I. Выбор материала и обоснование конструкции аппарата, предложения по повышению эффективности производства

Проектируемый аппарат предназначен для охлаждения смеси вода – уксусная кислота. D аппарата = 1,6м, высота аппарата с опорой = 9 м, рабочая температура = 75.1 ,производительность 30 т/ч.

Аппарат цельносварной, из листового проката стали 09Г2С.

В аппарате имеются следующие штуцера: вход исходной смеси, вход паро, выход получаемой смеси, выход паров дистиллята. Аппарат оборудован трубками для прохождения технологической воды. Крышки соединяется с корпусом аппарата с помощью сварки.

Аппарат установлен в II ветровом районе, высота фундамента 250мм на грунтах средней плотности, скорость коррозии 0,80 мм/год, срок эксплуатации 14 лет. Во избежание потерь тепла и предохранения от ожогов обслуживающего персонала аппарат теплоизолирован стекловатой. Район не сейсмичный, расчет на сейсмоустойчивость не производился.

По условиям работы аппарата, как в рабочих, так и в условиях монтажа, ремонта принимаем сталь 09Г2С, область применения которой от t = -40 до 475 . Допускаемое напряжение в соответствии с ГОСТ 14249-80 для данной стали с толщиной до 32 мм при 20 и 150 соответственно равны: = 180 МПа и = 140 МПа. Принимаем модуль продольной упругости согласно ГОСТ 14249-80 для стали 09Г2С при t = 150 : Е=1,75 МПа.

Коэффициент прочности сварных швов с длиной контроля 100%, выполненных с двухсторонним швом, ручной дуговой сваркой равен  = 0,85.

Предложения по повышению эффективности производства: 1. Установить более совершенную систему автоматического контроля температуры, регулирования скоростей потока охлаждающей технологической воды и подачи исходного сырья. 2. Увеличить число трубок в межтрубном пространстве 3.Увеличить объём межтрубного пространства.

Расчет и конструирование основных элементов аппарата

2.1. Основные расчетные параметры

Сосуды и аппараты, применяемые в химической и нефтехимической промышленности, считают тонкостенными, если толщина стенки не превышает 10 % внутреннего диаметра, т. е. при выполнении условия:

(1)

Где s - исполнительная толщина стенки, мм; c – прибавка к расчетной толщине, мм; D – внутренний диаметр аппарата, мм.

= 0,00165 ≤ 0,1- условие выполняется.

Расчетное давление Р_р:

(2)

Где P – рабочее давление в аппарате, МПа, = 0,05МПа [из КП по ПАХТ] – гидростатическое давление, МПа.

= 0,041 ≤ 0,05 - условие выполняется

(3)

= 0,28 Мпа

Пробное давление Р_и:

• для всех сосудов, кроме литых, при Р< 0,5 МПа

(4)

Где = 190 МПа [по табл. П.1.6.] – допускаемое напряжение материала сосудов и аппаратов при t=38 . = 154 МПа [по табл. П.1.6.] – допускаемое напряжение материала сосудов и аппаратов при рабочей температуре.

= 0,41 Мпа

0,41 Мпа

Расчетная температура t:

• при положительных температурах

(5)

Где = 100.2 [из КП по ПАХТ] – максимальная рабочая температура в аппарате.

t = 100.2

где t_c – наибольшая температура среды.

Допускаемое напряжение при статическом нагружении:

• для испытаний:

(6)

Где = 310 МПа [по табл. П.1.8.] – предел текучести при t=38 . п_т = 1,3 - коэффициент запаса прочности при гидравлических испытаниях.

= = 354,5 МПа

Прибавка к расчетным толщинам конструктивных элементов с:

(7)

где с₁ – прибавка для компенсации коррозии и эрозии; с₂ – прибавка для компенсации минусового допуска; с₃ – технологическая прибавка.

с = 0,75 + 0,05 + 0 = 0,85мм

Прибавка для компенсации коррозии и эрозии

(8)

где с_э – прибавка для компенсации эрозии, учитываемая при движении со скоростями >20 м/с - для жидких сред, >100 м/с - для газообразных сред, при наличии в движущейся среде абразивных твердых частиц, при ударном действии среды на деталь; П – скорость коррозии (проницаемость среды в материал), обычно для химического оборудования П 0,1 мм/год; _в – срок службы аппарата, составляющий для химического оборудования 10-15 лет.

Прибавка с₃ предусматривает компенсацию утонения стенки элемента аппарата при технологических операциях (вытяжке, штамповке и т. д.).

Исполнительная толщина стенки элементов аппаратов находится добавлением к расчетной толщине прибавки с и прибавки на округление толщины до стандартного значения с₀.

= 0,05∙15 + 0 = 0,8мм

Значения коэффициента прочности сварных швов: стыковое и тавровое соединение с двусторонним швом, ручная дуговая электросварка =0,85