【正文】 ............. 39 其它附加件質(zhì)量 ........................................... 39 第六章 碳化塔載荷校核 ................................................. 40 塔的自振周期計(jì)算 ............................................... 40 風(fēng)載荷計(jì)算 ..................................................... 40 水平風(fēng)力計(jì)算 ............................................. 40 各參數(shù)確定 ............................................... 40 風(fēng)彎矩的計(jì)算 ............................................. 41 地震載荷的計(jì)算 ................................................. 42 地震彎矩的計(jì)算 ................................................. 43 最大彎矩的計(jì)算 ................................................. 43 圓筒穩(wěn)定校核 ................................................... 44 圓筒拉應(yīng)力校核 ................................................. 44 塔器壓力試驗(yàn)時(shí)的應(yīng)力校核 ....................................... 44 應(yīng)力校核 ....................................................... 45 裙座的校核 .................................................... 45 裙座殼底截面組合應(yīng)力校核 ................................ 45 裙座與塔殼對(duì)接焊縫校核 .................................. 46 結(jié)論 .................................................................. 47 參考文獻(xiàn) .............................................................. 48 謝辭 .................................................................. 49 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 符號(hào)說明 Di— 圓筒或球殼內(nèi)直徑， mm Do— 圓筒或球殼外直徑， mm Pc— 計(jì)算壓力， MPa C— 厚度附加量， mm C1— 厚度附偏差， mm C2— 腐蝕裕量， mm δ — 圓筒或球殼的計(jì)算厚度， mm δ e— 圓筒或球殼的有效厚度， mm δ n— 圓筒或球殼的名義厚度， mm ? t— 設(shè)計(jì)溫度下圓筒或球殼的計(jì)算應(yīng)力， MPa φ — 焊縫系數(shù)，局部無損探傷，φ = [Pw]— 圓筒或球殼的最大允許工作壓力， MPa [? ]t— 設(shè)計(jì)溫度下材料的許用壓力， MPa a— 一根換熱管管壁金屬的橫截面積 , mm2 DG— 墊片壓 緊力作用中心圓直徑， mm d— 換熱管外徑， mm l— 換熱管與管板脹接長(zhǎng)度或焊腳高度， mm At— 管板布管區(qū)面積，三角形 At = + Ad S— 換熱管中心距 ,mm Sn— 隔板槽相鄰兩管中心距 ,mm nˊ — 隔板槽一側(cè)的排管根數(shù) n— U 形管根數(shù) Do— 管板布管區(qū)當(dāng)量直徑 ,mm Ps— 殼程設(shè)計(jì)壓力 , MPa Pt— 管程設(shè)計(jì)壓力 , MPa 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 δ e— 圓筒有效厚度 , mm δ eH— 封頭有效厚度 , mm δ es— 裙座有效厚度 , mm ? s— 室溫下殼體材料的屈服點(diǎn)， MPa [? ]t— 設(shè)計(jì)溫度下殼體材料的許用 應(yīng)力， MPa [? ]ts— 設(shè)計(jì)溫度下裙座材料的許用應(yīng)力， MPa At— 管板布管區(qū)面積，三角形 At = +Ad, mm2 Adt— 布管區(qū)范圍內(nèi)能被換熱管支撐的面積 , mm2 Dt— 管板布管區(qū)當(dāng)量直徑 , mm Pt— 布管區(qū)當(dāng)量直徑 Dt與直徑 2R 之比 ,R=Di／ 2 bf— 法蘭寬度 , mm δ f— 殼體法蘭厚度 , mm D— 管板開孔前的抗彎剛度 Ep— 管板材料的彈性模量 ,MPa ν — 管板材料泊松比 Kfˊ — 殼程圓筒與法蘭的旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù) , MPa Efˊ — 對(duì)于 f型連接方式，指 Efˊ =179。 105 MPa wˊ — 系數(shù)，按δ s/Di和δ f/Di計(jì)算 δ s— 殼程圓筒厚度， mm Es— 對(duì)于 f型，指殼程圓筒材料的彈性模量 ,Es=179。 105 MPa Eh— 對(duì) f 型，管箱圓筒材料 Eh=179。 m MEOO— 容器底部 OO 截面的地震彎矩， N178。 m MmaxOO— 容器底部 OO截面的最大彎矩， N178。 m MwOO— 容器底部截面 OO 的風(fēng)彎矩， N178。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。合成氨指由氮和氫在高溫高壓和催化劑存在下直接合成的氨。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。氨作為工業(yè)原料和氨化飼料，用量約占世界產(chǎn)量的 12％。 合成氨生產(chǎn)方法的介紹 德國(guó)化學(xué)家哈伯從 1902 年開始研究由氮?dú)夂蜌錃庵苯雍铣砂?。這是目前工業(yè)普遍采用的直接合成法。 合成氨的主要原料可分為固體原料、液體原料和氣體原料。 （ 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。 （ 2）凈化 對(duì)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。氨 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 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。 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 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) 氣 口、排氣口及出料口構(gòu)成 ，是合成氨廠碳化工段的主要設(shè)備。碳化塔內(nèi)除塔盤、汽液分布板、除沫裝置與其他的塔設(shè)備有相同的結(jié)構(gòu)外，還有使反應(yīng)順利進(jìn)行的冷卻裝置等結(jié)構(gòu)，是合成碳酸氫氨的反應(yīng)器，為Ⅱ類壓力容器。 含有氮?dú)?、氫氣和二氧化碳的變換氣進(jìn)入碳化塔后，二氧化碳與氨水反應(yīng)生成碳酸氫氨。 發(fā)展?fàn)顩r 解放前我國(guó)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。近幾年來，我國(guó)引進(jìn)了一批年產(chǎn) 30 萬噸氮肥的大型化肥廠設(shè)備。 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) 。我國(guó)目前 的 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)。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(huì)出現(xiàn)原則性的改變，其技術(shù)發(fā)展將會(huì)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(zhǎng)周期運(yùn)行 ” 等方面進(jìn)行技術(shù)的研究開發(fā)。 Q245R：在 20鋼基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，主要是對(duì)硫、磷等有害元素的控制更加嚴(yán)格，對(duì)鋼材的表面質(zhì)量和內(nèi)部缺陷控制的要求也較高。 Q345R：屬于低合金鋼，是在碳素鋼基礎(chǔ)上加入少量合金元素的合金鋼。 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(cè)、運(yùn)輸、安裝中因厚度太大所帶來的種種困難。 從以上對(duì)比以及碳 化塔的使用工藝條件，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，筒體、封頭及支座的材料選用 Q345R。 換熱管選材 常用的材料有碳素鋼、低合金鋼、不銹鋼、銅、鋁合金、銅鎳合金、鈦等。設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)工作 壓力、溫度和介質(zhì)腐蝕性等選用合適材料。 管板選材 管板一般選用鍛件材料， 鍛件在石油化工設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用。 目前常用的鍛件主要是 16Mn 鋼鍛件。 分布錐選材 分布錐一般選用高合金鋼材料， 0Cr18Ni10Ti 用于制造深沖成型零件，輸酸管道，儲(chǔ)罐和儲(chǔ)酸容器等，也可用作鉻鎳不銹鋼和鉻不銹鋼焊條，低溫環(huán)境下的部件及輸酸管道、容器等 ，且具有較好的耐腐蝕性能。 接管選材 接管一般也選用優(yōu)質(zhì)碳素鋼材料， 20鋼常 用于制造各種低中壓鍋爐、過熱蒸汽管、沸水管、水冷壁管及機(jī)車鍋爐用過熱蒸汽管、大煙管、小煙管和拱磚管等 。 綜上所述，接管選用碳素鋼材料 20鋼。 Q345R 屬于低合金鋼，是在碳素鋼基礎(chǔ)上加入少量合金元素的合金鋼。 綜上所述，選用 Q345R。 綜上所述，選用 低合金鋼 Q235AF。支承架主要有支承板、連接板和圓鋼組成。 選型 筒體選型 根據(jù)工藝條件選用圓柱形筒體。但缺點(diǎn)是深度大，直徑小時(shí)，整體沖壓困難。 （ 2）橢圓形封頭 : 由半個(gè)橢球面和短圓筒組成，直邊段的作 用是避免封頭和圓筒的連續(xù)焊縫處出現(xiàn)徑向半徑突變，以改善焊縫受力狀況。 （ 3）碟形封頭 : 是以不連續(xù)曲面，在經(jīng)線曲率半徑的兩個(gè)曲面連接處，由于曲率的較大變化而存在著較大的邊緣彎曲應(yīng)力。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （ 4）錐殼封頭 : 由于結(jié)構(gòu)不連續(xù)導(dǎo)致應(yīng)力分布不理想。 支座選型 耳式支座 : 又稱懸掛式支座，廣泛用于反應(yīng)釜及立式換熱器等直立設(shè)備上。 支承式式支座 : 用于高度不大，安裝位置距基礎(chǔ)面較近的立式容器。 綜上所述支座應(yīng)選用，裙式支座。 U形管板換熱器 結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜，承載能力較強(qiáng)，且其內(nèi)部換熱管排布較少，根據(jù)管程、殼程壓力 按照 GB1511999 進(jìn)行設(shè)計(jì)，綜合考慮選取 U 型管換熱器作為冷卻管組設(shè)計(jì)。 換熱管排列選型 換熱管在管板上的排列形式主要有正三角形、正方形和轉(zhuǎn)角正三角形、轉(zhuǎn)角正方形。 綜上所述， 換熱管排列形式 選用 正三角形 。常見的人孔有圓形和橢圓形兩種為使操作人能自由出入，圓形人孔的直徑至少應(yīng)為 400mm，橢圓形人孔尺寸一般為 350mm179。 綜上所述，采用圓形人孔，開孔直徑為 600mm?？捎行コ?35um 的霧滴，塔盤間若設(shè)置除沫器，不僅可保證塔盤的傳質(zhì)效率，還可以減小板間距。 綜上所述，選用絲網(wǎng)除