Проектирование производства по получению карбинола метанола (стр. 7 из 17)

примем d=700 мм

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

Таблица 4.4

Таблица штуцеров

Название штуцера	D_y, мм	Р_у, МПа	Количество
Вход продукта	700	-	1
Выход продукта	500	-	1
Холодный байпас	200	10	3
Выгрузка катализатора	300	10	3
Для термопары	40	1,6	4
Продувка	-	10	3
Для загрузки катализатора	500	-	2
Для осмотра	500	-	2

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

с_{оксида углерода} = 30,22 Дж/моль∙К [7, с. 75]

с_метан - 46,60 Дж/моль∙К [7, с. 83] с_азот=29,96 Дж/моль∙К [7, с. 72]

с_{оксида углерода (}_IV₎= 44,97Дж/моль∙К [7, с. 75]

с_{водорода}=29,08 Дж/моль∙К [7, с. 72]

с_{карбинола}=74,01 Дж/моль∙К [7, с. 85]

с_воды=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) α₁ - коэффициент теплоотдачи нагреваемой смеси α₁=500Вт/м²∙К;

α₂ - коэффициент теплоотдачи охлаждаемой смеси α₂=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 d_труб 25X2 с длиной труб 1,5м;

D_кожуха-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.