【正文】 9。 179。 液柱靜壓力 P2=ρ gh=916179。取 P=，所以 P= 計算壓力：通常情況下，計算壓力等于設(shè)計壓力加上液柱靜壓力。由于在無特殊腐蝕情況下， 對于碳素鋼和低合金鋼，腐蝕余量不小于 1mm，所以取 C2為 2mm。 壁厚計算 工藝條件及參數(shù)確定 表 21 工藝參數(shù)性能表 工作介質(zhì) 碳化氨水、變換氣 工作壓力 工作溫度 36℃ 塔體高度 15150mm 塔體內(nèi)徑 3000mm 本設(shè)計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，且為局部無損檢測，所以焊接接頭系數(shù) φ =。 碳化塔塔頂?shù)某b置一 般采用絲網(wǎng)除沫器。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 除沫器選型 除沫器用于分離塔中氣體夾帶的液滴，以保證有傳質(zhì)效率，降低有價值的物料損失和改善塔后壓縮機(jī)的操作，降低含水量，延長壓縮機(jī)的壽命，一般多在塔頂設(shè)置除沫器。 450mm。 人孔選型 人孔是用來檢查、裝拆和洗滌容器內(nèi)部的裝置，對于直 徑大于 1000mm 的容器就應(yīng)該設(shè)置人孔。正三角形排列形式可以在同樣的管板面積上排列最多的管數(shù)，用得最為普遍 。 綜上所述，選用 U 型管換熱器。 換熱器選型 換熱器主要有 浮頭式換熱器、固定管板式換熱器、 U 形管板換熱器、 板式換熱器等 。 裙式支座 : 用于比較高大的立式容器，特別是塔器。 腿式支座 : 簡稱支腿，多用于高度較小的中小型容器中。 綜上所述封頭應(yīng)選用，橢圓形封頭 。該邊緣彎曲應(yīng)力與薄膜應(yīng)力疊加，使該部位的應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他部位，故受力狀況不佳。由于封頭的橢球部分經(jīng)線曲率變化平滑連續(xù)，故應(yīng)力分布比較均勻，且橢圓形封頭較半球形封頭小得多，易于沖壓成型，是目前中、低壓容器中應(yīng)用較多的封頭之一。半球形封頭常用在高壓容器上。 封頭選型 （ 1）半球形封頭 : 從受力分析來看，球形封頭是最理想結(jié)構(gòu)形式。支承板材料選擇聚氯乙烯，通過連接板與圓鋼連接，連接板材料選用 Q235B。 支承架選材 在各冷卻管組中采用支承架，既起到支承作用，又起到折流作用。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 氣液分布板選材 常用的材料有碳素鋼及低合金鋼，兩者相比低合金鋼可以減小容器厚度，減輕重量，節(jié)約材料，而且能解決大型壓力容器在制造、檢測、運輸、安裝中因厚度太大所帶來的種種困難，且低合金鋼的耐腐蝕性更強(qiáng)，本設(shè)計中介質(zhì)是碳化氨水，其有較強(qiáng)的腐蝕性。除具有高強(qiáng)度外，還具有優(yōu)良的韌性、焊接性能、成型性能和耐腐蝕性能。 除沫器選材 除沫裝置一般選用低合金鋼，低合金鋼可以減小容器厚度，減輕重量，節(jié)約材料。 有 很 高的持久強(qiáng)度、抗氧化性能， 不但有 良好的組織穩(wěn)定性 ，且有較好的耐腐蝕性能。 綜上所述，分布錐材料選用 0Cr18Ni10Ti。 綜上所述，管板 材料選用 16Mn 鋼鍛件。如球形儲罐的人孔、法蘭，換熱器所需的各種管板、對焊法蘭催化裂化反應(yīng)器的整鍛筒體，加氫反應(yīng)器所用的筒節(jié)，化肥設(shè)備所需的頂蓋、底蓋、封頭等均是鍛件。對于碳化塔中的換熱管來說要求數(shù)量不多，質(zhì)量較輕有較高的傳熱系數(shù)，綜上所述選擇 LF3 型鋁合金板。此外 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 還有一些非金屬材料，如石墨、陶瓷、聚四氟乙烯等。 換熱器選材 管箱選材 根據(jù)使用工藝條件，工作介質(zhì)的毒性腐蝕性、材料的焊接性能、冷熱加工性能及容器的結(jié)構(gòu)，綜合考慮容器的制造工藝及經(jīng)濟(jì)性能，管箱的材料選用 Q345R。一般情況下，相同規(guī)格的碳素鋼價格低于低合金鋼，正常選材應(yīng)選用經(jīng)濟(jì)和理性更好的碳素鋼，但由于本設(shè)計中的介質(zhì)是碳化氨水，有很強(qiáng)的腐蝕性，從使用壽命和抗腐蝕性方面考慮應(yīng)選用價格高一些的合金鋼。在熱軋或熱處理狀態(tài)下除具有高強(qiáng)度外，還具有優(yōu)良的韌性、焊接性能、成型性能和耐腐蝕性能。碳素鋼強(qiáng)度較低，塑性和可焊性較好，價格低廉，常用在中低壓容器制造，也用于支座、墊板等零 部件的材料。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 第二章 殼體厚度計算 選材 筒體、封頭及支座的選材 根據(jù)壓力容器用鋼應(yīng)考慮的使用條件，碳化塔設(shè)計可選材料主要有 Q245R 和Q345R。目前合成氨在與國際接軌后，今后發(fā)展重點是調(diào)整原料和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步改善經(jīng)濟(jì)性。 由于石油價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。我國自行設(shè)計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。1949 年全國氮肥產(chǎn)量僅 萬噸，而 1982 年達(dá)到 萬噸，成為世界上產(chǎn)量最高的國家之一。典型的生產(chǎn)碳酸氫氨小型氮肥廠以無煙煤為原料，先制取半水煤氣，后經(jīng)脫除硫化氫后，進(jìn)入加壓變換反應(yīng)系統(tǒng)，得到的氮氫氣和二氧化碳混合氣體進(jìn)入碳化 塔，造氣 脫硫凈化 壓 縮 變 換 碳 化 氨合成 離 心 分 離 氨 母 液 成品 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 在碳化塔內(nèi)二氧化碳與濃度為 17%左右的氨水反應(yīng)，生成碳酸氫氨結(jié)晶經(jīng)離心機(jī)分離，即得到碳酸氫氨產(chǎn)品。 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)同時存在著氣體、液體、固體。碳化塔是合成氨廠的心臟，直接影響各項性能指標(biāo)的完成 、消耗的高低、質(zhì)量的優(yōu)劣、生產(chǎn)能力的大小、甚至是投資的高低。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)氫氮氣循環(huán)的流程。 （ 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。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。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。反應(yīng)過程中為解決氫氣和氮氣 合成轉(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)氣和新鮮氫氮氣混合重新參與合成反應(yīng)。于 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。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)。合成氨主要用于制造氮肥和復(fù)合肥料。別名氨氣 ，分子式為 NH3。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。 m m— 容器第 i段的操作質(zhì)量， kg mmax— 容器的最大質(zhì)量， kg mmin— 容器的最小質(zhì)量， kg mo— 容器的操作質(zhì)量， kg mII— 計算截面 II 以上操作時和非操作質(zhì)量， kg P— 設(shè)計風(fēng)壓， MPa P— 風(fēng)載荷， N Ti— 容器第 i振型的自振周期， s T1— 容器的基本自振周期， s Zb— 基礎(chǔ)環(huán)的抗彎截面系數(shù)， mm3 Zsb— 圓筒形或圓錐形裙座底部截面系數(shù)， mm3 ? b— 基礎(chǔ)環(huán)厚度， mm q— 換熱管與管板連接的拉脫力， MPa ? — 管板計算厚度， mm ? t— 換熱管管壁厚度， mm μ — 管板強(qiáng)度削弱系數(shù)，一般μ = δ t— 換熱管軸向應(yīng)力， MPa [? ]rt— 設(shè)計溫度下管板材料的許用應(yīng)力， MPa [? ]tt— 設(shè)計溫度下?lián)Q熱管材料的許用應(yīng)力， MPa 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 第一章 緒 論 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。 m MwII— 容器計算截面 II 的風(fēng)彎矩， N178。 m MmaxII— 容器計算截面 II的最大彎矩， N178。 105 MPa wˊˊ — 系數(shù)，按δ s/Di和δ f/Di計算 δ h— 管箱圓筒厚度， mm Kf— 板邊緣旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù) Kf— 旋轉(zhuǎn)剛度無量綱參數(shù) Kf0— 無量綱參數(shù)， f 型 ε R— 管板邊緣法蘭力矩折減系數(shù) ε T— 需要的螺栓總截面積 , mm2 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 Am— 預(yù)緊狀態(tài)下，需要的最小螺栓總截面積 , mm2 Aa— 操作狀態(tài)下，需要的螺栓總截面積 , mm2 Ap— 預(yù)緊狀態(tài)下，需要的最小螺栓載荷， N b— 墊片有效密封寬度， mm y— 墊片比壓力 m— 墊片系數(shù) [δ ]b— 常溫下螺栓材料的許用應(yīng)力， MPa Ap— 操作狀態(tài)下需要的最小螺栓面積 , mm2 Wp— 操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷， N LG— 螺栓中心至作用位置處的徑向距離 FD— 作用在法蘭環(huán)內(nèi)側(cè)封頭壓力載荷引起的軸向分力， N FT— 總軸向力 與內(nèi)徑截面上的流體壓力引起的軸向力之差， N F— 流體壓力引起的總軸向力， N FG— 窄面法蘭墊片壓緊力， N Ab— 實際螺栓面積應(yīng)不小于需要的螺栓面積 , mm2 LD— 螺栓中心至法蘭環(huán)內(nèi)側(cè)的徑向距離 LT— 螺栓中心至作用位置的徑向距離 Ab— 基礎(chǔ)環(huán)面積 Ab=（ Dab2Dib2）， mm2 Asb— 圓筒形裙座底部截面積 Asb= s , mm2 B— 系數(shù)，按 [1] 確定， MPa b— 基礎(chǔ)環(huán)外伸寬 度 b=（ DobDos）， mm Cz— 結(jié)構(gòu)綜合影響系數(shù) Di—