Файл: Кафедра общей химии и химической технологии магистерская диссертация разработка основного оборудования производства этилена с использованием Wolfram Mathematica.pdf

102
3.2.3 Расчет эллиптических днищ
Рисунок 3.18 – Расчетная схема эллиптического днища
Расчетная толщина днища определяется по формуле: где
вн
R
D

- радиус кривизны в вершине днища.
Принимаем толщину днища стандартного значения
дн
s
= 18 мм
Проверка применимости формул для эллиптических днищ:
Допускаемое давление при гидроиспытании
Определим длину отбортованной цилиндрической части днища по формуле:

103
Принимаем h1 = 100 мм.
Таким образом в результате расчета определили толщину стенки, обеспечивающие условие прочночти, цилиндрической обечайки – 18 мм и толщину цилиндрического днища – 18 мм.
3.2.4 Укрепление отверстий в обечайке и днищах
Ведем расчет согласно ГОСТ Р 52857.3 – 2007, [9].
Рисунок 3.18 – Основная расчетная схема соединения штуцера со стенкой сосуда
Расчет толщины стенок патрубков
Расчетная толщина патрубка входа ЭЭФ Dy=250
Принимаем Sp1=6 мм
Расчетная толщина патрубка ввода воды Dy=200

104
Принимаем Sp1=6мм
Проведем расчет для отверстия под ввод ЭЭФ Dy=250
Согласно выбранной оболочки находим диаметры укрепляемых элементов по формулам:
Определяем расчетный диаметр отверстия в стенке оболочки:

105
Проверка условий применения формул для расчета укрепления отверстий:
Расчетные толщины стенок укрепляемых элементов определяем в соответствии с ГОСТ 52857.2 – 2007, [8]:
Расчетная толщина стенки штуцера определяется по формуле:
Находим расчетные длины внешней и внутренней частей штуцера соответственно
Расчетная ширина накладного кольца:
Расчетная ширина зоны укрепления в обечайках и днищах при отсутствии торообразной вставки или вварного кольца:

106
Отношения допускаемых напряжений: для внешней части штуцера - для накладного кольца - для внутренней части штуцера -
Находим расчетный диаметр одиночного отверстия, не требующий дополнительного укрепления по формуле:
Расчетный диаметр одиночного отверстия, не требующий дополнительного укрепления при наличии избыточной толщины стенки сосуда:
Проверка условия необходимости укрепления отверстия:
В случае укрепления отверстия утолщением стенки сосуда или штуцера либо накладным кольцом, либо торообразной вставкой или отбортовкой должно выполняться условие:
Так как условие выполнилось, находим внутреннее избыточное:

107
В результате проведенного расчета установили, что требуется укрепление отверстия под штуцер ввода ЭЭФ и ввода воды. Укрепили отверстия с помощью увеличения толщины стенок штуцера и накладных колец.
3.2.5 Расчет фланцевого соединения
Для расчета воспользуемся ГОСТ Р 52857.4 – 2007, [10]
Рисунок 3.19 – Фланцевое соединение с уплотнительной поверхностью типа выступ - впадина

108
Расчет проведем фланцевого соединения крышки рапределительной камеры Dу = 1000
Материал прокладки металлоасбест
Выбор крепежных элементов:
Расчетная температура болтов:

109
Допускаемое напряжение для болтов при t = 20 C: где
15
п
b

мм – ширина прокладки.

110
Усилие, необходимое для смятия прокладки находим по формуле:
Площадь поперечного сечения болтов (шпилек):
1045
б
f

мм
2
Равнодействующая нагрузка от давления
Найдем податливость прокладки:

111
(2.52)
Эффективная длина болта (шпильки) при определении податливости по формуле:
Расчетные параметры фланцев
- параметр длины обечайки
- отношение наружного диаметра фланца к внутреннему:

112
- коэффициент

Коэффициент, учитывающий изгиб тарелки фланца между шпильками
(болтами):

113
Коэффициент жесткости фланцевого соединения, нагруженного внешним изгибающим моментом:

114
Расчетная нагрузка на болты (шпильки) фланцевых соединений при затяжке фланцевого соединения:
Расчетная нагрузка на болты (шпильки) фланцевых соединений в рабочих условиях:
- в рабочих условиях:

115
Удельное давление на прокладку находим по формуле:
Условие прочности прокладки (проверяется для мягких прокладок):
Расчетный изгибающий момент, действующий на фланец в рабочих условиях:

116
(2.82)
- окружное напряжение:
- максимальное меридиональные мембранные напряжения в обечайке плоского фланца:

117
- окружное напряжение:
Проверка условий статической прочности фланцев
Допустимый угол поворота плоского фланца

118
Таким образом, проверили выполнение условия на герметичность.
Аналогично проводим расчет для остальных фланцевых соединений.
В результате проведенных расчетов определили геометрические размеры фланцевых соединений, необходимых для эксплуатации аппарата.
Обеспечили статическую прочность и герметичность всех фланцевых соединений.
3.2.6 Расчет толщины трубной решетки

119

120
3.2.7 Расчет седловых опор
Сосуды, работающие под внутренним избыточным давлением

121
Исходные данные

122
Вес аппарата: G = 192000 Н
Масса 19,2 тонн

123
Горизонтальная сила (перпендикулярная оси аппарата):
1 18 1
*
0.1*9.6 0.96
P
k
F
т



Площадь опорной плиты (бетон В20):
1 9, 6 64 2
[ ]
1500
п
пR
F
F
F
см





Проверка: 0,8*2*100=160>64
Действительное напряжение в бетоне:
64
[
]
1500 600 160
пR
бет
бет
п
F
F





т/м2
Расчет толщины опорной пластины:

124 19
*
0.5*600 2.45* b
2.45*0.1*
0.032 32 1,1*[ ]
1.1*15400
бет
пR
K
S
м
мм






19
K
- табличный коэффициент
[ ]

- доп.напряжение для Ст3
Толщина полки швеллера 46 мм>32 мм
Расчет ребра на изгиб:
1 1
42*
42*0.96 0.024 3
1.1*[ ]* D
1.1*15400*1
pR
P
S
S
мм






Толщина опорных ребер 4мм>3мм

125

126

127

128

129

130

131

132
Глава 4. Социальная ответственность
4.1 Основные опасности производства
Технологический процесс во всех отделениях производства ЭП-300 связан с переработкой больших количеств легковоспламеняющихся жидкостей и газов в сжиженном и газообразном состоянии, которые способны при взаимодействии с кислородом воздуха взрываться и гореть, поэтому производство ЭП-300 относится к взрывопожароопасным.
Ситуации взрывов и пожаров могут возникнуть:
- при разгерметизации трубопроводов топливного газа, водорода, метана, этана, пропана, пропилена и др. фракций;
- при розжиге горелок на печах пиролиза бензина и этана, а также печи подогрева регенерационного газа (часто сопровождается взрывами и хлопками);
- при неисправной работе электрооборудования;
- при повышенном трении и вибрации движущихся частей и механизмов.
По воздействию на организм человека опасность производства ЭП-300 связана:
- с применением и получением вредных (токсичных) веществ, например, метанол, щелочи, сероводород, фенольная фракция, бензол, а также вещества, перечисленные в предыдущем абзаце и т.п.;
- с применением огневого нагрева;
- с ведением технологического процесса при высоких давлениях (до 4.0
МПа) и низких температурах (до минус 160 о
С);

133
- с применением тока высокого напряжения для питания электродвигателей;
- с возможностью возникновения статического электричества при транспортировке жидкостей.
Наиболее опасные места на производстве ЭП-300.
1. Печи пиролиза бензина, этана и ББФ.
2. Узел масляной и водной промывки пирогаза.
3. Узел перегрева пара высокого давления.
4. Разводка топливного газа, бензина, ПБФ, ШФЛУ, этановой фракции к печам пиролиза.
5. Паропроводы высокого и среднего давления, узлы редуцирования пара.
6. Машинный зал турбокомпрессоров.
7. Газоразделение.
8. Печь нагрева регенерационного газа.
9. Метанольное хозяйство.
10. Дренажно-факельное хозяйство.
11. Узлы щелочной очистки пирогаза и упарки щелочных стоков.
12. Колодцы, люки, низкие места, приямки, где возможно скопление взрывоопасных смесей углеводородов с воздухом, т.к. пары углеводородов в основном тяжелее воздуха.

134
Таблица 4.1 - Пожароопасные и токсичные свойства сырья, полупродуктов, готовой продукции и отходов производства
Наимено- вание сырья, плупро- дуктов, готовой продукции
(вещества, массовая доля, %), отходов производ- ства
Класс опасно сти
(ГОСТ
12.1.00 7-76)
Агрегат- ное состояни е при нор- маль- ных усло- виях
ПЛОТ- ность паров
(газа) по воздуху, кг/м
3
Удельный вес для твердых и жидких веществ, г/см
3
Раство- римость в воде, массовая доля,
%
Возможно ли воспламенение или взрыв при воздействии
Температура, о
С
Пределы воспламенения
ПДК или
ОБУВ в воздухе рабочей зоны производ- ственных помеще- ний мг/м
3 мг/дм
3
Характеристика токсичности
(воздействие на организм человека)
Литера- тура
Кипе- ния
Плав- ления
Само- вос- пла- мене- ния
Вос- пла- мене- ния
Вспы- шки
Начала экзотер- мическо- го разложе- ния концентра- ционные
(объемная доля), % температурные о
С аэро- взвеси,
(г/см
3
) диспер- сность
Воды
(да, нет)
Кислая среда ниж- ний верх- ний ниж- ний верх- ний ниж- ний
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
Этановая фракция
(по этану)
4 газ
1.048
- плохо нет нет
-88.63
-
515
-
-
-
2.9 15.
0 300
Наркотическое действие
*
11.1.1.5
Этилен
(С3Н6)
4
Горю- чий газ
0.974
- плохо нет нет
-
-
435
-
-
-
2.7 34
-
-
-
100
Наркотическое действие
Длительное вдыхание вызы- вает невросте- нический синдром с сосу-дисто- вегетатив-ным нарушением
ГОСТ
25070-
87 изм.
1

135 11.1.1.6
Пропилен
(С3Н6)
4 газ
1.45
- незначи- тельно нет нет
-47.7
-
455
-
-
-
2.4 11.
0
-
-
-
100
Наркотическое действие
Длительное вдыхание вызы- вает невросте- нический синдром с сосу-дисто- вегетатив-ным нарушением
ГОСТ
25043-
87 изм.1 11.1.1.15
Ингибитор коррозии
AQUMAX
ЕС1376 А
-
Жидкост ь
-
1.023 Полность ю нет нет
100
-2
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Не представляет опасности при обычных условиях.
При воздействии высоких концентраций раздражение глаз и верхних дыхательных путей.. При контакте с глазами
– может иметь место поражнение тканей глаза. Мало токсичен При проглатывании- раздражение слизистых рта, пищевода и желудка. Может иметь место расстройство функций желудка и кишечника.
Паспорт безопасн ости.
Санитар но- эпидеми ологичес кое заключе ние

136 11.1.1.25.
Катализто р
Olemax-
204
(G-58E)
4
Твердое веществ о
-
2.3-
2.7 нераствори м
-
-
-
>750
-
-
-
-
-
-
-
-
-
6
(пыль оксида алюминия)
В связи с рассеянием пыли, возможно легкое раздражение глаз и слизистых оболочек
Паспорт безопас ности.
11.1.1.26.
Катализто р
АПКГС
4
Твердое веще- ство
-
-
- нет нет
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
6 (пыль оксида алюми- ния)
Палладий обладает аллергизирующим действием, при контакте с ним у рабо-тающих могут возникать аллер-гические забо-левания органов дыхания
(брон-хиальная астма), кожи, глаз.
Пыль оксида алюминия вызывает алюминоз легких, утомляемость, одышку, кашель, раздражает слизистые глаз, носа, рта. Могут развиваться угри, экзема, дерматиты.
ТУ
2172-
010-
4988453 6-2002

137
4.2 Меры безопасности при ведении технологического
процесса
К технологическому процессу производства этилена-пропилена (ЭП-
300) применимы общие требования безопасности согласно ГОСТ 12.3.002-
75.
ЭП-300 является крупнотоннажным производством с применением больших количеств сжиженных газов и легковоспламеняющихся жидкостей, для переработки которых используется крупногабаритное оборудование.
Аварийный останов одной единицы оборудования влечет за собой остановку всего производства. Исходя из этого, к надежности работы всего оборудования предъявляются жесткие требования.
Для обеспечения безопасной работы производства предусмотрено:
- технологический процесс осуществляется по непрерывной схеме;
- технологическое оборудование максимально расположено на наружных установках;
- расположение оборудования обеспечивает свободный доступ к нему и удобное обслуживание;
- аппараты, трубопроводы, арматура выполнены герметичными;
- обеспечено отсутствие постоянных выбросов в атмосферу;
- освобождение аппаратов от газообразных продуктов производится в факельную систему;
- освобождение аппаратов от жидких продуктов производится в подземные дренажные емкости с отводом от них газов на факел;
- управление технологическим процессом автоматизировано и осуществляется централизованно из помещений операторных, расположенных в изолированных от производства зданиях;

138
- выбор материала оборудования, и средств контроля и автоматики выполнен с учетом взрыво- и пожароопасности производства;
- компрессорно-насосное оборудование, согласно правилам, обеспечено системами сигнализаций и блокировок, которые при отклонении от допустимых норм технологического процесса приводят к их автоматической остановке;
- исполнение электрооборудования по взрывозащите соответствует категории и группе взрывоопасной смеси;
- для загрузки и выгрузки катализатора имеются средства механизации
(передвижные бункеры, тачки, краны, укосины);
- для установки оборудования имеются монорельсы с ручными и электрическими грузоподъемными средствами;
- для продувки оборудования и трубопроводов (перед пуском и т.п.) предусмотрен подвод продувочного азота, расположение мест подачи азота обеспечивает надежность продувки подключаемых участков;
- для предотвращения ожогов выполнена изоляция оборудования и трубопроводов:
1) в помещении при температуре стенки выше 45 о
С;
2) на наружных установках при температуре стенки выше 60 о
С;
- в соответствии с нормами и в зависимости от характеристики помещений и наружных установок выполнено рабочее и аварийное освещение;
- для обеспечения нормальных санитарных условий труда в помещениях выполнена вентиляция, а также местные отсосы от звукоизолирующих кожухов компрессоров;
- для защиты от статического электричества оборудование и трубопроводы заземлены;
- метанольный узел выполнен согласно "Инструкции о мерах безопасности при работе с метанолом на предприятиях и в организациях
Минхимпрома ВН-28-86" ;