Разработка конструкции и расчет скруббера на участке грануляции и сушки в производстве сульфанола

В химическом аппаратостроении наиболее распространены цилиндрические обечайки, отличающиеся простотой изготовления, рациональным расходом материала и достаточной прочностью. Цилиндрические обечайки из стали, сплавов из основы цветных металлов и других пластичных материалов при избыточном давлении среды в аппарате до 10 МПа изготовляют вальцовкой листов с последующей сваркой стыков.Необходимо определить толщину стенки сварной цилиндрической обечайки аппарата, работающего под давлением Р = 0,095 МПа, при следующих данных: материал обечайки – сталь марки 08Х18Н10Т, проницаемость П ≤ 0,1 мм/год, запас на коррозию Ск = 1 мм; среда –вода и воздух, содержащий пыль сульфонола при температуре 120 °С. Внутренний диаметр обечайки Dв = 1,6 м, отверстия в обечайке укреплённые, сварной шов стыковой двухсторонний (φш = 0,95). Допускаемое напряжение для стали марки 08Х18Н10Т при 30 °С определим по графику: σд = 150 МН/м2.Толщина обечайки с учётом запаса на коррозию рассчитаем по формуле:В данном случае толщина стенки обечайки рассчитывается из условия прочности и устойчивости: (43)где рН - наружное давление, МПа; С= с1+с2+с3 – прибавка к расчетной толщине; с1=1 мм – прибавка на коррозию, с2, с3- прибавка на утонение размера и технологическая ввиду незначительной величины не учитыватся:К2=f(К1;К3) - коэффициент определяемый по рис.6.3 [5].Коэффициенты К1 и К3 определяются по формулам: (44)где l=L+2∙l3 - расчётная длина обечайки (l3=H/3=D/6 -длина примыкающего элемента, мм), мм;nу=2,4 - коэффициент запаса устойчивости для рабочих условий, пункт 1.4.12 [1];Е=1,78∙105 МПа - модуль продольной упругости, табл. 19 [1].Найдём коэффициенты К1 и К3, далее определим коэффициент К2:тогда К2=0,65Толщина стенки по формулам:Выбираем Sp=10,4 ммИсполнительная толщина стенки равна S=10,4+1=11,4 ммПринимаем S=12мм.Границей применимости формулы является условие:То есть условие выполняется.4.3.2 Расчёт толщины днищаСоставным элементами корпуса является днище, которое обычно изготовляются из того же материала, что и обечайки, и привариваются к ней. Днище неразъёмно ограничивает корпус вертикального аппарата снизу. Форма днища может быть эллиптической, сферической, конической и плоской. В нашем аппарата применяется эллиптическое днище. Толщина стенки днища определяется по формулам:, (45)sд=sR + c(46)где R — радиус кривизны в вершине днища, м;R = D — для эллиптических днищ с H=0,25D.H=0,25∙1600=300 мм,R=1,2 м,0,6 ммПримем толщину днища равной толщине обечайки 12 мм и проверим на допускаемое давление.Допускаемое внутреннее избыточное давление для оболочки, МПа определяется по формуле. (44)Условия применения расчетных формул для эллиптических днищ, (45)Условие выполняется.Определим длину цилиндрической отбортованной части днища, (46)Принимаем h1 =1500 мм.4.3.3. Определение веса аппаратаВес аппарата при рабочих условиях рассчитывается по формуле:GA = GK + GН.У + GВ.У + GЖ , (47)где GK - вес корпуса, кН;GН.У - вес наружных устройств, кН;GВ.У - вес внутренних устройств, кН;GЖ - вес жидкости, кН.GК = GЦ + GД , (48)где GЦ - вес цилиндрической части корпуса, кН;GД - вес днища, кН.GЦ = (DВ + s)∙s∙HЦ∙rм∙g, ( 49)где HЦ- высота цилиндрической части корпуса, м;rм- плотность металла, кг/м3 , rм =7850 кг/м3 .GД =SД ×s×rм ×g, (50)где SД - площадь днища, м2 ;sд - толщина днища, м.GЦ =3,14∙(1,6 + 0,12) ∙0,12∙5∙7850∙9,81=27,870 кНGД =2∙0,12∙7850∙9,81= 18,482кН.GK =27,870+2∙18,482=64,834 кНВес внутренних устройств:GВУ= GН +GРгде GН–вес насадки, GН= Мт - масса опорной решетки, Мт = 170 кг по ОСТ 26-02-601-72;GВУ = 157 + 170=1,825кН.Вес жидкости при гидроиспытанияхGЖ =(×(DB )2 /4)×HЖ ×ж ×g+Vд ×ж ×g, (60)где HЖ - высота слоя жидкости, HЖ = 5 м;ж - плотность жидкости, ж =997 кг/м3 ;Vд - объем днища, Vд =0,65 м3 .GЖ =(3,14×1,62 /4)×5×997×9,81+0,65×997×9,81=104,632кН.Найдем вес наружных устройств по формулеGн.у. =0,1×GК , (61)Gн.у. =0,1×64,834=6,483кН.Тогда вес аппарата составит:GA =64,834+6,483+1,825+104,632=177,774кН.6.2 Выбор опорыС учетом веса аппарата GА =177,774 кН по ОСТ 26-467-78 выбирается цилиндрическая опора испольнение 1, со следующими основными размерами:высота опоры H1 =2000 мм;наружный диаметр кольца D1 =1880 мм;диаметр D2 =1500 мм;диаметр Dб =1760 мм;толщина стенки опоры s1 =10 мм;толщина стенки опоры s2 =20 мм;толщина стенки опоры s3 =20 мм;число болтов zб =6 шт.;диаметр отверстия под болт d2 =26 мм;диаметр болтов dб =М24.ЗаключениеВ данной работе мы рассмотрели процесс улавливания остатков пыли сульфонола в воздухе после циклонов в насадочном скруббере.Мы привели характеристику продукта – сульфонола, дали описание технологической схемы стадии очистки отходящих газов в производстве сульфонола и основного аппарата – насадочного скруббера. В качестве насадки мы выбрали кольца Рашига 100×100 мм и результате расчетов мы получили следующие результаты:- диаметр скруббера 1,8 м;- высота скруббера 9 м, из них 6 м приходится на насадочную часть колонны;- гидравлическое сопротивление орошаемой насадки 4726 м.Список литературных источниковТимонин, А.С. Основы конструирования и расчета технологического и природоохранного оборудования. Справочник. В 3-х т. / А.С. Тимонин. – Калуга: Изд-во Н.Бочкаревой, 2002., Т.2 – 1028 с.;Поникаров, И.И. Машины и аппараты химических и нефтегазопереработки: учебник / И.И. Поникаров, М.Г. Гайнуллин. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Альфа-М, 2006. – 608 с.;Ульянов, В.М. Технологические расчеты машин и аппаратов химических и нефтеперерабатывающих производств. Примеры и задачи: учеб.пособие/В.М.Ульянов, А.А.Сидягин, В.А.Диков; под ред. В.М.Ульянова; Нижегород.гос.техн.ун-т им. Р.Е.Алексеева. – Н.Новгород, 2015. – 633 с.Технологический регламент производства сульфонола ФКП Завод имени Я.М. Свердлова .Лащинский, А. А. Конструирование сварочных химических аппаратов [текст] / А. А. Лащинский, Л.: Машиностроение, 1981, 382 с