【正文】 高應(yīng)經(jīng)綜合考慮比較后確定。選用吊耳結(jié)構(gòu)形式時(shí)，除考慮吊耳本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)外，還應(yīng)考慮到設(shè)計(jì)和安裝單位的經(jīng)驗(yàn)。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(biāo)準(zhǔn)HG5131780《塔頂?shù)踔?。裙座圈的厚度可根?jù)塔體壁厚假設(shè)后在驗(yàn)算。裙座由裙座圈、基礎(chǔ)環(huán)、螺栓座和管孔等組成。本設(shè)計(jì)采用板式平焊法蘭人孔，型號(hào)為HG2095。設(shè)在框架內(nèi)或室內(nèi)的塔，人孔的實(shí)質(zhì)可按具體情況考慮。我國采用的法蘭連接標(biāo)準(zhǔn)有壓力容器法蘭標(biāo)準(zhǔn)和管法蘭標(biāo)準(zhǔn)，在很大范圍都可以直接查取，本設(shè)計(jì)的法蘭數(shù)據(jù)可查標(biāo)準(zhǔn)HG501058。 標(biāo)準(zhǔn)法蘭在化工設(shè)備和管路中，常采用可拆結(jié)構(gòu)，用得較多的可拆結(jié)構(gòu)為法蘭，由于法蘭連接有較好的強(qiáng)度和密封性，適用的尺寸范圍又廣，在設(shè)備和管路上都能應(yīng)用，各國已將法蘭作為標(biāo)準(zhǔn)件，設(shè)計(jì)者根據(jù)有關(guān)參數(shù)直接選用。絲網(wǎng)除沫器由于比表面積大、空隙率大、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便以及除沫效率高、壓力降小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)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)。大塔一般采用兩個(gè)以上的進(jìn)氣口。對(duì)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。 該裝置結(jié)構(gòu)高度較低，液體的均布性能好，導(dǎo)流——集野的板的上、下板均能作液體導(dǎo)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(yīng)性好，因此，該裝置特別適宜在液體負(fù)荷變化較大的場合下使用。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。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。此外，不同填料對(duì)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。 格柵板的強(qiáng)度計(jì)算：將柵板條作為受均布載荷的簡支梁來計(jì)算，略去填料對(duì)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(yīng)力為：柵板條的抗彎許用應(yīng)力為：故所選尺寸符合要求。主要根據(jù)塔徑、使用的填料種類及型號(hào)、塔體及填料的性質(zhì)、氣液流率、塔的能力及效率等。 塔內(nèi)件的選擇填料塔的內(nèi)件是整個(gè)填料塔的重要組成部分、它與填料及塔體共同構(gòu)成的一個(gè)完整的填料塔。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。塑料填料材質(zhì)包括：聚乙烯（PE），聚丙烯（PP），增強(qiáng)聚丙烯（RPP），聚氯乙烯（PVC），氯化聚氯乙烯（CPVC）及聚偏氟乙烯（PVDF）等。反之，用較小的填料時(shí)，效率的提高將彌補(bǔ)其通過能力低和成本較高的缺點(diǎn)。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(fèi)用也增加很多。因此，空隙率是評(píng)價(jià)填料性能優(yōu)劣的又一重要指標(biāo)。 對(duì)填料種類的基本要求填料時(shí)填料塔內(nèi)氣（汽）液介質(zhì)進(jìn)行兩項(xiàng)傳質(zhì)的關(guān)鍵元件，直接關(guān)系到填料塔性能的好壞。綜合考慮以上情況及設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)選擇填料塔。⑷ 結(jié)構(gòu)簡單、材料耗用量小、制造和安裝容易。此外，為了滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，塔設(shè)備還得考慮下列各項(xiàng)要求。562 塔結(jié)構(gòu)選型及選材 塔設(shè)備在化工生產(chǎn)中的作用和地位塔設(shè)備是化工、石油化工廠和煉油等生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一。這樣處理后貧液的貧度還可以下降，對(duì)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。 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(jìn)入。該塔結(jié)構(gòu)簡單，易于用耐腐蝕材料制作，氣液接觸面積大，接觸時(shí)間長，氣量變化時(shí)塔的適應(yīng)性強(qiáng)，塔阻力小，壓力損失為300～700Pa，與板式塔相比處理風(fēng)量小，空塔氣速通常為0．5～1．2m/s，氣速過大會(huì)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。閃蒸后的溶液在再生塔中經(jīng)氣提,進(jìn)一步釋放出二氧化碳達(dá)到工藝指標(biāo)后即為貧液,貧液經(jīng)泵加壓后返回吸收塔循環(huán)使用。一般來說，應(yīng)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(yīng)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。液氨、氨水和用氨生產(chǎn)的尿素及各種銨鹽都可用作氮肥。經(jīng)過近百年的發(fā)展，合成氨技術(shù)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(gè)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。主要就是改進(jìn)解析設(shè)備——脫碳塔和再生塔的結(jié)構(gòu)，即從開始的純散堆填料——老式板管式分布器的填料結(jié)構(gòu)改進(jìn)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(huì)提高很多。 課題的目的本設(shè)計(jì)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(jī)械設(shè)計(jì)、設(shè)備防腐措施設(shè)計(jì)等方面的內(nèi)容。合成氨生產(chǎn)源于20世紀(jì)初德國哈伯（）等人的研究，在中國合成氨生產(chǎn)始于20世紀(jì)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(jìn)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(jié)合的工業(yè)布局。湖北化肥分公司以“從嚴(yán)、求實(shí)、團(tuán)結(jié)、文明、進(jìn)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(shí)，堅(jiān)持“三基”等傳統(tǒng)的管理方式。東臨古城荊州，西接宜昌三峽，近臨三峽國際機(jī)場，南瀕萬里長江，北靠宜黃高速公路。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。產(chǎn)品在傳統(tǒng)市場具有較強(qiáng)的市場競爭力。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。 課題的意義本設(shè)計(jì)需要我綜合運(yùn)用大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，通過對(duì)塔的設(shè)計(jì)計(jì)算，熟悉和掌握塔設(shè)備設(shè)計(jì)，把理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際中去，并且為我能熟練操作和應(yīng)用AutoCAD提供了一個(gè)很好的機(jī)會(huì)。這樣一來解析設(shè)備的操作強(qiáng)度就大幅度提高了。我國自行研究和制造的各種催化劑，已具備良好的性能。因此，發(fā)展合成氨工業(yè)對(duì)提高單位面積收獲量促進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化具有十分重大的意義。（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≤。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(jìn)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。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(jìn)入，小球被吹起湍動(dòng)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(dòng)力。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(dòng)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。當(dāng)產(chǎn)量超過設(shè)計(jì)能力時(shí)，再生效果變壞。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。⑵ 操作穩(wěn)定、彈性大。人們對(duì)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(dòng)著塔設(shè)備新結(jié)構(gòu)型式的不斷出現(xiàn)和發(fā)展。近年來由于填料結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，新型高效高負(fù)荷填料的開發(fā)，既提高了塔的通過能力和分離能力，又保持了壓力降小及性能穩(wěn)定的特點(diǎn)，因此填料塔已被推廣應(yīng)用到大型氣液操作中，而且，在某些場合，還代替了傳統(tǒng)的板式塔。⑴比表面積單位體積填料的填料表面積稱為比表面積，以a表示，其單位為m2/m3。 填料的類型 一、散裝填料散裝填料是指安裝以亂堆為主的填料，也可以整砌。當(dāng)徑比低于該值時(shí)，難以預(yù)測它們的性能。規(guī)整填料時(shí)一種在塔內(nèi)按均勻集合圖形規(guī)則、整齊堆砌的填料，這種填料人為地規(guī)定了填料層中氣、液的流路，減少了溝留和壁流的現(xiàn)象，大大降低了壓降，提高了傳熱、傳質(zhì)的效果。塑料散堆填料有鮑爾環(huán)、矩鞍環(huán)、異鞍環(huán)、階梯環(huán)、海爾環(huán)、共軛環(huán)、扁環(huán)、花環(huán)、空心浮球、多面球、網(wǎng)籠球和覆蓋球等。(2) 鮑爾環(huán)填料 是正對(duì)拉西環(huán)的一些缺點(diǎn)改進(jìn)而得到的，同等尺寸的鮑爾環(huán)與拉西環(huán)相比，其相對(duì)效率要高出30%；相同壓降下，鮑爾環(huán)的處理能力要比拉西環(huán)增加50%(3) 階梯環(huán)填料 其結(jié)構(gòu)較鮑爾環(huán)類似，但高度減小了一半，且填料一端擴(kuò)為喇叭型翻邊，填料強(qiáng)度增加，氣體通過填料阻力減小，改善了液體分別，提高了傳質(zhì)效率(4) 金屬板波紋填料 保留了金屬波紋填料幾何規(guī)則的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，所不同的是該用表面具有溝紋及小孔的金屬板波紋片代替金屬網(wǎng)波紋片，即每個(gè)填料盤由若干金屬板相互疊合而成。在70年代前，由于塔內(nèi)件的設(shè)計(jì)不夠完善，一般在設(shè)計(jì)填料塔時(shí)往往需要留出50%的裕度。每塊寬度以從人孔能順利裝入為度。因?yàn)橐后w分布器裝置于填料上端，它將回流液和液相加料均勻地分布到填料表面上，形成液體初試分布，所以液體分布器是最重要的塔內(nèi)件之一。任何程度的壁流都會(huì)降低效率，因此在靠近塔壁的10%塔徑區(qū)域內(nèi)，所分布的液流量應(yīng)不超過總液流量的10%。如果填料層過高還要分段安裝填料。液體再分布器的選擇：通過比較本設(shè)計(jì)選用槽盤式液體分布器，該分布器為分體式結(jié)構(gòu)：氣相通過升氣管進(jìn)入上填料段，從上層填料下來的液體則完全被收集，進(jìn)而從盤底小孔分布到下層填料中。為了保證填料塔的正常、穩(wěn)定操作，在填料層上部應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同的材質(zhì)的填料安裝不同的填料壓緊器或填料層限位器。適宜管內(nèi)氣速為1018m/s。最常用的除沫裝置有絲網(wǎng)除沫器、折流板除沫器及旋流板除沫器。在除沫器中，由于絲網(wǎng)的阻擋作用，使氣體不斷改變運(yùn)動(dòng)方向，因而使被夾帶的液滴與絲網(wǎng)碰撞而分離，同時(shí)由于氣體運(yùn)動(dòng)方向的改變也造成被夾帶液滴的慣性截流。在中低壓化工設(shè)備和管路中，常用的密封面有三種形式，配合這三種密封面規(guī)定了相應(yīng)的墊片尺寸標(biāo)準(zhǔn)。為了降低開孔邊緣處的應(yīng)力，需要做補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)。塔體在制造廠出廠前一般以臥置狀態(tài)進(jìn)行水壓試驗(yàn)，所以塔體人孔的壓力等級(jí)選擇，必須考慮臥置狀態(tài)試壓時(shí)的試驗(yàn)壓力。圓筒形裙座制造方便，經(jīng)濟(jì)上合理，故應(yīng)用廣泛。若采用搭接焊，即裙座內(nèi)徑大于塔體外徑，便于裙座圈搭焊在封頭直邊的外側(cè)上。裙座都有相應(yīng)的設(shè)計(jì)計(jì)算公式和設(shè)計(jì)原則。所以這種落后的方法已逐漸為吊耳所代替。3）吊耳的設(shè)置較低的塔，吊耳設(shè)在塔頂，隨著塔設(shè)備的增高和大型化，塔頂?shù)醵筒灰欢ㄓ欣驗(yàn)檫@需要很高的抱桿，且吊裝卡也笨重，拆卸又困難。另外，吊耳與塔體相焊部位的材質(zhì)，一般應(yīng)該相同。除塔頂外一般設(shè)置全平臺(tái)。為使鋪板具有足夠的剛性，可在鋪板下每隔1m用間斷焊焊上一條25mm3mm的扁鋼。在平臺(tái)通道開口處以下的籠梯護(hù)圈，應(yīng)在平臺(tái)以下75~150mm。扶手的任意點(diǎn)能承受任何方向作用的900N的載荷。正面通過型也稱直入型，其上方開口處安全鏈的掛法，可根據(jù)平臺(tái)具體情況選用。塔體是塔設(shè)備的外殼。對(duì)低壓和常壓容器，通常采用低碳鋼；對(duì)大直徑的低壓容器和中壓容器，宜采用普通低合金鋼；對(duì)腐蝕嚴(yán)重或產(chǎn)品純度要求高的，可使用不銹鋼。3 填料塔的強(qiáng)度設(shè)計(jì)和穩(wěn)定校核 設(shè)計(jì)參數(shù)年處理20萬噸合成氨解吸塔，液相介質(zhì)密度550。這是因?yàn)殇摬木哂凶銐虻膹?qiáng)度和塑性，制造性能較好，設(shè)計(jì)制造的經(jīng)驗(yàn)也較成熟。隨著化工裝置的大型化，漸有采用不等直徑、不等壁厚的塔體。本課程設(shè)計(jì)為低壓鋼制化工容器。設(shè)計(jì)溫度為120℃，～16mm中，許用應(yīng)力——塔體焊接接頭系數(shù)。平板形由于受力狀態(tài)不好，要求的厚度大，故一般用于直徑小、壓力低的容器，但制造容易也會(huì)用于高壓容器。參考文獻(xiàn)[1]附表3查得, Q235A在設(shè)計(jì)溫度120℃,～16mm時(shí)，許用應(yīng)力參考文獻(xiàn)[2]式(4－46),筒體計(jì)算厚度(標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭,K=1) 由于封頭也需要考慮各種載荷，同時(shí)還有考慮腐蝕裕度C=5mm,而且為了制造的方便，所以封頭壁厚也可采用與筒體相同的壁厚即。計(jì)算地震截面的地震彎矩：00截面11截面22截面 風(fēng)載荷計(jì)算（1）風(fēng)力計(jì)算塔設(shè)備，如圖3所示，第計(jì)算段所受的水平風(fēng)力可由下式計(jì)算式中——塔設(shè)備中第段的水平風(fēng)力，；——塔設(shè)備中第段迎風(fēng)面的有效直徑，；——風(fēng)壓高度變化系數(shù)，其值按文獻(xiàn)[8]表75確定；——各地區(qū)的基本風(fēng)壓，；——塔設(shè)備各計(jì)算段的計(jì)算高度，；——體型系數(shù)，；——塔設(shè)備中第計(jì)算段的風(fēng)振系數(shù)。（1） 筒體的強(qiáng)度及穩(wěn)定性校核①強(qiáng)度校核筒體危險(xiǎn)截面22處的最大組合軸向拉應(yīng)力軸向許用應(yīng)力，式中組合系數(shù)，因?yàn)楣蕽M足強(qiáng)度條件。（2）裙座水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核1）水壓試驗(yàn)時(shí)，重力引起的軸向應(yīng)力2） 由彎矩引起的軸向應(yīng)力3） 最大組合軸向壓應(yīng)力校核因?yàn)?，故滿足要求。 補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)壓力容器接管補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)通常采用局部補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)，主要有補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)、厚壁接管補(bǔ)強(qiáng)和整鍛件補(bǔ)強(qiáng)三種形式。2）開孔補(bǔ)強(qiáng)所需面積強(qiáng)度削弱系數(shù)，故接管有效厚度為82=6開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積按參考文獻(xiàn)[8]式（491）計(jì)算3）有效補(bǔ)強(qiáng)范圍① 有效寬度B 按參考文獻(xiàn)[8]式（491）確定取較大值，故② 有效高度 外側(cè)有效高度按參考文獻(xiàn)[8]式（495）確定故內(nèi)側(cè)有效高度按《過程設(shè)備設(shè)計(jì)》式（496）確定故4）有效補(bǔ)強(qiáng)面積① 筒體多余金屬面積按參考文獻(xiàn)[8]式（497）計(jì)算② 接管多于金屬面積接管計(jì)算厚度接管多于金屬面積按參考文獻(xiàn)[8]式（498）計(jì)算5）接管區(qū)焊縫面積（）6）有效補(bǔ)強(qiáng)面積故開孔后不需要另行補(bǔ)強(qiáng)。堿液對(duì)碳鋼設(shè)備有一定的腐蝕作用，在相同情況下，富液的腐蝕性比貧液要強(qiáng)。在安裝水箱時(shí)，難免擦傷和劃破涂層，以致常有局部腐蝕和鼓泡脫落等現(xiàn)象，防腐蝕效果不理想。由于上述原因，陽極涂料聯(lián)合保護(hù)的推廣應(yīng)用，也受到一定限制。根據(jù)材料性質(zhì)和經(jīng)濟(jì)考慮，選用含有紅丹的涂料刷涂。 彎卷成型鋼板的兩端經(jīng)預(yù)彎合格后，置入卷板機(jī)滾壓成形。3上下兩封頭焊縫之間的距離177。10液面計(jì)接口177。頂、底封頭的組裝，也采用立裝法。全部尺寸應(yīng)換算成按內(nèi)徑展開周長。影響化纖的不利因素較多，例如塔體的橢圓度、彎曲度、局部凸凹度，以及每段的對(duì)裝誤差等，都有影響。對(duì)于大塔，最好采用在塔體的附件安裝部位，先焊一塊預(yù)留板的結(jié)構(gòu)。（6）電弧氣刨清理