Описание, принцип действия. Основным аппаратом блока экстракции, установки селективной очистки является экстракционная колонна, предназначенная для очистки сырья фенолом, работающая по принципу противотока, представляющая собой вертикальный цилиндрический аппарат с тарелками ситчатого типа. Тесный контакт фенола с сырьем обеспечивается в экстракционной колоны с ситчатыми тарелками, с применением принудительного отстоя фаз. Дисперсная рафинатная фаза отстаивается под глухим полотном с отделением от нее унесенного растворителя. Затем масляная фаза перетекает через гидрозатвор и диспергируется через отверстия тарелки в виде капель в слой экстрактного раствора. Наверху колонны скапливается и отстаивается раствор фенола в рафинате (раствор рафината), а в низу колонны – раствор асфальтов в феноле (раствор экстракта). Скорость потоков растворов рафината и экстракта колеблется в пределах от 4,4 до 31,7 м3 /м2, но наиболее употребительная скорость от 9,5 до 12 м3 /м2 (суммарно). Для равномерного распределения растворов масляного сырья в феноле и для более тесного соприкосновения фенола с сырьём, а также для возможности противоточного движения продуктов в колонне предусмотрены две распределительные тарелки. Сырьё, фенол, фенольная вода и циркулирующий экстракт подают через маточники, имеющие отверстия диаметром 3 мм. Направление отверстий в зависимости от закачиваемого продукта. Число отверстий для фенольной воды 500, для остальных потоков 10 Расчет на прочность обечайки ректификационной колонны Толщину стенки цилиндрической части корпуса ректификационной колонны рассчитываем по формуле: 𝑆 ≥ 𝑆𝑝 + 𝑐, Где S –толщина стенки резервуара цилиндрической формы; Sp – расчётная толщина стенки резервуара; С = С1+С2+С3- прибавочный коэффициент к расчётной толщине стенки. Расчетная толщина стенки резервуара цилиндрической формы рассчитывается по формуле: 𝑆𝑅 = 𝑝𝐷 0,48 × 4000 = = 8 мм , 2[𝜎](𝜑𝑝 − 𝑝) 2 × 120 × 1 − 0,48 где р – давление внутри аппарата – 0,48 Мпа; D- диаметр ректификационной колоны – 4 м; 𝜎- предел текучести для материала корпуса (сталь 08Х17Н13М2) - 120 Мпа; 𝜑𝑝 -коэффициент прочности сварного шва – 1. При соблюдение равенства: 8 - 0,5 ≤ 20мм; С2 принимаем равное 1 мм. С1=0,2 × 10 лет строка службы = 2 мм − прибавка на коррозию Толщина стенки с надбавкой: S = 8 + 3= 11 мм; Таким образом, по таблице стандартных величин принимаем толщину стенки S=16 мм Допускаемое внутреннее избыточное давление рассчитываем по формуле: [𝑝 ] = 2[𝜎]𝜑(𝑠−𝑐) 𝐷𝑝 +(𝑠−𝑐) = 2×120×1×(16−3) 4000+(16−3) = 0,77 МПа, Проверяем условие: 𝑃 [𝑃] = 0,48 0,77 = 0,63 ≤ 1 - условие соблюдается. В результате произведённых расчётов и полученной толщины цилиндрической части корпуса аппарата принимаем толщину обечайки 16 мм. Расчет на прочность эллиптического днища корпуса ректификационной колонны Толщину стенки эллиптического днища корпуса, нагруженного внутренним избыточным давлением, рассчитываем по формуле: s1 s1P c , Расчетная толщина стенки днища 𝑆= 𝑅𝑃 4000 × 0,48 +𝐶 = + 3 = 11 мм, 2[𝜎]𝜑 − 0,5𝑃 2 × 120 × 1 − 0,5 × 0,48 где R=0,5D с Н=0,25D; Р– давление внутри аппарата – 0,48 Мпа. Толщина стенки с надбавкой: s1р = 11+0,5= 11,5 мм; Таким образом, по [4] принимаем толщину стенки s1 16 мм. Допускаемое внутреннее избыточное давление рассчитываем по формуле: c) , R 0,5 ( s1 c) р 2 (s 1 2∙(0,016−0,003)∙120 4+0,5∙(0,016−0,003) Проверяем условие 𝑃 [𝑃] = 0,48 0,77 =0,77 Мпа, Р1 1: р = 0,63 ≤ 1 - условие соблюдается. В результате произведённых расчётов и полученной толщины эллиптического днища корпуса аппарата под внутренним давлением принимаем толщину сферического днища 16 мм. Расчет опоры аппарата производим для наиболее неблагоприятных условий его эксплуатации, т.е. максимально возможного ветрового напора там, где будет установлен аппарат. Определим вес аппарата: Определение массы корпуса аппарата: 𝐺к = 𝐺кр + 𝐺дн + 𝐺ц + 𝐺н , где 𝐺кр - масса крышки; 𝐺дн - масса днища; 𝐺ц - масса обечайки корпуса; 𝐺н - масса неучтенных узлов и деталей. Определяем массу крышки и днища: 𝐺кр = 𝐺дн = 𝜋 ∙ 𝜌 ∙ 𝑠 ∙ (𝐷в + 𝑠) ∙ [ℎ1 + 0,345 ∙ 𝜀в ∙ (𝐷в + 𝑠)], где 𝜌 – плотность для стали 08Х17Н13М2, 𝜌 = 8000 кг/м3 ; 𝜀в - коэффициент, который выбирается по графику в зависимости от отношения 𝐷в 𝑠 , принимаем 𝜀в = 1. 𝐺кр = 𝐺дн = 3,14 ∙ 8000 ∙ 0,016 ∙ (4 + 0,016) ∙ [0,08 + 0,345 ∙ 1 ∙ (4 + 0,016)] = 2365,51 кг. Масса обечайки корпуса определяется по формуле: 𝐺ц = 𝜌 ∙ 𝑉заг , где 𝑉заг – объем заготовки обечайки корпуса: 𝑉заг = 𝜋 ∙ 𝐷ср ∙ 𝑠 ∙ (𝐻 − 𝐻оп − 𝐻кр ), 𝐷ср - средний диаметр обечайки корпуса: 𝐷ср = 𝐷 + 𝑠; 𝐷ср = 4000 + 16 = 4,016 м. 𝑉заг = 3,14 ∙ 4,016 ∙ 0,016 ∙ (20 − 0,016 ∙ 2) = 4,035 м3 . 𝐺ц = 8000 ∙ 4,035 = 32280 кг. Массу неучтенных узлов и деталей определяем по формуле: 𝐺н = 0,1 ∙ (𝐺кр + 𝐺дн + 𝐺ц ); 𝐺н = 0,1 ∙ (32280 + 2 ∙ 2365,51) = 3701,1кг. Окончательно имеем: 𝐺к = 2 ∙ 2365,51 + 32280 + 3701,1 = 40712,12 кг. Определяем массу жидкости находящейся внутри аппарата: 𝐺ж = 𝑉ж ∙ 𝜌ж ; 𝜌ж = 885 кг/м3 ; 𝑉ж = 𝜋 ∙ 𝑅2 ∙ 𝐻 = 3,14 ∙ 22 ∙ 20 = 251,2м3 ; 𝐺ж = 251,2 ∙ 885 = 220312 кг. Определяем массу тарелок в колоне: 𝑚т = 𝑚 ∙ 𝑛; Где 𝑚 = 620кг; 𝑛 − количество тарелок = 14; 𝑚т = 620 ∙ 14 = 8680 кг. Тогда масса аппарата с находящейся в нем жидкостью и тарелками будет равна: 𝐺об = 𝐺к + 𝐺ж + 𝑚т = 40712 + 220312 + 8680 = 269704 кг, Максимальный 𝐺𝑚𝑎𝑥 = 269704 кг = 2,65 МН Выбор опор При 𝐺𝑚𝑎𝑥 = 2,65МН выбираем цилиндрическую опору по таблице . 𝑆1 = 12 мм , 𝑆2 = 25мм , 𝑆3 = 25мм , диаметром резьбы 36 16 фундаментных болтов , с
