Проект установки разделения этан-этиленовой фракции

Найдем среднюю плотность пара:

в верхней части колонны:

в верхней части колонны:

Диаметр колонны определяется по формуле:

Расчет высоты колонны

Определим высоту колонны H [1]

H= (113-1)Ч0.6+1.4+4.5

Сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения:

Тогда,

Сопротивление парожидкостного слоя на тарелке:

Высота парожидкостного слоя:

Объемный расход жидкости в верхней части колонны:

Высота парожидкостного слоя на тарелке:

Сопротивление парожидкостного слоя:

Нижняя часть колонны

Высота парожидкостного слоя на тарелке:

Сопротивление парожидкостного слоя:

Для тарелок нижней части, у которых гидравлическое сопротивление больше, чем у тарелок верхней части:

С=0,01мм - сумма прибавок для компенсации коррозии или эрозии и минусового допуска.

Согласно рекомендациям [11] принимаем толщину обечайки s=2 см.

Расчет днища (крышки) колонны

Наибольшее распространение в химическом машиностроении получили эллиптические отбортованные днища по ГОСТ 6533-68 [11].

Масса днища mд = 1439 кг.

(51)

где wшт - скорость среды в штуцере.

Принимаем скорость жидкости wшт=1 м/с, газовой смеси wшт=25 м/с [2].

Рассчитаем щтуцер подачи питания:

d1,2 = = 201 мм, принимаем d1 = d2 =250 мм.

Рассчитаем штуцер выхода пара с верха колонны:

d3 = =528,принимаем d3=500 мм.

Рассчитаем штуцер входа пара из кипятильника:

d4,5==528 мм, принимаем d4=d5=500 мм.

Рассчитаем штуцер выхода кубовой жидкости в кипятильник:

d6 = =326 мм, принимаем d6=400 мм.

Рассчитаем штуцер для входа флегмы

d 7.8 = = 243 мм, принимаем d7=d8=300 мм

Рассчитаем штуцер для выхода кубового остатка:

d9 = = 81 мм, принимаем d9=100 мм

Все штуцера должны быть снабжены плоскими приварными фланцами по ГОСТ 12820-80 [2].

Масса корпуса [10]:

Mоб = HЧрЧDЧsЧр= 73.1Ч3.14Ч2.8Ч0.02Ч7850=100903.1 кг, (52)

где с=7850 кг/м3 - плотность стали [11]

Масса крышки и днища:

. (53)

. Мм=NЧmm =113Ч175= 19775 кг

Где мм = 175 кг масса одной тарелки (54)

Мв =ЧHЧрв = (55)

где св=998 кг/м3 - плотность воды.

Мап= Mоб+Мкр+Мм+Мв = 100903+2461,8+19775+485914,5+15%=700412,5 кг

Переведем в МН:

? = МН (56)

Подберем опору:

D1=3760 мм

D2=3200 мм

D3=3400 мм

D4=3620 мм

, (57)

Q - тепловая нагрузка, Вт;

К - коэффициент теплопередачи;

Дt -разность температур.

Рассчитаем кипятильник исходной смеси:

F== =1217.7 м2

Коэффициент теплопередачи К для теплообмена от газа к органическим жидкостям принимаем 30 Вт/(м2К)[1].

На основе определенной величины F выбираем теплообменник КВ-1600-11-К-01; F=1600 м2; материал: 09Г2С, 12Х18Н10Т; трубное пространство - этан-этиленовая фракция, межтрубное пространство-этан - этиленовая фракция; H=7700м; DxS 1400х20мм; dтрхS 8х1мм; Lтр=6000 мм; P=3,2МПа; t=20оС.

Рассчитаем кипятильник куба колоны:

F== = 722,8 м2

Коэффициент теплопередачи К для теплообмена от конденсирующего пара органических веществ к органическим жидкостям принимаем 80 Вт/(м2К).

На основе определенной величины F выбираем теплообменник: ТКН-800-2.5/2.0; F=800 м2; материал: 09Г2С, 10Г2; трубное пространство - этан-этиленовая фракция; межтрубное пространство - пропилен; H=9302м; DxS 2000х12мм; dтрхS 20х2мм; Lтр=3496 мм; P=2,5МПа; t=20оС.

Рассчитаем дефлегматор-конденсатор:

м2;

Коэффициент теплопередачи К для теплообмена от конденсирующего пара органических жидкостей к воде принимаем 60 Вт/(м2К).

На основе определенной величины F выбираем теплообменник КВ 2000-11-У-01; F=2000 м2; материал: 09Г2С, 12Х18Н10Т; трубное пространство - этилен; межтрубное пространство - пропилен; H=7830м; DxS 1600х14мм; dтрхS 8х12мм; nтр=6112 шт; P=2.4МПа; t=20оС.

Рассчитаем подогреватель дистиллята:

м2;

Коэффициент теплопередачи К для теплообмена от газа к жидкости принимаем 40 Вт/(м2К).

На основе определенной величины F выбираем теплообменник КВ 160-11-У-01; F=160м2; материал: 09Г2С, 12Х18Н10Т; трубное пространство - этилен; межтрубное пространство - пропилен; H=5110м; DxS 800х8мм; dтрхS 16х1,4мм; nтр=486 шт; P=2.4МПа; t=20оС.

Руководствуясь технологической схемой производства товарного этилена и объемом отборов флегмы в 12 м3/ч, а также общей высотой ректификационной колонны 74 м, выбираем по таблице [2] центробежный консольный насос для химического производства Х45/90 со следующими характеристиками:

Расход - 45 м3/ч

Напор - 90 м

Количество оборотов в минуту - 2900

Тип электродвигателя 4А200М2

Мощность электродвигателя 37 кВт.

5. Ежегодные нормы расходов основных видов сырья, материалов, энергоресурсов

Ежегодные нормы расхода основных видов сырья, материалов и энергоресурсов установки ЭП-300 (на 1 тонну олефинов при 100% нагрузке) приведены в таблице 5.1.

Примечание:

1. Расходная норма дана с учетом совместной переработки бензина и фр. С5

2. Расходная норма на этилен и пропилен заложена с учетом первичного заполнения ПХЦ и ЭХЦ и подпитки систем в дальнейшем.

3. Расходная норма заложена с учетом потребления установки водоподготовки, вспомогательной котельной, установки оборотного водоснабжения (при режиме работы 4-х печей пиролиза бензина и одной печи пиролиза этана.

6. Ежегодные нормы образования отходов производства

7. Нормы технологического режима

Таблица 7.1

8. Обеспечение безопасности жизнедеятельности

Технологический процесс во всех отделениях производства ЭП-300 связан с переработкой больших количеств легковоспламеняющихся жидкостей и газов в сжиженном и газообразном состоянии, которые способны при взаимодействии с кислородом воздуха взрываться и гореть, поэтому производство ЭП-300 относится к взрывопожароопасным.

- с ведением технологического процесса при высоких давлениях (до 4.0 МПа) и низких температурах (до минус 160 оС);

- с применением тока высокого напряжения для питания электродвигателей;

- с возможностью возникновения статического электричества при транспортировке жидкостей.

Характеристика применяемых веществ

Основными продуктами, с которыми может соприкасаться обслуживающий персонал являются: метан, этан, пропан, пропилен, этилен, водород, азот, бутен, бутадиен, ацетилен и другие.

Метан (СН4) - бесцветный горючий газ без запаха.

Пропан (С3Н8), этан (С2Н6) - токсичные газы, взрывопожароопасны, имеют специфический запах. ПДК в воздухе рабочей зоны - 300 мг/м3. При превышении ПДК действуют как наркотики. Средства защиты органов дыхания - изолирующий противогаз, самоспасатель.

При загорании применяются углекислотные и пенные огнетушители, вода в тонкораспыленном виде, асбестовое полотно, водяной пар.

Этилен. (С2Н4) - бесцветный, горючий газ, способный к взрывному разложению при повышенном давлении, высокой температуре или воздействии открытого огня в присутствии кислорода.

Пропилен. (СзН6) - бесцветный, горючий газ. Этилен и пропилен по степени воздействия на организм относятся к 4-му классу опасности - веществам малоопасным. ПДК в воздухе рабочей зоны -100 мг/м3.

При превышении ПДК, они оказывают наркотическое действие, могут вызвать головную боль, головокружение, ослабление дыхания, нарушение кровообращения, потерю сознания. Сжиженные продукты при попадании на кожу вызывают ее поражение, аналогичное ожогу. Меры первой помощи при отравлении: свежий воздух, тепло, покой, в случае необходимости искусственное дыхание. При попадании сжиженного продукта на кожу и слизистые оболочки -обильное промывание водой, смазывание пораженных участков кожи обезжирающими кремами и пастами. Средства защиты органов дыхания - изолирующий противогаз, самоспасатель.

При возникновении очага загорания в качестве средств пожаротушения применяют порошковые, хладоновые и углекислотные огнетушители, воздушно-механические и химические пены, асбестовую ткань, водяной пар.

Метанол - (СН3ОН) - метиловый спирт - жидкость с температурой кипения 64.7°С, растворим в спиртах и других органических соединениях, смешивается с водой во всех отношениях, легко воспламеняется, имеет температуру вспышки 80°С. ПДК в воздухе производственных помещений - 5 мг/м3, класс опасности -3.

Метанол - сильный, преимущественно нервный и сосудистый яд, по вкусу, цвету и запаху напоминает этиловый (винный) спирт. В организм человека может проникать через дыхательные пути и поврежденную кожу. Особенно опасен прием метанола внутрь: 5-10 см3 метанола могут вызвать отравление человека, сопровождающееся слепотой. Смертельная доза-30 см3.

Признаки отравления: головная боль, головокружение, тошнота, рвота, боль в животе, общая слабость, раздражение слизистых оболочек, мелькание перед глазами, а в тяжелых случаях потеря зрения, судороги, смерть.

Водород - газ без цвета и запаха, взрывопожароопасный.

Азот - инертный газ без запаха и цвета. Азот и водород физиологически безвредны, но при большом содержании в воздухе из-за недостатка кислорода вызывают удушье. Средства защиты органов дыхания - изолирующий пропивогаз.

Основными требованиями являются:

· высокая квалификация обслуживающего персонала;

· эксплуатация оборудования и аппаратов в соответствии с требованиями настоящего регламента и эксплуатационных рабочих инструкций;

· соблюдение правил по технике безопасности на каждом рабочем месте;

· соблюдение норм технологического режима, установленных настоящим технологическим регламентом;

· систематический контроль за работой аппаратов, машин и трубопроводов, определение их состояния по внешнему виду;

· немедленная остановка производства при нарушении герметичности аппаратов и трубопроводов, сильной вибрации и неисправности машин и механизмов, образовании взрыво- и пожароопасных концентраций этилена и пропана;

· соблюдение установленных планово-предупредительных и капитальных ремонтов оборудования;

· выполнение установленных правил пуска и остановки отдельных узлов, оборудования и всего производства в целом;

· постоянный контроль и своевременный ремонт КИПиА и ЭВМ;

· безопасная работа систем автоматической сигнализации и блокировок;

· постоянный контроль состава воздуха в производственных помещениях;

· исправность и безотказность работы средств пожаротушения;

· соблюдение правил обращения с вредными веществами;

· обеспечение обслуживающего персонала индивидуальными средствами защиты;

· непрерывная работа приточно-вытяжной вентиляции;

· наличие и исправность ограждений у вращающихся и движущих частей оборудования;

· теплоизоляция всего оборудования и коммуникаций, имеющих температуру поверхности выше 60С;

· наличие и исправность заземлений оборудования и трубопроводов;

· периодический контроль за реакторным блоком при помощи промышленного телевидения.

· По отделению компрессии:

· не допускать работы компрессоров с завышением давления и температуры по ступеням;

· регулярно контролировать работу систем смазки компрессоров и маслоотделителей;

· не допускать работы при отсутствии кожухов и ограждений на движущихся частях оборудования;

· следить за состоянием фланцевых соединений и креплений трубопроводов;

· не допускать вибрации трубопроводов и межступенчатой аппаратуры;

· контролировать состояние воздушной среды в машинном зале по газоанализаторам и лабораторным анализам;

· обеспечивать непрерывную работу вентиляторов, подающих воздух на продувку электродвигателей компрессоров.

Средства индивидуальной защиты работающих

Для персонала, находящегося в зоне высокого шума, рекомендуются защитные наушники или защитные каски с противошумными наушниками. Для защиты обслуживающего персонала от воздействия электрического тока применяются диэлектрические резиновые перчатки, коврики, боты, инструмент с изолированными ручками.

С целью защиты работающих от воздействия вредных паров углеводородов производственные помещения снабжены системой приточной и вытяжной вентиляции из расчёта 6-ти кратного объёма в час. На случай аварии предусмотрена аварийная система приточной и вытяжной вентиляции из расчёта 8-ми кратного объёма в час. Включение аварийной вентиляции предусмотрено автоматически от газоанализаторов взрывоопасных концентраций. Забор воздуха для систем вентиляции осуществляется через воздухозаборные трубы или жалюзийные решётки с отметки не менее 15м.

В производственных помещениях и на открытых установках предусмотрены датчики сигнализации предельных концентраций углеводородов.

С целью защиты обслуживающего персонала от шума и вибрации здания и сооружения выполнены согласно санитарным нормам и предусмотрено:

Производство этилена в соответствии со строительными нормами и правилами относится к категории А - взрывоопасных. Производственные помещения по группе взрывоопасное™ относятся к категории В-la, наружные (открытые) площадки с технологическим оборудованием относятся к категории -В-1г.

Для возникновения пожаров и взрывов на производстве необходимы: горючие вещества, окислитель и импульс воспламенения.

В ходе проделанной работы, на основе материального расчета рассчитаны материальные потоки в колонне и определен диаметр ректификационной колонны - 2800мм., рассчитана высота колонного аппарата 73,1 м. Найдено оптимальное флегмовое число R = 8,28. Рассчитано действительное число тарелок: 113

1. Г.С. Борисов, В.П. Брыков «Основные процессы и аппараты химической технологии» Пособие по проектированию. Под ред. Ю.И. Дытнерского, 5-е изд., стереотипное. М.: ООО «Издательский дом Альянс», 2010-496с.

2. Иоффе И.Л. Проектирование процессов и аппаратов химической технологии: Учебник для техникумов. - Л.: Химия, 1991-352 м., ил

3. Физико - химические свойства индивидуальных углеводородов. Под ред. В.М. Татевского. М.: Гостоптехиздат,1960г. - 412с.

4. Никольский Б.П. «Справочник химика»: Государственное научно-техническое издательство Москва 1963г. -1070с.

5. Плановский А.Н., Рамм В.М., Каган С.З. «Процессы и аппараты химической технологии» издание пятое, стереотипное. М., Издательство «Химия», 1968г. - 848с.

6. Гутник С.П., Сосонко В.Е и др. Расчеты по технологии органического синтеза: Учебное пособие для техникумов. - М.: Химия, 1988г. - 301с.

7. Варгафтик Н. Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. - М.: Изд. «Наука», 1972 г, 720 с.

8. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов. - Л.: Химия,1987, 576 с.

9. Беляев М.В., Миронов В.М. «Расчет и конструирование основного оборудование отрасли»: - Томск: Издательство Томского Политехнического университета, 2009. - 288 с.

10. Лащинский А.А. «Конструирование сварных химических аппаратов: Справочник». - Машиностроение. Ленинградское отделение, 1981. - 382с.

11. Лащинский А.А. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры: Справочник/ А.А. Лащинский, А.Р. Толчинский; Под редакцией Н.Н. Логинова. 2-е изд. перераб. и доп.-Л Машиностроение,1970.

12. Технологический регламент ЭП-300

Размещено на Allbest.ru