Проектирование линии по извлечению диоксида углерода из дымовых газов ТЭЦ производительностью 70 000 кг/ч с разработкой насадочного абсорбера и кожухотрубчатого теплообменного аппарата

Тверской государственный технический университет
Кафедра "Машины и аппараты химических производств"
Дипломный проект на тему "Проектирование линии по извлечению диоксида углерода из дымовых газов ТЭЦ производительностью 70 000 кг/ч с разработкой насадочного абсорбера и кожухотрубчатого теплообменного аппарата"
Тверь 2011

Введение……………………………………………………………………...3
1. Обоснование выбора темы………………………………………………...6
1.1. Патентная проработка……………………………………………………...7
1.2. Выбор темы проекта…………………………………………………….10
2. Математическая модель процесса……………………………………….11
2.1. Равновесие при абсорбции……………………………………………...12
2.2. Материальный баланс процесса абсорбции…………………………...15
3. Технологическая часть…………………………………………………...18
3.1. Свойства сырья……………………………………………………………19
3.2. Показатели качества диоксида углерода………………………………21
3.2.1. Органолептические показатели качества…………………………..21
3.2.2. Физико-химические показатели качества диоксида углерода...........21
3.2.3. Контроль качества диоксида углерода лабораторными методами...23
3.3. Технологическая схема процесса……………………………………23
3.4. Определение параметров дымовых газов………………………...…24
3.4.1. Определение плотности дымовых газов.………………………….…24
3.4.2. Определение удельной теплоёмкости дымовых газов………...……26
3.4.3. Определение коэффициента теплопроводности....……………….…28
3.4.4. Определение коэффициента динамической вязкости………………30
3.5. Выбор и расчет технологического оборудования………………………33
3.5.1. Технологический расчет абсорбера…………………………………. 33
3.5.1.1. Материальный расчет абсорбера…………………………………..…33
3.5.1.2. Гидравлический расчет абсорбера………………………………...…39
3.5.2. Технологический расчет охладителя……………………………...…40
3.5.2.1. Тепловой и материальный расчет охладителя………………………41
3.5.2.2. Гидравлический расчет охладителя……………………………….…45
3.5.3. Подбор основного оборудования………………………………….…46
3.5.4. Подбор вспомогательного оборудования……………………………47
4. Проектно-конструкторская проработка…………………………………50
4.1. Конструктивный расчет насадочного абсорбера…………………….…51
4.1.1. Определение толщины стенки цилиндрической обечайки…………52
4.1.2. Определение толщины стенки эллиптического днища и крышки…55
4.1.3. Подбор опор апарата………………………………………………….57
4.1.4. Подбор фланцевых соединений………………………………………60
4.1.5. Определение диаметров штуцеров………………………………..…60
4.1.6. Расчет укрепления отверстия…………………………………………61
4.1.7. Подробный расчет фланцевого соединения…………………………63
4.1.7.1. Конструктивные размеры фланца……………………………...…63
4.1.7.2. Нагрузки, действующие на фланец…………………………….…65
4.2. Конструктивный расчет кожухотрубчатого охладителя……..…69
4.2.1. Описание конструкции охладителя……………………………….…69
4.2.2. Выбор конструкционного материала………………………………...69
4.2.3. Определение толщины стенки кожуха и эллиптической крышки....69
4.2.4. Определение диаметра штуцеров…………………………………….70
4.2.5. Опоры аппарата………………………………………………………..71
4.2.6. Расчет укрепления отверстия……………………………………...….72
4.2.7. Подробный расчет фланцевого соединения…………………………74
4.2.7.1. Конструктивные размеры фланца……………………………...…75
4.2.7.2. Нагрузки, действующие на фланец…………………………….…76
4.2.8. Расчет трубной решетки………………………………………………80
4.2.8.1. Выбор трубных решеток……………………………………..……80
4.2.9. Выбор поперечных перегородок…………………………………..…83
4.2.10. Проверка необходимости компенсирующего устройства………84
4.2.11. Проверочный расчет эллиптической крышки……………………86
5. Контроль и автоматизация процесса…………………………………….88
5.1. Описание технологической лини……………………………….…89
5.2. Описание схемы автоматизации…………………………………..90
5.3. Описание схемы управления уровнем жидкости в абсорбере…..92
5.4. Спецификация средств автоматизации………………………...…94
6. Монтаж и ремонт оборудования…………………………………………99
6.1. Монтаж внутрицеховых трубопроводов……………………...…100
6.2. Монтаж надземных трубопроводов……………………………...102
6.3. Схемы производства работ, технологические карты………...…104
6.4. План-график планово-предупредительного ремонта………..…108
6.5. Монтажные работы по установке колонного аппарата……….…111
6.6. Монтажные работы по установке теплообменного аппарата…...112
6.7. Ремонт и испытание колонной аппаратуры……………………..114
6.8. Ремонт теплообменного оборудования………………………….117
7. Безопасность и экологичность………………………………………….123
7.1. Состояние и анализ БЖД на проектируемом объекте…………124
7.2. Мероприятия по охране труда………………………………...…125
7.2.1. Требования безопасности к водопроводу и канализации…………128
7.2.2. Требования безопасности к вентиляции и отоплению……….……129
7.2.3. Требования безопасности к автоматическим линиям……………..130
7.2.4. Требования безопасности к технологическому оборудованию…..131
7.3. Схема и расчёт защитного заземления………………………….134
7.4. Мероприятия по предупреждению пожаров……………………137
7.5. Расчет и проектирование молниезащиты здания……………….139
7.6. Мероприятия по охране окружающей среды………………...…142
8. Технико-экономическая часть……………………………………….…147
8.1. Цели и задачи проекта……………………………………………148
8.2. Обобщенное резюме и показатели бизнес-плана………………149
8.3. Характеристика товара……………………………………………………………………..150
8.4. Анализ и оценка конъюнктуры рынка……………………………152
8.5. Ресурсное обеспечение проекта……………………………….…154
8.5.1. Расчет инвестиций в основной капитал………………………….…154
8.5.2. Расчет эксплуатационных затрат……………………………………158
8.6. Определение эффективности проекта………………………...…161
Заключение………………………………………………………………165
Список используемой литературы…………………………………..…167