Установка брызгоуловителей-туманоосадителей "MONSANTO"

По технологии сернокислотного цеха газ после контактного отделения проходит две степени абсорбции (олеумный и моногидратный абсорберы) и очистку от брызг серной киллоты в моногидратном брызгоуловителе. После моногидратного брызгоуловителя газ поступает в санитарный коллектор и далее на выхлоп в санитарную трубу.

Проект выполнен в связи с тем, что существующие моногидратные брызгоуловители башенного типа с насадкой в виде колец Рашига, не обеспечивают улавливание мелких фракций брызг (до 10мкм) и тумана серной кислоты.

Мелкие частицы тумана (крошечные частицы жидкости или растворённых твёрдых веществ, находящихся во взвешенном потоке газа) и брызги кислоты, являются неизбежным продуктом многих производственных процессов. Эти частицы могут вызывать такие проблемы, как коррозия оборудования, образование осадка на теплообменных поверхностях и катализаторах, а также превышение ПДК вредных веществ в атмосфере. Обладая большим удельным весом, они ложатся на поверхность и сжигают лиственный и хвойный покров.

Наиболее высокоэффективными по улавливанию тумана являются агрегаты, основанные на принципе фильтрования газового потока через волокнистые материалы.

Проект выполнен для замены существующих моногидратных брызгоуловителей с кольцами Рашига на 3-й и 4-й технологических системах сернокислотного цеха на брызгоуловители - туманоосадители с фильтрующими патронами фирмы «Мonsanto».

Краткая характеристика района строительства.

Расстояние от промышленной площадки завода до жилой застройки города Ревды в юго-восточном направлении составляет 2,5км.

В северном направлении на расстоянии 1,5 км расположен г. Первоуральск.

Место установки туманоосадителей «Monsanto» расположено в сушильно-абсорбционном отделении 3-й и 4-й технологических систем сернокислотного цеха, в пределах границы промышленной площадки ОАО «СУМЗ».

Климат района строительства резко континентальный с продолжительной холодной зимой и жарким летом. Среднегодовая температура воздуха составляет + 0,3оС. Максимальная температура + 380С, минимальная - минус 470С.

Среднее количество осадков в год составляет 497 мм, из них в теплый период 383 мм, в холодный – 114 мм. Снежный покров устанавливается в первой декаде ноября и сохраняется до второй декады апреля. Максимальная мощность снежного покрова составляет 44см.

В районе строительства преобладают ветра западного и юго-западного направлений.

Нормативное значение веса снегового покрова по IV району -1,5 КПа.

Нормативное значение ветрового давления по II району - 0,3 КПа.

Расчетная температура наружного воздуха - минус 35°С.

Технологическая часть

брызгоуловитель туманоосадитель чертеж строительный

Конструктивные решения

Рабочие чертежи на установку брызгоуловителя - туманоосадителя разработаны по техническому заданию № 4-42-03.

Чертежи на брызгоуловитель-туманоосадитель разработаны на основании эскизов с рекомендуемыми размерами, которые предоставлены фирмой «Моnsanto», разработчиком осадителей тумана. В связи с этим выполняем только несколько проверочных прочностных расчетов.

Обвязка брызгоуловителя производится газоходами из нержавеющей стали 12Х18Н10Т диаметром 1120мм.

Расчетный срок службы аппарата и трубопроводов - 15 лет.

Критическая газовая нагрузка, не более – 55000 нм³/час.

Перепад давления на входе и выходе, max - 250 мм. вод. ст.

Периодичность замены фильтрующих элементов – 10÷15 лет.

Система контроля, автоматики и лабораторного анализа:

- автоматический газовый анализ на входе и выходе – не предусмотрен проектом;

- автоматическая регулировка газовой нагрузки на брызгоуловитель-туманоосадитель - не предусмотрена проектом;

- манометрический режим (перепад давления), степень поглощения газов SO2 и SO3 , контроль нагрузки тумана серной кислоты на входе и выходе из брызгоуловителя -туманоосадителя осуществляются инстру-

ментальными замерами и лабораторным анализом по специальному графику лаборантами химанализа (Стандарт предприятия СТП48-0328-0079-89 «Метод определения тумана и брызг серной кислоты»);

- инструкция по эксплуатации и обслуживанию брызгоуловителя –

туманоосадителя разработана и внесена в технологический регламент.*

Монтаж, испытание и приемку трубопроводов в эксплуатацию вести согласно СНиП 3.05.05 – 84 «Технологическое оборудование и технологичес-кие трубопроводы».

* - изменения и добавления, выделенные жирным шрифтом, внесены на основании замечаний ООО «Диапромэкс».

Описание брызгоуловителя

Брызгоуловители-туманоосадители устанавливаются на металлические опоры на отм. +7.750м на открытой площадке в сушильно-абсорбционном отделении между рядов «А»-«Б» на 3-й и 4-й технологических системах.

Устанавливаемый брызгоуловитель – аппарат стальной.

Основной материал аппарата – нерж. сталь 12Х18Н10Т ГОСТ 5632-72.

Диаметр - 3520 мм.

Высота брызгоуловителя - 7420мм.

Крышка башни конусная с центральным выходом газа (dу 1100).

Днище имеет плоскую форму.

В нижней части предусмотрены патрубок входа газа и патрубок выхода кислоты.

Аппарат предназначен для улавливания брызг и осаждения тумана серной кислоты.

В производственных процессах туман может образовываться тремя различ-ными путями:

- механическое воздействие может разбивать или распылять жидкость, образуя при этом туман (работа брызгал в абсорбере);

- в результате охлаждения струи газа (газ с tº =200º С орошается кислотой с tº =50-60º С);

- химическая реакция двух или более газов (кислота + подсос воздуха).

Газы, содержащие частицы тумана, направляются горизонтально через волокнистый слой. Частицы собираются на отдельных волокнах слоя, соединяются, образуя жидкие пленки, которые перемещаются через волокнистый слой потоком газа и затем дренируют вниз под действием силы тяжести. Очищенный газ сбрасывается в санитарный коллектор и далее в санитарную трубу.

Отвод осевшей на фильтрующем элементе кислоты обеспечивается гравитационными силами кислоты по вертикальным стенкам фильтрующего элемента.

Брызгоуловитель.

Исходные данные

Рабочая среда – брызги Н2SO4 98%

Количество газа – 50000нм3/час

Разряжение в аппарат - 0.1МПа (1.05 кгс/см2).

Температура газа - 60˚С

Расчет

1. Определяем реальное количество газа:

V =; (3)

Где: V0 – количество газа при нормальных условиях

Т- температура газа

Р1- атмосферное давление

Р2- давление в аппарате

V =м3/час

2. Определяем скорость газа в аппарате

 =

3. Определяем скорость газа в газоходе

=

4. Диаметр штуцера входа и выхода газа принимаем по диаметру газохода. Определяем условия укрепления отверстий.

 - условие выполняется.  (с.499 ) (2)

5.Определяем скорость фильтрации.

v = = 0,15м/с.

6. Расчет крышки на прочность.  (2 ;4)

В связи с изменением конструкции крышки появилась необходимость в проверочном расчете крышки на прочность. Расчет ведем на несущую способность балок, усиленных листом крышки.

Расчет, производим из условия испытания аппарата при 1000кг/м2

кг/м2

кг/м2

Длины дуг l1 и l2 являются граничными дугами между ребрами жесткости, определяем из условия, что наружный диаметр крышки Д нар-=3.52м, внутренний диаметр Д вн=1.12м. Количество ребер – 4шт.

Определим Rв

По схеме 1:

RA/ =RB/ =кг

По схеме 2:

RА/ /=кг

M max = R/BX + R//BX – q0X - qx

кг/м2

Mmax = 616х0.7 +1319х0.7 – 880х0.7х -230.8х=1085кг м

Mmax = 108500кг см

Крышка выполнена из стали 12Х18Н10Т.

(s) =1740кг/см2 (с.58 ГОСТ 14249-89).

Действие нагрузок q1 и q0 на балку приводим к действию равномерно распределенной нагрузки с интенсивностью

Максимальный изгибающий момент будет:

Для данного случая прогиб балки равен:

ΔМ – дополнительный изгибающий момент от «внецентренного» сжатия балки силой Т1.

условие прочности балки:

(σ) ≥

условие прочности балки: где:

 W – момент сопротивления сечения – ребро и лист крышки.

h1 = 10+0.5=10.5см

S1 – площадь сечения листа

S2 – площадь сечения ребра жесткости.

В – ширина листа в опасном сечении.

В=212.5см

S1 = 212.5 x1 = 212.5 см2

S2 = 10 x1 = 10 см2

Площадь сечения ребра

².

УΣ =17.7+212.5 x2.742 +83.3 +10x2.742=1771.44см4

F = S1 +S2 = 212.5 +10 =222.5см2

σ =≤1740

Архитектурно-строительные решения

Рабочие чертежи разработаны на основании:

- технического задания № 4-42-03;

- технологических чертежей № 32788.03.00.00СБ и 32840.00.00.00;

- натурных замеров.

Характеристика сооружения.

Брызгоуловители–туманоосадители ”Monsanto” устанавливаются на существующем железобетонном перекрытии на отм. +7.750м сушильно-абсорбционного отделения 3-й и 4-й технологических систем.

Сборные железобетонные ребристые плиты не рассчитаны на нагрузку от брызгоуловителя и от опор газоходов, поэтому запроектирована опорная рама ОР1, передающая всю нагрузку на существующие железобетонные монолитные ригели, по осям 8 и 9 под опорную раму выполняется подбетонка.

Опорная рама представляет собой металлическую конструкцию, состоящую из 9-ти основных несущих балок, соединенных между собой второстепенными балками.

Под газоход ø 1120мм на отм. 18.020 предусмотрена плоская решет-чатая опора ОП 1 высотой 9750мм.

На отм. +13.500 по периметру аппарата выполняется обслуживающая площадка, по периметру крышки выполняется ограждение.

С отм. +8.250 на отм. +13.500, с отм. +13.500 на крышку аппарата предусмотрены стремянки с ограждениями.

Конструктивные решения

Опорная рама запроектирована из швеллеров и двутавров с паралельными гранями полок из стали марки С245.

Опора ОП 1 под газоход запроектирована из стали марки С245:

стойки – из двутавров с паралельными гранями полок,

решетка – из равнобоких уголков.

Обслуживающая площадка – из швеллеров и равнобоких уголков.

Стремянки и все ограждения – из равнобоких уголков из стали марки С235.

Настил площадок – из просечно-вытяжной стали ПВ 406.

Антикоррозийная защита

Стальные конструкции после изготовления покрыть эмалью ХВ-124

ГОСТ 10144-74 -4 слоя по двум слоям грунтовки ГФ-021 ГОСТ 25129-82.

Подбетонку защитить кислотоупорным кирпичом на андезитовой замазке с расшивкой швов замазкой “ Арзамит-5” по двум слоям полиизобутилена на клее № 88.

Охрана труда и техника безопасности

При замене существующего моногидратнтного брызгоуловителя на брызгоуловитель – туманоосадитель «Мonsanto»:

- дополнительный персонал - не требуется (обслуживание производится существующим технологическим персоналом);

- дополнительных санитарно-бытовых помещений - не требуется;

- условия труда на рабочих местах (запылённость, загазованность, вибрация, шум и др.факторы - не изменяются;

- дополнительных мер по охране труда - не требуется.

Настоящий проект выполнен в соответствии с действующими нормами и правилами техники безопасности и охраны труда.

Строительно-монтажные работы по настоящему проекту производить по специально разработанному ПОРу с соблюдением правил и требований:

- СНиП III-4-80 «Правила производства и приемки работ. Техника безопасности в промышленности»;

- СНиП 3.05.05-84 «Технологическое оборудование и технологические трубопроводы»;

- РД 03-615-03 «Порядок применения сварочных технологий при изготовлении, монтаже, ремонте и реконструкции технических устройств для опасных производственных объектов».

При эксплуатации установки необходимо руководствоваться производственными инструкциями, разработанными с учетом правил охраны труда, пожарной безопасности и специфическими условиями данного производства на основании следующих документов:

1. ПБ 03-517-02. «Общие правила промышленной безопасности для организаций, осуществляющих деятельность в области промышленной безопасности опасных производственных объектов». Утверждены Постановлением Госгортехнадзора России № 61-А от 18 октября 2002года;

2. ПБ 11-493-02. «Общие правила безопасности для металлургических и коксохимических предприятий и производств». Утверждены Постановлением Госгортехнадзора России № 35 от 21 июня 2002года;

3. ПБ 03-585-03 «Правила устройства и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов»;

4. ПБ 11-554-03 «Правила безопасности при производстве никеля, меди и кобальта»;

5. ПБ 09-596-03 «Правила безопасности при использовании неорганических жидких кислот и щелочей»;

6. ПОТ РМ-004-97 «Правила по охране труда при использовании химических веществ».

Охрана окружающей среды

Охрана атмосферного воздуха от загрязнений

Установка брызгоуловителей - туманоосадителей кардинально повлияет на уменьшение вредных выхлопов с 3-й и 4-й технологических систем цеха в атмосферу и на улучшение экологической обстановки, так как осадители тумана фирмы «Мonsanto» улавливают практически весь туман из любого газового потока и являются новейшей разработкой в области газоочистного оборудования.

Охрана водоемов и почв от загрязнения сточными водами

Стоков, загрязняющих окружающую среду, при установке брызгоуловителя – туманоосадителя «Мonsanto» нет, т.к. весь конденсат серной кислоты из отходящих газов по сливному трубопроводу выводится в сборник и в технологический процесс.

Исходные данные

Проект выполнен на основании задания сернокислотного цеха № 4-42-03.

1. Проектом предусматривается установка брызгоуловителя-туманоосадителя фирмы «Мonsanto».

2. Климатический подрайон 1В.

3. Расчетная температура наружного воздуха - минус 35ºС.

4. Вес снегового покрова по lV району 1.5 КПа.

5. Нормативное значение ветрового давления по II району – 0.3 КПа.

6. Категория по взрывной, взрывопожароопасной и пожарной опасности по ОНТП 26-86 – “Д”

7. Группа производственных процессов по санитарной характеристике по СНиП 2.09.04-87 – “3б

8.Монтаж, испытание трубопроводов вести по СН 527-80 “Инструкция по проектированию технологических стальных трубопроводов до 10МПа”

9. За отметку 0.000 принята отметка пола сушильно-абсорбционного отделения 2-й очереди.

Литература

1. ГОСТ 14249-89 «Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность».

2. А.А. Лощинский; А.Ф. Толчинский «Основы конструирования и расчета химической аппаратуры» Изд-во «Машиностроение» 1970г.

3. «Справочник сернокислотчика» Под ред. К.А Малина. Изд-во «Химия», 1971г.

4. В.И. Феодосьев «Сопротивление материалов». 1973г.