Оборудование узла очистки углекислого газа-Машины и аппараты нефтехимических производств-Дипломная работа

Оборудование узла очистки углекислого газа-Машины и аппараты нефтехимических производств-Дипломная работа

Одно из основных направлений интенсификации народного хозяйства – химизация его отраслей, обеспечивающая снижение материальных затрат в производстве промышленной и сельскохозяйственной продукции. Основные отрасли промышленности, обеспечивающие химизацию народного хозяйства: химическая, нефтехимическая и нефтеперерабатывающая, нефтяная, газовая, целлюлозно-бумажная и микробиологическая; материальной базой развития этих отраслей промышленности является химическая и нефтехимическая промышленность.
Для ускоренного роста химической промышленности важное значение имеет непрерывное совершенствование химического машиностроения, развитие которого опирается с одной стороны на теоретические и экспериментальные исследования химических и физико-химических процессов, с другой – на достижения в области машиностроения, металлургии, техники сварки.
Теоретические исследования, многочисленные экспериментальные работы, опыт, накопленный в промышленности, позволили разработать высоко интенсивные процессы и совершенные конструкции химических аппаратов.
При изготовлении и конструировании химических машин и аппаратов ставится целью осуществление следующих задач:
- интенсификация технологических процессов, позволяющих принципиально по-новому организовать данный процесс;
- увеличение размеров аппаратов. Увеличение производительности химических заводов может быть обеспечено только за счет увеличение количество и размеров аппаратов. Одним из путей повышения производительности является увеличение размеров аппаратов.
Аппараты больших размеров выгоднее, менее металлоемки и требуют меньше обслуживающего персонала. Увеличение габаритов аппаратов ограничивается удовлетворительностью перемешивания или газоразделения в большом объеме, а также возможностями изготовления и транспортировки крупногабаритной аппаратуры;
- повышать надежность машин и аппаратов химического производства, так как аварийная остановки технологической системы иногда приносит убытки, повышающие себестоимость продукции и стоимость самого оборудования.
Надежность машин и аппаратов достигается за счет применения конструкционных материалов, не теряющих своих механических свойств при высоких температурах, антифрикционных покрытий и применение надежных узлов механизмов.
В сложившихся современных конъюнктивных условиях рынка, основной задачей отечественной химической промышленности является получение продуктов высокого качества и низкой себестоимости, что позволит быть равноправными конкурентами на мировом рынке.
Целью дипломного проекта является:
- рассчитать и спроектировать основное оборудование узла очистки углекислого газа;
- предложить модернизацию;
- дать экономическое обоснование.

2. Технологический расчет колонны

2.1. Исходные данные

G = 15 т/час = 15000 кг/час – массовый расход газа;
Ун (СО2) = 32,5 % – объемная концентрация СО2 в газе на входе в колонну;
Ун = 26,1 % – мольная концентрация СО2 в газе на входе в колонну;
Ун = 34,8 % – массовая концентрация СО2 в газе на входе в колонну;
Р = 2,15 МПа – давление газа на входе в абсорбер;
T = 40oС – температура газа на входе в колонну.
Условие расчета:
Необходимо получить газ с мольной концентрацией СО2 не более 1,5 % Ук = 1,2 % – мольная концентрация СО2 в газе на выходе из колонны; Ук = 1,82 % – массовая концентрация СО2 в газе на выходе из абсорбера.
Принимаю для извлечения: процесс абсорбции, в качестве абсорбента – водный раствор карбоната калия 30 %, для ускорения процесса, поглощения абсорбент подаем при температуре 100oС.
Расчет будем вести из условия полного поглощения, так как компонент легкорастворим в абсорбенте в ходе химической реакции.
хн = 0 – начальная массовая концентрация СО2 в абсорбенте
(на входе в колонну);
– начальная мольная концентрация СО2 в абсорбенте;
Принимаю из условия полного поглощения (равной равновесной):
хк = хк* = 10 % – конечная массовая концентрация СО2 в абсорбенте (на выходе из колонны, из условия поглотительной способности абсорбента);
10 % – конечная мольная концентрация СО2 в абсорбенте;
МG = 33 кг/к моль – средняя молярная масса газового потока;
Мi = 58 кг/к моль – средняя молярная масса жидкого потока.
Содержание компонентов.
В газе: воздух (22 кг/к моль) + СО2 (44 кг/к моль);
в абсорбенте: раствор К2СО3 значительно выше, чем в остальных. Исходя из этого, принимаю: физические свойства близки к физическим свойствам смеси этих компонентов.
Принимаю в качестве контактных элементов кольца «Хай – Пак».

В данном дипломном проекте рассмотрен узел очистки углекислого газа, который состоит из колонны, теплообменника и насоса.
Модернизация заключается в замене обессоленной воды на на паровой конденсат, отказе от насоса для перекачивания обессоленной воды и установке теплообменника.
Приведены технологические и механические расчёты колонны, теплообменника и насоса для перекачивания абсорбента, а также представлено технико-экономическое обоснование.
Прочностные параметры элементов колонны, теплообменника и насоса отвечают выполнению требуемых условий эксплуатации.
Разработаны сборочные единицы колонны, теплообменника и насоса, а также рабочие чертежи их деталей.
В результате модернизации узла очистки углекислого газа удается снизить себестоимость продукции. Это дает экономический эффект в размере 530734 рублей в год. Экономия получается за счет отказа от обессоленной воды (стоимость обессоленной воды) и остановки насоса поз G–210 (экономия электроэнергии). Затраты на модернизацию окупаются в течение 0,6 лет.