Проект цеха получения этилового спирта

     По  мере многократного испарения в эфиризаторе реакционная способность этилсерной кислоты и производительность аппарата падает. По истечении 6 - 8 месяцев непрерывной работы отработанная кислота считается уже негодной и удаляется из системы.

     Перед ремонтом эфиризатора охлажденная этилсерная кислота передавливается из него в монтежю 35 для хранения. Освобождение эфиризатора от кислоты производится сжатым воздухом, однако, учитывая возможность присутствия в кислоте спирта и эфира, рациональнее в целях пожаро- и взрывобезопасности производить ее перекачку инертным газом.

     Спирт подается в реакционную смесь  через барботер (дырчатую трубу), проходящий сквозь толщу этилсерной кислоты.

       Для правильного протекания процесса  этилсерная кислота нагревается до 120—125°. Необходимая температура смеси поддерживается за счет обогрева аппарата глухим паром, поступающим под давлением до 3 атм в свинцовый змеевик, установленный внутри эфиризатора. Образующийся конденсат отводится через конденсационный горшок 39 в канализацию или используется для растворения щелочи.

     Для наблюдения за потоком спирта на спиртопроводе над эфиризатором устанавливают смотровой фонарь. Там же ставят вентиль для регулирования количества подаваемого в аппарат спирта.

     Образующиеся  в процессе взаимодействия спирта с этилсерной кислотой пары сырого эфира поступают из эфиризатора по трубе, снабженной смотровым контрольным фонарем, в нейтрализатор 5, в котором они барботируют через слабый раствор щелочи, поступающий в верхнюю часть нейтрализатора из напорного бака 32 для щелочи через регулятор напора 33 и стекающий по тарелкам аппарата сверху вниз. При этом происходит нейтрализация кислых примесей (сернистого газа, серной кислоты) сырого эфира.

     Щелочь, потребную для нейтрализации, растворяют в специальном баке 30, в мягкой, не содержащей бикарбонатов кальция и магния, воде. При растворении щелочи в жесткой воде на тарелках нейтрализатора отлагаются твердые соли. Последние приводят к тому, что через некоторое время тарелки нейтрализатора совершенно «закупориваются» и последний должен быть выключен для чистки. Наиболее подходящей водой для растворения щелочи следует считать конденсат, который вытекает из змеевиков, служащих для обогрева эфиризаторов и эфирных колонн. Высокая температура конденсата (около 100°) способствует быстрому растворению едкого натра, а полное отсутствие в нем солей является гарантией против образования отложений накипи на тарелках.

     Для контроля за работой нейтрализатора предусмотрен кон-трольный змеевиковый  холодильник 26, куда периодически направляется небольшая часть паров, выходящих из нейтрализатора. Из холодильника через эпруветку 27 отбираются пробы сырого эфира для определения его удельного веса и кислотности.

     Отработанная  щелочь вместе с растворенными в  ней продуктами нейтрализации направляется самотеком через нижний штуцер в спиртовую колонну 6, где из нее удаляются небольшие количества спирта и эфира, унесенных раствором из нейтрализатора. Если отработанный раствор щелочи имеет кислую реакцию, то его направляют через холодильник 29 в приемный бачок 28 для бракованной отработанной щелочи, где он нейтрализуется едким натром. После нейтрализации раствор направляется в спиртовую колонну для отгонки спирта и эфира. Пары сырого эфира из нейтрализатора поступают для очистки от примесей на ректификацию. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2 Технологическая  часть 

     2.1 Материальный баланс  производства 

Исходные  данные:

- производительность  ректификационной колонны – 500000 т/г

- количество  рабочих дней – 340 

Таблица 2

     Материальный баланс 

           

Таблица 3

     Тепловой  баланс 

 
 

        3 Механический расчет 

             Коэффициенты прочности сварных  швов  

       Корпус  имеет продольные и кольцевые  сварные швы. Применим автоматическую сварку род слоем флюса со сплошным проваром. Для корпуса аппарата выбираем стыковые швы.

       Значение  коэффициента прочности сварных швов принимаем 

       j=1. 

       Приварка  штуцеров будет выполняться в  ручную с подваркой корня шва  и значение коэффициента прочности  сварных швов принимаем  

       j=1. 

       3 Расчет на прочность и устойчивость  корпуса аппарата от расчетного  давления

              

       3.1 Расчет обечайки нагруженной  внутренним избыточным давлением 

       Цель  расчета: расчет на прочность, определение  толщины стенки аппарата удовлетворяющая  условиям прочности.

       Расчетная схема аппарата приведена на рисунке 1.

       Исходные  данные для расчета:  

• расчетное давление P_R = 11МПа;
• диаметр колонны D=1200 мм;
• допускаемое напряжение при T=250 °С, [s]=145 МПа;
• коэффициент прочности сварного шва j=1;
• общая прибавка к толщине металла С=1 мм.

 
 

       Рисунок 1 – Расчетная схема аппарата

       Толщина стенки аппарата определяется по формулам

 

                                    (4)

        ,                                                (5)

       где  s - исполнительная толщина стенки, мм;

              D- внутренний диаметр аппарата, мм.

 

       

 м. 

       s ³ 47,31 + 1 = 48,31 мм. 

       Принимается  исполнительная  толщина  стенки  сосуда s=50 мм.

       Допускаемое внутреннее избыточное давление для  оболочки, МПа  

                                                         

                                ,                            (6) 

       

 МПа.

       Условия применения расчетных формул

 

        ,                                                (7) 

       тогда                       

       

 

       0,04000 < 0,1. 

       Условие по формуле (7) выполняется.                             

       3.2 Расчет днищ  

       Цель  расчета: расчет на прочность, определение  толщины эллиптического днища удовлетворяющего условию прочности.

       Расчетная схема эллиптического днища приведена  на рисунке 2.

       Исходные  данные для расчета:  

• расчетное давление P_R = 11МПа;
• диаметр колонны D=1200 мм;
• допускаемое напряжение при T=250 °С, [s]=145 МПа;
• коэффициент прочности сварного шва j=1;
• общая прибавка к толщине металла С=1 мм.

 

 

Рисунок 2 - Днище эллиптическое

       Для данной обечайки выбираются эклиптические  отбортованные днища.

       Толщина стенки днища определяется по формулам

 

                                      ,  (8) 

                                           s_д ³ s + c    (9) 

       где  R — радиус кривизны в вершине  днища, м;

       R = D — для эллиптических днищ  с H=0,25×D. 

       H=0,25×1200=300 мм, 

       R=1,2 м, 

       

 мм, 

       s_д = 46,39+1 = 47,39 мм. 

       Принимаем толщину днищ стандартного значения s_д=50 мм. 

       Допускаемое внутреннее избыточное давление для оболочки, МПа   определяется по формуле 

        .                                  (10) 

       

 МПа. 

       Условия применения расчетных формул для  эллиптических днищ