close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Курсовой проект Рассчитать и спроектировать реконструкцию стадии очистки азотной кислоты (меланжа) от ингибиторов коррозии. Маринина Д.А.

код для вставкиСкачать
Маринина Д.А. Специальность 18.02.11 «Технология пиротехнических составов и изделий» Руководитель: Жаббарова М.В. ГБПОУ "Дзержинский химический техникум имени Красной Армии"
Министерство образования Нижегородской области
Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение
«Дзержинский химический техникум имени Красной Армии»
Курсовой проект
Рассчитать и спроектировать реконструкцию стадии очистки азотной кислоты
(меланжа) от ингибиторов коррозии.
По МДК 01.02 «Основы технологии производства порохов и спецвеществ»
Специальность 18.02.11 «Технология пиротехнических составов и изделий»
Выполнила студентка гр.45
Маринина Д.А.
Руководитель: преподаватель
профессиональных дисциплин
Жаббарова М.В.
Дзержинск 2016
СОДЕРЖАНИЕ
1.ВВЕДЕНИЕ .........................................................................................................................................................3
2. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ .........................................................................................................................................3
2.1 ОПИСАНИЕ ДЕЙСТВУЮЩЕЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ..........................................................3
2.2 НЕДОСТАТКИ ДЕЙСТВУЮЩЕЙ УСТАНОВКИ .....................................................................................5
2.3 ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО РЕКОНСТРУКЦИИ...................................................................................................5
2.4 ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ПРИНЦИПА РАБОТЫ ОСНОВНОГО АППАРАТА ПОСЛЕ
РЕКОНСТРУКЦИИ...............................................................................................................................................6
2.5 РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТ ПРОВЕДЕННОЙ РЕКОНСТРУКЦИИ .........7
3. ВЫВОДЫ ...........................................................................................................................................................8
4. ЛИТЕРАТУРА ...................................................................................................................................................8
2
1.ВВЕДЕНИЕ
Азотная кислота применяется при получении взрывчатых веществ; в промышленности
органического синтеза; в ракетной технике; как окислитель в различных процессах и во многих
других отраслях народного хозяйства. В качестве исходных продуктов для получения
концентрированной азотной кислоты, применяемой для нитрования ароматических
углеводородов, используют окислители (меланжи) на основе азотной кислоты и оксидов азота,
ингибированные фтор-ионом, йодом и ортофосфорной кислотой. Необходимым условием
получения азотной кислоты, пригодной для нитрования, является очистка меланжей от
ингибиторов коррозии и, прежде всего, от йода и фтора [2]. В настоящее время промышленной
утилизации подлежит более 59 тыс. т окислителей типа меланж, из них 49 тыс. т. (83%)
составляют окислители, содержащие фтор-ион [4].
В настоящее время требуется увеличение мощности производства азотной кислоты для
удовлетворения все большего спроса промышленного, военного и народного хозяйства.
Существующее в настоящее время оборудование не может в полном объеме удовлетворить
спрос на этот вид продукции. Необходимо увеличивать производительность производства
путем замены аппаратов на более мощные и производительные.
АО «Гос НИИ «Кристалл» была разработана технология переработки йодсодержащего меланжа
с получением концентрированной азотной кислоты, содержащей не более 0,02 % йода в виде
йодноватой кислоты. Для оценки возможности применения йодсодержащей азотной кислоты в
нитрующих смесях проведены исследования процессов нитрования в производствах
нитробензола, динитротолуола и тринитротолуола. Исследованиями показана возможность
применения в процессах нитрования йодсодержащей азотной кислоты. Наиболее сложной
проблемой оказалась переработка фторсодержащих меланжей, так как в этом случае
необходима достаточно полная очистка кислоты от фтора. Необходимость глубокой очистки
азотной кислоты обусловлена ее высокой коррозионной активностью. Подбор реагентов и
параметров процесса очистки меланжей от фтора проводили в лабораторных условиях.
Наиболее эффективным реагентом был выбран силикагель марки КСКГ, при использовании
которого достигается очистка меланжа от фтористого водорода до концентрации менее 0,001 %
масс, стехиометрический избыток силикагеля составляет не менее 4,5:1 [3].
Цель курсового проекта – выполнить реконструкцию мастерской переработки азотной
кислоты (меланжей) от ингибиторов коррозии с увеличением производительности с 10 тыс.
тонн до 13 тыс. тонн.
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
-увеличить производительность производства за счет изменения конструкционных
особенностей основных реакторов;
-из аппаратов убрать змеевики, чтобы исключить высаживание на них силикагеля;
-оснастить аппараты донными клапанами для слива отработанного силикагеля на вакуумворонку при подготовке мастерской к ППР;
-установить двойной диффузор с целью снижения скорости перемешивающего устройства, что
позволит существенно снизить измельчение силикагеля и регенерацию фильтров на перетоках
между аппаратами можно будет проводить только при подготовке мастерской к ППР;
-рассчитать технико-экономические показатели эффективности выполненной реконструкции.
2. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
2.1 ОПИСАНИЕ ДЕЙСТВУЮЩЕЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ
3
В существующем производстве процесс непрерывной очистки меланжей от фтористого
водорода осуществляется в четырех последовательно работающих реакторах поз.2/6÷3
(рисунок 2). Реакторы снабжены мешалкой с диффузором и змеевиком, в который подается
горячая вода. Для предотвращения уноса гранул силикагеля из реактора поз.2/6÷3 переток
кислоты производится через хромоникелевую сетку с размером ячеек 0,0008÷0,001 м,
закрепленную на трубе перетока внутри реактора и выполняющую функцию фильтра грубой
очистки. Первоначально в каждый реактор вручную через люк загружают 1400 кг силикагеля
марки КСКГ. Массовое соотношение силикагель/меланж (модуль) должно быть в пределах
1:4,5. Периодически производят догрузку силикагеля в реакторы. Вся система очистки меланжа
работает под разрежением 0,5÷1,0 кПа.
Рис.1 Технологическая схема до реконструкции
Поз. 1/17,18,19 – хранилище меланжа, поз. 20/1,2 – вертикальный центробежный насос для
перекачки сырьевого меланжа, поз. 4/1 – мерник, поз. 2/6÷3 – реактор очистки, поз 20/6 –
холодильник обратный (теплообменник), поз. 59 – приемник (емкость) очищенного меланжа,
поз. 60/1,2 – вертикальный центробежный насос, поз. Е1 – емкость с погружным насосом, поз.
Т1 – холодильник (теплообменник), поз. Ф1 – проточный фильтр, поз. 8/1,2 – приемник
(емкость) очищенного меланжа.
В реактор поз.2/6 из мерника поз.4/1 через дозёр и диафрагму дозируется исходный меланж со
скоростью и по перетоку непрерывно поступает в реактор поз.2/5, из него в реактор поз.2/4 и из
него в реактор поз.2/3. В реакторах поз.2/6÷3 при перемешивании и температуре 40÷45С
происходит очистка от фтористого водорода с помощью силикагеля. Время пребывания
реакционной смеси в каскаде реакторов составляет не менее 16 часов. Очищенный от
фтористого водорода меланж из реактора поз.2/3 непрерывно поступает в приемник поз.59, где
ручным способом выполняется отбор проб очищенного меланжа и по наполнению приемника
фиксируется время проведения процесса очистки, далее центробежными вертикальными
насосами поз.60/1,2 производится перекачка меланжа в емкость поз.Е1. Гранулы силикагеля в
реакторе поз.2/6÷3 не контактируют с вращающейся мешалкой, что обеспечивается сепарацией
силикагеля от кислоты на сетке диффузора в рабочем режиме. Измельчение гранул происходит,
в основном, за счет химической реакции силикагеля с фтористым водородом и высокой
4
скоростью вращения мешалки (450 об/мин). Очистка меланжа от тонкодисперсных фракций
силикагеля ведется в проточном фильтре поз.Ф1. Меланж на фильтрацию непрерывно подается
из емкости поз.Е1 погружным насосом через холодильник поз.Т1. В начале процесса
фильтрации первые 30÷40 минут идет формирование намывной динамической мембраны (слоя
осадка на стенке фильтрующего элемента), фильтрат возвращается в емкость поз.Е1. При
достижении требуемого качества фильтрации (прозрачная жидкость), что определяется
анализом на содержание твердой фазы и визуально по смотровому фонарю, фильтрат
непрерывно направляется в приемники поз.8/1,2, работающие попеременно. При наполнении
одного из приемников поз.8/1,2 отбирается проба очищенного меланжа для анализа на
определения массовой доли азотной кислоты, фтористого водорода и оксидов азота. При
получении удовлетворительного анализа по показателю «массовая доля фтористого водорода»
(не более 0,001%масс.) меланж из приемника поз.8/1,2 вертикальным центробежным насосом
передается в отстойники поз.66/1,2 и далее на отгонку оксидов азота по существующей схеме.
В случае концентрации фтористого водорода в очищенном меланже более 0,001% масс.,
меланж возвращают центробежным вертикальным насосом в реактор поз.2/6 на доочистку. [3]
2.2 НЕДОСТАТКИ ДЕЙСТВУЮЩЕЙ УСТАНОВКИ
1. При ведении процесса по такой технологии за счет высоких оборотов мешалки образуются
тонкодисперсные фракции силикагеля, забивающие фильтры на перетоках между аппаратами.
2. При подготовке мастерской к ППР мешалки в аппаратах останавливаются и содержимое
реакторов передавливается вакуумом, при этом на змеевиках высаживается силикагель, что
затрудняет подготовку аппаратов к ремонту и обслуживанию.
3. При ведении процесса очистки большое количество силикагеля измельчается и не подлежит
дальнейшему использованию.
2.3 ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО РЕКОНСТРУКЦИИ
1. Заменить мешалку на менее скоростную.
2.Установить два диффузора, которые улучшат массообмен в реакторах и позволят значительно
снизить измельчение силикагеля.
3.Демонтировать змеевики, аппараты оснастить рубашками, так как температура процесса
очистки невысокая, порядка 450C и поверхности рубашки будет достаточно для обеспечения
нагрева.
4. Оснастить основные реакторы донными клапанами и при подготовке мастерской к ППР
сливать содержимое аппаратов на вакуум-воронки, отжимать меланж в приемники, промывать
силикагель слабым раствором соды, выгружать вручную и использовать вновь в процессе.
После реконструкции технологическая схема будет выглядеть следующим образом:
Поз. 1/17,18,19 – хранилище меланжа, поз. 20/1,2 – вертикальный центробежный насос для
перекачки сырьевого меланжа, поз. 4/1 – мерник, поз. 2/6÷3 – реактор очистки, поз 20/6 –
холодильник обратный (теплообменник), поз. 59 – приемник (емкость) очищенного меланжа,
поз. 60/1,2 – вертикальный центробежный насос, поз. Е1 – емкость с погружным насосом, поз.
Т1 – холодильник (теплообменник), поз. Ф1 – проточный фильтр, поз.Ф3- вакуум-воронка, поз.
8/1,2 – приемник (емкость) очищенного меланжа.
5
Рис.2 Технологическая схема после реконструкции
2.4 ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ПРИНЦИПА РАБОТЫ ОСНОВНОГО АППАРАТА
ПОСЛЕ РЕКОНСТРУКЦИИ
Реактор предназначен для очистки силикагелем фторсодержащих меланжей от примесей
фтористого водорода. Во время нагрева и выдержки рабочей массы в реакторе из нее
отгоняются оксиды азота и образующийся тетрафторид кремния. [2]
Реактор очистки выполнен в виде цилиндрического аппарата с эллиптическим днищем и
съемной эллиптической крышкой (3) (рисунок 2), на фланце горловины которой установлена
стойка-тумба привода (4) перемешивающего устройства с винтовой мешалкой (5). На корпусе
(1) аппарата выполнена рубашка (2) со штуцерами (9, 10) входа и выхода теплоносителя для
обогрева рабочей среды горячей водой. Площадь поверхности нагрева рубашки 17,0 м2. В
случае проведения операции с охлаждением за рубашку подается хладагент – захоложенная
вода. Винтовая мешалка (5) перемешивающего устройства для исключения механического
измельчения силикагеля, а также для повышения эффективности перемешивания установлена в
направляющей трубе с двойным диффузором (6) и приводится во вращение от двигателя (4)
через клиноременную передачу. Вал с мешалкой (5) вращается в подшипниковых узлах стойкитумбы привода (4). На крышке аппарата имеются технологические штуцера для подачи
исходных компонентов (кислота, меланж) и люк (7), через который загружается силикагель.
Рисунок 3: эскиз действующего реактора 1 – корпус, 2 – змеевик, 3 – эллиптическая крышка,
4 – привод с электродвигателем, 5 – вал с винтовой мешалкой, 6 –диффузор, 7 – люк, 8,9 – вход,
выход теплоносителя, 10 – опора-лапа, 11 – строповочное ухо
6
Рисунок 4: Реактор очистки после реконструкции
1– корпус, 2 - рубашка, 3 – эллиптическая крышка, 4 – привод с электродвигателем, 5 – вал с
винтовой мешалкой, 6 –двойной диффузор, 7 – люк, 8 –донный сливной клапан, 9,10 – вход, выход
теплоносителя, 11 – опора-лапа, 12 – строповочное ухо
Рисунок 3
Рисунок 4
Реконструкция обошлась без применения дефицитных материалов, поэтому принятые
конструктивные решения обеспечивают технико-экономические показатели, позволяющие
аппаратам успешно конкурировать в условиях рыночной экономики.
2.5 РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТ ПРОВЕДЕННОЙ
РЕКОНСТРУКЦИИ
Расчет капитальных затрат. В объем капитальных затрат включается расчет стоимости зданий.
Стоимость здания в производстве очистки азотной кислоты (меланжа) берется непосредственно
по данным действующего цеха, так как они не подвергаются перестройке. Расчет здания
приведен в таблице 1 (см. Приложение). Из таблицы 1 видно, что общая стоимость здания
производства составляет 12245901 руб, а общая сумма амортизационных отчислений равна
146951 руб.
Стоимость технологического оборудования рассчитывается по его спецификации, где
указывается количество аппаратов и цена каждой единицы по заводским данным.
Оборудование, которое не подлежит замене или списано, поштучно не расписывается.
Результаты расчета сведены в таблицу 2 (см. Приложение), в которой наглядно показаны
стоимость оборудования до и после замены, а также количество и типы демонтируемого и
вновь устанавливаемого оборудования.
Данные таблицы 2 показывают, что стоимость оборудования понизилась с 19693750 руб. до
16293750 руб. после замены оборудования на новое.
Затраты на доставку и монтаж оборудования рассчитываются с использованием нормативов,
приведенных в таблице 3 (см. Приложение).
Демонтированное оборудование из-за его повышенного износа будет выгоднее продать по цене
лома. На основании проведенных расчетов стоимости зданий и сооружений, стоимости
оборудования и затрат на доставку и монтаж оборудования, составляем смету капитальных
затрат (см. Приложение таб.4)
7
Расчет показал, что стоимость основных фондов для цеха по производству очистки азотной
кислоты составляет 32223451 руб., а затраты по замене оборудования будут равны 6283800
руб.
Смета расходов по содержанию и эксплуатации оборудования является одним из элементов
калькуляции себестоимости продукции и отображена в таблице 5 (см. Приложение)
Результат таблицы 5 показал, что после замены расходы по содержанию и эксплуатации
оборудования, приходящиеся на 1 тонну готовой продукции, снизятся за счет увеличения
годового объема выпускаемой очищенной азотной кислоты и составят 419,4 руб., тогда как до
замены они составляли 604,4 руб.
3. ВЫВОДЫ
Внесенные конструктивные изменения основных реакторов привели к снижению затрат:
-стоимость оборудования понизилась с 19693750 руб. до 16293750 руб. после замены
оборудования на новое;
- стоимость основных фондов для цеха по производству очистки азотной кислоты составляет
32223451 руб.,
- затраты по замене оборудования будут равны 6283800 руб.;
- после замены оборудования расходы по содержанию и эксплуатации оборудования,
приходящиеся на 1 тонну готовой продукции, снизятся за счет увеличения годового объема
выпускаемой очищенной азотной кислоты и составят 419,4 руб., тогда как до замены они
составляли 604,4 руб.
4. ЛИТЕРАТУРА
1. Атрощенко В.И., Каргин С.И. /Технология азотной кислоты.- М.: «Химия», 1970 г.- 370с.
2. Исследовательский отчет. «Исследование процесса очистки меланжей от фтора и его
3.
4.
5.
6.
соединений»./ Дзержинск.: ФГУП «Гос. НИИ «Кристалл», 1999 год-605с.
Исходные данные на проектирование установки переработки меланжей./ Дзержинск.: ФГУП
«Гос. НИИ «Кристалл» , 2002 год.-350с.
Опытный регламент пилотной опытной установки переработки окислителей (меланж) на
основе азотной кислоты. Часть 1. “Очистка окислителей (меланжей) от ингибиторов
коррозии”./ Дзержинск .: ФГУП «Гос НИИ «Кристалл», 2000 год.-480с.
Пояснительная записка. «Реактор очистки 6093-10000-00». /Дзержинск.: ФГУП «Гос. НИИ
«Кристалл», 2001 год-268с.
Регламент установки переработки меланжей на основе азотной кислоты, в непрерывном
режиме. Р-М №10000. Часть 1. “Очистка меланжей от ингибиторов коррозии »/ Дзержинск.:
ФГУП «Гос. НИИ «Кристалл, 2002 год.-850с.
8
5. ПРИЛОЖЕНИЯ
Таблица 1
Стоимость зданий и сооружений
Наименование зданий и сооружений
1
Здание производства очищенной азотной кислоты
Итого:
Таблица 2
амортизационные
отчисления
норма, % Сумма, руб.
3
4
146951
1,2
146951
1,2
Общая
стоимость,
руб.
2
12245901
12245901
Стоимость оборудования
До замены
нор.,
%
Сумма,
руб
4
5
6
7
-
13693750
10,4
4
3
Реактор очистки
V=8м3
-
Итого (строка 3)
1
Оборудование, не
подлежащее
замене или
списанию до и
после
реконструкции
2
Демонтируемое и
заменяемое
оборудование
2.1
Реактор очистки
V=7,2м3
3.1
Амортиз.
отчисления
всего
2
3
Стоимость, руб
ед.
1
1
колво,
шт
2
колво,
шт
Стоимость, руб
Амортиз.
Отчисления
ед.
всего
нор.,
%
Сумма,
руб
8
9
10
11
12
1424150
14
-
13693750
10,4
142415
0
6000000
8,3
498000
-
-
-
-
-
4
5
6
7
8
9
11
12
13
-
-
-
-
4
650000
Наименование
оборудования
1500000
№
п/п
После замены
2600000
5,0
130000
-
-
-
-
-
4
-
2600000
5,0
130000
18
-
19693750
9,8
1922150
18
-
16293750
9,5
155415
0
3
14
Вновь
установленное
оборудование
Итого (строка 3-1)
9
Таблица 3 Затраты на доставку и монтаж оборудования
№ п/п
Перечень затрат
1
2
5
Примечание
Сумма,
руб.
Примечание
3
4
5
6
Демонтир.
оборуд-е
5% от строки
1
15% от
строки1
Вновь уст.
обор-е
10% от строки
1
15% от
строки1
6000000
2
Транспортные расходы и стоимость
запасных частей
30000
3
Монтаж (демонтаж) оборудования
900000
4
КИП и их монтаж (демонтаж)
600000
10% от
строки 1
468000
18% от строки
1
5
Трубопроводы
600000
10% от
строки 1
624000
24% от строки
1
6
Производственный и хозяйственный
инвентарь
-
-
52000
2% от строки
1
7
Специальные работы
-
-
208000
8% от строки
1
2400000
-
2002000
-
№
п/п
4
Сумма,
руб.
Стоимость оборудования (таблица 5)
Таблица 4
3
Вновь устанавливаемое
оборудование
1
Итого (строки 2-7)
1
1
2
Демонтируемое
оборудование
2600000
260000
390000
Сводная смета капитальных затрат по проекту
Наименование
2
Здания и сооружения
Оборудование
Итого основные фонды (строки 1-2)
Затраты на доставку и монтаж вновь
устанавливаемого оборудования
Затраты на доставку и демонтаж
оборудования
Стоимость лома
Всего капитальные затраты (строки
1-5, строка 5 вычитается)
Затраты на
реализацию
проектируемых
мероприятий
3
2600000
Действующие
используемые
фонды
Всего с учетом
используемых
фондов
4
12245901
13693750
25939651
5
12245901
16293750
28539351
2002000
-
2002000
2400000
-
2400000
718200
-
718200
6283800
32223451
10
Таблица 5 Смета расходов на ремонт и содержание оборудования
Сумма, руб
№
п/п
Статьи расходов
1
2
Примечание
до замены
после замены
3
4
5
1.1
Содержание и расходы по
эксплуатации произв.
оборудования, аппаратуры и
транспорта
Заработная плата рабочих
610608
610608
табл.10.10
1.2
Начисление на з/пл
217376
217376
35,6% от строки1.1
488486
488486
80% от строки 1.1
1316470
1316470
1
1.3
2
Смазочные и обтирочные
материалы, мелкие запасные
части и прочее
Итого (строка 1)
Текущий ремонт оборудования:
2.1
Заработная плата рабочих по
ремонту оборудования
937421
937421
табл.10.10
2.2
Начисление на з/пл
333722
333722
35,6% от строки 2.1
2.3
Стоимость материалов
984688
814688
5% от стоим.
оборудования
2255831
2085831
1922150
1554150
5494451
4956451
549445,1
495645,1
6043896,1
5452096,1
604,4
419,4
Итого (строка 2)
3
4
Амортизация производств.
оборудования, аппаратуры и
транспортных средств
Итого (строки 1-3)
Внутризаводские перемещения
грузов, возмещение уноса МБИ,
приспособлений, а также прочие
расходы, связанные с
содержанием и эксплуатацией
оборудования
Итого по смете (строки 1-4)
На 1 тонну выпускаемой
продукции
табл.10.5
10% от суммы расходов
по статьям 1-3
Результат таблицы 5 показал, что после замены расходы по содержанию и эксплуатации
оборудования, приходящиеся на 1 тонну готовой продукции, снизятся за счет увеличения
годового объема выпускаемой очищенной азотной кислоты и составят 419,4 руб., тогда как до
замены они составляли 604,4 руб.
11
12
Автор
marina-zhabbarova
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
27
Размер файла
282 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа