Розрахунок колони синтезу аміаку продуктивністю 1360 т/добу - Курсовая работа

У звязку з постійним збільшенням споживання аміаку народними господарствами багатьох держав світу , його синтез приносить матеріальну вигоду . В цій курсовій роботі я проведу розрахунок і виберу основні технологічні і конструктивні характеристики апарата синтезу аміаку з конвертованого газу притиску 30 МПА.Свіжий газ поступає у вхід 9 , потім разом з циркулюючим газом йде в між трубний простір теплообмінника 1 конденсаційної колони . Утворена суміш потрапляє в сепаратор конденсаційної колони , звідки газова суміш по трубному простору теплообмінника 1 йде в центробіжний циркуляційний компресор 5 (до 3МПА). Сжата до робочого тиску суміш поступає в колону синтезу аміаку 6 , а з неї у водяний холодильник 7. В сепараторі продувки 8 від суміші відділяється рідкий аміак та виводиться з циклу частина газів , що необхідно для збереження постійного складу циркулюючого газу . Виділений в сепараторі 2 конденсаційної колони рідкий аміак потрапляє в випарник аміаку 4 , та , охолодив циркулюючий газ , виводиться у частково у вигляді газу частково у вигляді рідкого аміаку .Синтез аміаку проходить при температурі до 500ОС , отже конструкційний матеріал має бути жаростійкий і мати великий коефіцієнт пружності аби забезпечити порівняно менші витрати конструкційних матеріалів.10) Для отримання 56 667 кг аміаку в колону повинно поступати газової суміші: 11)Склад поступаючої суміші.за умовою, в газовій суміші , міститься 7% аргону і метану. В поступаю чому газі міститься : Аміаку або 13 339кг За умовою , в колоні синтезу утворюється 56 667 кг , або 74 667 нм3 , аміаку , відповідно витрачається 10 000 кг , або 112 000 нм3 , водню та 46 667 , або 37 333 нм3, азоту . Допускаємо для першого визначення кількості конденсованого аміаку , що гази в аміаку не розчинні. При 28 ОС та знайдених парціальних тисках в 1000 кг рідкого аміаку розчиняється 19.08 нм3 водню , 6.7 нм3 азоту , 1.86 нм3 аргону ,5.7 нм3 метану.За годину повинно утворитись 56 667 кг аміаку. Це: З яких виділиться : Qвиділ= 3333.4*103*92.38=309 335 153КДЖ тепла Оскільки за годину через колону проходитиме 255 100 кг газу то на 1кг газу припадатиме тепла: 309 335 153/255 100=1212 КДЖ/ кг. Нагрів поступаючої АВС від 190о до 200о С на шляху до теплообмінника поглине: Qпогл1=m*?i1=255 100*(4750-4700)=12 755 000 КДЖ Залишається : Qзал2 =296 580 153-242 345 000=54 235 153 КДЖ тепла, з яких на 1кг циркулюючого за годину газу припадає: Ізалиш=Qзал2/мцирк=54 235 153/255 100=212 КДЖ/кг А Оскільки байпас потрібно подавати після 1, 2 , 3 то цю масу необхідно збільшити втричі і загальна маса циркулюючого газу ,що походитиме через холодний бай пас становитиме : ? см= ?азоту*хазоту ?водню*хводню ?аміаку*хаміаку ?метану*хметану ?аргону*харгону (3.2) ?о см = 1.25* 0.22 0.09*0.68 0.77*0.03 0.72*0.04 1.78*0.03=0.38 кг/м3 ?вих см = 1.25* 0.19 0.09*0.56 0.77*0.18 0.72*0.04 1.78*0.03=0.509 кг/м3 ?= ?о*(РТО/РОТ) (3.3) ?200=65.8 кг/м3 (вхідна суміш) ?500=53.8 кг/м3 (вихідна суміш)Проводимо розрахунок: Максимально допустимий тиск визначаємо за формулою: рдоп=140*1*0.25=35МПА>рр= 30МПА. Приймемо D=1м: Приймемо s=0.16м .Розраховуємо новий коефіцієнт товстостінності: Напруження , що діють на обичайку: Для сталей , для 12Х18Н10Т становить 17*10-6 1/ОС, Е=1.97*105 МПА при 200ОС . Днище нашої колони синтезу приймемо слабо випуклим , тобто . Приймаємо dow=60мм приймаємо 160мм.Для верхнього зрізу кришки: Db=1000 160 160=1320 мм Розрахунок товщини стінки ведемо за формулою: sp=max (4.22) sp=max =35.2 мм приймаємо 36мм.Фланці для подібних апаратів виконують кованими , і зєднуються з корпусом зварюванням. Для цього зєднання застосуємо плоску алюмінієву прокладку , ширина якої обчислюється за формулою: (4.38)При коефіцієнті міцності зварних швів 0.8 , та запасі міцності 1.1 отримуємо площу шва : 0.0588/(0.8*130/1.1)=0.000622м2 , тобто одна трубна решітка буде кріпитись 32 сантиметрами зварного зєднання . Каталізаторнна коробка матиме в якості опори юбочну циліндричну з товщиною стінки , рівну товщині самої коробки-36мм. Для осьової стійкості каталізаторної коробки застосуємо 6 опор , аналогічних в п.4.5, на рівні нижного краю першого шару каталізатору . Маса колони в сборі становить (приблизно ) до: М=Моб1 Моб2 Мтепл Мкат кор. і катал=181.3т 72 т 6т 100т=360т F=360000*9.8=3.528МН Для нижньої опори всієї колони синтезу знову ж таки застосуємо циліндричну опору з товщиною стінки , рівній товщині обичайки колони-250мм.

Зміст

Вступ

1. Технологічна схема установки , подібні апарати в промисловості

2. Вибір конструкційних матеріалів

3. Технологічний розрахунок

3.1 Матеріальний баланс

3.2 Тепловий баланс

3.3 Розрахунок підконтактного теплообмінника

4. Конструктивний розрахунок

4.1 Обечайки верхньої та основної

4.2 Днища

4.3 Кришки проміжної

4.4 Кришки верхньої

4.5 Каталізаторної коробки

4.6 Теплообмінника

4.7 Розрахунок шпильок

4.8 Розрахунок фланців

4.9 Розрахунок опор

5. Вибір допоміжного обладнання

Заключення

Література

Графічна частина

1. Расчеты по технологи неорганических веществ : Учебное пособие/ Дыбина, Соловьева , Вишняк ; Под ред. Дыбиной.- М.:Высшая школа , 1967-522с.

2. Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств: Примеры и задачи : учебное пособие для студентов втузов/ М.Ф.Михалев-Л.Машиностроение ,1984-301с.

3. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии . Учебное пособие для втузов/Под редакцией П.Г.Романкова 10-е изд.-Л.Химия, 1987-576с.

4. Процессы и аппараты химической технологии. /А.Г.Касаткин 7-е изд.-М.Химия, 1961-816с.

5. Технология неорганических веществ и минеральных удобрений: Учебник для техникумов./Мельников Е.В., Салтанова В.П. и др-М.:Химия , 1983-432с.

6. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проэктированию/ Под ред. Ю.И.Дытнерского 2-е изд.-М.:Химия, 1991-496с