Установка утилизации окислителя ракетного топлива АК-27 типа «меланж»

Описание

В проекте выполнена разработка установки по обезвреживанию и утилизации окислителя ракетного топлива типа "меланж".

Составлена специальная часть.

Выполнено описание установки для переработки ракетного окислителя АК-27 "меланж".

Рассмотрена проблема хранения и утилизации «меланжа», изучен его состав.

Составлена технологическая схема переработки «меланжа» в минеральное удобрение.

Схема предусматривает выполнение обезвреживания окислителя с целью получения жидкого азотного удобрения. В качестве реагентов применяется аммиачная вода и карбамид. Основной процесс гидролиза меланжа проводится в реакторе. Подвоз окислителя к опытной установке выполняется в бочках, на которые устанавливается сифон. Сифон подсоединен к сифонному сосуду, из которого посредством насоса-дозатора выполняется подача окислителя в большой объем "базовой суспензии", находящейся в реакторе. В изотермических условиях в реакторе в большом объеме «базовой» суспензии происходит гидролиз окислителя и обезвреживание окислов азота. При этом азотная кислота, которая поступает с меланжем, переходит в твердую фазу в виде нитрата карбамида. При гидролизе окислов азота образовывается дополнительная азотная кислота и выделяется NO. Созданные в реакторе условия тормозят переход NO в газовую фазу. Выведение газов из реактора выполняется в абсорбер.        

Описан процесс получения жидкого азотного удобрения.

Посредством насоса-дозатора из емкости выполняется подача аммиачной воды в реактор, которая нейтрализует все формы азотной кислоты, которые поступают в составе "базовой" суспензии. Одновременно с этим в реактор-нейтрализатор дозируется гранулированный карбамид в определенном количестве. Он вручную загружается в бункер, из которого при помощи шнекового дозатора загружается в специальный карман, выполненный из перфорированного листа. В процессе работы мешалки через перфорированную поверхность выполняется поступление раствора в карман, обеспечивая растворение карбамида. За счет этого в реакторе образовывается раствор, который содержит нитрат аммония и карбамид. Часть раствора направляется в абсорбер, откуда самотеком попадает обратно в реактор. При этом в абсорбере выполняется улавливание брызг суспензии, паров азотной кислоты и остаточного количества оксидов азотов. Другая часть раствора дозируется в реактор-нейтрализатор, а затем в буферную емкость готовой продукции.

Приведены общие требования к технологии и составлен материальный баланс установки по переработки меланжа.

Выполнен расчет змеевикового теплообменника холодильной машины с определением суммарного количества тепла, выделяемого и поглощаемого в реакторе 104,3 кВт.

Произведен расчет габаритов реактора с определением параметров:

          В ходе расчетов параметров цикла холодильной машины рассчитаны удельные нагрузки: холодопроизводительность 116 кДж/кг, холодильный коэффициент 2,69. Вычислена мощность компрессора 49 кВт.

Сделан выбор оборудования для холодильной установки.

Приняты: компрессор марки ФУУ80/II, линейный ресивер марки 0,4РВ, дренажный - марки 0,75 РД.

Приведен тепловой и конструкционный расчет воздушного конденсатора.

Определена внутренняя поверхность теплообмена 33,53 м², число секций 30, коэффициент теплопередачи 416 Вт/(м²К). Высота аппарата равна 0,896 м, ширина – 1 м. Температура воздуха после конденсатора 310 К.

Выполнен расчет фреонового испарителя с вычислением удельного теплового потока 15405 Вт/м² и внутренней поверхности теплообмена 6,82 м². В ходе конструкционного расчета определено общее количество труб в трубной решетке – 87 и число ходов рассола в трубной решетке – 5. Рассчитано общее гидравлическое сопротивление испарителя, равное 29667 Па. Так же сделан прочностной расчет элементов аппарата.

Произведен расчет регенеративного теплообменника.

Применен горизонтальный кожухозмеевиковый регенеративный теплообменник. Определена площадь поверхности теплообмена 0,44 м², длинна теплообменной трубы 4,43 м, число витков змеевика 6, высота змеевика 0,3 м.

Составлен раздел по охране труда.

Разработан технологический раздел.

Посредством фланца выполняется подсоединение изделий арматуры к трубопроводам, соединение отдельных участков трубопроводов между собой. Материалов для изготовления служит коррозионностойкая сталь 12Х18Н10Т. В качестве заготовки принята штамповка.

Определены допуски, припуски и размеры заготовок.

Составлена маршрутная технология, предполагающая выполнение следующих операций: 1 – штамповка, 2 и 3- токарная (черновая и чистовая обработка), 4 – сверление, 5 – токарная.

Приведен экономический раздел с расчетом себестоимости технологии переработки 1 кг меланжа в сумме 0,23 евро. Установлено, что нейтрализация и переработка меланжа по технологии, которая предложена в проекте, экономически целесообразна.

В дипломной работе проведена модернизация установки по обезвреживанию и утилизации окислителя ракетного топлива типа "меланж" с разработкой холодильной машины для отвода теплоты из реактора.