Проект производства формалина (стр. 22 из 23)
(20.31) 
(20.32)Вес трубных решеток:
Вес днища и крышки стандартен и равен:
Gд = 217 + 217 = 434 кг.
Вес люков стандартен и равен:
Gл =
= 1216 кг.Вес патрубков стандартен и равен:
Gп = 104 + 163 + 8,31 + 4,15*2 = 283,61 кг.
Вес фланцев обечаек стандартен и равен:
Gф =
= 3184 кг.Вес труб холодильника:
Gтр =
(20.33)где, ά – высота трубки, масса одной трубы равна 0,63 кг;
Gтр =
= 7821 кг.Вес теплоизоляции обечайки теплообменника:
(20.34)где, Dв.из. и Dн.из. – диаметры внутреннего и внешнего слоя изоляции;
Н – высота изоляционной части.
Dн.из. = Dв.из. +
= 3,018 + 
= 3,306 м. (20.35)j1 – плотность асбеста, j1 = 350 кг/м3.
Общий вес аппарата:
∑G = 24435,18 кг = 24,44 тонны.
Определим массу воды в аппарате:
(20.36)где, Н – высота аппарата;
jH2O – плотность воды.
Максимальная масса аппарата:
(20.37)Определим расчетную толщину ребра опоры:
(20.38)где, G – максимальная масса аппарата, кг;
n – число лап (n = 4);
z – число ребер в одной лапе (z = 2);
σс – допускаемое напряжение на сжатие принимаем σс = 1000 кгс/см2;
l – высота опоры, принимаем l = 0,2 м.;
k – коэффициент, k = 0,6.
Sоп. = 0,01826 [м] = 18,26 [мм].
Определим высоту лапы:
(20.39)Проверка: l/13 ≤ 0,019 [м].
0,2/13 = 0,015 ≤ 0,019.
Следовательно, Sоп определяем расчетной.
Общая длина сварного шва.
Lш. = 4 (h + Sоп.) = 4 (0,4 + 0,01826) = 1,673 м (20.40)
Прочность сварного шва:
G/n ≤
(20.41)где, hш – катет сварного шва, 0,008 м;
τш.с. – допускаемое напряжение материала на срез, 800 кг/см2.
19539,1 ≤ 74950,4.
Условия прочности выполнены. Принимаем опору ГОСТ 26 – 467 – 82.
20.ПОДБОР ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
1. Ректификационная колонна К2
Ректификационная колонна предназначена для разделения формалина от метанола.
Определение диаметра тарельчатой ректификационной колонны производится по формуле:
(21.1)где, G – массовый расход проходящего по колонне пара, 20425 кг/ч или 5,67 кг/с;
- скорость потока, м/с.Скорость потока определяется по формуле:
(21.2)где, с – коэффициент, определяемый по рис.7.2 [6, 17], с = 0,065;
ρж – плотность жидкой фазы, кг/м3 (ρж = 714,75 кг/м3);
ρп – плотность пара , кг/м3 (ρп = 0,279 кг/м3).
Высота колонны:
(22.3)где, n – число тарелок в колонне, n = 70;
h – расстояние между тарелками, h = 750 мм.
Принимаем Нт = 52000 мм = 52 м.
2. Абсорбционная колонна К1
Абсорбционная колонна предназначена для поглощения формальдегида деминерализованной водой.
Определение диаметра тарельчатой ректификационной колонны производится по формуле:
где, G – расход проходящего по колонне газа, 32537,55 кг/ч или 9,04 кг/с;
ω – рабочая скорость газа, м/с;
принимаем ωпр = 6,05 м/с, тогда
Высота абсорбционной колонны:
где, n – число тарелок в колонне, n = 24;
h – расстояние между тарелками, h = 600 мм.
3. Испаритель Е2а
Вертикальный сварной аппарат со встроенным секционным объемно-сетчатым брызгоулавителем. Материал – Ст09Г2С.
D = 2800 мм; Н = 7550 мм; V = 32 м3.
Требуемый объем испарителя определяем по формуле:
(22.4)где, G – расход выходящей из него метаноло-воздушной смеси, G = 25302,74 кг/ч;
τ – время, на которое рассчитывается расход продукта (берется по технологическим соображениям ), t = 0,5 ч;
К – коэффициент заполнения емкости, К = 0,6 – 0,8;
ρ – плотность смеси, ρ = 800 кг/м3.
Требуемый объем меньше, значит, аппарат справиться с нагрузкой.
3. Теплообменник Т2
Горизонтальный кожухотрубный аппарат. Материал – сборный: Ст16ГС, Ст10, Ст20.
Диаметр – 1000 мм; длина 4170 мм; площадь теплообмена 221 м3.
Назначение: для перегрева метаноло – воздушной смеси.
Рабочие условия:
Трубное пространство: Р = 0,07 МПа, Т = 150°С, среда – метанол.
Межтрубное пространство: Р = 0,6 МПа, Т = 180°С, среда – водяной пар.
Температурная схема теплообмена:
160°С → 160°С;
65°С → 125°С.
Принимаем значение коэффициента теплопередачи К = 60 Вт/м2 *К (от конденсирующего пара к газу) [2, с. 365 таб. 4.8]:
∑Q = Qмет + Qвозд,(22.5)
Смет (при 60оС) = 2703 Дж/кг*К,
Свозд. = 866 Дж/кг*К.
Q =
(22.6) 
∑Q = 627719,19 + 54743,9 = 682463,09 Вт.
Поверхность теплообмена:
(22.7)Подбираем из [2, с. 51 таб. 2.3] по ГОСТ 15118 – 79.
диаметр кожуха Dкож. = 800 мм;
общее число труб nтр. = 404 шт;
длина труб Lтр. = 6,0 м;
площадь поверхности теплообмена F = 190 м2;
диаметр труб Dтр - 25×2 мм.
4. Теплообменники Т3, Т4, Т5, Т6
4.1 Пластинчатый теплообменник Т3.
Теплообменник служит для охлаждения формалина, отводимого из куба колонны.
Рабочие условия:
Полость хладоагента: Р = 0,45 МПа, Т = (28 – 38)°С, среда – вода оборотная.
Полость горячего продукта: Р = 0,25 МПа, Т = 40°С, среда – раствор формалина.
Температурная схема теплообмена:
70°С → 40°С;
38°С ← 28°С.
Средняя разность температур: Δtб = 70 – 38 = 32°С; Δtм = 40 – 28 = 12°С.
ΔТср = 20,4 К.
Требуемая поверхность теплообмена:
где, Q – тепловая нагрузка, Вт;
К – коэффициент теплоотдачи, принимаем К = 800 Вт/м3 [12, табл. 2.1, с.47];
ΔТср – средняя разность температур, К.
F = 372 м2, так как 3 теплообменника, то F = 123 м2 каждый.
Принимаем по ГОСТ 15518 – 83 площадь поверхности теплообмена F = 125 м2, число пластин N = 242 шт, масса аппарата М = 2662 кг, площадь одной пластины f = 0,5 м2.
4.2 Пластинчатый теплообменник Т4.
Теплообменник служит для охлаждения раствора формалина, отводимого с глухой тарелки абсорбера.
Рабочие условия:
Полость хладоагента: Р = 0,45 МПа, Т = (5 – 15)°С, среда – вода захоложенная.
Полость горячего продукта: Р = 0,35 МПа, Т = 35°С, среда – раствор формалина.
Температурная схема теплообмена:
50°С → 35°С;
5°С ← 15°С.
Средняя разность температур: Δtб = 50 – 5 = 45°С; Δtм = 35 – 15 = 20°С.
ΔТср = 31 К.
Требуемая поверхность теплообмена:
где, Q – тепловая нагрузка, Вт;
К – коэффициент теплоотдачи, принимаем К = 800 Вт/м3 [12, табл. 2.1, с.47];
ΔТср – средняя разность температур, К.