Автор работы: Пользователь скрыл имя, 06 Февраля 2014 в 17:55, курсовая работа
Целью данного проекта является разработка технологической схемы узла алкилирования бензола пропиленом в присутствии катализатора треххлористого алюминия.
Перечень сокращений и условных обозначений ………………………………………………5
Введение…………………………………………………………………………………………..6
1 Аналитическая часть
1.1 Историческая справка о методах получения и использования продукта…………………8
1.2 Выбор и обоснование метода производства. Химизм процесса………………………….10
2. Расчётно-технологическая часть
2.1 Описание технологической схемы узла алкилирования бензола пропиленом
в присутствии катализатора трёххлористого алюминия………………………………………13
2.2 Техническая характеристика сырья, полуфабрикатов и продуктов………………………15
2.3 Материальный баланс производства………………………………………………………..19
2.4 Выбор и технологический расчёт основного и вспомогательного оборудования……….23
2.5 Тепловой расчёт……………………………………………………………………………....30
2.6 Механический расчёт оборудования………………………………………………….….....33
2.6.1 Расчёт толщины обечайки корпуса, работающей под внутренним давлением………..34
2.6.2 Расчёт укрепления одиночного отверстия на обечайке корпуса, работающей под внутренним давлением…………………………………………………………………………..35
2.6.3 Расчёт эллиптического днища корпуса, работающего под давлением…………………35
2.6.4 Расчёт укрепления отверстия……………………………………………………………...37
2.6.5 Расчёт укрепления отверстий……………………………………………………………..38
2.6.6 Определение расчётных условий для аппаратов колонного типа от ветровых нагрузок…………………………………………………………………………………………...40
2.6.7 Определение периода собственных колебаний аппарата…………………………….....40
2.6.8 Расчёт корпуса колонного аппарата на прочность и устойчивость.
Расчёт напряжений………………………………………………………………………………45
2.6.9 Расчёт опорной обечайки……………………………………………………………….....51
2.6.10 Проверка устойчивости опорной обечайки в зоне отверстия………………………....51
3 Охрана труда. Безопасность жизнедеятельности……………………………………………55
Заключение……………………………………………………………………………………….59
Список литературы………………………………………………………………………………60
Спецификация…………………………………………………………………………………....61
2.6.8 Расчёт корпуса колонного аппарата на прочность и устойчивость.
Расчёт напряжений.
Продольные напряжения σч на наветренной стороне:
σ x1 = ;
В рабочих условиях:
при х0=116
σx1 = кгс/см2
В условиях монтажа:
При х0=116
σx1 = кгс/см2
на подветренной стороне:
σx2 =
В рабочих условиях:
При х0=116
σx2 =216 кгс/см2
В условиях монтажа:
При х0=116
σx2 =-44 кгс/см2
Кольцевые напряжения:
σу= ;
при х0=116
σу= кгс/см2
Эквивалентные напряжения на ветреной стороне:
σE1=
В рабочих условиях:
При х0=116
σE1= =577 кгс/см2
В условиях монтажа:
при х0=116
σE1= кгс/см2
на подветренной стороне:
σЕ2=
В рабочих условиях:
при х0=116
σЕ2= =586 кгс/см2
В условиях монтажа:
при х0=116
σЕ2= =44 кгс/см2
Условие прочности:
На ветреной стороне:
max {[σx1]σE1}≤[σ]k·φT
[σ]k – допускаемое напряжение для корпуса колонны, при расчётной температуре, кгс/см2
В рабочих условиях:
при х0=116
577<1465*0,9=1319 кгс/см2
Условие выполнено.
В условиях монтажа:
при х0=116
8<1540*0,9=1386 кгс/см2
Условие выполнено.
На подветренной стороне:
max {[σx2]σE2}≤[σ]k·φT
В рабочих условиях:
при х0=116
586<1319 кгс/см2
Условие выполнено.
В условиях монтажа:
при х0=116
44<1540 кгс/см2
Условие выполнено.
Проверка устойчивости:
В рабочих условиях:
при х0=116
;
0,096<1,0;
Условие выполнено.
В условиях испытания:
при х0=116
0,046<1,0;
Условие выполнено.
В условиях монтажа:
при х0=116
;
0,031<1,0;
Условие выполнено.
В рабочих условиях:
Допускаемое осевое сжимающее усилие, кгс
[F]=
где [F]p – допускаемое осевое сжимающее усилие из условия прочности
[F]p=
[F]E – допускаемое осевое сжимающее усилие в пределах упругости из условия устойчивости;
[F]E=min{[F]E1;[F]E2}
Допускаемый изгибающий момент, кгс·см
где [М]р – допускаемый изгибающий момент из условия прочности
[М]р=
[М]E – допускаемый изгибающий момент в пределах упругости из условия устойчивости;
[М]E= = = =38603931
ny – коэффициент запаса устойчивости.
В условиях испытания:
Допускаемое осевое сжимающее усилие, кгс
= =678494
где [F]p – допускаемое осевое сжимающее усилие из условия прочности
[F]p= =
- допускаемое осевое сжимающее усилие в пределах упругости из условия устойчивости;
где
Допускаемый изгибающий момент, кгс·см
= =28230487
где - допускаемый изгибающий момент из условия прочности
[М]р=
[М]E – допускаемый изгибающий момент в пределах упругости из условия устойчивости;
[М]E= = =
ny – коэффициент запаса устойчивости.
В условиях монтажа:
Допускаемое осевое сжимающее усилие, кгс
= =506626
где [F]p – допускаемое осевое сжимающее усилие из условия прочности;
[F]p= = 559568
- допускаемое осевое сжимающее усилие в пределах упругости из условия устойчивости;
где 1193222
Допускаемый изгибающий момент, кгс·см
= =20707212
где - допускаемый изгибающий момент из условия прочности;
[М]р=
[М]E – допускаемый изгибающий момент в пределах упругости из условия устойчивости;
[М]E= = =
ny – коэффициент запаса устойчивости.
2.6.9 Расчёт опорной обечайки.
Проверка прочности сварного шва, соединяющего корпус колонны с опорной обечайкой:
min
где D3 – диаметр опорной обечайки в расчётном сечении, см;
- толщина сварного шва, в месте приварки опорной обечайки, см;
МZ – расчётный изгибающий момент в месте приварки корпуса колонны к опорной обечайке, см;
FZ – осевое сжимающее усилие в расчётном сечении, кгс;
- коэффициент прочности сварного шва, присоединяющий опорную обечайку к корпусу колонны;
и - допускаемые напряжения для опорной обечайки и корпуса колонны, соответственно, кгс/см2.
В рабочих условиях:
86<879 кгс/см2
В условиях испытания:
62<1362 кгс/см2
Условие выполнено.
2.6.10 Проверка устойчивости опорной обечайки в зоне отверстия.
где F4 и M4 – осевое сжимающее усилие и расчётный изгибающий момент в сечении нижнего опорного кольца аппарата;
- коэффициенты.
В рабочих условиях:
;
0,07<1
В условиях испытания:
;
0,032<1
Условие выполнено.
В рабочих условиях:
Допускаемое осевое сжимающее усилие, кгс:
=
где [F]p – допускаемое осевое сжимающее усилие из условия прочности;
[F]p= =3,14
- допускаемое осевое сжимающее усилие в пределах упругости из условия устойчивости;
где
= 2904921
Допускаемый изгибающий момент, кгс·см:
=
где - допускаемый изгибающий момент из условия прочности;
[М]р=
[М]E – допускаемый изгибающий момент в пределах упругости из условия устойчивости;
[М]E= = =
ny – коэффициент запаса устойчивости.
В условиях испытания:
Допускаемое осевое сжимающее усилие, кгс:
=
где [F]p – допускаемое осевое сжимающее усилие из условия прочности;
[F]p= =1366074
- допускаемое осевое сжимающее усилие в пределах упругости из условия устойчивости;
где
Допускаемый изгибающий момент, кгс·см:
=
где - допускаемый изгибающий момент из условия прочности;
[М]р=
[М]E – допускаемый изгибающий момент в пределах упругости из условия устойчивости;
[М]E= = =
ny – коэффициент запаса устойчивости.[5]
3. Охрана труда. Безопасность жизнедеятельности.
Охрана труда в химической промышленности является научной дисциплиной, изучающей правовые, теоретические и практические вопросы обеспечения безопасных и здоровых условий труда на производстве, предупреждения пожаров и взрывов. Охрана труда и противопожарная защита невозможны в отрыве от организации и технологического производства, устройства зданий и сооружений. Знание основ охраны труда, техники безопасности является обязательным для всех работников химического предприятия.[6]
Таблица 14 - Основные факторы на производстве[2]
Классы опасных факторов производства |
Характеристика факторов |
|
ФИЗИЧЕСКИЕ
|
1.механические В цехе применяется технологическое оборудование (насосы), имеющие движущиеся части, что вызывает опасность получения механических травм. 2.термические Наличие и применение в производстве пара, конденсатора, продуктов с высокой температурой (реакционная масса) обуславливают опасность термических ожогов. 3.воздействие электротока Большинство технологического оборудования снабжено приводами от электродвигателей, что вызывает опасность поражения электротоком. |
|
ПСИХОФИЗИЧЕСКИЕ |
1.Чрезмерное напряжение Оно может возникать при постоянном контроле технологических параметров процесса в операторной. 2.Утомление (связано со сменной работой). |
|
ХИМИЧЕСКИЕ |
1.Влияние вредных веществ Для продувки технологического оборудования и коммуникаций применяется азот, представляющий опасность получения удушья от недостатка кислорода в процессы проведения продувок и других работ. |
Пожарная безопасность. Узел алкилирования цеха 402-409 является пожаро - и взрывоопасным и относится по пожарной характеристике к категории А, т.к. в них имеются горючие газы (пропан, пропилен) и ЛВЖ с температурой вспышки не более 28°С в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные газовоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 КПа, вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом в таком количестве, что расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 КПа.
Узел алкилирования цеха 402 -409 по классу взрывоопасных зон относится к В-1а, это помещения, в которых при нормальной эксплуатации взрывоопасные смеси горючих газов или пара с воздухом, или другими окислителями не имеют места, а возможны только в результате аварий или неисправностей, а по классу пожароопасных зон к П–Ш, пространство наружных установок, содержащих жидкости с температурой вспышки более 60ºС и твердые горюющие вещества.
Возможные причины образования взрывоопасной смеси ППФ.
1. При проникновении извне воздуха в аппараты с взрывоопасным газом – ППФ, вследствие нарушения герметичности или неправильных действий обслуживающего персонала;
2. При проведении химических процессов;
3. При отключении аппаратов на ремонт и пуск его после ремонта.
В зависимости от безопасного экспериментального максимального зазора (БЭМЗ) происходит категорирование взрывоопасных смесей, т.к. БЭМЗ входит в интервал 0,5-0,9 мм, категория взрывоопасной смеси 11 В.
В зависимости от температуры самовоспламенения смеси подразделяется на группы. Температура воспламенения ППФ находится в интервале 410-466ºС, поэтому относится к группе Т 1, Т 2
Основные меры пожарной безопасности, используемые на производстве:
- противопожарные преграды – это разрывы между зданиями и сооружениями, противопожарные стены, обваловки, перекрытия, двери;
- защита помещения от
- огнестойкость зданий и
- наличие эвакуационных путей;
производственное здание
- использование первичных
- пожарная связь и сигнализация
предназначаются для своевремен
Электробезопасность. По степени опасности поражения электрическим током узел алкилирования относится к помещению повышенной опасности. Это помещения, в которых отсутствуют условия, создающие «повышенную опасность» (сырье помещения или с проводящей пылью; С температурой воздуха, длительное время превышающую 30ºС; токопроводящими полами, где имеется опасность одновременного прикосновения к металлическим конструкциям и металлическим корпусам электрооборудования) и «особую опасность» (особо сырые помещения, с едкими парами и газами).