【正文】 滲鋁、鍍銀等措施，或采用鋼殼襯砌、襯涂非金屬材料的。在上述梯子標準中，由選用者確定的尺塔設備與其他化工設備一樣，置于室外、無框架的自支承式塔體，絕大多數(shù)是采用鋼材制造的。4）梯子的選用本標準梯子結構分為側(cè)面通過型、多層平臺連用型和正面通過型三種。3）梯子的材料梯子所有構件一般均采用Q235AF。⑥ 梯子的最下面一級踏步應高出地面150~450mm。③ 梯子至塔體、保溫層外表面的距離至少為200mm。由工藝條件圖知本塔開設的人孔共四個，在人孔處應設置平臺，n=7，每個平臺呈半圓形，取平臺寬度：，扶梯高度。5）操作平臺的選用 此標準適用于保溫或不保溫的塔設備，但不適用于保冷的情況，~，平臺包角可根據(jù)需要確定。3）平臺材料 平臺全部為鋼結構，材料一般用Q235AF。平臺的欄桿一般用DN=20mm、25mm的鋼管制成，管端應予封閉，以防腐蝕氣體侵入。若無特殊要求。本設計選用SP型吊耳，SP15 HG/T2157494。所以，吊點的具體標高應經(jīng)綜合考慮比較后確定。這時往往采用在塔體重心以上適當部位安裝吊耳，對稱地設置一對。選用吊耳結構形式時，除考慮吊耳本身的結構特點外，還應考慮到設計和安裝單位的經(jīng)驗。吊耳操作簡單可靠，且較靈活。吊柱的起吊載荷按填料或零部件的重量決定，根據(jù)塔徑?jīng)Q定其回轉(zhuǎn)半徑，然后選用原化工部標準HG5131780《塔頂?shù)踔?。對照后面計算結構進行相關結構尺寸設計。裙座圈的厚度可根據(jù)塔體壁厚假設后在驗算。搭接焊縫承受剪切載荷，僅用于小塔。裙座由裙座圈、基礎環(huán)、螺栓座和管孔等組成。但對于受力情況比較差，塔直徑小且很高的塔，為防止風載或地震載荷引起的彎矩造成塔翻倒，則需要配制較多的地腳螺栓及具有足夠大承載面積的基礎環(huán)。本設計采用板式平焊法蘭人孔，型號為HG2095。人孔法蘭的密封面形式及墊片用材，一般與塔的接管法蘭相同。設在框架內(nèi)或室內(nèi)的塔，人孔的實質(zhì)可按具體情況考慮。圓孔的應力集中程度最低，若不可能開圓孔，也應開近似圓形的孔。我國采用的法蘭連接標準有壓力容器法蘭標準和管法蘭標準，在很大范圍都可以直接查取，本設計的法蘭數(shù)據(jù)可查標準HG501058。密封面的選擇原則是：密封可靠，加工容易，裝配方便，成本低廉。 標準法蘭在化工設備和管路中，常采用可拆結構，用得較多的可拆結構為法蘭，由于法蘭連接有較好的強度和密封性，適用的尺寸范圍又廣，在設備和管路上都能應用，各國已將法蘭作為標準件，設計者根據(jù)有關參數(shù)直接選用。由于上述的碰撞分離與慣性截流達到了除沫效果，對于平放式結構，由于上升氣體的作用，被除掉的液滴首先在除沫器底部聚集，當達到一定液量后便開始下落，形成動平衡，氣速越大，達到動平衡的液量越多。絲網(wǎng)除沫器由于比表面積大、空隙率大、結構簡單、使用方便以及除沫效率高、壓力降小等優(yōu)點，廣泛應用于填料塔的除沫操作中，他的主要元件是針織金屬或塑料絲網(wǎng)。此外，還有多孔材料除沫器及玻璃纖維除沫器。大塔一般采用兩個以上的進氣口。入塔氣體的均布分布程度，主要取決于氣體通過填料層的壓力降與輸入氣體動壓頭之比，比值愈大，愈有利均勻分布。對于小塔，可用螺釘將網(wǎng)板限位器的外圈頂于塔壁，而大塔，則用支耳固定。一般情況下，陶瓷、石墨等脆性散裝填料適用填料壓緊器，而金屬、塑料制散裝填料及各種規(guī)整填料則使用填料層限位器。 該裝置結構高度較低，液體的均布性能好，導流——集野的板的上、下板均能作液體導流，無論在大流量或小流量下均可確保收集全部液體，操作彈性大，適應性好，因此，該裝置特別適宜在液體負荷變化較大的場合下使用。通過再分布器的壓降一般為59118MPa，操作彈性為1:2以上，由升氣管高度而定。它還必須將上升的蒸汽均勻分布到上層填料中去，而且阻力較小。因此，液體收集器、液體再分布器及液體進(或出)料裝置是必不可少的塔內(nèi)件。液體分布裝置的安裝位置，通常需高于填料層表面150300mm，以提供足夠的自由空間，讓上升氣流不受約束地穿過分布器。經(jīng)過比較，本次設計采用溢流槽式布液器，該設計的具體結構和尺寸可查閱文獻[3]。此外，不同填料對液體均勻分布的要求也是有差異的，如高效填料因流體不均勻分布回效率的一向十分敏感。也由此從分布器的選型、設計到制造安裝都要給予足夠的重視。 格柵板的強度計算：將柵板條作為受均布載荷的簡支梁來計算，略去填料對塔壁的摩擦阻力，則作用于柵板條上的均布載荷q為：柵板條的彎曲應力為：柵板條的抗彎許用應力為：故所選尺寸符合要求。格柵板可以制成整塊式或分塊式，一般直徑小于500mm可制成整塊的；直徑大于1400mm時，分成多塊，使每塊寬度約在300～400mm之間，以便裝卸。主要根據(jù)塔徑、使用的填料種類及型號、塔體及填料的性質(zhì)、氣液流率、塔的能力及效率等。近20年來，對塔內(nèi)件的研究與開發(fā)取得了很大的進展，使填料塔的設計與應用日趨完善。 塔內(nèi)件的選擇填料塔的內(nèi)件是整個填料塔的重要組成部分、它與填料及塔體共同構成的一個完整的填料塔。壓降低、通量高、持液量小、氣液分布均勻、幾乎無放大效應、傳質(zhì)效率也比較高。金屬散堆填料有共軛環(huán)、八四內(nèi)弧環(huán)、矩鞍環(huán)、雙弧環(huán)、扁環(huán)、階梯環(huán)和鮑爾環(huán)、英特洛克斯等。陶瓷填料具有優(yōu)異的耐酸耐熱性能、能耐除氟氧酸以外的各種無機酸、有機酸及有機溶劑的腐蝕,適用于各種高,低溫及強腐蝕性的場合,可用于化工、冶金、煤氣、制氧等行業(yè)的干燥塔、吸收塔、冷卻塔、洗滌塔、再生塔等。塑料填料材質(zhì)包括：聚乙烯（PE），聚丙烯（PP），增強聚丙烯（RPP），聚氯乙烯（PVC），氯化聚氯乙烯（CPVC）及聚偏氟乙烯（PVDF）等。規(guī)整填料的種類，根據(jù)其結構可分為絲網(wǎng)波紋填料及板波紋填料。反之，用較小的填料時，效率的提高將彌補其通過能力低和成本較高的缺點。這是因為徑比太小時，塔壁附近的填料層空隙率大而不均勻，通過能力雖有所提高，但因氣流短路，會降低塔的效率。同類填料，尺寸越小，分離效率越高，但阻力增加，通量減少，填料費用也增加很多。這種填料是具有一定外形結構的顆粒體，故又稱可顆粒填料。因此，空隙率是評價填料性能優(yōu)劣的又一重要指標。填料的比表面積愈大，所提供的氣液傳質(zhì)面積愈大。 對填料種類的基本要求填料時填料塔內(nèi)氣（汽）液介質(zhì)進行兩項傳質(zhì)的關鍵元件，直接關系到填料塔性能的好壞。 填料的選擇填料為氣液兩相接觸進行傳質(zhì)和換熱提供了表面，與塔的其他內(nèi)件共同決定了填料塔的性能。綜合考慮以上情況及設計要求，本設計選擇填料塔。 塔設備選型填料塔和板式塔均可以用于蒸餾、吸收、解吸等氣液傳質(zhì)過程，所以在塔設備選型時必須綜合考慮多方面的因素，如與被處理物料性質(zhì)、操作條件和塔的加工、維修等方面有關的因素等。⑷ 結構簡單、材料耗用量小、制造和安裝容易。當塔設備的氣液負荷量有較大的波動時，仍能在較高的傳質(zhì)效率下進行穩(wěn)定的操作。此外，為了滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，塔設備還得考慮下列各項要求。在化工廠、石油化工廠、煉油廠等中，塔設備的性能對于整個裝置的產(chǎn)品產(chǎn)量和量、生產(chǎn)能力和消耗定額，以及三廢處理和環(huán)境保護等各個方面，都有重大的影響。562 塔結構選型及選材 塔設備在化工生產(chǎn)中的作用和地位塔設備是化工、石油化工廠和煉油等生產(chǎn)中最重要的設備之一。為解決這個問題，將常解段、真解段結構改為填料式，用規(guī)整填料或散堆填料加新式液體分布器代替淋降扳，這樣效果很好。這樣處理后貧液的貧度還可以下降，對脫碳塔的增產(chǎn)和降低凈化氣中，含量都將起到很好的作用。 再生塔的改造對再生塔的改造主要從兩方面入手。 板式塔板式塔是在塔內(nèi)裝有一層層的塔板，液體從塔頂進入。提高了吸收效率。該塔結構簡單，易于用耐腐蝕材料制作，氣液接觸面積大，接觸時間長，氣量變化時塔的適應性強，塔阻力小，壓力損失為300～700Pa，與板式塔相比處理風量小，空塔氣速通常為0．5～1．2m/s，氣速過大會形成液泛，噴淋密度6～8m3/(m2?h)以保證填料潤濕，液氣比控制在2～10L/m3。填料是填料塔的核心，它提供了塔內(nèi)氣液兩相的接觸面，填料與塔的結構決定了塔的性能。閃蒸后的溶液在再生塔中經(jīng)氣提,進一步釋放出二氧化碳達到工藝指標后即為貧液,貧液經(jīng)泵加壓后返回吸收塔循環(huán)使用。本設計主要研究聯(lián)堿過程中合成氨部分的凈化系統(tǒng)，該系統(tǒng)以前常常用熱碳酸鉀溶液法(即熱鉀堿溶液法)脫碳,脫碳的反應式為: 為了使脫碳液重復循環(huán)使用,需對脫碳后的溶液用蒸汽進行汽提處理,這就是脫碳液的再生。一般來說，應用惰性氣體的解吸過程適用與溶劑的回收，不能直接得到純凈的溶質(zhì)組分；應用蒸汽的脫吸過程，若原溶質(zhì)組分不溶于水，則可用將塔頂所得混合氣體冷凝并有凝液中分離出水層的辦法，得到純凈的原溶質(zhì)組分。氨和氨加工產(chǎn)品還是重要的化工原料，不僅基本化學工業(yè)中硝酸、純堿和無機鹽等生產(chǎn)要消耗氨，有機化學工業(yè)中各種染料中間體、錦綸和腈綸等合成纖維、丁腈橡膠、氨基樹脂和塑料、醫(yī)藥、農(nóng)藥及食品冷凍等工業(yè)部門同樣要消耗氨，采礦和國防工業(yè)所需各種類型的炸藥以及發(fā)射導彈、火箭用的聯(lián)氨和四氧化二氮等原料也離不開氨。液氨、氨水和用氨生產(chǎn)的尿素及各種銨鹽都可用作氮肥。隨著工業(yè)發(fā)展，合成氨工業(yè)還將會有更大的發(fā)展。經(jīng)過近百年的發(fā)展，合成氨技術趨于成熟，形成了一大批各有特色的工藝流程，但都是由三個基本部分組成，即原料氣制備過程、凈化過程以及氨合成過程。合成氨主要用于制造氮肥和復合肥料，氨作為工業(yè)原料和氨化飼料，用量約占世界產(chǎn)量的12％。主要就是改進解析設備——脫碳塔和再生塔的結構，即從開始的純散堆填料——老式板管式分布器的填料結構改進成新型填料并使用新式分布器的新式填料塔，這樣改造以后塔效率會提高很多。在設計過程中，我們同組的同學充分利用資源，資料共享，培養(yǎng)了我的團隊精神，為將來打好基礎。 課題的目的本設計主要研究合成氨生產(chǎn)過程，并著重于其中的二氧化碳再生工藝、二氧化碳解析塔機械設計、設備防腐措施設計等方面的內(nèi)容。目前，固定氮最方便、最普通的方法就是合成氨，也就是直接用氮和氫合成氨，再進一步用于其它工業(yè)。合成氨生產(chǎn)源于20世紀初德國哈伯（）等人的研究，在中國合成氨生產(chǎn)始于20世紀30年代，在接下來的幾十年里發(fā)展迅速，70年代以后，隨著工業(yè)發(fā)展，相繼從國外引進了大型合成氨裝置，我國現(xiàn)已形成了大中小合成氨廠相結合的工業(yè)布局。每年的安全環(huán)保指標達到了中國石化的考核標準，做到了生產(chǎn)與環(huán)保同步。湖北化肥分公司以“從嚴、求實、團結、文明、進取”的企業(yè)精神，不斷創(chuàng)新企業(yè)管理，積極推行內(nèi)控制度、ERP信息化管理、HSE管理體系、全面質(zhì)量管理等現(xiàn)代化管理手段，同時，堅持“三基”等傳統(tǒng)的管理方式。建廠30多年來，累計生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)尿素1300多萬噸，為農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收作出了較大的貢獻，付出了巨大的努力。東臨古城荊州，西接宜昌三峽，近臨三峽國際機場，南瀕萬里長江，北靠宜黃高速公路。 課題來源中國石油化工股份有限公司湖北化肥分公司（以下簡稱湖北化肥分公司）位于長江中上游結合部、江漢平原西緣——湖北省枝江市。湖北化肥分公司是中國石化在湖北省內(nèi)的唯一一家大型化肥生產(chǎn)企業(yè)，也是中南地區(qū)規(guī)模較大的化肥生產(chǎn)企業(yè)之一。除主導產(chǎn)品合成氨、尿素外，還有氮氣、氧氣、氬氣、硫磺、硫胺等附產(chǎn)品。產(chǎn)品在傳統(tǒng)市場具有較強的市場競爭力。展望未來，湖北化肥將成為肥化并舉，產(chǎn)品多元，結構合理，具有較強競爭力的大型化工企業(yè)。但是，如此豐富的氮，通常情況下是以游離狀態(tài)存在，需要固定下來。在合成氨生產(chǎn)裝置中，二氧化碳解吸塔是整個裝置中重要的二氧化碳吸收母液再生蒸餾分離設備，也是合成氨生產(chǎn)工業(yè)中的不可缺少的設備之一，其性能的好壞影響到整個合成氨生產(chǎn)的效率。 課題的意義本設計需要我綜合運用大學四年所學的專業(yè)知識，通過對塔的設計計算，熟悉和掌握塔設備設計，把理論知識運用到實際中去，并且為我能熟練操作和應用AutoCAD提供了一個很好的機會。從60年代的高壓水洗到現(xiàn)在的碳丙法、MDEA法、苯菲爾法、NHD法等，解析技術一步步地進步，而能耗也在逐漸降低，解析成本也在降低；其二是解析設備的進步。這樣一來解析設備的操作強度就大幅度提高了。合成氨的主要原料可分為固體原料、液體原料和氣體原料。我國自行研究和制造的各種催化劑，已具備良好的性能。游離態(tài)氮變?yōu)榛蠎B(tài)氮后，使用價值大大增加了。因此，發(fā)展合成氨工業(yè)對提高單位面積收獲量促進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化具有十分重大的意義。溶液自塔頂引入，在其下流過程中與自塔底上升的惰性氣體或蒸汽相遇，氣體溶質(zhì)逐漸從液相釋出，于塔底收取叫純凈的溶劑，而塔頂則得到所釋出的溶質(zhì)組分與惰性氣體或蒸汽的混合物。（絕）蒸汽直接加熱，蒸汽加入量根據(jù)解吸塔工藝狀況由TIC701控制，保證解吸廢液≤。塔底富液送入再生塔減壓閃蒸再生,閃蒸出的二氧化碳除用于生產(chǎn)尿素外,水蒸汽和部分二氧化碳接到后面聯(lián)堿的制堿部分。圖2 再生工藝圖 解吸塔分類 填料塔它由外殼、填料、填料支承、液體分布器、中間支承和再分布器、氣體和液體進出口接管等部件組成，塔外殼多采用金屬材料，也可用塑料制造。填料塔適用于快速和瞬間反應的吸收過程，多用于氣體的凈化。在塔內(nèi)柵板間放置一定數(shù)量的輕質(zhì)小球填料(直徑29～38mm)，吸收劑自塔頂噴下，濕潤小球表面，氣體從塔底進入，小球被吹起湍動旋轉(zhuǎn)，由于氣、液、固三相充分接觸，小球表面液膜不斷更新，增加了吸收推動力。其缺點是塑料小球不能承受高溫，小球易裂(～1年)，需經(jīng)常更換，成本高。大致可分為二類：一類是降液管式，如泡罩塔、篩孔板塔、浮閥塔、S形單向流板塔、舌形板塔、浮動噴射塔等；另一類是穿流式板塔，如穿流柵孔板塔(淋降板塔)、波紋穿流板塔、菱形斜孔板塔、短管穿流板塔等。為解決這個問題，我們在常解再生塔的常解段下面加一段真解段，用羅茨鼓風機繼續(xù)抽負。當產(chǎn)量超過設計能力時，再生效果變壞。氣提再生時將進風由吹入改為引出，這樣可降低氣提溫度，同樣可提高氣提效率。此外，工業(yè)氣體的回收、氣體的濕法凈制和干燥以及兼有氣液兩相傳質(zhì)和傳熱的增濕、減濕等。作為主要用于傳質(zhì)過程的塔設備，首先必須使氣（汽）液兩相能充分接觸，以獲得較高的傳質(zhì)效率。⑵ 操作穩(wěn)定、彈性大。這將大大節(jié)省生產(chǎn)中的動力消耗，以降低經(jīng)常操作費用。人們對于高效率、大生產(chǎn)能力、穩(wěn)定操作和低壓力降的追求，推動著塔設備新結構型式