Ректификационная колонна. 1 Конструкция колонны и условие эксплуатации
 Скачать 1.44 Mb.
|
1 Конструкция колонны и условие эксплуатации1.1 Проектируемый аппарат предназначен для ведения тепломассобменных процессов. Колонный аппарат состоит из цельносварного корпуса и оборудован внутренними устройствами. В качестве внутренних устройств для ведения технологического процесса используют 40 колпачковых тарелок. Расстояние между тарелками 500 мм. Кроме этого в аппарате имеются штуцера, предназначенные для подвода сырья, вывода продукта, замера температуры и давления. Аппарат оборудован люками-лазами для ремонта и обслуживания. 1.2 Внешние условия работы Аппарат установлен в 3 ветровом районе, фундамент на грунтах средней плотности. Минимальная температура холодной десятидневки минус 36 С. Аппарат теплоизолирован минеральной ватой, толщина изоляции sиз=80 мм и покрыта алюминиевой фольгой. Район не сейсмичный. 2 Основные расчетные параметры2.1 Техническая характеристика Аппарат работает под давлением. Избыточное давление в аппарате 10 МПа, диаметр аппарата 1200 мм, рабочая температура 250 С. Среда горячие светлые нефтепродукты. 2.2 Группа аппарата Условие работы аппарата [1] - взрывоопасная среда и внутреннее давление. По условиям работы аппарат относится к I группе, поэтому процент контроля сварных швов принимается равным 100 % по ГОСТ 6996-86. 2.3 Рабочая и расчетная температура Расчетная температура TR – это температура для определения физико-механических характеристик конструкционного материала и допускаемых напряжений. Она определяется на основании теплового расчета или результатов испытаний. Если при эксплуатации температура элемента аппарата может повысится до температуры соприкасающейся с ним среды, расчетная температура принимается равной рабочей, но не менее 20 С. Проектируемый аппарат снабжен изоляцией препятствующей охлаждению или нагреванию элементов аппаратов внешней средой. Рабочая температура аппарата Т=250 С. Расчетная температура ТР =250 С. 2.4 Рабочее, расчетное и условное давление Рабочее давление P – максимальное избыточное давление среды в аппарате при нормальном протекании технологического процесса без учета допускаемого кратковременного повышения давления во время действия предохранительного устройства P=1,4 МПа. Расчетное давление PR – максимальное допускаемое рабочее давление, на которое производится расчет на прочность и устойчивость элементов аппарата при максимальной их температуре. Как правило, расчетное давление может равняться рабочему давлению. Расчетное давление может быть выше рабочего в следующих случаях: если во время действия предохранительных устройств давление в аппарате может повыситься более чем на 10% от рабочего, то расчетное давление должно быть равно 90% давления в аппарате при полном открытии предохранительного устройства; если на элемент действует гидростатическое давление от столба жидкости в аппарате, значение которого свыше 5% расчетного, то расчетное давление для этого элемента соответственно повышается на значение гидростатического давления. Поскольку аппарат снабжен предохранительным клапанном и рабочее давление P>0,07 МПа РR1=1,1P, (0) где P – рабочее давление, P=10 МПа; PR1=1,110=11 МПа. Пробное давление для испытания аппарата определим по формуле , (0)где []20 – допускаемое напряжение материала при 20 °С, []20=196 МПа; []tR – допускаемое напряжение материала при расчетной температуре t=250 °С, []250=145 МПа.  МПа.Условное давление для выбора узлов и фланцевых соединений определим по формуле , (0) МПа.2.5 Выбор материала По условиям работы аппарата, как в рабочих условиях так и в условиях монтажа, ремонта, нагрузок от веса и ветровых нагрузок, для этих условий выбираем сталь 16ГС область применения от –40 С до +475 С, по давлению не ограничена. Выбрали по ОСТ 26-291-94, ГОСТ 14249-89 сталь 16ГС. 2.6 Допускаемые напряжения Определим допускаемые напряжение для стали 16ГС с толщиной стенки свыше 32 мм при ТР=250 С. По ГОСТ 14249-89 []=145 МПа. 2.7 Модуль продольной упругости Выбираем расчетное значение модуля продольной упругости Е=1,75105 МПа. 2.8 Прибавки к расчетным толщинам конструктивных элементов Прибавка на коррозию металла принимаем С1=2 мм. Прибавка на минусовое значение по толщине листа принимаем 5% и далее не учитываем С2=0 мм. 2.9 Коэффициенты прочности сварных швов Корпус имеет продольные и кольцевые сварные швы. Применим автоматическую сварку род слоем флюса со сплошным проваром. Для корпуса аппарата выбираем стыковые швы. Значение коэффициента прочности сварных швов принимаем =1. Приварка штуцеров будет выполняться в ручную с подваркой корня шва и значение коэффициента прочности сварных швов принимаем =1. 3 Расчет на прочность и устойчивость корпуса аппарата от расчетного давления 3.1 Расчет обечайки нагруженной внутренним избыточным давлением Цель расчета: расчет на прочность, определение толщины стенки аппарата удовлетворяющая условиям прочности. Расчетная схема аппарата приведена на рисунке 1. Исходные данные для расчета: расчетное давление PR = 11МПа; диаметр колонны D=1200 мм; допускаемое напряжение при T=250 С, []=145 МПа; коэффициент прочности сварного шва =1; общая прибавка к толщине металла С=2 мм.  Рисунок 1 – Расчетная схема аппарата |