11. Конструктивно-механический расчет

В задачу конструктивно-механического расчета входит определение необходимых геометрических размеров отдельных деталей и узлов, которые определяют конструкцию колонны, ее механическую прочность и геометрические размеры.

11.1 Расчет толщины обечайки

Толщина обечайки рассчитывается по формуле:

где - наружное давление,

Т.к. среда является агрессивной и токсичной, то принимаем материал стали 12х18Н10Т, для которой .

- прибавка к расчетной толщине,

где - скорость коррозии или эрозии, мм/год, примем ;

- срок эксплуатации аппарата,

К₂=0,35;

где - поправочный коэффициент, учитывающий вид заготовки (листовой прокат).

Принимаем.S=12мм

Для обечаек с диаметром больше 200мм должно выполняться условие:

11.2 Расчет толщины днища и крышки

Наиболее рациональной формой для цилиндрических аппаратов является эллиптическая. Эллиптические днища и крышки изготавливаются из листового проката штамповкой и могут использоваться в аппаратах с избыточным давлением до 10 МПа. Крышки и днища подбирают стандартными по таблицам из справочной литературы.

Толщина днища:

Принимаем толщину крышки равной толщине обечайки S=12мм

Подбираем стандартные стальные отбортованные днище и крышку по (ГОСТ 6533-68)

11.3. Расчёт и подбор штуцеров

где - скорость движения жидкости или пара, принимаем скорость движения жидкости равную 1,0 м/с, для пара – 20 м/с.

Штуцер для ввода исходной смеси:

По ОН 26-01-34-66 принимаем штуцер с .

Штуцер для ввода флегмы:

По ОН 26-01-34-66 принимаем штуцер с .

Штуцер для отвода кубового остатка:

По ОН 26-01-34-66 принимаем штуцер с.

Штуцер для вывода паров дистиллята:

По ОН 26-01-34-66 принимаем штуцер с.

Штуцер для ввода паров кубовой смеси:

По ОН 26-01-34-66 принимаем штуцер с .

11.4. Опоры аппарата

Установка химических аппаратов на фундаменты или специальные несущие конструкции осуществляется большей частью с помощью опор.

Для установки нашего вертикального аппарата будем использовать опоры для вертикальных аппаратов.

Для того чтобы выбрать опору, необходимо рассчитать вес всего аппарата в рабочем состоянии.

Тогда общая масса аппарата:

Вес всего аппарата:

Рассчитаем толщину ребра:

где - максимальный вес аппарата при гидроиспытании, МН;

- число опор, используем 1 опоры;

- число ребер в опоре, принимаем 4;

- допускаемое напряжение на сжатие (примем равным 100 МН/м²);

- вылет опоры, м;

- коэффициент, примем равным 0,6.

Принимаем толщину ребра, равную 10 мм.

12. Кип и автоматика.

Задача управления процессом ректификации состоит в получении целевого продукта заданного состава при установленной производительности установки и минимальных затратах теплоагентов.

Основной регулируемой технологической величиной процесса является состав дистиллята. на чистоту данного целевого продукта оказывают влияние ряд возмущающих взаимодействий процесса – состав, расход и температура исходной смеси, параметры тепло- и хладогента, давление в колонне и другие величины. Основные управляющие воздействия – это расходы флегмы в колонну и теплоносителя в кипятильник.

Колебание подачи исходной смеси в колонну является одним из наиболее сильных возмущений процесса. поэтому, если по технологической схеме возможно, то для обеспечения постоянства подачи смеси предусматривают АСР расхода. Воспринимающий элемент (диафрагма, ротаметр) и регулирующий клапан этой системы монтируются на трубопроводе до теплообменника, это делается для того, чтобы исходная смесь протекала через них только в жидкой фазе. Наличие АСР расхода исходной смеси существенно облегчает работу всех других АСР установки.

Исходная смесь должна подаваться в колонну при температуре кипения. Температура смеси поддерживается на постоянном значении АСР, управляющей подачей греющего пара в теплообменник. Для более качественного регулирования температуры воспринимающий элемент АСР и клапан устанавливают вблизи теплообменника.

Гидравлическое сопротивление колонны почти не изменятся. Поэтому давление в колонне достаточно стабилизировать в одном месте, обычно – в верхней части. Т.к. пары НК полностью конденсируются, то давление регулируют изменением расхода хладогента, подаваемого в дефлегматор.

Т.к. целевым продуктом является дистиллят, то основной технологической величиной ректификационной установки является состав паров в верхней части колонны. Состав дистиллята регулируют изменением подачи флегмы в колонну. При этом регулирующий орган может быть установлен как на линии подачи флегмы, так и на линии отвода дистиллята.

Материальный баланс отгонной части колонны поддерживают АСР уровня в кубе, воздействующей на отвод продукта.

Парообразование в кипятильнике определяет гидродинамический режим колонны. При интенсивном парообразовании может наступить «захлебывание», при котором восходящий поток пара препятствует стеканию жидкости вниз и увлекает капли жидкости вверх. При недостаточном паровом потоке снижается производительность установки.