Модернизация спиртовой колонны

Учреждение образования «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»,
Кафедра Машины и аппараты химических и силикатных производств
Специальность 1-36 07 01 Машины и аппараты химических производств и пред-приятий строительных материалов
Специализация 1-36 07 01 01 «Машины и аппараты химических производств»
Дипломный проект: Модернизация спиртовой колонны
Минск 2020

Исходные данные:
производительность этилового спирта G_F=13000 кг⁄ч;
концентрация исходной смеси x ̅_F=15%;
концентрация кубового остатка x ̅_W=1,5%;
концентрация дистиллята x ̅_D=94%.
диаметр колонны: 1,2 м
Давление: 0,1 МПа
В дипломном проекте проведена модернизация спиртовой колонны. Цель проекта – увеличение качества этилового спирта, за счет увеличения площади поверхности контактных фаз.
Указанная цель достигается заменой ситчатой тарелки на колпачковую тарелку. Дано обоснование использования такого технического решения.
Проведен расчет и разработаны чертежи колонны ректификации и колпачковой тарелки, разработаны мероприятия по увеличению срока службы колпачковой тарелки, разработан комплекс мероприятий по охране труда, автоматиза-ции производства. Рассчитаны затраты на модернизацию и эксплуатацию, рентабельность капитальных вложений на проект колонны, определен срок окупаемости капитальных вложений.

Содержание
Введение 8
1 Технология и оборудование выделения спирта из бражки 9
1.1 Теоретические осноыф технологического процесса 9
1.1.1 Состав бражки, виды спирта 9
1.1.2 Теоретические основы процесса ректификации 11
1.1.3 Теоретические основы очистки спирта от летучих примесей 15
1.2 Описание технологического процесса 17
1.3 Оборудование выделения спирта из бражки 19
2 Модернизация колонны ректификации 22
2.1 Техническая характеристика колонны ректификации 22
2.2 Обзор научно-технической и патентной литературы 24
2.2.1 Ситчатиые тарелки 24
2.2.2 Колпачковые тарелки 25
2.3 Обоснование модернизации 29
3 Расчет и конструирование колонны ректификации 32
3.1 Технологический расчет колонны ректификации 30
3.1.1 Материальный баланс процесса ректификации 30
3.1.2 Определение скорости пара и диаметра колонны 34
3.1.3 Гидравлиеский расчет тарелок 38
3.1.4 Определение числа тарелок и высоты колонны 41
3.1.5 Тепловой расчет ректификационной колонны 43
3.1.6 Расчет толщины теплоизоляции ректификации колонны и теплопотерь в окружающую среду 46
3.2 Прочностной расчет колонны ректификации 47
3.2.1 Расчет толщины стенки обечайки колонны от действия внутреннего давления 47
3.2.2 Расчет толщины стенки днища колонны от действия внутреннего давления 48
3.2.3 Подбор и расчет фланцевого соединения колонны «обечайка-крышка» 49
3.2.4 Расчет корпуса колонны на опрокидывание 52
3.2.5 Расчет опоры колонны на опрокидывание 57
3.2.6 Расчет на прочность опоры колонны и подбор сечения опорного кольца 58
3.2.7 Расчет фундаментых болтов 60
4 Эксплуатация и ремонт колонны 62
4.1 Описание конструкции по ремонтным узлам 62
4.1.1 Монтаж колпачковой тарелки 62
4.2 Перечень работ, выполняемых при текущем и капитальном ремонтах 63
4.3 Контрольно-регулировочные работы 63
4.4 Составление графика ППР 64

4.5 Составление сетевого графика капитального ремонта 66
4.6 Перечень наиболее изнашиваемых деталей и способы их восстановления 67
4.7 Основные неисправности и методы их устранения 68
5 Автоматизация и электропривод 73
5.1 Анализ технологического процесса и выбор параметров контроля и регулирования 73
5.2 Выбор технических средств автоматизации 75
5.2.1 Выбор первичных ИП 75
5.2.2 Выбор автоматических регуляторов 77
5.2.3 Выбор исполнительных устройств 78
5.3 Расчет погрешностей измерений 79
5.4 Разработка функциональных схем автоматизации объекта 80
5.4.1 Методика разработки функциональной схемы 80
5.4.2 Описание функциональной схемы автоматизации 83
6 Мероприятия по охране труда и безопасности жизнедеятельности 85
6.1 Мероприятия по охране труда 85
6.1.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов производства 85
6.1.2 Оценка соответствия модернизируемого аппарата требованиям безопасности и эргономики 88
6.1.3 Инженерные решения по обеспечению безопасности модернизируемого аппарата 89
6.1.4 Инструкция по безопасной эксплуатации 90
6.1.4.1 Правила обслуживания сосудов 91
6.1.4.2 Перечень работ перед началом смены 92
6.1.4.3 Перечень работ во время смены 93
6.1.4.4 Остановка оборудования для ремонта 94
6.2 Мероприятия по безопасности жизнедеятельности 95
6.2.1 Анализ потенцальных источников ЧС 95
6.2.2 Мероприятия по защите персонала от ЧС 97
7 Экономический раздел 99
7.1 Расчет капитальных затрат на модернизацию колонны ректификации 99
7.1.1 Расчет расходов на демонтаж оборудования 99
7.1.2 Расчет стоимости новых узлов деталей 100
7.1.3 Расходы на доставку новых деталей и узлов 100
7.1.4 Расчет расходов на монтаж установки 100
7.1.5 Сводная смета капитальных затрат на модернизацию колонны ректификации 102
7.2 Расчет эксплуатационных расходов 103
7.2.1 Расчет производственной мощности колонны 103
7.2.2 Расчет численности производственных рабочих и фонда заработной платы 104
7.2.3 Расчет отчислений в фонд социальной защиты от средств на оплату труда 105
7.2.4 Расчет энергетических затрат 106
7.2.5 Расчет амортизационных отчислений 107
7.2.6 Расчет затрат на содержание и ремонт колонны 107
7.2.7 Расчет других общепроизводственных расходов 107
7.3 Расчет показателей экономической эффективности 108
Заключение 110
Перечень графического материала 111
Список использованных источников 112
Приложение А. Спецификация 114