二氧化碳、填料塔的畢業(yè)設(shè)計(jì)(參考版)
2024-12-03 05:45本頁面
【正文】 m MwOO 容器底部截面 OO 的風(fēng)彎矩 N m MOO 容器底部 OO 截面的最大彎矩 N m MEOO 容器底部 OO 截面的地震彎矩 N二氧化碳、填料塔的畢業(yè)設(shè)計(jì) 第一章 緒 論 11 合成氨在國民經(jīng)濟(jì)中的重要作用 合成氨是重要的無機(jī)化工產(chǎn)品之一在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位農(nóng)業(yè)上使用的氮肥除氨水外諸如尿素硝酸銨磷酸銨氯化銨以及各種含氮復(fù)合肥都是以氨為原料生產(chǎn)的合成氨是大宗化工產(chǎn)品之一世界每年合成氨產(chǎn)量已達(dá)到 1 億噸以上其中約有 80的氨用來生產(chǎn)化學(xué)肥料 20作為其它化工產(chǎn)品的原料合成氨指由氮和氫在高溫高壓和催化劑存在下直接合成的氨別名氨氣分子式為 NH3 世界上的氨除少量從焦?fàn)t氣中回收外絕大部分是合成的 氨合成氨主要用于制造氮肥和復(fù)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％硝酸各種含氮的無機(jī)鹽及有機(jī)中間體磺胺藥聚氨酯聚酰胺纖維和丁腈橡膠等都需直接以氨為原料生產(chǎn) 12 合成氨生產(chǎn)方法的介紹 德國化學(xué)家哈伯從 1902年開始研究由氮?dú)夂蜌錃庵苯雍铣砂庇?1908年申請專利即循環(huán)法在此基礎(chǔ)上他繼續(xù)研究于 1909 年改進(jìn)了合成氨的含量達(dá)到 6 以上這是目前工業(yè)普遍采用的直接合成法反應(yīng)過程中為解決氫氣和氮?dú)夂铣赊D(zhuǎn)化率低的問題將氨產(chǎn)品從合成反應(yīng)后的氣體中分離出來未反應(yīng)氣和新鮮氫氮?dú)饣旌现匦聟⑴c合成反應(yīng) 合成氨的主要原 料可分為固體原料液體原料和氣體原料經(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 1 原料氣制備 將煤和天然氣等原料制成含氫和氮的粗原料氣對于固體原料煤和焦炭通常采用氣化的方法制取合成氣渣油可采用非催化部分氧化的方法獲得合成氣對氣態(tài)烴類和石腦油工業(yè)中利用二段蒸汽轉(zhuǎn)化法制取合成氣 2 凈化 對粗原料氣進(jìn)行凈化處理除去氫氣和氮?dú)庖酝獾碾s質(zhì)主要包括變換過程脫硫脫碳過程以及氣體精制過程 3 氨合成 將純凈的氫氮混合氣壓縮到高壓在催化劑的作用下合成氨氨的合成是提供液氨產(chǎn)品的工序是整個(gè)合成氨生產(chǎn)過程的核心部分氨合成反應(yīng)在較高壓力和催化劑存在的條件下進(jìn)行由于反應(yīng)后氣體中氨含量不高故采用未反應(yīng)氫氮?dú)庋h(huán)的流程 合成氨具體工藝流程圖如下 蒸汽 煤 空氣 圖 11 合成氨工藝流程圖 13 碳化塔在生產(chǎn)方法中的作用 碳化塔由塔體封頭溶液入口冷卻水箱進(jìn)口排氣口及出料口構(gòu)成在碳化塔內(nèi)進(jìn)行著二氧化碳的吸收碳化反應(yīng)碳酸氫銨結(jié)晶等 過程塔內(nèi)同時(shí)存在著氣體液體固體 解放前我國只有兩家規(guī)模不大的合成氨廠解放后合成氨工業(yè)有了迅速發(fā)展 1949 年全國氮肥產(chǎn)量僅 06 萬噸而 1982 年達(dá)到 10219 萬噸成為世界上產(chǎn)量最高的國家之一近幾年來我國引進(jìn)了一批年產(chǎn) 30 萬噸氮肥的大型化肥廠設(shè)備我國自行設(shè)計(jì)和建造的上海吳涇化工廠也是年產(chǎn) 30 萬噸氮肥的大型化肥廠這些化肥廠以天然氣石油煉油氣等為原料生產(chǎn)中能量損耗低產(chǎn)量高技術(shù)和設(shè)備都很先進(jìn)由于石油價(jià)格的飛漲和深加工技術(shù)的進(jìn)步以天然氣輕油重油煤作為合成氨原料結(jié)構(gòu)并以天然氣為主體的格局有了很大的變化絕大多數(shù)目前已經(jīng)停車或 進(jìn)行以結(jié)構(gòu)調(diào)整為核心內(nèi)容的技術(shù)改造我國目前合成氨產(chǎn)量已躍居世界第一位現(xiàn)已掌握了以焦炭無煙煤焦?fàn)t氣天然氣及油田伴生氣和液態(tài)烴多種原料生產(chǎn)合成氨的技術(shù)目前合成氨在與國際接軌后今后發(fā)展重點(diǎn)是調(diào)整原料和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)一步改善經(jīng)濟(jì)性根據(jù)合成氨技術(shù)發(fā)展的情況分析估計(jì)未來合成氨的基本生產(chǎn)原理將不會出現(xiàn)原則性的改變其技術(shù)發(fā)展將會繼續(xù)緊密圍繞降低生產(chǎn)成本提高運(yùn)行周期改善經(jīng)濟(jì)性的基本目標(biāo)進(jìn)一步集中在大型化低能耗結(jié)構(gòu)調(diào)整清潔生產(chǎn)長周期運(yùn)行等方面進(jìn)行技術(shù)的研究開發(fā)第二章 筒體及封頭設(shè)計(jì) 21 設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)的確定 211 液柱靜壓力 對于 液柱靜壓力的計(jì)算通過查閱課本《過程設(shè)備設(shè)計(jì)》 114 頁可知通常狀況下計(jì)算壓力等于設(shè)計(jì)壓力加上液柱靜壓力當(dāng)元件所承受的液柱靜壓力小于 5 的設(shè)計(jì)壓力時(shí)可以忽略液柱靜壓力的影響 21 上式中ρ 水的密度 Kgρ 1000 Kg g重力加速度 g 981 H塔體的高度 m 1610342 1678m 筒體的高度 m 封 頭的高度 m 10009811678 016MPa 212 設(shè)計(jì)壓力 1108 088MPa 2 2 由 P 與 PL 的比值可得 016088 18 5 即液柱靜壓力大于設(shè)計(jì)壓力的 5 所以應(yīng)把液柱靜壓力計(jì)入計(jì)算壓力中 因此 088016 104MPa 23 213 設(shè)計(jì)溫度 與設(shè)計(jì)壓力一樣設(shè)計(jì)溫度也為壓力容器的設(shè)計(jì)載荷條件之一它是指容器在正常工作情況下設(shè)定的元件的金屬溫度沿元件金屬截面的溫度平均值 T TW 40℃ 214 焊接接頭系數(shù) 采用雙面焊對接接頭和相當(dāng)于雙面焊的全熔透對接接頭無論檢測比例為局部檢測取 085 22 圓柱塔體的厚度計(jì)算 221 筒體的厚度 成型后厚度是指制造廠考慮加工減薄量并按鋼板厚度規(guī)格第二次向上圓整得到的坯板的厚度再減去實(shí)際加工減薄量后的厚度也為出廠時(shí)容器的實(shí)際厚度一般情況下只要成形后厚度大于設(shè)計(jì)厚度就可以滿足強(qiáng)度要求 根據(jù) GB1502020 表 41 40℃時(shí) 16MnR 材料的許用應(yīng)力值 163 MPa 24 上式中 筒體的計(jì)算厚度㎜ 圓柱筒體的內(nèi)經(jīng)㎜已知 1200 ㎜ 16MnR 材料在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力 MPa 焊接接頭系數(shù) 對于 Q345R 的腐蝕余量 C2 2 ㎜腐蝕余量主要是防止容器受壓元件由于均與腐蝕機(jī)械磨損而導(dǎo)致厚度削薄減弱 設(shè)計(jì)厚度 25 由《化工容器及設(shè)備簡明手冊》表 132 可知當(dāng)鋼板的厚度為 60 到 70 ㎜時(shí)取鋼板的負(fù)偏差 06 ㎜ 名義厚度 65206 712 ㎜ 圓整后 12 ㎜ 26 有效厚度 12062 94 ㎜ 27 當(dāng) 12 ㎜時(shí) 163 MPa 沒有變化故取名義厚度 12 ㎜合適 222 封頭的厚度 根據(jù) 1200 ㎜由 JBT473595 得橢圓形封頭主要參數(shù) 1200 ㎜ 300 ㎜ h 25 ㎜ 對于橢圓形封頭此時(shí) K 1 厚度計(jì)算式為 28 上式中 筒體的計(jì)算厚度㎜ PC – 筒體的計(jì)算壓力 MPa 圓柱筒體的內(nèi)經(jīng)㎜已知 1200 ㎜ 16MnR 材料在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力 MPa 焊接接頭系數(shù) 封頭鋼板的負(fù)偏差與腐蝕余量與筒體相同 因此計(jì)算厚度 名義厚度 63306 693 ㎜ 圓整后 12 ㎜ 有效厚度 12062 94 ㎜ 23 水壓試驗(yàn) 231 試驗(yàn)壓力 對于內(nèi)壓容器耐壓試驗(yàn)的目的在超設(shè)計(jì)壓力下考慮缺陷是否會發(fā)生 快速擴(kuò)展造成破壞或開裂造成泄漏檢驗(yàn)密封結(jié)構(gòu)的密封性能對于外壓容器在外壓的作用下容器中的缺陷受壓
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