Конструктивный расчёт оборудования и компоновка оборудования стадии оксимирования анона в производстве капролактама - Дипломная работа

Целью данной работы является проектирование установки оксимирования анона в производстве капролактама, из которого далее получают полиамидное волокно - капрон. Капроновые волокна не впитывают влагу, поэтому не теряют прочности во влажном состоянии. Из капрона изготовляют канаты, рыболовные сети, леску, гитарные струны, фильтровальные материалы, кордную ткань, а также штапельные ткани , чулки и другие бытовые товары. Изделия из капрона, и в сочетании с капроном, широко используются в быту. Будучи термопластичной, капроновая смола используется и в качестве пластмассы для изготовления деталей машин и механизмов - зубчатых колес, втулок, подшипников и т. п., отличающихся большой прочностью и износостойкостью.Для расчета примем, что рассчитываемый аппарат нагружен внешним давлением, так как в рубашку этого аппарата может подаваться пар с давлением 0,6 МПА. Тогда толщину стенки для цилиндрического аппарата, работающего под внешним давлением, можно рассчитать по формуле: (1.1) где - наружный диаметр аппарата, м; Примем, что аппарат изготавливают из стали 16ГС. Температура насыщенного пара при давлении 0,6 МПА составляет 159 °С. Для данного материала при данной температуре модуль упругости составляет МПА согласно [1, с.Толщину эллиптического днища под внешним давлением определим по формуле (1.4): (1.4) где R - радиус кривизны в вершине днища, м;В реактор 2-й ступени установки производства циклогексаноноксима подается смесь анон-оксим с первой ступени реакции, раствор сульфата аммония, раствор гидроксиламина и газообразный аммиак. Массовый поток по формуле (1.7) равен, кг/с: Тогда расчетный диаметр штуцера для анон-оксима по формуле (1.6), м: По таблице [2, с.173, т.10.1] выберем подходящий штуцер: Штуцер с фланцами стальными плоскими приварными с соединением выступом, ОСТ26-1404-76, Ру = 0,6 МПА, Dy = 50. Массовый поток по формуле (1.7) равен, кг/с: Тогда расчетный диаметр штуцера для раствора сульфата аммония по формуле (1.6), м: По таблице [2, с.173, т.10.1] выберем подходящий штуцер: Штуцер с фланцами стальными плоскими приварными с соединением выступом, ОСТ26-1404-76, Ру = 0,6 МПА, Dy = 50. Массовый поток по формуле (1.7) равен, кг/с: Тогда расчетный диаметр штуцера для раствора гидроксиламина по формуле (1.6) равен, м: По таблице [2, с.173, т.10.1] выберем подходящий штуцер: Штуцер с фланцами стальными плоскими приварными с соединением выступом, ОСТ26-1404-76, Ру = 0,6 МПА, Dy = 100. Массовый поток по формуле (1.7) равен, кг/с: Тогда расчетный диаметр штуцера для газообразного аммиака по формуле (1.6) равен, м: По таблице [2, с.173, т.10.1] выберем подходящий штуцер: Штуцер с фланцами стальными плоскими приварными с соединением выступом, ОСТ26-1404-76, Ру = 0,6 МПА, Dy = 200.Расчет ведут с учетом совместного действия осевой нагрузки, изгибающих моментов от ветровых и эксцентрических нагрузок, а также с учетом сейсмического воздействия для районов с сейсмической активностью (>7 баллов по 12-бальной шкале). Т.к. аппарат установлен в здании, то не учитываем нагрузку на опору от ветра. Далее проверяем ее на прочность по формуле (1.8): (1.8) где ?С - напряжение на сжатие, МПА; Напряжения сжатия определим по формуле (1.9): (1.9) где Gmax - максимальный вес аппарата, МН; Тогда получим максимальный вес, Н: Теперь проверим опору на прочность по формуле (1.8) и (1.9).Крутящий момент находим по формуле: (1.21) где N - номинальная мощность, потребляемая мешалкой, Вт; Согласно ГОСТ 20680 примем угловую скорость вращения мешалки равную 26,2 с-1. Номинальная мощность, потребляемая мешалкой, определяется по формуле по [4, с. Частота вращения мешалки находится по формуле (1.23), с-1: (1.23) Таким образом мощность по формуле (1.22) равна, Вт: Крутящий момент по формуле (1.21), Н·м: Диаметр вала по формуле (1.20), м: Проверим вал на виброустойчивость, для этого необходимо, чтобы соблюдалось условие [1, с.Реакционная смесь из реактора второй ступени циркулирует в данном холодильнике и подают ее в межтрубное пространство. Это объясняется тем, что межтрубное пространство двухходовом теплообменнике легче чистить, поэтому туда и направляют реакционную смесь, из которой может выкристаллизовываться оксим. В начале определим тепловую нагрузку холодильника по формуле (2.1): (2.1) где G 1-расход реакционной смеси в теплообменнике, кг/с (равен 18,423 кг/с); Расход захоложенной воды определим по формуле (2.2): (2.2) где с - теплоемкость воды при средней температуре, КДЖ/(кг·?С); Тогда расход равен: Определим среднелогарифмическую разность температур по формуле (2.3): (2.3) где ?тб, ?тм - большая и меньшая разности температур теплоносителей, ?С.Суммарное термическое сопротивление рассчитывается по формуле (2.7): (2.7) где ? - толщина стенки трубы, м (равна 0,002м). Для этого рассчитаем критерий Рейнольдса по формуле (2.8): (2.8) где ?1 - скорость потока в межтрубном пространстве, м/с; Скорость потока определим по формуле (2.9): (2.9) где V1 - объемный расход реакционной смеси, м3/с; Рассчитаем его по формуле (2.12): Выразим критерий Нуссе

Содержание

Введение

1. Механические расчеты отдельных узлов и деталей основного аппарата

1.1 Расчет толщины обечайки

1.2 Расчет толщины днища

1.3 Выбор штуцеров

1.4 Расчет опор

1.5 Подбор вала перешивающего устройства

2. Расчет и подбор холодильника реакционной смеси стадии оксимирования установки получения капролактама

2.1 Тепловой расчет холодильника

2.2 Подбор и проверочный расчет холодильника

2.3 Гидравлический расчет холодильника

3. Расчет и выбор насоса стадии оксимирования производства капролактама для подачи реакционной смеси

4. Компоновка оборудования с элементами трубопроводной обвязки стадии оксимирования производства капролактама

4.1 Спецификация оборудования

4.2 Основные нормы и правила компоновки оборудования

4.2.1 Компоновка технологического оборудования

4.2.2 Особенности компоновки при узловом и комплектно-блочном методах монтажа

4.2.3 Основные правила и требования, предъявляемые к компоновке оборудования

4.2.4 Технологические трубопроводы

4.2.5 Правила трубопроводной обвязки оборудования

4.2.6 Модульная координация размеров в строительстве

4.3 Трубопроводная обвязка

Заключение

Список использованных источников

Целью данной работы является проектирование установки оксимирования анона в производстве капролактама, из которого далее получают полиамидное волокно - капрон.

Капроновое волокно очень прочное и эластичное, устойчиво к истиранию и многократным деформациям. Капроновые волокна не впитывают влагу, поэтому не теряют прочности во влажном состоянии. Но у капронового волокна есть и недостатки. Оно малоустойчиво к действию кислот - макромолекулы капрона подвергаются гидролизу по месту амидных связей. Сравнительно невелика и теплостойкость капрона. При нагревании его прочность снижается, при 215°С происходит плавление.

Из капрона изготовляют канаты, рыболовные сети, леску, гитарные струны, фильтровальные материалы, кордную ткань, а также штапельные ткани , чулки и другие бытовые товары. Изделия из капрона, и в сочетании с капроном, широко используются в быту. Из капроновых нитей шьют одежду, которая стоит намного дешевле, чем одежда из натуральных природных материалов. Из кордной ткани делают каркасы авто- и авиапокрышек.

Будучи термопластичной, капроновая смола используется и в качестве пластмассы для изготовления деталей машин и механизмов - зубчатых колес, втулок, подшипников и т. п., отличающихся большой прочностью и износостойкостью.

Проектирование промышленных объектов представляет самостоятельную сферу деятельности. Строительству любого промышленного объекта предшествует его разработка на бумаге в виде комплекта чертежей и текстовых материалов (спецификаций, смети т.д.). Совокупность этих материалов называется проектно-сметной документацией. Ее разработкой занимаются проектные организации, а внутри этих организаций - специалисты-проектировщики.

Предметом монтажного проектирования является компоновка технологического оборудования и прокладка трубопроводов в пространстве проектируемого объекта. Результатом монтажного проектирования: являются чертежи расположения оборудования и трубопроводов, спецификации на трубы, трубопроводные детали и арматуру, т.е. именно та документация, на основании которой воплощается в жизнь реальный технологический процесс.

В проекте любого производства на долю монтажной части проекта приходится около трети всех трудозатрат. Монтажное проектирование осуществляют проектировщики монтажной специальности. Инженер-монтажник выступает одновременно в двух ролях: как архитектор промышленной установки и как конструктор технологических трубопроводов. Насыщенность современных производств трубопроводами высока - стоимость трубопроводов нередко достигает 30% стоимости технологического оборудования.

Монтажное проектирование начинается после разработки технологической схемы процесса. Эта схема отображает стадии технологического процесса и их взаимосвязь. Технологическую схему разрабатывают инженеры-технологи на основании данных технологического регламента. Получив такую схему, инженер-монтажник должен превратить ее в пространственную композицию аппаратов, машин и трубопроводов, помещенную в реальные строительные конструкции. По своему содержанию монтажное проектирование находится на стыке таких дисциплин, как «Процессы и аппараты химических производств», «Основы строительного дела», «Техника безопасности», «Контрольно-измерительные приборы и автоматика», «Сопротивление материалов» и др.