анона в производстве капролактама

При компоновке оборудования широко используется принцип группировки. Аппараты группируются по функциональному назначению, по степени взрыво- и пожароопасности, по условиям удобства монтажа и обслуживания и т.д.

Во всех случаях, когда позволяют условия ведения технологического процесса и эксплуатационные характеристики оборудования, его следует выносить за пределы зданий. Как правило, открыто устанавливаются колонны; емкости, теплообменники и насосы, причем насосы должны быть защищены от воздействия осадков на хорошо вентилируемом пространстве.

Рассмотрим основные факторы, влияющие на размещение и группировку оборудования в плане и по высоте.

На расположение оборудования влияют в основном требования надежного функционирования процесса, техники безопасности, удобства монтажа, обслуживания и ремонта, архитектурно-эстетические требования.

а) Надежное функционирование технологического процесса. Самым простым и естественным способом для достижения надежного функционирования технологического процесса является размещение аппаратов в одну линию по направлению технологического потока от первого аппарата к последнему. Если технологическая схема не имеет рециклов, то такой прием обеспечивает и минимальную протяженность основных трубопроводов.

Тем не менее, такое решение,·как правило, оказывается неэкономичным с точки зрения использования площади и строительного объема, организации обслуживания, ремонта и т.д.

б) Требования техники безопасности. Между отдельными аппаратами и группами аппаратов необходимо соблюдать разрывы, которые зависят от категорий взрыво- и пожароопасности производства и определяются действующими правилами техники безопасности и противопожарной техники.

Ответственность за правильное отнесение производства к той или иной категории согласно НПБ 105-03[18] несет инженер-технолог.

Поскольку отнесение к той или иной категории ведется по самому взрыво- и пожароопасному аппарату, в одном помещении (или зоне при наружной установке) не следует объединять оборудование различных категорий опасности. Несоблюдение этого принципа может привести к тому, что например насос, перекачивающий воду, но установленный рядом с углеводородным насосом, придется выбрать во взрывобезопасном исполнении.

Для уменьшения тяжести последствий взрыва или пожара отдельные типы аппаратов разрешается ставить только на открытых площадках. т.е. за пределами габаритов зданий и сооружений. Например, емкости объемом свыше 25 м³ ·сжиженными газами, или свыше 50 м³ с ЛВЖ нельзя располагать в пределах габаритов наружной установки (этажерки). Для таких емкостей при необходимости расположения их на определенной высоте нужно делать специальные постаменты рядом с наружной установкой.

Для того чтобы обеспечить выполнение требований по охране труда, рекомендуется также группировать аппараты по степени вредности выделений, о чем говорилось ранее. Группировка дает возможность локализовать источники токсичных выделений, что имеет особо важное значение при установке аппаратов в помещениях. Аппараты, выделяющие вредные пары, газы и пыль размещают в изолированных помещениях, кабинах с самостоятельным выходом наружу или выходом через тамбур-шлюзы, обеспеченные вентиляционным подпором.

Размещение технологического оборудования производств категорий А и Б над вспомогательными и бытовыми помещениями или под ними не допускается.

в) Удобство монтажа. Требования удобства монтажа играют важную, а нередко и решающую роль при разработке плана размещения оборудования. Сводятся они к следующему.

Должен быть обеспечен доступ самоходных (колесных или гусеничных) кранов, а также временных подъемно-транспортных средств и приспособлений к месту установки оборудования.

Особое внимание уделяется монтажу тяжелого и крупногабаритного оборудовании. В настоящее время такое оборудование, ввиду затруднений с качественной сваркой секций на строительной площадке, полностью изготавливается на машиностроительных заводах и доставляется к месту монтажа специальным транспортом (водным путем, по железной дороге, автопоездами). Поэтому крупногабаритное и тяжеловесное оборудование следует выносить к границам установки с приближением к проездам и автодорогам.

Дистилляционные и другие колонны, пронизывающие несколько перекрытий в этажерках, следует размещать в кpaйних пролетах со стороны проездов и автодорог. Надо избегать размещения на тяжеловесном и крупногабаритном оборудовании приборов, оборудовании и конструкций, не связанных с ним технологически, т.к. это резко усложняет условия доставки и монтажа. При размещении крупногабаритного оборудования, собираемого из отдельных частей, нужно учитывать возможности грузоподъемных машин и механизмов; между отдельными частями установок предусматриваются разрывы, подъезды и зоны раскладки оборудования.

При компоновке наружных сооружений необходимо предусмотреть свободное пространство для размещения тяжелого и кpyпнoгaбapитнoгo оборудования в предмонтажном положении в непосредственной близости от места монтажа. Верхние обрезы фундаментов в зоне установки такого оборудования по возможности нужно делать вровень с землей (на отметке близкой к ± 0.0) Для прокладки коммуникаций всех видов отводить специальные технические коридоры. Кроме того, необходимо также учитывать габариты монтируемого оборудования при проектировании подъездных и внутриквартальных дорог и назначении трассы провоза.

г) Защита строительных конструкций от коррозии. Агрессивное воздействие среды вызывает значительные разрушения строительных конструкций и деталей. Например, стоимость ремонта цехов по производству азотной кислоты достигает почти 100% их балансовой стоимости, стоимость ремонта цехов пo производству серной кислоты - 96%. На ремонт цехов хлорного производства затрачивается около 100% стоимости их строительства. Эффективной мерой повышения долговечности строительных конструкций, подверженных действию агрессивных сред, является герметизация оборудования, коммуникаций и помещений. Если же обеспечение герметизации весьма сложно и дорого, целесообразно при проектировании использовать объемно-планировочные решения.

Прежде всего, следует группировать оборудование с сильно агрессивными веществами (кислоты, щелочи) таким образом, чтобы резко уменьшить объемы строительных конструкций, нуждающихся в защите от коррозии. Снизить степень агрессивности среды можно путем увеличения вентилируемого объема воздуха в помещениях, устройством местных отсосов агрессивных и ядовитых газов, а также выносом оборудования по возможности на открытые площадки. Эксплуатационная надежность покрытий и перекрытий может быть повышена за счет сокращения мест прокладки трубопроводов, т.е. объединения их в блоки коммуникаций.

Следует использовать меры, повышающие коррозионную стойкость материалов строительных конструкций: выбор состава бетона, увеличение eгo плотности, введение специальных добавок, увеличение толщины защитного слоя. Если строительные конструкции подвергаются действию агрессивных сред постоянно, применяют более эффективные защитные меры: покрытия из химических стойких материалов (винипласт, полиэтилен, резина, стекло, битумные мастики, эмали и т.п.), кислотостойкий кирпич, керамическая плитка и другие материалы неорганического происхождения.

д) Обслуживание и ремонт. Удобство обслуживания обеспечивается свободным доступом к оборудованию. К аппаратам и машинам со всех сторон должны быть обеспечены проходы шириной не менее 1 метра. При установке аппаратов и машин в один или несколько рядов основные проходы по фронту обслуживания должны составлять 1,5+2 метра. Необходимо обеспечить свободный доступ к узлам управления аппаратами.

Создание хороших условий для ремонта оборудования сводится к выбору в каждом конкретном случае наиболее подходящих типов подъемно-транспортного оборудования и организации удобных рабочих площадок. Резко улучшает условия обслуживания: и ремонта устройство общих обслуживающих площадок, а также установка подъемно-транспортных механизмов, общих для целой группы аппаратов (мостовые краны, монорельсы).

Машины и аппараты, обслуживаемые подъемными кранами, следует помещать в зоне приближения крюка крана. В этой же зоне должны быть предусмотрены площадки или проходы для установки транспортируемых деталей оборудования. У машин и аппаратов, в процессе эксплуатации которых необходимо периодическое извлечение отдельных деталей для ремонта и чистки, должны быть свободные пространства соответствующих габаритов со стороны извлечения этих деталей.

е) Архитуктурно-эстетические требования. Критерием оценки расположения оборудования с этой точки зрения является стройность., симметрия и максимальная упорядоченность размещения аппаратов и машин. Они должны образовывать ряды с одними или несколькими свободными проходами.

Тяжелое и крупногабаритное оборудование нужно располагать ближе к земле. В этом случае отпадает надобность в дорогостоящих постаментах и значительно облегчается монтаж, обслуживание и ремонт. Иногда с этой целью можно отказаться даже от самотека и заменить его принудительной системой подачи жидкости. Машинное оборудование, как правило, размещают на нулевой отметке, чтобы легче было избежать передачи от него вибраций на несущие строительные конструкции.

Для того чтобы сделать установку более компактной, некоторые виды оборудования располагают на обслуживающих площадках высоких аппаратов (например, система колонна-кипятильник).

Проходы к оборудованию, требующему постоянного обслуживания, должны быть такими, чтобы человек мог проходить во весь рост. Машинное оборудование нужно располагать по отношению к полу так, чтобы для его обслуживания не приходилось нагибаться или подпрыгивать. Эти требования особенно важны для машин, требующих регулярного обслуживания: замены прокладок, фильтрующих элементов и т.п.

Для емкостей и теплообменников расстояние от пола до днища или нижней образующей должно быть в пределах 0,8 + 1,5 метра, чтобы под аппаратом можно было разместить трубопроводную обвязку.

Запорную арматуру, регулируемую вручную, нужно располагать на такой высоте, чтобы оператору было легче с ней работать.

4.2.2 Особенности компоновки при узловом и комплектно-блочном методах монтажа

При наличии готовых строительных конструкций возведение цеха сводится к монтажу технологического оборудования (машин и аппаратов), трубопроводов, энергетического оборудования, контрольно-измерительных приборов и автоматики и т.п.

Монтаж технологических трубопроводов по трудоемкости занимает более 50%·от общего объема монтажных работ. Сократить сроки строительства цехов и при этом резко улучшить качество монтажа трубопроводов - вот задача, над которой постоянно работает инженерная мысль.

Первым шагом в индустриализации работ стало использование трубопроводных заготовок. Трубы, фасонные детали, арматура поставляются на строительную площадку не россыпью, а в виде укрупненных сборочных единиц, изготовленных в заводских условиях.

Вторым шагом явилось возведение цехов с применением блоков - объемных конструктивно законченных элементов технологического процесса. Блок состоит из сборочных единиц, габариты и массы которых определяются условиями сборки, транспортировки к месту строительства и монтажа. Сборочные единицы изготавливаются на специальных полигонах и поступают на площадку строительства в виде изделий максимальной монтажной готовности.

Различают блоки технологические и блоки коммуникаций. Технологические блоки представляют собой конструктивно законченные комплексы или сборочные единицы для реализации технологических процессов. Технологические блоки могут быть разной группы сложности.

Блоки коммуникаций представляют собой объединенные на общей опорной конструкции единицы, включающие все виды трубопроводов. Блочный монтаж осуществляется по мере готовности строительных конструкций цеха (установки).

Поскольку блоки имеют собственную опорную конструкцию - металлическую раму, процесс монтажа сводится к установке блоков в проектное положение, их креплению к строительным конструкциям (фундаментам, перекрытиям и т.п.) и соединению блоков друг с другом посредством стыковки трубопроводов.

Одним из преимуществ комплектно-блочного метода является сокращение трудоемкости монтажных работ. Блоки собираются на крытом, специально оборудованном полигоне, т.е. в более комфортных, чем на стройплощадке условиях.

4.2.3 Основные правила и требования, предъявляемые к компоновке оборудования

Выделяют следующие группы правил к размещению оборудования [9]:

1) Группировка оборудования по отделениям:

- однотипные аппараты одинакового производственного назначения, выполняющие сходные функции, целесообразно объединять в специализированные агрегаты. Это обеспечивает взаимную заменяемость аппаратов и удобство их обслуживания.

- в одном помещении не следует объединять оборудование с различными по категориям выделениями. В противном случае приходится, например насос, перекачивающий воду, но расположенный рядом с УВ-насосом, снабжать более дорогим и взрывобезопасным двигателем.

- выбрирующее оборудование (компрессоры, особенно поршневые, вентиляторы, насосы, дробилки и другие машины, а также аппараты, в которые подается острый пар или большие потоки газа) объединяют и размещают на массивных фундаментах, тщательно изолируемых от соседних строительных конструкций.

2) Общие требования к размещению оборудования:

- обеспечить возможность монтажа и демонтажа оборудования в монтажные проемы или временные монтажные проемы в окнах.

- аппараты должны быть снабжены обслуживающими площадками с тех сторон, откуда ведется обслуживание аппарата, в том числе для обслуживания штуцеров КиП и другой трубопроводной арматуры.

- над всеми провисающими аппаратами должны быть размещены монорельсы, даже если в аппарате нет привода.

- над штуцерами КиП, где вытаскиваются гильзы, пьезотрубки, повторители давления, необходимо предусматривать закрытые монтажные проемы.

- технологическое оборудование, создающее на рабочих местах вибрацию и шум, рекомендуется устанавливать на специальных фундаментах или амортизаторах.

- аппараты с высоко расположенными люками, штуцерами, перемешивающими устройствами, крышками, обслуживание которых ведется со специальных площадок, должны размещаться таким образом, чтобы их можно было использовать в качестве опор для этих площадок. Лестницы для площадки обслуживания должны устанавливаться под углом 45°.

- в качестве основных проходов и проездов в цехе целесообразно использовать перекрытия каналов, проходящих вдоль цеха.

3) Правила компоновки, вытекающие из требований ремонта:

- Чистка составляет основную часть ремонтных работ. Теплопередающие поверхности чистят от накипи, шлака, смол; реакционные котлы - от остатков переработанных веществ; ректификационные колонны, сборники, отстойники также подлежат периодической чистке. В процессе чистки приходится разбирать оборудование, открывать люки, извлекать трубы, что требует соответствующей производственной площадки.

Поэтому при компоновке необходимо предусмотреть достаточную рабочую площадь вокруг аппаратов, а также соответствующие подъемники нужной грузоподъемности (монорельсы с талями, кран-балки).

- Устранение неплотностей во фланцах, муфтах, сальниках движущихся частей машин, запорной и регулирующей арматуре, припуски из-за нарушения развальцовки трубок в трубных решетках, разрушение оболочек и стенок труб вследствие коррозии - все эти мелкие работы по ремонту проводят, как правило, на месте, что также требует места.

- Восстановление изоляционных и антикоррозионных покрытий (гуммировка, футеровка, окраска, термоизоляция)требует зачастую подвоза большого количества материалов, что заставляет выносить такие аппараты на край цеха и обеспечивать из удобными подъездными путями для автокранов и машин.

4) Влияние агрессивности среды на размещение оборудования:

- Емкостная аппаратура с агрессивными, токсичными и горючими жидкостями, расположенная в цехе, должна иметь устройство для слива этих жидкостей в аварийную емкость (независимо от возможности откачки их насосом).

- Для аппаратов, из которых в процессе работы выделяются вредные пары, газы и пыль, необходимо предусматривать изолированные помещения, со своим выходом наружу или выходом через тамбуры-шлюзы.

- Емкости и аппаратура с горючими или едкими жидкостями должна располагаться на поддонах или на глухой части перекрытия, ограниченной бортом высотой не менее 150 мм.

5) Условия, определяющие размещение оборудования по этажам цеха:

- На первом этаже обычно устанавливают сырьевые емкости, аппараты для растворения и подготовки сырья, здесь же располагается отделение упаковки готовых продуктов. Сырьевые емкости, как правило, тяжелые аппараты и должны устанавливаться на фундаментах. Размещение таких аппаратов на верхних этажах требует увеличения прочности строительной конструкции и, следовательно, ведет к ее удорожанию.

- На верхних этажах устанавливают, как правило, реакционную аппаратуру, размещая ее на междуэтажных перекрытиях или с провисанием через перекрытие.

- Часть аппаратов размещается непосредственно друг под другом, что вызвано характером транспортировки веществ между этими аппаратами (транспортировка твердых и пастообразных веществ).

- Кожухотрубчатые теплообменники длиной до 2 м нельзя провешивать в перекрытии, так как штуцеры теплообменника попадают в перекрытие и доступ к ним затруднен.

- Все крупногабаритное тяжелое оборудование должно быть установлено как можно ниже. С этой целью иногда целесообразно менять самотечную систему подачи орошения на принудительную, размещая дефлегматоры на первом или втором этаже.

- Оборудование, нуждающееся в частом ремонте, чистке, регулировке также желательно размещать на 1-2 этаже.

6) Требования к размещению на этажах:

- Размещаемые аппараты должны образовывать вертикальные и горизонтальные ряды с одним или несколькими проходами.

- Не рекомендуется выдвигать аппараты из общего ряда, так как это может помешать прокладке пучков труб, подвешиваемых под перекрытием (особенно на нулевой отметке).

- Расстояния между аппаратами должны быть не менее 1,5 м по фронту обслуживания; не менее 1 м между выступающими частями оборудования (с учетом лап, теплоизоляции и ограждающих бортиков), не менее 0,8 м от стен цеха (если нет обслуживания). Исключение составляют агрегаты: два насоса на одном фундаменте; аппарат и мерники; аппарат и теплообменник; колонна и куб.

- Необходимо предусматривать свободные площадки для узлов КиП.

- Предусматривать проезды электропогрузчиков к аппаратам (ширина проезда 2,1 м, высота 2,5…3 м, разворот 360°).

- Следить, чтобы эвакуационные проходы были прямолинейными и не загромождались оборудованием.

- Не забывать про тамбуры, отделяющие помещения с разными категориями.

- Машины, расположенные против дверей, должны находиться от них на расстоянии не менее 2 м.

- Через каждые 40…50 м (в длинном цехе) рекомендуется предусматривать монтажные площадки длиной 6…12 м, на которых впоследствии можно будет установить дополнительное оборудование.

- При установлении ширины проходов необходимо, с учетом действующих норм, создать возможность свободного маневрирования напольного и подвесного транспорта в цехе.

- Предусмотреть площади для хранения сырья и промежуточных продуктов, деталей аппаратов (на время ремонта). Резервные площади предусматриваются при необходимости последующего увеличения мощности производства.

- Аппараты, в которых осуществляется визуальный контроль качества продукции, предпочтительно устанавливать в зонах с естественной освещенностью, достаточной для произведения такого контроля.

- Закрытые монтажные проемы задавать во всех отделениях с размерами по максимальным габаритам аппаратов.

- При установке аппарата ориентировать его по расположению люка для осмотра.

- При установке колонной аппаратуры необходимо следить, чтобы фланцы, люки осмотра, штуцеры не попадали в перекрытия. Если люки не обслуживаются с этажа, то надо предусматривать площадки для их обслуживания.

- Над барабанно-вакуумными фильтрами давать два монорельса по цапфам фильтра и предусматривать место для ремонта барабана.

- При установке аппаратов, работающих под давлением, следует руководствоваться «Правилами устройства и безопасности эксплуатации сосудов, работающих под давлением». Установка аппаратов должна исключать возможность их опрокидывания; должен быть обеспечен доступ ко всем частям аппарата; для удобства обслуживания, осмотра и ремонта должны быть установлены площадки и лестницы, которые не должны нарушать устойчивость аппарата.

При компоновке оборудования в многоэтажных производственных зданиях к строительной конструкции предъявляются следующие требования:

- иметь в плане форму прямоугольника;

- монтироваться из унифицированных железобетонных конструкций с шагом сетки колонн 6 Ч 6 или 9 Ч 9 м;

- высота этажей должна быть кратной 0,6 м, но не менее 3 м;

- ширина многоэтажного здания должна быть не менее 18 м;

- количество этажей определяется характером производства, а также зависит от плана застройки и может меняться;

- для монтажа и демонтажа оборудования в строительной конструкции должны быть предусмотрены постоянные или временные монтажные проемы.

Аппараты чертятся в соответствии с СТП БГТУ 001-2010, либо в чертятся контуры упрощенного графического изображения оборудования.

4.2.4 Технологические трубопроводы

Трубопроводы представляют собой своеобразные артерии и капиляры системы любого непрерывного технологического процесса. По трубопроводам осуществляется в основном транспортировка жидких и газообразных продуктов.

По назначению трубопроводы делятся на межцеховые (называемые также инженерными сетями или продуктопроводами) и внутрицеховые, основные и вспомогательные, трубопроводы коммуникаций и трубопроводные обвязки оборудования (локальные трубопроводные обвязки). С помощью межцеховых трубопроводов осуществляется связь между цехами, установками, резервуарными парками, общезаводскими насосными и т.д. Внутрицеховые трубопроводы служат для связи между отдельными аппаратами, насосами, компрессорами, расположенными внутри цеха, установки или общезаводского хозяйства. К основным технологическим трубопроводам относятся те, которые при нормальной работе технологического процесса функционируют постоянно. Вспомогательные трубопроводы используются при аварийном опорожнении оборудования, проведении пуско-наладочных и ремонтных работ [10].

Трубопроводы коммуникаций, как правило, прокладываются «пучками» в один или несколько рядов и служат для транспортировки продуктов в пределах завода, цеха, установки, а также между заводами и цехами.

Эти трубопроводы могут прокладываться:

- подземно: в проходных, полупроходных и непроходных каналах, а также непосредственно в грунте - бесканальная прокладка;

- надземно: на эстакадах, отдельно стоящих высоких и низких опорах, а также с использованием строительных конструкций зданий и сооружений.

- наземно: на шпалах, уложенных в открытые заглубленные лотки в каналах и тоннелях полузаглубленого типа, открьггых траншеях.

Необходимо придерживаться следующих основных принципов прокладки трубопроводов.

1) Как правило, все внутрицеховые трубопроводы прокладываются вдоль и поперек цеха параллельно строительным осям. Это не только облегчает решение компоновочных задач, но и соответствует архитектурно-эстетическим критериям удачной компоновки.

2) Рaccтoяние между осями труб, расположенных в одном ярусе определяются из условия самокомпенсации температурных расширений, удобства наложения изоляции и обслуживания.

3) Трубы, прокладываемые в одном ярусе должны иметь одинаковую отметку низа опор.

Высоту от уровня пола (земли) до низа труб или изоляции следует принимать:

- при прокладке трубопроводов по низу не менее 0,35 метра при ширине группы

не менее 1,5 метров,

- при прокладке трубопроводов по низу не менее 0,5 метра при ширине гpyппы от 1,5 метра и более.

- при прокладке трубопроводов по верху в местах прохода людей - 2,2 метра;

- пересечения с автомобильными проездами и дорогами - не менее 5-ти метров,

- пересечения с железнодорожными путями - не менее 5,55 метра (над головкой рельса).

4) При многоярусной прокладке трубопроводов их рекомендуется располагать следующим образом. Трубопроводы для кислот и агрессивных веществ - на самых нижних ярусах; трубопроводы, транспортирующие взрыво- и пожароопасные вещества - в верхнем ярусе и по возможности у края; трубопроводы с веществами, смешение которых может вызвать взрыв или пожар - на максимально возможном удалении друг от друга.

5) Трассировку внутрицеховых трубопроводов необходимо производить с учетом возможности их крепления. При этом следует стремиться к максимальному использованию для этих целей строительных конструкций и сооружений. Кpeплeниe может производиться к колоннам строительного каркаса, стенам, специальным опорным конструкциям на полу, а также к балкам и плитaм перекрытий. При этом необходимо учитывать нагрузки, передаваемые трубопроводами на строительные конструкции.

6) Согласно правилам безопасности прокладка технологических трубопроводов не допускается:

- внутри административных, бытовых и хозяйственных помещений;

- в помещениях электрораспределительных устройств, электроустановок, щитов автоматизации, вентиляционных камер;

- на путях эвакуации персонала (лестничных клетках, коридорах и т.п.);

- по стенам и ограждающим конструкциям, сбрасываемым при воздействии взрывной волны;

- надземные сети не допускается размещать в пределах полосы, отведенной для укладки подземных сетей, требующих периодического доступа при эксплуатации.

7) Трубопроводы следует прокладывать с уклоном, обеспечивающим возможно полное их опорожнение в цеховую аппаратуру или емкости (согласно СНиП опорожнение трубопроводов на грунт не допускается). Уклоны трубопроводов следует принимать:

- для легкоподвижных жидких веществ 0,002;

- для газообразных веществ по ходу среды 0,002;

-для газообразных веществ против хода среды 0,003;

- для кислот и щелочей 0,005

- для высоковязких и застывающих 0,02.

В обоснованных случаях допускается прокладка с меньшими уклонами или без уклонов, но при этом должны быть предусмотрены мepoпpиятия, обеспечивающие опорожнение.

8) При трассировке должна быть обеспечена надлежащая гибкость трубопровода с тем, чтобы напряжения от температурных расширений, а также усилия, передаваемые трубопроводом на оборудование, не превосходили допустимых значений.

9) Для уменьшения гидродинамических потерь следует избегать излишних поворотов трассы; тройники устанавливать таким образом, чтобы главный поток проходил тройник без поворота.

10) Трассировка должна производиться с наименьшим количеством верхних и нижних точек, в которых предусматриваются дренажные узлы и воздушники.

11) При конструировании трубопроводов нужно стремиться к однотипности узлов и максимальному применению стандартизованных деталей, т.к. это обеспечивает индустриальные методы их изготовления и монтажа, повышает надежность и безопасность.

12) Желательно, чтобы любой трубопровод был доступен для осмотра во всех их частях. В местах расположения арматуры и фланцевых соединений должно быть достаточно места для производства монтажных и ремонтных работ.

4.2.5 Правила трубопроводной обвязки оборудования

При обвязке емкостей нужно иметь в виду следующее: Ввод жидких продуктов производится обычно через верх с помощью заглубленного штуцера. Предохранительные устройства: клапаны, разрывные мембраны и т.п., - подключаются к паровому пространству аппарата. Для всех емкостных аппаратов обязательно предусматривается система полного опорожнения (дренаж) от находящегося в аппарате продукта перед остановом для освидетельствования или ремонта. Емкостные аппараты должны иметь люк для осмотра и ремонта внутреннего пространства. В тех случаях, когда в емкости находится замерзающий продукт, следует предусмотреть подогреватели. Наиболее часто применяют наружные подогреватели т.к. они исключают возможность попадания технологического продукта в теплоноситель.

При обвязке теплообменников нефтеперерабатывающих, нефтехимических и химических производств должен быть обеспечен противоток теплообменивающихся сред, в противном случае может иметь место значительное снижение эффективности теплообмена. Подвод жидких продуктов следует осуществлять через нижние штуцеры, а вывод - через верхние. Такое решение обеспечивает полное заполнение жидкостью трубного и межтрубного пространства. Если выполнить это требование невозможно, то на отводящих трубопроводах предусматривают гидравлические затворы в виде вертикальных петель, препятствующих опорожнению аппарата, в верхнюю часть петли врезается воздушник. При выполнении трубопроводной обвязки нужно соблюдать следующие основные правила:

1) Трубопроводы не должны мешать подъему аппарата при выполнении ремонтных работ. Это достигается при помощи вставной заготовки или отвода. Благодаря этому не возникает трудностей в отсоединении трубопровода при удалении аппарата.

2) Если штуцер расположен на оси аппарата, подсоединяемый трубопровод следует поворачивать непосредственно у штуцера, т.е. осевая линия теплообменника и подсоединяемого трубопровода не должны служить продолжением друг друга. Это необходимо для компенсации температурных расширений.

3) Арматура и приборы контроля и автоматики должны располагаться так, чтобы их обслуживание было легко доступным и удобным.

4) При обвязке пластинчатых теплообменников нужно учитывать, что арматура и обвязочные трубопроводы сравнимы по массе с самим аппаратом. Поэтому следует обращать особое внимание на снятие весовых нагрузок со штуцеров таких аппаратов.

Основные требования при обвязке колонных аппаратов трубопроводами - удобство монтажа. Все остальное: требования технологического процесса, техники безопасности, удобства обслуживания и ремонта и т.п., - должно по возможности ему не противоречить. Если «примирить» возникшие противоречия не удается, можно пойти на некоторые усложнения при выполнении монтажных работ, но такие случаи должны быть редкими и иметь достаточно веские обоснования.

Трубопроводы, идущие вдоль аппарата, обычно прокладываются пучком и крепятся к корпусу аппарата так, чтобы не пересекать обслуживающих площадок.

Это существенно упрощает монтажные работы. Соответственно, зоны вдоль аппарата, в которых прокладываются трубопроводы и обслуживающие площадки, нужно располагать в разных секторах по окружности аппарата. Поэтому площадки, как правило, не делаются круговыми, а располагаются друг под другом в пределах выделенного сектора. Помимо удобства монтажа трубопроводов, такое решение способствует экономии металла на возведение площадок, а также облегчает обслуживание краном-укосиной (наличие зоны, свободной от металлоконструкций по всей высоте аппарата).Само собой разумеется, что такое решение требует определенного расположения люков и штуцеров на аппарате - они должны находиться с одной стороны аппарата в зоне доступности с обслуживающих площадок. При выдаче задания на конструирование аппарата это требование нужно иметь ввиду. Вертикальные участки трубопроводов прокладываются близко к аппарату, т.к. это упрощает конструкцию креплений и уменьшает парусность сооружения в целом при действии ветровой нагрузки. Температурные удлинения таких участков обычно отличаются от температурных удлинений аппарата, на что нужно обратить внимание при прокладке трубопроводов, особенно среднего и большего диаметров. Каждый вертикальный участок крепится к аппарату одной неподвижной опорой. Её местоположение выбирается так, чтобы температурные расширения трубопровода по обе стороны от опоры компенсировались изгибом его горизонтальных плеч в верхней и нижней части колонны. Остальные опоры трубопровода на колонне делают подвижными, препятствующими боковым смещениям. Трубопроводы желательно располагать на таком расстоянии от строительных конструкций наружной установки, чтобы их можно было обслуживать с ее перекрытий (при необходимости используя лестницы-стремянки). Циркуляционные трубы, связывающие колонну и кипятильник, с целью уменьшения гидравлических потерь должны иметь минимальное число поворотов. Для работы с арматурой, отключающей кипятильник от колонны, предусматриваются обслуживающие площадки. В крупногабаритных аппаратах кипятильник нередко «вешается» на колонну. Тем самым отпадает необходимость в возведении для него специальных конструкций.

При проектировании обвязки насосов следует учитывать определенные требования.

1) Обвязка насоса должна обеспечивать удобство и безопасность обслуживания, возможность демонтажа и отключения насоса. Практически это означает, что обвязочные трубопроводы не должны проходить над насосом, а его фронтальная сторона по возможности должна быть свободна как от труб, так и от арматуры.

2) Для уменьшения гидравлических потерь во всасывающем трубопроводе на нем нельзя монтировать запорную арматуру с высоким гидравлическим сопротивлением (запорные клапаны); трубопровод должен быть как можно более коротким, без резких сужений, большого числа поворотов и т.д. Минимально допустимая высота столба жидкости на приеме насоса определяется расчетным путём. Для присоединения всасывающего трубопровода к патрубку насоса следует применять эксцентрические переходы, т.к. в концентрических переходах образуется воздушный или газовый мешок) В обвязку центробежных насосов нужно включать обратный клапан между нагнетательным патрубком и задвижкой. Клапан защищает рабочее колесо от гидравлического удара при остановке насоса. В обвязку обратного клапана включают байпасную линию, чтобы иметь возможность слить продукт, находящийся выше клапана, через дренажный штуцер в нижней части насоса, а также для остановки на ревизию и ремонт, для осуществления предпусковых сбросов и т.д.

4) В обвязке плунжерных и поршневых насосов предусматриваются предохранительные клапаны между нагнетательным патрубком и отключающей задвижкой; сброс от клапана направляется во всасывающую систему.

5) Нагрузки, передаваемые на штуцера насосов от трубопроводов, следует ограничивать во избежание расцентровки валов насоса и электродвигателя. Допустимые нагрузки устанавливаются заводом-изготовителем. Для снижения нагрузок необходимо прежде всего предусматривать компенсацию температурных расширений трубопроводов, а также передачу веса трубопровода на строительные конструкции с помощью промежуточных опор.

6) К месту установки насосов подводятся трубопроводы пара, инертного газа, сжатого воздуха для прогрева и продувки насосов и трубопроводов; непосредственно к насосу эти агенты подводятся с помощью гибких шлангов или съемных участков, присоединяемых к специально предусмотренным штуцерам.

Обвязка регулирующего клапана предназначена для временного (в пределах 0,5-3 часов) регулирования потока вручную при остановке регулирующего клапана. В зависимости от конкретных условий она может выполняться по-разному, но принципиальная схема всегда одна и та же. В неё входят запорная арматура до и после клапана и обводная линия (байпас) с регулирующим вентилем.

4.2.6 Модульная координация размеров в строительстве

Технико-экономические преимущества индустриализации в строительства: сборностъ, типизация и унификация, достижение взаимозаменяемости элементов - возможны только при надлежащей взаимоувязке между проектами зданий и материалами, изделиями, конструкциями, выпускаемыми строительной промышленностью. Такая взаимная увязка в размерах достигается в том случае, если эти размеры не являются случайными, а подчиняются определенной системе, в которой заложен принцип кратности всех размеров какой-то величине. Эта величина называется модулем.

Модульная координация размеров в строительстве (МКРС) представляет собой совокупность правил координации размеров объемно-планировочных и конструктивных элементов зданий (сооружений), строительных изделий (материалов) на базе основного модуля 100 миллиметров (условное обозначение М).

Согласно МКРС условное деление здания (сооружения) на объемно-планировочные элементы осуществляется вертикальными и горизонтальными плоскостями, которые называются основными координационными плоскостями.

Поскольку строительные чертежи представляют собой планы и разрезы, положение указанных плоскостей задается на чертежах линиями их взаимного пересечения - координационными осями.

Положение основных горизонтальных координатных плоскостей, как правило, задается высотными отметками, поэтому в чертежах разрезов соответствующие координационные оси обычно не показываются. Остальные оси изображают штрихпунктирными линиями с кружочками на концах, в которых проставляется буква или цифра. При этом оси, идущие вдоль здания (сооружения) обычно имеют буквенную индексацию, а поперек - цифровую. Такие оси называют строительными осями здания (сооружения).

Единый модуль при проектировании зданий обычно применить не удается. Для крупных и мелких размеров пользуются производными модулями - укрупненными и дробными. Например, продольные и поперечные модульные шаги рекомендуется принимать кратными наиболее крупным производным модулям 6000 мм и 3000 мм (60 М и 30 М).

Модульные высоты этажей назначаются в соответствии с укрупненными модулями 1200 мм, 600 мм. 300 мм (12М, 6М и 3М). Основной модуль 100 мм и дробный модуль 50 и 20 мм (М, 0,5 М и 0,2 М) применяются для назначении размеров сечений колонн, балок, толщин стен и плит перекрытий.

Различают две категории размеров: координационные и конструктивные. Координационные - номинальные расстояния между координационными осями, условные размеры конструктивных элементов, включающие соответствующие части швов и зазоров, назначаемые в соответствии с правилами МКРС. Конструктивные - размеры конструктивных элементов, строительных материалов и изделий, отличающихся от координационных, как правило, на величину нормированного зазора. Например, координационный размер ширины плиты 1500 мм, а такой же конструктивный размер 1480 мм.

В каркасных зданиях и сооружениях строительные оси проходят через центры геометрического сечения колонн. Исключения составляют:

- колонны в торцах наружных установок (этажерок) - оси таких колонн ·смещаются на 0,5 метра внутрь этажерки;

- колонны, примыкающие к наружным стенам здания - строительные оси совмещаются с наружными гранями колонн;

- колонны в местах температурно-усадочных швов. Температурно-усадочные швы образуются установкой двух колонн, оси которых смещены на 0,5 м в обе стороны от строительной оси.

Плиты покрытий бывают длиной 6 и 12 метров при ширине 3 и 1,5 метра и плиты перекрытий - длиной 6 метров и шириной 1,5 и 0,75 метра. Плиты пекрытий шириной 3 метра являются основными, а шириной 1,5 метра - доборными; для плит перекрытий имеются соответственно: основные шириной 1,5 метра и доборные шириной 0,75 метра.

4.3 Трубопроводная обвязка

Рецикл из реактора второй ступени Р2 поступает на всас насоса Н5, далее поступает в холодильник Т2, после которого поток поступает в трубопровод-фороксиматор и снова реактор. В холодильнике происходит охлаждение реакционной смеси с помощью захоложенной воды.

Обозначение трубопровода:

125 СН 735 АВ1,

где 125 - условный диаметр трубопровода;

СН - условное обозначение среды в трубопроводе;

735 - номер линии;

АВ1 - класс трубопровода.

Расшифровка класса трубопровода:

- "А" - обозначение условного давления (PN=10);

-"В" - обозначение материала (сталь углеродистая качественная);

- "1" - порядковый номер класса по перечню в данном условном давлении.

Размещение осей трубопроводов по высоте представлено на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 - Размещение осей трубопроводов по высоте



Заключение

В данном курсовом проекте проведен расчет основного и вспомогательного оборудования установки оксимирования циклогексанона в производстве капролактама.

Проведен расчет толщины обечайки и днища основного аппарата, которые составили 24 и 21мм. Также подобраны штуцера для подачи реагентов и отвода продукта. Произведен расчёт опоры аппарата на сопротивление материала сжатию и определена толщина опорной обечайки, которая составила 24мм. Рассчитан вал перемешивающего устройства, который равен 150мм и подобран тип мешалки - турбинный.

Выполнен расчет и подбор выносного холодильника, через который циркулирует реакционная сметь. По данным расчета выбран двухходовой теплообменник с площадью теплообмена 643 м², диаметром кожуха 1000мм, диаметром труб 202мм, длинной труб 9м, количеством труб 1138 штук.

Выполнен расчёт центробежного насоса для циркуляции реакционной смеси через выносной холодильник и по каталогу выбран насос Х100-80-160 с электродвигателем мощностью 11-30 кВт, для которого при оптимальном режиме работы Q = 100 м³/ч, H = 32 м.

В курсовом проекте выполнена компоновка оборудования установки оксимирования анона согласно нормам и требованиям описанным в четвёртом разделе данной пояснительной записки и выполнен чертёж основного аппарата.



Список использованных источников

1. Поникаров, И.И. Расчеты машин и аппаратов химических производств и нефтегазопереработки (примеры и задачи): учеб. пособие / И.И. Поникаров, С.И. Поникаров, С.В. Рачковский. - М.: Альфа-М, 2008. - 720 с.

2. Борисов, Г.С. Основные процессы и аппараты химической технологии: пособие по проектированию / Г.С. Борисов [и др.]; под общ. ред. Ю.И. Дытнерского. - 2-е изд. - М.: Химия, 1991. - 496 с.

3. Павлов, К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии / К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков; под ред. П.Г. Романкова. - 14-е изд. - М.: Альянс, 2007. - 576 с.

4. Калишук, Д. Г. Процессы и аппараты химической технологии: учеб.-метод. пособие / Д. Г. Калишук, Н.П. Саевич, А. И. Вилькоцкий. - Минск: БГТУ

5. Овчинников, В.И. Производство капролактама / В.И. Овчинников, В.Р. Ручинский. - Москва: Химия, 1977. - 264 с.

6. ГК «Газовик» - Аппараты с перемешивающими устройствами [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://gazovik-pgo.ru/cat/capacityes/apparaty_s_peremeshivajuschimi_ustrojstvami.

7. ЗАО «БелНасосПром» - Центробежные химические насосы [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://nasosprom.by/tsentrobezhnye-himicheskie-nasosy.html.

8. Магалиф, В.Я. Монтажное проектирование химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств / В.Я. Магалиф, Д.М. Иткина, Л.Б. Корельштейн. - Москва: Навигатор, 2010. - 344 с.

9. Егоров, С.Я. Аналитические и процедурные модели компоновки оборудования промышленных производств / С.Я. Егоров. - Москва: Издательство Машиностроение-1, 2007. - 104 с.

10. Магалиф, В.Я. Теоретические основы конструирования трубопроводов: курс лекций / В.Я. Магалиф. - Москва, 2011. - 35 с.

Размещено на Allbest.ru

...