15萬噸年丙烯腈項目3-設備計算說明書

15萬噸/年丙烯腈項目——設備計算說明書-11-15萬噸年丙烯腈項目設備計算說明書目錄第一章塔設備設計計算說明書 -4-1.1塔設備選型設計依據(jù) -4-1.2塔形的選型 -4-1.2.1與物性有關的因素 -4-1.2.2與操作條件有關的因素 -5-1.2.3其它因素 -5-1.3塔盤的類型與選擇 -7-1.4丙烯精制塔結構計算 -8-1.4.1塔徑計算 -9-1.4.2溢流區(qū)設計 -10-1.4.3開孔區(qū)設計 -12-1.4.4流體力學校核 -14-1.5用cup-tower校核 -22-1.5.1數(shù)據(jù)輸入輸出 -22-1.5.2計算結果 -23-1.6塔高計算 -30-1.6.1塔頂空間高 -30-1.6.2人孔數(shù) -30-1.6.3進料段高度 -30-1.6.4塔底部空間高度 -30-1.6.5支座的高度 -31-1.6.5封頭高度 -31-1.6.6接管計算 -31-1.7塔高強度校核 -32-1.7.1塔體和封頭選材 -32-1.7.2校核結果 -34-1.8設計總結（輸入數(shù)據(jù)、計算結果、機械核算） -56-第二章?lián)Q熱器設計計算說明書 -58-2.1概述 -58-2.2設計依據(jù) -58-2.3換熱器的選型說明 -59-2.3.1類型與特點 -59-2.3.2物流流程的選擇 -60-2.3.3換熱管 -60-2.4換熱器的選型計算 -62-2.4.1設計條件的確定 -62-2.4.2確定主要物性數(shù)據(jù) -63-2.4.3.工藝過程計算 -63-2.4.4使用軟件進行輔助設計 -69-2.5換熱器的強度校核 -71-2.6設計小節(jié)（輸入數(shù)據(jù)、計算結果、機械核算） -93-第三章反應器設計計算說明書 -95-3.1丙烷脫氫反應器設計 -95-3.1.1概述 -95-3.1.2反應機理 -96-3.1.3催化劑的選擇 -98-3.1.4動力學分析 -102-3.1.5反應條件的選擇 -104-3.1.6移動床膜反應器的設計 -104-3.1.7反應器計算結果以及強度校核 -107-3.2丙烯氨氧化反應器設計 -116-3.2.1概述 -116-3.2.2反應機理 -116-3.2.3催化劑的選擇 -117-3.2.4動力學分析 -119-3.2.5反應條件的選擇 -120-3.2.6反應器類型選擇 -124-3.2.7反應器設計與多物理場耦合 -133-3.2.8反應器結果計算以及強度校核 -135-3.3設計結果（輸入數(shù)據(jù)、計算結果、機械核算） -140-第四章壓縮機設計計算說明書 -142-4.1概述 -142-4.2選用要求 -142-4.3壓縮機選型 -143-第五章泵設備計算說明書 -144-5.1概述 -144-5.2選用要求 -145-5.3選型依據(jù) -148-5.4泵的選型 -149-第六章罐類設備計算說明書 -152-6.1儲罐設備 -152-6.1.1儲罐選型依據(jù) -152-6.1.2液氨原料儲罐 -152-6.1.3丙烷原料儲罐 -152-6.1.4丙烯腈產品儲罐 -153-6.1.5乙腈產品儲罐 -153-6.1.6氰化氫產品儲罐 -154-6.1.7氫氣產品儲罐 -154-6.2非罐區(qū)罐設備 -155-6.2.1概述 -155-6.2.2非罐區(qū)設備設計計算 -155-第七章膜分離器設計 -158-7.1概述 -158-7.2氣體膜分離器的簡介 -159-7.2.1氣體膜分離器 -159-7.2.2氣體膜分離器中氣體的流型與流動導向 -162-7.3初步選型 -164-7.4中空纖維式膜分離器數(shù)學模型的改進與嵌入 -164-7.4.1中空纖維膜分離器數(shù)學模型的假設 -164-7.4.2中空纖維膜分離器數(shù)學模型的建立及化簡 -165-7.5中空纖維式氣體膜分離器Hysys中的模擬計算 -166-7.6淺冷膜分離過程設計 -166-7.7膜分離Hysys模擬 -167-7.7.1Hysys工藝流程圖 -167-7.7.2Hysys設計參數(shù) -168-7.7.3滲透側參數(shù) -169-7.7.4滲余側參數(shù) -170-7.7.5Hysys設計結果 -171-7.8膜組件設計 -171-7.9膜分離器的設計 -172-7.10設計小結 -172-7.11膜分離優(yōu)勢 -173-第八章設備選型一覽表 -0-8.1定型設備（標準設備）一覽表 -0-8.1.1泵 -0-8.1.2壓縮機 -2-8.1.3換熱器 -2-8.2非標設備一覽表 -5-8.2.1塔設備 -5-8.2.2非罐區(qū)罐設備 -7-8.2.3儲罐設備 -9-8.2.4反應器設備 -10-8.2.5膜分離器設備 -11-第一章塔設備設計計算說明書1.1塔設備選型設計依據(jù)《石油化工設計手冊》《固定式壓力容器》 GB150-2011《設備及管道保溫設計導則》 GB8175-2008《壓力容器封頭》 GB/T25198-2010《塔器設計技術規(guī)定》 HG20652-1998《鋼制化工容器結構設計規(guī)定》 HG/T20583-2011《工藝系統(tǒng)工程設計技術規(guī)范》 HG/T20570-1995《塔頂?shù)踔? HG/T21639-2005《不銹鋼人、手孔》 HG21594-2014《鋼制人孔和手孔的類型與技術條件》 HG/T21514-2014《鋼制塔器容器》 JB/T4710-20051.2塔形的選型塔型的合理選擇是做好塔設備設計的首要環(huán)節(jié)。選擇時考慮的因素有：物料性質、操作條件、塔設備性能，以及塔設備的制造、安裝、運轉和維修等。1.2.1與物性有關的因素易起泡的物系，如處理量不大時，以選用填料塔為宜。因為填料能使泡沫破裂，在板式塔中則易引起液泛。具有腐蝕性的介質，可選用填料塔。如必須用板式塔，宜選用結構簡單、造價便宜的篩板塔盤、穿流式塔盤或舌形塔盤，以便及時更換。具有熱敏性的物料須減壓操作，以防過熱引起分解或聚合，故應選用壓力降較小的塔型。如可采用裝填規(guī)整填料的散堆填料等，當要求真空度較低時，也可用篩板塔和浮閥塔。黏性較大的物系，可以選用大尺寸填料，板式塔的傳質效率較差。含有懸浮物的物料，應選擇液流通道較大的塔型，以板式塔為宜?？蛇x用泡罩塔、浮閥塔、柵板塔、舌形塔和孔徑較大的篩板塔等。不宜使用填料。操作過程中有熱效應的系統(tǒng)，用板式塔為宜。因塔板上積有液層，可在其中安放換熱管，進行有效的加熱或冷卻。1.2.2與操作條件有關的因素若氣相傳質阻力大（即氣相控制系統(tǒng)。如低黏度液體的蒸餾，空氣增濕等），宜采用填料塔，因填料層中氣相呈湍流，液相為膜狀流。反之，受液相控制的系統(tǒng)（如水洗CO2），宜采用板式塔，因為板式塔中液相呈湍流，用氣相在液層中鼓泡。大的液體負荷，可選用填料塔，若用板式塔時，宜選用氣液并流的塔型（如噴射型塔盤）或選用板上液流阻力較小的塔型（如篩板和浮閥）。此外，導向篩板塔盤和多降液管篩板塔盤都能承受較大的液體負荷。低的液體負荷，一般不宜采用填料塔。因為填料塔要求一定量的噴淋密度，但網體填料能用于低液體負荷的場合。液氣比波動的適應性，板式塔優(yōu)于填料塔，故當液氣比波動較大時宜用板式塔。1.2.3其它因素對于多數(shù)情況，塔徑小于800mm時，不宜采用板式塔，宜用填料塔。對于大塔徑，對加壓或常壓操作過程，應優(yōu)先選用板式塔；對減壓操作過程，宜采用新型填料。一般填料塔比板式塔重。大塔以板式塔造價較廉。因填料價格約與塔體的容積成正比，板式塔按單位面積計算的價格，隨塔徑增大而減小。表1-1塔型選用順序考慮因素選擇順序塔徑800mm以下，填料塔大塔徑，板式塔具有腐蝕性的物料填料塔穿流式塔篩板塔噴射型塔污濁液體大孔徑篩板塔穿流式塔噴射型塔浮閥塔泡罩塔操作彈性浮閥塔泡罩塔篩板塔真空操作填料塔導向篩板網孔塔板篩板浮閥塔板大液氣比多降液管篩板塔填料塔噴射型塔浮閥塔篩板塔存在兩液相的場合穿流式塔填料塔結合上述原則和表1-1板式塔和填料塔的對比情況，兩種類型的塔器各有特點：不同任務、操作條件、介質性質情況下，選擇合適的精制塔能夠充分發(fā)揮塔的作用，既能保證安全穩(wěn)定生產，又能過降低生產成本。該丙烯精制塔以丙烷和丙烯為原料，原料潔凈、腐蝕性小、粘度小且無懸浮物，整套裝置產量大并且氣液相負荷大。直徑較大，且要滿足操作穩(wěn)定性比較好等要求，故本設計采用板式塔。1.3塔盤的類型與選擇板式塔是分級式接觸型氣液傳質設備，種類繁多。根據(jù)目前國內外實際使用的情況，主要的塔型是泡罩塔、篩板塔、浮閥塔、舌形塔、浮動噴射塔、等等。表1-2各種板式塔的優(yōu)缺點及用途塔盤型式結構優(yōu)點缺點用途泡罩型圓形泡罩復雜彈性好，無泄漏費用高，板間距大，壓降大特定要求S型泡罩塔板稍簡單簡化形式，性能同特定要求浮閥型條形浮閥簡單操作彈性好塔板效率高處理能力大無特別缺點加壓常壓下的氣液傳質重盤式浮閥簡單，復雜T形浮閥簡單穿流型篩板(溢流式)簡單正常負荷下的效率高。費用最低壓力降小穩(wěn)定操作范圍窄，易堵，易泄露變動量少且不析出固體波紋篩板簡單處理量大壓降小，便宜效率低，彈性小，量少粗蒸餾柵板簡單處理量大，壓力降小，便宜塔效率低，彈性較小，量少適合粗蒸餾表1-3各種塔盤性能的比較性能塔型泡罩塔浮閥塔篩板塔舌形塔柵板塔與泡罩塔相比的相對氣體負荷11.31.31.352效率良優(yōu)優(yōu)良良操作彈性超超良超中85%最大負荷時的單板壓降/mm(水柱)45-8045-8030-5040-7025-40與泡罩塔的相對價格10.70.70.70.5可靠性優(yōu)良優(yōu)良中從上表中可以得出以下幾條結論：(1)浮閥塔在蒸汽負荷、操作彈性、效率和價格方面都比泡罩塔優(yōu)越，這也是浮閥塔被廣泛應用的原因。(2)篩板塔造價低、壓降小，但是操作彈性較差。對于本次的設計采用的是浮閥塔，主要是由于處理量比較大。1.4丙烯精制塔結構計算工藝數(shù)據(jù)：由Aspenplus模擬的T203的各塔板上的物性參數(shù)可知，選取塔板上氣液相負荷較大的第72塊塔板進行手工計算和校核，然后再用CUP-TOWER進行軟件計算，通過比較來檢查計算的正確性。第72塊塔板物性參數(shù)如表1-4所示：表1-4第72塊塔板物性參數(shù)板數(shù)液相溫度氣相溫度液相流速氣相流速液相密度氣相密度液相粘度氣相粘度液相表面張力CCcum/hrcum/hrkg/cumkg/cumcPcPdyne/cm7251.4151.626781.8057794.82449.11943.3790.01030.06635.165整理得液相流量氣相流量液相密度氣相密度1.4.1塔徑計算初選塔間距,板上液層高度，故。計算Smith圖中橫坐標的數(shù)值查Smith圖，得圖1-5Smith關聯(lián)圖矯正到表面張力為5.165mN/m時泛點氣速:為避免霧沫夾帶及液泛的發(fā)生，一般情況,這里取安全系數(shù)為0.75，則空塔系數(shù)為：塔徑為：按塔徑系列標準圓整為則塔截面積空塔氣數(shù)1.4.2溢流區(qū)設計因液相流量大，采用雙弓形降液管，凹形受液盤故不設內堰。eq\o\ac(○,1)堰長，取為0.7，即eq\o\ac(○,2)堰高圖1-6流系收縮系數(shù)由圖1-6流系收縮系數(shù)圖查得堰上液層高度可按弗朗西斯公式計算,即則eq\o\ac(○,3)降液管底隙，為防止氣體從降液管底部竄入取底部液封高度為0.01m流體流經降液管底部流速ud’eq\o\ac(○,4)弓形管寬和面積由弓形降液管參數(shù)圖得：圖1-7弓形降液管參數(shù)圖所以可得校驗降液管內停留時間故降液管尺寸符合要求。1.4.3開孔區(qū)設計取閥孔動能因子,則孔速為閥孔數(shù)N為取邊緣區(qū)寬度，安定區(qū)寬度邊緣降液板寬度對雙溢流型塔板因盡量使中間降液管的面積等于兩側降液管面積之和則取則有效傳質面積Aa為浮閥排列方式采用等腰三角形叉排，取同一橫排孔心距t=0.075m則相鄰兩排孔心距為考慮到塔的直徑較大要進行分塊，而分塊式塔板的支撐和塔接需要占去一部分開孔面積，因此排間率因小于120mm，按照等腰三角形叉排式作圖，如下，排得閥孔數(shù)為1216個。按N=1216重新核算閥動能因子變化不大，任然在912范圍內，塔板開孔率圖1-8塔板排孔圖1.4.4流體力學校核1.4.4.1計算氣相壓降干板阻力閥片全開前閥片全開后聯(lián)立解出臨界孔速,即解得因為,所以按閥片全開后式計算塔板液層的阻力對于丙烷-丙烯物系可取，則板上液體的表面張力引起的壓力降甚小，將其忽略。所以氣體通過一層塔板的壓降為1.4.4.2漏液的驗算前已求得操作條件下閥動能因子,不會發(fā)生嚴重漏液現(xiàn)象。1.4.4.3液泛的驗算為避免液泛，要求控制降液管內清液層高度,同時—氣體通過一層塔板的壓降所相當?shù)囊褐叨取Ｇ耙阉愠?，則—液體通過降液管的壓頭損失。因不設內堰，按下式計算—板上清液層高度。為0.12m。忽略不計。所以為泡沫層的相對密度，和液體的起泡性有關，對一般液體，可取為0.50.6取,則可見，符合防止液泛的要求。1.4.4.5液沫夾帶驗算按下面二式計算泛點率，取計算結果較大者。對雙流型板上液相流長板上液流面積其中根據(jù)物性系數(shù)表表1-9物性系數(shù)表系統(tǒng)k系統(tǒng)k無泡沫，正常系統(tǒng)1.0重度起泡沫（如胺及乙二醇吸收塔）0.73氟化物（如BF4、氟利昂）0.9嚴重起泡沫（如甲乙酮裝置）0.60中等起泡沫（如油吸塔、胺及乙二醇再生塔）0.85形成穩(wěn)定泡沫系統(tǒng)（如堿再生塔）0.30根據(jù)物性系數(shù)表丙烯-丙烷按正常物系取，又查泛點負荷因子圖圖1-10泛點負荷因子圖帶入上式得對于大塔，為避免過量液沫夾帶，一般控制泛點率不超過80%計算得出的泛點率均在80%以下，所以液沫夾帶能滿足要求。1.4.4.6塔板負荷性能圖液沫夾帶上限線。按泛點率為80%計算Vs—Ls的關系,即整理得液泛線。液泛關系式且eq\o\ac(○,a)—氣體通過一層塔板的壓降所相當?shù)囊褐叨?。—干板阻力所相當?shù)囊褐叨取? —液層阻力所相當?shù)囊褐叨?。—液層阻力所相當?shù)囊褐叨?。忽略。eq\o\ac(○,b)—液體通過降液管的壓頭損失?！紫陡叨?。eq\o\ac(○,c)—板上清液層高度?！吒??！呱弦簩痈叨取q\o\ac(○,d)—液層阻力所相當?shù)囊褐叨?。忽略。則該式可簡化為計算降液管泛液線上點得表表1-11降液管泛液線數(shù)據(jù)表Ls0.10.130.160.190.220.250.280.310.340.37Vs5.315.1214.9054.6574.3694.0323.6313.1422.5141.587液相負荷上限線：取氣相負荷下限線以作為最小負荷的標準液相負荷下限線取堰上液流高度取由負荷性能圖可看出，該塔的氣相負荷完全由液沫夾帶控制。液相流量氣相流量做操做點p，該點在操作區(qū)適中位置。過op做直線，交負荷性能圖于A,B兩點。由此可確定氣相負荷上限氣相負荷下限圖1-12浮閥塔塔板性能圖表1-13設計結果一覽表項目數(shù)值及說明備注塔徑D/m4.8塔間距0.65塔板形式雙溢流降液管分塊式塔板空塔氣速0.126溢流堰長3.36板上液層高度0.12降液管底隙高度0.04浮閥數(shù)/個1216閥孔氣速1.492閥孔動能因數(shù)9.827臨界閥孔氣速1.33孔心距0.075同一橫排孔心距排孔距0.1相鄰兩橫排中心線距離單板壓降556.056液體在降液管內的停留時間9.501降液管內清液層高度0.346泛點率%72.31液相負荷上限2.394液相負荷下限1.1021.5用cup-tower校核1.5.1數(shù)據(jù)輸入輸出輸入塔板結構參數(shù)如下圖1-14浮閥塔數(shù)據(jù)輸入圖1-15浮閥塔數(shù)據(jù)輸出1.5.2計算結果計算結果及計算說明書如下表1-16塔體計算結果項目數(shù)值塔板編號(實際)1-77塔板層數(shù)77塔內徑，m4.8板間距，mm650液流程數(shù)2Ａd/Ａt,%17.5開孔率,%7.4堰長，mm3360/4754堰高，mm50底隙/側隙，mm100/100降液管寬，mm686/664受液盤寬，mm686/664受液盤深，mm60堰型平堰塔板形式圓形浮閥塔板編號1#—77#溢流強度，m3/mh116.34停留時間，s9.50降液管液泛，%77.09閥孔動能因子，(m/s)(kg/m3)0.510.65單位塔板壓降，Pa563.20降液管內線速度,m/s0.07降液管底隙速度,m/s0.40表1-16塔校核計算說明書基本信息1項目名稱年產15噸丙烯腈7校核人夏澤秋2裝置名稱丙烯精制塔8日期2016/5/23塔的名稱T2039說明4塔板編號(實際)1#—120#10計算選用的理論版72#5塔板層數(shù)12011塔板編號(理論)1#—77#6塔板形式圓形浮閥12分段說明工藝設計條件液相氣相1質量流量kg/h351123.817質量流量kg/h338135.812密度kg/m3449.128密度kg/m343.383體積流量m3/h781.809體積流量m3/h7794.824粘度cp0.0710粘度cp0.015表面張力dyn/cm5.1711安全因子/0.826體系因子/0.9512充氣因子/0.50塔板結構參數(shù)1塔徑m4.806孔數(shù)#1121.522板間距m0.65007開孔密度#/m2111.023塔截面積m218.09568溢流程數(shù)/24開孔區(qū)面積m210.10239堰的形式/平堰5開孔率%7.40溢流區(qū)尺寸兩側中心1降液管面積比%17.5417.562堰徑比%70.0099.043降液管頂部寬度m0.68610.66414彎折距離m0.25960.33255降液管底部寬度m0.42650.33166受液盤深度m0.06000.06007受液盤寬度m0.68610.66418堰高m0.05000.05009降液管底隙m0.10000.100010降液管頂部面積m23.17373.177311降液管底部面積m21.58321.590412頂部堰長m3.36004.753813底部堰長m2.73154.788514進口堰高度m15進口堰寬度m圓形浮閥參數(shù)1浮閥孔徑m0.03952單閥重量kg0.03363748工藝計算結果正常操作110%操作90%操作1空塔氣速m/s0.11970.13160.10772空塔動能因子m/s(kg/m3)^0.50.78810.86690.70933空塔容量因子m/s0.03910.04300.03524孔速m/s1.61701.77871.45535孔動能因子m/s(kg/m3)^0.510.649811.71489.58486漏點氣速m/s0.75910.75910.75917漏點動能因子m/s(kg/m3)^0.55.00005.00005.00008相對泄露量kg液/100kg液9溢流強度m^3/(h.m)116.3400127.9740104.706010流動參數(shù)/0.32270.32270.322711板上液層高度m0.11770.12210.113112堰上液層高度m0.06770.07210.063113液面梯度m14板上液層阻力m液柱0.05880.06110.056515干板壓降m液柱0.06910.08360.056016總板壓降m液柱0.12800.14470.112517霧沫夾帶kg液/kg氣0.01340.01980.008618降液管液泛%77.091184.591870.058919降液管內液體高度m0.26980.29610.245220降液管停留時間s9.49928.635610.554721降液管內線速度m/s0.06840.07530.061622降液管底隙速度m/s0.39750.43730.357823降液管底隙阻力m液柱0.02420.02930.019624穩(wěn)定系數(shù)/2.13002.34301.917025降液管最小停留時間s4.00004.00004.0000負荷性能圖參數(shù)1操作點橫坐標m3/h781.802操作點縱坐標10^3m3/h7.793操作上限百分比--110.00%4操作下限百分比--90.00%55%漏液時漏點動能因子m/s(kg/m3)^0.55.00610%漏液時漏點動能因子m/s(kg/m3)^0.5X液相體積流量m3/hY氣相體積流量10^3*m3/h0-操作線1-液相下限線2-液相上限線3-漏液線4-霧沫夾帶線5-液泛線塔板編號#—#氣相工況100%110%90%液相工況100%110%90%結構參數(shù)負荷性能圖塔徑[mm]4800.板間距[mm]650.降液管面積[%]17.54塔板開孔率[%]7.4出口堰長[mm]3360./4754.出口堰高[mm]50./50.降液板底隙[mm]100.溢流程數(shù)2氣液負荷氣相負荷[m3/h]7794.828574.3037716.872氣相密度[kg/m3]43.3843.3843.38液相負荷[m3/h]781.805859.985703.624液相密度[kg/m3]449.12449.12449.12塔板水力學計算結果液流強度[m3/m*h]116.34127.97104.71空塔氣速[m/s]0.120.130.11閥孔動能因子[m/s(kg/m3)^0.5]10.6511.719.58塔板壓降[pa]563.2636.86495.29霧沫夾帶[%]1.341.980.86漏液率[%]操作/下限孔速2.132.341.92降液管停留時間[s]9.58.6410.55降液管清液高度[mm]269.82296.07245.21降液管液泛率[%]77.0984.5970.06降液管底隙流速[m/s]0.40.440.36通過比較軟件計算出來的結果和手算結果還可以得到以下結論：在設定相同參數(shù)時，CUP-TOWER計算結果和詳細設計計算結果都能夠滿足工藝要求1.6塔高計算1.6.1塔頂空間高塔頂空間高是指最上一層塔板到頂封頭上端之間的距離。塔頂空間高度的作用時安裝塔板和開人孔的需要，也使氣體中的液體自由沉降，減少塔頂出口氣中的液滴夾帶，空間高度一般取1.2～1.5m，這里取。1.6.2人孔數(shù)有人孔的上下兩塔板間距應大于等于600mm，這里取。取10塊板設置一個人孔，實際塔板120塊，所以開12個人孔(不包括塔頂和塔底人孔數(shù))。1.6.3進料段高度進料段高度取決于進料口結構形式和物料狀態(tài)，一般要比大，取。1.6.4塔底部空間高度塔底部空間高度是指最下一層塔板到底封頭上端之間的距離。則取筒體高度為1.6.5支座的高度支座一般均選用圓筒形或圓錐形的裙座。筒體高度大于10m，塔徑3.8m>1m，所以采用圓柱形裙座：綜上可知板式塔的高度為：1.6.5封頭高度封頭選取標準橢圓形封頭，根據(jù)JB/T4746-2002，知h=50mm，H=2000mm。1.6.6接管計算塔頂出料氣體流速為15m/s。塔頂液體出料管（1）塔頂出料管選取φ490×15的無縫鋼管，實際流速為13.6m/s。（2）塔釜出料管塔釜出料液體速度取0.5m/s選取φ165×10的無縫鋼管，實際流速為0.49m/s。（3）進料管取進料流速為1.0m/s選取φ210×5的無縫鋼管，實際流速為0.57m/s1.7塔高強度校核1.7.1塔體和封頭選材精餾塔內操作壓力為1.9MPa，最低操作溫度為44.05℃，最高操作溫度52.5℃，選取Q345R做為塔體和封頭的材料。這里采用SW6-2011進行塔體的強度計算，封頭采用標準橢圓封頭，輸入?yún)?shù)如下面系列圖所示：圖1-17筒體數(shù)據(jù)輸入圖1-18塔板數(shù)據(jù)輸入圖1-19上封頭數(shù)據(jù)圖1-20上封頭數(shù)據(jù)1.7.2校核結果表1-21校核結果塔設備校核計算單位大連理工大學（盤錦校區(qū)）chemblock計算條件塔型板式容器分段數(shù)（不包括裙座）1壓力試驗類型液壓封頭上封頭下封頭材料名稱Q345RQ345R名義厚度(mm)3838腐蝕裕量(mm)33焊接接頭系數(shù)0.850.85封頭形狀橢圓形橢圓形圓筒設計壓力(Mpa)設計溫度(℃)長度(mm)名義厚度(mm)內徑/外徑(mm)材料名稱(即鋼號)127084050384800Q345R2345678910圓筒腐蝕裕量(mm)縱向焊接接頭系數(shù)環(huán)向焊接接頭系數(shù)外壓計算長度(mm)試驗壓力(立)(Mpa)試驗壓力(臥)(Mpa)130.850.8502.53.344642345678910

內件及偏心載荷介質密度kg/m3445塔釜液面離焊接接頭的高度mm585塔板分段數(shù)12345塔板型式浮閥塔板層數(shù)120每層塔板上積液厚度mm120最高一層塔板高度mm86950最低一層塔板高度mm7100填料分段數(shù)12345填料頂部高度mm填料底部高度mm填料密度kg/m3集中載荷數(shù)12345集中載荷kg0集中載荷高度mm0集中載荷中心至容器中心線距離mm0塔器附件及基礎塔器附件質量計算系數(shù)1基本風壓N/m2400基礎高度mm0塔器保溫層厚度mm50保溫層密度kg/m350裙座防火層厚度mm0防火層密度kg/m30管線保溫層厚度mm30最大管線外徑mm530籠式扶梯與最大管線的相對位置90場地土類型II場地土粗糙度類別B地震設防烈度8度(0.2g)設計地震分組第三組地震影響系數(shù)最大值max0.16阻尼比0.01塔器上平臺總個數(shù)13平臺寬度mm1200塔器上最高平臺高度mm87700塔器上最低平臺高度mm8000

裙座裙座結構形式圓筒形裙座底部截面內徑mm4800裙座與殼體連接形式對接裙座高度mm5000裙座材料名稱Q345R裙座設計溫度℃70裙座腐蝕裕量mm3裙座名義厚度mm25裙座材料許用應力MPa185裙座與筒體連接段的材料Q345R裙座與筒體連接段在設計溫度下許用應力MPa189裙座與筒體連接段長度mm108裙座上同一高度處較大孔個數(shù)2裙座較大孔中心高度mm950裙座上較大孔引出管內徑（或寬度）mm500裙座上較大孔引出管厚度mm10裙座上較大孔引出管長度mm250地腳螺栓及地腳螺栓座地腳螺栓材料名稱Q345地腳螺栓材料許用應力MPa170地腳螺栓個數(shù)40地腳螺栓公稱直徑mm68全部筋板塊數(shù)64相鄰筋板最大外側間距mm306.922筋板內側間距mm120筋板厚度mm40筋板寬度mm170蓋板類型整塊蓋板上地腳螺栓孔直徑mm85蓋板厚度mm55蓋板寬度mm0墊板有墊板上地腳螺栓孔直徑mm67墊板厚度mm24墊板寬度mm120基礎環(huán)板外徑mm5100基礎環(huán)板內徑mm4500基礎環(huán)板名義厚度mm55

計算結果容器殼體強度計算元件名稱壓力設計名義厚度(mm)直立容器校核取用厚度(mm)許用內壓(MPa)許用外壓(MPa)下封頭38383.855第1段圓筒38382.208第1段變徑段第2段圓筒第2段變徑段第3段圓筒第3段變徑段第4段圓筒第4段變徑段第5段圓筒第5段變徑段第6段圓筒第6段變徑段第7段圓筒第7段變徑段第8段圓筒第8段變徑段第9段圓筒第9段變徑段第10段圓筒上封頭38383.855裙座名義厚度(mm)取用厚度(mm)2525

風載及地震載荷0－0A－A裙座與筒體連接段1－1(筒體)1－1(下封頭)2－23－3762606759742737873737547737547500645497781475911475586475586壓力試驗時質量2.20179e+062.19893e+062.17706e+06605741605741風彎矩2.111e+102.075e+101.928e+101.924e+101.924e+10Mca(I)1.088e+101.072e+101.006e+101.004e+101.004e+10Mca(II)順風向彎矩(I)2.798e+092.75e+092.552e+092.546e+092.546e+09順風向彎矩(II)00000組合風彎矩2.111e+102.075e+101.928e+101.924e+101.924e+10地震彎矩注:計及高振型時,此項按B.24計算1.633e+101.6e+101.466e+101.463e+101.463e+10偏心彎矩00000需橫風向計算時2.161e+102.119e+101.948e+101.944e+101.944e+10

垂直地震力583531583508582429582402582402應力計算69.1669.1624.6525.5422.8512.7112.7155.0353.9947.4330.9630.9610.0310.0386.4686.4666.0168.5562.3911.3611.3616.1315.8714.089.199.19[]t185.00185.00189.00181.00181.00B110.94110.94116.84142.38142.38

組合應力校核(內壓),(外壓)87.4187.41許用值184.62184.62(內壓),(外壓)79.6779.5370.2840.9940.99許用值133.13133.13140.21170.85170.8584.2984.29許用值283.50283.5082.1484.4276.4820.5520.55許用值112.75112.75118.51152.58183.10233.00233.00許用值283.50283.50校核結果合格合格合格合格合格

計算結果地腳螺栓及地腳螺栓座基礎環(huán)板抗彎斷面模數(shù)mm35.12929e+09基礎環(huán)板面積mm24.52389e+06基礎環(huán)板計算力矩Nmm35699.7基礎環(huán)板需要厚度mm38.17基礎環(huán)板厚度厚度校核結果合格混凝土地基上最大壓應力MPa6.01地腳螺栓受風載時最大拉應力MPa3.03地腳螺栓受地震載荷時最大拉應力MPa2.69地腳螺栓需要的螺紋小徑mm53.6652地腳螺栓實際的螺紋小徑mm60地腳螺栓校核結果合格筋板壓應力MPa42.84筋板許用應力MPa97.16筋板校核結果合格蓋板最大應力MPa107.23蓋板許用應力MPa147蓋板校核結果|合格裙座與殼體的焊接接頭校核焊接接頭截面上的塔器操作質量kg737547焊接接頭截面上的最大彎矩Nmm1.94382e+10

對接接頭校核對接接頭橫截面mm2342308對接接頭抗彎斷面模數(shù)mm34.10769e+08對接焊接接頭在操作工況下最大拉應力MPa27.88對接焊接接頭拉應力許可值MPa130.32對接接頭拉應力校核結果合格搭接接頭校核搭接接頭橫截面mm2搭接接頭抗剪斷面模數(shù)mm3搭接焊接接頭在操作工況下最大剪應力MPa搭接焊接接頭在操作工況下的剪應力許可值MPa搭接焊接接頭在試驗工況下最大剪應力MPa搭接焊接接頭在試驗工況下的剪應力許可值MPa搭接接頭拉應力校核結果主要尺寸設計及總體參數(shù)計算結果裙座設計名義厚度mm25容器總容積mm31.57099e+12直立容器總高mm91138殼體和裙座質量kg415915附件質量kg0內件質量kg162694保溫層質量kg3226.7平臺及扶梯質量kg48963.8操作時物料質量kg131806液壓試驗時液體質量kg1.57099e+06吊裝時空塔質量kg448454直立容器的操作質量kg762606直立容器的最小質量kg500645直立容器的最大質量kg2.20179e+06

空塔重心至基礎環(huán)板底截面距離mm45500.8直立容器自振周期s2.55第二振型自振周期s0.40第三振型自振周期s0.14臨界風速(第一振型)9.74臨界風速(第二振型)雷諾系數(shù)12370302.46設計風速36.03風載對直立容器總的橫推力N377623地震載荷對直立容器總的橫推力N235214操作工況下容器頂部最大撓度mm85.9608容器許用外壓MPa注：內件質量指塔板質量；填料質量計入物料質量；偏心質量計入直立容器的操作質量、最小質量、最大質量中。

上封頭校核計算計算單位大連理工大學（盤錦校區(qū)）chemblock計算所依據(jù)的標準GB150.3-2011計算條件橢圓封頭簡圖計算壓力Pc2.36MPa設計溫度t70.00C內徑Di4800.00mm曲面深度hi2000.00mm材料Q345R(板材)設計溫度許用應力t181.00MPa試驗溫度許用應力181.00MPa鋼板負偏差C10.30mm腐蝕裕量C23.00mm焊接接頭系數(shù)0.85壓力試驗時應力校核壓力試驗類型液壓試驗試驗壓力值PT=1.25Pc=2.5000(或由用戶輸入)MPa壓力試驗允許通過的應力tT0.90s=283.50MPa試驗壓力下封頭的應力T==117.37MPa校核條件TT校核結果合格厚度及重量計算形狀系數(shù)K==0.5733計算厚度h==21.19mm有效厚度eh=nh-C1-C2=34.70mm最小厚度min=7.20mm名義厚度nh=38.00mm結論滿足最小厚度要求重量9985.03Kg壓力計算最大允許工作壓力[Pw]==3.85549MPa結論合格

下封頭校核計算計算單位大連理工大學（盤錦校區(qū)）chemblock計算所依據(jù)的標準GB150.3-2011計算條件橢圓封頭簡圖計算壓力Pc2.00MPa設計溫度t70.00C內徑Di4800.00mm曲面深度hi2000.00mm材料Q345R(板材)設計溫度許用應力t181.00MPa試驗溫度許用應力181.00MPa鋼板負偏差C10.30mm腐蝕裕量C23.00mm焊接接頭系數(shù)0.85壓力試驗時應力校核壓力試驗類型液壓試驗試驗壓力值PT=1.25Pc=3.3446(或由用戶輸入)MPa壓力試驗允許通過的應力tT0.90s=283.50MPa試驗壓力下封頭的應力T==157.02MPa校核條件TT校核結果合格厚度及重量計算形狀系數(shù)K==0.5733計算厚度h==17.95mm有效厚度eh=nh-C1-C2=34.70mm最小厚度min=7.20mm名義厚度nh=38.00mm結論滿足最小厚度要求重量9985.03Kg壓力計算最大允許工作壓力[Pw]==3.85549MPa結論合格

內壓圓筒校核計算單位大連理工大學（盤錦校區(qū)）chemblock計算所依據(jù)的標準GB150.3-2011計算條件筒體簡圖計算壓力Pc2.00MPa設計溫度t70.00C內徑Di4800.00mm材料Q345R(板材)試驗溫度許用應力181.00MPa設計溫度許用應力t181.00MPa試驗溫度下屈服點s315.00MPa鋼板負偏差C10.30mm腐蝕裕量C23.00mm焊接接頭系數(shù)0.85厚度及重量計算計算厚度==31.40mm有效厚度e=n-C1-C2=34.70mm名義厚度n=38.00mm重量381060.38Kg壓力試驗時應力校核壓力試驗類型液壓試驗試驗壓力值PT=1.25P=3.3446(或由用戶輸入)MPa壓力試驗允許通過的應力水平TT0.90s=283.50MPa試驗壓力下圓筒的應力T==274.12MPa校核條件TT校核結果合格壓力及應力計算最大允許工作壓力[Pw]==2.20845MPa設計溫度下計算應力t==139.33MPat153.85MPa校核條件t≥t結論合格1.8設計總結（輸入數(shù)據(jù)、計算結果、機械核算）計算和校核小節(jié)圓筒設計壓力(Mpa)設計溫度(℃)長度(mm)名義厚度(mm)直徑(mm)材料名稱(即鋼號)127093000384800Q345R風載及地震載荷0－0A－A裙座與筒體連接段1－1(筒體)1－1(下封頭)2－23－3組合風彎矩2.111e+102.075e+101.928e+101.924e+101.924e+10地震彎矩注:計及高振型時,此項按B.24計算1.633e+101.6e+101.466e+101.463e+101.463e+10地腳螺栓及地腳螺栓座地腳螺栓受風載時最大拉應力MPa3.03地腳螺栓受地震載荷時最大拉應力MPa2.69容器殼體強度計算元件名稱壓力設計名義厚度(mm)直立容器校核取用厚度(mm)校核結果封頭3838合格筒體3838合格裙座2525合格地腳螺栓材料名稱Q345地腳螺栓材料許用應力MPa170地腳螺栓個數(shù)40地腳螺栓公稱直徑mm68裙座材料名稱Q345R裙座設計溫度℃70裙座腐蝕裕量mm3裙座名義厚度mm25裙座高度mm5000裙座材料許用應力MPa185備注：其余塔的選型結果見附錄第二章?lián)Q熱器設計計算說明書2.1概述在不同溫度的流體間傳遞熱能的裝置稱為熱交換器，簡稱換熱器。在換熱器中至少要有兩種溫度不同的流體，一種流體溫度高，放熱；另一種流體溫度低，吸熱。在工程實踐中有時也會有兩種以上流體參加換熱的換熱器，但其基本原理與前一致。化工、石油、動力、食品等行業(yè)中廣泛使用各種換熱器，它們是上述這些行業(yè)的通用設備，占有十分重要的地位。隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，能源消耗量不斷增加，能源緊張已成為一個世界性問題。為緩和能源緊張的狀況，世界各國競相采取節(jié)能措施，大力發(fā)展節(jié)能技術，已成為當前工業(yè)生產和人民生活中一個重要課題。換熱器在節(jié)能技術改造中具有很重要的作用，表現(xiàn)在兩方面：一是在生產工藝流程中使用著大量的換熱器，提高這些換熱器效率，顯然可以減少能源的消耗；另一方面，用換熱器來回收工業(yè)余熱，可以顯著地提高設備的熱效率。2.2設計依據(jù)《浮頭式換熱器和冷凝器型式與基本參數(shù)》JB/T4714—92《固定管板式換熱器型式與基本參數(shù)》JB/T4715—92《立式熱虹吸式重沸器型式與基本參數(shù)》JB/T4716—92《管殼式換熱器》GB151-1999換熱器包括過程流股的加熱器，塔的再沸器和冷凝器。根據(jù)工藝衡算和工藝物料的要求，掌握物料流量、溫度、壓力、化學性質、物性參數(shù)等特性，結合AspenEnergyAnalyzer得出的有關設備負荷、傳熱面積、流程中的位置等來明確設計任務，選擇換熱器型式。在設計過程中，需滿足如下幾個方面的要求：（1）合理地實現(xiàn)所規(guī)定的工藝條件。（2）結構安全可靠。（3）便于制造、安裝、操作和維修。（4）經濟上合理。2.3換熱器的選型說明2.3.1類型與特點換熱器作為傳熱設備在工業(yè)中應用非常普遍，按照換熱的方式和原理不同，換熱設備分為直接式、蓄熱式和間壁式。間壁式換熱器又分為夾套式、管式、管殼式和板式。根據(jù)分離及利用生產工藝的特點，我們選擇管殼式換熱器，管殼式換熱器的主要形式大致可分為固定管板式、浮頭式、U型管式、外填料函式、滑動管板式、雙管板式及薄管板式幾種。管殼式換熱器是把管子和管板連接，再用殼體固定。其優(yōu)缺點如表2-1所示。表2-1換熱器優(yōu)缺點名稱特點相對費耗用金屬（kg/m2）固定管板式換熱器結構簡單、制造本低，使用廣泛，已系列化，管板最薄，但殼側不易清洗或檢修，所以殼程必須走清潔且不易結垢的流體。當兩流體溫差較大時，可采用具有膨脹節(jié)的殼體。但是不宜用于兩流體溫差過大（一般要<70℃）和殼程壓力過高（可通過改變材料、殼體厚度、封頭與管板設計來增加其可承受壓力）的場合。1.030浮頭式換熱器克服了固定式的缺點，管束的熱膨脹不受殼體的約束，檢修和清洗只要將整個管束抽出即可，但結構復雜，安裝時浮頭端泄露不好控制。適用于冷熱流體溫差較大，殼程介質腐蝕強、易結垢的情況。1.246U型管式換熱結構較浮頭簡單，但是管程不易清洗，且每根管流程不同，不均勻，且造價高，適用于高溫高壓情況下，不適合做大直徑設備。1.28外填料函式換熱器具有浮頭式換熱器優(yōu)點，又克服了固定式換熱器的缺點，結構簡單，制造方便，易于檢修和清洗，適合于殼程壓力不高、較嚴重腐蝕的介質、溫差較大而經常要更換管束的冷卻器。1.012.3.2物流流程的選擇對于高溫物流一般走管程，從而節(jié)省保溫層和減少殼體厚度，但是有時為了物料的散熱，增強冷卻效果，也可以使高溫流體走殼程；對于壓力較高的物流應該走管程；粘度較大的流體應該走殼程，在殼程可以得到較高的傳熱系數(shù)；對于壓力降有特定要求的工藝物流應走管程，因管程的傳熱系數(shù)和壓降計算誤差較?。涣髁枯^小的物流應走殼程，易使物流形成湍流狀態(tài)，從而增加傳熱系數(shù)；對于具有腐蝕性的物流走管程，否則對殼程和管程都會造成腐蝕；對于有毒流體宜走管程，使泄漏機會減少。2.3.3換熱管2.3.3.1換熱管規(guī)格在選擇管道規(guī)格時，通常選用Φ19mm的管子；對于易結垢的物料，為方便清洗，采用外徑Φ25mm或Φ38mm的管子；對于有氣液兩相流的工藝物流或者物流流量較大工藝物流，一般選用較大的管徑。表22換熱管規(guī)格表材料換熱管標準管子規(guī)格/mm外徑壁厚碳鋼低合金鋼GB/T8163GB9948≥14～302～2.5＞30～502.5～3573.5不銹鋼GB13296GB9948GB/T14976≥14～30＞1.0～2.0＞30～50＞2.0～3.057鋁鋁合金GB/T6893≤342.0～3.536～50＞50～55銅GB/T1527101.0～3.011～1819～30銅合金GB/T889010～121.0～3.0＞12～18＞18～25＞25～28鈦鈦合金GB/T362510～300.5～2.5＞30～40＞40～50管長在滿足設計要求的前提下，盡量選用較短的管子，以降低壓降。管程數(shù)隨著管程數(shù)增加，管內流速和傳熱系數(shù)均相應的增加，因此一般選在1～2或者4管程，不宜選用太高的管程數(shù)，以免壓力降過大。換熱管中心距心距為管徑的1.25～1.5倍，常用換熱管中心距一般按照表2-3選取表2-3換熱管中心距/mm換熱管外徑19253238換熱管中心距25324048分程隔板槽兩側相鄰管中心距38445260排列方式正三角形排列更為緊湊，管外流體的湍動程度高，給熱系數(shù)大，而正方形排列的管束清洗方便，對易結垢流體更為適用，如將管束旋轉45℃放置，也可提高給熱系數(shù)。折流板折流板可以改變殼程流體的方向，使其垂直于管束流動，獲得較好的傳熱效果。對于DN500mm，選擇一對；對于DN500～1000mm，選擇兩對；對于DN＞1000mm，選擇三對以上。裕量對于工藝物流間的換熱，留有40%?50%的裕量；對于工藝物流與公用工程間的換熱，留有15%?25%的裕量。2.4換熱器的選型計算換熱器E409殼程與管程的設計條件：設計一臺換熱器，使T403的出料氣換熱，達到預定溫度，使出料氣從58℃到40℃。實現(xiàn)實現(xiàn)氣液分離。根據(jù)上述流程選擇的原則再結合流股具體實際情況，熱物流走殼程，冷物流走管程。又因逆流的傳熱溫差較大，所以讓兩股流體逆流傳熱。2.4.1設計條件的確定表2-4換熱器設計條件操作條件參數(shù)殼程管程介質丙烯腈和水循環(huán)冷卻水質量流量/(kg/h)58616715225進口溫度/℃5820出口溫度/℃3825進口壓力/MPa0.080.15出口壓力/MPa0.070.142.4.2確定主要物性數(shù)據(jù)2.4.2.1定性溫度的確定殼程的定性溫度為℃管程的定性溫度為℃2.4.2.2流體有關物性數(shù)據(jù)表2-5殼程流體及管程流體的物性項目熱物流（殼程）冷物流（管程）密度（kg/m3）722.059993.957黏度（Pa.s）0.000300820.00091253導熱系數(shù)（W/(m.K)）0.1600.606比熱（kJ/(kg.℃)）2.3053.8282.4.3.工藝過程計算2.4.3.1熱流量由換熱網絡可以確定此換熱器所通過的熱流量為2.4.3.2平均傳熱溫差℃其中2.4.3.3傳熱面積根據(jù)《傳熱傳質過程設備設計》中對K值的范圍，假設，根據(jù)aspenEnergyAnalyzer得出了換熱面積為154m2。2.4.3.4傳熱管排列方式及管心距傳熱管按正三角形排列，如圖所示。根據(jù)的傳熱管規(guī)格，取常用的管心距t為25mm。圖2-6傳熱管正三角形排列方式換熱過程是無相變傳熱場合，采用Ⅰ級較高級冷拔傳熱管。2.4.3.5.殼體內徑換熱器殼體內徑取決于傳熱管數(shù)、管心距和傳熱管的排列方式。選用標準換熱器，忽略殼體壁厚，其殼體內徑約為，采用無縫鋼管制作筒體。2.4.3.6.折流板采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內徑的25%，切去的圓缺高度為取折流板間距為：500mm折流板數(shù)為考慮到進出口管的排布這里取折流板數(shù)塊，折流板圓缺面水平配置。2.4.3.7.傳熱系數(shù)的校核（1）殼程表面?zhèn)鳠嵯涤煽硕鞣ㄓ嬎憧傻闷渲? ——殼程流體的熱導率，；——當量直徑，；——管外流動雷諾數(shù)；——流體在定性溫度下的普朗特數(shù)；——流體在定性溫度下的粘度，；——流體在壁溫下的粘度，。則管子為正三角形排列時的當量直徑為殼程的流通截面積為殼程流量由AspenPlus模擬得到殼層流速則殼程流體的雷諾數(shù)為前式中的適應范圍為，符合前式要求。普朗特數(shù)為粘度矯正 則殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)（2）管內表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)管程為冷物流，無相變傳熱，則管程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為此公式的適用范圍是：低粘度流體；雷諾數(shù)；普朗特數(shù)；管長管徑之比；管程流體被加熱，n=0.4。管程流體的流通截面積為管程流量由AspenPlus模擬得到管程流體流速為管程流體的雷諾數(shù)為管程流體的雷諾數(shù)，適用于前式。普朗特數(shù)為以上各物性數(shù)據(jù)符合前式的適用范圍，可用于計算管程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。則管程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)eq\o\ac(○,3)污垢熱阻和管壁熱阻查閱化工工藝物性手冊得管外側污垢熱阻管內側污垢熱阻此換熱器管程選用較高級冷拔碳鋼傳熱管材料，其熱導率約為50，則管壁熱阻為d.總傳熱系數(shù)的確定經計算得到的與假設的基本一致，所選用的換熱器可以達到換熱要求。eq\o\ac(○,4)換熱面積的裕度換熱器所需要的換熱面積可用式估算傳熱面積換熱器實際的傳熱面積則換熱器的面積裕度為：換熱器E409的換熱面積裕度合適，可以滿足冷熱物流的換熱要求。2.4.4使用軟件進行輔助設計同時使用AspenExchangeDesign&Rating進行輔助設計，所得結果如下表所示。圖2-7EDR設計結果2.5換熱器的強度校核設計初步完成后，我們用AspenExchangerDesign&Rating中所能得到的數(shù)據(jù)對所設計出的換熱器進行初步機械校核。我們所用的軟件為SW6-2011。換熱器各部分計算數(shù)據(jù)如下表所示：表2-8換熱器強度校核固定管板換熱器設計計算計算單位大連理工大學（盤錦校區(qū)）chemblock設計計算條件殼程管程設計壓力0.8MPa設計壓力1.5MPa設計溫度65設計溫度30800mm管箱圓筒內徑Di800mm材料名稱Q245R材料名稱Q245R簡圖計算內容殼程圓筒校核計算前端管箱圓筒校核計算前端管箱封頭(平蓋)校核計算后端管箱圓筒校核計算后端管箱封頭(平蓋)校核計算管箱法蘭校核計算管板校核計算

前端管箱筒體計算計算單位大連理工大學（盤錦校區(qū)）chemblock計算所依據(jù)的標準GB150.3-2011計算條件筒體簡圖計算壓力Pc1.50MPa設計溫度t30.00C內徑Di800.00mm材料Q245R(板材)試驗溫度許用應力148.00MPa設計溫度許用應力t147.88MPa試驗溫度下屈服點s245.00MPa鋼板負偏差C10.30mm腐蝕裕量C22.00mm焊接接頭系數(shù)1.00厚度及重量計算計算厚度==4.08mm有效厚度e=n-C1-C2=9.70mm名義厚度n=12.00mm重量213.86Kg壓力試驗時應力校核壓力試驗類型液壓試驗試驗壓力值PT=1.25P=2.0000(或由用戶輸入)MPa壓力試驗允許通過的應力水平TT0.90s=220.50MPa試驗壓力下圓筒的應力T==83.47MPa校核條件TT校核結果合格壓力及應力計算最大允許工作壓力[Pw]==3.54301MPa設計溫度下計算應力t==62.61MPat147.88MPa校核條件t≥t結論筒體名義厚度大于或等于GB151中規(guī)定的最小厚度9.00mm,合格

前端管箱封頭計算計算單位大連理工大學（盤錦校區(qū)）chemblock計算所依據(jù)的標準GB150.3-2011計算條件橢圓封頭簡圖計算壓力Pc1.50MPa設計溫度t30.00C內徑Di800.00mm曲面深度hi209.00mm材料Q245R(板材)設計溫度許用應力t147.88MPa試驗溫度許用應力148.00MPa鋼板負偏差C10.30mm腐蝕裕量C22.00mm焊接接頭系數(shù)1.00壓力試驗時應力校核壓力試驗類型液壓試驗試驗壓力值PT=1.25Pc=2.0000(或由用戶輸入)MPa壓力試驗允許通過的應力tT0.90s=220.50MPa試驗壓力下封頭的應力T==98.56MPa校核條件TT校核結果合格厚度及重量計算形狀系數(shù)K==0.9438計算厚度h==3.84mm有效厚度eh=nh-C1-C2=7.70mm最小厚度min=3.00mm名義厚度nh=10.00mm結論滿足最小厚度要求重量65.46Kg壓力計算最大允許工作壓力[Pw]==3.00073MPa結論合格后端管箱筒體計算計算單位大連理工大學（盤錦校區(qū)）chemblock計算所依據(jù)的標準GB150.3-2011計算條件筒體簡圖計算壓力Pc1.50MPa設計溫度t30.00C內徑Di800.00mm材料Q245R(板材)試驗溫度許用應力148.00MPa設計溫度許用應力t147.88MPa試驗溫度下屈服點s245.00MPa鋼板負偏差C10.30mm腐蝕裕量C22.00mm焊接接頭系數(shù)1.00厚度及重量計算計算厚度==4.08mm有效厚度e=n-C1-C2=7.70mm名義厚度n=10.00mm重量179.78Kg壓力試驗時應力校核壓力試驗類型液壓試驗試驗壓力值PT=1.25P=2.0000(或由用戶輸入)MPa壓力試驗允許通過的應力水平TT0.90s=220.50MPa試驗壓力下圓筒的應力T==104.90MPa校核條件TT校核結果合格壓力及應力計算最大允許工作壓力[Pw]==2.81946MPa設計溫度下計算應力t==78.67MPat147.88MPa校核條件t≥t結論筒體名義厚度大于或等于GB151中規(guī)定的最小厚度9.00mm,合格

后端管箱封頭計算計算單位大連理工大學（盤錦校區(qū)）chemblock計算所依據(jù)的標準GB150.3-2011計算條件橢圓封頭簡圖計算壓力Pc1.50MPa設計溫度t30.00C內徑Di800.00mm曲面深度hi209.00mm材料Q245R(板材)設計溫度許用應力t147.88MPa試驗溫度許用應力148.00MPa鋼板負偏差C10.30mm腐蝕裕量C22.00mm焊接接頭系數(shù)1.00壓力試驗時應力校核壓力試驗類型液壓試驗試驗壓力值PT=1.25Pc=2.0000(或由用戶輸入)MPa壓力試驗允許通過的應力tT0.90s=220.50MPa試驗壓力下封頭的應力T==98.56MPa校核條件TT校核結果合格厚度及重量計算形狀系數(shù)K==0.9438計算厚度h==3.84mm有效厚度eh=nh-C1-C2=7.70mm最小厚度min=3.00mm名義厚度nh=10.00mm結論滿足最小厚度要求重量65.46Kg壓力計算最大允許工作壓力[Pw]==3.00073MPa結論合格殼程圓筒計算計算單位大連理工大學（盤錦校區(qū)）chemblock計算所依據(jù)的標準GB150.3-2011計算條件筒體簡圖計算壓力Pc0.80MPa設計溫度t65.00C內徑Di800.00mm材料Q245R(板材)試驗溫度許用應力148.00MPa設計溫度許用應力t147.44MPa試驗溫度下屈服點s245.00MPa鋼板負偏差C10.30mm腐蝕裕量C22.00mm焊接接頭系數(shù)1.00厚度及重量計算計算厚度==2.18mm有效厚度e=n-C1-C2=8.70mm名義厚度n=11.00mm重量660.00Kg壓力試驗時應力校核壓力試驗類型液壓試驗試驗壓力值PT=1.25P=1.0000(或由用戶輸入)MPa壓力試驗允許通過的應力水平TT0.90s=220.50MPa試驗壓力下圓筒的應力T==46.48MPa校核條件TT校核結果合格壓力及應力計算最大允許工作壓力[Pw]==3.17227MPa設計溫度下計算應力t==37.18MPat147.44MPa校核條件t≥t結論筒體名義厚度大于或等于GB151中規(guī)定的最小厚度9.00mm,合格

延長部分兼作法蘭固定式管板設計單位大連理工大學（盤錦校區(qū)）chemblock設計計算條件簡圖設計壓力ps0.8MPa設計溫度Ts65平均金屬溫度ts48裝配溫度to15殼材料名稱Q245R設計溫度下許用應力[]t147.4Mpa程平均金屬溫度下彈性模量Es1.996e+05Mpa平均金屬溫度下熱膨脹系數(shù)s1.111e-05mm/mm圓殼程圓筒內徑Di800mms11mmse8.7mm筒殼體法蘭設計溫度下彈性模量Ef’1.988e+05MPa殼程圓筒內直徑橫截面積A=0.25Di25.027e+05mm2殼程圓筒金屬橫截面積As=s(Di+s)2.21e+04mm2管設計壓力pt1.5MPa箱設計溫度Tt30圓材料名稱Q245R筒設計溫度下彈性模量Eh1.995e+05MPa管箱圓筒厚度(管箱為高頸法蘭取法蘭頸部大小端平均值)h15mm管箱圓筒厚度he13mm管箱法蘭設計溫度下彈性模量Et”1.995e+05MPa材料名稱20(GB9948)換管子平均溫度tt22.5設計溫度下管子材料許用應力[]tt149.2MPa設計溫度下管子材料屈服應力st230.9MPa熱設計溫度下管子材料彈性模量Ett1.988e+05MPa平均金屬溫度下管子材料彈性模量Et2.009e+05MPa平均金屬溫度下管子材料熱膨脹系數(shù)t1.092e-05mm/mm管管子外徑d19mm管子壁厚t2mm注：

管子根數(shù)n886換熱管中心距S25mm換一根管子金屬橫截面積106.8mm2換熱管長度L3000mm管子有效長度(兩管板內側間距)L12840mm管束模數(shù)Kt=Etna/LDi8367MPa管子回轉半徑6.052mm熱管子受壓失穩(wěn)當量長度lcr400mm系數(shù)Cr=130.3比值lcr/i66.1管子穩(wěn)定許用壓應力()MPa管管子穩(wěn)定許用壓應力()86.19MPa材料名稱Q345R設計溫度tp65管設計溫度下許用應力181MPa設計溫度下彈性模量Ep1.988e+05MPa管板腐蝕裕量C24mm管板輸入厚度n80mm管板計算厚度69.7mm隔板槽面積(包括拉桿和假管區(qū)面積)Ad0mm2板管板強度削弱系數(shù)0.4管板剛度削弱系數(shù)0.4管子加強系數(shù)K=4.078管板和管子連接型式焊接管板和管子脹接(焊接)高度l3mm脹接許用拉脫應力[q]MPa焊接許用拉脫應力[q]74.59MPa

管材料名稱20MnMo管箱法蘭厚度130mm法蘭外徑1000mm箱基本法蘭力矩4.717e+07Nmm管程壓力操作工況下法蘭力2.604e+07Nmm法蘭寬度100mm法比值0.01625比值0.1625系數(shù)(按h/Di,/Di,查<<GB151-1999>>圖25)0.00蘭系數(shù)”(按h/Di,/Di,查<<GB151-1999>>圖26)0.003229旋轉剛度180.5MPa材料名稱Q345R殼殼體法蘭厚度72mm法蘭外徑1000mm體法蘭寬度100mm比值0.01087法比值0.09系數(shù),按h/Di,/Di,查<<GB151-1999>>圖250.00蘭系數(shù),按h/Di,/Di,查<<GB151-1999>>圖260.0007489旋轉剛度33.92MPa法蘭外徑與內徑之比1.25殼體法蘭應力系數(shù)Y(按K查<<GB150－2011>>表7-9)8.83旋轉剛度無量綱參數(shù)0.003184膨脹節(jié)總體軸向剛度0N/mm

管板第一彎矩系數(shù)(按,查<<GB151-1999>>圖27)0.1633系系數(shù)12.75系數(shù)(按查<<GB151－98>>圖29)2.775換熱管束與不帶膨脹節(jié)殼體剛度之比4.309數(shù)換熱管束與帶膨脹節(jié)殼體剛度之比管板第二彎矩系數(shù)(按K,Q或查<<GB151-1999>>圖28(a)或(b))3.57系數(shù)（帶膨脹節(jié)時代替Q）0.002865計系數(shù)(按K,Q或Qex查圖30)0.01264法蘭力矩折減系數(shù)0.2012管板邊緣力矩變化系數(shù)2.57算法蘭力矩變化系數(shù)0.4829管管板開孔后面積Al=A-0.25nd22.514e+05mm2板參管板布管區(qū)面積(三角形布管)(正方形布管)4.796e+05mm2數(shù)管板布管區(qū)當量直徑781.4mm系數(shù)0.5002系系數(shù)0.3764數(shù)系數(shù)6.768計系數(shù)(帶膨脹節(jié)時代替Q)10.36算管板布管區(qū)當量直徑與殼體內徑之比0.9768管板周邊不布管區(qū)無量綱寬度k=K(1-t)0.09477

僅有殼程壓力Ps作用下的危險組合工況(Pt=0)不計溫差應力計溫差應力換熱管與殼程圓筒熱膨脹變形差