Разработка абсорбционной колонны с клапанными тарелками
| Цена, руб. | 3000 |
| Номер работы | 57061 |
| Предмет | Инженерия, промышленность |
| Тип работы | Диплом |
| Объем, стр. | 61 |
| Оглавление | "Оглавление 1.Введение..........................9 2. Теоретическая часть..........................11 2.1. Описание основ процесса абсорбции.........................11 2.2. Конструкции абсорбционных колонн.........................14 2.3. Клапанные тарелки: особенности и преимущества.........................17 2.4 Выводы по технологической части.......................20 3. Конструкторская часть........................22 3.1. Исходные данные для проектирования........................22 Разработка абсорбционной колонны с клапанными тарелками представляет собой комплексную инженерную задачу, требующую четкого определения и обоснования исходных параметров технологического процесса, которые формируют основу для последующих расчетов и конструкторских решений. В качестве базового примера рассмотрим проект колонны для очистки природного газа от диоксида углерода, где исходный газовый поток составляет 10 000 м?/ч (при нормальных условиях) с содержанием СО? 15% по объему. Такая концентрация кислого газа характерна для многих месторождений, особенно для газовых залежей, связанных с нефтеносными пластами, и требует обязательной очистки перед подачей в магистральные газопроводы или дальнейшую переработку, так как превышает допустимые нормы по коррозионной активности и теплоте сгорания. При проектировании необходимо учитывать возможные колебания состава сырья в пределах ±3%, что характерно для реальных эксплуатационных условий, а также наличие сопутствующих примесей (сероводорода, меркаптанов, водяных паров), которые могут влиять на кинетику процесса и требования к материалу аппарата. Особое внимание уделяется обеспечению стабильности работы системы при возможных изменениях производительности в диапазоне 70-110% от номинальной величины, что требует соответствующего запаса по эффективности тарелок и производительности насосного оборудования. В качестве абсорбента выбран 30% водный раствор моноэтаноламина (МЭА), что является промышленным стандартом для процессов очистки природного газа от кислых компонентов на протяжении нескольких десятилетий. Данная концентрация оптимально сочетает высокую поглотительную способность (до 0,5 моль СО?/моль МЭА при заданных условиях) с приемлемой вязкостью раствора (около 2,5 сПз при 40°С) и умеренной коррозионной активностью, что позволяет использовать стандартные материалы исполнения. Технологическое задание предусматривает степень очистки газа до остаточного содержания СО? не более 2%, что соответствует требованиям большинства потребителей природного газа по его качественным характеристикам и обеспечивает выполнение нормативов ГОСТ 5542-2014. Для достижения таких показателей необходимо обеспечить коэффициент извлечения СО? на уровне 86-90%, что требует тщательного расчета числа теоретических ступеней контакта и подбора соответствующего количества реальных тарелок с учетом их КПД (обычно 25–40% для клапанных конструкций). Дополнительно учитывается возможность частичного уноса абсорбента с очищенным газом, что требует установки сепарационных устройств на выходе из колонны и системы регенерации унесенного раствора. Рабочее давление в колонне установлено на уровне 10 атмосфер (1,0 МПа), что обусловлено несколькими взаимосвязанными факторами: необходимостью поддержания достаточной движущей силы процесса абсорбции (увеличение парциального давления СО? способствует более полному его поглощению), соблюдением требований безопасности (исключение условий для кавитации насосов и обеспечения достаточной механической прочности аппарата) и экономической целесообразностью (оптимизация затрат на компрессию газа и конструкцию аппарата). Температурный режим процесса поддерживается на уровне 40°С (±2°С), что обеспечивает оптимальный баланс между растворимостью СО? в абсорбенте (которая снижается с ростом температуры) и скоростью химической реакции с МЭА (которая увеличивается с температурой), достигая компромисса в указанном диапазоне. Такие температурные условия также минимизируют тепловые потери через стенки аппарата и снижают энергозатраты на термостабилизацию системы, позволяя использовать стандартные схемы теплообмена с охлаждающей водой без необходимости применения дорогостоящих хладагентов. Особое внимание уделяется равномерности температурного поля по высоте колонны, для чего предусматриваются промежуточные теплообменники при многосекционной конструкции или системы орошения с промежуточным охлаждением циркулирующего абсорбента. Дополнительными исходными данными для проектирования служат тщательно измеренные физико-химические свойства взаимодействующих сред: плотность (0,85-0,95 кг/м? для газовой фазы и 1010-1030 кг/м? для абсорбента) и вязкость (0,012-0,015 сПз для газа и 2,3-2,7 сПз для раствора МЭА) потоков, теплоемкость (около 2,3 кДж/(кг·К) для газа и 3,8-4,0 кДж/(кг·К) для абсорбента) и теплопроводность (0,025-0,030 Вт/(м·К) для газа и 0,55-0,60 Вт/(м·К) для жидкости) компонентов системы, коэффициенты диффузии (1,5-2,0·10?? м?/с для СО? в газовой фазе и 1,8-2,2·10?? м?/с в жидкой фазе) всех участвующих в процессе компонентов в обеих фазах. Особое внимание уделяется коррозионной активности среды (скорость коррозии углеродистой стали в таких условиях может достигать 0,3-0,5 мм/год), что определяет выбор конструкционных материалов для аппарата - как правило, это стали марки AISI 304 или 316 для основных элементов, с возможным применением более стойких сплавов типа AISI 317L для наиболее нагруженных узлов. Также учитываются строгие требования промышленной безопасности (включая расчеты на сейсмостойкость для определенных регионов), экологические нормативы по выбросам (ПДК для МЭА в атмосфере рабочей зоны не более 0,5 мг/м?) и специфические условия эксплуатации на конкретном производстве (климатические особенности, доступность охлаждающей воды, требования к автоматизации). Все эти параметры в совокупности формируют комплекс исходных данных, необходимых для выполнения последующих технологических и конструкторских расчетов, включая гидравлический расчет колонны, определение числа реальных тарелок, расчет диаметра и высоты аппарата, а также подбор вспомогательного оборудования – насосов, теплообменников, сепараторов и систем контроля. Особое значение придается созданию запасов по производительности (обычно 10–15%) и возможности последующей модернизации системы без замены основного аппарата. 3.2.Список условных обозначений.........................25 3.3.Гидравлический расчет колонн............................27 3.4.Конструктивный расчет клапанных тарелок.........................30 3.5.Оценка безопасности эксплуатации...........................34 3.6.Технологический расчет..........................37 3.7.Выводы по конструкторской части..........................45 4. Специальная часть...........................47 4.1.Анализ влияния параметров на эффективность.........................47 4.2.Расчет капитальных и эксплуатационных затрат........................49 4.3.Оценка экономической эффективности проекта.........................51 4.4.Экологические аспекты.......................53 4.5.Выводы по специальной части...........................55 5. Выводы по работе............................57 Список литературы.......................59 1. Альперт Л.З. Основы проектирования химических установок. – М.: Высш. шк., 1982. – 304 с. 2. Анурьев В.И. Справочник конструктора – машиностроителя. – М: Машиностроение, 1980. – 557 с. 3. Беляев В.М. Расчет и конструирование основного оборудования отрасли: учебное пособие / В.М. Беляев, В.М. Миронов. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2020. – 292 с. 4. Брейман М.И. Инженерные решения по технике безопасности в пожаро- и взрывоопасных производствах / М.И. Брейман. – М.: Химия, 1973. – 344 с. 5. ГН 2.2.5.3532-18 Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны от 13.02.2018 – URL: https://docs.cntd.ru/document/557235236 (дата обращения: 12.04.2025). 6. ГОСТ 34233.1-2017 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Общие требования: дата введения 01.08.2018. – URL: https://docs.cntd.ru/document/556344844 (дата обращения: 15.04.2025). 7. ГОСТ 34233.2-2017 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет цилиндрических и конических обечаек, выпуклых и плоских днищ и крышек: дата введения 01.08.2018. – URL: https://docs.cntd.ru/document/556344845 (дата обращения: 13.04.2025). 8. ГОСТ 34233.3-2017 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Укрепление отверстий в обечайках и днищах при внутреннем и наружном давлениях. Расчет на прочность обечаек и днищ при внешних статических нагрузках на штуцер: дата введения 01.08.2018. – URL: https://docs.cntd.ru/document/556344855 (дата обращения: 16.04.2025). 9. ГОСТ 12.0.003-2015 ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация: дата введения 01.03.2017. – URL: https://docs.cntd.ru/document/1200136071 (дата обращения: 10.04.2025). 10. ГОСТ 12.1.003-2014 ССБТ. Шум. Общие требования безопасности: дата введения 01.11.2015. – URL: https://docs.cntd.ru/document/1200118606 (дата обращения: 12.04.2025). 11. Дытнерский Ю.И. Пособие по проектированию «Основные ПАХТ» под ред. Ю. И. Дытнерского, 2-е издание, переработанное и дополненное; М.: Химия,1991. – 496 с. 12. Кикоин И.К. Таблицы физических величин: справочник / под ред. И.К. Кикоина. – М.: Атомиздат, 1976. – 1006 с. 13. Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы расчета и конструирования химической аппаратуры. – М.: Физматгиз, 1970. – 725 с. 14. Леканова Т.Л. Расчет абсорбционных установок: методическое пособие по курсовому проектированию «Процессы и аппараты химических технологий», «Гидравликка и теплотехника» / Т.Л. Леканова, Е.Г. Кочева. – Сыктывкар, 2010 - 82 с. 15. Ломова О.С. «Расчет массообменных установок нефтехимической промышленности» / О. С. Ломова. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2010. – Ч. 1. – 97 с. 16. Михалев М.Ф. Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств. – Л.: Машиностроение, 1984. – 301 с. 17. ОСТ 26-705-73 Тарелки ТСН-2 и ТСН-3 колонных аппаратов. Конструкция и размеры: дата введения 01.01.1980. – URL: https://meganorm.ru/Data2/1/4293849/4293849762.htm (дата обращения: 16.04.2025).. 18. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу ПиАХТ. Учебное пособие для ВУЗов / Под ред. чл. – корр. АН СССР П. Г. Романкова. – 10-е издание, перераб. и доп. – Л.: Химия, 1987. – 576 с. 19. Плановский А.Н., Рамм В.М., Коган С.З. Процессы и аппараты химической технологии. 5-е изд.– М.: Химия, 1968. – 847 с. 20. Плановский, А.Н., Николаев, П.И. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. – М.: Химия, 1987. –540 с. 21. ОСТ 26-705-73 Тарелки ТСН-2 и ТСН-3 колонных аппаратов. Конструкция и размеры: дата введения 01.01.1980. – URL: https://meganorm.ru/Data2/1/4293849/4293849762.htm (дата обращения: 16.04.2025). 22. Рамм В.М. Абсорбция газов. Изд. 2-у, перераб. и доп. М., Химия, 1976-655 с. 23. Таранова, Л.В., Расчет тарелок ректификационных колон методические указания к практическим занятиям по дисциплине «Машины и аппараты химических производств». – Тюмень, ТГУ, 2004. – 127 с. 24. СН 2.2.4/2.1.8.562-96 Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки. Санитарные нормы: дата введения 01.12.1996. – URL: https://docs.cntd.ru/document/901703278 (дата обращения: 11.04.2025). 25. СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов от 25.09.2007. – URL: https://docs.cntd.ru/document/902065388 (дата обращения: 12.04.2025). 26. Тимонин А.С. Основы конструирования и расчета технологического и природоохранного оборудования»: Справочник Т.1/ А. С. Тимонин. – Калуга: изд. Н. Бочкаревой, 2001. – 756 с. 27. Ульянов, Б.А., Бадеников, В.Я., Ликучёв, В.Г., Процессы и аппараты химической технологии в примерах и задачах. – Издательство Ангарской технической академии, 2006. – 743 с. 28. Флореа, О, Смигельский, О, Расчеты по процессам и аппаратам химической технологии, перевод с румынского Хаинский З.М. под редакцией Кагана С.З. – Москва «Химия»,1971. – 448 с." |
| Цена, руб. | 3000 |
Заказать работу «Разработка абсорбционной колонны с клапанными тарелками»
Отзывы
-
08.12
Защитилась, все супер. Работу похвалили. Особенная благодарность автору за вчерашние комментарии.
Екатерина -
04.12
Спасибо, сейчас отправлю научруку!
Наталья -
01.12
Спасибо, благодарности мои передайте Автору)
Наташа