Расчет и подбор технологического оборудования и их элементов

 

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

«Уфимский государственный  нефтяной технический университет»

Кафедра «Технологические машины и оборудование»

 

 

 

 

 

 

 

 

Пояснительная записка к  курсовому проекту

по дисциплине  «Машины  и аппараты нефтегазопереработки»

36 1212 05 01 00 000 ПЗ

 

 

 

 

 

Выполнил студ.гр. БМЗ 09-01 

 

Проверил канд. техн. наук, доц. 

 

 

 

 

Уфа 2012 

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Уфимский государственный  нефтяной технический университет

Кафедра «Технологические машины и оборудование»

 

ЗАДАНИЕ

 

на курсовой проект

по дисциплине «Машины  и аппараты нефтегазопереработки»

 

Ф.И.О.студента ___________________________    Группа БМЗ 09-01

Цель проекта: провести расчет и подбор технологического оборудования и их элементов

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА:

      Задание  и приложение с исходными данными

Реферат

Введение

1 Литобзор по технологии, процессу и его аппаратурному оформлению установки, блока или узла

2 Технологический раздел

2.1 Описание технологической  схемы и оборудования

Выводы

3  Проектировочный расчет  теплообменного аппарата (т/а)

3.1 Обоснование и выбор   исходных данных для расчета  теплообменного аппарата 

3.2  Определение поверхности  нагрева и предварительный выбор  типа т/а по каталогу

3.3 Уточненный расчет поверхности  т/а и окончательный выбор типа  т/а

3.4  Разработка эскиза  теплообменного аппарата 

3.5 Сводная таблица   по результатам расчетов теплообменного  аппарата

Выводы

4 Механический раздел

4.1 Расчет на прочность  элементов ТОА

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

4.2.1 Подбор и обоснование  выбора типа фланцевого соединения  ( тип фланца, тип уплотнительной поверхности, выбор крепежных деталей)

4.3 Сводная таблица   по результатам расчетов

Выводы

Заключение

Список использованных источников

ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Технологическая схема: - 1 лист

Теплообменник: общий вид                                 – 1 лист

Узлы и детали теплообменного аппарата           - 2 листа

 

 

Консультант: доцент кафедры  ТМО                                                                 _________________

                                                                                                                                         ^{(подпись)}

Срок сдачи  13 неделя                2011 г            Подпись студента        _______________ 

Исходные данные

Параметры т/а		Значения	Среда
Трубное пространство	Температура на входе t1вх, 0С	100	Вакуумный  дистиллят
	Температура на выходе t1вых, 0С	180
	Расход G1, кг/с	5
Межтрубное пространство	Температура на входе t2вх, 0С	100	Водяной пар
	Температура на выходе t2вых, 0С	100
	Расход G2, кг/с	-

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

Курсовой проект 52с. машинописного текста, , 2 рисунка, 14 таблиц, 8 использованных источников, 1 приложение.

 

ТЕПЛООБМЕННЫЙ АППАРАТ БЛОКА  НАРУЖНОЙ УСТАНОВКИ ГАЗОРАЗДЕЛЕНИЯ УСТАНОВКИ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ КОНДЕНСАЦИИ.

 

Цель курсового проекта  заключалась в систематизации, закреплении, расширении и углублении практических знаний при изучении дисциплины «Машины и аппараты нефтегазопереработки» и ряда предшествующих общеобразовательных дисциплин, а также применение полученных знаний и навыков для решения конкретных технических задач.

При выполнении курсового  проекта были использованы правила, методы выбора и расчета на прочность  элементов теплообменных аппаратов.

В результате выполнения работы в первом разделе был изложен общий обзор по технологии, процессу и его аппаратурному оформлению установки низкотемпературной конденсации.

Во втором разделе была описана технологическая схема установки низкотемпературной конденсации.

В третьем разделе были произведены проектировочный и  уточненный расчет теплообменного аппарата и окончательный выбор проектируемого типа теплообменного аппарата.

В четвертом разделе были выбраны конструктивные параметры  теплообменного аппарата и произведены расчеты на прочность его элементов.

В графической части на первом листе представлена принципиальная технологическая схема установки низкотемпературной конденсации. На втором – общий вид теплообменного аппарата, на третьем и четвертом – основные узлы и детали спроектированного аппарата.

Таким образом, в результате проведенной работы был сконструирован теплообменный аппарат 1200 ТПГ-6,3-М8/25Г-9-Т-4-У-И, определены его основные конструктивные размеры, разработаны рабочие чертежи некоторых деталей. 

СОДЕРЖАНИЕ

С.

Введение 7

1 Литературный обзор  9

2 Технологический раздел 21

2.1 Описание технологической  схемы и оборудования 21

3  Проектировочный расчет теплообменного аппарата (т/а)  29

3.1 Обоснование и выбор   исходных данных для расчета т/а 29

3.2  Определение поверхности  нагрева и предварительный

выбор типа т/а по каталогу 31

3.3 Уточненный расчет поверхности  т/а и окончательный 

выбор типа т/а 33

3.4  Разработка эскиза  теплообменного аппарата  38

3.5 Сводная таблица   по результатам расчетов 

теплообменного аппарата 39

Вывод 40

4 Механический раздел 41

4.1 Расчет на прочность  элементов т/а 41

4.1.1 Выбор конструктивных параметров некоторых

элементов теплообменных  аппаратов. 42

4.1.2  Расчет толщины  стенки корпуса и трубной решетки. 45

4.2 Подбор штуцера (вход  продукта в кожух т/а)  46

4.2.1 Подбор и обоснование  выбора типа фланцевого соединения. 47

4.3 Сводная таблица   по результатам расчетов 49

Вывод 50

Заключение 51

Список использованных источников 52

Приложение А

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Современное нефтеперерабатывающее и нефтехимическое производство со специфическими условиями работы технологического оборудования, характеризуемыми часто высокими рабочими параметрами (температурой и давлением), особенно при агрессивности, токсичности и огне- и взрывоопасности перерабатываемой среды и в основном большой производительности, требует создания аппаратов только высокого качества.

Высокое качество аппаратов характеризуется высокой эффективностью, зависящей от эффективности технологического процесса, осуществляемого в аппарате, и его производительности; долговечностью, экономичностью, надежностью, безопасностью, удобством и простотой обслуживания в эксплуатации, зависящих как от качества конструкции, так и от качества изготовления; формой аппарата, удовлетворяющей требованиям технической эстетики.

Весьма тяжелые условия  работы оборудования приводят к преждевременному износу и разрушению основных деталей  оборудования, т.е. оборудование обладает недостаточной надежностью и  долговечностью. В связи с этим актуальны вопросы, связанные с  решением данных проблем.

Повышение надежности и долговечности  деталей машин и аппаратов  в значительной мере может быть достигнуто грамотным конструированием аппаратов и машин, в частности, с использованием современных методов проведения технических расчетов, правильным выбором конструкционного материала для их изготовления,  и т.д.

Основная цель курсового  проектирования состоит в систематизации, закреплении, расширении и углублении практических знаний при изучении дисциплины «Машины и аппараты нефтегазопереработки» и ряда предшествующих общеобразовательных дисциплин, а также применение полученных знаний и навыков для решения конкретных технических задач.

В настоящей работе объектом 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.

 

1. Литературный обзор

 

На Губкинском газоперерабатывающем комплексе (ГПК) в 2010 году была запущена новая установка низкотемпературной конденсации, производительность которой составляет 2 млрд.м³/год по углеводородному газу. В результате извлечение целевых фракций из попутного нефтяного газа на предприятии увеличилось до 99%. По этому показателю Губкинский ГПК стал лидером в России, повысив глубину извлечения до лучших мировых аналогов.

Новая установка представляет собой производственный объект «Установка переработки газа - 2. Установка низкотемпературной конденсации и наружное оборудование. Реконструкция на промышленной площадке ОАО «Губкинский ГПК» (УПГ-2)» и предназначена для переработки на современном техническом уровне углеводородного газа, являющегося смесью углеводородных газов: отбензиненного газа с НТК-1 и осушенного газа установки компримирования газа-2 (УКГ-2), с целью снижения потерь целевых компонентов с газом, подаваемым в магистральный газопровод, и получения в качестве дополнительного товарного продукта ШФЛУ по ТУ 38.101524-93 (марка Б), направляемой на узел учета ШФЛУ, где происходит ее смешение с ШФЛУ, поступающей с НТК-1 газоперерабатывающего комплекса. Далее ШФЛУ поступает в продуктопровод Губкинский ГПК - Уренгой-Сургутский ЗСК; Губкинский ГПК – Муравленковский ГПК, наливную эстакаду г. Ноябрьска. Сухой отбензиненный газ (СОГ) по ОСТ 51.40-93 с остаточным суммарным содержанием углеводородов С_3+В около 2 г/ст. м³ направляется на дожимные компрессора УКГ-1 и УКГ-2 и далее в магистральный газопровод.

Процесс переработки газа исходного состава с максимально  возможным при заданных граничных  условиях коэффициентом извлечения пропана и более тяжелых углеводородов  осуществляется наиболее экономичным  методом частичной конденсации  исходного газа, его сепарации при высоком давлении, с последующим детандированием паровой части потока во всем располагаемом диапазоне давлений и разделением выделенного конденсата в ректификационной колонне.

В качестве источника холода для компенсации потерь от недорекуперации и в окружающую среду используется эффект адиабатического расширения газа в турбодетандере с отдачей внешней работы, используемой для компримирования обратного потока отбензиненного газа, отводимого из установки, а также дроссель-эффект. Для снятия тепла компримирования газа и отводимых жидких товарных продуктов используется окружающая среда (в аппаратах воздушного охлаждения).

Установка предназначена  для  получения следующей товарной продукции:

- газ отбензиненный (метан-этановая фракция) по ОСТ 51.40-93 с остаточным суммарным содержанием углеводородов С_3+В около 2 г/ст. м³;

- ШФЛУ по ТУ 38.101524-93 марка  Б.

Проектная мощность производственного  объекта УПГ-2 по перерабатываемому  исходному газу и получаемой продукции  приведена в таблице 1.1.

 

 

Таблица 1.1 – Проектная  мощность

Приход	Млн. м3 в год (при 20°С и 0,1 МПа)	Тыс. тн.  в год	Расход	Млн. м3 в год (при 20°С   и 0,1 МПа)	Тыс.тн. в год
Углеводородный газ Р  = 1,57 МПа Т = 40°С Время непрерывной работы 16800 часов(2 года) при условии непрерывной  работы дожимного компрессорного агрегата. Норма часов работы в год  по проекту  8400, в т.ч. зимний период 5472ч, летний период 2928ч	2000	1523,5	Сухой отбензиненный газ (СОГ) Плотность 0,711кг/м3 при ст. условиях Р = 1,3МПа Т = 20…35°С ШФЛУ Р = 5,4Мпа Т = 35 ¸ 40°С Потери	1910,96           79,04     10,0	1369,68           146,21     7,61
Итого:	2000	1523,5		2000	1523,5