ЦМТС. Классификация оборудования

• Название: Классификация оборудования
• Дата: 30.09.2022
• Размер: 177.5 Kb.
• Имя файла: lekcii_EHO.doc
• Тип: Документы; #707031

КЛАССИФИКАЦИЯ ОБОРУДОВАНИЯ

На нефтеперерабатывающих заводах осуществляется большое число разнообразных процессов, предназначенных для получения из исходного сырья (нефти или газа) целевых продуктов: бензи­на, керосина, дизельного топлива, масла, парафина, битумов, наф­теновых кислот, сульфокислот, деэмульгаторов, кокса, сажи и др., Е1ключая сырье для химической промышленности. Такими процес­сами являются: транспортирование газов, жидкостей и твердых материалов; нагревание, охлаждение, перемешивание и сушка ве­ществ; разделение жидких и газовых неоднородных смесей; из­мельчение и классификация твердых материалов и другие физи­ческие и физико-химические процессы. В последние годы в неф­теперерабатывающей промышленности все больший объем зани­мают химические процессы как основа глубокой переработки нефтяного сырья.

Однотипные физические, физико-химические и химические про­цессы характеризуются общими закономерностями и в различных производствах осуществляются в машинах и аппаратах, рабо­тающих по одному принципу.

Общие для различных производств нефтепереработки процес­сы в зависимости от основных законов, определяющих их, под­разделяют на:

1. 
   гидромеханические процессы (перемещение жидкостей и га­зов, разделение жидких и газовых неоднородных систем, переме­шивание жидкостей);
   
2. 
   тепловые процессы (нагревание, охлаждение, выпаривание, конденсация);
   
3. 
   массообменные процессы (они объединены законами массо-передачи и включают перегонку, ректификацию, абсорбцию, ад­сорбцию, экстракцию, кристаллизацию и сушку);
   
4. 
   механические процессы (измельчение, транспортирование, сортировка и смешение твердых веществ);
   

5) химические процессы (они объединены законами химиче-
ской кинетики и включают разнообразные химические реакции).

Все названные процессы осуществляются в соответствующих аппаратах и машинах, конструкция которых определяется наибо­лее целесообразным способом и конкретными условиями осущест­вления данного процесса.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

Технологический расчет необходим для определения основных размеров оборудования, обеспечивающих оптимальный режим ра­боты его. Для этого определяют массовые потоки перерабатывае­мых материалов, энергетические затраты, необходимые для осу­ществления процесса. Путем анализа кинетических закономерно­стей находят такие оптимальные условия процесса, при которых размеры оборудования минимальны. Например, при проектиро­вании теплообменных аппаратов можно при различных размерах поверхностей теплообмена обеспечить равное количество переда­ваемого тепла за счет соответствующих скоростей движения теп-лообменивающихся сред. Чем больше эти скорости, тем меньше требуемая поверхность теплообмена, но тем выше затраты энер­гии на преодоление гидравлических сопротивлений, вызванных увеличением скорости. Поэтому при проектировании производится

расчет нескольких вариантов, чтобы был возможен выбор наибо­лее эффективных условий работы при наименьших затратах.

Технологический расчет оборудования проводят в определен­ной последовательности. Сначала на основе законов сохранения массы и энергии составляют материальный и энергетический ба­лансы.

Из закона сохранения массы выводится уравнение материаль­ного баланса:

2 G„= J Ос + 2 0_н.п (1.1)

где G_B— масса исходных (начальных) материалов; G_lt—масса конечных продуктов; G_B. в — масса необратимых потерь вещества.

Материальный баланс для непрерывных процессов составляется-на единицу времени, а для периодических процессов — на одну операцию.

Соответственно из закона сохранения энергии следует уравне­ние энергетического (теплового) баланса:

2<2н=2<2к+2<2п (1.2>

где 2Q_B — вводимое (начальное) тепло;

2Q„— тепло, уходящее из аппарата с продуктами (конечное); 2Qh — потери тепла в окружающую среду.

Вводимое тепло включает тепло, вносимое с исходными веще­ствами, тепло, подводимое извне, и тепловой эффект физических: или химических превращений. Тепловой эффект является положи­тельной величиной, если процесс сопровождается выделением теп­ла, и отрицательной — если в ходе процесса тепло поглощается.

Материальный и тепловой балансы для удобства составляют в виде схем или таблиц, где указывают все статьи поступления и расхода. В случае сложных аппаратов материальный и энергети­ческий балансы составляют для отдельных частей (участков) ап­парата.

После составления материального и энергетического (теплово­го) балансов определяют движущую силу и скорость процесса, протекающего в аппарате, чтобы определить основные, определяю­щие размеры последнего.

Известно, что всякий процесс протекает до тех пор, пока систе­ма не придет в состояние равновесия. Например, при контакте двух тел с разными температурами процесс завершится тогда, когда температура обоих тел станет одинаковой, т. е. наступит со­стояние равновесия. Разность температур теплообменивающихся тел является движущей силой процесса теплообмена. Чем больше эта разность, т. е. чем больше отличается состояние системы от условий, соответствующих равновесным, тем интенсивнее протека­ет процесс. Таким образом, степень отличия системы от равновес­ной представляет собой движущую силу процесса.

МЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

Процессы, для которых проектируется оборудование нефтеперера­батывающих заводов, отличаются чрезвычайным разнообразием параметров. Основными эксплуатационными параметрами явля­ются температура, давление и физико-химические свойства сре­ды. Для технологического оборудования характерен непосредст­венный контакт со средами, поэтому при широком интервале, па­раметров работы оборудования часто проявляется сильное агрес­сивное воздействие среды, зависящее от ее физического состояния и химических свойств.

Оборудование должно быть надежным и безопасным в экс­плуатации. Такие условия, как высокая производительность, по­вышенные взрыво- и пожароопасность среды, продолжительная непрерывная работа обусловили дополнительные требования к конструкции оборудования нефтеперерабатывающих заводов.

Оборудование считается надежным, если оно полностью соот­ветствует технологическому назначению в пределах заданных па­раметров работы, если исключена возможность нарушения цело­стности и рабочей пригодности всей конструкции, ее узлов и дета­лей и, следовательно, возможность аварий.

Автоматическое регулирование и поддержание заданного ре­жима технологического процесса, которое осуществляется в на­стоящее время повсеместно, в сочетании с разнообразными част­ными решениями (например, установка предохранительных клапанов, систем сигнализации и др.) обеспечивает работу обору­дования в строго определенных пределах параметров. Поэтому надежность оборудования обусловлена прежде всего его конст­рукцией и уходом за ним в процессе эксплуатации.

Надежность конструкции обеспечивается механическим расче­том, т. е. расчетом на прочность оборудования в целом, его узлов и деталей. Для изготовления оборудования выбирают такие конст­рукционные материалы, свойства которых на протяжении установ­ленного срока непрерывной эксплуатации не ухудшаются по срав­нению с допускаемыми для каждого конкретного случая нормами.

Конструкция должна обеспечить наибольшую долговечность оборудования — продолжительность сохранения минимально допу­стимой надежности в условиях эксплуатации и принятой системы обслуживания (ухода и ремонтов). Однако при увеличении долго­вечности конструктивным путем (за счет увеличения толщины стенки аппарата, диаметра вала машины и т. д.) или путем при­менения высококачественных конструкционных материалов повы-

шается стоимость оборудования, а это не всегда целесообразно. Следует помнить, что быстрое совершенствование технологических процессов в нефтепереработке требует частого переоснащения тех­нологических установок и целых комплексов. И тогда оборудова­ние списывается не из-за потери надежности, а вследствие техно­логической, а иногда и конструктивной отсталости (вследствие освоения промышленностью новой ■ технологии процесса, новых конструкционных материалов и др.). Поэтому при установлении проектной долговечности следует исходить из перспективности технологического и конструктивного решения каждого вида обо­рудования.

Конструкция оборудования должна быть технологичной в из­готовлении, удобной для транспортировки, монтажа и ремонта. Она должна быть максимально экономичной, что определяется прежде всего минимальным расходом конструкционных материа­лов, особенно дефицитных, дорогостоящих.

Только правильно проведенный расчет на прочность или жест­кость может удовлетворить все требования, предъявляемые к конструкции оборудования.

После определения всех конструктивных размеров аппарата или машины составляют рабочие чертежи, по которым на маши­ностроительном заводе изготовляют данное оборудование.

Несмотря на многообразие процессов и видов оборудования нефтеперерабатывающей промышленности, за последние годы про­ведена большая работа по унификации ряда аппаратов и машин, а также узлов и деталей к ним. Это значительно облегчило их проектирование и изготовление и повысило эффективность использования.
ОСНОВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НЕФТЕЗАВОДСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Исходя из условий, в которых работает различное оборудование нефтеперерабатывающих заводов, к конструкционным материа­лам, применяемым для его изготовления, могут предъявляться следующие основные требования: высокая механическая проч­ность, высокая коррозионная стойкость, жаростойкость, жаропроч­ность, стойкость к высоким и низким температурам, знакопере­менным нагрузкам и др.

Аппаратуру для нефтеперерабатывающих заводов изготовляют главным образом сваркой; исключение составляют кованые аппа­раты, работающие при очень высоких давлениях. Поэтому приме­няемый конструкционный материал должен обладать хорошей свариваемостью.

Основным конструкционным материалом для нефтеаппаратуры являются стали, поставляемые в виде листового и сортового про­ката, труб, поковок или отливок. Применяют также чугун и цвет­ные металлы. Неметаллические материалы, в том числе полимер­ные, в качестве конструкционных применяют редко; они служат в основном для облицовки или футеровки оборудования и отдель­ных узлов и деталей.
ОСНОВНЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

ОБОРУДОВАНИЯ,ИХ РАСЧЕТ

Оборудование нефтеперерабатывающих заводов в основном представляет собой аппараты для осуществления одного или од­новременно нескольких процессов, в ходе которых перерабаты­вается то или иное вещество. Исключение составляют емкости, служащие только для хранения веществ.

Учитывая необходимость комплектации обечаек днищами и другими деталями, на которые имеются нормали, при конструиро­вании диаметр их необходимо привести в соответствие с установ­ленным ГОСТ рядом внутренних базовых диаметров цилиндриче­ских обечаек.

Для стальных обечаек в ГОСТ рекомендуются следующие диа­метры: от 200 до 400 мм через каждые 50 мм, от 500 до 1200 мм через 100 мм, от 1400 до 4000 мм через 200 мм, от 4500 до 6000 мм через 500 мм, 6400 мм, от 7000 до 12 000 мм через 1000 мм, от 12 ООО до 20 000 мм через 2000 мм.

Расчетная длина обечайки обычно приводится в соответствие с размерами листового материала для возможно более рацио­нального его раскроя.

Цилиндрическая форма придается обечайке путем вальцовки и последующей калибровки (технологической правки). Точность изготовления контролируется допускаемыми отклонениями на длину окружности разверток и смещение кромок в сварных швах обечаек. Эти данные имеются в специальной литературе. Напри­мер, для углеродистой стали толщиной s = 20 мм допуск на дли­ну окружности развертки не превышает ±7 мм; для всех толщин смещение кромок в продольном шве не должно превышать 0,1 s, но не выше 4 мм, в кольцевых швах — 0,25 s, но не выше 6 мм. Для легированных сталей требования к отклонениям несколько строже.

На стальные цилиндрические обечайки установлены допуски также по прямолинейности оси и овальности цилиндра. Отклоне­ние от прямолинейности не должно превышать 0,2% от длины, но не выше 30 мм при любой длине обечайки.

Для аппаратов, работающих под внутренним давлением, допу­скается овальность до 0,01 D, но не более 20 мм; для вакуумных аппаратов—до 0,005 D, но не более 20 мм (D— наружный диа­метр обечайки).

Большинство аппаратов нефтеперерабатывающих заводов из­готовляют в соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением», утвержден­ными Госгортехнадзором СССР (Государственным комитетом по надзору за безопасным ведением работ в промышленности и гор­ному надзору). Этими правилами установлены основные положе­ния по устройству, конструированию, изготовлению, испытанию и езопасной эксплуатации аппаратов, работающих под давлением выше 0,07 МН/м², а также сосудов для хранения и транспорти­рования сжиженных газов, давление паров которых при темпе ратуре 50 °С превышает 0,07 МН/м² няются на аппараты емкостью ме­нее 25 л, у которых произведение емкости (в л) на давление (в МН/м²) не превышает 20.


Рис. III.-1. Плавный переход от толстого листа к тонкому в сварном стыке:

а —с односторонним скосом; б — с двух­сторонним скосом.
К конструкции аппарата предъ­являются, в частности, следующие требования доступ внутрь аппара­та для периодического осмотра; преимущественно стыковые свар­ные швы; плавный переход в свар­ном стыке от толстого листа к тон­кому, если разность толщин соеди­няемых листов более 5 мм или бо­лее 30% от толщины тонкого ли­ста (рис. III-1); отсутствие люков и штуцеров на продольных свар­ных швах; смещение по отношению друг к другу продольных швов в

соседних обечайках корпуса на величину, не меньшую, чем трех­кратная толщина листа, но не менее 100 мм, и др.
ГАБАРИТНОСТЬ

При проектировании крупных корпусов необходимо с самого на­чала согласовать их габариты с условиями доставки готового ап­парата на монтажную площадку. Различают габаритное и нега­баритное оборудование.

Под габаритным понимается такое оборудование, размеры которого не выходят за пределы габаритов железнодорожного подвижного состава, установленных ГОСТ.. Такое оборудование можно перевозить по железной дороге без всяких ограничений.

Негабаритное оборудование делится на следующие категории: 1) оборудование, которое можно перевозить по железной дороге только при соблюдении определенных, согласованных с руковод­ством железных дорог, условий и мероприятий; 2) оборудование, которое можно перевозить по существующим шоссейным или вод­ным путям; 3) оборудование, которое невозможно перевозить лю­бым видом транспорта.

Очертания и габариты оборудования для различных способов перевозки имеются в специальных справочных пособиях соответ­ствующих ведомств.

Если условия перевозки не позволяют изготовить оборудова­ние в полностью собранном виде, то конструкция должна позво­лять изготовление его из отдельных узлов и деталей, соединяемых посредственно на монтажной площадке. Например, аппарат, являющийся габаритным по диаметру, но по длине выходящий за пределы габаритов подвижного состава, должен перевозиться по железной дороге частями максимально допустимой длины.
УКРЕПЛЕНИЕ ВЫРЕЗОВ В СТЕНКАХ АППАРАТОВ

Каждый аппарат соединяется с другими аппаратами или с тру­бопроводами посредством штуцеров. Доступ внутрь аппарата осу­ществляется через специальные люки и лазы.

Для установки штуцеров и люков в корпусах аппаратов (на обечайке или в днищах) вырезают отверстия. Эти от­верстия ослабляют стенки ап­паратов: во-первых, умень­шается площадь сечения ап­парата по оси отверстия; во-вторых, по краю отверстия возникают местные напряже­ния, которые могут в пять раз превысить напряжения в целом сечении аппарата. Для того чтобы предотвратить

ослабление, стенки аппарата в местах вырезов укрепляют так, чтобы компенсировать площадь вырезанного сечения металла.

Существует много способов укрепления вырезов (штуцером, втулкой, утолщением стенки), но в аппаратостроении применяют главным образом укрепляющие кольца, устанавливаемые снаружи аппарата.

Во всех случаях, когда диаметр патрубка штуцера больше 50 мм, укрепление вырезов в аппаратах обязательно. Отверстия диаметром менее 50 мм также укрепляют, если возможны резкие колебания давления в аппарате или если штуцеры расположены близко друг от друга.

Иногда установка укрепляющих колец невозможна из-за пе­регруженности аппарата штуцерами или по другим конструктив­ным причинам. В этих случаях вырез укрепляют увеличением толщины патрубка штуцера или толщины стенки самого аппа­рата.

На рис. III-18 показан один из способов сварки укрепляюще­го кольца с аппаратом и патрубком штуцера. В укрепляющих кольцах предварительно сверлят отверстие и нарезают резьбу М10. Отверстие служит дл51 обнаружения в процессе эксплуата­ции и при испытаниях пропусков в сварном шве, соединяющем па­трубок штуцера и корпус аппарата. При испытаниях через отвер­стие можно подать воздух и проверить плотность приварки само­го укрепляющего кольца к корпусу и патрубку.

Толщина укрепляющих колец та же, что и стенки аппарата на данном участке. Для биметаллических корпусов толщину укрепляющего кольца принимают равной толщине основного слоя.

Расчет укрепляющего кольца сводится к определению его на­ружного диаметра. Если за исходное условие расчета взять равенство площади удаленного в корпусе сечения металла и сече­ния укрепляющего кольца, то наружный диаметр укрепляющего кольца, в зависимости от коэффициента прочности сварного шва, окажется равным 1,9—2 наружным диаметрам патрубка штуцера. При проектировании пользуются утвержденными нормалями, в которых даны все размеры укрепляющих колец.

Сварные швы, соединяющие укрепляющее кольцо с корпусом аппарата, рассчитывают на срез. Расчет показывает, что при при­варке валиковым швом катет его должен равняться толщине кольца. Сварной шов укрепляющего кольца должен отстоять от меридирнального сварного шва корпуса не менее чем на две тол­щины его стенки, но не менее чем на 30 мм. Правилами Госгор-технадзора в отдельных случаях допускается устройство отвер­стия на сварных швах. В этом случае шов должен иметь двусто­ронний провар.
ФЛАНЦЕВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Фланцы служат для разъемного соединения трубопроводов, ар­матуры, составных корпусов аппаратов или отдельных аппаратов друг с другом. Фланец является элементом фланцевого соедине­ния и представляет собой диск с отверстием для крепежных бол­тов. Круглые диски легче изготовить, поэтому применяют глав­ным образом круглые фланцы. Фланцы иной формы (например, прямоугольной, треугольной) применяют только тогда, когда это вызвано особыми технологическими или конструктивными усло­виями.

В литой и кованой аппаратуре фланцы выполняют как одно целое с корпусом аппарата. В сварной аппаратуре и для трубо­проводов фланцы изготовляют штамповкой и механической об­работкой и приваривают к трубе или обечайке. В случае не­обходимости фланцы можно присоединить к трубе с помощью резьбы.

Конструкция и материал фланцев зависят от условий, в ко­торых он будет работать, и выбираются по ГОСТ или нормалям в соответствии с условным давлением, температурой и агрессив­ными свойствами среды. Необходимо помнить, что для светлых нефтепродуктов, независимо от рабочего давления среды, приме­няют фланцы, рассчитанные на условное давление не ниже 1,6 МН/м².

Конструктивно фланцы отличаются способом соединения с патрубком или обечайкой и формой сопрягаемых поверхностей, между которыми зажимается уплотняющая прокладка. На рис. III-19 показаны способы приварки фланцев к патрубкам.

Наиболее простые по конструкции плоские приварные флан­цы применяют при условном давлении до 2,5 МН/м² и темпера­туре до 300 °С. Фланцы приварные встык используют без ограничения давлений и температур. Накидные, или свободные, флан­цы применяют при условных давлениях до 2,5 МН/м².


На рис. III-20 приведены наиболее часто применяемые формы поверхностей сопряжения фланцев. Плоская поверхность (а) с прокладкой прямоугольного сечения допускается при условном давлении до 2,5 МН/м²; поверхность с выступом и впадиной (б)

с прокладкой прямоугольного сечения — до 4 МН/м²; поверх­ность «шип—паз» (в)с прокладкой прямоугольного или круглого сечения — до 6,4 МН/м². При давлении выше 6,4 МН/м² приме-


няется металлическая прокладка овального или восьмиугольного сечения; в этом случае на поверхностях сопрягаемых фланцев протачивают одинаковые фасонные канавки.

Если по условиям эксплуатации невозможно применять про­кладки, то плотность между сопрягаемыми фланцами обеспечи­вается специальной обтюрацией (уплотнением) за счет опреде­ленной формы и тщательной механической обработки (шлифовки) сопрягаемых поверхностей. В этом случае сопрягаемые по­верхности могут быть плоскими, сферическими или коническими.

ТИПЫ ПРОКЛАДОК


Плотное соединение сопрягаемых фланцев, как правило, обес­печивается установкой между ними прокладок. Прокладка долж­на быть пластичной, эластичной, стойкой к данной среде, прочной в условиях эксплуатации и долговечной.

На рис. III-21 приведены поперечные сечения наиболее рас­пространенных прокладок. Прокладки прямоугольного сечения изготовляют из всех материалов, перечисленных в табл. Ш-7, прокладки круглого сечения — из металлов, овального, восьми­угольного, зубчатого сечения — из сталей. Широко применяют плоские и гофрированные комбинированные прокладки, пред­ставляющие собой асбестовый картон в оболочке из стали, алюминия, меди, латуни, никеля, монеля. Их устанавливают при тем­пературе среды до 540 °С и давлении до 6,4 МН/м². Применяют также комбинированные прокладки из металла в неметаллической оболочке. В этих случаях оболочку изготовляют из фторопласто­вой пленки, которая надежно заполняет все неровности уплотни-тельных поверхностей фланцев.

При выборе металлических и комбинированных прокладок на­до проверить, не образуется ли между ней и фланцем гальвани­ческая пара, что может привести к интенсивной электрохимиче­ской коррозии уплотняемых поверхностей.
ШТУЦЕРА

Фланцевым штуцером называют короткий отрезок трубы с при­варенным к нему фланцем, служащий для присоединения труб и арматуры к аппарату. С помощью штуцеров аппараты можно соединять друг с другом непосредственно.

На рис. Ш-22 приведены два способа приварки штуцера к корпусу аппарата. Обычно применяют первый как наиболее прастой и надежный, второй способ применяют в тех случаях, когда требуется, чтобы внутри аппарата не было выступающих частей.

Патрубки штуцеров рассчитывают как цилиндры. Учитывая возможность больших скоростей среды в штуцере, необходимо кроме прибавки на коррозию, принимаемой такой же, как и для корпуса аппарата, предусмотреть соответствующую конкретным условием прибавку на эрозию.

Болтовые отверстия фланцев и штуцеров не должны совпа­дать с плоскостями симметрии аппарата (рис. 111-23).

ЛЮКИ



Для осмотра и проведения ремонтных работ внутри аппаратов последние снабжаются люками с фланцевыми крышками. Размер их должен быть таким, чтобы человек мог проникнуть через них :з аппарат. Для аппаратов нефтеперерабатывающих заводов в соот­ветствии с требованиями Госгортехнадзора применяют круглые лю­ки диаметром 450 мм. Круглые лю­ки диаметром 400 мм разрешается ставить только в тех случаях, ког­да люк большего диаметра конст­руктивно не размещается па аппа­рате. По тем же причинам для большего удобства ставят люки овальной формы, обычно размером 400X650 мм.

Число люков определяется вы­сотой (длиной) аппарата, возмож­ностью доступа ко всем его внут­ренним поверхностям и согласовы­вается с правилами и нормами техники безопасности при осмотре и ремонте.

Фланцевые крышки люков свар­ных аппаратов в основном бывают плоскими. На рис. III-24 приведе­ны типовые конструкции люков с плоскими фланцевыми крышками: конструкция / применяется для ус­ловных давлений до 2,5 МН/м² и температур до 300°С; конструкция // применяется для условных дав­лений выше 2,5 МН/м² и темпера­тур выше 300 °С.Люки нормали­зованы, их размеры, в зависимости ¹

ОТ УСЛОВНОГО ДаВЛеНИЯ И КОНСТруК- ^рис. ^|П-²⁴ Конструкция люков с плос-
^J кими крышками:

цин крышки, даны в соответствую- , _ _{крышка люка}. _{2 штуцср}. ₃ _ _ось

ЩИХ Таблицах. шарнира Шарнирное соединение крышки люка с фланцем облегчает процесс снятия и последующей установки тяжелой крышки. Осво­божденная от болтов крышка откидывается на шарнире за руч-


ку, приваренную к ней. Крышки люков аппаратов, работающих без давления, не имеют шарнира; они снабжены двумя ручками. Для люков с вертикальной осью с той же целью применяют по-

воротный кронштейн с серьгой, устанавливаемый над аппаратом. Втулка кронштейна может крепиться к штуцеру, к корпусу аппа­рата и к патрубку (рис. Ш-25, а—в).

На рис. II1-26 приведены основные типовые конструкции эл­липтических фланцевых крышек. Диаметр этих крышек выбира­ют в соответствии с нормалями на эллиптические днища.
ОПОРЫ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Многие аппараты нефтеперерабатывающих заводов, например та­кие, как приемники для жидкостей и газов, теплообменники, от­стойники, располагают чаще всего горизонтально. Для этого их снабжают опорами (обычно двумя, реже тремя), которые уста­навливают на бетонные, железобетонные или металлические ос­нования. Опоры могут быть отъемными или приваренными к ап­парату. На отъемные опоры существуют нормали для аппаратов наружным диаметром до 299, а также до 720 и 4000 мм.


На рис. Ш-27 приведена типовая конструкция отъемной опо­ры горизонтальной емкости. К аппарату / привариваются лапки 2,которые четырьмя болтами (по два с каждой стороны) соеди­няются с опорой 3.Для свободного восприятия температурных

деформаций одна лапка крепится к опоре прочно, на другой же болты не затягиваются, чтобы, неся вертикальную нагрузку от веса емкости, они не препятствовали удлинению или укорочению аппарата. С этой целью отверстия в лапках делаются овальными.

Все опоры крепятся к фундаменту или металлоконструкции неподвижно. Однако если температурные деформации аппарата но условиям эксплуатации достигают больших значений, одну опору делают неподвижной, а другую (в случае трех опор — две другие) —подвижной (катковой).

Горизонтальный аппарат, устанавливаемый на опоры, испыты­вает деформацию изгиба от собственного¹ веса и веса вещества в нем. При расчете аппарат рассматривается как балка на двух (или трех) опорах с выступающими за опоры концами, нагру­женная равномерно распределенной нагрузкой. На рис. 111-28 приведена схема опор нагруженной балки и эпюра изгибающих моментов.

Расчетную длину аппарата а(в м) определяют по формуле

я = /+2/_пр (111.71)

где /_ПР — приведенная длина (высота) днища, соответствующая длине запол­ненной цилиндрической части аппарата, которая имела бы такой же вес, как заполненное той же жидкостью днище. Значение /_Пр зависит от формы днища; для сферических днищ /_Пр принимают в пределах от 0,3 до 0,7 высоты днища.

Для горизонтальных аппаратов, работающих под вакуумом, имеется опасность нарушения устойчивости стенки аппарата под влиянием сжимающих напряжений в верхней части изгибающе­гося корпуса. При расчете таких аппаратов учитывают суммар­ное напряжение от изгиба и сжатия; оно должно быть меньше критического, при котором наступает смятие стенки.

Всю нагрузку от аппарата воспринимают опоры. Если они до­статочно прочны, а стенка аппарата недостаточно устойчива, то над опорами аппарат может смяться. Чтобы этого не произошло, корпус над опорами снабжают местными подкладками, площадь которых немного больше, чем площадь опоры, или кольцами же­сткости, или распорными рамами (рис. II1-29). Участки аппара­та над опорами и сами опоры рассчитывают на прочность от на­грузок R_Aи R_B:

аа

Ra = Rb = -\-
Часто спаренные горизонтальные аппараты устанавливают друг на друга на штуцерах. В этом случае штуцера следует рас­считывать с учетом возможности их вмятия в стенку аппарата.
ОПОРЫ ВЕРТИКАЛЬНЫХ АППАРАТОВ

На рис. 111-30 даны основные конструкции стальных сварных опор, рекомендуемых ОСТ для вертикальных аппаратов колон­ного типа диаметром от 400 до 6000 мм, применяемых в химиче­ской, нефтехимической, нефтеперерабатывающей отраслях про­мышленности. Этими опорами вертикальные аппараты (напри­мер, ректификационные колонны, испарители, реакторы, дымовые трубы) устанавливаются на фундамент.

Опоры представляют собой обечайки, снабженные фундамент­ным кольцом из полосовой или листовой стали. Кольцо крепится к фундаменту болтами. Чтобы фундаментное кольцо было жест­ким, его укрепляют косынками, местными стойками под болты или жестким опорным поясом. При необходимости стойки и жест­кие опорные пояса можно приварить к обечайке или косынками к опорному кольцу после установки аппарата в проектное поло­жение.
В ОСТ даны основные конструктивные размеры всех типов опор в зависимости от максимальной приведенной нагрузки (см. ниже).


Высоту обечайки опоры выбирают с учетом требований техно­логии (например, необходимой высоты столба жидкости в при­емном трубопроводе откачивающего насоса) и условий эксплуа­тации (возможность установки под аппаратом трубопроводной обзязки, арматуры, приборов КИП), но так, чтобы она была кратна 200 мм и составляла не менее 600 мм. Материал деталей, из которых состоит опора, выбирают исходя из условий эксплуа­тации с учетом свариваемости, коррозионной стойкости, темпера-

турных пределов применения, экономической целесообразности и надежности. Предел текучести материала должен быть выше 200 МН/м² при температуре 20 °С.

Трубопроводы, соединенные со штуцерами на нижнем днище, выводятся из-под аппаратов через отверстия и лазы на обечай­ке опоры. Один лаз (диаметром 560 мм) предназначен для до­ступа людей под аппарат. Если число лазов велико или расчет показывает, что лазы недопустимо ослабляют сечение обечайки опоры, то вокруг лаза ставят усилительное кольцо либо к лазам приваривают короткие толстостенные патрубки.

В верхней части опор должно быть не менее двух вентиляци­онных отверстий диаметром до 100 мм для естественного выхода паров, которые могут скопиться в результате негерметичности трубопроводов, арматуры или сварных швов.

Опоры с конусной обечайкой (рис. Ш-30,г) применяют для высоких аппаратов диаметром менее 1000 мм. Они придают ап­парату большую устойчивость и снижают удельное давление на опорные поверхности.

В технически обоснованных случаях ОСТ разрешает соедине­ние цилиндрических опор внахлестку с днищем корпуса (рис. III-31). При этом линия приварки опоры к аппарату должна отстоять от кольцевого шва днища более чем на 40 мм.

Днища аппаратов больших диаметров имеют меридиональные швы. которые при приварке нельзя перекрывать опорной обечай­кой. Поэтому в местах, где проходят эти швы, на опорной обе­чайке делают вырезы (рис. 111.32).Очень часто вертикальные аппараты устанавливают (подве­шивают) на межзтажных перекрытиях, на высоких металличе­ских или железобетонных опорных конструкциях. Они снабжают­ся опорными лапами (двумя или более), показанными на рис. III-33. На такие опоры вертикальных аппаратов разработа­ны нормали.





■ то же. но с усиление!^
Размеры опор должны быть такими, чтобы обеспечивалась устойчивость вертикальных аппаратов под действием суммарного напряжения от собственного веса и веса содержащихся в аппара­те жидкости и паров, а также от ветровых и сейсмических на­грузок.