Конструктивно-механический расчет основного аппарата

При конструктивно-механическом расчете необходимо выполнить расчет толщины обечайки аппарата, крышки, днища и опор аппарата, а также провести поверочный расчет штуцеров [12, 13].

Расчет толщины обечайки корпуса

Рассчитать толщину обечайки реактора-гидрататора с внутренним диаметром корпуса 1, 3 м, работающего под давлением 8 мПа. Гидрататор изготовлен из стали марки О9Г2С.

Нормативно допускаемое напряжение для стали марки О9Г2С:

s* = 1230 кг/см²

Допускаемое напряжение:

s_доп. = s* h = 1230•0, 9 = 1105 кг/см²

Внутренний диаметр корпуса – 1300 мм

Материал корпуса – сталь О9Г2С

Расчетное давление – 80 кгс/см²

Толщина обечайки, нагруженной внутренним избыточным давлением, рассчитывается по формуле:

, (8.1)

где Р – расчетное давление, кгс/см²;

D – диаметр аппарата, см;

j - коэффициент прочности сварного шва, j = 0, 9;

s_доп - допускаемое напряжение, кгс/см².

Расчетное значение толщины стенки см.

Окончательное значение толщины обечайки рассчитывается с учетом прибавок:

, (8.2)

C- прибавка на коррозию, см;

С_К – технологическая прибавка на разрушающее действие среды, см.

δ = 5, 2+0, 5+0, 2 = 5, 9 см.

Принимаем толщину обечайки 6 см = 0, 06 м.

Формула для δ _R применима при условии D> 200 мм и (δ -C) / D < 0.1

(6-0, 5) / 130 = 0, 042< 0.1, условие выполняется, значит, формула расчета толщины обечайки верна.

Допускаемое внутреннее избыточное давление Р_Д:

; (8.3)

 

кгс/см².

Расчет толщины стенки днища

Форма днища может быть эллиптической, сферической, конической и плоской. Наиболее рациональной формой днищ для цилиндрических аппаратов является эллиптическая.

Толщину стенки эллиптического днища, работающего под внутренним избыточным давлением, рассчитывают по формулам (8.1, 8.2), которые справедливы при условии (δ -C)/D < 0.125.

Для аппарата, рассмотренного в пункте 8.1:

см;

см.

Принимаем толщину стенки днища равной 6 см.

Проверим соблюдение условий применимости формулы для расчета эллиптических днищ:

(δ -C)/D=(6-0, 5)/130 = 0, 042< 0.125

Условие выполняется, значит, формула для расчета толщины днища выбрана верно.

 

 

Расчет опор аппаратов

Расчет опор колонных аппаратов, устанавливаемых на открытых плошадках, проводят исходя из ветровой и сейсмической нагрузок. При расчете лап определяют размеры ребер. Отношение вылета к высоте ребра l/h рекомендуется принимать равным 0, 5. Толщину ребер определяют о формуле:

, (8.4)

где G – максмальный вес аппарата, МН;

n – число лап (не менее двух);

z – число ребер в одной лапе (одно или два);

σ _с.д. - допускаемое напряжение на сжатие (можно принять равным 100МН/м²);

l – вылет опоры, м;

k – коэффициент, который сначала принимается равным 0, 6, а затем уточняется [12, с. 79].

Толщину опорной части принимают не менее δ . Прочность сварных швов должна отвечать условию:

, (8.5)

где L_ш – общая длина сварных швов, м;

h_ш – катет сварного шва, м (h_ш=0, 008 м);

τ _ш.с. - допускаемое напряжение материала шва на срез, МН/м² (τ _ш.с. =80 МН/м²).

Пример

Определить число и основные размеры лап для вертикального цилиндрического аппарата по следующим данным: максимальный вес аппарата G=0, 6 МН (60000 кгс).

Примем число лап n=4, конструкцию лап – двухреберную, вылет лапы l=0, 2 м. Высота лапы h=l/0, 5=0, 4 м.

Толщину ребра при k=0, 6 определим по формуле (8.4):

м.

Отношение l/δ =0, 2/0, 016=12, 5. По графику уточняем значение k. Поскольку он принимает близкое к принятому значение, пересчет толщины ребра не требуется.

Общая длина сварного шва

L_ш = 4(h+δ )=4(0, 4+0, 016)=1, 664 м.

Прочность сварного шва проверим по формуле (8.5):

,

т.е. прочность обеспечена.
9 Аналитический контроль производства

Аналитический контроль должен обеспечивать:

- нормальную работу производства в течение всего рабочего цикла, включая пуск и остановку всего производства в целом и отдельных агрегатов;

- выпуск продукции заданного качества.

Для данного производства в проекте составляется карта аналитического контроля, в которой указываются наименования продуктов, подвергаемых аналитическому контролю; периодичность и места отбора проб; сведения о методах выполнения анализов.

В карту аналитического контроля включается как анализ продуктов производства, так и промежуточные анализы, обеспечивающие безопасное ведение технологического процесса.

Анализ качества и испытание выпускаемой продукции может производиться только по методикам, предусмотренным ГОСТ, а при их отсутствии (для новых производств) по временным инструкциям.

Вариант оформления карты аналитического контроля для центральной газофракционирующей установки (ЦГФУ) представлен в таблице 25.

Таблица 25 - Карта аналитического контроля ЦГФУ

Наименование продукта	Периодичность отбора проб	Контролируемый параметр	ГОСТ (ТУ)	Метод анализа
Этановая фракция Верх К-2   Пропановая фракция Низ К-2   Бутан-изобутановая фракция	3 в сутки   3 в сутки   3 в сутки   3 в сутки     1 в сутки	Углеводородный состав Содержание сероводорода Углеводородный состав Содержание сероводорода Углеводородный состав	ТУ-38-1-207-66   не менее 0, 003% мас. ТУ-38-1-207-66   не менее 0, 003% мас. ТУ-38-1-207-66	Хроматография   Иодометрия   Хроматография   Иодометрия   Хроматография

10 Системы контроля и управления производством [15]

В разделе рассматриваются следующие вопросы.

· Обоснование необходимости автоматизации технологического процесса и выбор контролируемых и регулируемых параметров объектов автоматизации. В данном пункте необходимо указать, какие параметры и как влияют на технологический процесс, почему необходима их стабилизация или оптимизация, к чему могут привести нарушения технологического регламента.

· Выбор технических средств автоматизации. В данном пункте необходимо обосновать выбор датчиков, вторичных приборов, регуляторов, исполнительных механизмов к регулирующим органам, средств сигнализации, анализаторов качества и т.д., в зависимости от условий эксплуатации, требований техники безопасности, пределов изменения регулируемых и контролируемых параметров, требуемой точности. Выбор желательно производить из серийно выпускаемых средств автоматизации.

· Выбор рациональной структуры и описание системы автоматизации. При разработке рациональных структур систем автоматизации необходимо комплексно решать вопросы автоматического регулирования, контроля основных и вспомогательных регулируемых величин, а также вопросы, связанные с ручным дистанционным управлением технологическим оборудованием.

· Описание функционирования одного из контуров регулирования в различных режимах работы.

· Краткое описание схем сигнализации, блокировок, несерийных средств автоматизации.

К приборам и средствам автоматизации относится большая группа устройств, с помощью которых осуществляется измерение, регулирование, управление и сигнализация технологических процессов. Приборы и средства автоматизации подразделяют на измерительные и преобразующие приборы, регулирующие органы и исполнительные механизмы. Измерительное устройство, в общем случае, состоит из первичного, промежуточного и передающего измерительных преобразователей.

Первичным измерительным преобразователем называется элемент измерительного устройства, к которому подведена измеряемая величина. Первичный преобразователь занимает первое место в измерительной цепи. Примерами первичных измерительных преобразователей может служить: преобразователь термоэлектрический (термопара), сужающее устройство для измерения расхода (диафрагма) и т.п. Первичные измерительные преобразователи часто называют датчиками.

Промежуточным измерительным преобразователем называется элемент измерительного устройства, занимающий в измерительной цепи место после первичного преобразователя. Основное его назначение – преобразование выходного сигнала первичного измерительного преобразователя в форму, удобную для последующего преобразования в сигнал измерительной информации для дистанционной передачи. Примером может служить мембранный блок дифманометра – расходомера. В измерительной цепи измерения расхода он занимает место непосредственно после сужающего устройства и преобразует перепад давления на сужающем устройстве в соответствующее перемещение мембраны мембранного блока и связанной с нею механической системы прибора.

Передающим измерительным преобразователем называется элемент измерительного устройства, предназначенный для дистанционной передачи сигнала измерительной информации. Примером может служить электро- или пневматические преобразователи, преобразующие механическое перемещение в электрический или пневматический сигнал для дистанционной передачи измерительной информации.

К первичным преобразователям относятся отборные и приемные устройства, под которыми понимаются устройства, встраиваемые в технологические аппараты и трубопроводы для отбора контролируемой среды и измерения ее параметров. Первичные измерительные устройства могут встраиваться в технологическое оборудование с помощью дополнительных устройств: бобышек, карманов, расширителей и т.п.

Измерительным прибором называется средство измерения, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. Они могут быть показывающими, регистрирующими, самопишущими, интегрирующими. Кроме того, в них могут быть встроены регулирующие, преобразующие и сигнализирующие устройства. В связи с этим условные обозначения приборов и преобразующих устройств состоят из основного условного обозначения прибора или устройства и вписываемых в него обозначений контролируемых и регулируемых величин, а также функциональных признаков.

Регулирующие органы по конструкции представляют собой устройства, монтируемые непосредственно в технологические трубопроводы. Это различные клапаны, заслонки, шиберы и т.п. Управление регулирующими органами осуществляется исполнительными механизмами.

Исполнительные механизмы в отличие от регулирующих органов представляют собой сложные многоэлементные устройства. По роду используемой энергии подразделяются на гидравлические, пневматические, электрические и комбинированные.

 

Графический материал представляет собой схемы КИП и А, совмещенную с технологической схемой. На технологической схеме могут быть показаны приборы и средства автоматизации, условное изображение которых определяет ГОСТ 21.404-85 «Обозначения условные в схемах автоматизации технологических процессов». В соответствии со стандартом условные графические обозначения средств автоматизации приведены в таблице 26.

Условные обозначения приборов строят на основании общего принципа построения буквенных обозначений, когда место расположения буквы определяет ее значение. Поэтому вся необходимая информация о приборе или средстве автоматизации укладывается в объем латинского алфавита и математических знаков (таблицы 27-30).

Таблица 26 - Условные графические обозначения приборов и средств автоматизации (по ГОСТ 21.404-85)

Наименование	Обозначение
Первичный измерительный преобразователь (датчик); прибор, устанавливаемый по месту: на технологическом трубопроводе, аппарате. а) основное обозначение б) допускаемое обозначение
Прибор, устанавливаемый на щите, пульте: а) основное обозначение б) допускаемое обозначение
Исполнительный механизм: а) общее обозначение (положение регулирующего органа при прекращении подачи энергии или управляющего сигнала не регламентируется). б) механизм, открывающий регулирующий орган при прекращении подачи энергии или управляющего сигнала. в) механизм, закрывающий регулирующий орган при прекращении подачи энергии или управляющего сигнала. г) механизм, который при прекращении подачи энергии или управляющего сигнала оставляет регулирующий орган в неизменном положении

 

 

Таблица 27 - Основные буквенные обозначения измеряемых величин

Обозначение	Основное значение первой буквы, обозначающей измеряемую величину	Обозначение	Основное значение первой буквы, обозначающей измеряемую величину
D	Плотность	P	Давление, вакуум
E	Любая электрическая величина	Q	Величина, характеризующая качество: состав, концентрация и т.п.
F	Расход	R	Радиоактивность
G	Размер, положение, перемещение	S	Скорость, частота
H	Ручное воздействие	T	Температура
K	Время, временная программа	U	Несколько разнородных измеряемых величин. Подробная расшифровка измеряемых величин должна быть приведена возле прибора или на поле чертежа
L	Уровень	V	Вязкость
M	Влажность	W	Масса

 

Таблица 28 - Буквенные условные обозначения функций, выполняемых прибором

Обозначение	Отображение информации
A	Сигнализация
I	Показание, индикация
R	Регистрация
C	Регулирование, управление, коррекция
S	Включение, отключение, переключение
H	Верхний предел измеряемой величины
L	Нижний предел измеряемой величины

 

Таблица 29 - Дополнительные буквенные обозначения функциональных признаков приборов

Обозначение	Функциональный признак
E	Чувствительный элемент
T	Дистанционная передача
K	Станция управления
Y	Преобразования, вычислительные функции

 

Таблица 30 - Дополнительные буквенные обозначения, уточняющие измеряемый параметр

Обозначение	Дополнительное значение первой буквы
D	Разность, перепад
F	Соотношение, доля, дробь
I	Автоматическое переключение
Q	Интегрирование, суммирование по времени

 

Все перечисленные буквенные обозначения проставляют в верхней части окружности, обозначающей прибор (устройство).

Пример построения условного обозначения прибора для измерения, регистрации и автоматического регулирования перепада давления приведен на рисунке 5.

При построении условного обозначения прибора следует учитывать не все функциональные признаки прибора, а только те, которые используют в данной схеме. Например: при обозначении показывающих и самопишущих приборов, если показывающая информация не используется, то записывают TR вместо TIR или PR вместо PIR.

 

 

Рисунок 5 - Построение обозначения для прибора

 

В нижней части окружности располагают цифровое позиционное обозначение, служащее для нумерации прибора или функциональной группы приборов для измерения, регулирования или сигнализации. В приложении 11 приведены примеры построения условных обозначений средств автоматизации. В приложении 12 приведены примеры выполнения функциональных схем автоматизации различных процессов.
11. Утилизация отходов и охрана окружающей среды [16, 18]

11.1 Общие вопросы

В современном обществе возрастает роль промышленной экологии, призванной на основе оценки степени вреда, приносимого природе промышленностью, разрабатывать и совершенствовать инженерно – технические средства защиты окружающей среды, всесторонне развивать основы создания замкнутых, безотходных и малоотходных технологических циклов и производств.

При разработке технологической схемы необходимо стремиться к созданию безотходной технологии, а также предусмотреть варианты утилизации и обезвреживания отходов. Выполнение данных условий должно обеспечить:

1) комплексную переработку сырья с использованием всех его компонентов на базе создания новых безотходных процессов;

2) разработку новых видов продукции с учетом требований повторного ее использования;

3) переработку отходов производства с получением товарной продукции или любое их полезное использование;

4) использование замкнутых систем промышленного водоснабжения.

Источниками загрязнения окружающей среды являются продукты побочных химических реакций, вспомогательные вещества и материалы. Сюда относятся: промежуточные продукты, промывные воды, газообразные продукты пиролиза, отработанный воздух окислительных процессов и не полностью вступившие в реакцию газы, отработанные катализаторы, газы, образующиеся при создании вакуума и т.д.

Защита биосферы от вредного воздействия отходов может осуществляться разными способами:

· использованием отходов производства в качестве побочных товарных продуктов или сырья для других производств;

· обезвреживанием или уничтожением токсичных или аварийно химических опасных веществ (АХОВ).

При выборе способа очистки сточных вод и вредных газовых выбросов необходимо:

1) Привести эколого–географическую характеристику площадки для проектируемого производства, которая включает в себя следующие показатели: описание климатических особенностей местности (среднегодовая температура, температуры самого холодного и самого жаркого месяца, среднегодовое и максимальное количество осадков, преобладающее направление и скорость ветра (роза ветров), сведения о существующих фоновых концентрациях вредных веществ в атмосферном воздухе и водоемах, категория водоемов, используемых в проектируемом производстве, по виду водопользования, средний расход воды в водоемах в наиболее маловодный месяц гидрологического года); описание зон, прилегающих к проектируемому производству (жилые кварталы, производственная зона, лесные массивы и т.д.); описание преимуществ выбора именно этой зоны для проектируемого производства.

2) Определить качественный и количественный составы промышленных сточных вод, газовых выбросов и твердых отходов.

3) Определить максимально допустимую концентрацию (ПДК) для каждого соединения в воздухе и в воде по литературным данным [17, 19], определить класс опасности соединения и нормы выбросов. Данные свести в таблицу (таблица 31).

4) Провести сравнительный анализ сточных вод, газовых выбросов и данных по ПДК, чтобы показать необходимость (или ее отсутствие) для проведения локальной очистки промышленных выбросов. Результаты свести в таблицу (таблица 32). Предварительная очистка обязательна, если концентрация отдельных компонентов превышает допустимые санитарные нормы или ПДК.

5) На основании сведений об особенностях проектируемого производства составляется карта-схема предприятия с нанесением на нее: границы территории предприятия и санитарно-защитной зоны; мест расположения имеющихся и проектируемого производств; имеющихся и вновь создаваемых источников загрязнения окружающей среды (организованных и неорганизованных, контролируемых и неконтролируемых); точек наблюдения за состоянием окружающей среды; мест расположения природоохранных сооружений (централизованных систем очистки, хранилищ отходов и др.).

6) Дополнительно по заданию преподавателя составляется также ситуационная карта-схема района размещения предприятия, характеризующая территорию в зоне влияния, с указанием на ней: границ промышленной площадки и санитарно-защитной зоны предприятия; территории жилой застройки и существующих в районе предполагаемого строительства других промышленных предприятий (10 км в подветренном и 10 км в наветренном направлениях); зон отдыха; постов наблюдения за загрязнением окружающей среды предприятия; мест забора воды из водоемов и сброса сточных вод.

 

Таблица 31 - Значения предельно допустимых концентраций веществ

Наименование вещества	ПДК, ВДК или ОБУВ, мг/м3	Класс опасности	Установленная норма содержания загрязнений в выбросах, т/год
Макс.разовая	Среднесуточная
Диоксид азота	0, 085	0, 085		61, 3931
Диоксид серы	0, 5	0, 05		39, 496
Окись углерода	3, 0	1, 0		5, 483
Метан				60, 0711
Пропан				7, 2999
Бутан				49, 4586
Пентан				48, 1116
Гексан				37, 7818

 

 

Таблица 32 - Данные по выбросам с установки

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться: