Реконструкция основного оборудования отделения абсорбции

Площадь поперечного сечения сопла:

Радиус сопла 8 мм.

Массовая скорость истечения из сопла:

Принимаем по конструктивным соображениям:

N=4, (=0,5, (=30(, LK=35, (=90(

Радиус вихревой камеры:

По величине (=0,5, (=30(, (С=0,45.

АЖZ=0,7 главный параметр форсунки

[pic]-коэффициент распада тангенциального канала.

Диаметр тангенциального канала:

Принимаем dВХ=12 мм

Расстояние от оси форсунки до оси тангенциальных каналов:

Число Рейнольдса тангенциальных каналов:

Находим при

Расчётный коэффициент расхода тангенциальных каналов:

Главный параметр форсунки:

Приближённое значение относительного радиуса:

Число Рейнольдса вихревой камеры:

При

Относительная длина вихревой камеры:

Относительная длина вихревой камеры с учётом трения:

Главный параметр относительно сопла: ZЖ=(Z=0,5*1,414=0,707

По ZЖ=0,707, (3=0,33

При (3=0,33, (=0,9 [10]

Относительный радиус (1=(((3=0,9*0,5*0,33=0,148 , из графика [рис.23.10]

(=0,92.

Главный параметр форсунки относительно вихревой камеры с учётом вязкости

жидкости:

Коэффициент расхода форсунки относительно вихревой камеры:

Или по отношению к соплу:

Расход жидкости через форсунку:

4.2. Прочностной расчёт холодильника

1. Обечайка корпуса

Расчётное давление РR=0,4Мпа

Температура tR=25 C

Материал ВСт3сп5 ГОСТ 14637-79

Допускаемое напряжение [(]=140Мпа

Где D=1м – диаметр кожуха теплообменника

(=1, коэффициент прочности сарного шва

С учётом прибавки на коррозию:

Окончательно принимаем с запасом S=6мм

Допускаемое внутреннее избыточное давление:

2. Укрепление отверстий

Расчётный диаметр обечайки DR=D=1м.

Ширина рабочей зоны укрепления в обечайке:

Расчётный диаметр одиночного отверстия не требующего укрепления:

Так как для штуцера с Dу 200 мм, dR=220мм укрепление не требуется.

3. Расчётные параметры трубной решётки

Коэффициент перфорации трубной решётки:

Где dT=0.038м – наружный диаметр трубы;

ST=0.0025м – толщина стенки трубы;

ZT=317 – число труб;

А1 – расстояние от оси аппарата до оси наиболее удалённой трубы:

Расчётный коэффициент перфорации трубной решётки:

Где Sпр=0,030 м – глубина развальцовки труб;

SP – толщина трубной решётки:

TR=0,048м – шаг отверстий в решётке.

Принимаем SP=0,04м

Коэффициент, учитывающий жёсткость трубной решётки:

(0=0,17 – коэффициент жёсткости перфорированной плиты при (Р=0,47;

d0=0,039м – диаметр одиночного отверстия

Цилиндрическая жёсткость трубных решёток:

Где ЕР=2,15*105 Мпа – модуль упругости материала решётки;

D(=0,092-0,207*2,15*105*0,0183=0,024 МН*м

4. Основные характеристики жёсткости и упругости элементов аппарата

Модуль упругости основания:

Где ЕТ=2,15*105Мпа – модуль упругости материала труб;

L=4м - расстояние между трубными решётками.

Девиационный коэффициент основания:

Где lПР=0,29*lП2=0,29*0,65=0,1885м; lП2=0,65м - расстояние от трубной

решётки до второй перегородки;

JT – момент инерции поперечного сечения трубы:

Коэффициенты:

S1 – толщина стенки в месте приварки к решётки, S1=SE= S0=0,008 м

Жесткость стенки кожуха при изгибе:

R1=1,073м – расстояние от центра тяжести сечения фланца до оси аппарата

Жёсткость фланцевого соединения при изгибе:

Приведенное отношение жёсткости труб к жёсткости кожуха:

Приведённое отношение жёсткости труб к жёсткости фланцевого соединения:

Коэффициенты учитывающие влияние давления среды в аппарате на изгиб фланцев

кожуха и камеры соответственно:

Коэффициенты, учитывающие влияние беструбного края решётки на

поддерживающую способность труб:

5. Расчёт усилий

Приведённое давление:

(К, (Т – коэффициенты линейного расширения материалов кожуха и труб.

(К=(Т=15,1*10-6 1/ос

температура кожуха аппарата tK=21 C;

температура стенок труб tT=35 C;

температура сборки аппарата t0=20 C.

Вспомогательная величина p1:

Изгибающий момент и поперечная сила в месте соединения решётки с кожухом:

Изгибающий момент и поперечная сила, распределённые по контуру

перфорированной части трубной решётки:

Изгибающий момент и осевая сила в месте соединения кожуха с трубной

решёткой:

Изгибающий момент и осевая сила в месте соединения трубы с решёткой:

Осевая сила в месте соединения трубы с решёткой:

6. Проверка прочности и жёсткости труб

Условие выполняется.

Условие выполняется.

Нагрузка на единицу площади при соединении труб с решёткой:

Напряжение при срезе сварного шва:

( - расчётная высота сварного шва в месте приварки трубы к решётке.

Допускаемая нагрузка, приходящаяся на единицу площади условной поверхности

[q]=14,7Мпа

Допускаемое напряжение при срезе сварного шва [(]=0,5[(]=0,5*140=70Мпа

Условие прочности:

Условие выполняется.

Допускаемая разность температур в кожухе и трубах в аппаратах с

неподвижными трубными решётками:

Что превышает действительную разность температур.

5. Выбор насосно-компрессорного и вспомогательного оборудования

Перемещение воздуха и газов в сернокислотном производстве осуществляется

вентиляторами и дымонасосами – при напоре менее 1000 кгс/м2 , нагнетателями

– при напоре свыше 1000 мм.рт.ст. и отсутствии охлаждения газа в процессе

сжатия; компрессорами, вакуум – насосами и воздуходувками водокольцевого

типа.

Выбор машин для перемещения газов и воздуха производится исходя из

требуемых производительности и давления.

5.1. Нагнетатели

Для перемещения газов служат нагнетатели (воздуходувки), устанавливаемые

в системе после сушильного отделения. Газ, поступающий в газодувку охлаждён

и очищен от примесей которые смогли бы вызвать коррозию – нарушить работу

нагнетателя. В производстве серной кислоты все аппараты, расположенные до

нагнетателя, работают при разрежении (в условиях вакуума); аппараты,

расположенные в контактном и абсорбционном отделениях, то есть после

нагнетателя – под некоторым избыточным давлением, по таблице 10.2 /9/.

При плотности газа (0=1,46 кг/м3,

Разряжение на входе Р=4,9 кПа и t=50 С,

Производительности Q=20589,72 м3/час.

Выбираем нагнетатель : Q=5,72 м3/сек

400-12-3

у которого производительность 25000м3/час, Н – общий напор 17,15/1850

кПа/мм.вод.ст.

мощность электродвигателя N=250 кВт

частота вращения вала нагнетателя, n=2965 об/мин.

Расчёт нагнетателя:

1) объёмная производительность нагнетателя

G=Q*(0=20589.72*1.46=29946.8 кг/ч

2) потребляемая мощность:

где Q – производительность нагнетателя, м3/сек; Н – полный напор, мм; ( -

плотность газа, кг/м3; g – ускорение силы тяжести м/сек2; ( - КПД

нагнетателя (0,7-0,85).

Для регулирования количества газа, подаваемого нагнетателями, на

всасывающих и нагнетательных трубопроводах установлены задвижки. При пуске

нагнетателя закрывают задвижку на линии всасывания и полностью открывают на

линии нагнетания. Затем при достижении числа оборотов электродвигателя,

задвижку открывают до тех пор, пока нагнетатель не будет давать нужное

количество газа.

5.2. Центробежные вентиляторы

В зависимости от величины напора центробежные вентиляторы делятся на три

группы: низкого давления – с напором до 100 кгс/м2; среднего давления – с

напором 100-300 кгс/м2; высокого 300-1500 кгс/м2.

Они служат для отсасывания или нагнетания значительных объёмов воздуха

или газа при небольшом напоре.

Напор развиваемый вентилятором состоит из:

А) НСТ – напор на трение газа о стенки

Где (=0,04 – коэффициент трения о стенки при малой степени коррозии;

L – длина газохода;

D – диаметр газоходов;

( - удельный вес газа при 0(C и 760 мм.рт.ст., кг/м3;

( - скорость газа при, при Q=8000 м3/ч и D=600мм, (=8м/с; по номограмме /9,

с.237/ g=9,81 м/с2.

( - коэффициент местных сопротивлений

((=0,85+1+2+0,5=4,35, где (=0,85 – вход в трубу с выступающим концом /9/;

(=1 – плавный поворот на 90( /9/;

(=2 – поворот на 90( с нишей /9/;

(=0,5 – поворот на 45( /9/;

(=1,7 кг/м3 – удельный вес газа

б) динамического напора:

полный напор:

мощность (в кВт)0 потребляемая вентилятором:

где (В=0,8; (n=0,98

по табл. IV-16 /9/ выбираем вентилятор

ЦЧ-70 с Qmin=7600 м3/ч; Н=24кгс/м2; n=500 об/мин; Qmax=15500 м3/ч; Н=100

кгс/м2; n=1000; (=0,8

5.3. Насосы

Для орошения абсорберов в сернокислотных системах приходится

перекачивать большое количество кислот . Орошающая кислота должна

подаваться непрерывно и равномерно, перебои в её подаче приводят к

нарушению технологического режима и потому недопустимы.

Для перекачивания серной кислоты и олеума применяют одноступенчатые

насосы, типа Х, в горизонтальном исполнении, консольные с рабочими колёсами

одностороннего входа. Производительность и напор центробежных насосов не

зависит от плотности перекачиваемой жидкости, то есть центробежный насос

поднимает одно и то же количество любой жидкости на одинаковую высоту.

Определим напор нашей установки для подачи Q=16938,78 м3/ч серной

кислоты концентрацией (98%) при 50(С по кислотопроводу общей длиной L=150м

(включая высоту нагнетания Нn=12м, всасывания НВ=1м) со следующими местными

сопротивлениями, вход в трубу с закруглёнными краями; два шороховатых

колена (=60(; один отвод d/R=1,0; два нормальных вентиля.

По графику (рис.IV-17. 9) находим ; диаметр кислотопровода d=0,15м,

скорость кислоты V=0,25м/с, сопротивление равно h0=0.06м на 100мм. Для

кислоты концентрацией 98,5% H2SO4 по рис. IV-8 /9/ находим f=1,6 –

поправочный коэффициент.

Следовательно, h0=1,5*0,06*1,6=1,144 м.

Потеря напора на местных сопротивлениях /9, по табл. IV-3/:

Тогда напор насоса

Мощность на валу насоса NH (кВт) рассчитывается по формуле:

Q=16938,78 м3/ч=4,7м3/с – производительность насоса;

(=1843,7 кг/м3 – удельный вес серной кислоты концентрацией 98,5%;

H=13,166 м – напор насоса;

(=0,75 – КПД насоса;

откуда:

Выбираем по табл. IV-7 /9/ погружной одноступенчатый насос марки 2Х-9(Е)-

5(1), у которого следующие технические характеристики:

Q=20м3/ч; Н=13,8м

Диаметр рабочего колеса dK=115(135)

N=2900 об/мин, мощность на валу NH=1,7 кВт.

Буква Е в скобках обозначает, что насос для олеума, моногидрата и

сушильной кислоты, класс стойкости к кислоте II, цифра после букв –

коэффициент быстроходности, уменьшенный в 10 раз.

5.4. Сборники кислоты и олеума

Сборники при олеумном и моногидратном абсорберах выполняются из стали

Ст.3, а футерованы кислотоупорным кирпичом или кислотоупорными плитками.

Штуцера большого диаметра также футеруют, штуцера малых диаметров защищают

чугунными вкладышами. В тех штуцерах, где подводящая труба погружена в

кислоту, ставят так же чугунные патрубки; сифоны для выхода кислоты, так же

чугунные.

Сборники при олеумном абсорбере изготавливают так же Ст.3, иногда без

футеровки; патрубки и сифоны стальные.

Выбираем бак олеума из Ст.3 с футеровкой. Цилиндрический, вертикальный.

D=3000мм, Н=2830мм

Объём бака: V=7,067*2,830=20м3

6. Монтаж оборудования

Поставка абсорбционной установки на площадку осуществляется по блокам:

ёмкость, холодильник, скруббер Вентури.

Перед монтажом проводят наружный осмотр каждого блока, при этом

проверяют соответствие чертежам и техническим условиям, комплектность

документации, отсутствие внешних повреждений.

Сдача и приём оформляется актом, в случае обнаружения дефектов их

устраняет завод изготовитель.

Монтаж установки осуществляется с помощью башенного крана любого типа,

имеющего грузоподъёмность более 80 тонн. С точки зрения мобильности и

манёвренности целесообразно использовать автомобильные краны. Монтаж

аппарата стреловыми кранами характеризуется малой продолжительностью работ

и высокой производительностью /20/.

Во время монтажа делают проём в перекрытие этажерки с той стороны с

которой устанавливают установку. После монтажа перекрытие вновь

восстанавливается в первоначальное положение.

Монтаж установки осуществляется по блокам в следующей

последовательности. В первую очередь устанавливают ёмкость. Нижняя часть

которой должна быть выше фундамента на 200мм, затем стрела плавно

передвигается на 90( и ёмкость опускается на фундамент, положение ёмкости

тщательно выверяется.

Следующий этап – это установка холодильника, который устанавливается в

полностью собранном виде, на ёмкость и закрепление его с помощью фланцевого

соединения. Для герметичности соединения, между аппаратами устанавливают

уплотнительную прокладку.

Заключительным этапом является установка на холодильник скруббера

Вентури, который так же устанавливается в полностью собранном виде и

закрепляется с помощью фланцевого соединения. После чего аппарат подвергают

гидроиспытанию.

6.1. Монтаж холодильника и скруббера

Монтируемый аппарат с помощью крана устанавливается нижней частью на

шарнир, верхней частью нашпальную выкладку. К верхней части аппарата

крепится тормозная оттяжка, которая включается в работу в положении

неустойчивого равновесия для доведения аппарата под действием силы тяжести

на место установки. Стойки гидроподъёмника устанавливаются краном по обе

стороны аппарата и расчаливаются. Опоры стоек соединяются полиспатами с

поворотным шарниром поднимаемого аппарата. Подъём аппарата осуществляется

траверсой, на которую аппарат опирается.

В местах крепления траверсы к корпусу аппарата на корпусе устанавливается

разъёмный хомут. От сдвига вдоль корпуса аппарата хомут удерживается

стяжками и распорками, укрепляемыми за штуцера. На хомуте привариваются

элементы шарнирной опоры.

При неточной установке оснований стоек в исходное положение стойки при

передаче на них нагрузки расходятся, образуя в плоскости подъёма угол

("ножницы").

В процессе подъёма стойки гидроподъёмника постепенно наклоняются на угол

45 градусов. Полиспаты , соединяющие опоры стоек и шарнирную опору

аппарата, перед началом подъёма подвергаются натяжению.

Боковые расчалки стоек в процессе подъёма не работают, но при боковом ветре

могут подвергаться натяжению.

При установке несущих стоек в центре тяжести аппарата максимальный вес

поднимаемого аппарата соответствует грузоподъёмности стоек. Таким

образом при установке аппарата в вертикальное положение стойки стойки имеют

наклон к горизонту 45 градусов. Обычно несущие стойки устанавливаются за

центром тяжести аппарата в направлении от опоры.

7. Ремонт основного оборудования

7.1. Ремонт холодильника

В процессе длительной работы теплообменные аппараты подвергаются

загрязнению и износу. Поверхность их покрывается накипью, маслом,

отложениями солей, смол, окисляется и т.п. С увеличением отложений

возрастает термическое сопротивления стенки и ухудшается теплообмен.

Износ теплообменного аппарата выражается в следующем: 1) уменьшение толщины

стенки корпуса, днища, трубных решеток; 2) выпучины и вмятины на корпусе и

днищах; 3) трещины, прогары на корпусе, трубках и фланцах; 4) увеличение

диаметра отверстий для труб в трубной решетке; 5) прогиб трубных решеток и

деформация трубок; 6) нарушение гидро- и термоизоляции.

Подготовка к ремонту включает выполнение следующих мероприятий:

• Снижается избыточное давление до атмосферного и аппарат освобождается

от продукта;

• Отключается арматура и ставятся заглушки на всех подводящих и отводящих

трубопроводах;

• Проводится продувка азотом или водяным паром с последующей промывкой

водой и продувкой воздухом;

• Составляется план и получается разрешение на огневые работы, если они

необходимы в процессе ремонта;

• Составляется акт сдачи в ремонт.

Далее выполняются следующие работы:

• Снятие крышек аппарата, люков, демонтаж обвязки и арматуры;

• Выявление дефектов вальцовки и сварки, а также целостности трубок

гидравлическим и пневматическим испытаниями на рабочее давление;

• Частичная смена или отключение дефектных трубок, крепление труб

вальцовкой или сваркой;

• Ремонт футеровки и антикоррозионных покрытий деталей с частичной заменой;

• Ремонт или замена износившейся арматуры, трубопроводов, регулировка

предохранительных клапанов;

• Смена уплотнений разборных соединений;

• Извлечение трубок, чистка внутренней поверхности корпуса аппарата и

теплообменных трубок, зачистка отверстий в трубной решётке, зачистка

концов трубок;

• Замена части корпуса, днищ (крышек) и изношенных деталей;

• Изготовление новых трубок;

• Монтаж трубного пучка и вальцовка труб в решетке;

• Монтаж резьбовых соединений;

• Гидравлическое испытание межтрубной и трубной частей аппарата пробным

давлением;

• Пневматическое испытание аппарата.

Основным конструктивными недостатками теплообменных аппаратов являются

следущее:

1. Большая трудоёмкость разборки-сборки аппарата при чистке и замене

трубного пучка;

2. Малая надёжность вальцовочных соединений трубок с трубной доской;

3. Сложность уплотнения крышкой трубной доски плавающей головки.

Отказы теплообменников происходят в основном из-за пропуска продукта через

вальцовочные соединения и через уплотнение крышки плавающей головки и из-за

корозин труб трубного пучка.

Наиболее трудоёмкими операциями при ремонте теплообменной аппаратуры

являются:

1. Монтаж и демонтаж резьбовых соединений, очистка теплообменной

аппаратуры;

2. Извлечение трубных пучков, ремонт и изготовление трубных пучков и их

установка;

3. Испытание теплообменника.

Снижение трудоёмкости работ по монтажу и демонтажу резьбовых соединений

достигается применением пневматических и гидравлических гайковертов. После

разбалчивания снимается крышка аппарата. Уменьшение трудозатрат на

опускание и подъём тяжёлой крышки обеспечивается изготовлением поворотных

кронштейнов, которые позволяют после разбалчивания отвести в сторону крышку

и распределительную головку.

Извлекать трубные пучки можно только из теплообменников с плавающей

головкой. Наименее механизированным способом является извлечение трубного

пучка с помощью лебёдок и домкратов. Более прогрессивны специальные

устройства для извлечения - экстрактроры. Они представляют собой

приспособления, которые крепятся на фланце теплообменника и с

помощью домкрата или лебёдки выталкивают трубный пучок. Извлекаемый пучок

движется вместе с тележкой, на которой крепиться его передняя часть.

Демонтаж проводится в следующей последовательности:

• Снимаются крышки теплообменного аппарата;

• Демонтируются детали плавающей головки;

• Проводится предварительный сдвиг трубчатки;

• Тракторной лебёдкой трубный пучок извлекается из аппарата;

• При помощи хомутов и стропов трубчатка подвешивается к крюку

автомобильного крана, который после окончательного извлечения трубчатки

опускает её на прицеп для транспортирования на место очистки и ремонта.

Очистка трубок от отложений включает в себя обработку как внутренних, так и

наружных поверхностей. Используются следующие методы очистки:

1. Химические;

2. Абразивные;

3. Специальные.

Химическая очистка осуществляется без вскрытия и разборки

теплообменника. Для очистки от накипи применяют 5-15% раствор соляной

кислоты с добавками ингибиторов.

Абразивные методы очистки подразделяются на механический,

гидропневматический, гидромеханический (струёй воды высокого давления) и

пескоструйный.

Механическая очистка проводится при помощи шомполов, свёрл, щёток, шарошек,

резцов, буров с подачей воды или воздуха для удаления продуктов очистки.

9. Охрана труда

Опасные и вредные производственные факторы подразделяются на четыре

класса: физические, химические, биологические, психологические.

Для данного производства серной кислоты основными вредными факторами

являются: химические:

. по характеру действия на организм человека: токсичные, раздражающие;

. по пути проникновения в организм человека: через органы дыхания,

желудочно-кишечный тракт, кожные покровы и слизистые оболочки.

К числу физических факторов наиболее характерных для химической

промышленности можно отнести движущиеся машины и механизмы, подвижные части

производственного оборудования, повышенная запылённость и загазованность

воздуха рабочей зоны, повышенная или пониженная температура поверхностей

оборудования, материалов, воздуха рабочей среды, подвижность воздуха,

повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой

может произойти через тело человека /22/.

В данном производстве серной кислоты всё крупногабаритное оборудование

располагается рядом с производственным зданием под навесом, что значительно

увеличивает степень безопасности эксплуатации оборудования в результате

снижения вероятности появления в воздухе токсичных веществ, снижает расходы

на строительство.

Основное оборудование, которое не может функционировать на открытом

воздухе из-за неблагоприятных воздействий атмосферных осадков (ветра,

пыли), проектируется в отапливаемом здании. В отделении абсорбции серной

кислоты оборудование размещают в четырёх этажном здании. Олеумный абсорбер

расположен выше сборника кислоты и кислота стекает самотёком в сборник.

Строительство одноэтажных промышленных зданий требует больших

территорий, а кроме того, такие здания в сравнении с многоэтажными имеют

большую площадь наружных ограждающих конструкций, что приводит к увеличению

потерь тепла в холодный период года.

9.1. Санитарно технические мероприятия

9.1.1. Токсичные свойства обращающихся в производстве веществ. Меры и

средства, обеспечивающие безопасную работу

Таблица 9.1

Токсичные свойства обращающихся в производстве веществ

Страницы: 1, 2, 3, 4