Расчет колонны синтеза карбамида в условиях ЗАО "Агро-Череповец"
Особенности классификации удобрений. Характеристика исходного сырья для производства карбамида (мочевины). Физико-химические основы процесса. Материальный и тепловой балансы колонны синтеза карбамида. Выбор и расчет вспомогательного оборудования.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 14.03.2015 |
| Размер файла | 2,4 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
• Поправка на коррозию:
С = ПТа, (3)
где П = 0,0001 м/год - скорость коррозии;
Та = 10 - срок службы аппарата.
С = 0,0001·10 = 0,001 м
• Давление гидравлических испытаний:
Рги = 1,25Р [у] 20/ [у] 250 (4)
Рги = 1,25·20·283/222 = 32 Мпа
Принимаем Рги = 32 МПа.
При 20°С: ув = 686 МПа, ут = 500 МПа. [9]
у* = min (686/2,6 = 264 МПа; 500/1,5=334 МПа) = 264 Мпа
• Допускаемое напряжение:
[у] = зу* = 1,0·264 = 264 Мпа
9.2 Расчет толщины стенки корпуса аппарата
Рисунок 6. Расчетная схема колонны.
• Расчетный коэффициент толстостенности [14]:
lnв = pp/ [у] ц = 20/ (222 · 1) = 0,1 > в = 1,105
где ц = 1 - коэффициент прочности сварного шва.
• Расчетная толщина стенки [14]:
sр = 0,5D (в - 1) = 0,5·2 (1,105 - 1) = 0,105 м
• Исполнительная толщина обечайки:
s > sp + C = 0,315 + 0,001 = 0,106
• При гидравлических испытаниях:
lnв = pp/ [у] ц = 32/ (222·1) = 0,15 > в = 1,162
sр = 0,5D (в - 1) = 0,5·2 (1,162 - 1) = 0,162 м
s > sp + C = 0,461 + 0,001 = 0,163 м
Принимаем по ГОСТ 19903-74 s =180 мм.
• Тогда коэффициент толстостенности:
в = (D+2s) / (D+2C) = (2,0+2·0,18) / (2,0+ 2·0,001) = 1,179
• Допускаемое рабочее давление [14]:
[p] = [у] цlnв = 222·1,0·ln1,179 =36,5 Мпа
Условие р < [p] выполняется.
Принимаем толщину внутренней обечайки 20 мм.
9.3 Расчет толщины стенки эллиптического днища корпуса
• Внутренняя высота эллиптической части днища:
Нд = 0,25D = 0,25·2,0 = 0,5 м
• Расчетная толщина эллиптического днища:
sд. р = , (5)
где ц = 1,0 - коэффициент прочности сварных соединений.
sд. р = 20·2.0·2,0/ [ (4·222·1,0 - 70) 2·0,5] = 0,097 м
• Исполнительная толщина днища:
sд = sд. р + С = 0,097 + 0,001 = 0,098 м
Принимаем sд. = 0,1 м
Рабочее допускаемое давление:
Условие р < [p] выполняется.
• Фактический коэффициент толстостенности:
в = (D+2s) / (D+2C) = (2,0+2·0,1) / (2,0+ 2·0,001) = 1,12
• Высота отбортовки днища [14]:
ho > 0,5D (в - 1) = 0,5·2,0 (1,1 - 1) = 0,12 м
Принимаем ho = 0,12 м
Рисунок 7. Днище эллиптическое.
9.4 Расчет высоты стенки плоской крышки корпуса
Толщину плоской крышки определяют по следующей формуле [15]:
, (7)
где Dа - наружный диаметр крышки;
Dб - диаметр окружности центров шпилек;
dош - диаметр отверстия под крепежную шпильку;
F - расчетное усилие;
Имеем Dа = 3020 мм; Dб = 2700 мм; dош = 158 мм; Dср = 1100 мм;
Рисунок 8. Крышка плоская.
10. Безопасность жизнедеятельности
Тщательно следят за работой компрессоров, сжимающих диоксид углерода. Не допускается превышение давления и температуры газа по каждой из ступеней этой машины. Контролируется режим смазки маслом цилиндров и подшипников машины. Не допускается снижение давления масла в трубопроводе после масляного насоса, а также превышение температуры подшипников.
Строго поддерживается уровень жидкого аммиака в сборнике перед аммиачным насосом высокого давления и уровень углеаммонийных солей перед насосом высокого давления, так как попадание газа в насосы может вызвать гидравлические удары и привести к разрушению этих машин.
Контролируется отсутствие взрывоопасных смесей в конденсаторах аммиака и в системе абсорбции.
Не допускаются утечки С02, NH3, плава и растворов углеаммонийных солей из-за возможности выброса в рабочую зону токсичных и взрывоопасных веществ. Попадание плава карбамида, растворов его и углеаммонийных солей на кожу вызывает ожоги.
Запрещается проводить на ходу чистку и ремонт транспортеров и элеваторов. Работа допускается при исправно действующих приборах контроля, автоматизации, сигнализации и блокировок. Вентиляционные установки должны обеспечивать требуемую кратность обмена воздуха.
Содержание горючих примесей в жидком аммиаке и углекислом газе должно нормироваться технологическим регламентом производства аммиака.
При остановке отделения компрессии на кислородной линии необходимо установить заглушку, чтобы исключить возможность попадания кислорода в линию двуокиси углерода и предотвратить возгорание и взрыв масла в цилиндрах компрессоров.
На линиях (двуокись углерода, аммиак), ведущих к колоннам синтеза, необходимо устанавливать по два обратных клапана: один - непосредственно перед колонной синтеза а второй - на выходе из соответствующей машины.
Разогрев образовавшихся карбонатных пробок в коммуникациях должен производиться паром, а промывка линии - горячим конденсатом.
Запрещается совмещать сброс чистого аммиака с предохранительных устройств со сбросом углекислого газа, газов дистилляции и растворов углеаммонийных солей во избежание закристаллизования углеаммонийных солей в коммуникациях.
К предохранительным клапанам, установленным на коммуникациях растворов карбоната и газов дистилляции, должен быть подведен острый пар и горячий конденсат для защиты клапанов от возможности закристаллизовывания в них продукта.
Хранение карбамида разрешается как в мешках, так и насыпью.
Количество готовой продукции карбамида, хранящейся на складе, не нормируется. При хранении карбамида в мешках расстояние между штабелями для проезда транспортно-погрузочных машин должно быть не менее 1,5 м, проходы шириной 1 м.
При хранении карбамида насыпью размеры бурта карбамида не регламентируются. Высота подпорных стенок вдоль склада определяется проектом. [16]
• Мероприятия, обеспечивающие безопасность ведения процесса.
Для безопасного ведения технологического процесса и не допущения ведения процесса при критических значениях параметров системой блокировок предусмотрена остановка оборудования. С целью предотвращения повышения давления технологические линии оборудованы предохранительными клапанами и разрывными мембранами. Свечи маслобаков оборудованы огнепреградителями.
Для ограничения зон развития аварийных ситуаций предусмотрена система противоаварийной защиты (ПАЗ) с автоматическим отключением блока, в котором произошла разгерметизация оборудования. Предусмотрены также дистанционно управляемые клапаны для сброса аммиака из поврежденных блоков (№ 0 и №4) в сборник аммиака V-760, с возможностью в дальнейшем откачки жидкого аммиака насосом Р-150 в узел приема аммиака.
Технологический процесс и основное технологическое оборудование оснащены системами КИП и автоматического регулирования. Управление процессом осуществляется из центрального пульта управления (ЦПУ) и с местных пультов управления (МПУ).
Предусмотрено извещение нарушения технологических параметров, условий аварийного состояния и загазованности на рабочих местах при помощи световой и звуковой сигнализации на ЦПУ и МПУ.
Для безопасности эксплуатации при возможных нарушениях технологического режима:
- скруббер ВД Е-203 изготовлен по специальной конструкции - геометрический объем газовой фазы, где потенциально возможно образование взрывоопасной концентрации, минимальный. Предусмотрена также разрывная мембрана;
- скруббер С-701 запроектирован на расчетное давление 4,9МПа, а абгазы из скруббера после дросселирования разбавляются воздухом, подсасываемым эжектором J-750.
Контроль герметичности футеровки оборудования высокого давления осуществляется системой с постоянной подачей осушенного азота с последующим контролем его качества после выхода из системы.
Для предотвращения образования взрывоопасных смесей в концевом скруббере абгазов С-715 предусмотрена возможность подачи диоксида углерода в скруббер С-715 от 1-й ступени компрессора К 102.
Выполнена опозновательная окраска трубопроводов согласно ГОСТу 14202-69.
Для всех корпусов со взрывопожароопасными зонами выполнена молниезащита и защита от статического электричества. Освещение рабочих мест выполнено в соответствии с требованиями санитарных норм.
Для защиты персонала от поражения электрическим током во всех электроустановках выполнено зануление и заземление согласно ПУЭ.
Для предотвращения кристаллизации предохранительных клапанов (ПК) и трубопроводов после ПК выполнен обогрев ПК и подача острого пара на пропарку трубопроводов.
Горячие участки аппаратов и трубопроводы имеют теплоизоляцию для предохранения обслуживающего персонала от ожогов.
Для движущихся и вращающихся частей машин и механизмов (муфты, валы и т.д.) выполнены ограждения.
В производственных корпусах предусмотрены эвакуационные выходы и системы пожаротушения. Системы паожаротушения включает в себя сеть внутреннего и наружного водопровода, автоматическую подачу раствора пенообразователя и автоматическую подачу огнетушащего газа.
Корпус 807, оснащен установкой водяного пожаротушения и ручными пожарными извещателями. Электрокабельная галерея и кабельные помещения корпуса 801, корпус 811/2 и маслохозяйство компрессора К-102 (корп.802) оснащены автоматическими пожарными извещателями и устройствами, питание раствором пенообразователя которых осуществляется станцией автоматического пожаротушения (корп.839). Подводящий трубопровод находится под постоянным давлением (0,150,2) МПа от гидропневмобака Е-2401 (корп.839).
Помещение ЦПУ и помещение шкафов контроллеров (корп.801) оснащены устройствами газового пожаротушения, подача огнетушащего газа к которым осуществляется из станции газового пожаротушения (корп.801).
Сигнал о возникновении пожера от ручных и пожарных извещателей поступает на ЦПУ.
Производственные помещения оборудованы системами вентиляции, обеспечивающими необходимую кратность воздухообмена.
Производственные помещения оборудованы системами связи и оповещения. [17]
Выводы
В ходе курсового проекта по заданным условиям рассчитали материальный и тепловой баланс колонны синтеза карбамида (на 50 т/ч мочевины в виде сухого готового продукта), работающей при Р = 20 МПа, а также выполнили механические расчеты и выбор вспомогательного оборудования.
Рассчитали толщину стенки корпуса колонны (180 м), эллиптического днища (0,10 м) и высоту стенки плоской крышки (240 м).
Провели введение в классификацию удобрений, рассмотрели физико-химические основы процесса, дали характеристику исходного сырья и готового продукта, описание технологической схемы и колонны синтеза. По регламенту изучили общие требования к производству карбамида, а именно: правила техники безопасности, контролю и автоматизации производства.
Сделали обзор литературы. К пояснительной записке прилагаются 2 чертежа: технологическая схема производства карбамида (1 лист формата А1); таблицы материального и теплового балансов колонны синтеза (1 лист формата А1).
Список использованной литературы
1. М.Е. Позин. Технология минеральных удобрений. - Л.: Химия, 1989. - 327с.
2. Мельников Е.Я., Салтанова В.П., Наумова А.М., Блинова Ж.С. Технология неорганических веществ и минеральных удобрений. - М.: Химия, 1983-432 с.
3. Синева К.Н., Рябов В.Ф. и др. Производство карбамида. - М.: Химия, 2003 - 270 с.
4. Горловский Д.М., Альтшулер Л.Н., Кучерявый В.И. Технология карбамида. - Л.: Химия, 1981 - 320 с.
5. Кучерявый В.И., Лебедев В.В. Синтез и применение карбамида. Изд-во: "Химия", 1970 - 448 с.
6. Основы проектирования химических производств: Учебник для вузов / Под ред.А.И. Михайличенко. - М.: ИКЦ "Академкнига”, 2005. - 332с.
7. Инструкция по охране труда и рабочему месту аппаратчика производства мочевины (старшего) ИОТРМ-01-ПМ (ТС). ООО ПК "Агро-Череповец" Производство мочевины. 2007 г.
8. Расчеты по ТНВ / Под ред. Проф. М.Е. Позина - Л.: Химия, 1977. - 496с.
9. Атрощенко В.И., Гелперин И.И. Методы расчетов по технологии синтеза связанного азота.2-е изд. Киев, 1978 - 312с.
10. Материалы XI региональной научно-технической конференции "Вузовская наука - Северо - Кавказскому региону". Том первый. Естественные и точные науки. Технические и прикладные науки. Ставрополь: СевКавГТУ, 2007 - 278 с.
11. Криворот А.С. Конструкции и основы проектирования машин и аппаратов химической промышленности. Учебное пособие.М., "Машиностроение", 1976 - 376 с.
12. Борисов Г.С., Брыков В.П., Дытнерский Ю. И.: Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию - М: Химия, 1991 - 496с.
13. Сосуды и трубопроводы высокого давления: Справочник / Хисматуллин Е.Р., Королев Е.М., Лившиц В.И. и др. - М.: Машиностроение, 1990. - 384 с.
14. ГОСТ 25215-82: "Сосуды и аппараты высокого давления. Обечайки и днища. Нормы и методы расчета на прочность".
15. Технология важнейших отраслей промышленности / Под ред.А.М. Гинберга. М.: Высшая школа, 1985.
16. Кукин П.П., Лапин В.Л., Пономарев Н.Л. Безопасность технологических процессов производств (Охрана труда). - М.: Высш. шк., 2001. - 319 с.
17. Регламент Нпаоп 24.15-1.18-76. ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ ДЛЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ АЗОТНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Физико-химические основы синтеза карбамида из аммиака и двуокиси углерода. Равновесие жидкость – газ при синтезе. Тепловой баланс процесса. Предельно допустимые концентрации аммиака, двуокиси углерода, карбамида и солей аммония в атмосфере и водоемах.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 19.11.2014Технологические расчеты колонны синтеза карбамида, работающей при давлении 28МПа, обеспечена ее герметичность за счет введения в конструкцию двухконусного обтюратора. Расчет толщины стенки корпуса колонны, а также эллиптического днища и плоской крышки.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 25.02.2011Химические и физические свойства карбамида (мочевины). Расчет коэффициента теплопередачи и поверхности теплопередачи выпарного аппарата, уравнение аддитивности термических сопротивлений. Методика расчета коэффициента теплопередачи с использованием ЭВМ.
курсовая работа [54,6 K], добавлен 08.05.2010Выбор метода производства карбамида (мочевины). Основные физико-химические свойства сырья, вспомогательных материалов и готовой продукции. Материальный баланс выпарной установки и стадии кристаллизации. Тепловой баланс выпарки в аппарате пленочного типа.
дипломная работа [391,5 K], добавлен 03.11.2013Материальный баланс процесса ректификации. Расчет флегмового числа, скорость пара и диаметр колонны. Тепловой расчет ректификационной колонны. Расчет оборудования: кипятильник, дефлегматор, холодильники, подогреватель. Расчет диаметра трубопроводов.
курсовая работа [161,5 K], добавлен 02.07.2011Рассмотрение процесса производства и технологической схемы уваривания канифоли и отгонки скипидара. Обоснование выбора установки, расчет канифолеварочной колонны и вспомогательного оборудования. Расчет тарелок, флорентины, дефлегматора и холодильника.
курсовая работа [146,1 K], добавлен 24.11.2010Физико-химические основы процесса абсорбции. Описание технологической схемы сульфатного отделения. Выбор и конструкция основного аппарата для производства сульфата аммония. Материальный и тепловой балансы абсорберов и сборников, расчет испарителя.
курсовая работа [551,4 K], добавлен 04.01.2015Расчет ректификационной колонны непрерывного действия для разделения бинарной смеси ацетон-вода. Материальный баланс колонны. Скорость пара и диаметр колонны. Гидравлический расчет тарелок, определение их числа и высоты колонны. Тепловой расчет установки.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 02.05.2011Описание технологии производства и конструкций разрабатываемого оборудования. Технологический расчет колонны. Технологический расчет теплообменника. Расчет, выбор стандартизированного вспомогательного оборудования. Автоматизация технологического процесса.
дипломная работа [2,5 M], добавлен 03.05.2009Материальный баланс колонны и рабочее флегмовое число. Средние массовые расходы по жидкости для верхней и нижней частей колонны. Объемные расходы пара и жидкости. Гидравлический расчет ректификационной колонны. Тепловой расчет установки и штуцеров.
курсовая работа [520,4 K], добавлен 04.05.2015Схема ректификационной стабилизационной колонны. Материальный и тепловой баланс в расчете на 500000 т сырья. Определение давлений, температур и числа тарелок в ней. Расчет флегмового и парового чисел. Определение основных размеров колонны стабилизации.
курсовая работа [290,3 K], добавлен 08.06.2013Свойства этилен-пропиленовых каучуков, особенности их синтеза. Технология получения, физико-химические основы процесса, катализаторы. Характеристика сырья и готовой продукции. Материальный и энергетический баланс реакционного узла, контроль производства.
курсовая работа [515,8 K], добавлен 24.10.2011Основы процесса ректификации. Физико-химические свойства нефти и составляющих ее фракций. Выбор варианта переработки нефти. Расчет материального баланса и температурного режима установки. Определение теплового баланса вакуумной колонны и теплообменника.
курсовая работа [127,6 K], добавлен 09.03.2012Ректификация как способ разделения жидких смесей в промышленности. Определение размеров колонны. Гидравлический расчет тарелок и давления в кубе. Расчет насоса, подогревателя сырья, дефлегматора и кипятильника. Тепловой и материальный баланс колонны.
курсовая работа [240,8 K], добавлен 07.02.2015Гидравлический и тепловой расчет массообменного аппарата. Определение необходимой концентрации смеси, дистиллята и кубового остатка. Материальный баланс процесса ректификации. Расчет диаметра колонны, средней концентрации толуола в паре и жидкости.
курсовая работа [171,0 K], добавлен 27.06.2016- Анализ деятельности ОАО "ТольяттиАзот" (г. Тольятти, Самарская область). Цех: производство карбамида
Общая характеристика производства. Описание технологического процесса. Нормы расхода основных видов сырья, материалов и энергоресурсов. Образование отходов производства. Процесс образования биурета. Карбамид в сельском хозяйстве и промышленности.
отчет по практике [27,9 K], добавлен 09.09.2014 Определение скорости пара и диаметра колонны, числа тарелок и высоты колонны. Гидравлический расчет тарелок. Тепловой расчет колонны. Выбор конструкции теплообменника. Определение коэффициента теплоотдачи для воды. Расчет холодильника для дистиллята.
курсовая работа [253,0 K], добавлен 07.01.2016Технологический расчет отбензинивающей колонны мощностью 6 млн т в год по нефти. Коэффициенты относительной летучести фракций. Состав дистиллята и остатков. Материальный баланс колонны. Температурный режим колонны. Расчёт доли отгона сырья на входе.
курсовая работа [366,8 K], добавлен 16.02.2015Технологические и конструкторские расчеты основных параметров ректификационной колонны: составление материального баланса, расчет давления в колонне; построение диаграммы фазового равновесия. Определение линейной скорости паров, тепловой баланс колонны.
курсовая работа [330,8 K], добавлен 06.03.2013Технологическая схема ректификационной установки. Материальный баланс, расчет флегмового числа. Определение средних концентраций, скорости пара и высоты колонны. Гидравлический и тепловой расчет. Параметры вспомогательного оборудования для ректификации.
курсовая работа [887,3 K], добавлен 20.11.2013
