Реконструкция теплообменника

СОДЕРЖАНИЕ

  Введение ………………………………………………………………....5                                                                                           

1. Технико-экономическое  обоснование проекта…………………….....7

    1.1. Обзор существующих конструкций теплообменников…………………. ...7

2. Технологические расчеты ……………………………………………19

  2.1. Описание технологического  процесса ……………………………………19

2.2. Проверочный расчет  конденсатора ……………………………………….21

3. Обоснование выбора конструкционных материалов и                                   способы защиты от коррозии …………………………………………..28

     3.1. Требования к материалам …………………………………………………28

3.2. Защита от коррозии  ……………………………………………………….30

4. Конструкционные и прочностные расчеты ………………………...31

4.1. Общие  данные …………………………………………………………….31

4.2. Расчет на прочность ……………………………………………………….32

4.3. Аппаратные фланцы ……………………………………………………….35        4.4. Расчет укрепления отверстий  ………………………………………………..36

     4.5. Расчет трубной решетки аппарата с неподвижными трубными

            решетками  …………………………………………………………………38                                                                                                                                       

    4.6. Масса аппарата ……………………………………………………………  64                                                                    

5. Монтаж оборудования на промышленной площадке

    и его подготовка к эксплуатации ……………………………………66                  

6. Автоматический контроль и  управление …………………………...68

7. Ремонт оборудования ………………………………………………...75

8. Охрана труда и  экология окружающей среды ……………………...78

    8.1. Анализ вредных   и опасных  производственных  факторов ……………...78

    8.2. Производственная санитария ………………………………………………80

    8.3. Общие требования техники безопасности ………………………………...84                                 

    8.4. Пожарная безопасность …………………………………………………….91

9. Технология машиностроения………………………………………...93                                                           

9.1. Анализ конструкции детали ……………………………………………….93

9.2. Выбор оборудования, приспособлений, режущего и

измерительного инструмента ……………………………………………………...93

9.3. Разработка технологического процесса …………………………………..94

9.4. Расчет режимов резания …………………………………………………...95

     9.5. Расчет норм времени механической обработки ………………………….98

     9.6. Штучно-калькуляционное время на изготовление фланца …………….100                     

10. Организация и экономика  производства …………………………101

     10.1.Технико-экономическое обоснование проекта реконструкции ……..101

     10.2. Организация ремонтного хозяйства и

пути его совершенствования ……………………………………………………..101

     10.3. Расчет производственной мощности объекта

от реализации проекта ……………………………………………………………105

     10.4. Расчет капитальных затрат на реконструкцию ……………………….106

     10.5. Расчет изменения расходов по статьям себестоимости продукции

от применения проекта  реконструкции …………………………………………108

     10.6. Составление проектной калькуляции себестоимости

выпускаемой продукции ………………………………………………………… 112

      10.7. Расчет показателей экономической эффективности

проектного варианта ……………………………………………………………...114

11. Гражданская оборона ……………………………………………...116

      Заключение ………………………………………………………...119

      Список  использованной литературы ……………………………..120

      Спецификация

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Химическая промышленность играет в хозяйстве страны важную роль. Развитие этой отрасли позволило максимально заменять синтетическими материалами цветные металлы в электродиотехнической промышленности, химическом и нефтяном машиностроении. Использовать пластических массы вместо легированных металлов и специальных сплавов при конструировании машин и аппаратов, обладающих меньшим весом и повышенными эксплуатационными показателями, более широко внедрять полимеры в строительстве, сельском хозяйстве, медицине и других областях народного хозяйства. 

К специфике отрасли относится  большое разнообразие используемого  сырья, применяемой техники и технологии. Сырьевой базой для отраслей химической промышленности служат все виды горючих полезных ископаемых (газ, нефть, сланцы), минеральное сырье (соли, фосфориты, апатиты, сера) и многие виды отходов производства черных и цветных металлов и самой химической промышленности.

Одно из ведущих мест среди полимерных продуктов, выпускаемых мировой промышленностью, занимает поливинилхлорид (ПВХ). На базе этого полимера получают несколько тысяч видов материалов и изделий, которые используются для самых разнообразных целей и завоевывает с каждым годом все новые области применения.

Крупнейшим производителем поливинилхлоридной смолы в России является ОАО «Саянскхимпласт». В настоящее время предприятие проводит модернизацию производственной и технологической базы на всех своих производствах. Инвестиционная политика направлена на решение задач увеличения производственных мощностей, повышение конкурентоспособности товарной продукции, совершенствование автоматизированных систем управления технологическими процессами, реализацию природоохранных мероприятий. В составе ОАО «Саянскхимпласт» три завода: «Каустик» - производство соды и хлора;

«Полимер» - производство четыреххлористого углерода и поливинилхлоридной смолы; ремонтно-механический завод.

Цех 34  входит  в  состав завода «Полимер» и предназначен для утилизации   хлора, поступающего с производства хлора и каустика, с получением товарного  дихлорэтана методом   жидкофазного хлорирования. Производство выполнено одним технологическим потоком, двумя технологическими нитками и состоит из следующих стадий:

   - синтез дихлорэтана  в среде кипящего дихлорэтана;

   - конденсация  дихлорэтана.

Получение дихлорэтана  основано на методе хлорирования этилена  в среде кипящего дихлорэтана  в присутствии катализатора –  хлорного железа.

В процессе эксплуатации проведена реконструкция теплообменника Т-4.

 

 

 

 

 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ  ОБОСНОВАНИЕ

ПРОЕКТА

 

Реконструкция установки подразумевает  увеличение производства по дихлорэтану с 3383 т. до 3500 т.

Теплообменники графитовые, предназначенные для конденсации  паров дихлорэтана, рассчитаны на первоначальную производительность и при увеличении нагрузки не обеспечивают полную конденсацию паров, что не допустимо. Кроме того, срок службы теплообменников закончился. Элементы теплообменников часто выходят из строя, а стоимость запасных частей высока. Поэтому для обеспечения соблюдения всех технологических параметров, в частности  полной конденсации паров дихлорэтана за счет увеличения теплообменной поверхности, в данной реконструкции предлагается замена имеющихся графитовых теплообменников на кожухотрубчатый.

 

1.1. Обзор существующих конструкций теплообменников

Теплообменные аппараты предназначены  для проведения процессов теплообмена при необходимости нагревания или охлаждения технологической среды с целью ее обработки или утилизации теплоты.

Теплообменная аппаратура составляет половину всего технологического оборудования в химической, нефтехимической  и нефтеперерабатывающей промышленности.

По назначению теплообменники делятся на холодильники, подогреватели, испарители, конденсаторы.

Процессы теплообмена осуществляются в теплообменных аппаратах различных типов и конструкций.

По способу передачи тепла теплообменные аппараты делят  на поверхностные и смесительные. В поверхностных аппаратах рабочие среды обмениваются теплом через стенки из теплопроводного материала, а в смесительных аппаратах тепло передается при непосредственном перемешивании рабочих сред.

Смесительные теплообменники проще по конструкции, чем поверхностные: тепло в них используется полнее. Но они пригодны лишь в тех случаях, когда по технологическим условиям производства допустимо смешивание рабочих сред.

Поверхностные теплообменные  аппараты, в свою очередь, делятся  на рекуперативные и регенеративные. В рекуперативных аппаратах теплообмен между различными теплоносителями происходит через разделительные стенки. При этом тепловой поток в каждой точке стенки сохраняет одно и то же направление. В регенеративных теплообменниках теплоноситель попеременно соприкасается с одной и той же поверхностью нагрева. При этом направление теплового потока в каждой точке стенки периодически меняется.

Рекуперативные теплообменники в свою очередь подразделяются:

   - кожухотрубчатые;

   - теплообменники  типа «труба в трубе»;

   - пластинчатые;

   - спиральные;

   - воздушного охлаждения

1.1.1. Кожухотрубчатые теплообменники

Кожухотрубчатые теплообменники наиболее широко распространены, они составляют до 80% от всей теплообменной аппаратуры.

Эти теплообменники, как  правило, делают малого диаметра и большей  длинны. Это объясняется стремлением  увеличить скорость движения теплоагентов.

Эти теплообменники подразделяются:

           - теплообменники жесткой конструкции  (тип ТН);

           - теплообменники полужесткой конструкции  (тип ТК с компенсаторами);

           - теплообменники не жесткой конструкции (тип ТП с плавающей головкой и тип ТU с U-образным пучком).

Основными элементами кожухотрубчатых  теплообменников являются пучки  труб, трубные решетки, корпус, крышки, патрубки. В кожухотрубчатом теплообменнике (рисунок 1) одна из обменивающихся теплом сред 1 движется внутри труб ( в трубном пространстве), а другая 2 – в межтрубном пространстве.

Рисунок 1. Кожухотрубчатые теплообменники: а) одноходовой; б) многоходовой.

1 – корпус (обечайка); 2 – трубные решетки; 3 – трубы; 4 – крышки; 5 - перегородки в крышках; 6 – перегородки в межтрубном пространстве.

 

Среду обычно направляют противотоком.

Трубы в решетках обычно равномерно размещают по вершинам равносторонних треугольников (рисунок 2а), реже применяют размещение труб по концентрическим окружностям (рисунок 2б). В отдельных случаях, когда необходимо обеспечить удобную очистку наружной поверхности труб, их размещают по вершинам прямоугольников (рисунок 2в). Все указанные способы размещения труб преследуют одну цель - обеспечить, возможно, более компактное размещение необходимой поверхности теплообмена внутри аппарата.

 

Рисунок 2.  Способы размещения труб в теплообменниках

а) по периметрам правильных шестиугольников; б) по концентрическим  окружностям; в) по периметрам прямоугольников (коридорное расположение).

Трубы крепятся в решетках чаще всего развальцовкой (рисунок 3а,б) причем особенно прочное соединение (необходимое в случае работы аппарата при повышенных давлениях) достигается при развальцовке с кольцевыми канавками, которые заполняются металлом трубы в процессе ее развальцовке (рисунок 3б). Кроме того, используют закрепление труб сваркой (рисунок 3в), если материал трубы не поддается вытяжке и допустимо жесткое соединение труб с трубной решеткой, а так же пайкой (рисунок 3г), применяемой для соединения главным образом медных и латунных труб. Изредка используют соединение труб с решеткой посредством сальников (рисунок 3д), допускающих свободное продольное перемещение труб и возможность их быстрой замены. Такое соединение позволяет значительно уменьшить температурную деформацию труб, но является сложным, дорогим и недостаточно надежным.

Рисунок 3.  Закрепление труб в трубных решетках: а) развальцовка; б) развальцовка с канавками; в) сваркой; г) пайкой; д) сальниковыми устройствами.

 

Для увеличения скорости движения теплоносителей с целью интенсификации теплообмена нередко устанавливают перегородки, как в трубном, так и в межтрубном пространствах.

        Кожухотрубчатые теплообменники могут быть вертикальными, горизонтальными и наклонными в соответствии с требованиями технологического процесса или удобства монтажа. в зависимости от величины температурных удлинений трубок и корпуса применяют кожухотрубчатые теплообменники жесткой, полужесткой и нежесткой конструкции.

       Аппараты жесткой конструкции (рисунок 4а) используют при сравнительно небольших разностях температур корпуса и пучка труб.