Новини освіти і науки:

G+

Тлумачний словник
Авто
Автоматизація
Архітектура
Астрономія
Аудит
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Винахідництво
Виробництво
Військова справа
Генетика
Географія
Геологія
Господарство
Держава
Дім
Екологія
Економетрика
Економіка
Електроніка
Журналістика та ЗМІ
Зв'язок
Іноземні мови
Інформатика
Історія
Комп'ютери
Креслення
Кулінарія
Культура
Лексикологія
Література
Логіка
Маркетинг
Математика
Машинобудування
Медицина
Менеджмент
Метали і Зварювання
Механіка
Мистецтво
Музика
Населення
Освіта
Охорона безпеки життя
Охорона Праці
Педагогіка
Політика
Право
Програмування
Промисловість
Психологія
Радіо
Регилия
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Технології
Торгівля
Туризм
Фізика
Фізіологія
Філософія
Фінанси
Хімія
Юриспунденкция

ВИБІР І РОЗРАХУНОК ОСНОВНОГО АПАРАТУ

Основним обладнанням обраної технологічної схеми є реактор гідроочищення дизельного палива. Реактор гідроочищення дизельних палив відрізняється меншим відношенням висоти апарату до діаметру і наявністю декількох шарів каталізатора. Шари каталізатора засипаються на порцелянові кульки, якими заповнюється сферична частина нижнього днища.

Сировина, що подається через штуцер у верхньому днище, одномірно розподіляється по всьому перетину, за допомогою розподільчої тарілки, встановленої у верхній частині реактора.

Реактор є циліндрична вертикальна посудина з кульовими днищами. Каталізатор завантажують в реактор через верхній штуцер, а вивантажують через нижній . Щоб уникнути «удару» парів продукту і газу і внаслідок цього стирання каталізатора у верхній частині реактора мається розподільна тарілка. Парогазова суміш через шар каталізатора проходить в аксіальному напрямку. По закінченні процесу гідрування, тривалість якого визначається ступенем падіння активності каталізатора, каталізатор гідроочищення вивантажують з реактора і відправляють на регенерацію на спеціалізованому підприємстві. .
Завантаження каталізатора. Завантажують каталізатор через брезентовий рукав, опущений до рівня загружаємої тарілки; по мірі завантаження рукав піднімають для зменшення механічного руйнування гранул каталізатора.
З цією ж метою в нижній частині апарату перед завантаженням каталізатора розміщують шар порцелянових кульок; такими ж кульками покривають верхній шар каталізатора (після його завантаження в реактор) .
Реактор установки гідроочищення працює в умовах хімічної та електрохімічної корозії, а також механічного зносу металу апаратів каталізатором.
Хімічна корозія реак тора зумовлена вмістом у високотемпературних газових потоках сірководню і водню, а електрохімічна корозія - вмістом в циркулюючих димових газах регенерації парів води і діоксиду сірки.
Сірководнева корозія металу апаратів реакторного блоку установок тим сильніше, чим більше концентрація сірки в сировині і чим вищий вміст сірководню в циркулюючому газі. Водень, що циркулює в системі реакторного блоку, викликає міжкристалітну корозію металу, що супроводжується зниженням його міцності і збільшенням крихкості. Міжкристалітне растріскування, утворення раковин і здуття в металі обладнання під дією водню посилюються при підвищенні температури і тиску в системі.

Сульфідна корозія практично протікає дуже повільно, проте продукти корозії засмічують каталізатор, забівають пори між таблетками, а також труби теплообмінників, що порушує технологічний режим процесу гідроочищення, погіршує теплопередачу і призводить до неприпустимого зростання гідравлічного опору. За виникнення великого перепаду тиску між входом в реактор і виходом з нього часто судять про ступінь сульфідної корозії.
Реактор і каталізатор засмічуються також через присутність в газових потоках кисню і азотовмісних сполук. Кисень сприяє окисленню сірчистих сполук, тому його концентрація в циркулюючому газі повинна бути обмежена ( 0,0002-0,0006 %).

Розрахунок основних параметрів реактора гідроочищення

Для того, щоб розрахувати діаметр і висоту реактора, спочатку необхідно розрахувати об’єм каталізатора.
Необхідний об’єм каталізатора в реакторі V_к обчислюють за формулою:

V_K = G’∫dS/r = 278,59∙0,2235 = 62,27 м³(32)

Значення G' знаходим з співвідношення:

G' = G/ρ =234018,26/840 = 278,59 м³/год. (33)

Зазвичай для характеристики процесу застосовують показник - об'ємну швидкість подачі сировини, тобто відношення обсягу рідкої сировини, що подається на об'єм каталізатора на годину (ω, год^–1)

ω = G’/V_K = 278,59/62,27 = 4,47 год^-1. (34)

По знайденому значенню V_K обчислюємо геометричні розміри реактора гідроочищення.
Приймаємо циліндричну форму реактора і співвідношення висоти до діаметра рівним 2:1 чи Н = 2D. Тоді

V_K = πD²H = πD²2D = 2πD³(35)

Діаметр реактора дорівнює:

D = [V_K/(2π)]^1/3 = [62,27/(2π)]^1/3= 3,3 м. (36)

Висота шару каталізатора становить H = 2D = 6,6 м.
Прийнятність прийнятої форми реактора додатково перевіряється гідравлічним розрахунком реактора. Втрати напору в шарі каталізатора не повинні перевищувати 0,2-0,3 МПа.

Розрахунок втрати напору в шарі каталізатора

Втрату напору в шарі каталізатора обчислюють за формулою:

∆P/H = [(150(1 – ε)²0,1μu)/(ε³d²)] + [(1,75(1 – ε)ρu²)/( ε³dg)] (37)

де ε — порозность шару;

u — лінійна швидкість руху потоку, фільтруючогося через шар каталізатора, м/с;

μ—динамічна в’язкість, Па*с;

d — середній діаметр часток, м;

ρ —густина газа, кг/м³;

g — прискорення сили тяжіння, кг/с².

Порозность шару обчислюють за формулою:

ε = 1 – γ_H/γ_K

где γ_H — насипна щільність каталізатора, рівна 640 кг/м³;

γ_K — уявна густина каталізатора, рівна 1210 кг/м³.

Таким чином

ε = 1—640/12810 = 0,48

Лінійна швидкість потоку дорівнює u = 4V/πD²,

де V — об'єм реакційної суміші, що включає обсяг сировини V_C, і об'єм циркулюючого водневмісного газу V_ц, тобто,

V = V_C + V_Ц (38)

Обсяг сировини розраховують за формулою:

V_C = [G_C22,4z_C(t_CP + 273)]/(M_CP273) (39)

де G_c — витрата сировини в реактор, кг/год;

z_c— коефіцієнт стисливості (при T_ПР=0,845 и Р_ПР=0,98 коефіцієнт стисливості дорівнює 0,25);

t_СР — середня температура в реакторі, ˚С.

Величина T_ср може бути знайдена як середня арифметична між температурою введення сировини t₀ = 350 °С і температурою на виході з реактора, рівний 386,65 °С:

t_СР = 0,5(350 + 371,7) = 360,85 ˚С.

Тоді,

V_C = [234018,26∙22,4∙0,1∙0,25∙(360,85 +273)] / [209∙4∙273] = 363,96 м³/год

Об’єм циркулюючого газу складе:

V_Ц =[G_Ц∙22,4z_Ц(t_CP + 273)] / [M_ЦP∙273] (40)

V_Ц = [16708,90∙22,4∙0,1∙1∙(360,85 + 273)] / [7,6∙4∙273] = 2858,55 м³/год

V=V_C+ V_Ц = 363,96 + 2858,55 = 3222,51 м³/год (41)

u = (4∙3222,51)/(π∙4∙3300) = 0,31м/c

Динамічну в'язкість суміші визначають за її середньою молекулярною масою, рівній:

М_СР = (G_C + G_Ц) / (G_C/M_C + G_Ц/М_Ц) = (234018,26 + 16708,90)/( 234018,26 /209 + 16708,90/7,6) =75,56 (42)

За рівнянням Фроста знаходять динамічну в'язкість суміші:

μ = 1,87∙10^-6 кг∙с/м²

Середній діаметр частинок каталізатора d = 4 ∙ 10^-3м. Щільність реакційної суміші в умовах процесу дорівнює:

γ = (G_C + G_Ц)/(V_C + V_Ц) = (234018,26 + 16708,90)/( 363,96 + 2858,55) =

=77,8 кг/м³(43)

Таким чином,

∆P/H = 150∙[(1 – 0,48)²∙1,8710^-6∙0,21] / [0,48³∙(4∙10^-3)²] + 1,75∙[(1 –

- 0,48)∙39,7∙0,21²] / [0,48³∙4∙10^-3∙9,81] = 376,7 кг/(м²∙м)

∆P = H∙376,7 = 4∙376,7 = 1506,8 кг/м²(44)

Таким чином, втрата напору каталізатора не перевищує гранично допустимих значень 0,2-0,3 МПа. Тому до проектування приймають реактор циліндричної форми з висотою і діаметром реакційної зони 6,6 і 3,3 м відповідно.

Механічний розрахунок

Визначити товщину стінки обичайки працюючої під внутрішнім тиском вертикального апарату за наступними даними:

1) матеріал – сталь Х18Н12Т;

2) t = 420 ºС;

3) Дв = 3,3 м;

4) Н = 10 м;

5) Р = 4 МПа;

6) шов зварний, подвійний, автоматичне зварювання

7) умови - апарат для обробки суміші під тиском;

8) С_к= 1 мм = 0,001 м;

С_э = 1 мм = 0,001 м.

Виходячи з графіка σ* = 85

Визначити допустиме напруження за формулою:

σ₀=η·σ* (45)

де η – поправочний коефіцієнт, що враховує умови апарату.

Величина поправочного коефіцієнта (згідно коливається в межах 0,9-1,0) визначається при проектуванні в залежності від умов експлуатації, небезпеки і шкідливості оброблюваних середовищ.
Значення η рекомендується вибрати виходячи з таких міркувань:
- Для вузлів і деталей апаратів, призначених для обробки або зберігання під тиском або без нього, вибухо- і пожежонебезпечних продуктів, а також продуктів високої токсичності - з обігрівом цих вузлів і деталей відкритим полум'ям, точними газами або відкритими електронагрівачами η=0,9;

- те ж, але для необігріваємих вузлів і деталей або при обігріві, але з надійною ізоляцією їх від джерел нагріву, а також для вузлів і деталей апаратів, призначених для обробки або зберігання під тиском або без нього всіх інших продуктів з обігрівом цих вузлів і деталей відкритим полум'ям, топковими газами або відкритими електронагрівачами η=0,95;

- у всіх інших випадках η=1,0.

Виходячи з даних η= 0,95, і отже σ₀=0,95· 85 = 80,75

Знаходимо значення міцності зварного шва (φ_ш) за довідковими даними.
Виходячи з даних таблиці, φ_ш = 0,95.

Знаходимо φ₀ за формулою:

φ₀=(Н-∑d)/Н (46)

Отримуємо φ₀= 0,875

Оскільки φ_ш більше, ніж φ₀, надалі за розрахункове значення коефіцієнта беремо φ=φ₀.

Знаходимо значення визначальних параметрів за формулою:

А=(σ*/р)·φ (47)

А = (85/4)0,875= 18,593

Визначаємо розрахункову стінку обичайки:

(48)

Повну товщину стінки обичайки знаходимо за формулою:

S = S' +С = 57+1+1+1 +х = 60 мм (49)

де С – прибавка

С = Ск + Сэ + Сд +Со = 1+ 1+1+ х= 3мм (50)

Знаходимо допустимий тиск з урахуванням товщини за формулою:

(51)

Так як 4,62 >4, то умови міцності виконуються.

Розрахунок днищ обичайки

Матеріал днища Х18Н10Т, D_в = 3,3 м; h_в-0,5 м; в днищі є центрально розташований неукріплений отвір d = 0,2 м; днище зварне з двох частин, зварений шов ручний електродуговий двосторонній. В низу днища є отвір з діаметром 0,2 метра, φ_ш =0,95, σ = 110.

(52)

φ₀= φ_ш = 0,9 (53)

σ/р_* φ_ш = 24,75 (54)

S' = 0,07 м = 70 мм

С = Ск + Сэ + Сд +Со = 1+ 1+1+ х =3 +х (55)

S = 70 + 3 + х =43 мм або 0,043 м

Р_д = 4,6 МПа

Умова виконується, так як допустимий тиск більше робочого.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
ОПИС ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМИ	\|	АВТОМАТИЗАЦІЯ РЕАКЦІЙНОГО ВУЗЛА

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.01 сек.