Реферат: Реконструкция основного оборудования отделения абсорбции

--PAGE_BREAK--Тепловой баланс
Тепло абсорбции в абсорбере:

<img width=«299» height=«90» src=«ref-1_690681414-904.coolpic» v:shapes="_x0000_i1031">содержание воды в поступающей кислоте  [9]
qол, q98%— теплота образования кислоты при температуре 55°С.
q98%= 1669ккал/кг H2O=6933,11кДж/кг H2O

qол= 2046ккал/кг H2O=8572,74кДж/кг H2O
Таким образом, в теплообменнике нужно будет отвести 1123,8 кВт теплоты.


Гидравлический расчёт
Массовая скорость жидкости к сечению горловины рассчитывается следующим образом:
Для сухой трубы Вентури сопротивление находим по формуле [8].
zс= 0,2 – коэффициент сопротивления.
rГ– плотность газа в абсорбере, кг/м3.
Сопротивление орошаемого скруббера:
3.2.    Расчёт абсорбера – теплообменника
За счёт выделившегося в ходе абсорбции тепла Q=1123,8 кВт орошающая кислота разогревается.

Нагрев кислоты составит:
LH, LK– начальное и конечное количество жидкой фазы:
С98%, Сол – теплоёмкость 98% кислоты и образующегося 20% олеума.

С98%=0,342ккал/кг*град=1,433кДж/кг*К

Сол=0,340ккал/кг*град=1,425кДж/кг*К
  За основу абсорбера – теплообменника принимаем кожухотрубчатый теплообменник с диаметром кожуха 1 м, трубками 38х2,5 мм. Для шахматного варианта разбивки трубного пучка принимаем нормализованный шаг.

Основные параметры решётки:

Количество трубок по диагонали шестиугольника:
Принимаем в=17.
Количество трубок на стороне шестиугольника:

А=(в+1)/2=(17+1)/2=9

Число трубок в зоне шестиугольника:

N=3a(a-1)+1=3*9(9-1)+1=217шт

Предварительная прорисовка трубной решётки показала, что на ней можно разместить 317 трубок.

Смоченный периметр трубок

П=3.14*d*n=3,14*0,033*317=32,86м

Площадь сечения трубного пространства:
Минимальная плотность орошения в плёночном абсорбере для обеспечения смоченности внутренней поверхности трубок:
mЖ=10,4мПа – вязкость олеума при 60С

s=70 мН/м – поверхностное натяжение олеума [9]
Тогда, количество жидкости, необходимой для орошения теплообменника:
Таким образом, необходимо дополнительно подать не менее Lдоп=64514-16846=47668кг/ч

   Общая температура олеума на входе в абсорбер – теплообменник, за счёт смещения с дополнительным количеством олеума, подаваемого при 30С из уравнения:
Пусть охлаждающая вода в теплообменнике нагревается с 20С до 25С. Тогда средняя разность температур:

<img width=«12» height=«135» src=«ref-1_690682318-252.coolpic» v:shapes="_x0000_s1027"><img width=«12» height=«135» src=«ref-1_690682570-263.coolpic» v:shapes="_x0000_s1026">65,3    25          Dtб=40,3С

                   

                    <img width=«269» height=«101» src=«ref-1_690682833-710.coolpic» v:shapes="_x0000_i1032">

30      20          Dtм=10С
Примем предварительно значение коэффициента теплопередачи в абсорбере – теплообменнике К=750 Вт/м2К. Тогда необходимая поверхность теплообмена составит:
Тогда длина трубки теплообменника предварительно:
Принимаем l=2м.

Количество газа в аппарате при его средней температуре:
V=20589,72-0,8-1616,04=19296,8 нм3/ч

Объёмный расход газа в теплообменнике.
Скорость газа в трубках теплообменника:
Плотность орошения трубного пространства (объёмная):
rж=1880 кг/м3 – плотность олеума при 40С [9]

Критерий плёнки жидкости:
Критерий Рейнольдса газа:
где mГ=0,021*10-3Па*с – вязкость газа

    rГ-плотность газа 19296,8/11597,5=1,7 кг/м3

Критерий Прандтля плёнки при t=40С:
где СОЛ=1425 Дж/кгК — теплоёмкость олеума.

mЖ=15,4*10-3Па*с – вязкость олеума при 40С

lЖ=0,3ккал/м*ч*град=0,349Вт/м*град.

Критерий Нуссельта модифицированный:
Коэффициент теплоотдачи:
где u=mЖ/rЖ=15,4*10-3/1840=8,37*10-6 м2/с
Количество охлаждающей воды:
VВ=0,054 м3/с

Диаметр штуцера при w=1,5 м/с принимаем dу=200мм

Проход по межтрубному пространству при размещении перегородок с шагом 0,3 м:
Критерий Нуссельта для межтрубного пространства [11]
ej=0,6 – коэффициент учитывающий угол атаки.

PrВ=(CBmB)/lB=6,5 – критерий Прандтля для охлаждающей воды при её средней температуре 22,5 С.

Prcт=5,3 – критерий Прандтля при средней температуре стенки.
Коэффициент теплоотдачи со стороны воды:
где lВ=0,618

Коэффициент теплопередачи:
где lст=17,5 Вт/мК – теплопроводность стенки

rB=5,55*10-4 м2К/Вт – загрязнённость со стороны воды

Уточняем поверхность теплообмена:
Длина трубок теплообменника:
принимаем l=4 м.
4. Прочностной расчёт основных элементов оборудования

4.1. Прочностной расчёт трубы Вентури
1.    Данные для расчёта:
Давление расчётное PR=0,11Мпа

Температура расчётная tR=100C

2.    Расчёт конической обечайки диффузора:
Допускаемое напряжение при 20 С:

[s]20=140Мпа, при 100 С [s]t=130Мпа

Пробное давление при гидроиспытании
Толщина стенки обечайки:
где DК=1м – расчётный диаметр конической обечайки;

jР=1 – коэффициент сварного шва;

a1=3,5°— угол конусности.
С учётом прибавки на коррозию

SK=SKR+C=0,4+2=2,4мм

Окончательно принимаем SK=4мм.

Допускаемое внутреннее избыточное давление
Так как PRи Рпр < [P], условие прочности выполняется.

3.    Расчёт конической обечайки конфузора.
Где DK=1,2м расчётный диаметр обечайки;

a1– угол конусности 14°
Принимаем окончательно SK=4 мм

Допускаемое внутреннее избыточное давление:
Условие прочности выполняется.

4.    Расчёт фланцевого соединения.
4.1.     Исходные данные S=4мм, D=1м, PR=0,11Мпа, tR=100C
Фланец плоско приварной для аппаратов, болты ВСт5

Прокладка – плоская, неметаллическая, фторопласт.

Диаметр болтов М20.

4.2.     Расчётная температура фланцевого соединения.
4.3.     Диаметр болтовой окружности
Принимаем DБ=1090мм.

4.4.     Наружный диаметр фланца
4.5.     Наружный диаметр прокладки
4.6.     Средний диаметр прокладки
4.7.     Эффективная ширина прокладки
4.8.     Расчётные параметры прокладок
4.9.     Ориентировочное число болтов
Принимаем
4.10.   Ориентировочная толщина фланца
Принимаем
4.11.   Безразмерные параметры
4.12.   Угловая податливость фланца
Где Еф=1,91*105Мпа – модуль продольной упругости материала фланца.
4.13.   Линейная податливость прокладки
Еn=2000Мпа – модуль продольной упругости материала прокладки;

Sn=2мм – толщина прокладки;
4.14.   Расчётная длина болта
Где lБ0– длина болта между поверхностями головки болта и гайкой 65 мм.
4.15.   Линейная податливость болтов
Где fБ=2,35*10-4 м2 – расчётная площадь поперечного сечения болта по внутреннему диаметру резьбы;

ЕБ=1,99*105Мпа – модуль продольной упругости материала болта.
4.16.   Параметры
4.17.   Коэффициент жёсткости фланцевого соединения
4.18.   Нагрузка действующая на фланцевое соединение от внутреннего избыточного давления.
4.19.   Реакция прокладки в рабочих условиях
4.20.   Усилие возникающее от температурных деформаций
4.21.   Болтовая нагрузка в условиях монтажа
4.22.   Болтовая нагрузка в рабочих условиях
4.23.   Приведённые изгибающие моменты в диаметральном сечении фланца
Расчётное значение M=0,012 МН*М

4.24.   Условие прочности болтов
Условие выполнено.

4.25.   Условие прочности прокладки
Условие выполнено.
5.    Расчёт форсунки
Зададимся давлением жидкости на входе в форсунку РВХ=1500кПа (15кгс/см2), расход жидкости L=12806кг/ч=6,998м3/ч=6998л/ч, корневой угол факела 2j=60°, физические свойства жидкости r=1830кг/м3, u=1,09*10-5м2/с=0,109см2/с.

Для величины корневого угла 2j=60°, находим mС=0,45 [6].

Площадь поперечного сечения сопла:
Радиус сопла 8 мм.

Массовая скорость истечения из сопла:
Принимаем по конструктивным соображениям:

N=4, t=0,5, q=30°, LK=35, s=90°

Радиус вихревой камеры:
По величине t=0,5, q=30°, mС=0,45.

АЖZ=0,7 главный параметр форсунки

<img width=«78» height=«31» src=«ref-1_690683543-279.coolpic» v:shapes="_x0000_i1033">-коэффициент распада тангенциального канала.

Диаметр тангенциального канала:
Принимаем dВХ=12 мм

Расстояние от оси форсунки до оси тангенциальных каналов:
Число Рейнольдса тангенциальных каналов:
Находим при
Расчётный коэффициент расхода тангенциальных каналов:
Главный параметр форсунки:
Приближённое значение относительного радиуса:
Число Рейнольдса вихревой камеры:
При
Относительная длина вихревой камеры:
Относительная длина вихревой камеры с учётом трения:
Главный параметр относительно сопла: ZЖ=tZ=0,5*1,414=0,707

По ZЖ=0,707, b3=0,33

При b3=0,33, a=0,9 [10]

Относительный радиус b1=atb3=0,9*0,5*0,33=0,148, из графика [рис.23.10] e=0,92.

Главный параметр форсунки относительно вихревой камеры с учётом вязкости жидкости:
Коэффициент расхода форсунки относительно вихревой камеры:
Или по отношению к соплу:
Расход жидкости через форсунку:
4.2. Прочностной расчёт холодильника
1.    Обечайка корпуса
Расчётное давление РR=0,4Мпа

Температура tR=25 C

Материал ВСт3сп5 ГОСТ 14637-79

Допускаемое напряжение [s]=140Мпа
Где D=1м – диаметр кожуха теплообменника

j=1, коэффициент прочности сарного шва
С учётом прибавки на коррозию:
Окончательно принимаем с запасом S=6мм

Допускаемое внутреннее избыточное давление:
2.    Укрепление отверстий
Расчётный диаметр обечайки DR=D=1м.

Ширина рабочей зоны укрепления в обечайке:
Расчётный диаметр одиночного отверстия не требующего укрепления:
Так как для штуцера с Dу200 мм, dR=220мм укрепление не требуется.
3.    Расчётные параметры трубной решётки
Коэффициент перфорации трубной решётки:
Где dT=0.038м – наружный диаметр трубы;

ST=0.0025м – толщина стенки трубы;

ZT=317 – число труб;

А1 – расстояние от оси аппарата до оси наиболее удалённой трубы:
Расчётный коэффициент перфорации трубной решётки:
Где Sпр=0,030 м – глубина развальцовки труб;

SP– толщина трубной решётки:
TR=0,048м – шаг отверстий в решётке.

Принимаем SP=0,04м
Коэффициент, учитывающий жёсткость трубной решётки:
y=0,17 – коэффициент жёсткости перфорированной плиты при aР=0,47;

d=0,039м – диаметр одиночного отверстия
Цилиндрическая жёсткость трубных решёток:
Где ЕР=2,15*105 Мпа – модуль упругости материала решётки;

Dy=0,092-0,207*2,15*105*0,0183=0,024 МН*м
4.    Основные характеристики жёсткости и упругости элементов аппарата
Модуль упругости основания:
Где ЕТ=2,15*105Мпа – модуль упругости материала труб;

L=4м — расстояние между трубными решётками.
Девиационный коэффициент основания:
Где lПР=0,29*lП2=0,29*0,65=0,1885м; lП2=0,65м — расстояние от трубной решётки до второй перегородки;

JT– момент инерции поперечного сечения трубы:
Коэффициенты:
S1– толщина стенки в месте приварки к решётки, S1=SE=  S=0,008 м

Жесткость стенки кожуха при изгибе:
R1=1,073м – расстояние от центра тяжести сечения фланца до оси аппарата
Жёсткость фланцевого соединения при изгибе:
Приведенное отношение жёсткости труб к жёсткости кожуха:
Приведённое отношение жёсткости труб к жёсткости фланцевого соединения:
Коэффициенты учитывающие влияние давления среды в аппарате на изгиб фланцев кожуха и камеры соответственно:
Коэффициенты, учитывающие влияние беструбного края решётки на поддерживающую способность труб:
5.    Расчёт усилий
Приведённое давление:
aК, aТ– коэффициенты линейного расширения материалов кожуха и труб.

aК=aТ=15,1*10-6 1/ос

температура кожуха аппарата tK=21 C;

температура стенок труб tT=35 C;

температура сборки аппарата t=20 C.
Вспомогательная величина p1:
Изгибающий момент и поперечная сила в месте соединения решётки с кожухом:
Изгибающий момент и поперечная сила, распределённые по контуру перфорированной части трубной решётки:
Изгибающий момент и осевая сила в месте соединения кожуха с трубной решёткой:
Изгибающий момент и осевая сила в месте соединения трубы с решёткой:
Осевая сила в месте соединения трубы с решёткой:
6.    Проверка прочности и жёсткости труб
Условие выполняется.
Условие выполняется.

Нагрузка на единицу площади при соединении труб с решёткой:
Напряжение при срезе сварного шва:
s— расчётная высота сварного шва в месте приварки трубы к решётке.
Допускаемая нагрузка, приходящаяся на единицу площади условной поверхности [q]=14,7Мпа

Допускаемое напряжение при срезе сварного шва [t]=0,5[s]=0,5*140=70Мпа
Условие прочности:
Условие выполняется.

Допускаемая разность температур в кожухе и трубах в аппаратах с неподвижными трубными решётками:
Что превышает действительную разность температур.
5. Выбор насосно-компрессорного и вспомогательного оборудования

   Перемещение воздуха и газов в сернокислотном производстве осуществляется вентиляторами и дымонасосами – при напоре менее 1000 кгс/м2, нагнетателями – при напоре свыше 1000 мм.рт.ст. и отсутствии охлаждения газа в процессе сжатия; компрессорами, вакуум – насосами и воздуходувками водокольцевого типа.

   Выбор машин для перемещения газов и воздуха производится исходя из требуемых производительности и давления.
5.1.Нагнетатели
   Для перемещения газов служат нагнетатели (воздуходувки), устанавливаемые в системе после сушильного отделения. Газ, поступающий в газодувку охлаждён и очищен от примесей которые смогли бы вызвать коррозию – нарушить работу нагнетателя. В производстве серной кислоты все аппараты, расположенные до нагнетателя, работают при  разрежении (в условиях вакуума); аппараты, расположенные в контактном и абсорбционном отделениях, то есть после нагнетателя – под некоторым избыточным давлением, по таблице 10.2 /9/.

При плотности газа r=1,46 кг/м3,

Разряжение на входе Р=4,9 кПа и t=50 С,

Производительности Q=20589,72 м3/час.

Выбираем нагнетатель: Q=5,72 м3/сек

400-12-3

у которого производительность 25000м3/час, Н – общий напор 17,15/1850 кПа/мм.вод.ст.

мощность электродвигателя N=250 кВт

частота вращения вала нагнетателя, n=2965 об/мин.

Расчёт нагнетателя:

1)        объёмная производительность нагнетателя G=Q*r=20589.72*1.46=29946.8 кг/ч

2)        потребляемая мощность:
где Q– производительность нагнетателя, м3/сек; Н – полный напор, мм; r— плотность газа, кг/м3; g– ускорение силы тяжести м/сек2; h— КПД нагнетателя (0,7-0,85).

   Для регулирования количества газа, подаваемого нагнетателями, на всасывающих и нагнетательных трубопроводах установлены задвижки. При пуске нагнетателя закрывают задвижку на линии всасывания и полностью открывают на линии нагнетания. Затем при достижении числа оборотов электродвигателя, задвижку открывают до тех пор, пока нагнетатель не будет давать нужное количество газа.



5.2. Центробежные вентиляторы
   В зависимости от величины напора центробежные вентиляторы делятся на три группы: низкого давления – с напором до 100 кгс/м2; среднего давления – с напором 100-300 кгс/м2; высокого 300-1500 кгс/м2.

   Они служат для отсасывания или нагнетания значительных объёмов воздуха или газа при небольшом напоре.

   Напор развиваемый вентилятором состоит из:

А) НСТ – напор на трение газа о стенки
Где m=0,04 – коэффициент трения о стенки при малой степени коррозии;

L– длина газохода;

D– диаметр газоходов;

g— удельный вес газа при 0°Cи 760 мм.рт.ст., кг/м3;

u— скорость газа при, при Q=8000 м3/ч и D=600мм, u=8м/с; по номограмме /9, с.237/ g=9,81 м/с2.

x— коэффициент местных сопротивлений

Sx=0,85+1+2+0,5=4,35, где x=0,85 – вход в трубу с выступающим концом /9/;

x=1 – плавный поворот на 90°/9/;

x=2 – поворот на 90°с нишей /9/;

x=0,5 – поворот на 45°/9/;

g=1,7 кг/м3 – удельный вес газа
б) динамического напора:
полный напор:
мощность (в кВт)0 потребляемая вентилятором:
где hВ=0,8; hn=0,98
по табл. IV-16 /9/ выбираем вентилятор
ЦЧ-70 с Qmin=7600 м3/ч; Н=24кгс/м2; n=500 об/мин; Qmax=15500 м3/ч; Н=100 кгс/м2; n=1000; h=0,8
5.3. Насосы
   Для орошения абсорберов в сернокислотных системах приходится перекачивать большое количество кислот. Орошающая кислота должна подаваться непрерывно и равномерно, перебои в её подаче приводят к нарушению технологического режима и потому недопустимы.

   Для перекачивания серной кислоты и олеума применяют одноступенчатые насосы, типа Х, в горизонтальном исполнении, консольные с рабочими колёсами одностороннего входа. Производительность и напор центробежных насосов не зависит от плотности перекачиваемой жидкости, то есть центробежный насос поднимает одно и то же количество любой жидкости на одинаковую высоту.

   Определим напор нашей установки для подачи Q=16938,78 м3/ч серной кислоты концентрацией (98%) при 50°С по кислотопроводу общей длиной L=150м (включая высоту нагнетания Нn=12м, всасывания НВ=1м) со следующими местными сопротивлениями, вход в трубу с закруглёнными краями; два шороховатых колена a=60°; один отвод d/R=1,0; два нормальных вентиля.

По графику (рис.IV-17. 9) находим; диаметр кислотопровода d=0,15м, скорость кислоты V=0,25м/с, сопротивление равно h=0.06м на 100мм. Для кислоты концентрацией 98,5% H2SO4по рис. IV-8 /9/ находим f=1,6 – поправочный коэффициент.

Следовательно, h=1,5*0,06*1,6=1,144 м.

Потеря напора на местных сопротивлениях /9, по табл. IV-3/:
Тогда напор насоса
Мощность на валу насоса NH(кВт) рассчитывается по формуле:
Q=16938,78 м3/ч=4,7м3/с – производительность насоса;

g=1843,7 кг/м3 – удельный вес серной кислоты концентрацией 98,5%;

H=13,166 м – напор насоса;

h=0,75 – КПД насоса;

откуда:
Выбираем по табл. IV-7 /9/ погружной одноступенчатый насос марки 2Х-9(Е)-5(1), у которого следующие технические характеристики:

Q=20м3/ч; Н=13,8м

Диаметр рабочего колеса dK=115(135)

N=2900 об/мин, мощность на валу NH=1,7 кВт.

   Буква Е в скобках обозначает, что насос для олеума, моногидрата и сушильной кислоты, класс стойкости к кислоте II, цифра после букв – коэффициент быстроходности, уменьшенный в 10 раз.
5.4.Сборники кислоты и олеума
   Сборники при олеумном и моногидратном абсорберах выполняются из стали Ст.3, а футерованы кислотоупорным кирпичом или кислотоупорными плитками. Штуцера большого диаметра также футеруют, штуцера малых диаметров защищают чугунными вкладышами. В тех штуцерах, где подводящая труба погружена в кислоту, ставят так же чугунные патрубки; сифоны для выхода кислоты, так же чугунные.

    Сборники при олеумном абсорбере изготавливают так же Ст.3, иногда без футеровки; патрубки и сифоны стальные.

   Выбираем бак олеума из Ст.3 с футеровкой. Цилиндрический, вертикальный.

D=3000мм, Н=2830мм
Объём бака: V=7,067*2,830=20м3
6. Монтаж оборудования

   Поставка абсорбционной установки на площадку осуществляется по блокам: ёмкость, холодильник, скруббер Вентури.

   Перед монтажом проводят наружный осмотр каждого блока, при этом проверяют соответствие чертежам и техническим условиям, комплектность документации, отсутствие внешних повреждений.

   Сдача и приём оформляется актом, в случае обнаружения дефектов их устраняет завод изготовитель.

   Монтаж установки осуществляется с помощью башенного крана любого типа, имеющего грузоподъёмность более 80 тонн. С точки зрения мобильности и манёвренности целесообразно использовать  автомобильные краны. Монтаж аппарата стреловыми кранами характеризуется малой продолжительностью работ и высокой производительностью /20/.

   Во время монтажа делают проём в перекрытие этажерки с той стороны с которой устанавливают установку. После монтажа перекрытие вновь восстанавливается в первоначальное положение.

   Монтаж установки осуществляется по блокам в следующей последовательности. В первую очередь устанавливают ёмкость. Нижняя часть которой должна быть выше фундамента на 200мм, затем стрела плавно передвигается на 90°и ёмкость опускается на фундамент, положение ёмкости тщательно выверяется.

   Следующий этап – это установка холодильника, который устанавливается в полностью собранном виде, на ёмкость и закрепление его с помощью фланцевого соединения. Для герметичности соединения, между аппаратами устанавливают уплотнительную прокладку.

   Заключительным этапом является установка на холодильник скруббера Вентури, который так же устанавливается в полностью собранном виде и закрепляется с помощью фланцевого соединения. После чего аппарат подвергают гидроиспытанию.
6.1. Монтаж холодильника и скруббера

   Монтируемый аппарат с помощью крана устанавливается нижней частью на шарнир, верхней частью нашпальную выкладку. К верхней части аппарата крепится тормозная оттяжка, которая включается в работу в положении неустойчивого равновесия для доведения аппарата под действием силы тяжести на место установки. Стойки гидроподъёмника устанавливаются краном по обе стороны аппарата и расчаливаются. Опоры стоек соединяются полиспатами с поворотным шарниром поднимаемого аппарата. Подъём аппарата осуществляется траверсой, на которую аппарат опирается.

В местах крепления траверсы к корпусу аппарата на корпусе устанавливается разъёмный хомут. От сдвига вдоль корпуса аппарата хомут удерживается стяжками и распорками, укрепляемыми за штуцера. На хомуте привариваются элементы шарнирной опоры.

При неточной установке оснований стоек в исходное положение стойки при передаче на них нагрузки расходятся, образуя в плоскости подъёма угол («ножницы»).

В  процессе  подъёма стойки  гидроподъёмника постепенно наклоняются на угол 45 градусов. Полиспаты, соединяющие опоры стоек и шарнирную опору аппарата, перед началом подъёма подвергаются натяжению.

Боковые расчалки стоек в процессе подъёма не работают, но при боковом ветре могут подвергаться натяжению.

При установке несущих стоек в центре тяжести аппарата максимальный   вес   поднимаемого   аппарата   соответствует грузоподъёмности стоек. Таким образом при установке аппарата в вертикальное положение стойки стойки имеют наклон к горизонту 45 градусов. Обычно несущие стойки устанавливаются за центром тяжести аппарата в направлении от опоры.
7. Ремонт основного оборудования

7.1. Ремонт холодильника

  В процессе длительной работы теплообменные аппараты подвергаются загрязнению и износу. Поверхность их покрывается накипью, маслом, отложениями солей, смол, окисляется и т.п. С увеличением отложений возрастает термическое сопротивления стенки и ухудшается теплообмен.

Износ теплообменного аппарата выражается в следующем: 1) уменьшение толщины стенки корпуса, днища, трубных решеток; 2) выпучины и вмятины на корпусе и днищах; 3) трещины, прогары на корпусе, трубках и фланцах; 4) увеличение диаметра отверстий для труб в трубной решетке; 5) прогиб трубных решеток и деформация трубок; 6) нарушение гидро- и термоизоляции.

Подготовка к ремонту включает выполнение следующих мероприятий:

• Снижается  избыточное давление до  атмосферного  и  аппарат освобождается от продукта;

• Отключается арматура и ставятся заглушки на всех подводящих и отводящих трубопроводах;

• Проводится продувка азотом или водяным паром с последующей промывкой водой и продувкой воздухом;

• Составляется план и получается разрешениена огневые работы, если они необходимы в процессе ремонта;

• Составляется акт сдачи в ремонт.

Далее выполняются следующие работы:

• Снятие крышек аппарата, люков, демонтаж обвязки и арматуры;

• Выявление дефектов вальцовки и сварки, а также целостности трубок гидравлическим и пневматическим испытаниями на рабочее давление;

• Частичная смена или отключение дефектных трубок, крепление труб вальцовкой или сваркой;

• Ремонт футеровки и антикоррозионных покрытий деталей с частичной заменой;

• Ремонт или замена износившейся арматуры, трубопроводов, регулировка предохранительных клапанов;

• Смена уплотнений разборных соединений;

• Извлечение трубок, чистка внутренней поверхности корпуса аппарата и теплообменных трубок, зачистка отверстий в трубной решётке, зачистка

концов трубок;

• Замена части корпуса, днищ (крышек) и изношенных деталей;

• Изготовление новых трубок;

• Монтаж трубного пучка и вальцовка труб в решетке;

• Монтаж резьбовых соединений;

• Гидравлическое испытание межтрубной и трубной частей аппарата пробным давлением;

• Пневматическое испытание аппарата.

Основным конструктивными недостатками теплообменных аппаратов являются следущее:

1. Большая трудоёмкость разборки-сборки аппарата при чистке и замене трубного пучка;

2. Малая надёжность вальцовочных соединений трубок с трубной доской;

3. Сложность уплотнения крышкой трубной доски плавающей головки.

Отказы теплообменников происходят в основном из-за пропуска продукта через вальцовочные соединения и через уплотнение крышки плавающей головки и из-за корозин труб трубного пучка.

Наиболее трудоёмкими операциями при ремонте теплообменной аппаратуры являются:

1. Монтаж и демонтаж резьбовых соединений, очистка теплообменной аппаратуры;

2. Извлечение трубных пучков, ремонт и изготовление трубных пучков иихустановка;

3. Испытание теплообменника.

Снижение трудоёмкости работ по монтажу и демонтажу резьбовых соединений достигается применением пневматических и гидравлических гайковертов. После разбалчивания снимается крышка аппарата. Уменьшение трудозатрат на опускание и подъём тяжёлой крышки обеспечивается изготовлением поворотных кронштейнов, которые позволяют после разбалчивания отвести в сторону крышку и распределительную головку.

Извлекать трубные пучки можно только из теплообменников с плавающей головкой. Наименее механизированным способом является извлечение трубного пучка с помощью лебёдок и домкратов. Более прогрессивны специальные устройства для извлечения — экстрактроры. Они представляют собой приспособления, которые крепятся на фланце теплообменника и с

помощью домкрата или лебёдки выталкивают трубный пучок. Извлекаемый пучок движется вместе с тележкой, на которой крепиться его передняя часть.

Демонтаж проводится в следующей последовательности:

• Снимаются крышки теплообменного аппарата;

• Демонтируются детали плавающей головки;

• Проводится предварительный сдвиг трубчатки;

• Тракторной лебёдкой трубный пучок извлекается из аппарата;

• При помощи хомутов и стропов трубчатка подвешивается к крюку автомобильного крана, который после окончательного извлечения трубчатки опускает её на прицеп для транспортирования на место очистки и ремонта.

Очистка трубок от отложений включает в себя обработку как внутренних, так и наружных поверхностей. Используются следующие методы очистки:
1. Химические;

2. Абразивные;

3. Специальные.

Химическая  очистка осуществляется  без  вскрытия  и разборки теплообменника. Для очистки от накипи применяют 5-15% раствор соляной кислоты с добавками ингибиторов.

Абразивные  методы  очистки   подразделяются   на  механический, гидропневматический, гидромеханический (струёй воды высокого давления) и пескоструйный.

Механическая очистка проводится при помощи шомполов, свёрл, щёток, шарошек, резцов, буров с подачей воды или воздуха для удаления продуктов очистки.
9. Охрана труда

   Опасные и вредные производственные факторы подразделяются на четыре класса: физические, химические, биологические, психологические.

   Для данного производства серной кислоты основными вредными факторами являются: химические:

·     по характеру действия на организм человека: токсичные, раздражающие;

·     по пути проникновения в организм человека: через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт, кожные покровы и слизистые оболочки.
   К числу физических факторов наиболее характерных для химической промышленности можно отнести движущиеся машины и механизмы, подвижные части производственного оборудования, повышенная запылённость и загазованность воздуха рабочей зоны, повышенная или пониженная температура поверхностей оборудования, материалов, воздуха рабочей среды, подвижность воздуха, повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека /22/.

   В данном производстве серной кислоты всё крупногабаритное оборудование располагается рядом с производственным зданием под навесом, что значительно увеличивает степень безопасности эксплуатации оборудования в результате снижения вероятности появления в воздухе токсичных веществ, снижает расходы на строительство.

   Основное оборудование, которое не может функционировать на открытом воздухе из-за неблагоприятных воздействий атмосферных осадков (ветра, пыли), проектируется в отапливаемом здании. В отделении абсорбции серной кислоты оборудование размещают в четырёх этажном здании. Олеумный абсорбер расположен выше сборника кислоты и кислота стекает самотёком в сборник.

   Строительство одноэтажных промышленных зданий требует больших территорий, а кроме того, такие здания в сравнении с многоэтажными имеют большую площадь наружных ограждающих конструкций, что приводит к увеличению потерь тепла в холодный период года.
9.1. Санитарно технические мероприятия
9.1.1. Токсичные свойства обращающихся в производстве веществ. Меры и средства, обеспечивающие безопасную работу
    продолжение
--PAGE_BREAK--Таблица 9.1


Токсичные свойства обращающихся в производстве веществ



Наименование

вещества

Серный

ангидрид

SO3

Серная

кислота

H2SO4

Литература



      1

    2

     3 

      4

1.агрегатное состояние

Газ

Жидкость

/23,24/

2.плотность паров или газов по воздуху


2,8


3,4


/24/

3.класс опасности вещества





II



II



/25,26/

4.ПДК в воздухе рабочей зоны



1



1



/25,26/





   Предприятие, его отдельные здания с технологическими процессами являющимися источниками выделения в окружающую среду вредных веществ, а так же источников повышенных уровней шума следует отделить от жилой застройки санитарно-защитными зонами.

   Производство серной кислоты можно отнести к классу I. Санитарно-защитная зона размером 2000м /25/.

   Контроль за содержанием вредных веществ в воздухе рабочей зоны должен быть периодическим. Чувствительность методов и приборов контроля не должна превышать ±25% от определяемой величины /27/.

   Под действием серной кислоты, олеума, кожа становиться сначала белой, затем буроватой с покраснениями. В случае обширных химических ожогов кожи и несвоевременно принятых мерах, возможно образование язв и других более тяжёлых осложнений /28,29,30/.

   Ожог большого участка кожи очень опасен. Во избежание попадания кислоты на организм человека используют спец. Одежду, костюмы мужские для защиты от кислот К80, К50, К20 ГОСТ 12.04.036-78, типы А, Б /31/.

    Защитные свойства по каждой из групп обеспечиваются применением различных материалов. Средства защиты головы изготавливают из материалов с соответственными защитными свойствами.

Костюмы типа А и Б состоят из куртки, брюк и средств защиты головы, резиновых сапог, перчаток, а также предохранительных очков.

   Серный ангидрид раздражает и обжигает слизистые оболочки верхних дыхательных путей. Раздражения вызывает сильный кашель и может привести к воспалению верхних дыхательных путей /28/. При выделении серного ангидрида и паров серной кислоты в рабочую зону абсорбционного отделения, работающим необходимо одеть противогазы марки «В» и принять меры по ликвидации загазованности на рабочих местах /32/.

   Первая помощь. При ожоге кислотой следует как можно быстрее смыть кислоту с пораженного участка сильной струёй воды, а затем нейтрализовать 2% содовым раствором. При сильных ожогах, после выполнения указанных мер, пострадавшему необходимо оказать медицинскую помощь. При попадании брызг кислоты в глаза, нужно немедленно обильно промыть глаза чистой струёй воды и направить пострадавшего в медпункт /23, 28/.

   Первая помощь при отравлении состоит в следующем: немедленно вывести пострадавшего из заражённой зоны на свежий воздух и освободить от стесняющей его одежды; в зависимости от времени года, укрыть тёплой одеждой и ни в коем случае не класть на сырую землю, а так же не держать на сквозняках; предоставить полный покой до прибытия врача /28/.
9.1.2. Метеорологические условия. Вентиляция. Отопление
   Абсорбционное отделение, где источником тепла является олеумный абсорбер, расположенный на открытой площадке. Оптимальные и допустимые параметры метеорологических условий воздуха ЦПУ представлены в таблице 9.2 /26/.


Таблица 9.2


Значения параметров метеорологических условий для воздуха ЦПУ



Период года

Категория работ

Температура °С

Относ.

влаж

тость

Скорость

движения

воздуха

м/с

Оптим.

Вер. гран

ица

Ниж

гран

ица

Оп

ти

м

До

пу

ст

Оп

ти

м

До

пу

ст.

Холдный

Лёгкая – Ia

22-24

25

21

40-60

Не более 75

0,1

Не более 0,1



Тёплый





Лёгкая – Ia



23-25



28



22



40-60

Не более

5528°C

6027°C

6526°C

7025°C

7524°C

и ниже



0,1



0,1-0,2



В проектируемом отделении основным источником тепловыделения является абсорбер. Произведём расчёт количества тепла, которое передаётся от поверхности абсорбера в окружающую среду. Согласно /33/ тепловыделение от нагретых поверхностей определяется по формуле:
<img width=«362» height=«43» src=«ref-1_690683822-753.coolpic» v:shapes="_x0000_i1034">
где а – коэффициент теплопередачи, Вт/м2*м, а=8,1+0,0045(tнс-tуд); F –площадь нагретых поверхностей, F=13,686 м2.

Tнс – температура стенки, принимаем температуру наружной поверхности теплоизоляции Tнс=40°С,

Tуд – удельная температура, принимаем среднюю температуру воздуха окружающей среды Tуд=21,2°С – для тёплого периода года.
<img width=«464» height=«66» src=«ref-1_690684575-920.coolpic» v:shapes="_x0000_i1035">
<img width=«507» height=«43» src=«ref-1_690685495-985.coolpic» v:shapes="_x0000_i1036">
Максимально возможное количество поступлений SO3 в воздух ЦПУ GВрВ=0,00282 кг/г

Количество подаваемого воздуха считаем по формуле:
<img width=«453» height=«81» src=«ref-1_690686480-1049.coolpic» v:shapes="_x0000_i1037">
где С0=0,06*СПДК=0,06, так как СПДК=1.

Кратность воздухообмена:
<img width=«252» height=«73» src=«ref-1_690687529-629.coolpic» v:shapes="_x0000_i1038">
где Vоб — объём ЦПУ.

Для обеспечения нормальных санитарно-гигиенических условий принимаем проточно-вытяжную вентиляцию. Принимаем водяное отопление радиаторами, при температуре теплоносителя: воды 80°С /34,35/, центральная.
9.1.3. Характеристика производственного шума и вибрации
   Источником шума и вибрации являются насосы, служащие для перемещения жидкостей. При их работе возникают большие шумовые нагрузки на обслуживающий персонал. По характеру спектра, создаваемый насосами шум относится к широкополосному, а по временным характеристикам – к постоянному шуму, так как уровень звука 8 часовой рабочий день практически не изменяется /36/. Вибрация от насосов является общей, так как передаётся через опорные поверхности. Вибрация действует вдоль осей ортогональной системы координат и относится к третьей категории (технологические вибрации). Насосы расположены отдельно от основного оборудования, в помещении. За их работой осуществляется периодическое наблюдение /38/.

Таблица 9.3
Величины параметров вибрации на рабочем месте




Таблица 9.4
Уровни звукового давления




Уровни звукового давления, ДБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами в Гц

Уровни звука и эквивалентные уровни звука ДБ

63



125



250

50

1000



2000



4000



8000



Постоянные рабочего места и рабочей зоны в производственных помещениях и на территории предприятия


99


92


86


83


80


78


76


74


85



   На предприятиях должен быть обеспечен контроль уровней шума на рабочих местах не реже одного раза в год.

   Измерение шума на рабочих местах предприятия – по ГОСТ 20445-75 и ГОСТ 23941-79. Защита от шума и вибрации имеет большое значение, так как обеспечивает снижение вредного воздействия на работающих, производственное оборудование и строительные конструкции /37/.

   Наиболее эффективна защита от шума и вибрации в источнике их образования. В данном случае используются специальные кожухи, устанавливаемые на насосах, которые изготовляют из тонких аллюминиевых листов.

   Внутренняя поверхность корпуса облицовывается звукоизолирующим материалом. Для уменьшения вибрации кожухов на них наносится слой битума, который рассеивает энергию колебаний. Насосы устанавливают на фундаменты с использованием виброизолирующих прокладок.
9.1.4. Освещение производственных помещений
   Помещение ЦПУ по задачам зрительной работы относится ко II группе – помещения, в которых производится различения объектов при нефиксированной линии зрения и обзор окружающего пространства (надзор за работой технологического оборудования) /39/.

   Характеристика зрительной работы малой точности, разряд V, подразряд – а (малый контраст объёма различения с тёмным фоном) /39/.

   В помещении используют совмещённое освещение. В дневное время помещения освещается естественным светом через боковые световые проёмы /39/.

   Нижняя область располагается в I световом климатическом поясе, коэффициент естественного освещения КЕОIЕн=1 %. Предусматривается два вида искусственного освещения – рабочее и аварийное;  рабочее освещение общее. Для общего освещения предусмотрены источники освещения – люминисцентные лампы типа ЛД. Нормированная освещённость в помещении для рабочего освещения 200лк. Освещённость при аварийном освещении составляет по нормам 5% от рабочего, то есть 200*0,5=10 лк /39/. Эвакуационное освещение составляет 0,5 лк. Рабочее и аварийное освещение в ЦПУ должно питаться от разных источников. Аварийное – питается от аккумуляторной батареи или генератора в случае аварии /40/.

   Сделаем расчёт светового потока ламп, необходимых для обеспечения нормируемой освещённости /33,35/. Принимаем светильники типа ЛД с двумя лампами. Световой поток считается по формуле:
<img width=«198» height=«73» src=«ref-1_690688158-604.coolpic» v:shapes="_x0000_i1039"> где
n1 – количество светильников в ряду;

n2 – число ламп в светильниках;

m – количество рядов;

U – коэффициент использования светового потока.

Е=200лк – нормированная освещённость;

S=200м2 – площадь помещения;

Z=1,1 – поправочный коэффициент;

K=1,3 – коэффициент запаса.
<img width=«470» height=«70» src=«ref-1_690688762-948.coolpic» v:shapes="_x0000_i1040">
А=14,14м, Б=14,14м – длина и ширина помещения соответственно. Нр=4м – высота подвеса светильников. Принимаем rп=70% — коэффициент отражения от потока, rс=50% — от стен, rр=30% — от пола. Тогда коэффициент использования  U=0,63.

   Количество рядов примем по соотношению для светильников ЛД L/Hр=1,4. Расстояние между рядами L=Hр*1,4=4*1,4=5,6

Принимаем 3 ряда по три светильника в ряду. n=9шт

Световой поток:
<img width=«314» height=«66» src=«ref-1_690689710-740.coolpic» v:shapes="_x0000_i1041">
Принимаем тип лампы Л680 для которой F=5220лм.
9.2.1. Электробезопасность. Защита от статического электричества. Защита от молний
   В отделении абсорбции производства серной кислоты используется напряжение тока 380 В, для силовых цепей U=220 В, а так же для осветительных и других цепей /40/.

   Территория размещения наружных установок по опасности поражения людей электрическим током приравнивается к особо опасным помещениям, так как есть химически активная среда, наличие сырости, возможность прикосновения человека одновременно к корпусу электрооборудования и других заземлённых частей (а так же наличие токопроводящих полов) /37/.

   Для защиты от поражения электрическим током предусматривается:
1.применение токов безопасного напряжения для переносных светильников и электроинструментов;

2.изоляция и механическая защита токоведущих частей;

3.защитное заземление всего оборудования и блокировка;

4.применение персоналом первичных средств защиты (перчатки, сапоги, электрозащитного инструмента) /40/.
Сопротивление заземления RЭ в соответствии с ПЭУ не должно превышать 4 Ом. Источником малого напряжения служат специальные понижающие трансформаторы U=12¸42В. Заряды статического электричества могут возникнуть от испарения веществ, разбрызгивания и перемещения смесей. Удельное электрическое сопротивление серной кислоты – 1012 Ом*м /43/.

   Заряды статического электричества могут возникнуть при разбрызгивании. Поэтому применяются заземляющие устройства, объединённые с заземляющими устройствами для электрооборудования. Резервуары и ёмкости более 50м3 заземляются не менее чем в двух местах. Наружная установка создаёт согласно ПУЭ зону класса В-IГ, тип защиты зоны при использовании стержневых тросовых молниеотводов типа Б /44/. Категория молниезащитных – II. Наружные установки, отнесённые по устройству молниезащиты по II категории, должны быть защищены от прямых ударов и вторичных проявлений молний. Защиту обеспечивают и отдельно стоящим стержневым молние приёмником  с сопротивлением заземления не более 10 Ом. Для защиты от вторичных проявлений молний металлические корпуса аппаратов должны быть присоединены к заземлённому устройству электрооборудования или к заземлителю защиты от прямых ударов молний.
9.2.2. Пожарная безопасность
   Оборудование отделения абсорбции производства серной кислоты и олеума расположено на этажерке и поэтому разрабатываем мероприятия по обеспечению пожарной безопасности для корпуса, в котором расположен ЦПУ. Вещества, используемые в технологическом процессе, не относятся к взрывоопасным веществам, поэтому категория помещения по взрывопожарной и пожарной опасности – Д (негорючие вещества и материалы в холодном состоянии) /37,45/. К категории Д относятся многоэтажные здания. В абсорбционном отделении ЦПУ находится в двухэтажном здании /46/.
Таблица 9.5
Огнестойкость строительных конструкций



Степень

Огнестойкости

Пределы огнестойкости строительных конструкций, не менее

Несущие элементы зданий



Наружные стены



Покрытия бесчердачные



Лестничные клетки

Внутренние стены



Марши и площадки



1

2

3

4

5

6



III



R15



RE15



RE15



REI45



R30



R-предел несущей способности, E-потеря целостности, I-потеря теплоизоляции

   Помещения по взрывоопасности и пожароопасности не классифицируются. Исполнение электрооборудования влаго-защищённое /40/.

   В противопожарных стенах и перегородках, проёмов, которые не могут закрываться дверями и воротами, для сообщения между смежными помещениями категорий В, Г и Д в местах этих проёмов предусматриваются открытые (без дверей и ворот) тамбуры длиной не менее 4 метров, оборудованные установками пожаротушения на участке 4 метров.

   В здании допускается предусматривать лестницы 2ГО типа из вестибюлей до 2ГО этажа. В этом случае вестибюль должен отделяться от коридоров и смежных помещений с противопожарными перегородками.

   Предусматривается со 2ГО этажа пожарная лестница 2ГО типа с уклоном не более 6:1 шириной 0,7 м. Расстояние наиболее удалённого рабочего места не должно превышать 25 м. Предусмотрен один эвакуационный выход /37,47/.

   Установка обнаружения загораний и оповещения о пожаре представляет собой комплекс приборов для обнаружения загорания (пожара) и сообщения о месте его возгорания. В них, как правило, входят извещатель (пожарные датчики), приёмная станция, устройство питания и линейные сооружения.

   У нас работают тепловые извещатели, которые рекомендуют применять в закрытых помещениях или на открытых установках, где температура окружающей среды не изменяется в большом диапазоне /48/.
    продолжение
--PAGE_BREAK--