ВКР: Очистка воздуха

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. 3

1 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ.. 7

2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ.. 8

2.1 Назначение УОВ-100. 8

2.2 Характеристика сырья. 8

2.3 Описание технологической схемы УОВ-100. 9

2.4 Расчет кожухотрубчатого теплообменника. 10

3 ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ ОБОРУДОВАНИЯ ОТ КОРРОЗИИ.. 16

4 КОНСТРУКЦИОННЫЕ И ПРОЧНОСТНЫЕ РАСЧЕТЫ.. 18

4.1 Расчет на прочность цилиндрической обечайки корпуса, нагруженной внутренним избыточным давлением. 19

4.2 Расчет эллиптического днища, нагруженного внутренним избыточным давлением 21

4.3 Расчет укрепления отверстия в цилиндрической обечайке корпуса. 22

4.4 Расчет укрепления отверстия в камере. 23

4.5 Проверочный расчет опор и изгибающих моментов теплообменника после реконструкции. 32

5 АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕСС.. 34

5.1 Описание технологической схемы УОВ-100. 35

5.2 Анализ объекта управления с точки зрения автоматизации. 38

5.3 Обоснование выбора средств автоматического контроля и регулирования технологических параметров. 38

6 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ.. 46

6.1 Характеристика и анализ опасных и вредных производственных факторов 46

6.2 Производственная санитария. 48

6.2.1 Вредные вещества. 48

6.2.2 Микроклимат производственных помещений. 53

6.3 Освещение. 55

6.4 Техника безопасности. 59

6.5 Электробезопасность. 62

6.6 Пожарная безопасность. 64

7 ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ.. 67

7.1 Разработка технологического процесса. 67

7.2 Расчет режима резания при сверлении. 68

7.3 Расчет времени на техническое обслуживание рабочего места. 69

7.4 Расчет времени для перерывов и личных надобностей. 70

7.5 Определение штучного времени. 71

7.6 Расчет времени штучно – калькуляционного. 71

8 ОРГАНИЗАЦИЯ И ЭКОНОМИКА ПРОИЗВОДСТВА.. 72

8.1 Организация ремонтного хозяйства цеха 12/44 химического завода. 72

8.2 Расчет материальных затрат на реконструкцию теплообменника. 76

8.3 Определение оптовой цены узла реконструкции теплообменника. 77

8.4 Расчет производственной мощности установки 1721. 83

8.5 Составление проектной калькуляции на производство продукции. 83

8.6 Расчет изменений затрат по статьям калькуляции себестоимости единицы продукции 83

8.7 Расчёт показателей экономической эффективности проекта. 86

8.8 Технико-экономические показатели проекта. 87

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 89

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.. 90

ВВЕДЕНИЕ

Одним из базовых средств повышения надежности и долговечности пневматических систем управления является оптимальная подготовка сжатого воздуха, включающая очистку его от загрязнений. Актуальность и важность очистки обуславливается тем, что загрязнения сжатого воздуха снижают долговечность пневматических устройств и систем в 3-7 раз, а в некоторых условиях эксплуатации до 20 раз, выход из строя по этой причине составляет до 80 % от общего числа отказов.

Компоненты загрязнений можно разделить на три группы: вода и компрессорное масло в жидкой и паровой фазе; твердые загрязнения; газообразные загрязнения.

Вода. Наибольшую часть загрязнений составляет вода, которая попадает в пневматическую систему вместе с атмосферным воздухом, засасываемым компрессором.

Содержащиеся в воздухе или газе водяные пары, попадая в теплообменные аппараты, трубопроводы и арматуру криогенных установок, блоков разделения воздуха, превращаются в лед и забивают аппаратуру. Количество влаги, содержащейся в воздухе или газе, зависит от температуры, давления и относительной влажности.

Относительной влажностью φ называют отношение количества водяных паров, содержащихся в воздухе или газе, к количеству паров, насыщающих воздух или газ при данной температуре. Количество водяных паров в граммах, содержащихся в 1 м³ воздуха или газа при данной температуре, называют абсолютной влажностью.

Точка росы – температура, при которой в воздухе или газе начинает конденсироваться влага.

С повышением температуры количество водяных паров, насыщенных воздух, увеличивается, а с понижением – уменьшается. При 298˚К в 1 м³ воздуха содержится, к примеру, 15 г водяных паров. Наибольшее количество влаги, ĸᴏᴛᴏрᴏᴇ может содержаться в 1 м³ воздуха при этой температуре, равно 22,9 ᴦ. При 298˚К относительной влажности φ = 15/22,9 ∙100 = 65,5 %. В случае если данный влажный воздух охладить до 293˚К, то его относительная влажность возрастает: φ = 15/17,2 ∙100 = 87 %. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏбразᴏᴍ, охлаждение ненасыщенного влажного воздуха приводит к увеличению относительной влажности.

При охлаждении сжатого воздуха в теплообменниках воздухоразделительного аппарата ниже точки росы из него выделяется влага и замерзает при температуре ≈ 273 К. Это приводит к быстрой закупорке льдом теплообменников, и работа установки становится невозможной. По этой причине воздух перед подачей в аппараты подвергают осушке.

Методы осушки. В воздухоразделительных установках, работающих по циклу низкого давления, осушку воздуха осуществляют в регенераторах. В установках, работающих по циклам высокого и среднего давления, применяют следующие методы осушки воздуха и газов: вымораживание влаги в блоках предварительного аммиачного охлаждения или в попеременно работающих теплообменниках (вымораживателях); адсорбцию влаги силикагелем, активным глиноземом, цеолитами в блоках осушки и очистки воздуха.

Эффективность осушки определяют по точке росы осушенного воздуха или газа.

Недостаток метода осушки воздуха вымораживания состоит в следующем. Влага воздуха, прошедшего аммиачный теплообменник или теплообменник-вымораживатель, за короткий промежуток времени накапливается в виде льда в основном теплообменнике АТЗ и забивает его. По этой причине приходится через каждые 30...40 суток ставить основной теплообменник на отогрев для удаления влаги. Неудобство системы вымораживателей состоит также в том, что большое количество переключающей арматуры усложняет конструкцию и обслуживание установки, в связи с этим применяют данный метод ограниченно.

Осушка с помощью адсорбентов. Адсорбционный метод осушки воздуха или других газов основан на свойстве ряда пористых твердых тел-адсорбентов - поглощать водяные пары. Адсорбенты характеризуются широко развитой внутренней поверхностью, порядка сотен квадратных метров на один грамм.

Адсорбция происходит следующим образом. Приближаясь к поверхности адсорбента на расстояние, соизмеримое с атомными размерами, молекула водяного пара попадает в электрическое поле поверхностных ионов адсорбента к поляризуется. Поляризованные молекулы водяного пара, удерживаемые поверхностными ионами адсорбента͵ и составляют адсорбционный слой водяного пара. Количество адсорбируемого водяного пара зависит от количества поверхностных ионов, способных своим электрическим полем удерживать вблизи себя молекулы водяного пара. Процесс адсорбции протекает экзотермически. Выделяющаяся теплота адсорбции снижает эффективность осушки. При осушке воздуха высокого давления теплота адсорбции незначительна, так как газ содержит мало влаги, и в связи с этим теплота в достаточной степени отводится самим осушаемым газом, при осушке воздуха и газов низкого давления, содержащих большее количество водяных паров, выделяется значительно больше теплоты и адсорбент приходится дополнительно охлаждать, Наличие в осушаемом воздухе или газе капельной влаги и масла снижает активность адсорбента.

При прохождении воздуха слои адсорбента насыщаются влагой. Слой адсорбента͵ после которого воздух выходит осушенный, называют высотой работающего слоя. В процессе адсорбции высота работающего слоя постепенно увеличивается и в какой-то момент времени достигает полной высоты засыпанного в адсорбер адсорбента. После этого воздух начнет выходить из адсорбера не полностью осушенным. Время от начала адсорбции до начала роста концентрации водяного пара в осушенном воздухе называют временем защитного действия. Адсорбировать влагу на одном и том же адсорбенте можно только в пределах времени защитного действия. Для восстановления осушающей способность насыщенного влагой адсорбента его регенерируют нагретым в электроподогревателе азотом или воздухом.

Для повышения адсорбционной способности адсорбента крайне важно понижать его температуру и наоборот - для удаления адсорбированной пленки водяных паров с поверхности адсорбента крайне важно повышать его температуру. В кислородном и криогенном производствах в качестве адсорбентов используют силикагель, активный глинозем, активную окись алюминия, цеолиты.

Силикагель представляет собой твердое, стекловидное, химически инертное, однородное вещество, состоящее на 99% из двуокиси кремния SiO2. Его выпускают в виде крупных или мелких (З...7мм) зерен белого или светло-желтого цвета круглой или неправильной формы.