Реферат на тему колонные аппараты

Обновлено: 02.07.2024

Колонные аппараты предназначены для проведения процессов массообмена (ректификация, дистилляция, абсорбция, десорбция) в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.

Колонные аппараты изготавливают диаметром 400-4000 мм; для работы под давление до 16 кгс/см 2 (1,6 МПа) – в царговом исполнении корпуса, для работы под давление до 40 кгс/см 2 (4,0 МПа), под атмосферным давлением или под вакуумом (с остаточным давлением не ниже 10 мм рт.ст.) – в цельносварном исполнении корпуса.

В зависимости от диаметра колонные аппараты изготовляют с распределительными тарелками различных типов.

Колонные аппараты диаметром 400-4000 мм оснащают стандартными контактными и распределительными тарелками, опорными решетками (для насадочных аппаратов), опорами, люками, поворотными устройствами, днищами и фланцами.

Колонные аппараты диаметром 400-800 мм с насыпной насадкой изготовляют в царговом исполнении. Для равномерного распределения жидкости по поверхности насадки аппараты оснащены распределительными тарелками типа ТСН-III и перераспределительными типа ТСН-II. Каждый ярус насадки опирается на опорную решетку.

Колонные аппараты диаметром 1000-2800 мм с насыпной насадкой изготовляют с цельносварным корпусом и съемной крышкой. Для равномерного распределения жидкости по поверхности насадки аппараты оснащены распределительными тарелками типа ТСН-III и перераспределительными типа ТСН-II. Характеристики тарелок приведены в приложениях.

Распределительную тарелку типа ТСН-III устанавливают в верхней части аппарата, перераспределительную тарелку типа ТСН-II – под опорной решеткой для насадки (кроме нижней опорной решетки). Каждый ярус насадки опирается на опорную решетку. Для каждого яруса насадки на корпусе аппарата имеется два люка диаметром 500 мм и менее каждый.

Минимальные толщины стенок корпуса колонного аппарата зависят от диаметра аппарата:

Диаметр аппарата, мм Толщина стенки, мм

3.4.1 Техническая характеристика

1. Аппарат предназначен для двухступенчатого поглощения кислых газов метанолом

2. Емкость номинальная:

I ступень 70,58 м 3

II ступень 36,1 м 3

3. Производительность 15,85 м 3 /с

4. Давление в колонне 2 МПа

5. Температура среды в колонне минус 45 о -65 о С

6. Среда в аппарате токсичная, коррозионная

7. Тип колонны - насадочная

8. Высота насадки

I ступень неупорядоченная, 9,6 м

II ступень упорядоченная, 6,7м

3.4.2 Технические требования

1. При изготовлении и поставке должны выполняться следующие требования:

а) ГОСТ 12.2.003-91 "Оборудование производственное. Общие требования безопасности";

б) ОСТ 26.231-79 "Сосуды и аппараты стальные сварные. Технические требования".

2. Материал деталей колонны, соприкасающихся со средой, в колонне должна устанавливаться из антикоррозионной стали марки Х18Н10Т ГОСТ 5632-72, остальных – сталь Ст. 3 ГОСТ 14637-89.

3. Аппарат испытать на прочность и плотность гидравлически в горизонтальном положении давлением до 3,0 МПа, в вертикальном положении – наливом.

4. Сварные соединения должны соответствовать требованиям ОСТ 263-87 "Сварка в химическом машиностроении".

5. Сварные швы в объеме 100% контролировать рентгенопросвечиванием.

6. Действительное расположение штуцеров, люков, цапф, шпырей согласно расчетов и рекомендации ОСТ 26.231-79 "Сосуды и аппараты стальные сварные. Технические требования".

4. ПРОИЗВОДСТВО СЕРЫ ИЗ КИСЛЫХ ГАЗОВ

4.1 Сера. Область применения

В настоящее время основным потребителем серы является сернокислотная промышленность. Доля элементарной серы, используемой в качестве сырья для производства серной кислоты неуклонно растет. Элементарная сера практически вытеснила другие виды сырья и в том числе пирит, что объясняется более низкими эксплуатационными и транспортными затратами /26, 27/.

Около половины вырабатываемой серной кислоты расходуется на производство фосфорных, азотных и, в меньшей степени, калийных удобрений. Кроме того, серная кислота используется в производстве синтетических и искусственных волокон, моющих средств, пластических масс, взрывчатых веществ, ее применяют также для очистки нефти, сахара, растительных масел, жиров, для получения других кислот и различных химикатов. Большое количество серной кислоты расходуется на травление черных металлов в электрохимической промышленности /26/.

Сера и ее соединения традиционно находят применение и в других отраслях промышленности: в целлюлозно-бумажной промышленности для получения целлюлозы, в химической – для получения искусственных волокон, сероуглерода, хлорида серы, красителей и других продуктов; в радиоэлектронике, в резиновой – в качестве вулканизирующего агента. Издавна серу применяли в борьбе с вредителями хлопчатника, картофеля, винограда. Значительное количество серы используется в производстве спичек, а также ряда пиротехнических средств.

Структура потребления серы в разных странах различна. Вместе с тем можно выявить общую тенденцию снижения доли серы, потребляемой в промышленности. Это объясняется заменой технологии получения некоторых продуктов процессами, не требующими применения серы. Так, в последние годы упаковочные материалы на основе целлюлозы были практически вытеснены синтетическими полимерными материалами, для производства которых не требуется сера. Появление источников абгазного (попутного) хлористого водорода обусловило замену сернокислотного способа получения диоксида титана хлоридным. По этой же причине для травления черных металлов используется соляная кислота.

В последнее время сера находит все более широкое применение в новых отраслях народного хозяйства. Ряд зарубежных компаний проводят исследования, направленные на создание новых конструкционных и строительных серосодержащих материалов. Большинство этих исследований связано с разработкой технологии напольных и дорожных покрытий. Так, в США в 1981 г. была создана компания, занимающаяся производством и реализацией серного бетона, который используется в качестве напольного покрытия на предприятиях, производящих и применяющих минеральные кислоты, и где обычный бетон на основе портландцемента быстро корродирует. В таких условиях серный бетон, содержащий до 15% серы, отличается коррозионной и механической стойкостью. Высокая стоимость бетона (около 600 долл. за 1 м 3 ) компенсируется его долговечностью. Разработана технология серного бетона и изделий из него, в частности кирпича и кровельной черепицы. Строительный серосодержащий раствор используется для ремонтных, а также для декоративных работ, так как в затвердевшем виде он напоминает гранит.

Кроме указанных материалов, в строительстве применяют покрытия, полученные на основе серы, пластификаторов и минеральных волокон, а также керамические плитки, пропитанные серой. Эти изделия отличаются повышенной устойчивостью к действию разрушающих сред.

Высокая механическая прочность и температурная устойчивость материалов на основе серы открывает широкие возможности для их использования в качестве дорожных покрытий. Технология получения таких материалов разрабатывается как в нашей стране, так и за рубежом – во Франции, США, Канаде. В США дорожные покрытия на основе серы были апробированы в промышленных масштабах. Применение этого покрытия показало, что новый материал по своим качествам лучше чисто асфальтовых покрытий, так как способен выдерживать высокую температуру и большие нагрузки. Можно предполагать, что в будущем такие дорожные покрытия будут успешно конкурировать с асфальтовыми.

Возможность использования серосодержащих материалов еще в одном направлении связано с довольно низкой теплопроводностью серы. Так, блоки из пеносеры, обладающие хорошо развитой ячеистой прочностью и небольшой плотностью (480-960 кг/м 3 ), могут с успехом использовать как теплоизоляционный материал.

Перспективным считается также производство алюминия путем электролиза Al2S3 в расплаве NaCl /26/. Этот процесс требует значительно меньших энергетических затрат по сравнению с процессом электролиза Al2О3.

В меньших масштабах сера может применяться для самых различных целей. Например, в литературе описано применение серы в качестве аккумулятора тепла, выделяющегося при окислении SO2 в SO3. Количество серы, применяемой в нетрадиционных областях, пока еще невелико, но предполагается его увеличение, что обуславливается развитием научно-технического прогресса.

Расширение новых сфер применения серы может значительно увеличить предполагаемое ее потребление особенно в случаях, если конъюнктура мирового рынка серы будет благоприятной.

Раздел: Экология
Количество знаков с пробелами: 150275
Количество таблиц: 13
Количество изображений: 23

Выпускная квалификационная работа содержит страниц машинописного текста, иллюстраций, таблиц, использованных источников.

КОНСТРУКЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ, ВЕТРОВАЯ НАГРУЗКА, ПРОЧНОСТЬ, КОЛОННЫЙ АППАРАТ, ТЕПЛООБМЕННЫЙ АППАРАТ.

Цель выпускной квалификационной работы заключалась в изучении оборудований, входящих в блок получения изопропилбензола, а именно колонного аппарата, теплообменного аппарата и емкостного оборудования.

В результате данной работы в первом разделе был описан процесс производства изопропилбензола, приведено аппаратурное оформление блока получения изопропилбензола, назначение, классификация, принцип действия, ремонт и монтаж основного оборудования данного блока, определение ресурса безопасной эксплуатации оборудования, виды дефектов основного технологического оборудования, методы и средства неразрушающего контроля.

Во втором разделе приведено обоснование выбора темы дипломного проекта

Во третьем разделе представлено описание технологической схемы. Произведен гидравлический расчет колонного аппарата и подбор контактных устройств. Были определены теплофизические свойства нагревающих и охлаждающих агентов. Проведен проектировочный расчет теплообменного аппарата, определена поверхность теплообмена, подобран теплообменник по каталогу.

В пятом разделе показана экономическая эффективность проведения плановой оценки технического состояния оборудования.

В шестом разделе приведены безопасность и экологичность проекта.

В графической части представлены конструкции колонного, теплообменного и емкостного оборудований. Указаны все необходимые размеры, внутренние устройства и их деталировка. Приведены технические характеристики и требования, предъявляемые к данным аппаратам. Кроме того, представлена технологическая схема блока получения изопропилбензола.

Таким образом, в результате проделанной работы были сконструированы колонный и теплообменный аппараты и емкостное оборудование, определены основные конструктивные размеры, разработаны их рабочие чертежи.

Презентация на тему: " Колонные аппараты Группа МХТОВ-12 п Выполнили: Кабиденова М.Ж. Тимошко А. Саттарова Р." — Транскрипт:

1 Колонные аппараты Группа МХТОВ-12 п Выполнили: Кабиденова М.Ж. Тимошко А. Саттарова Р.

2 Колонные аппараты применяют для процессов ректификации, абсорбции, адсорбции, т.е. для процессов взаимодействия между жидкой и газовой фазой. Обычно для процессов ректификации применяют тарельчатые колонны, а для абсорбции –насадочные. Колонны больших размеров обычно устанавливают под открытым небом. Трубопроводы, обслуживающие площадки, крепятся, к корпусу колонны. На верхнюю площадку крепят кран – укосину для монтажных и ремонтных работ.

3 Технологического назначения Рабочего давления Типа контактных (массообменных) устройств Ректификационная колонна Абсорбер Экстрактор Адсорбер Тарельчатые Насадочные Роторные, пленочные

4 Ректификационная колонна представляют собой вертикальные цилиндрические аппараты, снабженные внутри ректификационными тарелками и другими вспомогательными устройствами (штуцера: ввода сырья, вывода продуктов, подачи орошения и ввода паров из отпарных колонн). К корпусу колонны снизу приваривается цилиндрическая опорная часть, в которой имеется один или два лаза и отверстие для вывода остатка. Для крепления к фундаменту опорная часть имеет лапы. Верх и низ корпуса заканчиваются эллиптическим, коробовым или сферическим днищем. Внутри колонны к корпусу крепятся ректификационные тарелки. Конструкция их очень разнообразна. Ректификационные колонны могут достигать 80 метров в высоту и более 6 метров в диаметре.

5 Принцип работы: Перегонку нефти осуществляют в установке, которая состоит из трубчатой печи и ректификационной колонны. По трубопроводу подается нефть, где она нагревается до температуры °С и в виде смеси жидкости и паров поступает в колонну. Зону, в которую подаётся питание, там происходит процесс однократного отделения пара от жидкости. Пары поднимаются в верхнюю часть колонны, охлаждаются, конденсируются в холодильнике- конденсаторе и подаются обратно на верхнюю тарелку колонны в качестве орошения. Таким образом в верхней части колонны (укрепляющей) противотоком движутся пары (снизу вверх) и стекает жидкость (сверху вниз). Стекая вниз по тарелкам, жидкость обогащается высококипящими компонентами, а пары, чем выше поднимаются в верх колонны, тем более обогащаются легкокипящими компонентами. Таким образом, отводимый с верха колонны продукт обогащен легкокипящим компонентом. Продукт, отводимый с верха колонны, называют дистиллятом. Часть дистиллята, сконденсированного в холодильнике и возвращённого обратно в колонну, называют орошением или флегмой. Для создания восходящего потока паров в кубовой (нижней, отгонной) части ректификационной колонны часть кубовой жидкости направляют в теплообменник, образовавшиеся пары подают обратно под нижнюю тарелку колонны. Таким образом, в кубе колонны создается 2 потока: 1 поток жидкость, стекающая с верха (из зоны питания+орошение), 2 поток пары, поднимающиеся с низа колонны.

6 Абсорбер. Адсорбер. Экстрактор. Абсорбер – (от лат. absorbeo поглощаю) аппарат для поглощения газов, паров, для разделения газовой смеси на составные части растворением одного или нескольких компонентов этой смеси в жидкости, называемой абсорбентом (поглотителем). Абсорбер обычно представляет собой колонку с насадкой или тарелками, в нижнюю часть которой подается газ, а в верхнюю жидкость; газ удаляется из абсорбер сверху, а жидкость снизу. Абсорберы представляют собой также колонные аппараты, снабжённые теми же тарелками, что и ректификационные колонны. Тарелки, активизирующие массообмен между паровой или газовой, с одной стороны, и жидкой с другой, способствуют лучшей работе этих аппаратов. Адсорбер – аппарат, в котором протекает процесс адсорбции, т.е. массообмен между твердой и жидкой фазами для извлечении из смеси нужных компонентов. Экстрактор – аппарат, в котором осуществляется процесс экстракции, т.е. массообмен между двумя жидкими фазами для удаления из смеси нежелательных компонентов.

7 Вакуумная колонна С целью избежание разложения высокомолекулярных углеводородов ректификацию проводят в вакуумных колоннах, где температуры кипения искусственно снижают в зависимости от величины вакуума. Особенно распространены вакуумные колонны, применяемые на мазутоперегонных установках для получения масляных дистиллятов. Вакуумные колонны работают под остаточным давлением от мм.рт.ст., то есть уровень вакуума до 750 мм.рт.ст. и отличаются сравнительно большим диаметром корпуса от м. Принцип работы: В Вакуумную колонну мазут подается в виде паро- жидкостных смесей с температурой примерно от град. Перегонка осуществляется при остаточном давлении 15 мм.р.ст. на верху колонны в присутствии водяного пара. Пары проходя через пакеты насадки поднимаются вверх. На верхней части колонны устанавливается отбойное устройство, обеспечивающее эффективное отделение капель от паров. В Вакуумной колонне для сбора и вывода флегмы применены специальные тарелки с патрубками прямоугольного сечения для прохода паров в полу глухие тарелки. Компонент дизтопливо отбирается со сборной тарелки под первой насадочной секции насосом, прокачивается через теплообменники и аппарат воздушного охлаждения. Далее поток разделяется на 2 потока, 1 поток с температурой от гр. возвращается в колонну в качестве орошения, 2 поток выводится с установки. Первая маловязкая масляная фракция пройдя через теплообменники разделяется на 2 потока, 1 поток с температурой от гр. Возвращается в колонну для орошения, 2 поток выводится с установки.

8 Вторая средне вязкая масляная фракция отбирается со сборной тарелки в отпарную колонну (стриппинг). Стриппинг предназначен для отпарки легких фракции водяным паром с целью получения необходимого качества. Третья фракция отбирается со сборной тарелки под 5 той секции во вторую секцию отпарной колонны. Четвертая фракция высоковязкая отбирается со сборной тарелки под 6 той секции насадки. Она объединяется в один поток с 3 й масляной фракцией, после чего выводится с установки. В кубе собирается гудрон. Гудрон отбирается насосом, пройдя через теплообменники часть потока возвращается в колонну, оставшаяся часть выводится. Таким образом, с вакуумного блока для дальнейшей переработки выходит 5 вакуумных фракции, которые направляются для дальнейшей переработки.

9 Тарельчатые и насадочные колонны ТАРЕЛЬЧАТЫЕ аппараты - массообменные вертикальные колонные аппараты, расположенными одна над другой поперечными перегородками, или тарелками, с помощью которых по высоте колонны осуществляется многократный дискретный контакт газа (пара) с жидкостью. Организованное движение фаз на тарелках м. б. прямо-, противо- или перекрестно точным, а также смешанным при общем противотоке фаз по колонне (газ либо пар поднимается вверх, жидкость стекает вниз). В зависимости от назначения массообменного процесса (Абсорбция, Газов осушка, Массообмен, Ректификация, Экстракция жидкостная) в колонном аппарате устанавливают тарелок и более. Насадочные колонны - это колонны, на опорные решетки которых загружается насадка (мелкие тела различной формы). Решетки – колосниковые или плоские перфорированные. Достоинства насадочных колонн – простота устройств. Недостатки – трудность теплоотвода и плохая смачиваемость при низкой плотности орошения. Для проведения одинакового процесса требуются насадочные колонны большего объема, чем барботажные.

Для контактирования потоков пара (газа) и жидкости в процессах ректификации и абсорбции применяются аппараты различных конструкций, среди которых наибольшее распространение получили вертикальные аппараты колонного типа. Аппараты этого типа могут быть классифицированы в зависимости от рабочего давления, технологического назначения и типа контактных устройств.

В зависимости от применяемого давленияколонные аппараты подразделяются на атмосферные, вакуумные и колонны, работающие под давлением.

К атмосферным колоннамобычно относят колонны, в верхней части которых рабочее давление незначительно превышает атмосферное и опре­деляется сопротивлением коммуникаций и аппаратуры, расположенных на потоке движения паров ректификата после колонны. Давление в нижней части колонны зависит в основном от сопротивления ее внутренних устройств и может значительно превышать атмосферное. Применяются при перегонке стабилизированных или отбензиненных нефтей на топливные фракции и мазут;

В вакуумных колоннахдавление ниже атмосферного (создано разрежение), что позволяет снизить рабочую температуру процесса и избежать разложения продукта . Величина остаточного давления в колонне определяется физико-химическими свойствами разделяемых продуктов и главным образом допустимой максимальной температурой их нагрева без заметного разложения. Предназначены для фракционирования мазута на вакуумный (глубоковакуумный) газойль или узкие масляные фракции и гудрон;

В колоннах, работающих под давлением (1-4 МПа),применяемые при стабилизации или отбензинивании нефтей, стабилизации газовых бензинов, бензинов перегонки нефти и вторичных процессов и фракционировании нефтезаводских или попутных нефтяных величина последнего может значительно превышать атмосферное .

По технологическому назначению колонные аппараты подразделяются на колонны атмосферных и атмосферно-вакуумных установок, разделения нефти и мазута, колонны установок вторичной перегонки бензинов, каталитического крекинга, установок газоразделения, установок регенерации растворителей при депарафинизации масел и др.

По типу внутренних контактных устройств различают тарельчатые, насадочные и пленочные колонные аппараты.

В тарельчатых аппаратах(рис. VII-1, а) контакт между фазами происходит при прохождении пара (газа) сквозь слой жидкости, находящейся на контактном устройстве (тарелке). В ректификационных и абсорбционных колоннах применяются тарелки различных конструкций (колпачковые, клапанные, струйные, провальные и т.п.), существенно различающиеся по своим рабочим характеристикам и технико-экономическим данным.

В насадочных колоннах(рис. VII-1, б) контакт между газом (паром) и жидкостью осуществляется на поверхности специальных насадочных тел, а также в свободном пространстве между ними. В нефтегазопереработке в основном применяются тарельчатые колонны. Однако в последние годы в связи с созданием эффективных насадок возрос интерес и к насадочным колоннам, особенно это относится к вакуумным процессам, приобретающим в этом случае ряд положительных характеристик: низкое гидравлическое сопротивление, малая задержка жидкости, высокая эффективность в широком интервале изменения нагрузок по пару (газу) и жидкости и др.

В пленочной колонне(рис. VII-1, в) фазы контактируют на поверхности тонкой пленки жидкости, стекающей по вертикальной или наклонной поверхности.





-*— - жидкая фаза

-з= - паровая (газовая) фаза

Рис. VII-1. Схемы основных типов колонных аппаратов:

а — тарельчатый; б — насадочный; в — пленочный; 1 — корпус колонны; 2 — полотно та­релки; 3 — переточное устройство; 4 — опорная решетка; 5 — насадка; 6 — распределитель; 7 — трубная решетка; 8 — трубка

Читайте также: