Производство сульфата магния

 

 

Таблица 3.5 – Расход электроэнергии для технологических целей

Аппарат	Количество	Мощность, кВт	Время работы в сутки, ч	Расход, кВт
				сутки	год
1	2	3	4	5	6
Реактор	7	5,5	7,4	284,9

Продолжение таблицы 3.5

1	2	3	4	5	6
Фильтр –пресс рамный	3	4	4	48
Осадитель	3	5,5	12	198
Холодильник	3	5,5	6,7	110,55
Подкислитель	2	5,5	1,5	16.5
Кристаллизатор	12	5,5	16	1056
Центрифуга                ФМД-1253 К-01	3	11	3,25	107.25
Сушилка барабанная	2	5,5	3	33

 

 

       3.4 Расчёт основного аппарата

 

3.4.1 Расчет цилиндрических обечаек, нагруженных внешним давлением

 

        Марку стали выбирают  в зависимости  от свойств перерабатываемой  среды. Согласно таблице коррозионной  стойкости материалов для серной  кислоты выбираем марку стали 12Х18Н10Т, которая к данной среде не устойчива к коррозии т.к. более дешёвый металл. Для защиты от коррозии обечайку футируют кислотоупорным кирпичом и полиизобутиленом. Нормативное допускаемое напряжение для данной стали возьмем при 100°С =130 МПа.

Для стыковых и тавровых двусторонних швов, выполняемых автоматической сваркой, коэффициент прочности сварного шва 

        Прибавка на  коррозию С определяется по формуле

 

                                             

                                                (3.6)                                       

 где V - скорость коррозии (для нестойких металлов принимают не менее 0,3 мм/год), Т - срок службы аппарата (обычно принимают 10-15 лет).

       Толщина стенки определяется по формуле

                     (3.7) 

 

       Если выполняется условие

 

                                                                                         (3.8)

                                                                                      

                                    

                                            (3.9)

                            

 

где l - длина цилиндрической части корпуса, м; h_ц – высота отбортовки днища, м; H_D - высота днища, м.

        Если это условие не выполняется то расчет проводят по формуле

 

                                 

                        (3.10)

     

                

 

где Р - давление в аппарате, МПа; S_R - расчетное значение толщины стенки, мм; D_в - внутренний диаметр обечайки, мм; Е - модуль упругости: l_R - расчетная длина обечайки.

        Толщину стенки, вычисленную по этой формуле, округляют в сторону увеличения до ближайшей стандартной толщины листа (4, 6, 8, 10, 12, 14, 16,18, 20 мм). Примем S =16 мм.

        Допускаемое наружное давление:

 

                                   

                                         (3.11)

 

где допускаемое давление, соответствующее условию прочности 

 

                              

                                        (3.12)

 

      Допускаемое давление из условия устойчивости в пределах упругих деформаций

                             

                        (3.13)

 

 где n_u - коэффициент устойчивости (для рабочих условий n_u =2,4)

 

     

              

 

                  

 

    

                    

 

     Условие надежной эксплуатации (0,4Мпа < 0,42Мпа) соблюдается.

 

 

3.4.2 Расчёт эллиптического приварного днища

 

         Толщина стенки эллиптического днища, нагруженного наружным давлением определяется по формулам

 

                                       

                                    (3.14)

                                                                                      (3.15)

 

где К₁ – коэффициент, приближенно равный единице;R_в – радиус кривизны в вершине днища, м (для стандартных днищ R_в = D_в); β₁ - коэффициент, рассчитываемый по формуле

 

                           

                        (3.16)

 

где σ_Т – предел текучести материала, МПа.

 

         

           

 

     

                         

 

     

                         

 

         Толщина стенки эллиптического днища принимаем равной большему из двух значений. Примем S = 12мм.

 

          Проверочный расчёт днища:

 

      

                    

                 

                        

 

        Условие надежной эксплуатации (0,3 МПа > 0,13 МПа) не соблюдается.

 Примем S =16 мм.

 

 

 

 

        Условие надежной эксплуатации (0,4Мпа < 0,42Мпа) соблюдается.

 

 

3.4.3 Расчет элементов рубашки

 

        Толщину стенки цилиндрической части рубашки определяют по формуле

 

                                      

                                    (3.17)

 

Примем S=8 мм

          Толщину эллиптическое днище рассчитывают по формуле

 

                                   

                                 (3.18)

 

Примем S=8 мм

В качестве расчетного давления принимают давление в рубашке. Для корпусов с внутренним диаметром D_в ≤ 1800 мм диаметр рубашки принимают больше диаметра D_в на 150 мм.

      Допустимое  внутреннее избыточное давление

                                (3.19)

 

 

 

      Условие надежной эксплуатации  (0,4 МПа < 0,48 МПа) соблюдается.

 

3.4.4 Расчёт эллиптические крышки

 

     Отъемные крышки присоединяются к корпусу аппарата с помощью фланцев.

Эллиптические крышки состоят из стандартных днищ, сваренных со стандартными фланцами. При определении толщины стенки эллиптической крышки используют формулу

 

                                     

                                 (3.20)

 

                                                              

 

Примем S =8 мм.

     Проверочный расчёт крышки :

 

                                                 

 

     Условие надежной эксплуатации (0,3Мпа < 0,51Мпа) соблюдается.

 

3.4.5 Фланцевые соединения

 

          Выбираем фланцы плоские приварные с гладкой уплотнительной поверхностью, т.к их применяют при Р<  2,5 МПа и t ≤ 300°С

Размеры фланцев выбирают по внутреннему диаметру аппарата и  условному давлению:

 

Таблица 3.6 - Фланцы для аппаратов стальные плоские приварные исполнения 1(с гладкой исполнительной поверхностью ОСТ 26-426-82)

D, мм	Ру, МПа	Размеры, мм						Число отверстий, z
		Dф	Dб	Dl	h	s	d
1800	0,3	1930	1890	1848	40	10	27	64

Примечание: d_б=М24

Рисунок 1 - Фланец с гладкой уплотнительной поверхностью

 

Для уплотнения во фланцах  применяют прокладки различной  конструкции. Плоские неметаллические  прокладки применяют для уплотнения гладких поверхностей фланцев. Выберем  прокладки из резины, т.к их применяют в диапазоне температур от -30°С до  100°С и давлении до 0,6 МПа. Размеры прокладок выбирают по внутреннему диаметру аппарата и условному давлению

 

Таблица 3.7 - Прокладки из неметаллических материалов для стандартных фланцевых соединений стальных аппаратов(ОСТ 26-430-79).

D, мм	Dn для прокладок на 0,3 МПа, мм	dn для прокладок на 0,3 МПа, мм
1800	1846	1804

Толщина прокладок из резины h=3 мм.

Рисунок 2 - Конструкция неметаллической прокладки.

 

         Фланцы и прокладки, подобранные  по стандартам в расчете не  нуждаются.

При конструировании аппаратов выполняется проверочный расчет болтов в соответствии с ОСТ 26-373-82 по следующей методике:

1. Определим нагрузку, действующую на фланцевое соединение от внутреннего давления : 

                                                                                     (3.21)      

 где  D_сп - средний диаметр прокладки.

 

                                         

                                    (3.22)

                                     

                  

   Реакция прокладки

                                       

                                         (3.23) 

 

где b₀ - эффективная ширина прокладки, m=1 для прокладок из резины.

 

                                             

                    (3.24)

 

   значит 

                                                    

                                             (3.25)

 

                 

     

2. Определим болтовую нагрузку при сборке . Это значение выбирают наибольшим из трех.

 

                               

                                               (3.26)

 

 где q=20 МПа – для асбеста.

 

                                            

                                             

                                    (3.27)