Производство защитных атмосфер производительностью 1300 м3/ч с разработкой конвертора и адсорбера-Курсовая работа-Машины и аппараты нефтехимических производств

Производство защитных атмосфер производительностью 1300 м3/ч с разработкой конвертора и адсорбера-Курсовая работа-Машины и аппараты нефтехимических производств
3 Описание конструкции и принципа работы аппарата

3.1 Описание работы конвертора

3.1.1 Назначение конвертора
Конвертор предназначен для каталитической очистки продуктов неполного сгорания природного газа от окиси углерода и обогащения их водородом.

3.1.2 Конструкция конвертора
Конвертор представляет собой цилиндрический сосуд из нержавеющей стали диаметром 1,2 м, высотой 4 м, разделенный по высоте пополам решеткой из нержавеющей стали. Конвертор заполняется низкотемпературным катализатором. В боковой поверхности конвертора имеются два люка для выгрузки катализатора. Сверху конвертор закрывается крышкой на фланцевом соединении. Вход продуктов горения, насыщенных водяным паром, осуществляется в верхнюю часть конвертора. Отвод очищенных от окиси углерода продуктов горения осуществляется снизу через патрубок в боковой поверхности конвертора. По высоте конвертора установлены 4 термоэлектрических термометра типа ХК для контроля температуры катализатора. Снаружи конвертор имеет тепловую изоляцию из шамота-легковеса.
 
3.1.3 Описание технологического процесса конверсии окиси углерода
Продукты неполного сгорания природного газа с температурой 160-270oС, насыщенные парами воды, поступают из блока сжигания в конвертор. Каталитическая очистка продуктов неполного сгорания природного газа от окиси углерода происходит на поверхности катализатора по реакции конверсии окиси углерода водяным паром:

     кат.
СО + Н2О     СО2 ÷ 9,6 ккал.

После конвертора продукты сгорания подаются в блок воздушного охлаждения.


3.2 Описание работы блока адсорбционной очистки

3.2.1 Назначение, состав блока адсорбционной очистки

Блок предназначен для очистки конвертированных продуктов сгорания
природного газа от углекислого газа и паров воды.
Блок адсорбционной очистки состоит из следующих основных узлов:
-трех адсорберов;
-фильтров;
-вакуумной системы;
-щит системы автоматического управления вакуумной запорной арматурой.

3.2.2 Конструкция адсорбера

Адсорбер представляет собой цилиндрический сосуд диаметром 1,2 м,
высотой 2,7 м. В нижней части адсорбера имеется распределитель потока, который представляет собой слой засыпанных колец из стальных труб диаметром 25-50 мм. Кроме распределения потока слой колец снижает температуру продуваемого через него газа в режиме адсорбционной очистки за счет того, что в режиме адсорбции поглощенных цеолитом веществ, слой охлаждается. Над распределителем потока расположена решетка с металлической сеткой. Такая же решетка установлена и в верхней части адсорбера. Между решетками засыпан цеолит NаХ. На боковой поверхности адсорбера расположены два люка для выгрузки цеолита. Сверху адсорбер закрывается крышкой на фланцевом соединении. Объем цеолита в адсорбере составляет 2,5 м3, вес цеолита – 1,5 т.
Фильтр представляет собой цилиндрический сосуд диаметром 0,3 м и
высотой 1,0 м. К съемной крышке фильтра приварена труба с просверленными в ее боковой поверхности отверстиями, которая обтягивается технической байкой. Два фильтра устанавливаются параллельно и могут поочередно отключаться для проведения профилактического обслуживания и ремонта.
Вакуумная система состоит из вакуумных насосов и вакуумопроводов с вакуумной запорной арматурой.
Для создания вакуума в вакуумной системе применяется водокольцевые вакуумные насосы типа ВВН-50. Возможно применение масляных вакуумных насосов типа НВЗ-500. Эксплуатировать вакуумные насосы необходимо в соответствии с прилагаемыми при поставке инструкциями по эксплуатации. Вакуумные насосы с помощью вакуумопроводов подсоединены к единому вакуумному коллектору. Адсорберы также подсоединяются трубопроводами к вакуумному коллектору с помощью вакуумных клапанов, установленных на трубопроводах.
Щит системы автоматического управления вакуумной запорной  арматурой установлен в щитовой и служит для переключения вакуумной запорной арматуры в соответствии с заданной циклограммой. Предусмотрена возможность ручного управления вакуумной запорной арматурой. На передней панели щита расположены сигнальные лампочки для индикации положения рабочих органов вакуумных клапанов («Открыто» или «Закрыто»).
 3.2.3 Описание технологического процесса адсорбционной
очистки

Полный цикл работы каждого адсорбера блока состоит из трех режимов:
-рабочего;
-регенерации с продувкой защитной атмосферой;
-заполнения.
В рабочем режиме охлажденные конвертированные продукты сгорания
подаются в нижнюю часть адсорбера. Проходя через слой цеолита, они очищаются от паров воды и углекислого газа. Очищенная азото-водородная защитная атмосфера отводится из верхней части адсорбера, проходит через фильтр, где удаляются унесенные из адсорбера частицы цеолита и подается потребителю. Часть чистой азото-водородной смеси подается в другие адсорбера на продувку и заполнение.
В режиме регенерации в адсорбере создается вакуум путем соединения его нижней части с вакуумной системой через открытый вакуумный клапан. В верхнюю часть адсорбера через расходомерную диафрагму и регулирующий вентиль подается очищенная защитная атмосфера в количестве 60-100 нм3/ч для продувки слоя цеолита.
В режиме заполнения в адсорбере происходит восстановление давления до рабочего. Подача защитной атмосферы на заполнение осуществляется в верхнюю часть адсорбера через расходомерную диафрагму и регулирующий клапан. Расход защитной атмосферы на заполнение устанавливается таким, чтобы рабочее давление в отрегенерированном адсорбере восстанавливалось к моменту окончания времени режима заполнения.

При выполнении дипломного проекта была выполнена следующая работа:
1) Проанализированы существующие на сегодняшний день способы производства защитной атмосферы для процесса формирования стекла и выбран наиболее оптимальный, отвечающий условиям современного рынка день и развитию современной химической промышленности;
2) Были проведены технологические расчёты, в результате которых были определены режим работы проектируемых конвертора и адсорбера и их основные размеры - диаметр и высота, а также диаметры технологических штуцеров;
3) Проведены расчёты на прочность и жёсткость элементов аппаратов, подтверждающие работоспособность разработанной конструкции. Расчёты выполнены в соответствии с действующей в химическом машиностроении нормативно-технической документацией;
4) Проведены технико-экономические расчёты. За счёт увеличения производственной мощности и реконструкции конвертора и адсорбера годовой экономический эффект согласно расчётам составляет 250997,17 грн;
5) Разработана система автоматизации, обеспечивающая нормальный режим работы технологических аппаратов;
6) Разработаны чертежи проектируемого конвертора и адсорбера. Конструкция аппаратов разработана в соответствии с действующей в химическом машиностроении нормативно-технической документацией;
7) Предусмотрены мероприятия по гражданской обороне, охране труда и технике безопасности, промышленной экологии.
В данном дипломном проекте были разработаны аппараты, отвечающие отечественным стандартам