«Разработка эскизного проекта колонного аппарата»

«Разработка эскизного проекта колонного аппарата»

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Изучение основ конструирования сварных аппаратов: выбора типа корпуса, типа днищ и опорной обечайки, принципов выбора и размещения люков, тарелок, площадок и других элементов колонных аппаратов.

1 Общие сведения

Колонные аппараты предназначены для проведения процессов массообмена (ректификация, дистилляция. абсорбция, десорбция, экстракция и т.д.) в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.

Колонные аппараты состоят из корпуса и опоры.

Сосуд – герметически закрытая емкость, предназначенная для ведения химических, тепловых и других технологических процессов, а также для хранения и транспортировки газообразных, жидких и других веществ. Границей сосуда являются входные и выходные штуцера.

Корпус – основная сборочная единица, состоящая из обечаек и днищ.

Обечайка – цилиндрическая оболочка замкнутого профиля, открытая с торцов.

Днище – неотъемлемая часть корпуса сосуда, ограничивающая внутреннюю полость с торцов.

Опора – устройство для установки сосуда в рабочем положении и передачи нагрузок от сосуда на фундамент или несущую конструкцию.

Колонные аппараты обычно оснащаются массообменными устройствами (тарелками и насадками – насыпными и регулярными), опорными решетками (тарелками) под насадку, люками, кранами-укосинами, штуцерами.

Для равномерного распределения жидкости также применяют распределители различных конструкций, а для предотвращения уноса капель жидкости с восходящим потоком, используют отбойники различных конструкций.

Аппараты изготавливают в соответствии с требованиями к конструированию, изготовлению, приемке, методам контроля и поставке колонных аппаратов.

Аппараты устанавливают в помещении или на открытой площадке со средней температурой наиболее холодной пятидневки до - 45ºС и ветровой нагрузкой, соответствующей І – ІV районам территории бывшего СССР по скоростному напору, с сейсмичностью до 6 баллов.

Климатическое исполнение аппаратов УХЛ (для макроклиматических районов с умеренным и холодным климатом) по ГОСТ 15150-69.

Колонные аппараты можно транспортировать железнодорожным, речным и автомобильным транспортом в собранном виде в соответствии с ОСТ 26-15-024-84. При проектировании сосудов следует учитывать требования к перевозке грузов транспортными средствами.

Сосуды, которые не могут транспортироваться в собранном виде, могут проектироваться из частей, соответствующих по габариту требованиям к перевозке транспортными средствами. Деление сосуда на транспортируемые части следует указывать в технической документации.

Если аппарат теплоизолируют, то устройства для крепления теплоизоляции принимают ГОСТ 17314-71. Детали для крепления теплоизоляции приваривают на заводе-изготовителе.

Цилиндрические обечайки вакуумных аппаратов при необходимости должны быть укреплены кольцами жесткости.

Изготовлением колонных аппаратов тарельчатых и насадочных с насыпной и регулярной насадками занимаются в основном – Дзержинский, Пензенский и Туймазинский заводы химического машиностроения.

Тип тарелок и насадки определяет заказчик в зависимости от технологического процесса, давления и температуры, соотношения нагрузок по газу и жидкости, требований к чистоте продукта, склонности к полимеризации и др.

2.Выбор типа цилиндрической обечайки

Колонные аппараты изготовляют: царговые (на фланцах) - диаметром 400 – 800 мм, под давлением до 16 кгс/ (1,6 МПа), цельносварные – диаметром 1000 – 4000 мм под давлением до 160 кгс/ (16,0 МПа), при атмосферном давлении или под вакуумом с остаточным давлением не ниже 665 Па (5 мм. рт. ст.).

Цельносварные корпуса КА сваривают из одной или нескольких цилиндрических обечаек и ограничивают днищами, образуя корпус аппарата.

При этом обечайки по высоте КА могут иметь один или несколько разных диаметров. В последнем случае обечайки соединяются между собой коническими переходами.

Обечайки большей частью изготавливают вальцовкой из листового проката, реже из сварных труб большого диаметра или поковок. Вальцовка применяется для придания листовому прокату овальной формы на специальном оборудовании.

Для стальных цилиндрических аппаратов, корпусы (обечайки) которых выполняются из листового проката, за базовый принимается внутренний диаметр, мм, выбираемый по ГОСТ 9617-76.

3 Конструирование днищ

Днища, как и обечайки, являются одним из основных элементов оборудования нефтегазовой отрасли. Цилиндрические цельносварные и царговые обечайки как горизонтальных, так и вертикальных аппаратов с обеих сторон ограничиваются днищами.

Наиболее распространенной является эллиптическая форма днищ.

Высота днища определяется по формуле по формуле:

Н=0,25*D.

4 Выбор опоры колонного аппарата

Колонные вертикальные аппараты могут устанавливаться на так называемых юбочных опорах – цилиндрических или конических, лапах и стойках.

Высота цилиндрических опор должна быть не менее 600 мм. Высота выбирается конструктивно по условиям эксплуатации аппарата.

Колонные аппараты диаметром 400, 600, 800 мм рекомендуется устанавливать на цилиндрические опоры высотой 1100мм, диаметром 1000 -3600мм – на цилиндрические или конические опоры высотой 2000мм.

6. Люки

Сосуды следует снабжать люками или смотровыми лючками, обеспечивающими осмотр, очистку, безопасность работ по защите от коррозии, монтаж и демонтаж разборных внутренних устройств, ремонт и контроль сосудов.

Количество люков и лючков обосновывается в проекте. Люки и лючки располагаются в доступных для пользования местах.

Люки реко­мендуется располагать через каждые 5—10 тарелок.

Люки изготовляют по ОСТ 26-2000—77 — ОСТ 26-2015—77.

7. Штуцера

Таблица 1 – Обозначение и назначение штуцеров.

Обозначение	Назначение
А	Вход продукта
Б	Выход паров
В	Вход жидкой фазы на орошение
Г	Подвод тепла в КА
Д
Е
Ж	Вход паров на орошение
З1-4	Люк
И	Люк-лаз

8. Результаты конструирования колонного аппарата

Наименование показателя	Величина	Примечания
Высота колонного аппарата, мм	18,42
Диаметр, мм
Высота опорной обечайки, мм	15,9
Высота кубовой части, мм	2,5
Высота сепарационной зоны, мм		Штуцер "А"ввод сырья на подаче на 10 тарелку
Количество тарелок, шт
Общее количество тарелок, шт
Число групп тарелок, шт
Число тарелок в группах, шт	10,11
Расстояние между тарелками в группах, мм
Количество слоев насадки, шт
Расстояние между слоями насадок, мм
Количество люков, шт
Диаметр люка, мм		На расстоянии 800мм от земли

Для данного проекта мы рекомендуем начать построение колонного аппарата снизу, постепенно добавляя новые элементы. Нижняя линия будет считаться уровнем земли и обозначается как нулевая отметка (рисунок 2).

Размеры основных элементов колонного аппарата в общем случае зависят от исходных данных, представленных в техническом задании, от расположения колонного аппарата на установке, от индивидуальных требований завода-изготовителя, от конструктивных решений автора проекта и прочих индивидуальных требований к колонному аппарату. Поскольку в данном курсовом проекте в задании отсутствуют какие-то ни было ограничения, рекомендуем принять следующие размеры основных элементов корпуса КА, представленные в таблице 1. Однако, следует помнить, что эти размеры являются только рекомендательными и могут быть изменены при наличии соответствующего технического обоснования. Обозначения основных частей и элементов колонного аппарата представлены на рисунке 2.

Н-высота колонного аппарата, Нц – длина цилиндрической обечайки, hкуб – высота кубовой части, hсеп – высота сепарационной части, hтл - расстояние между тарелками в месте установки люка, hдн – глубина днища, hур – расстояние между уровнемерами, hоп – высота опоры;

Рисунок 2 – Основные элементы и части тарельчатого колонного аппарата

Таблица 1 – Рекомендуемые основные размеры элементов колонного аппарата.

D, мм	hоп	hкуб	hсеп	hтл	hур	Dлюка	Тип днищ
До 1000							эллиптическое
1000-1600				800/			эллиптическое
1800-2600				800/			эллиптическое
2800-4000				800/			эллиптическое
Более 4000	констр	3500, констр	констр	800/	констр		полусферическое

Дата добавления: 2015-08-29