Проект установки замедленного коксования

= 2*60*1(18 - 1)/5000 + (18 - 1) = 0,41

 

рд > р;   0,41> 0,35

 

Определим толщину стенки полушарового днища. Определяем коэффициент  ослабления днища отверстия по формуле:

φ₀ = (5 – 0,5)/5 = 0,9

s' = D_в*р*у/(2* δ_д*φ) = 5000*0,35*1,8 /4*60*0,9 = 14,6

у- коэффициент формы днища, определяется по графику.

s = s' + C = 14,6 + 1 + 1 + х = 17 мм

р_д = 2*δ_д*φ*(s – С_к)/D_в *у=4*60*0,9(17-1) /5000*1,8= 0,4  МПа

рд > р;   0,4 > 0,35

 

3.2 Расчет на  ветровую нагрузку

 

Отношение высоты аппарата к его расчетному диаметру

Н/D = 25 / 5  = 5  < 15

 При Н/D < 15 расчетная схема аппарата выбирается в виде упругого защемленного стержня.

Определяем средний диаметр  корпуса аппарата:

Dср =  Dв + (s – Cк)

Dср =  5 + 0,018 – 0,001 = 5,017

Момент инерции поперечных сечений корпуса:

 

J = 3,14/8*(5,017)³ * (0,017 - 0,001) = 0,7 м⁴

Угол поворота опорного сечения  определятеся по формуле:

J_к = π/8 (D + 2s)³ b_к

b_к = 0,1D

b_к = 0.1*5 = 0.5

J_к = 3,14 /8 (5 + 2*0,017)³*0,5 = 0,97м⁴

J_ф = 1,3*0,97 = 0,126 м⁴

φ₀ = 1/50*1,26 = 0,015

Период собственных колебаний  аппарата определяем по формуле, при  Еt = 1*10⁵ Мн/м² :

Т = 1,79*25 √2/9,81 (25/1*10⁵*0,7 + 4*0,015) = 10 сек

Нормативный скоростной поток  напор для III географического района равен:

q = 0,045*10^-2 Мн/м²

Поправочный коэффициент  к нормативному скоростному напору для участков аппарата высотой Н>10 м равен, θ =1,1 [1].

q₁ = 0.045*10^-2 Мн/м²

q₂ = q₃ =1.1 * 0.045*10^-2 = 0.0495*10^-2 Мн/м²

Коэффициент динамичности определяем по графику [1]: для Т = 10 сек

– ε = 1,3

Коэффициент пульсации скоростного  напора определяем по графику, при х₁= 9 м, х₂ = 16 м, х₃ = 25 м:

m₁ = m₂=m₃ = 0,35

Коэффициент увеличения скоростного  напора определяем по формуле:

β₁= 1,442

β₂ = β₃ = 1+1,3*0,35 = 1,445

Силу от ветровой нагрузки, действующую на каждый из участков аппарата, определяем по формуле, при  h₁ = 9 м; h₂ = h₃ = 8 м:

Р₁ = 0,6*1,442*0,054*10^-2*5*9 = 1,1*10^-2 Мн

Р₂=Р₃ = 0,6*1,455*0,0054*10^-2*5*8 = 1,18*10^-2 Мн

Изгибающий момент от ветровой нагрузки на аппарат относительно основания  его определяется по формуле:

М_в1 = 1,1*10^-2*25 = 27,5*10^-2 Мн∙м

М_в2 = 1,18*10^-2*16 = 20,06 *10^-2 Мн∙м

М_в3 = 1,18*10^-2*8 = 10,62*10^-2 Мн∙м

∑М_в = 58,18*10^-2 Мн*м

Изгибающий момент от ветровой нагрузки на площади относительно основания  аппарата определяем по формуле, принимаем 1-я площадка равна 19 м; 2-ая площадка – 13 м; 3-я площадка – 7 м:

М_в.n1= 1,4*1,442*0,034-10^-2*24*3 = 4,94∙10^-2 Мн∙м

М_в.n2 = 1,4*1,455*0,0345*10^-2*16*3 = 3,29∙10^-2Мн∙м

М_в.n3 = 1,4*1,455*0,034*10^-2*8*2 = 1,65∙10^-2Мн∙м

∑М_в.n = 9,88*10^-2 Мн∙м

Общий изгибающий момент от ветровой нагрузки определяется по формуле:

М_в.о = (9,88 + 58,18)10-2 = 68,06∙10^-2 Мн∙м

 

 

Проведем расчет опоры  аппарата. Принимаем толщину цилиндрической стенки опоры s = 16мм. Напряжение сжатия в этой стенке с учетом наличия в ней отверстия для лаза d=0.5 м при максимальной нагрузке от силы тяжести аппарата определяем по формуле:

σ_{с  =} 2/[3,14 (5 + 0,017) – 0,5] (0,017 – 0,001) = 8,77 Мн/м²

Напряжение на изгиб в  той же стенке при тех же условиях определяем по формуле:

σ_и = 4*0,68/3,14(5 + 0,017)² (0,017 – 0,001) =2,3 Мн/м²

Определяем размеры опорного кольца. Внутренний диаметр кольца:

D₂ = D – 0,06 м ;

D₂ = 5 – 0,06 = 4,94 м.

D₁ = D + 2s + 0,2 м;

D₁ = 5,5 + 2*0,016+0,2 = 5,232 м

Опорная площадь кольца:

F = 3,14/4 (5,232² - 4,94² ) = 2,33м²

Момент сопротивления  опорной площади кольца определяем по формуле:

W = 3,14/32 [(5,232⁴ – 4,94⁴)/5,232] = 2,9 м³

Максимальное напряжение сжатия на опорной поверхности кольца определяем по формуле[1]:

σ_max = 2,62/2,52 + 0,693/3,44 = 1,04 Мн/м²

Определим номинальную расчетную  толщину опорного кольца при l = 0,1 м по формуле:

s′_к = 1,73*0,1 √1,09/60 = 22,8∙ 10^-3м = 22,8 мм

s = s′ + C = 22,7 +1 + 1+ х = 19 мм.

Определим коэффициент устойчивости по формуле:

К_у = 0,42*2*5/0,68 = 6,2

Т.к. К_у > 1,5, то аппарат считается устойчивым, и фундаментные болты ставить не обязательно. В этом случае для правильной установки аппарата предусматриваем  четыре болта  М24. [6] 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе мною был  представлен анализ процесса замедленного коксования гудрона с целью получения  кокса. Также рассмотрено сырье, продукты, технологическая схема  процесса, физико-химические основы и  аппаратура замедленного косования.

В ходе проектирования были выполнен технологический расчет, а  именно:

– материальный баланс тарельчатой  колонны;

– тепловой баланс колонны;

– конструктивный расчет аппарата.

И также механический, то есть:

- расчеты толщины обечайки, днища и крышки аппарата, а  также проверили их на прочность.

- расчет аппарата на  ветровую нагрузку и произвели   расчет опор.

В материальном балансе данной работы я рассчитала выходы продуктов  коксования.

В тепловом балансе в ходе расчетов было найдено количество входящего,  выходящего тела, потери в окружающую среду и тепло аккумулированное коксом.

В конструктивном расчете  осуществлен расчет с дальнейшим подбором размеров по ГОСТу, то есть  определены основные габаритные размеры  аппарата: диаметр реакционной камеры – 5 метров , высота  равна 25 м и число камер, равное четырем.

В заключении я хочу сказать, что коксование является одним из важнейших термических процессов, так как этот процесс позволяет  получить кокс в больших масштабах, а кокс, в свою очередь используется во многих отраслях, как промышленности, так и народного хозяйства. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

1Ахметов С.А.Технология глубокой переработки нефти и газа. Уфа: «Гилем», 2002. –С. 383- 389.

2 Сюняев З.И.Производство, облагораживание и применение нефтяного кокса. – М.,Химия, 1973. –С. 128-139.

3 Эрих В.Н., Расина М.Г., Рудин М.Г.Химия и технология нефти и газа. Издание 2-е, переработанное. - Л., Химия, 1977. –С. 196-202.

4 Сарданашвили А.Г., Львова  А.И. Примеры и задачи по  технологии переработки нефти  и газа. Второе издание, дополненное  и переработанное. – М., Химия,1980.- С.128- 132.

5 Танатаров М.А., Ахметшина  М.Н., Фасхутдинов Р.А., Волошин Н.Д., Золотарев П.А.Технологические расчеты установок переработки нефти. – М.,Химия,1987. –С 181-183.

6 Лащинский А.А., Толчинский  А.Р.Основы конструирования и  расчета химической аппаратуры. Справочник. Издание второе дополненное  и переработанное.Под редакцией  Логинова Н.Н.- Л: Машиностроение,1970.- С.410-455, 672-690. 

5