Файл: 2 расчетная часть 1 Технологический расчет реактора.docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 07.11.2023

Просмотров: 24

Скачиваний: 4

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Технологический расчет реактора


Приход
Расход

Компоненты
%
кг/час
Компоненты
%
кг/час

C4

н-С5H10

iC5H10

iC5H12

н-C5H12

iC5H8

Азот

Кислород с

Катализатором
0,25

0,25

2,88

90,48

2,05

0,19

2,61
1,29
31

31

357,12

11219,52

254,2

23,56

323,64
159,96
Н2

N2

СО2

СО

СН4

Фр. С2

Фр С3

Фр. С4

н-С5Н8

iС5Н8

iС5Н10

н-С5Н10

iС5Н12

н-С5Н12
Кокс
0,93

2.61

1,15

0,89

1,17

1,42

1,72

2,61

0,83

1,61

27,22

1,51

54,02

1,36
0,95
115,32

323,64

142,6

110,36

145,08

176,08

213,28

323,64

102,92

199,64

3375,28

187,24

6698,48

168,64
117,8

Итого:
100
12400
Итого:
100
12400



Число рабочих дней составляет 336 в год.
Тепловой баланс

Таблица 7 - Тепловой баланс реактора Р-5

Компонент

T, К
G,кг/ч
Ср, Дж/(кг∙К)
Q,Дж

ПРИХОД

C4

623
31
2583
49 885 479

н-С5H10
31
1252
24 179 876

iC5H10
357,12
1181
262 755 682,56

iC5H12
11219,52
2206
15 419 412 677,70

н-C5H12
254,2
2646
419 038 023,60

iC5H8
23,56
1995,8
29 294 112,90

Азот
323,64
1083,5
218 463 634,62

Кислород с катализатором
159,96
913
90 985 088,04

ИТОГО



12400



16 514 014 574,30

РАСХОД

Н2
813
115,32
14560
1 364 838 384

N2
323,64
1083,5
285 089 783,22

СО2
142,6
837
97 036 590,60

СО
110,36
1096,9
98 415 807,70

СН4
145,08
2801
245 454 033,24

Фр. С2
176,08
1628,5
233 124 725,64

Фр. С3
213,28
2918,5
506 058 093,84

Фр. С4
323,64
2583
679 637 203,56

н-С5Н8
102,92
2345,3
196 240 538,39

iС5Н8
199,64
1995,8
323 932 949,26

iС5Н10
3375,28
1181
3 240 785 217,84

н-С5Н10
187,24
1252
190 587 102,24

iС5Н12

6698,48
2206
12 013 576 513,40

н-С5Н12
168,64
2646
362 778 030,72

Кокс
117,8
-



ИТОГО



12400



19 837 554 973,60


Q = Qрасх – Qприх = 19 837 554 973,60 - 16 514 014 574,30 = 3 323 540 399,3 Дж

Gтеп = = = 793, 21 кг/ч
Расчет реактора

Определим объем изопентановой фракции по формуле (2.1):



Определим объем контактного газа по формуле (2.2):

=16207,864

Определим средний объем смеси по формуле (2.3):

11618,618

Определим диаметр реактора по формуле (2.4):

D= = =3,205 3м

Определим среднюю скорость газа по формуле (2.5):
газ= = 1,3м/с

Определим объем паров сырья по формуле (2.6):

= = =450,06
Определим объем катализатора по формуле (2.7):

= = = 2,14

Определим объем кипящего слоя катализатора по формуле (2.8):

= = = 3,22
Определим высоту кипящего слоя катализатора по формуле (2.9):

=
= = 0,46 м

Определим время контакта по формуле (2.10):

τ = = = 1,03 ч

Определим величину фактического время по формуле (2.11):

= = = 2,6 ч

Определим кратность циркуляции по формуле (2.12):

R = = =1,33

Диаметр аппарата найдем из формулы расчета полного объема реактора (2.13):

= + + = 3,22 + 2,14 + 450,06 = 455,42

= πhR2

455,42 = 3,14∙Н∙3,52

455,42 = 38,47∙Н

Н = 455,42/38,47 = 11,8 = 12 м.

2.2 Гидравлический расчет

Принимаем скорость движения паров в штуцере ωшт1 = 20 м/с.

Штуцер для вывода паров рассчитаем по формуле:

dвыв = м (2.13)

Принимаем штуцер диаметром Dу = 150 мм (см. таблицу 2.2)

Штуцер для вывода реакционной массы считаем по формуле:

dвыв = м (2.14)

Принимаем штуцер диаметром Dу = 70 мм (см. таблицу 2.2)

Таблица 2.2 - Диаметры условного прохода штуцеров

D

аппарата,

мм
Диаметры условного

прохода штуцеров для межтрубного

пространства, мм

159
80

273
100

325
100

400
150

600
200

800
250

1000
300

1200
350

1400
-


Расчет гидравлического сопротивления определяет потери давления технологическим потоком от входа до выхода и устанавливает затрату энергии на перемещение его через аппарат.

Рассчитаем гидравлическое сопротивление в слое катализатора по формуле:

ΔРтр = λтр

+ 2∙ 75058,3 Па = 0,08 МПа

где λтр – коэффициент трения равный 0,44 Вт/м

Таким образом, потеря напора в катализаторе не превышает предельно допустимых значений 0,2 - 0,3 МПа.

2.3 Прочностной расчет

Исходные данные:

Диаметр обечайки Dвн = м

Высота аппарата Н = м

Площадь теплообменной поверхности Fвн = 75м2

Принимаем материал обечайки из стали Вст3сп по ГОСТ 380-94. Нормативное допускаемое напряжение стали Вст3сп σ* = 140 МПа ([2], с.391, табл. 4.17).

Допускаемое напряжение для рабочего состояния материала обечайки корпуса испарителя:

[σ]= η · ηз · σ* (2.13)

где η = 1 - коэффициент, учитывающий работу аппарата со взрыво- и пожароопасными продуктами

ηз = 1 - коэффициент, учитывающий вид заготовки, для заготовок из проката

[σ]= 1 · 1 · 140 = 140 МПа

Допускаемые напряжения при гидравлических испытаниях:

[σ]и = σт20 /1,1 (2.14)

где σт20 - минимальное значение предела текучести стали при 20 0С, σт20 = 210 МПа ([2], с.391, табл. 4.17).

[σ]и = 210 / 1,1 = 191 МПа.

Расчетная толщина обечайки:

(2.15)

где φ - коэффициент прочности сварочного шва, для ручной электродуговой сварки φ = 0,95 ([6], с. 13, табл. 1.7)

с - прибавка к расчетной толщине стенки на коррозию, мм.

Принимаем прибавку на коррозию с = 1 мм.

(2.16)

= 161,6·106 Н/м2

= 166,6·106 Н/м2

Первое значение, как меньшее, является расчетным.

Проверим равенство

=> величиной Р в формуле (16) можно пренебречь.

= 1,07·10-3

Толщина значительно меньше допустимой 0,01 м, поэтому принимаем sоб = 10 мм.

Выбор крышки

Наиболее распространены крышки круглые фланцевые, которые могут быть плоскими и эллиптическими. Присоединяются фланцевые крышки на уплотняющих прокладках закладными ил откидными болтами.

Руководствуясь известными значениями внутреннего диаметра Dв = 600 мм обечайки, толщиной днища s = 10 мм, выбираем крышку эллиптическую отбортованную стальную с внутренними базовыми диаметрами (ГОСТ 6533-53)[2]. Основные конструктивные характеристики данного вида крышки приведены в таблице 2.3.

Таблица 2.3 - Основные конструктивные характеристики эллиптической отбортованной стальной с внутренними базовыми диаметрами

Характеристики
Значение

1. Диаметр аппарата Dв, мм



2. Толщина днища s, мм




3. Высота закругленной поверхности hв, мм
200

4. Высота плоской поверхности днища h, мм
40

5. Диаметр заготовки, D, мм
850




Рисунок 2.1 - Эллиптическая крышка. Конструктивные размеры

Смотрите также файлы