Теплообменный аппарат блока наружной установки газоразделения установки низкотемпературной конденсации

Расчетное давление, Р_рас, МПа

Р_рас= 5,5 МПа (выбирается большее из дух - для трубного или межтрубного пространства)

Коэффициент прочности сварного шва,

ц=1 (зависит от вида сварного шва, от длины контролируемых швов )

Расчетная толщина стенки трубной решетки

S_{тр. реш} , мм

50,13 > 0,01 мм

ПоГОСТ принимаем 52 мм

4.2 Подбор штуцера (вход продукта в кожух т/а)

Присоединение трубной арматуры к аппарату, а также технологических трубопроводов для подвода и отвода различных жидких и газообразных продуктов производится с помощью штуцеров или вводных труб, которые могут быть разъемными и неразъемными. По условию ремонтопригодности применяются разъемные соединения (фланцевые штуцера). Неразъемные соединения (на сварке) применяются при блочной компоновке аппаратов в кожухе, заполненном тепловой изоляцией, где длительное время не требуется осмотра соединения.

Стальные фланцевые штуцера стандартизированы и представляют собой трубки из труб с приваренными к ним фланцами или кованные заодно с фланцами. В зависимости от толщины стенок патрубки бывают тонкостенные и толстостенные, что вызывается необходимостью укрепления отверстия в стенке аппарата патрубком с разной толщиной его стенки.

Конструкция штуцера зависит от Р_y и Д_у , где Р_у - условное давление,

Д_у - условный диаметр. Условное давление выбирается по данным таблицы Б.1приложения Б в зависимости от температуры среды и наибольшего рабочего давления, затем по условному давлению Р_у и условному диаметру Д_у выбирается тип штуцера.

Условный диаметр штуцеров в теплообменном аппарате можно определить по объемному расходу жидкой фазы по формуле

, (4.1)

где V- объемный расход паровой или жидкой фазы, м³/с;

скорость движения паровой или жидкой фазы, м/с.

Скорость движения = 19,8 м/с.

Общий расход газосырьевой смеси для одного теплообменного аппарата (при параллельном подсоединении аппаратов) = 64,4/2=32,2 кг/с. Плотность газосырьевой смеси = 17,58 кг/ м³. Отсюда объемный расход равен

м³/с.

Определим диаметр штуцера

.

Величина условного прохода штуцера по ГОСТ=300 мм.

Условное давление Р_y = 2,5 МПа.

Присоединение фланцевых штуцеров к цилиндрическому корпусу, днищу или крышке производится с определенным вылетом, который зависит от Р_у, D_у, а также от толщины изоляции аппарата, если аппарат подлежит тепловой изоляции. Вылеты без фланцевых штуцеров не стандартизованы, их можно принимать по соответствующим длинам патрубков фланцевых штуцеров.

Принимаем вылет штуцера для =300 мм на Р_y = 2,5 МПа и с учетом изоляции равный Н_т=270мм. Материальное исполнение штуцера принимаем в соответствии с материалом корпуса, т.е марку стали 12Х18Н10Т. Толщина S_тпатрубка составляет8 мм.

Таким образом, выбираем штуцер с D_у=300 мм на Р_у=2,5 МПа, Н_т=270 мм, фланец с соединительным пазом из стали 25, патрубок из 12Х18Н10Т:Штуцер 300-25-270-25-12Х18Н10Т ОСТ 26-1404-76

4.2.1 Подбор и обоснование выбора типа фланцевого соединения

В химических аппаратах для разъемного соединения составных корпусов и отдельных частей применяются фланцевые соединения преимущественного круглой формы. На фланцах присоединяются к аппаратам трубы, арматура и т.д. Фланцевые соединения должны быть прочными, жесткими, герметичными и доступными для сборки, разборки и осмотра. Фланцевые соединения стандартизированы для труб и трубной арматуры и отдельно для аппаратов.

Рисунок 4.1 - Конструкции стандартных стальных приварных фланцев для труб и трубной арматуры: а) - с шипом, б) - с пазом по ГОСТ 12821-80

Конструкция фланцевого соединения принимается в зависимости от рабочих параметров аппарата: плоские приварные фланцы - при , и числе циклов нагружения за время эксплуатации до 2000; приварные встык фланцы - при, и . В связи с указанными условиями выбираем приварные встык фланцы. Размеры приведены в таблице 4.6

Таблица 4.6 - Параметры фланцевого соединения типа «шип-паз»

Выбираем конструкцию и материал прокладки по рекомендациям по выбору прокладок, ОСТ 26-373-78 и определяем ее ширину.

Выбираем прокладки плоскую металлическую из стали, которая рассчитана на Р_у> 2,5 МПа, и температуры от -200 до 300.

Ширину уплотнительной прокладки b_п в зависимости от ее конструкции, материала и диаметра Dпо ОСТ 26-373-78 принимаем 15 мм. Материал прокладки принимаем марку стали 05кп по ГОСТ 1050-88.

Прокладка устанавливается между уплотненными поверхностями и позволяет обеспечивать герметичность при относительно небольшом усилии затяжки болтов.

Прокладка должна отвечать следующим основным требованиям: при сжатии с возможно малым давлением заполнять все микронеровности уплотнительных поверхностей сохранять герметичность соединения при упругих перемещениях элементов фланцевого соединения (для этого материал прокладки должен обладать упругими свойствами); сохранять герметичность соединения при его длительной эксплуатации в условиях воздействия коррозионных сред при высоких и низких температурах; материал прокладки не должен быть дефицитным.

В качестве крепежных элементов применяем болты, так как Р_у<4МПа и температура t<300 ⁰С. Для отверстия диаметром d = 30 мм подбираем болты и гайки к ним М27, в количестве 16 штук. Чтобы предотвратить срыв резьбы болтов, для них необходимо материал выбирать прочнее, чам у гаек, поэтому болты из стали 35Х, а для гаек - стали 25.

4.3 Сводная таблица по результатам расчетов

Таблица 4.7 - Результаты расчетов

Вывод

В данном разделе мы произвели выбор конструктивныхи расчетных параметров теплообменного аппарата типа ТП, определили материальное исполнение - М8, форму (сегментные) и диаметр поперечных перегородок (1195мм), число перегородок (10) и их толщину (15мм), расстояние между ними (615мм), также необходимое число стяжек для закрепления поперечных перегородок (8 шт.) и их диаметр (16 мм), рассчитали параметры отбойника, размещенного при входе среды в межтрубное пространство (его диаметр - 300мм), определили размеры плавающей головки. Кроме того, мы рассчитали толщину стенки кожуха S, она составила 10мм, а также толщину трубной решетки S_тр.реш= 52мм. Нами были выбран штуцер на входе продукта в межтрубное пространство с параметрами: D_у=300мм на условное давлениеР_у=2,5МПа, высотой вылета Н_т=270 мм, с фланецем с соединительным пазом, приваренным встык из стали 25, а материал патрубка из 12Х18Н10Т. К фланцевому соединению были подобраны прокладка плоская металлическая из стали 05кп с шириной 15мм и крепежные элементы: болты М27х110 и гайки М27х22 по 16 штук.

Заключение

В ходе выполнения курсового проекта были систематизированы, закреплены, расширены и углублены практические знания, полученные при изучении дисциплины «Машины и аппараты нефтегазопереработки» и ряда предшествующих общеобразовательных дисциплин, а также применены полученные знания и навыки для решения конкретных технических задач.

В данной работеобъектом проектирования явился теплообменный аппарат Т-1 технологического блока наружной установки газоразделения, входящего в состав установки низкотемпературной конденсации. Назначение аппарата заключается в охлаждении смеси углеводородных газов, поступающих в качестве сырья, за счет рекуперации холода сухого отбензиненного газа, уходящего с установки.

Был произведен расчети выбран тип теплообменного аппарата. В результате расчетов был выбран тип теплообменника по каталогу - теплообменный аппарат 1200 ТПГ-6,3-М8/25Г-9-Т-4-У-И по ТУ 3612-023-00220302-01, т.е теплообменный аппарат с плавающей головкой горизонтальный с диаметром кожуха D=1200 мм, на условное давление в кожухе и трубах P_у = 6,3 МПа, материального исполнения М8, с гладкими теплообменными трубками диаметром d = 25мм, длиной L = 9м, расположенными по вершинам треугольников, 4-х ходовой по трубному пространству, умеренного климатического исполнения, с креплениями для теплоизоляции. У выбранного аппарата поверхность теплообмена составляет F = 705,1м², площадь проходного сечения одного хода по трубам f_тр=0,0757 м², площадь проходного сечения по межтрубному пространству f_мтр=0,185 м².

Кроме того были рассчитаны основные конструктивные и расчетные параметры теплообменного аппарата, подобран штуцер на входе продукта в межтрубное пространство, а также прокладка и крепежные элементы к фланцевому соединению.

Список использованных источников

1. Технологический регламент. Установка переработки газа-2. Установка низкотемпературной конденсации и наружное оборудование. Реконструкция на промышленной площадке ОАО «Губкинский ГПК» г. Губкинский. ТР-530-2010

2 Ахметов С.А., Сериков Т.П., Кузеев И.Р., Баязитов М.И. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газ. - СПб.: Недра, 2006. - 868 с.

3.Каталог выпускаемого оборудования ОАО «Уралтехнострой-Туймазыхиммаш». - Изд. 2-е, перераб. и доп. - Уфа, 2005.- 343 с.

4. Баязитов М.И., Хайрудинова С.С., Тукаева Р.Б., ., Хайрудинова Г.И. уч.-метод.указания к выполнению курсового проекта по МАХП. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2009. 104 с.

5. Поникаров И.И., Поникаров С.И., Рачковский С.В. Расчеты машин и аппаратов химических производств и нефтегаопереработки (примеры и задачи). - М.: Альфа - М, 2008. - 720 с.

6. Поникаров И.И., Гайнуллин М.Г. Машины и аппараты химических производств и нефтегазопереработки. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Альфа- М, 2006. - 608 с.

7. Лащинский А.А. Конструирование сварных и химических аппаратов: Справочник. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1981.- 382

8. Тимонин А.С. Основы конструирования и расчета химико-технологического и природоохранного оборудования: Справочник в 3-х томах.- Калуга: Изд. Н.Бочкаревой, 2002.

Приложение А

Рисунок А.1 - Принципиальная схема технологической установки

Рисунок А.2 - Узел козырька-отражателя входного штуцера межтрубного пространства: 1 - козырек-отражетель, 2 - входной штуцер, 3 - ребра для крепления козырька-отражателя

Размещено на Allbest.ru