Проектирование производства по получению карбинола (метанола)

М=43,99·0,0449+28,0·0,4073+2,02·0,1645+16,05·0,059+28,02·0,3243=25,598 кг/кмоль

примем d=700 мм

Остальные штуцера рассчитываются аналогично. Результат расчета сведем в таблицу 4.4.

Таблица 4.4

Таблица штуцеров

4.3. Технологические и конструктивно - механические расчёты вспомогательного оборудования

4.3.1. Расчёт теплообменника

В качестве вспомогательного оборудования выбираем кожухотрубный теплообменник, предназначенный для подогрева исходной смеси с 180°С до 250°С. В качестве теплоносителя используются продукты реакции выходящие из реактора с температурой 300°С.

Найдем тепло необходимое для подогрева исходной смеси с 180°С до 250°С. Разность температур:

(4.28)

где F - мольный поток вещества, берем из материального баланса;

с - теплоемкость веществ при средней температуре смеси

соксида углерода = 30,22 Дж/моль•К [7, с. 75]

сметан - 46,60 Дж/моль•К [7, с. 83] сазот=29,96 Дж/моль•К [7, с. 72]

соксида углерода (IV)= 44,97Дж/моль•К [7, с. 75]

сводорода=29,08 Дж/моль•К [7, с. 72]

скарбинола=74,01 Дж/моль•К [7, с. 85]

своды=35,37 Дж/моль•К [1, с. 78]

Q= ( 2,198•30,22 + 3,008•46,80 + 1,389•29,96 + 1,078•0,935 + 1,307•44,97 + 11,632•

*29,08 + 0,124 •74,01 + 0,08•35,37) •70•103/3600

Q= 12,81-103Вт

[II, с. 149] (4.29)

К - коэффициент теплоотдачи

(4.30) ?1 - коэффициент теплоотдачи нагреваемой смеси ?1=500Вт/м2•К;

?2 - коэффициент теплоотдачи охлаждаемой смеси ?2=600Вт/м2•К.

Сумма технических сопротивлений стенки труб из нержавеющей стали и загрязнения органических паров:

(4.31)

= 17,5 [10, с. 505] - коэффициент теплопроводности нержавеющей стали

= =11600 [11, с. 531]

Рис. 4.4. Схема тепловых потоков в теплообменнике

В соответствии с таблицей 2.3. [10, с. 51] поверхность, близкую к необходимой, может иметь теплообменник dтруб 25X2 с длиной труб 1,5м;

Dкожуха-159мм, поверхность теплообмена F=1,5m2. Запас поверхности теплообмена для выбранного теплообменника:

4.3.2. Аппарат воздушного охлаждения

Циркуляционный газ в аппаратах воздушного охлаждения охлаждается с

температуры 1200С до 400С, воздух нагревается с 150С до 700С.

1200С 40 0С

700С 150С

Следовательно

Ориентировочно значение коэффициента теплопередачи К от газа к жидкости при

вынужденном движении принимаем 50 Вт / (м2·К)

Определяем ориентировочное значение площади поверхности теплообмена

[15] (5.39)

где Q - количество передаваемой теплоты, Вт;

К - коэффициент теплопередачи, Вт / (м2·К);

- средняя разность температур холодного и горячего теплоносителей, 0С.

Определяем расход тепла, передаваемого от циркуляционного газа к воздуху

где - массовый расход циркуляционного газа, кг/с;

- теплоёмкость циркуляционного газа, кДж/(кг·К);

- начальная и конечная температуры циркуляционного газа, 0С

Q= 141,730·2,416·(120-40)=27393,57 кВт

Тогда м2

Так как циркуляционный газ перед аппаратами воздушного охлаждения делится на

два потока, то поверхность теплообмена соответственно будет равна 7305 м2.

По ГОСТ 14246-79 выбираем аппарат воздушного охлаждения зигзагообразного

типа с диаметром труб 25Х2 мм, длиной труб 6000 мм, числом ходов 1 и площадью

поверхности теплообмена 1875 м2.

4.3.3. Расчёт и подбор ёмкостей

Расход конденсата (карбинола - сырца) после сепаратора составляет 15000 кг/с по таблице.

Требуемый объём ёмкости определяется по формуле

(5.40)

где - расход конденсата, кг/с;

- время заполнения ёмкости, ч; =0,5ч

- плотность карбинола - сырца, кг/м3

= 831 кг/м3 [20]

- коэффициент заполнения, принимаем = 0,8 в соответствии с требованиями Госгортехнадзора;

м3

По ГОСТ 9317-84 выбираем ёмкость горизонтальную цилиндрическую с двумя эллиптическими отбортированными днищами, сварную [18].

Основные размеры сборника:

- вместимость 12,5 м3;

- внутренний диаметр 2000 мм;

- длина цилиндрической части 3200 мм;

- общая длина аппарата 4280 мм.

4.3.4. Подбор насосно - компрессорного оборудования

Для компримирования свежего синтез - газа выбираем центробежный, четырёхступенчатый компрессор марки К-160-131-1 с приводом от электродвигателя типа СТДП-6300-2УХЛ4:

- объёмная подача 70812 м3/ч;

- избыточное давление всаса 0,69 МПа;

- избыточное давление нагнетания 4,41 МПа;

- масса 72 т.

Для циркуляции газа выбираем центробежный одноступенчатый компрессор марки К-270-14-7 с приводом от электродвигателя типа СТМН-400-В:

- объёмная подача 600000 м3/ч;

- избыточное давление всаса 4,8 МПа;

- избыточное давление нагнетания 5,3 МПа;

- масса 46,2 т.

5. ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

5.1. Основные исходные данные

Производство карбинола является производством с непрерывным технологическим процессом при трехсменном режиме работы. Нагрузка по сменам равномерная.

Так как производство карбинола является пожаро- и взрывоопасным, то электрооборудование должно применяться во взрывозащищенном исполнении [12].

По степени надежности и бесперебойности электроснабжения основное оборудование относится к первой категории, гак как перерыв в электроснабжении этого оборудования может привести к опасности для жизни людей и значительному материальному ущербу, связанному с повреждением оборудования и длительному расстройству сложного технологического процесса.

Часть электрооборудования входит в особую группу по надежности электроснабжения. Это маслонасосы компрессоров, электроприводы задвижек, аварийное освещение. Это оборудование необходимо для безаварийной остановки производства в случае выхода из строя как основного, так и резервного источников питания.

Проектом предусмотрено рабочее, ремонтное и аварийное освещение. По надежности электроснабжения осветительные установки относятся к первой категории.

5.2. Определение потребителей электроэнергии и их мощности

Основными потребителями электроэнергии являются компрессоры, насосы и вентиляторы.

Единичная мощность потребителей определялась по каталогам и справочникам, согласно которым выбиралось технологическое оборудование [12]

Перечень основного оборудования с указанием его особенностей приведен в таблице 5.1.

Таблица 5.1

Основные данные оборудования

5.3. Выбор рода тока и напряжения питания

Все электроустановки в производстве карбинола питаются переменным трехфазным током.

Для силовых потребителей применяется 6000В и 380В. Для светильников рабочего освещения применяется напряжение 220, для ремонтного освещения 36В и 12В, для аварийного освещения применяется переменный ток напряжением 220В с автоматическим переключением на постоянный ток напряжением 220В [12].

Питание подогревателей предусматривается от индукционных регуляторов ИР-118/60. Напряжение, подаваемое на подогреватели, может регулироваться от 0 до 220В, при этом сами индукционные регуляторы запитываются напряжением 6000В.

5.4. Выбор типа электродвигателей и других силовых потребителей

Так как производство карбинола является пожаро- и взрывоопасным, то электрооборудование выбираем во взрывозащищенном исполнении [l2].

Поскольку машины и механизмы не требуют регулирования скорости, то можно применять синхронные и асинхронные двигатели.

При мощности больше 300кВт целесообразно применять синхронные электродвигатели, так как при большой мощности синхронные электродвигатели имеют ряд преимуществ по сравнению с асинхронными, например больший КПД а главное применение синхронных электродвигателей позволяет повысить коэффициент мощности в питающей сети. Поэтому для компрессоров выбираем синхронные электродвигатели, а для насосов и вентиляторов применяем асинхронные электродвигатели [12].

Электрическую нагрузку на питающую сеть от силового электрооборудования рассчитываем следующим образом. Зная номинальную мощность каждого приемника электроэнергии Рн и количество однотипных приемников n, определяем установленную

мощность группы однородных приёмников Руст

Руст=Рн• n (5.1)

Затем определяются расчетные значения активной Рр, реактивной Qp и полной Sp мощностей

Рр=Кс · Руст (5.2)

Qр = Рр •tg? (5.3)

Sp= (5.4)

Где Кс-коэффициент спроса, определяемый по отраслевым каталогам.

Расчетное значение tg? определяется с помощью следующего выражения

Таблица 5.2

Основные технологические данные силовых потребителей

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11