Установка брызгоуловителей-туманоосадителей "MONSANTO"
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 2,5км.
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 44см.
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°С.
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 1120мм.
Расчетный срок службы аппарата и трубопроводов - 15 лет.
Критическая газовая нагрузка, не более – 55000 нм³/час.
Перепад давления на входе и выходе, max - 250 мм. вод. ст.
Периодичность замены фильтрующих элементов – 10÷15 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 брызгоуловителя -туманоосадителя 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 - 7420мм.
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 tº =200º С орошается кислотой с tº =50-60º 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 – 50000нм3/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
Т- температура газа
Р1- атмосферное давление
Р2- давление в аппарате
V =
м3/час
2. Определяем скорость газа в аппарате
= 
3. 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.
v = 
= 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 = 616х0.7 +1319х0.7 – 880х0.7х 
-230.8х
=1085кг м
Mmax = 108500кг см
Крышка выполнена из стали 12Х18Н10Т.
(s) =1740кг/см2 (с.58 ГОСТ 14249-89).
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:
ΔМ – дополнительный изгибающий момент от «внецентренного» сжатия балки силой Т1.
условие прочности балки:
(σ) ≥
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 x1 = 212.5 см2
S2 = 10 x1 = 10 см2
Площадь сечения ребра
².
УΣ =17.7+212.5 x2.742 +83.3 +10x2.742=1771.44см4
F = S1 +S2 = 212.5 +10 =222.5см2
σ =
≤1740
Архитектурно-строительные решения
Рабочие чертежи разработаны на основании:
- технического задания № 4-42-03;
- технологических чертежей № 32788.03.00.00СБ и 32840.00.00.00;
- 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 ø 1120мм на отм. 18.020 предусмотрена плоская решет-чатая опора ОП 1 высотой 9750мм.
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 10144-74 -4 слоя по двум слоям грунтовки ГФ-021 ГОСТ 25129-82.
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 2002года;
2. ПБ 11-493-02. «Общие правила безопасности для металлургических и коксохимических предприятий и производств». Утверждены Постановлением Госгортехнадзора России № 35 от 21 июня 2002года;
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 1В.
3. Расчетная температура наружного воздуха - минус 35ºС.
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.
Литература
1. ГОСТ 14249-89 «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» 1970г.
3. «Справочник сернокислотчика» Под ред. К.А Малина. Изд-во «Химия», 1971г.
4. В.И. Феодосьев «Сопротивление материалов». 1973г.