Проект улавливания бензольных углеводородов из газа

Действительное содержание С должно быть менее равновесным для создания движущей силы абсорбции вверху скруббера:

n - коэффициент сдвига равновесия, который можно принять равным 1,1-1,2

Максимальное содержание бензольных углеводородов в выходящем из скрубберов масле при условии равновесия внизу скруббера определяем по уравнению:

Для сдвига равновесия внизу абсорбера принимаем коэффициент сдвига равновесия n=1.5, тогда

Минимальное количество поглотителя:

L min =

Действительное количество поглотителя:

L =

Что составит на 1мі сухого газа:

Таким образом, в поступающем масле содержатся бензольных углеводородов:

99314·

и в выходящем:

99314·2,22/100=2205 кг/ч

Следовательно, поглощается маслом бензольных углеводородов:

2205-178=2027 кг/ч

материальный баланс скрубберов, кг/ч

Определение поверхности абсорбции и размеров скрубберов

Для скрубберов принимаем деревянную хордовую насадку со следующей характеристикой:

толщина рейки…………… а = 0,01 м =10мм;

зазоры между ними……… в = 0,02 = 20мм

высота рейки……………… с = 120мм

Критическая скорость газа определяется уравнением:

U=2.32

Вязкость коксового газа при Т = 30єС Z=0.0127 спз

Плотность газа на выходе:

p =

dэ=2b=2·0,02=0,04м.

критическая скорость газа:

U=2.32 ·

Требуемое живое сечение насадки:

Sж =

Где V-фактический объем газа на выходе из скруббера.

V=74452.4 ·

Отсюда:

Sж =

Общее сечение насадки скруббера:

S общ =

и диаметр скруббера:

Д=

Поверхность абсорбции определяется уравнением:

F=

Где G-количество поглощенных бензольных углеводородов, кг/ч;

∆pср - средняя движущая сила абсорбции.

К- коэффициент абсорбции, кг/(мІ·ч·мм рт ст)

Движущая сила абсорбции вверху скруббера:

где -парциальное давление бензольных углеводородов в выходящем газе.

=0.0224 · =0.418 мм.рт.ст.

мм.рт.ст.

Тогда

∆p2=0.418-0.363=0.055 мм.рт.ст.

Движущая сила абсорбции внизу скруббера:

где pг - парциальное давление бензольных углеводородов в поступающем газе.

=0,0224·

мм.рт.ст.

средняя движущая сила абсорбции:

коэффициент абсорбции определяется:

K=

Где Кг-коэффициент массоотдачи при абсорбции через газовую пленку.

Плотность газа на входе

и плотность газа на выходе:

Средняя плотность газа:

и при фактических условиях:

тогда:

Uг =

Коэффициент диффузии бензольных углеводородов в коксовом газе Дr при нормальных условиях:

Дr=

Мr-молекулярная масса коксового газа

Мr=22,4·0,488=11, тогда

Дr=

Pср=825+ мм. рт. ст. T=300єK

Приводим коэффициент диффузии к фактическим условиям:

Число Нуссельта

Число Рейнольдса

Число Прандтля

таким образом

и коэффициент массоотдачи через газовую пленку

или

коэффициенты массоотдачи при абсорбции через жидкую пленку:

Число Рейнольдса для поглотителя

орошения мі/(м·ч)

Uж-кинематическая вязкость поглотителя, мІ/ч

qж=

где L-количество поглотителя, кг/ч pж- плотность поглотителя, U- периметр сбегания поглотителя в одном круге насадки, м

Периметр сбегания жидкости в одном круге насадки: где L- длинна реек в одном круге

U-периметр сбегания жидкости в одном круге насадки

Вязкость поглотительного масла при t=30єC равна 16,5 спз, что в пересчете на кинематическую вязкость составит:

или

тогда

Число Прандтля для поглотителя:

Коэффициент диффузии бензольных углеводородов в поглотительном масле при 30єС равен Дж=0,14·10 м

Тогда,

Отсюда коффициент массотдачи через жидкостную пленку:

Для пересчета на движущую силу абсорбции в мм.рт.ст. необходимо полученное значение делить на константу равновесия Генри.

Н-упругость Генри (мм. рт. ст ·мі)/кг

тогда константа Генри будет равна

над входящим газом

таким образом,

отсюда коэффициент массопередачи будет равен:

Необходимая поверхность абсорбции:

или на 1мі сухого коксового газа

Поверхность круга насадки:

где U-периметр сбегания жидкости по насадке

C-высота рейки насадки 0,1м

Необходимое число кругов насадки.

Принимаем три скруббера по 240 кругов и в каждом скруббере по 24 круга. Считая расстояние между секциями 0,5м, высоту опорных реек 0,12 м и расстояние от верха насадки до крышки и от низа насадки до дна 5 м, получим общую высоту скруббера.

Механический расчет. Подбор толщины обечайки

Расчет толщины обечаек проводят в соответствии с ГОСТ-14249-80.

Исполнительную толщину гладкой тонкостенной цилиндрической обечайки, рассчитывают по формуле:

где Д-диаметр скруббера,

p- давление внутри скруббера, МПа

φ-коэффициент прочности сварных швов, φ=1

с-исполнительная толщина стенки элементов, с=0,02мм

Принимаем диаметр из стандартного ряда p=0.160 МПа

Допускаемое напряжение в рабочем состоянии при расчетной температуре 20єС δ=140 МПа

Расчет толщины днища

Толщину стенки днища определяют

где

Принимаем днище эллиптическое отбортованное стальное по ГОСТ-6533-68

Расчет и подбор диаметров штуцеров

Принимаем диаметр штуцеров для входа и выхода коксового газа 1,500 м

Материал штуцеров сталь марок 08 и 10.

Где ω = 15 м/с принятая скорость коксового газа в трубопроводе.

Для входа и выхода поглотительного масла:

где- ρ плотность поглотительного масла 1060 кг/мі

ω - маловязкие жидкости 0,5-1,0м/с

Принимаем диаметр штуцеров для входа и выхода поглотительного масла Д = 0,200 м Подбор фланцевых соединений

Принимаем фланцы плоские стальные приварные Тип 1 по ГОСТ1255-54

3. ЭКОЛОГИЧНОСТЬ И БЕЗОПАСНОСТЬ РАЗРАБОТКИ

3.1 Экологичность проекта

Наиболее существенными источниками загрязнения воздушного бассейна в цехе улавливания являются градирни конечного охлаждения коксового газа. Выделение газов из – за недостаточной герметичности оборудования, фланцевых соединений трубопроводов и газопроводов, случайные разливы жидких продуктов, выбросы газов из воздушек технологического оборудования выбросы из сборников продукции также загрязняют атмосферу.

Для обеспечения безопасной работы и защиты окружающей среды в цехе улавливания химических продуктов коксования необходимо выполнять следующие правила:

- соблюдать технологический режим, установленный настоящей инструкцией;

- соблюдать правила и требования, предъявляемые правилами безопасности в коксохимическом производстве;

- обслуживание оборудования цеха осуществлять согласно производственно – технических инструкций по безопасности труда, утвержденных главным инженером коксохимпроизводства;

- соблюдать требования инструкции по техники безопасности при ремонте оборудования, работающего под газом;

- все газоопасные и опасные работы должны выполняться в соответствии с «Правилами безопасности в газовом хозяйстве предприятий черной металлургии», «Временной инструкции о порядке оформления документации и обязанностях обслуживающего персонала при проведении газоопасных работ на предприятиях черной металлургии» и «Положением о применении нарядов – допусков при производстве работ в условиях повышенной опасности на предприятиях черной металлургии»;

- не допускать разлива продуктов и реагентов;

- все паропроводы, аппараты и материалопроводы, выделяющие тепло должны быть теплоизолированы;

- все работы, связанные с опасностью ожогов кислотой, щелочью, фенолятами, а также отравлением парами продуктов, должны проводиться в соответствующей спецодежде и с использованием защитных средств;

- аппараты и коммуникации должны проверятся на герметичность с проверкой на загазованность среды;

- во избежание разлива токсичных продуктов, прорыва газа в следствии неисправности оборудования и коммуникаций планово – предупредительные ремонты производить строго по установленному графику;

- при возникновении аварийного положения, связанного с выделением коксового газа, бензола через неплотности, прекращении подачи пара, воды, электроэнергии или по другим причинам действовать в соответствии с планом ликвидации аварии;

- строго следить за исправностью приборов автоматики и сигнализации обеспечить их надежную работу;

- перед пуском агрегаты необходимо тщательно проверить исправность аппарата, коммуникаций, контрольно – измерительных приборов, отсутствие посторонних лиц на пусковом объекте;

- при выполнении очагов загорания немедленно сообщить по извещателю или телефону в пожарную команду и приступить к тушению пожара средствами, находящимися в цехе. Необходимо поставить в известность диспетчера коксохимпроизводства.

Для охраны воздушного и водного бассейнов в районе бензольного отделения от вредных примесей предусмотрено:

- направление фенол содержащих вод на биохимическую очистку;

- организация оборотного водоснабжения. Режим работы оборотного цикла со сбросами излишка воды в ливневую канализацию считается аварийным. Обслуживающий персонал несет дисциплинарную ответственность за сброс излишков воды в ливневую канализацию. Запрещается сброс в ливневую канализацию любых ливневых стоков;

- хозяйственно – бытовые стоки собираются сетью фекальной канализации и перекачиваются в одноимменую сеть комбината. Запрещается сброс фекальных вод в другие системы канализации;

- аспирационные установки должны содержаться в исправном состоянии и обеспечивать очистку воздуха до санитарных норм;

- контроль окружающей среды осуществляется отбором проб воздуха в рабочей зоне по графику, утвержденному главным инженером комбината;

- во всех случаях нарушения существующих положений по охране окружающей среды необходимо сообщать в центральную санитарно – техническую лабораторию и делать запись в оперативном журнале.[36]

3.2 Безопасность проекта

Выбор территории цеха. Санитарно – защитная зона. В соответствии с требованиями санитарных норм СПиН РК 2.2.02.1.1.587-99 при проектировании технологических процессов, которые являются источниками выделения производственных вредных веществ в биосферу, предусматриваются установление санитарно-защитной зоны для предприятий, в состав которых входит проектируемое бензольное отделение

Размер санитарно-защитной зоны устанавливается на основании санитарной классификации производственных процессов в цехе и определение класса производства по ГОСТ 12.1.005-90.

Форма здания проектируемого бензольного отделения, его конструкции, этажность определяют технологическим процессом, пожара- взрывоопасностью, наличием вредных выбросов. С точки зрения освещения и вентиляции наиболее целесообразна прямоугольная форма здания. Отделение является взрывоопасным и относится к категории «А» противопожарных норм строительного проектирования промышленных предприятий.

К взрыва – пожароопасной категории «А» относятся производства, связанные с применением горючих газов, нижний предел воспламенения которых составляет 10% к объему воздуха; жидкостей с температурой вспышки паров до 28С включительно.

Пределы взрываемости коксового газа - 6-30%, класс проектируемого помещения – В-1А. К классу В-1А относятся помещения, в которых взрывоопасные смеси паров и газов могут образовываться при авариях и неисправностях. [34]

Общие требования к химическим цехам

На территории химических цехов в местах въезда должны быть установлены знаки безопасности, соответствующие ГОСТ 12.4.026 – 97.

Поврежденная теплоизоляция аппаратуры, паропроводов и технологических трубопроводов должна соответственно восстанавливаться.

Обслуживающий персонал систематически должен проверять герметичность работающего оборудования и трубопроводов.

За отключенными аппаратами, резервуарами, трубопроводами и газопроводами должен осуществляться надзор; при необходимости должна повторяться их пропарка либо продувка азотом, а также увлажнение внутренней поверхности. Если аппарат открыт, должно быть обеспеченно его проветривание.

Работа насоса при наличии течи через сальники запрещается.

Люки резервуаров и аппаратов должны быть герметически закрыты.

Емкости аппарата должны быть оборудованы площадками для обслуживания.

Аппараты и трубопроводы в необходимых случаях должны быть снабжены приспособлениями для отбора проб. Запрещается применять стальную посуду для отбора проб легковоспламеняющихся жидкостей.

Конструкция кранов водомерных стекол должна обеспечивать прочистку последних без разборки крана и без разлива продуктов.

Люки на аппаратах, емкостях, переточных ящиках, скрубберах должны быть снабжены крышками на мягких прокладках. Крышки должны закрываться быстро и герметически.

Присоединение пропарочных трубопроводов к газопроводам и газовым аппаратам должно производиться в соответствии с требованиями Правил безопасности в газовом хозяйстве заводов черной металлургии.

Допускать к управлению пусковой, запорной и регулирующей аппаратурой лиц, не обслуживающих непосредственно данный участок или рабочие место, запрещается.

Трубопроводы для подачи легковоспламеняющихся жидкостей в емкости должны быть опущены ниже уровня трубы для откачки жидкости из емкости. Трубопроводы для заполнения и опорожнения емкостей с легковоспламеняющимися жидкостями должны снабжаться специальными опорами и надежно закрепляться.

Транспортирование и перемешивание сырого бензола, продуктов ректификации, пиридиновых оснований и др. легковоспламеняющихся продуктов с помощью сжатого воздуха запрещается.

Воздушки емкостей, аппаратов, продуктовых фонарей должны быть выведены наружу