Установка брызгоуловителей-туманоосадителей «MONSANTO»

ОАО «Средуралмедьзавод»

Проектно-конструкторский отдел Объект: Сернокислотный цех 2-я очередь.

Пояснительная записка Установка брызгоуловителей-туманоосадителей «MONSANTO»

Главный инженер И. Г. Воробьёв Главный специалист

по сернокислотному производству

М.С. Сладков Начальник проектно;

конструкторского отдела А.А. Баумунг

г. Ревда

2004 г.

Ведомость исполнителей

Ведомость рабочего проекта

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 2,5 км.

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 44 см.

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 °C.

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 1120 мм.

Расчетный срок службы аппарата и трубопроводов — 15 лет.

Критическая газовая нагрузка, не более — 55 000 нмі/час.

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

Периодичность замены фильтрующих элементов — 10ч15 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 брызгоуловителятуманоосадителя 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 — 7420 мм.

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 tє =200є С орошается кислотой с tє =50−60є 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 — 50 000нм3/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 Ттемпература газа Р1- атмосферное давление Р2- давление в аппарате

V =м3/час Определяем скорость газа в аппарате

=

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.

= = 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 = 616×0.7 +1319×0.7 — 880×0.7х -230.8х=1085кг м

Mmax = 108 500 кг см Крышка выполнена из стали 12Х18Н10Т.

[] =1740кг/см2 (с. 58 ГОСТ 14 249–89).

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:

ДМ — дополнительный изгибающий момент от «внецентренного» сжатия балки силой Т1.

условие прочности балки:

[у] ?

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 = 212.5×1 = 212.5 см2

S2 = 10×1 = 10 см²

Площадь сечения ребра

І.

УУ =17.7+212.5×2.742 +83.3 +10×2.742=1771.44см4

F = S1 +S2 = 212.5 +10 =222.5см2

у =?1740

Архитектурно-строительные решения

Рабочие чертежи разработаны на основании:

— технического задания № 4−42−03;

— технологических чертежей № 32 788.03.00.00СБ и 32 840.00.00.00;

— 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 ш 1120 мм на отм. 18.020 предусмотрена плоская решет-чатая опора ОП 1 высотой 9750 мм.

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 10 144–74 -4 слоя по двум слоям грунтовки ГФ-021 ГОСТ 25 129–82.

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 2002 года;

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

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 1 В.

3. Расчетная температура наружного воздуха — минус 35єС.

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.

1. ГОСТ 14 249–89 «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» 1970 г.

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

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