Материал: 2465

1. Циркуляционным орошением. Количество циркуляционного орошения вычисляется по формуле

где I1 и I2 энтальпии смеси при температурах вывода и ввода орошения.

2. За счет снижения температуры сырья, входящего в колонну окисления:

избыточного тепла подачей воды целесообразнее при получении строительных Сбитумов в ок слительной колонне, когда в отгоне содержание свободного к слорода может превышать 5 % масс.

2.5. Определение геометрических размеров окислительной колонны

Реакционный объем окислительной колонны определяется по производительности колонны по исходному сырью и объемной скорости ее подачи [13]:

где f плотность сырья, кг/м3; w объемная скорость подачи сырья,

ч-1.

31

Площадь поперечного сечения колонны S, м2, вычисляется по формуле

Рис. 2.5. Зависимость температуры размягчения битума от продолжительности окисления при различном соотношении

высоты окислительной колонны к диаметру:

– Н/D = 1; ■ – Н/D = 2; ▲ – Н/D = 3; – Н/D = 4

Для проверки рассчитанного диаметра окислительной колонны необходимо определить по скорости подачи воздуха скорость паров и газов, покидающих колонну.

В условиях процесса скорость подачи воздуха, м3/c,

Линейная скорость воздуха, м/с,

32

Если расчетная скорость в колонне не превышает допустимой скорости, равной 0,1 0,12 м/с, то диаметр колонны принят верно. Если же фактическая линейная скорость в колонне превышает значения допустимой скорости, то размеры окислительной колонны необходимо пересчитать.

2.6. Конструкция колонны и условия эксплуатации

Проектируемая колонна предназначена для производства окисленных битумов. Колонна состоит из цельносварного корпуса. Кроме этого в колонне имеются штуцера, предназначенные для

температура – около 300 °С. Среда – битум. Условие работы аппарата

– взрывоопасная среда и внутреннее давление. По условиям работы аппарат относится к I группеА, поэтому процент контроля сварных швов принимается равным 100 % по ГОСТ 6996–86.

Расчетная температурабTR – это температура для определения физико-механических характеристик конструкционного материала и допускаемых напряжений. Она определяется на основании теплового расчета или результатов спытаний. Если при эксплуатации температура элементаСаппарата может повысится до температуры соприкасающейся с н м среды, расчетная температура принимается равной рабочей, но не менее 20 °С [13]. Проектируемый аппарат снабжен изоляцией, препятствующей охлаждению или нагреванию элементов аппаратов внешней средой. Рабочая температура аппарата Т = 300 °С. Расчетная температура Тр = 300 °С.

Рабочее давление P – максимальное избыточное давление среды в аппарате при нормальном протекании технологического процесса без учета допускаемого кратковременного повышения давления во время действия предохранительного устройства, P = 0,5 МПа.

Расчетное давление PR – максимальное допускаемое рабочее давление, на которое производится расчет на прочность и устойчивость элементов аппарата при их максимальной температуре. Как правило, расчетное давление может равняться рабочему давлению.

33

Расчетное давление может быть выше рабочего в следующих случаях: если во время действия предохранительных устройств давление в аппарате может повыситься более чем на 10 % от рабочего, то расчетное давление должно быть равно 90 % от давления в аппарате при полном открытии предохранительного устройства; если на элемент действует гидростатическое давление от столба жидкости в аппарате, значение которого свыше 5 % расчетного, то расчетное давление для этого элемента соответственно повышается на значение гидростатического давления.

Поскольку аппарат снабжен предохранительным клапаном и

выбираем стальС16ГС область применения от – 40 °С до +475 °С, по давлению не ограничена. По ОСТ 26-291–94, ГОСТ 5520–89 можно выбрать сталь 16ГС. Допускаемое напряжение [ ], МПа, для стали 16ГС с толщиной стенки свыше 18 мм при Тр=300 °С по ГОСТ 14249– 89 составляет [ ]20=170 МПа, [ ]300=134 МПа.

Расчетное значение модуля продольной упругости Е=1,75 105

МПа.

Прибавки к расчетным толщинам конструктивных элементов: прибавку на коррозию металла принимаем равной c1 = 3 мм, прибавка на минусовое значение по толщине листа составляет c2 = 0,3 мм. Корпус имеет продольные и кольцевые сварные швы. Для его сборки

34

применяется автоматическая сварка под слоем флюса со сплошным проваром. Для корпуса аппарата выбираем стыковые швы.

Значение коэффициента прочности сварных швов можно принять равным 0,85.

2.7. Расчет на прочность и устойчивость корпуса

2.7.1. Расчет обечайки, нагруженной внутренним избыточным давлением

Цель расчета: расчет на прочность, определение толщины

где sR – расчётная толщ на стенки, м; s – исполнительная толщина стенки, м; D – внутренн й д аметр аппарата, м.

Исполнительная толщ на стенки сосуда s принимается, а

2.7.2. Расчёт днищ

Цель расчета: расчет на прочность, определение толщины эллиптического днища, удовлетворяющего условию прочности.

Расчетная схема эллиптического днища приведена на рис. 2.6.

35