Курсовой проект - Расчет абсорбера

Содержание
Введение    6
1 Нормативные ссылки    8
2 Исходные данные для расчёта абсорбера    10
3 Расчёт насадочного абсорбера    11
4 Расчёт массы поглощаемого вещества и расхода поглотителя    12
5 Расчёт движущей силы массопередачи    17
6 Расчёт коэффициента массопередачи    19
7 Расчёт скорости газа и диаметра абсорбера    21
8 Расчёт плотности орошения и активной поверхности насадки    23
9 Расчёт коэффициентов массоотдачи    25
10 Расчёт поверхности массопередачи и высоты абсорбера    31
11 Расчёт гидравлического сопротивления абсорбера    33
12 Расчёт толщины стенки сосуда и патрубков    35
12.1 Определение основных геометрических параметров аппарата    35
12.2 Определение значения коэффициента сварного шва    35
13 Расчёт толщины стенки цилиндрической обечайки, люка и патрубков (штуцеров)    36
13.1 Расчётная толщина стенки цилиндрической обечайки    36
13.2 Толщина листа люка-лаза    37
13.3 Толщина стенки патрубка (штуцера).    37
14 Проверка прочности корпуса при гидроиспытании    39
15 Расчёт эллиптического днища с внутренним давлением.    40
16 Расчёт корпуса сосуда на прочность и устойчивость    42
16.1 Общие зависимости    42
16.2 Уравнение радиального прогиба оболочки    42
16.3 Расчёт оболочек сосудов под давлением на прочность от температурных напряжений    43
16.4 Расчёт оболочек сосудов под давлением на прочность    47
16.5 Условие устойчивости сосуда при действии сжимающего напряжения и внутреннего давления    51
17 Упрощённый расчёт фланцевых соединений    53
17.1 Типы фланцевых соединений    53
17.2 Упрощённый расчёт фланца    55
17.3 Выбор уплотнений для фланцевых соединений    59
18 Расчёт укрепления вырезов в стенках сосудов и аппаратов и упрочнению штуцера    60
19 Расчёт опоры сосуда    63
19.1 Общий вид опорного элемента цилиндрического вертикального сосуда под давлением    63
19.2 Расчет опорного элемента, нагруженного продольной силой    64
20 Учёт ветровых нагрузок    67
21 Сейсмические нагрузки    71
22 Расчёт опорного кольца аппарата    72
Заключение    75
Список использованных источников    79

Исходные данные для расчёта абсорбера
Концентрация абсорбтива – с 6 до 0,4 Моль %;
Расход газа V0 – 14 м3/с;
Температура – 60 ºС;
Давление P – 12 атм.;
Абсорбтив – вода;
Абсорбент – этиленгликоль;
Газ – метан;
Марка стали – 08Х21Н6Т;
Верхнее днище – эллиптическое, нижнее днище – эллиптическое.

Заключение
В процессе выполнения курсового проекта по дисциплине "Процессы и аппараты нефтегазовых производств" были изучены массообменные процессы, включая абсорбцию, а также было изучено оборудование и аппаратура, используемые в данном процессе.
Главной целью проекта было изучение процесса абсорбции и разработка насадочного абсорбера, оборудованного керамическими кольцами Рашига насадками. Курсовой проект включал разделы, посвященные определению параметров для проектирования абсорбера.
Таким образом, в разделе «Расчёт коэффициента массопередачи» выяснили, по каким параметрам следует производить выбор насадок, как определить коэффициент массопередачи Ky. Для расчёта коэффициентов массоотдачи необходимо выбрать тип насадки и, подставив соответствующие параметры, рассчитать скорости потоков в абсорбере.
В разделе «Расчёт массы поглощаемого вещества и расхода поглотителя» вычислили относительные массовые концентрации, которые получились Y̅̅̅н = 0,0718 кг/кг, Y̅̅̅к = 0,0045 кг/кг,  нашли  объёмный  расход  метана, который составил V = 1,404 м3/с, и плотность газа p_г  = 7,174 кг/м3, массовый расход воздуха G = 10,075  кг/с и удельный расход поглотителя, который со- ставил l = 0,44.
В разделе «Расчёт движущей силы массопередачи» нашли большую и меньшую движущую силу на входе потоков в абсорбер и на выходе     из     него, были получены данные равные ∆Y ̅_б=0,0241 кг/кг, ∆Y ̅_м=0,0045 кг/кг, также определили среднюю движущую силу процесса абсорбции, которая составила ∆Y ̅_ср=0,0117 кг/кг.
В разделе «Расчёт скорости газа и диаметра абсорбера» был произведён расчёт скорости газа и диаметра абсорбера, при котором получили значение скорости газа, ω = 1,62 м/с и диаметр абсорбера равный D = 1200 мм.
В разделе «Расчёт плотности орошения и активной поверхности насадки» рассчитали плотность орошения и активной поверхности насадки, которая равна равная U = 35,45·10-4 м3/(м2·с).
В разделе « Расчёт коэффициентов массоотдачи » провели расчёт, 
в результате которого определили коэффициент массоотдачи в газовой фазе β_y = 0,08121 кг/м^2·с и критерий массоотдачи в жидкой фазе
β_x = 3,22 кг/м^2·с, а также определили коэффициент массопередачи по газовой фазе равный K_y= 0,0806 кг/м^2·с.
В разделе «Расчёт поверхности массопередачи и высоты абсорбера» рассчитали поверхность массопередачи и высоту абсорбера. Поверхность массопередачи в абсорбере составила F=719 м2, нашли высоту насадки H, которая составила 8 м.
В разделе «Расчёт гидравлического сопротивления абсорбера», проведя расчёт гидравлического сопротивления абсорбера, мы нашли гидравлическое сопротивление сухой насадки ∆P_(c )= 403,5 Па и ∆P = 1307,15 Па.
В разделе «Расчёт толщины стенки цилиндрической обечайки, люка и патрубков (штуцеров)» определили толщину стенки цилиндрической обечайки, которая равняется 0,9 см, с учётом прибавок на коррозию и эрозию, толщину листа люка-лаза – Sл = 0,9 см, а также толщины стенок патрубков равных соответственно, SP1= 0,6 cм, SP2=0,6 cм, SP3=0,6 cм.
В разделе «Проверка прочности корпуса при гидроиспытании» рассчитали допускаемое давление гидроиспытания P_ПР, которая равна 15,6 кгс/см2.
В разделе «Расчёт эллиптического днища с внутренним давлением» рассчитывали эллиптическое днище, толщина стенок которого равна Sd= 1 см.
В разделе «Расчёт корпуса сосуда на прочность и устойчивость» рассчитали цилиндрическую жёсткость D=1,36∙10^(-5)  кг-см.
В разделе «Расчёт оболочек сосудов под давлением на прочность от температурных напряжений» при расчёте нашли перерезывающая силу 
Q = 43,4 кгс/〖см〗^, изгибающий момент M_x= 1,49  кгс/〖см〗^, растягивающую силу N_θ= 0,00034 кгс/〖см〗^.
В разделе «Расчёт оболочек сосудов под давлением на прочность», при котором β=0,04, исходя из этого, мы выбирали K0 = 0,9999, K1 = 0,1600, K2= 0,0128, K3= 0,0007, потом вычисляли φ = 0,013, ψ = 0,38, подставив эти значения, получили ω(x) = 131,32.
В разделе «Условие устойчивости сосуда при действии сжимающего напряжения и внутреннего давления», мы рассчитали растягивающее усилие P = 140240,7  кг∙с и исходя из этих данных смогли найти 
напряжения, возникающие в оболочке сосуда σ_x= -399,6  кгс/см^2 и 
σ_θ=958,24  кгс/см^2. Зная эти величины, мы убедились в выполнении условия пластической неустойчивости. 
В разделе «Упрощённый расчёт фланца» произвели упрощённый расчёт фланцевых соединений, нашли d1=2,62 см, d1=1,72 см, d1=1,02 см, расчётное усилие на болты Qc=26514,3 кгс, Qc= 12000 кгс, Qc= 2950 кгс, изгибающий момент в сечении А-В равен будет M1=81 кг∙см, M1=71,3 кг∙см M1=43,4 кг∙см соответственно для фланцев с внутренними диаметрами патрубков 30 см, 20 см, 10 см.
В разделе «Расчёт укрепления вырезов в стенках сосудов и аппаратов» нашли значение укрепления отверстия при отсутствия укрепляющего кольца L=3,47 см, L=2,8 см, L=1,9 см.
В разделе «Расчёт опоры сосуда» рассмотрели общий вид опорного элемента цилиндрического вертикального сосуда под давлением.
В разделе «Расчет опорного элемента, нагруженного продольной силой» при расчётах, определили действующую продольную силу и площадь поперечного сечения «юбки», которые равны соответственно N= 4 666,66 кг, F=393,3 см2, а также сопоставили возникающее напряжение с предельным допустимым напряжением.
В разделе «Учёт ветровых нагрузок» с учётом ветровых нагрузок рассчитали опрокидывающий   ветровой   момент   равный Мв=4806 кгс∙м, расчётное сосредоточенное усилие от ветровой нагрузки P = 7781,2 Н, период колебаний сосуда T=2,07 кг/см и рассчитали ε = 0,14.
В разделе «Сейсмические нагрузки» были получены значения сейсмической нагрузки, которая равна MR=72050 кг∙см.
В разделе «Расчёт опорного кольца аппарата» были получены при расчёте значения для опорного кольца аппарата находили внутренние D1 и наружные D2 диаметры опорного фундаментального кольца D1= 120 см, D2=165 см, подставили эти диаметры и нашли опорную площадь фундаментного кольца F=10067 см2. Определили внутренний диаметр резьбы анкерного болта d1=20 мм.
Таким образом, в результате расчётов всех разделов, определили параметры проектируемого насадочного абсорбера.