碳化塔設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

(共頁(yè))專(zhuān)業(yè)：過(guò)控專(zhuān)業(yè)1/422/42程》(1999),對(duì)主要受壓元件諸如筒體、封頭、管板等做了詳細(xì)的強(qiáng)度校核，由于在校期間理論知識(shí)學(xué)習(xí)較多,對(duì)于工程實(shí)際中的知識(shí)了解的不多。并且經(jīng)驗(yàn)很少,故在設(shè)計(jì)中出現(xiàn)了很多問(wèn)題。對(duì)此，我們的指導(dǎo)教師鄔老師及教研室的其他老師都給了我們熱心的指導(dǎo)和幫助，在此向鄔老師等表示衷心的感謝!由于水平有限,且初次接觸這樣的課題，經(jīng)驗(yàn)不足，在設(shè)計(jì)中難免會(huì)有許多錯(cuò)誤和不足之處，懇請(qǐng)各位老師和同學(xué)指正，多提寶貴意見(jiàn).2004年6月3/42—-－--——-——--－——---－——————-－---－——－—--§2.3換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)——-－－--———－—————－－-－－--－-—--—§2.4換熱器尺寸的確定－-－-－－-—-—-－————--－-—---——－—-－－--—---—－-－—-—--－－－－－-－－-4/42—--－--－-－-－--－—-—-—－-——§3.3裙座的強(qiáng)度計(jì)算及校核-—－——-——--－---——-——-———-—第四章碳化塔的腐蝕防護(hù)－—--——－--－-—－-—－－-－—--—-——--—設(shè)計(jì)題目：4萬(wàn)噸／年合成氨廠碳化工段碳化塔設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)條件設(shè)計(jì)壓力Mpa.3設(shè)計(jì)溫度℃工作介質(zhì)冷卻水變換氣、碳化氨水≧800㎡號(hào)公稱(chēng)尺寸連接尺寸標(biāo)準(zhǔn)連接面形式a法蘭350－10JB／T81－94b150—94口600人孔5/42dd350法蘭350－10JB/T81-94ei~n40法蘭40－10JB/T81—94測(cè)溫器接口法蘭20—10JB/T81—94汽接口k法蘭150-10JB/T81-94碳氨液出口m100法蘭100—10JB／T81—94冷卻水入口n100法蘭100-10JB/T81—94冷卻水出口Rl~280法蘭80—10JB/T81－94液位探頭接口設(shè)計(jì)要求:參考資料:字字1。1工藝過(guò)程簡(jiǎn)介教研室主任氮肥的主要品種之一，20世紀(jì)80年代出產(chǎn)量約占中國(guó)氮肥總量的一半以上.6/42碳酸(見(jiàn)圖1。1)蒸汽煤空氣脫硫凈化壓壓縮縮變換變換母液母液圖1．1脫碳法碳酸氫氨生產(chǎn)流程1。2碳化塔的工藝要求碳化塔為碳化工段的主要設(shè)備,碳化塔內(nèi)反應(yīng)為濃氨水吸收二氧化碳同時(shí)生成碳酸氫氨放出熱量。主要反應(yīng)過(guò)程如下：NH+CO＋H=NHHCO+熱量32243為使反應(yīng)盡量向右進(jìn)行,碳化塔內(nèi)設(shè)置冷卻裝置，及時(shí)帶走反應(yīng)生成的熱量。碳化前進(jìn)入碳化塔的變換氣成分為:H5%~53％27/42N2CO24O2碳化后,要求原料氣中16％~19%26%~30%17％~2.0％<0。5％H2N22NH34O265％~70%21％~24％〈0.3％0．5％~1．5%<0．5%碳化后的原料氣經(jīng)精煉后送去合成氨，碳化段的工藝流程圖詳見(jiàn)圖1。2本次設(shè)計(jì)即為碳化工段碳化塔的設(shè)計(jì)施工。1.3碳化塔設(shè)計(jì)綜述根據(jù)生產(chǎn)工藝特點(diǎn)及本次設(shè)計(jì)要求碳化塔設(shè)計(jì)主要分為兩部分,即碳化塔塔體及零部件的設(shè)計(jì)、校核及冷卻管組(U型管換熱器)的設(shè)計(jì)和校核。在選型及設(shè)計(jì)計(jì)算等方面主要考慮以下幾點(diǎn)：必須保證全塔暢通，并防止碳酸氫氨結(jié)晶長(zhǎng)大(結(jié)疤),在塔盤(pán)的角鋼上加工齒，并在塔頂及汽液分布板處設(shè)有蒸汽接口，以備結(jié)疤后吹堵.8/42選擇導(dǎo)熱系數(shù)較大的鋁管.同時(shí)考慮氨水等介質(zhì)的腐蝕性及經(jīng)濟(jì)合理性選用鋁合金管，并且管板進(jìn)行滲鋁處理.4.由于碳化塔筒體密集開(kāi)孔，必須對(duì)筒體進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，據(jù)GB150-1998《鋼制壓力容器》對(duì)筒體進(jìn)行整體補(bǔ)強(qiáng),開(kāi)孔不規(guī)則的進(jìn)行近似處理.5.應(yīng)保證碳化塔內(nèi)汽、液充分接觸，在結(jié)構(gòu)上不能有死角。6.由于濃氨水等介質(zhì)有很強(qiáng)的腐蝕性在材料選擇時(shí)綜合考慮安全及經(jīng)濟(jì)合理性,選用16MnR，在塔內(nèi)增加防腐涂層(噴鋁兩遍后，涂環(huán)氧樹(shù)脂3至5遍),并采用電化學(xué)保護(hù)。7.在碳化塔內(nèi)塔總高(16m)控制范圍內(nèi)，為使碳化塔有較好的操作彈性，冷排數(shù)可以適當(dāng)增加，并在塔頂及塔底留有足夠的空間。，并在全塔范圍內(nèi)適當(dāng)布置溫度計(jì)及液位計(jì).驟然后確定冷排數(shù)及換熱器設(shè)計(jì)和塔內(nèi)附件設(shè)計(jì)，最后對(duì)塔體進(jìn)行強(qiáng)度校核并采用電化學(xué)防腐設(shè)計(jì).第二章碳化塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本章符號(hào)說(shuō)明塔體部分：D--－-－———－-—---—-—-－—－-—－-－-－—－－－-－----——i---圓筒或球殼內(nèi)直徑，mmD－—---—--－——－--——-—-－——-—－--————-－——－---o—-－圓筒或球殼外直徑,mmc [P]—－－－—---－—－—-－-－--—-－圓筒或球殼的最大允許工作壓力,w9/42MPa或球殼的計(jì)算厚度,mme或球殼的有效厚度，mmδ--———－—--——-－-—－—--－——-－-－——-－——－－－圓筒或n球殼的名義厚度,mmt-—-—————－設(shè)計(jì)溫度下材料的aC—--——－--——-—-—－1---－----—-—--－-—厚度附偏差2D墊片G—－-－—--－———-－－－—-－－-－--－－—－-—----—-———-－-—--—-－－－-－—--－-—－—-－-－－——－－-—-—－壓緊力作用中心圓直徑接長(zhǎng)度或焊腳高度,mmA--—-———－－—-－－—-—－－--管板布管區(qū)面積，三角形A=1．732ttns2+Ad數(shù)δ------－－－-—-—-—————————－－——--------—-—--—-—e10/42δ—--—-———-－－-—-———-—-－－-———－－——-－--——－--－-－-—--————--——-—封頭有效厚度,mmδ－-—-－—－－-—－—－-—-——-——－-——-—-－－－--－-—－-—ess---室溫下殼體材料的屈服點(diǎn)，MPa用應(yīng)力，MPa [σ]t-－-———-－-－-——－-——--－-——－—-——-設(shè)計(jì)溫度下裙座s材料的許用應(yīng)力，MPa形A=tmm2S)A————-—－-－—--－--－—--－－————－管板布管區(qū)面積,三角t1.732ns2＋AdA—-——－布管區(qū)范圍內(nèi)，因設(shè)置隔板槽和拉桿結(jié)構(gòu)的需要,而未能被換d對(duì)于雙管程管板,對(duì)于三角形排列,A＝nˊS(Sn－0．866db-——-－—-——－———-———-——－-—-－--—－－----—－-—f,δˊ－-－－-－—---——－—-－-—－-－—-————-—-——－－----－f－-—-——-－管板開(kāi)孔前的抗彎剛度,模量(Q235-A)，MPaEp=2。1×105MPa與法蘭的旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù)，MPa×105MPasfs05MPa11/42Ehfhh--－-—-管箱圓筒厚度－－-————-－管板邊緣旋轉(zhuǎn)剛度參數(shù)R-－管板邊緣法蘭力矩折減系數(shù)Tm－m－要的最小螺栓載荷b[δ]-—---－--—---—-——常溫下螺栓材料的許用應(yīng)力，bpA－——-－-－—-－-－-———-——-－－－－－-－-操作狀態(tài)下需要的最ppp要的最小螺栓載荷L－－－—-—--－-－－-－—-----－--——-螺栓中心至作用位置處的徑向G離F－—--————－--－-作用在法蘭環(huán)內(nèi)側(cè)封頭壓力載荷引起的軸向分力DF——－—--—－－－—---—流體壓力引起的總軸向力與作用于法蘭內(nèi)徑截T-T的流體壓力引起的軸向力之差—--－--——流體壓力引起的總軸向力G－－－--窄面法蘭墊片壓緊力bAb12/42于需要的螺栓面積D心至法蘭環(huán)內(nèi)側(cè)的徑向距離L-—-——--——-—-－—--—--－-—－－--－——－——-——————－T螺栓中心至作用位置的徑向距離本章為碳化塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明。本章首先介紹了碳化塔塔體材料的選擇及尺寸的確定,然后對(duì)碳化塔冷排和管板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算及說(shuō)明,最后是塔了選型依據(jù)及所選標(biāo)準(zhǔn)的型號(hào)及尺寸等。2.1塔體材料的選擇2.1．1工藝條件塔高:0．8MPa氨水，變換氣3000mm<16000mm工作溫度:36℃2．1。2塔體材料的選擇頭的材料選用16MnR。在筒體及封頭內(nèi)采用防腐涂層。并采用電化學(xué)防腐。表(1)δδbs4903250許用應(yīng)力使用狀態(tài)火鋼板標(biāo)準(zhǔn)GB6654厚度料.2筒體及封頭厚度的確定1)工作壓力工作壓力是指在正常工作條件下,容器頂部可能達(dá)到的最高壓力I2)設(shè)計(jì)壓力設(shè)計(jì)壓力是指設(shè)定容器頂部的最高壓力p=0.9MPa3)計(jì)算壓力在相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度下,用以確定元件厚度的壓力。其中包括液柱靜壓力,當(dāng)元件承受靜壓小于5%設(shè)計(jì)壓力時(shí),可忽略不計(jì),取Pc＝P=0.98MPa4)設(shè)計(jì)溫度t＝36℃5)焊縫系數(shù)Φ=0。85局部無(wú)損檢測(cè)δ＝PcDi／(2[σ]tφ—Pc)(2—1)13/42公式適用范圍Pc≤0。4[σ]tΦ0．4[σ]tφ=0．4×163×0。85＝55.42＞Pc由于筒體開(kāi)孔較多，并為縱向和對(duì)角向排孔.據(jù)GB150-1998應(yīng)用排孔削弱系數(shù)代替式(2—1)中的焊縫系數(shù)調(diào)整所需厚度和最大允許工作壓力。B削弱系數(shù)。由設(shè)計(jì)要求取S1=1460mmS起來(lái)的)按比例繪制草圖，排列換熱器，則有S2=30．32°/180×3.14×1460=772。44mmS3=[(S1/2)2+S22]?=1062.81mm即S3/S2=0。727V1=(S1－d)/S1=0．596查[1]圖8—8得V＝0。4762以V代替Φ，即2δ=РсDi/(2[σt]V2—Рс)=23.07由于GB6654《壓力容器用鋼板》規(guī)定壓力容器專(zhuān)用鋼板厚度負(fù)偏差不超過(guò)0。25，即可取C＝01則有效厚度2d2deσ=26－2＝24mmeσt＝Pc(Di+δe)/2δe=0。98(3000+24)/2×24=73．99Mp設(shè)計(jì)溫度下圓筒的最大允許工作壓力[Pw]=2δe[σ]tφ/(Di＋δe)=2×20×163×0。85／(3000+24)=1.83Mp＞0．8Mp1)液壓試驗(yàn)РT=1.25Р[σ]/[σ]t=1.25×0.8×163／163=1MP根據(jù)試驗(yàn)時(shí)圓筒的薄膜應(yīng)力即0。9×Φσs=0。9×325=292.5?63,合格2)氣壓試驗(yàn)PT=1.15P[σ]/[σ]t=1。15×0。98×1＝1.127Mp校驗(yàn)試驗(yàn)時(shí)圓筒的薄膜應(yīng)力σTσT=1。127×(3000+24)/2×24＝85．09Mp0.8φσs=0．8×0。85×325=221Mp即σT〈0.8φσs，合格2．2.2封頭厚度及尺寸的確定16MnR14/421)標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭計(jì)算厚度按下式計(jì)算：受內(nèi)壓：δ＝0.98×3000／(2×163×0。85-0.5×0.98)=10．63mm即δd=δ+C1+C2＝12．63mm考慮到整體補(bǔ)強(qiáng),取封頭的厚度與筒體厚度一致，即δn=26mm,δe=26-2＝24mm2)橢圓形封頭的最大允許工作壓力[Pw]=2[σ]tφδe/(KDi+0。5δe)=2×163×0.85×24/(1×3000+0。5×24)=1.84Mp>0。8Mp壓力試驗(yàn)前，應(yīng)校核橢圓形封頭的應(yīng)力驗(yàn)=1.225×(3000+0．5×24)／2×24=92.18Mp＜0.9σsφ＝248。63MPσT=1.127×(3000+0.5×24)／2×24=84。81Mp<0.8σsφ=221Mp表(2)公稱(chēng)直徑曲邊高度直邊高度內(nèi)表面積容積重量30007505010．22713。887717802.3換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)碳化塔內(nèi)的冷卻管組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按照GB151－99進(jìn)行，采用U型管換熱器作為冷卻管組設(shè)計(jì).2。3。1管箱短節(jié)及其壁厚的確定1、選材根據(jù)使用的工藝條件及材料的使用性能選用Q235－A鋼板，允許容器設(shè)計(jì)壓力p≤1.0MPa，鋼板使用溫度0~350℃Q235-A的性能指標(biāo)及參數(shù)如下表b20—100℃許用應(yīng)Mpa厚度(mm)4。5—16psa)235鋼板標(biāo)準(zhǔn)GB3274材料Q235-A使用熱扎根據(jù)換熱面積F~600m2的要求及塔高的限制，選擇DN=500的換熱器。管程設(shè)計(jì)壓力為0．3MPa，殼程設(shè)計(jì)壓力為0.8MPa，其余參數(shù)的選取參照2．1.1。2、管箱厚度及長(zhǎng)度的確定1)δ=PcDi/(2[σ]tφ-Pc)=0.3×500/(2×113×0.85—0.3)=0.73mm15/42由GB151-1999P知DN為400~≤700的碳素鋼和低合金鋼圓筒的最小厚19度為8mm故初選?＝8mm。n2)箱的最小內(nèi)側(cè)深度此深度可根據(jù)流通面積或焊接知識(shí)考慮。根據(jù)焊接知識(shí)，兩道焊縫間的距離不小于100mm，則初步確定此最小內(nèi)側(cè)深度為330mm。3)筒體外伸短節(jié)厚度確定冷排公稱(chēng)直徑DN=500MM.據(jù)工藝要求,材料選用同管箱為Q235—A.δ=PcDi/(2[σ]tφ-Pc)=0．8×500/(2×163×0．85-0。8)＝2。3mm由最小壁厚?=8mm及綜合考慮整體補(bǔ)強(qiáng)，取?=18mmminn2.3．2冷卻管組封頭尺寸的確定根據(jù)工藝要求，選用無(wú)擇邊球冠形封頭,材料選用Q235—A，采取和外端法蘭焊接的形式,用作端封頭。封頭與圓筒連接的T形接頭必采用全焊透結(jié)構(gòu)。受內(nèi)壓球冠形封頭的計(jì)算厚度δ=QPcDi/(2[σ]tφ—Pc)=3.68×0。3×500/(2×113×0.85－0。3)=3。17mm取δd=3.17+2+0.8＝5．97mm取δn=8mm與管箱厚度一致。2、由[3]查得管箱封頭尺寸如下表：表(4)Dg=(mm)焊縫間隙Dg=(mm)焊縫間隙a(mm)G(Kg)容積V(L)h(mm)FH(?mm)5000.2548219．571。52．3.3換熱器管子材料的選擇及尺寸確定根其余管選用LF,傳熱系數(shù)好，且質(zhì)量低，其機(jī)械性能如下表：3表(5)類(lèi)別牌號(hào)供應(yīng)狀態(tài)及規(guī)格σ公斤/毫2)%(?b防銹鋁LF退火(M)Ф32×2.518153采用小直徑管子時(shí),換熱器單位體積的換熱面積大一些,設(shè)備較緊湊，傳熱系數(shù)較高,但制造麻煩，管子易結(jié)垢,不易清洗。本設(shè)計(jì)中換熱管采用正三角形排列，適用于殼程介質(zhì)清潔，且不需要進(jìn)行機(jī)械清洗的場(chǎng)合,綜合考慮,選用φ32×2。5的換熱管。2.3.4管板厚度的確定2、管板材料選用Q235—A，其性能見(jiàn)表(3)a)確定殼程圓筒、管箱圓筒、殼體法蘭、換熱管等元件結(jié)構(gòu)尺寸及布管方式16/42布管方式：采用正三角形排列，中心距50,布26根管b)計(jì)算Ad，At,Dt,PtAd＝n`S(Sn—0。866S)At＝1.732nS2+AdAd—在布管區(qū)范圍內(nèi)，因設(shè)置隔板槽和拉桿結(jié)構(gòu)的需要，而未能被換熱管支承的面積,mm2S—換熱管中心距,mmn`—沿隔板槽一側(cè)的排管根數(shù)Ad＝8×50×(130—0。866×50)=34680At=1．732×26×502+34680＝147260mm2c)假設(shè)管板計(jì)算厚度假設(shè)管板計(jì)算厚度δ＝40mm則D—管板開(kāi)孔前的抗彎剛度，N。mmDt=(4At/∏)?代入，得Dt＝433Kf`=1/12[2Ef`bf/(Di+bf)(2δf`／Di)3+w`Es]bf-管板法蘭寬度,bf=1／2(Df-Di)=1/2(670-500)=85mmEf`—?dú)んw法蘭材料δf`—?dú)んw法蘭厚度，mm圖26得w`=0。006Es-法蘭材料的彈性模量,MPKf`=1/12[2×201000×85/(500+85)×(2×38/500)3＋0．006×201000]=134.69Kf``=Kf`Kf^Kfo^-旋轉(zhuǎn)剛度無(wú)量剛參數(shù)Ρt—布管當(dāng)量直徑與直徑之比ρt=433/500＝0．866e)由[2]圖19，圖20，圖2允許以殼程和管程壓力的壓力差進(jìn)行管板設(shè)計(jì)，分別以殼程設(shè)計(jì)壓力Ps和以管17/42程設(shè)計(jì)壓力Pt作用，計(jì)算管板中心處布管區(qū)周邊處和邊緣處的徑向應(yīng)力rrCcPsDi/δ)2/μ=±47．81σr|r=Rt=-[±CePs(Di/δ)2/μ]=±45。70σr|r=R＝－[±CmPs(Di／δ)2=-(±23.84)②Pt作用：σr|r=0=±0．136×(-0．3)×(500/40)2=—(±15．94)σr|r=Rt=±0。13/0．4×(－0．3)×(500/40)2＝-(±15．23)σr|r=R=±3/2×0．113×0.9×0.3×(500/40)2＝7。15③Ps_Pt作用:σr|r=0=±0．136/0．4×0。5×(500/40)2＝±26．56σr|r=Rt=±0.13/0。4×0。5×(500/40)2=±25。39σr|r=R=—(±3／2×0.113×0。5×(500／40)2＝—(±13．24)g)由[2]圖22按和分別查取εR=0。36和Ετ＝0．320即D=585－2×10＝565G由[1]表9—2查得y=11Μp,m=2即Wa=3.14DGby=3．14×565×10×11=195151N·mmAa=Wa/[σ]b=195151/87＝2243。11mm2GGmWp=F+Fp=0.785D2Pc+6。28DGGm=0.7855652×0。35+6.28×565×10×2×0。35＝112544．47Ap=Wp/[σ]b=112544．47/87=1293.61mm2需要的螺栓面積Am取Aa與Ap之大者,即取Am＝Aa=2243.11mm2LG＝1/2(Db－DG)=1/2×(620—565)=27.5mmMmAmLGb2243。11×27。5×87=5.37×106N·mm操作工況法蘭力矩Mp=FD·LD＋FT·LT+FG·LG的計(jì)算:FD＝0.785Di2Pc=0。785×5002×0。35=68687．5NF＝0。785DG2Pc=0.785×5652×0。35=87707。07NFT=F-FD=87707.07－68687.5=19019.57NFG＝Fp=1/2(Am+Ab)[σ]b即FG=(2243.11+9047．79)/2×87=491154.01NLD=(Db-Di)／2＝(620-500)/2=60mmLT=(LD+LG)/2=(60+27。5)/2=43。75mm代入,得Mp=68687．5×60+19019。57×43。75+491154.01×27．5=1。85×Ma=FG·LG=(2243。11+9047。79)/2×87×27。5=1.35×107N·mmi)按[2]表23計(jì)算法蘭預(yù)緊力矩MfoPs作用:Mfo=-Mp/ΠDi=—1．85×10／3。14×500-1/2×0.113×2502×0。9=－14955。18/42Mfo=-Mm/ΠDi=—5.37×106/3。14×500=-3418．65N·mmPt_Ps作用：j)分別以不同工況計(jì)算由法蘭預(yù)緊力矩M所引起的在管板中心處(r=0)，布管區(qū)周邊處(r=Rt)和邊緣處(r＝R)的徑向應(yīng)力.Ps作用:σro|r=0=σro|r=Rt=—(±6εTMfo/μδ2)=±0.32×6×(－14955.59)/0。4×402＝RRMfo36×6×(-14955。59)/402=±20。19NPt作用：σro|r＝0=σro|r＝Rt=-(±6εTMfo／μδ2)=±10．26Nσro|r=0=σro|r=Rt=±41。16Nσro|r=R=±18。52Nk)分別以不同工況計(jì)算法蘭設(shè)計(jì)力矩M和管板延長(zhǎng)部分的法蘭wsMws=-(1－εR)Mfo＋Kf`/KfCmR2(Ps—Pt)K=(Di+2bf)/Di=(500+2×85)／500＝1.34679.08N·mmΣf=3．14×6.9×12749．70/402=166.80N952。00N·mmΣf=3.14×6．9×952／402=12。90NPs-Pt作用：Mws=—(—1-0.36)×(－13719.65)+1/2×0。113×2502×0．55＝10722。76N·mmΣf=3.14×6．9×10722.76/402=145。27N1)應(yīng)力校核校核條件1．5[σt]=1.5×113＝169。5σr|r=0＋σro|r=0=±47．81+(±44。87)=±92．68〈169。5σr|r=Rt+σro|r=Rt=±45。70+(±44。87)=±90．57〈169．519/42Ptrrrr10.26)＝－(±5。68)69.5Ps-Pt作用5σr|r=Rt+σro|r=Rt＝±25。39＋(±41．16)＝±6169.5σr|r=R+σro|r=R=—(±13．24)+(±18.52)=±5。28〈169.5法蘭應(yīng)力δ校核條件m)換熱管軸向應(yīng)力σt=—(Ps－Pt)Πd2/4a—Pta=Πδt(d—δt)a―一根換熱管管壁金屬的橫截面積mmPt作用:σt＝0。35＊3。14＊322/4*231.69-0.35=0．86Ps―Pt作用：σt=—0．55＊3．14*322／4*231。69=—2．26n)換熱管與管板連接拉脫力q=|σta／Πdl|Ps作用：q＝|－3．12*231．69/3．14＊32＊37|=0.19＜[q]=2Pt作用:q=|0.86*231.69／3.14＊32*37|=0.05＜[q]=2Ps―Pt作用：q=|-2.26＊231.69/3。14＊32*37|＝0。14〈[q]=2即滿足要求,設(shè)計(jì)的管板合格.6法蘭的選擇根據(jù)密封性及壓力要求，與管板配對(duì)的法蘭選用設(shè)備法蘭。根據(jù)JB4701—9器法蘭》選用甲型平焊法蘭。，適用于工作溫度高于至壓力容器，采用平密封面與管箱配對(duì)的法蘭選用凸面板式平焊鋼制管法蘭,根據(jù)JB/T81－94。表(2.6)20/42公公稱(chēng)公稱(chēng)壓力螺栓尺厚度論D徑寸CB數(shù)量規(guī)格df5505。5000。664016M22。3。7墊片的選擇由于NH氣體為有毒介質(zhì)，所以必須保證法蘭之間有良好的密封性,墊片材料選用石3表(2。7)PNPN=0.6d3530PN=1.00D594/604d554/560DN550500D5772.3。8支承架結(jié)構(gòu)尺寸的確定連接板和圓鋼組成.支承板材料選擇聚氯乙烯，通過(guò)連接板與圓鋼連接，連接板材料選用Q235—A。連接板、支承板及圓鋼尺寸及連接詳見(jiàn)冷卻管組裝配圖。2．3。9換熱管的排列根據(jù)工藝條件，采用正三角形排列.換熱管中心距參考有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并考慮工作介質(zhì)及清2.4換熱管尺寸確定U型彎管段的彎曲半徑R應(yīng)不小于兩倍的管子半徑,常用換熱器彎管最小半徑由標(biāo)準(zhǔn)選取。當(dāng)d=32時(shí)，R=65mm。由于冷排在塔體截面上對(duì)稱(chēng)布置四個(gè)，故其管長(zhǎng)各不相同。為確定中間冷排及外側(cè)冷排的管長(zhǎng)，可先按比例繪制草圖，以確定管子長(zhǎng)度，進(jìn)而根據(jù)管長(zhǎng)算出換熱面積,然后算并考慮到塔的操作彈性,可以人為增加幾層冷排,而初步定出塔高。21/42管子總長(zhǎng)、直邊段及彎曲段長(zhǎng)度、彎管重量和半徑詳見(jiàn)零件圖。2.5碳化塔冷排數(shù)的確定進(jìn)而確定出冷排層數(shù)。1、根據(jù)草圖確定中水冷卻管組的管子總長(zhǎng)約為148300mm，側(cè)水冷卻管組的管子總長(zhǎng)約為732600mm，從而可近似得出一層冷排的換熱面積。Fˊ=2dΠl(fā)=2×29。5×3。14×(148300+732600)m工藝要求總換熱面積∽600m2，則冷排數(shù)n＝600/88．56＝6.7為增加塔的操作彈性，可人為增加幾層冷排，可取n=10冷排與冷排的分布間距相等,可通過(guò)改變墊片的厚度使之保持相等,詳見(jiàn)塔的總裝2.6碳化塔內(nèi)構(gòu)件設(shè)計(jì)2.6。1汽液分布板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分布板及邊分布板)以人孔送入，然后焊接。汽液分布板下設(shè)筋板支承(材料1Cr18Ni9T9Ti，角鋼型號(hào)20×20×3。升氣罩用δ=4的鋼板卷制。各部分質(zhì)量計(jì)算如下：中分布板：100．79×2=201。58Kg側(cè)分布板：84。10×2=168.20Kg邊分布板:46。12×2=92．24Kg升氣管：2.07×92=190.44Kg升氣罩:1．38×92=126。96Kg角鋼：0。089×276=24．56Kg汽液分布板總重：803。98Kg筋板質(zhì)量：0。904×6=5.424支承圈采用：Ф3000/Ф2800δ＝12質(zhì)量為：3。14×2。9×0.1×94。8=86。32Kg2.6.2液體分布器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)液體分布器材料選用Q235—A，角鋼選用熱軋等邊角鋼(YB166－65)，規(guī)格為80×80×10，由[3]查得80×80×10的角鋼理論重量為11.874Kg／m。角鋼圈的長(zhǎng)度l=πD3。14×3.0=9.42m所以,重量m?＝111.85Kg10層角鋼支承圈總重m＝111．85×10=1118．5Kg液體分布器的角鋼圈重量m??=8.373Πd=8.373×3．14×2。94=77．29Kg22/42為497。58Kg全塔布置7層分布器總重m=497.58×7=3483.06Kg2.6.3氣體分布板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)氣體分布板的結(jié)構(gòu)尺寸詳見(jiàn)碳化塔部件圖。材料選用Q235—A,其弓形板厚度為。角鋼規(guī)格為100×100×10，氣體分布板的總重為736．08Kg.2．6。4球形擋板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)碳化塔塔頂?shù)某b置采用球形除沫器，材料為Q235-A，尺寸示意圖見(jiàn)附圖：球形擋板重量m=142Kg1拉筋材料選用Q235—A，規(guī)格為70×70×8的角鋼，共設(shè)3根.拉筋質(zhì)量m=2.2177×3=6。53Kg,則除沫器總重m=142+6.53=148。53Kg.2．6.5分布錐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)平方米質(zhì)量為79Kg，分布錐展開(kāi)面積約為6。73m2，則分布錐的重量約為6.73×79=531．67Kg.為防止結(jié)疤，需在分布錐底部加工齒形(詳見(jiàn)裝配圖).2.6。6角鋼圈及支承梁1、碳化塔第一層塔板角鋼圈選用100×100×10,查得每米質(zhì)量15。12Kg,其余各層角鋼圈選用80×80×10,每米質(zhì)量為11.874Kg。第一層角鋼圈質(zhì)量m=3。14×3×15。12＝142．43Kg，其余角鋼總重,m1=3.14×3×11．874×10=1118．5Kg則角鋼圈總重m＝142.43＋1118．5＝1260．9322．支承梁選用熱軋10＃槽鋼,理論重量10Kg/m，則槽鋼總重m=1.38×2×10×9=276Kg3、墊板材料選用lCr18Ni9Ti,墊板厚度分選為10.2。6.7附件設(shè)計(jì)1、碳化塔塔體人孔選用垂直吊蓋人孔(JB582－64),具體參照[3],具體設(shè)計(jì)的人孔。Pg=1.6Kg/cm2,塔頂和塔底各設(shè)一個(gè)人孔,位置及方位見(jiàn)總裝圖。2、碳化塔接管及法蘭按設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)選取,尺寸及重量詳見(jiàn)3。14.3、碳化塔溫度計(jì)及液位計(jì)接口布置詳見(jiàn)總裝圖。2.7碳化塔裙座設(shè)計(jì)2。7．1裙座筒體壁厚的確定23/421、綜合考慮工藝條件,材料性能及經(jīng)濟(jì)合理性，裙座筒體選用16MnR，壁厚2.7。2裙座與塔體封頭的連接裙座直接焊在塔釜封頭上,可采用對(duì)接焊縫。封頭切線至裙座頂?shù)木嚯xh的近似參考[5]表8-5，取h＝135。地腳螺栓座Dob=Dis+(160-400)取Dob=3000+400=3400Dib=3000—200=28002)基礎(chǔ)環(huán)厚度按(有筋板時(shí))計(jì)算 b [δ]=140MPabδb=(6Ms[σ]b)?b=(D1-Di0)／2=0。178兩筋板間的最大間距1＝10.681/40=0.267b/1=0。178/0。267=0.7，查[4]表6。7有bmaxMy=0.0610δl2bmaxMx=-0。0550×0．179×1782=-1202。34mm/mmMy＝0．123δl2=0.0123×0．179×2672＝778．41mm／mmbmax其中Ms_計(jì)算力矩,取MX，MY中絕對(duì)值較大者Qmax/Ab+(0．3Mw°ˉ°+Me)/WbWb＝(Dbo4—Dbi4)/Dbo=2.16m3Ab=0．785(Dbo2—Dbi2)=2.94×106mm2代入得,σbmax={0.10取δ=0．179MPabmaxMX＝-1202．34MpMy=778．405Mpδb=(6＊1202。34/140)?＝7。18mm取基礎(chǔ)環(huán)厚度大于筒體壁厚，選取δ＝26mmb1)地腳螺栓承受的最大拉應(yīng)力按下式計(jì)算FvAb取其中較大者，代入數(shù)據(jù)有24/42σb=1。56／21．6-53099。54＊9。8/2．94×106=－0。105(4。99+0.25＊0.156)／2.16—(106028．75＊1。3＊9．8-3.42×105)取σ=1.99MPa＞0，必須設(shè)計(jì)地腳螺栓座b2)地腳螺栓材料，選用16Mn地腳螺栓的螺紋小徑d1=(4σb·Ab/Πn[σ]bt)+C22[σ]—－--－－－----－—-地腳螺栓材料許用應(yīng)力[σ]＝170MPabt代入,得d1=42.73mm圓整后地腳螺栓的公稱(chēng)直徑取M48×5根據(jù)[4]，得地腳螺栓座尺寸表LLBCDLK330σG20σC28ZL1D40L52D3L41)筋板壓應(yīng)力σG=F/N1δGL2F--——-一個(gè)地腳螺栓承受的最大拉力NN—－—對(duì)應(yīng)一個(gè)地腳螺栓的筋板個(gè)數(shù)12δ—－-——筋板厚度G代入,得σG=243775/2*20*178=34．24Mp2)筋板的許用應(yīng)力按下式計(jì)算(1)當(dāng)λ≤λc時(shí),[δ]=[1-0．4(λ／λc)2][σ]G/γc(2)當(dāng)λ＞λc時(shí)，[δ]=0.277[σ]G／(λ/λc)2ci—－-—--－慣性半徑，對(duì)長(zhǎng)方形截面的筋板取i=0。289×20=l—－－---—筋板長(zhǎng)度l=300mmkkGλ＝0。5Lk/i=0.5＊300/5.78=25。95λ〈λc用式(1)E／0．6[σ]G0)?=153。 [δ]=140MPaG25/42c即[δ]=[1-0．4(λ/λc)2][σ]G/γccGcG即σ<[σ]c，故筋板的設(shè)計(jì)合格G為改蓋受力狀況，需在蓋板上設(shè)置墊板,有墊板時(shí)：σ2=FL3/[(L2-d3)δc2＋(L4-d2)δc2]2d-—-—－－-—墊板上地腳螺栓孔直徑2d-－－-----蓋板上地腳螺栓孔直徑334代入數(shù)得，σ2=243775×100/(178－65)×282+(100—51)×242=160.21Mpσ2〈[σ]b=163Mp即蓋板設(shè)計(jì)合格.裙座結(jié)構(gòu)示意圖26/42第三章碳化塔強(qiáng)度校核本章符號(hào)說(shuō)明A－－—－-———－—-－—-—－——--基礎(chǔ)環(huán)面積A=0。785(D2-D2)mbbabibm2mA--－--—－-－—-－-－-－--——圓筒形裙座底部截面積A=3.14Dσmm2sbsbissB-————----－———---———-系數(shù)，按[1]1.7.5確定MPab—－-－—————-—－—－--－—－—基礎(chǔ)環(huán)外伸寬度b＝(D－D)obosC－-—－-－—－－－－-——-－-－—-結(jié)構(gòu)綜合影響系數(shù)zD—-－----－——-－－－－———－—容器內(nèi)直徑mmiD-－－-—-————--—-——-－—-基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)直徑mmD-－-－－—-－-—－-—－-－－－-—裙座底部截面內(nèi)直徑mmisD---－－———----—-——－－——基礎(chǔ)環(huán)外直徑mmobD--—-—-－—－－—－-——--－－—裙座底部截面的外直徑mmH——－——----－－－---—－-——容器頂部至第段底部截面的距離ih--——-－-——－---—-—--－－容器第段集中質(zhì)量距地面的高度mmih－－--—－--－-－—----－—-－計(jì)算截面I—I以上集中質(zhì)量m距地面的高kk度mmEMO－O———-－－—－－—-－-－—－—－—-容器底部O－O截面的地震彎矩EMI—I——---—－-－—－——－—－-—--容器計(jì)算截面I-I的最大彎矩NmmaxMO－O—－--——-－--—－－--——-－-容器底部O-O截面的最大彎矩NmmaxMII—容器計(jì)算截面I—I的風(fēng)彎矩NmwMOOOO矩Nmwm-－－-———-----—--——-－－容器第i段的操作質(zhì)量kgim--——--—-—－－——－－--－—-容器的最大質(zhì)量kgmaxm－——-－-—-—---—---——－-容器的最小質(zhì)量kgm－－——---－——－-－--——－－—容器的操作質(zhì)量kgo量kgP—--－—-－-－——-——－-——--風(fēng)載荷NT-—-—－－-———-—--－－-—－-容器第i振型的自振周期si1Z－－——－－-—－--—－－－－－-－-基礎(chǔ)環(huán)的抗彎截面系數(shù)mm3b27/42Z—-—-—-—---－－————-—－-圓筒形或圓錐形裙座底部截面系數(shù)mm3sbσ－-——-———--—－-----—-—基礎(chǔ)環(huán)厚度mmb[q]－－—-－－-—－--－－--－—-—-許用拉脫力σ－————－-－-——---－－-－-－管板計(jì)算厚度mmt [σ]t--——－－－-—-—－－—－-——－－設(shè)計(jì)溫度下管板材料的許用應(yīng)力r [σ]t—－—-———－--——-－-—-－--設(shè)計(jì)溫度下?lián)Q熱管材料的許用應(yīng)力t碳化塔結(jié)構(gòu)示意圖(見(jiàn)附圖)28/423.1碳化塔各項(xiàng)質(zhì)量計(jì)算3。1.1容器殼體質(zhì)量m=1940×10.38＝20137。2Kg筒體m=1940×1.3=2522Kg裙座2、由[3]查得σ=26的鋼板,每平方米質(zhì)量為204。1Kg積中水：A＝0.25πab=0.25×3。14×0.59×0.62＝0.2872m21側(cè)水：A=0。25πab=0．25×3。14×0．59×0.84=0．3890m22人孔：A=0.25πd2=0.25×3。14×0。582＝0.2641m23Ww氣體入口：A=0。25πab=0.25×3．14×0.377×0。58=0．1716m24氣體出口:A=0.25πd2=0.25×3。14×0.3772＝0。1116m25(注：由于其余接管尺寸較小,故開(kāi)孔削弱少，可忽略不計(jì))A=(A+A)×2×14＋A＋A=19．745m21245則塔體開(kāi)孔減少總質(zhì)量M=204。1×A=204。1×19.3745＝3409.96Kg2)裙座裙座上開(kāi)設(shè)人孔減少面積Aˊ=0。25d=0。25×3。14×0。5322=0．2222m21則減少質(zhì)量裙座基礎(chǔ)環(huán)質(zhì)量m基=777。62Kg筋板質(zhì)量m箱=352。71Kg蓋板質(zhì)量m蓋＝156.24Kg塔體總重M塔體=20137.2-3409。96=17971.29Kg裙座總重M裙=2522+777.62+352.71+156。24－40.07=3768.5頭質(zhì)量上下封頭總重為m封=1780×2=3560Kg4、容器殼體和裙座的總質(zhì)量為m＝m塔體+m封+m裙=17971.29+3768.5+3560=25299．79Kg0129/423.1．2碳化塔內(nèi)構(gòu)件質(zhì)量M02m=11。874×3.14×3=111.85Kg7m=15.12×3．14×3=142。430Kg總重：m角＝111．85×10+142.430=1260。93Kgm擋=142Kg拉筋m拉筋=8.373×0．26×3＝6。53Kgm球=142+6.35=148。53Kgm=m角+m球+m分=118.5+148.53+531．67=1798．7Kg02m分＝6．73×79=531．67Kg3.1.3碳化塔內(nèi)各塔板質(zhì)量m031)汽液分布板m汽=736．08Kg2)支承環(huán)板m環(huán)=86．32Kg3)支承筋板m筋=5。42Kg所以m汽ˊ=m汽+m環(huán)+m筋=895．72KgmKg3、液體分布板重量，單層:m單＝497．58Kg總重：m液＝497.58×7=3483.06Kgm665。60＋8．63＝674。23Kgm＝m汽+m氣＋m液+m支=5399。49Kg033.1.4容器外部附件質(zhì)量m04Dg=550的人孔質(zhì)量約為188Kg裙座上人孔質(zhì)量為m＝19．73Kg，所以人孔總重395。73kg中水冷卻管組短節(jié)m短節(jié)=0．14×3．14×0.52×62.8=14。36Kg1側(cè)水冷卻管組短節(jié)m短節(jié)=0。56×3．14×0．52×62.8=57.45Kg2mKgmKg:m內(nèi)件短節(jié)=91。88Kg總重m短節(jié)=(14.361＋57．45)×2×10+35．21×4×10+91.88×4×10=6519.8接接管重量Kg單總40．8440。84單總16.916。9接管尺寸Φ377×9接管長(zhǎng)度500符號(hào)a個(gè)數(shù)130/42bb15016。676．678。588。58d9250124。5124。51eΦ45×3.570.433．01f90。756.750。26115010.750.750．2440．244h25010．750.750．4080。4082mΦ108×4484。01192.486.662319.776n650484。01192．486。662319。776kΦ159×4。5206316。676。6735。3835。38匯總表3．1，接管及法蘭總重m接法＝1207。184Kgm=m人孔+m短節(jié)+m接=395。73+6519.8＋1207。184=8122.71043.1.5碳化塔冷排質(zhì)量1、冷排管箱筒體及法蘭封頭質(zhì)量m05m筒體＝л×0.5222×0.33×62.8＝28．03Kgm法蘭=20。67Kgm封頭=16.2Kgm管箱=(28.03+20.67×2+16.2)×4×10=3419。2Kg所以m管子＝(120。11＋115．12)×2×10＝4704。6Kg連接板質(zhì)量忽略不計(jì)圓鋼總重:m圓=1。8×2×2。47×10=88．92Kgm=3419。2+4704。6＋88。92＝8212。72Kg053。1。6螺栓、螺母、墊片總質(zhì)量m＝4266．13Kg063。1。7水壓試驗(yàn)時(shí)容器內(nèi)充水的質(zhì)量m=106028。75Kgw3．1.8塔體內(nèi)物料質(zhì)量(操作時(shí))2、190滴度氨水的質(zhì)量m氨水=45500Kg所以，操作質(zhì)量m＝m+m+m+m＋m+m＋m水+m氨水0010203040506=25299.79+1798.7+5399．49＋8122．71+4266。13+750626＋45500=115037.46Kg3．1.9容器的最大質(zhì)量mmaxm＝m+m+m+m＋m+m+mmax010203040506w31/42kk3．1。10容器的最小質(zhì)量mm=m+m＋m+m+m+mmin010203040506＝53099.54Kg3．1。11空塔吊裝質(zhì)量m吊m＝m—m-m—m03吊min0506=35221.20Kg3．2碳化塔塔體載荷校核3.2.1塔的自振周期Tc=90.33H(m0H/EδeDi3)?×10—31300×(1．59×105×11300/2。1×105×22×30003)?T1=1.79×(8mH3/EΠDi3δe)?0=1．79(8×1。59×105×113003/2.1×105×22×30003)＝3.87s3．2。2風(fēng)載荷的計(jì)算如前示意圖碳化塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖所示，危險(xiǎn)截面為:0-0、1—1、2-2塔設(shè)備中第i計(jì)算段所受的水平風(fēng)力由下式計(jì)算Pi＝kkfqlD12ii0ieik——-－-－-—－—－—-體型系數(shù)，k=0．711k的風(fēng)振系數(shù)2if———－—-—-—-----風(fēng)壓高度變化系數(shù)iq－--—－--——－--—－各地區(qū)的基本風(fēng)壓N/m20k-—--－--—－—-—-—塔設(shè)備第i計(jì)算段的風(fēng)振系數(shù)2ik=1+εViφ/f按[4]表7－6查得ε=3。93772i2iiε-－-—---－——————脈動(dòng)增大系數(shù)ε＝3．9377Vi——————－—-－-－－-第i段的脈動(dòng)影響系數(shù)，按表7—7V=0。78V=0.801，23，4Φ－——--－——－-－---第i段的振型系數(shù)2iΦ1=0.15Φ2=0.48Φ3=0.87Φ4＝1f=0。8f＝f=0。8f＝1。00f=1。140。71．005003?塔段參數(shù)1fiq0-10.70．85001.530。70。85003。5332/423、風(fēng)彎矩的計(jì)算1)塔底截面彎矩計(jì)算w112123123M0-0=pl/2+p(l+lw112123123=1701×1.5／2＋3969×(1。5+3。5/2)＋14175×(1。5+3．5＋10/2)=1。56×108N。mmw22323M1－1＝pl/2+pw22323=3969×3.5/2+14175×8。5=1．27×108N．mmwpl／233=14175×5=7.0875×107N．mm3.2。3地震載荷的計(jì)算Cz－-－—-—-—--綜合影響系數(shù)Cz=0.5α－--－——--－-地震影響系數(shù)第k段塔節(jié)重心處產(chǎn)生的相當(dāng)于第一振型的水平地震力為:1max330。51.33246990.749．8336755。6820。50。27616895.319.825088．4410。07747048。612935.23α1ηkgFmvvmaxeq。α—————-—垂直地震影響系數(shù)最大值vvmaxeq。α—————-—垂直地震影響系數(shù)最大值vmaxm=0.75m＝0。75×1.59×105eq0vF1—1=mh／Еmh×Fv0-0即FvF1—1=mh／Еmh×Fv0-0v11ii=7048．61×1。5/(7048。61×1.5＋25088．41×5+46990．74×10)×3.42×105=59.68NM0-0=16Czαmgh2/35EI10=16×0.5×1.098×1。59×105×9。81×11300／35=4。99×109N.mm33/42M1－1=8Czαmg(10H3.5-14H2。5h+4h3.5)/175H1.5EI10=4。07×1010N.mmM2－2＝8×0。5×1。098×1。59×105×9.81(10×113003.5－14×1500×1130EI4×35003.5)/175×113002.5=4。10×1011N.mmM3—3＝2．16×109N.mmEI由于塔器H/D＜15,且H<20m,所以不用考慮高振型的影響。3．2。4最大彎矩的計(jì)算Mmax0-0=代入數(shù)有M0-0+0。25Mw0－0+Me取其中較大者EN·m取Mmax0－0=4．994×107N·m2、塔器任意計(jì)算截面處最大彎矩按下式計(jì)算MI-I+0。25MwI—I+Me取其中較大者E代入數(shù)有MmaxI—I=1。27×105N。m4。073×107N．m3.2．5圓筒軸向應(yīng)力校核因筒體和裙座選材相同,故危險(xiǎn)截面為焊縫區(qū)及彎矩最大截面或截面最小的位置。1eiM1eiσ＝(mi—ig＋FvI－I)／Πdiδei＝(7048．61×9.8+3.42×105)／3.14×203000×22安全32×22=1.98Mp〈163Mp故安全。3。2。6圓筒穩(wěn)定校核B－---—-－-——－-系數(shù),取B=130按式σ+σ≤[σ]cr即15+0.91<156Mp故安全。2334/42圓筒最大組合拉應(yīng)力按下式校核:σ-σ+σ≦K[σ]tφ＝1．2×163×0.85=166.26Mp12336．75-0.91+15=50.84<166.26故安全3．2.8塔器壓力試驗(yàn)時(shí)的應(yīng)力校核ieiT＝(1．225＋0。001×1130/9．81)(3000+22)／2×22=92．05Mp1Tieiσ=PD/4δ=1TieiIieiσ＝mI—Ig／ΠDδIiei3wieiσ＝4(0．3MI—I+Me)/ΠD2δ=4(0。3×3wiei22＝0.24Mp壓力試驗(yàn)時(shí),圓筒的許用軸向壓應(yīng)力按下式校核：[σ]={KBs0.9Kσ取其中較小者s取[σ]=取[σ]=156Mp0。9×1。2×325=351Mprs液壓試驗(yàn)時(shí)：σ≤0.9σφ=0．9×325×0。85=248.62Mps即92。05〈248．26故安全。s氣壓試驗(yàn)時(shí)：σ≤0．8σφ=0.8×325×0．85=221MPs即103<221故安全。123s=液壓試驗(yàn)時(shí)：σ—σ+σ≤0。9Kφσ123s=p即34．48<298。35故安全。123s=123s=即34。48＜265。2故安全。3。3.1裙座殼軸向應(yīng)力校核裙座與塔體采用對(duì)接焊縫,故Dsi=Di=3000，取裙座壁厚與筒體壁厚相同,即δ [δ]=[δ]＝163MPa。S1S2maysb0vsb1／COSβ[M0－0／Z+(mg+maysb0vsbsK[σ]tsvv35/42Z=ΠDis2δ/4COSβ＝Π×30002×26/4×1=1。84×108mm3sbsA＝ΠDδ＝Π×3000×26＝244920mm2sbiss代入數(shù)據(jù)105/2444920)]=49。66KBCOS2β=1．2×130=156K[σ]t＝1．2×163＝195.6s即49.66均小于上述兩值,1/COSβ(0。3M0-0/Z+mg/A)≤{KBCOS2β代入數(shù)得6.62<{156wsbmaxsbs故裙座安全4MJ-J／ΠD2δ－(mJ－Jg—FJ-J)/ΠDδ≤0.6K[σ]t=0.6×1．2×maxites0vitesw163＝117.36MpMJ-J≈MI—I=4.073×109N。mmmaxmaxmJ－J≈mI-I=46990。74Kg00FJ-J≈FvI-I=59．68Nv代入數(shù)據(jù)有4×4.073×109/3．14×30002×24－(46990。74—59.68)/3．14×3000×24=23．88Mp即23．88<117．36，故安全。第四章碳化塔的腐蝕防護(hù)腐蝕現(xiàn)象幾乎涉及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的一切領(lǐng)域。例如各種機(jī)器、設(shè)備、橋梁等在大氣中氣管線因土壤和細(xì)菌的腐蝕而發(fā)生穿孔；鋼材在軋制過(guò)程中因高溫與空氣中的氧氣作用而產(chǎn)生大量的氧化液;與各種酸、堿鹽等強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)接觸的化工機(jī)器與設(shè)備，腐蝕問(wèn)題尤為突出,特別是處于高溫、高壓、高流速下的機(jī)械設(shè)備,往往會(huì)引起材料的迅速腐蝕損壞。正確的腐蝕控制，是延長(zhǎng)設(shè)備壽命，避免事故發(fā)生的重要保證。如果在設(shè)計(jì)階段就充分考慮了腐蝕控制方案，那么由于設(shè)備被腐蝕所需的維修費(fèi)用就可以大大節(jié)約了.由于碳化塔內(nèi)濃氨水，碳氨液等介質(zhì)都有較強(qiáng)的腐蝕性，因此必須采取一定的防腐措施。金屬材料有良好的物理機(jī)械性能,但在耐腐蝕方面卻或多或少地存在缺陷，而某些耐蝕合金的成本又太高.非金屬材料雖然耐蝕性能好,但多數(shù)材料的物理機(jī)械性能較差。綜合考慮各項(xiàng)因素,碳化塔的塔體材料選用低合金鋼16MnR，采取的防腐措施是外加電流陰極度保護(hù)或陽(yáng)極保護(hù)與環(huán)氧樹(shù)脂涂料聯(lián)合保護(hù)。36/42將被保護(hù)金屬設(shè)備與直流電源負(fù)極度相連,依靠外加陰極電流進(jìn)行陰極極化而使金屬得到保護(hù)的方法，稱(chēng)為外加電流陰極保護(hù)，簡(jiǎn)稱(chēng)電保護(hù).碳化塔陰極保護(hù)采取措施及條件如下表4－1保護(hù)措施保護(hù)措施外加電流陰極保護(hù)與環(huán)氧樹(shù)脂聯(lián)合保護(hù)，保護(hù)電位—950mv電流0。1—0．2A／m2保護(hù)效果93~94％現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)后冷卻水箱壽命由6個(gè)月延長(zhǎng)為1年介質(zhì)條件氣量:2×104m3/h被保護(hù)設(shè)備碳酸氨生產(chǎn)系統(tǒng)——碳化塔電化學(xué)保護(hù)包括陽(yáng)極保護(hù).本設(shè)備也可采用陽(yáng)極保護(hù)與環(huán)氧