Расчет стоимости ректификационной установки

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

" Ярославский государственный технический университет"

Кафедра «Химических технологий органических веществ»

РАСЧЕТ СТОИМОСТИ РЕКТИФИКАЦИОННОЙ УСТАНОВКИ

Курсовой проект по дисциплине

" Инженерное оформление ХТП"

вариант № 16

Работу выполнил:

студент группы ЗЭУХ-48а

__________ И.А. Монахова

_____/___________200__ г.

Реферат

ректификация, колонна, многокомпонентная смесь, материальный баланс, теплообменные аппараты, насосы, стоимость Объектом исследования является процесс разделения многокомпонентной смеси, включающей в себя: пропан, n-бутан, n-пентан, n-гексан.

Цель проекта — расчет параметров технологического оборудования ректификационной установки и ее стоимости.

В результате проекта произведен расчет составляющих ректификационной установки, выбраны стандартные аппараты, произведен расчет стоимости ректификационной установки.

• 1 Расчет материального баланса
• 2 Расчет технологического оборудования
• 2.1 Расчет аппарата Е-1
• 2.2 Расчет аппарата Н-2
• 2.3 Расчет аппарата Т-3
• 2.4 Расчет аппарата К-4
• 2.5 Расчет аппарата Т-5
• 2.6 Расчет аппарата Е-6
• 2.7 Расчет аппарата Н-7
• 2.8 Расчет аппарата Т-8
• 2.9 Расчет аппарата Н-9
• 3 Расчет стоимости установки
• 3.1 Расчет аппарата Е-1
• 3.2 Расчет стоимости аппарата Н-2
• 3.3 Расчет стоимости аппарата Т-3
• 3.4 Расчет стоимости аппарата К-4
• 3.5 Расчет стоимости аппарата Т-5
• 3.6 Расчет стоимости аппарата Е-6
• 3.7 Расчет стоимости аппарата Н-7
• 3.8 Расчет стоимости аппарата Т-8
• 3.9 Расчет стоимости аппарата Н-9
• 3.10 Расчет суммарных затрат на энергию
• 3.11 Расчет полных капитальных затрат
• 3.12 Расчет амортизационных отчислений
• 3.13 Расчет суммарных годовых затрат
• 1. Расчет материального баланса
• Для составления материального баланса зададимся составом питания (составом исходной смеси) и содержанием ключевых компонентов в дистилляте и кубовом остатке. В таблице 1 представлены исходные данные.
• Таблица 1 — Исходные данные

Наименование	Ед. изм	Значение	А	В	С
Содержание в исходной смеси: 1. Пропан (л.к.к.) 2. n-Бутан (т.к.к.) 3. n-Пентан 4. n-Гексан	Масс. доля	0,2 0,3 0,1 0,4	15,7260 15,6782 15,8333 15,8366	1872,46 2154,90 2477,07 2697,55	— 25,16 — 34,42 — 39,94 — 48,78
Расход исходной смеси	кг/ч
Содержание л.к.к. в кубе	кмоль/ч
Содержание т.к.к. в дистилляте	кмоль/ч

• Номер легкого ключевого компонента — 1;
• Номер тяжелого ключевого компонента — 2.

По полученным данным составляем материальный баланс процесса и сводим его в таблицу 2.

Таблица 2 — Материальный баланс

Компонент	мол. масса	F	D	W
		Gi кг/час	масс. доля	Vi кмоль/ час	мол. доля	Gi кг/час	масс. доля	Vi кмоль/ час	мол. доля	Gi кг/час	масс. доля	Vi кмоль/ час	мол. доля
Пропан (л.к.к.)			0,2	136,36	0,2885		0,9808	134,36	0,9853		0,0037	2,00	0,0059
n-Бутан (т.к.к.)			0,3	155,17	0,3282		0,0192	2,00	0,0147		0,3706	153,17	0,4554
n-Пентан			0,1	41,67	0,0881		0,0000	0,00	0,0000		0,1251	41,67	0,1239
n-Гексан			0,4	139,53	0,2952		0,0000	0,00	0,0000		0,5006	139,53	0,4148
ИТОГО			1,0	472,74	1,0000		1,0000	136,36	1,0000		1,0000	336,37	1,0000

На рисунке 1 представлена технологическая схема ректификационной установки.

• Рисунок 1 — Технологическая схема ректификационной установки

2. Расчет технологического оборудования

2.1 Расчет аппарата Е-1

Аппарат Е-1 представляет собой емкость, которая предназначена для сбора и временного хранения исходной смеси.

Определяем требуемую вместимость емкости:

V = ,

где G — массовый расход жидкости (питания установки), кг/ч;

? — время пребывания жидкости в емкости, ч;

?_см — плотность смеси (по питанию), кг/м³;

K — коэффициент заполнения емкости.

Сырье на ректификационную установку приходит с температурой 20 ^ОС. При данной температуре определяем плотность жидкости по формуле:

?_см =? ?_i • x_i^F,

где ?_i — плотность i-го компонента смеси, кг/м³;

x_i^F — массовая доля i-го компонента смеси в питании.

?_см = 582,00•0,20 + 579,00•0,30 + 626,00•0,10 + 659,00•0,40 = 616,30 кг/м³.

G = 30 000 кг/ч;

? = 1,5 ч;

K = 0,75.

Требуемый объем емкости составит:

V = = 97,3552 м³.

К установке принимаем емкость по ГОСТ 9931–79, типа ГЭЭ, с характеристиками:

— Вместимость — 100 м³;

— Диаметр — 3000 мм;

— Длина — 13 945 мм;

— Масса — 15 740 кг;

— Количество — 1 шт.

2.2 Расчет аппарата Н-2

Аппарат Н-2 — насос — предназначен для подачи сырья ректификационной установки в качестве питания на ректификационную колонну К-4 через теплообменник Т-3.

Подбор насоса производим по объемной скорости подачи смеси и напору.

Объемную скорость подачи смеси определяем по формуле:

Q =, м³/ч,

где G — массовый расход жидкости, кг/ч;

?_см — плотность смеси, кг/м³;

Q = = 48,6776.

Определяем развиваемый насосом напор:

H = + H_г +?h,

где Р₁ — давление в аппарате из которого перекачивается жидкость, Па;

Р₂ — давление в аппарате, в который перекачивается жидкость, Па;

Н_г — геометрическая высота подъема жидкости, м;

?h — потери напора, м.

Р₁ = 312 382 Па; Р₂ = 2 008 009 Па; Н_г = 8,5 м; ?h = 7 м;

H = + 8,5 +7 = 296,2449 м.

К установке принимаем насос согласно ТУ 26−06−1258−80, тип 5Н-5?4, с характеристиками:

— Производительность — 98 м³/ч;

— Напор — 320 м. ст. ж.;

— Частота вращения двигателя — 2950 об/м;

— Мощность — 236 кВт;

— Количество — 2 шт. (один насос в резерве).

2.3 Расчет аппарата Т-3

Теплообменник Т-3 (пароподогреватель) предназначен для подогрева исходной смеси ректификационной установки водяным паром до необходимой температуры.

Необходимо определить тепловую нагрузку, по формуле:

Q =? G_i • c_i • (t_F — 20) / 3600, кВт,

где G_i — содержание в питании i-го компонента;

c_i — теплоемкость i-го компонента (табличные данные), кДж/кг;

t_F — температура питания колонны, ^ОС.

Q = (6000•2,65•(107,25 — 20) + 9000•2,6•(107,25 — 20) +

+ 3000•2,4•(107,25 — 20) + 12 000•2,51•(107,25 — 20)) / 3600 =

= 1301,902 кВт.

В качестве теплоносителя принимаем водяной пар с параметрами:

— Температура — 132,9 ^ОС;

— Давление — 0,3 МПа;

— Теплота конденсации — 2171 кДж/кг.

Температурная схема потоков в аппарате выглядит следующим образом (рисунок 2):

Рисунок 2 — Температурная схема потоков в аппарате Т-3

Средняя разность температур в теплообменнике можно определить по формуле:

?t_ср = ,

где ?t_б — большая разность температур в теплообменнике, ^ОС;

?t_м — меньшая разность температур в теплообменнике, ^ОС.

?t_б = 112,9 ^ОС; ?t_м = 25,65 ^ОС.

Подставив данные в формулу, получим среднюю разность температур в теплообменнике:

?tср = = 58,8748 ^ОС.

Расход пара определим по формуле:

G_пара = ,

где Q — тепловая нагрузка на аппарат, кВт;

r_пара — теплота конденсации водяного пара, кДж/кг.

G_пара = = 0,5997 кг/с.

Необходимая поверхность теплопередачи определяется по формуле:

F =, м²,

где Q — тепловая нагрузка, кВт;

К — коэффициент теплопередачи (справочные данные), Вт/м²•^ОС, К = 250;

?t_ср — средняя разность температур теплообменника, ^ОС.

F = = 44,2261 м².

В соответствии с полученным значением поверхности теплопередачи, принимаем к установке теплообменник по ГОСТ 15 122–79, тип ТН, с характеристиками:

— Поверхность теплообмена — 47 м²;

— Длина трубок — 6,0 м;

— Диаметр трубок — 25?2 мм;

— Число ходов — 2;

— Количество трубок — 100;

— Диаметр кожуха — 400 мм;

— Количество — 1шт.

2.4 Расчет аппарата К-4

Для ректификационной колонны необходимо выбрать режим работы колонны. Выбор режима работы колонны сводится к определению температуры и давления в колонне.

T_D — температура верха колонны. Задаемся этой температурой, T_D = 60 ^ОС = 333 К.

Уравнение Антуана:

P_i^D =, атм,

где P_i^D — давление насыщенных паров i-го компонента, атм;

A_i, B_i, C_i — вправочные данные давления насыщенных паров i-го компонента.

Согласно закону Рауля, давление смеси определяется по формуле:

Р_см =? (x_i • P_i^D),

x_i — мольная доля i-го компонента в смеси.

Используя программный пакет MS Excel рассчитано давление насыщенных паров компонентов и давление дистиллята (таблица 3).

Таблица 3 — Определение давления верха ректификационной колонны

P1 d	15 420,06	20,289 555		19,99 197
P2 d	4726,97	6,2 196 917		0,91 222
Pобщ d				20,0832
TD			60,00

Далее, зная уравнение Антуана и закон Рауля, принимая во внимание тот факт, что давление по всей колонне онинаковое, используя программный пакет MS Excel с помощью функции «подбор параметра» определим температуры питания и куба колонны (таблица 4, таблица 5).

Таблица 4 — Определение температуры питания колонны

P1 f	34 642,98	45,582 867		13,14 862
P2 f	12 672,16	16,673 897		5,473 076
P3 f	5190,09	6,8 290 688		0,601 908
P4 f	2205,12	2,9 014 769		0,85 641
Pобщ f				20,8 001
TF			107,25

Таблица 5 — Определение температуры куба колонны

P1 w	61 180,932	80,501 226		0,478 641
P2 w	25 215,774	33,178 649		15,10 834
P3 w	11 729,288	15,433 273		1,911 721
P4 w	5606,3246	7,3 767 428		3,60 026
Pобщ w				20,8 009
TW			150,18

Определим среднюю температуру в колонне и давления насыщенных паров компонентов при средней температуре:

T_СРкол = = = 105,81 ^ОС = 378,81 K.

P⁰i =, атм.

P⁰_{1(Пропан)} = 44,6137 атм

P⁰_2(n-_Бутан) = 16,2447 атм

P⁰_3(n-_{Пентан)} = 6,6209 атм

P⁰_4(n-_{Гексан)} = 2,8002 атм

Минимальное число теоретических тарелок определми по уравнению Фенске:

N_min = ,

где X^Dл.к.к., X^Dт.к.к. — содержание в дистилляте легкого и тяжелого ключевых компонентов, мол. дол.;

X^Wл.к.к., X^Wт.к.к. — содержание в кубе легкого и тяжелого ключевых компонентов, мол. дол.;

? — коэффициент относительной летучести легкокипящего компонента по отношению к тяжелому ключевому компоненту при средней температуре.

Относительную летучесть i-го компонента определяется формулой:

?_i = ,

где P^o_i — давление насыщенных паров компонента;

P^oт.к.к. — давление насыщенных паров тяжелого ключевого компонента.

?_{1(Пропан)} = 2,7464

?_2(n-_Бутан) = 1,0000

?_3(n-_{Пентан)} = 0,4076

?_4(n-_{Гексан)} = 0,1724

Относительная летучесть ключевых компонентов при средних условиях ? = = 2,7464

X^Dл.к.к. = 0,9853X^Wл.к.к. = 0,0059

X^Dт.к.к. = 0,0147X^Wт.к.к. = 0,4554

Тогда N_min составит,

N_min = = 8,4589 (? 8)

Расчет минимального флегмового числа R_min проводим по методу Андервуда с помощью уравнений:

R_min = - 1,

где? — величина в пределах относительной летучестей ключевых компонентов.

Из условия, что? =0, используя программный пакет MS Excel с помощью функции «подбор параметра» найдена? (таблица 6).

Таблица 6 — Определение значения ?

Определение ?	0,663 004
			— 0,59 519
	Сумма	— 0,48	— 0,0314
		1,55 149	— 0,3 689

Тогда, R_min = 0,3662 (определение R_min в таблице 7)

Таблица 7 — Определение значения R_min

Определение Rmin	2,264 754
			— 0,2 659
	Сумма	2,238 159
	Rmin	1,238 159

Далее, по методу Джилленда, проводим оптимизацию флегмового числа. Задаемся коэффициентом орошения ?, относительно минимального флегмового числа с шагом 0,1. Результаты расчета сведены в таблице 8. На рисунке 3 представлен график зависимости N•(R+1) от коэффициента орошения ?. Используя этот график определяем оптимальный коэффициент орошения ?_опт по минимуму значения N•(R+1).

R =? • R_min

X =

Y = 1 — exp

N =

Таблица 7 — Оптимизация флегмового числа

	R	X	Y	N	N•(R+1)
1,1	1,361 975	0,52 421	0,603 383	22,84 895	53,96 865
1,2	1,485 791	0,99 619	0,551 824	20,10 536	49,97 773
1,3	1,609 607	0,142 339	0,50 999	18,30 349	47,76 492
1,4	1,733 423	0,181 188	0,47 457	17,223	46,47 428
1,5	1,857 239	0,216 671	0,44 415	16,1 702	45,76 445
1,6	1,981 055	0,249 206	0,417 708	15,24 426	45,44 398
1,7	2,104 871	0,279 146	0,394 478	14,62 108	45,39 656
1,8	2,228 687	0,30 679	0,373 881	14,1072	45,54 773
1,9	2,352 503	0,332 391	0,35 547	13,67 568	45,84 774
2,0	2,476 318	0,35 617	0,338 899	13,30 781	46,26 218
2,1	2,600 134	0,378 312	0,323 891	12,9902	46,76 648
2,2	2,72 395	0,398 983	0,310 224	12,71 302	47,34 265
2,3	2,847 766	0,418 322	0,29 772	12,46 885	47,97 722
2,4	2,971 582	0,436 457	0,286 229	12,25 202	48,65 989
2,5	3,95 398	0,453 494	0,275 628	12,5 809	49,38 266
2,6	3,219 214	0,469 532	0,265 815	11,88 354	50,13 922
2,7	3,34 303	0,484 655	0,256 701	11,72 557	50,9245
2,8	3,466 846	0,49 894	0,248 211	11,58 187	51,73 444
2,9	3,590 662	0,512 454	0,240 283	11,45 057	52,56 568
3,0	3,714 478	0,525 258	0,23 286	11,33 009	53,41 547

Рисунок 3 — График зависимости N•(R + 1) от коэффициента орошения ?

?_опт = 1,7;

R_опт = 2,104 871.

Определяем действительное число тарелок в колонне:

N_дейст = ,

где? — коэффициент полезного действия тарелки.

? = 0,5

N_дейст = = 30.

Рассчитаем диаметр колонны, по формуле:

Д =, м,

где V — секундный объемный расход газового потока, м/с;

?_доп — допустимая скорость движения паров, м/с.

V_с = ,

где D — количество дистиллята (из материального баланса),

D = 6028.

?_доп = 0,05 • ,

где ?_жид =? ?_i^D • x_i^D;

?_i^D — плотность i-го компонента;

x_i^D — массовая доля i-го компонента в дистилляте.

?_Пропан = 582

?_n-Бутан = 579

?_{n-Пентан} = 626 (из таблицы)

x_Пропан = 0,4653

x_n-Бутан = 0,5193

x_{n-Пентан} = 0,0154 (из материального баланса)

?_жид = 581,94

?_п = ,

где М_в — молекулярный вес смеси (из материального баланса);

Р — давление в колонне (общее), атм;

Т_ср — средняя температура, К.

Р = 20,08 атм;

Т_ср = 378,81 К.

М_в =? М_i • x_i^D,

где М_i — молярная масса i-го компонента;

x_i^D — мольная доля i_го компонента в дистилляте.

Значения М_i и x_i^D берем из материального баланса.

М_в = 44,21

?_п = = 28,56

?_доп = 0,05 • = 0,2201

V = = 0,1820 м/с

Д = = 1,026 м,

принимаем Д = 1,2 м.

Высоту колонны определим по формуле:

Н_кол = (N_дейст — 1) • 0,5 + 2•Д

0,5 — расстояние между тарелками.

Н_кол = (30 — 1)? 0,5 + 2? 1,2 = 16,9 м,

принимаем высоту колонны 17 м.

Для данного процесса разделения многокомпонентной смеси необходима колонна, имеющая следующие параметры:

— Диаметр колонны — 1,2 м;

— Высота колонны — 17 м;

— Давление насыщенных паров компонентов — 20,08 атм;

— Температура верха колонны — 60,00 ^ОС;

— Температура питания колонны — 107,25 ^ОС;

— Температура куба колонны — 150,18 ^ОС;

— Флегмовое число — 2,1049;

— Число действительных тарелок — 30.

2.5 Расчет аппарата Т-5

Теплообменник Т-5 (конденсатор) предназначен для конденсации паров гексановой фракции, выходящих из верха колонны.

Температурная схема потоков в аппарате представлена на рисунке 4.

Средняя разность температур:

?t_ср = = = 23,6045 ^ОС.

Тепловая нагрузка определяется по формуле:

Q = D • (R + 1) • r / 3600, кВт,

где D — количество дистиллята, кг/ч;

R — флегмовое число;

r — скрытая теплота парообразования, кДж/кг.

Рисунок 4 — Температурная схема потоков в аппарате Т-5

Q = 6028 • (2,1049 + 1) • 426,689 / 3600 = 2218,33 кВт.

Принимаем K = 250 Вт/м² К, тогда площадь теплообмена составит:

F = = = 375,92 м².

К установке принимаем теплообменник по ГОСТ 15 118–79, тип ТН, с характеристиками:

— Поверхность теплообмена — 510 м²;

— Длина трубок — 6,0 м;

— Диаметр трубок — 25?2 мм;

— Число ходов — 1;

— Количество трубок — 1083;

— Диаметр кожуха — 1200 мм;

— Количество — 1шт.

2.6 Расчет аппарата Е-6

Аппарат Е-6 — флегмовая емкость — предназначена для сбора и кратковременного хранения гексановой фракции, направляемой обратно на блок экстракции.

Требуемая вместимость емкости составит:

V = ,

D = 6028 кг/ч; К = 0,75;? = 0,5 ч.

V = = 21,4410 м³.

К установке принимаем емкость по ГОСТ 9931–79, типа ГЭЭ, с характеристиками:

— Вместимость — 25 м³;

— Диаметр — 2400 мм;

— Длина — 5845 мм;

— Масса — 5945 кг;

— Количество — 1 шт.

2.7 Расчет аппарата Н-7

Насос предназначен для подачи орошения на ректификационную колонну и вывода балансового количества фракции с блока ректификации.

Подбор насоса осуществляем по производительности и напору.

Производительность составит:

Q = = = 32,1615 м³/ч.

Напор насоса составит:

H = + H_г +?h,

Н_г равен высоте колонны, 17 м; ?h = 7,5 м.

Так как, давление в аппарате, из которого перекачивается жидкость, и давление в аппарате, в который перекачивается жидкость, равны, составляющая = 0.

Тогда, H = H_г +?h = 17 + 7,5 = 24,5 м.

К установке принимаем насос марки Х 45/31, с характеристиками:

— Производительность — 45 м³/ч;

— Напор — 31 м. ст. ж.;

— Частота вращения двигателя — 2900 об/м;

— Мощность — 15 кВт;

— Количество — 2 шт. (один насос в резерве).

2.8 Расчет аппарата Т-8

Кипятильник Т-8 необходим для создания парового потока в ректификационной колонне.

Теплова нагрузка на кипятильник определена ранее и составляет Q = 2135,5 кВт.

В качестве теплоносителя принимаем водяной пар давлением в 12 атм, с температурой 187,1 ^ОС.

Расход пара составит:

G_пара = ,

r = 1995 кДж/кг.

G_пара = = 1,11 кг/ч

Температурная схема потоков в аппарате Т-8 представлена на рисунке 5.

Средняя разность температур в кипятильнике равна:

?t_ср = t_конд — t₂ = 187,10 — 150,18 = 37,32 ^ОС.

Принимаем коэффициент теплопередачи K = 1200.

Поверхность теплопередачи определим по формуле:

F = ,

F = = 49,5339 м².

Рисунок 5 — Температурная схема потоков в аппарате Т-8

К установке принимаем теплообменник по ГОСТ 15 118–79, тип ТН, с характеристиками:

— Поверхность теплообмена — 52 м²;

— Длина трубок — 6,0 м;

— Диаметр трубок — 25?2 мм;

— Число ходов — 1;

— Количество трубок — 111;

— Диаметр кожуха — 400 мм;

— Количество — 1шт.

2.9 Расчет аппарата Н-9

Этот насос предназначен для подачи кубового продукта ректификационной колонны в следующий цех производства.

Рассчитаем производительность (по количеству куба и его плотности) и напор насоса, и выберем стандартный насос.

Q = = = 38,36 м³/ч.

H = 30 м.

К установке принимаем насос марки Х 45/31, с характеристиками:

— Производительность — 45 м³/ч;

— Напор — 31 м. ст. ж.;

— Частота вращения двигателя — 2900 об/м;

— Мощность — 15 кВт;

— Количество — 2 шт. (один насос в резерве).

3 Расчет стоимости установки

3.1 Расчет аппарата Е-1

Мы знаем массу емкости m_фл.ем = 15 740 кг

Для определения стоимости 1 тонны емкости С_1 т.ем воспользуемся графиком, представленном на рисунке 6. Стоимость зависит от массы емкости.

Рисунок 6 — Зависимость стоимости тонны колонны от массы

С_{1 т ем} = 2100,00 ф.с.

Определяем стоимость емкости на 1987 год

С₁₉₈₇ = m_ем • С_{1 т ем} = 15,740? 2100,00 = 33 054,00 ф.с.

Находим стоимость емкости на настоящее время. Для этого стоимость на 1987 год необходимо увеличить на коэффициент удорожания и коэффициент инсталляции, их находим в справочной литературе.

С_ем = С₁₉₈₇•F_удор•F_инст

F_удор = 2,5;

F_инст = 3,45.

С_ем = 33 054,00? 2,5? 3,45 = 285 090,75 ф.с.

3.2 Расчет стоимости аппарата Н-2

Тип насоса определяем по номограмме (рисунок 7), по значениям производительности и напора, а по типу насоса определяем стоимость.

Рисунок 7 — Номограмма типов насосов

При напоре насоса более 70 м стоимость составляет 10 000 ф.с. Поскольку мы проектируем два насоса, их общая стоимость составит 20 000 ф.с.

Затраты на электроэнергию:

З_эл.эн = N_н•365•24•0,026,

N_н — мощность электродвигателя насоса,

0,026 — стоимость 1 кВт электроэнергии, ф.с.

З_эл.эн = 236 • 365 • 24 • 0,026 = 53 751,36 ф.с.

3.3 Расчет стоимости аппарата Т-3

Стоимость теплообменника напрямую зависит от его поверхности теплообмена, найденной ранее.

С_т/о = С₁₉₈₇•F_удор•F_инст ;

С₁₉₈₇ = (6 + 0,075•F_т/о)•1000

С₁₉₈₇ = (6 + 0,075? 47)? 1000 = 9525 ф.с.

F_удор = 2,5;

F_инст = 3,45.

С_т/о = 9525? 2,5? 3,45 = 82 153,13 ф.с.

Определяем затраты на пар:

З_пар = Q_т/о•365•24•0,004, ф.с.,

где 0,004 ф.с. — стоимость 1 кВт пара.

З_пар = 1301,902 • 365 • 24 • 0,004 = 45 618,65 ф.с.

3.4 Расчет стоимости аппарата К-4

Нам необходимо определить площадь материала колонны:

S = ?•Д•Н_к + 2• = 3,14? 1,2? 17 + 2? = 66,32 м²

Объем материала:

V_мат = S•? = 66,32? 0,006 = 0,3979 м³

? = 0,006 м — толщина материала.

Масса емкости:

m_e = V_мат • ?_стали = 0,3979? 7800 = 3103,63 кг

?_стали = 7800 кг/м³.

Масса колонны:

m_к = 1,3•m_e = 1,3? 3103,63 = 4034,71 кг

Стоимость 1 тонны колонны (емкости)

Для определения стоимости 1 тонны колонны С_1т.кол пользуемся графиком, представленном на рисунке 6, п. 3.1. Стоимость зависит от массы колонны.

С_1т.кол = 4300,00 ф.с.

Определяем стоимость колонны на 1987 год

С₁₉₈₇ = m_к • С_1т.кол = 4,035? 4300 = 17 350,50 ф.с.

Находим стоимость колонны на настоящее время. Для этого стоимость на 1987 год необходимо увеличить на коэффициент удорожания и коэффициент инсталляции, их находим в справочной литературе. Поскольку изготовить колонну в 3 раза дороже, чем изготовить просто емкость, еще домножаем на 3.

С_кол = С₁₉₈₇•F_удор•F_инст•3

F_удор = 2,5;

F_инст = 3,45.

С_кол = 17 350,50? 2,5? 3,45? 3 = 448 944,19 ф.с.

3.5 Расчет стоимости аппарата Т-5

Стоимость дефлегматора напрямую зависит от его наружной оребренной поверхности, найденной ранее.

С_дефл = С₁₉₈₇•F_удор•F_инст ;

С₁₉₈₇ = (6 + 0,075•F_дефл)•1000

С₁₉₈₇ = (6 + 0,075? 510)? 1000 = 44 250 ф.с.

F_удор = 2,5;

F_инст = 3,45.

С_дефл = 44 250? 2,5? 3,45 = 381 656,30 ф.с.

Определяем затраты на воду:

З_вода = Q_Т-5•365•24•0,0036, ф.с.,

где 0,0036 ф.с. — стоимость 1 кВт воды.

З_вода = 2218,326 • 365 • 24 • 0,0036 = 69 957,13 ф.с.

3.6 Расчет стоимости аппарата Е-6

Стоимость флегмовой емкости определяем по тем же формулам и графику, что и для колонны.

Мы знаем массу емкости m_фл.ем = 5945 кг

С_{1 т фл. ем} = 3100 ф.с.

С₁₉₈₇ = m_фл.ем С_{1 т фл. ем} = 5,945? 3100 = 18 429,50 ф.с.

С_фл.ем = 18 429,50? 2,5? 3,45 = 158 954,40 ф.с.

3.7 Расчет стоимости аппарата Н-7

Тип насоса определяем по номограмме (рисунок 7, п. 3.2), по значениям производительности и напора, а по типу насоса определяем стоимость.

Напор насоса составляет 31 м, производительность — 45 м³/ч, тогда по номограмме стоимость насоса составляет 2000 ф.с. Поскольку мы проектируем два насоса, их общая стоимость составит 4000 ф.с.

Затраты на электроэнергию:

З_эл.эн = N_н•365•24•0,026,

N_н — мощность электродвигателя насоса,

З_эл.эн = 15 • 365 • 24 • 0,026 = 3558,75 ф.с.

3.8 Расчет стоимости аппарата Т-8

Стоимость кипятильника зависит от его поверхности теплопередачи, найденной ранее.

С_кип = С₁₉₈₇•F_удор•F_инст ;

С₁₉₈₇ = (6 + 0,075•F_кип)•1000

С₁₉₈₇ = (6 + 0,075? 52)? 1000 = 9900 ф.с.

F_удор = 2,5;

F_инст = 3,45.

С_т/о = 9900? 2,5? 3,45 = 85 387,50 ф.с.

Определяем затраты на пар:

З_пар = Q_кип•365•24•0,004, ф.с.,

где 0,004 ф.с. — стоимость 1 кВт пара.

З_пар = 2218,33 • 365 • 24 • 0,004 = 77 730,28 ф.с.

3.9 Расчет стоимости аппарата Н-9

Тип насоса определяем по номограмме (рисунок 7, п. 3.2), по значениям производительности и напора.

Напор насоса составляет 31 м, производительность — 45 м³/ч, тогда по номограмме стоимость насоса составляет 2000 ф.с. Поскольку мы проектируем два насоса, их общая стоимость составит 4000 ф.с.

Затраты на электроэнергию:

З_эл.эн = N_н•365•24•0,026,

N_н — мощность электродвигателя насоса,

З_эл.эн = 15 • 365 • 24 • 0,026 = 3558,75 ф.с.

3.10 Расчет суммарных затрат на энергию

Суммарные затраты на энергию — это сумма затрат на воду, пар и электроэнергию.

?З_энер. = З_пар.Т-3 + З_пар.Т-8 + З_{вода.Т-5} + З_{эл.эн.Н-2} + З_{эл.эн.Н-7} + З_{эл.эн.Н-9},

?З_энер. =45 618,65 + 77 730,28 + 69 957,13 + 53 751,36 +

+ 3558,75 + 3558,75 = 254 174,92 ф.с.

3.11 Расчет полных капитальных затрат

Полные капитальные затраты (ПКЗ) — это сумма стоимостей всех аппаратов.

ПКЗ = С_Е-1 + С_Н-2 + С_Т-3 + С_К-4 + С_Т-5 + С_Е-6 + С_Н-7 + С_Т-8 + С_Н-9,

ПКЗ = 285 090,75 + 20 000,00 + 82 153,13 + 448 944,19 +

+ 381 656,30 + 158 954,40 + 4000,00 + 85 387,50 +

+ 4000,00 = 1 470 186,27 ф.с.

3.12 Расчет амортизационных отчислений

Амортизационные отчисления рассчитываются по формуле:

АО = ПКЗ / ?_ок,

где ?_ок — срок окупаемости,

?_ок = 5 лет.

АО = 1 470 186,27 / 5 = 294 037,25 ф.с.

3.13 Расчет суммарных годовых затрат

Здесь понимаются суммарные годовые затраты, т. е. затраты, связанные с эксплуатацией технологической установки. Это будет сумма затрат на энергию и амортизационных отчислений.

?год.затр. = ?З_энер. + АО,

?год.затр. = 254 174,92 + 294 037,25 = 548 212,17 ф.с.