合成氨生产中二氧化碳的吸收和再生工艺的设计研究.doc(3)

2.5.1 标准法兰在化工设备和管路中，常采用可拆结构，用得较多的可拆结构为法兰，由于法兰连接有较好的强度和密封性，适用的尺寸范围又广，在设备和管路上都能应用，各国已将法兰作为标准件，设计者根据有关参数直接选用。法兰的种类很多，按用途可分为压力容器法兰（又称设备法兰）和管法兰；按压力可分为低压、中压和高压法兰；还可按形状、连接方式分类。法兰连接由法兰、垫片和螺栓三部分组成。在中低压化工设备和管路中，常用的密封面有三种形式，配合这三种密封面规定了相应的垫片尺寸标准。密封面的选择原则是：密封可靠，加工容易，装配方便，成本低廉。本设计采用：平面型密封面的结构简单，加工方便，有时在平面上车制2-3条沟槽（又称水线）。上紧螺栓后，垫片易往两边挤，宜于压力不高，物系无毒的场合。垫片选用普通橡胶垫片，它适用于温度小于350℃的场合。我国采用的法兰连接标准有压力容器法兰标准和管法兰标准，在很大范围都可以直接查取，本设计的法兰数据可查标准HG5010-58。2.5.2 人孔由于工艺过程和安装、检修的需要，在容器筒体或封头上需要开孔和安装接管。内压容器开孔以后，削弱了器壁的强度，引起开孔边缘处的应力增大，在开孔附近形成应力集中。

为了降低开孔边缘处的应力，需要做补强设计。圆孔的应力集中程度最低，若不可能开圆孔，也应开近似圆形的孔。人孔是安装或检验人员进出塔器的唯一通道。人孔的实质应便于人员进入任何一层塔板。但由于设置人孔处的塔板间距要增大，且人孔设置过多会使制造时塔体的弯曲度难以达到要求，所以对于直径大于800mm的填料塔，人孔可设在每段填料的上或下方，同时兼作填料装卸孔用。设在框架内或室内的塔，人孔的实质可按具体情况考虑。装有填料的塔，应设填料挡板，借以保护人孔并能在不卸出填料的情况下更换人孔垫片。人孔的选择应考虑设计压力试验条件设计温度物料特性及安装环境等因素。塔体在制造厂出厂前一般以卧置状态进行水压试验，所以塔体人孔的压力等级选择，必须考虑卧置状态试压时的试验压力。人孔法兰的密封面形式及垫片用材，一般与塔的接管法兰相同。操作温度高于350℃时，应采用对于焊法兰人孔。人孔伸入塔内部分应与塔的内壁修平，其边缘需倒棱或磨圆。人孔的尺寸可查标准GB582-79-3。本设计采用板式平焊法兰人孔，型号为HG2095。2.5.3 裙座塔体通常采用裙座支承，本设计也是如此。裙座形式根据载荷情况不同，可分为圆筒形和圆锥形两类。

圆筒形裙座制造方便，经济上合理，故应用广泛。但对于受力情况比较差，塔直径小且很高的塔，为防止风载或地震载荷引起的弯矩造成塔翻倒，则需要配制较多的地脚螺栓及具有足够大承载面积的基础环。此时，圆筒形裙座的结构尺寸往往满足不了这么多地脚螺栓的合理布置，因而采用圆筒形裙座。圆筒形裙式支座可选用较经济的普通碳素钢。但在选材时要考虑载荷、塔的操作条件以及塔底封头材料等因素，在室外操作的塔，还要考虑环境的影响。裙座由裙座圈、基础环、螺栓座和管孔等组成。1、裙座圈 直接焊在塔底封头上可采用对接焊，即裙座筒体外径与塔体外径相同。对接焊缝承受压缩载荷，适用与大塔。若采用搭接焊，即裙座内径大于塔体外径，便于裙座圈搭焊在封头直边的外侧上。搭接焊缝承受剪切载荷，仅用于小塔。2、基础环 裙座圈的下端焊在基础环上，基础环是一块环形垫板，它将裙座圈传来的载荷均匀地传带基础地面上去。3、螺栓座 螺栓座由底板和筋板组成，以便安装地脚螺栓，把塔设备固定在基础地面上。管孔开在裙座圈上，包括塔底引出管、排气孔、排液孔、检查用的人孔或手孔等。裙座圈的厚度可根据塔体壁厚假设后在验算。但裙座厚度不得小于塔体壁厚，常比塔体壁厚大些。

裙座的高度一般由工艺条件确定，本设计裙座高为2m。裙座都有相应的设计计算公式和设计原则。对照后面计算结构进行相关结构尺寸设计。2.5.4 吊柱对于较高的室外无框架的整塔体，在塔顶设置吊柱，对补充和更换填料，安装和拆卸内件，是既方便又经济的一项措施。一般高度在15m以上的塔，都设置吊柱。吊柱设置方位应使吊柱中心线与人孔中心线间有合适的夹角，使人能站在平台上操作手柄，让经过吊钩的垂直线可以转到人孔附近，以便从人孔装入或取出塔的内件。吊柱的起吊载荷按填料或零部件的重量决定，根据塔径决定其回转半径，然后选用原化工部标准HG5-1317-80《塔顶吊柱》，本设计选用1.5吨吊臂。2.5.5 吊耳1）吊耳的结构类型过去塔的吊装大多采用捆扎法，即以多束钢丝绳拦腰捆扎塔体，而在钢丝绳与塔体间碘以木排。这种捆扎法准备工作烦琐，操作又不灵活，且就位后解除钢丝赊购内须高空作业，既麻烦又不安全。所以这种落后的方法已逐渐为吊耳所代替。吊耳操作简单可靠，且较灵活。但须在进行设计时作吊装计算，以确定吊耳的结构尺寸及相应的塔体加固措施。制造厂则根据设计将吊耳焊接在塔上，这给现场安装带来很大的方便。2）吊耳的结构形式及选用设备上的吊耳一般仅在设备吊装时使用一次，因此吊耳的安全可靠性应放在首位。

由于同步带中承载绳采用伸长率很小的玻璃纤维、钢丝等材料制成，故在运转过程中带仲长很小，不需要像三角带、链等经常调整张紧力。受拉构件计算时无需考虑二次弯矩的影响，也无需考虑初始偏心距，直接按偏心距计算八、偏心受拉构件正截面承载力计算（二）小偏心受拉构件正截面承载力计算在小偏心拉力作用下，临破坏之前截面全部裂通，拉力全部由钢筋承受（如图）。5.6塔片（材）起吊时，应使用调整大绳随时调节塔片（材）距塔体的距离合成氨为什么可以提供二氧化碳，保持0.5米为宜，当塔材吊起到适当高度时，应调整好主材位置，塔上高空作业人员用尖扳子对准主材螺栓孔，然后插手螺栓。

吊耳焊接在塔上，为避免焊缝交叉，与塔体焊缝相交处，应将塔体焊缝磨平，吊耳与塔体的焊缝也应磨平。另外，吊耳与塔体相焊部位的材质，一般应该相同。本设计选用SP型吊耳，SP-15 HG/T21574-94。 2.5.6 操作平台1）操作平台的设置及尺寸① 操作平台应设置在人孔、手孔、塔顶吊柱、液面计等需要经常检修和操作的地方。操作平台应布置得在检修时不需另外设置脚手架和缆索。② 平台下的地面往往是通道，所以底层平台的净空高度不应小于2.0m。各层平台之间的最小距离也不得小于2.0m，若无特殊要求，层间距也不宜大于8.0m。③ 操作平台的宽度应根据检修需要而定，一般为0.8~1.2m，最小不得小于0.6m。当平台设在手孔或检修人孔附近时，净宽不小于0.9m；④ 弧形平台的包角应依据工艺配管、液面计接管及人孔等的位置确定。除塔顶外一般设置全平台。平台的栏杆一般用DN=20mm、25mm的钢管制成，管端应予封闭，以防腐蚀气体侵入，栏杆高度一般用1.0m。2）平台的载荷平台的载荷应根据具体的使用情况确定，一般按最小均布载荷为2000N/m2 、集中载荷为4000N考虑。对在操作维修中有可能长期堆置重物的平台，应作特殊考虑。

栏杆的任意点应能承受任何方向作用的900N的载荷。3）平台材料 平台全部为钢结构，材料一般用Q235-AF。当塔体的材料采用不锈钢时，塔体上衬板及平台连接板的材料应与塔体相同。4）铺板平台铺板一般宜采用花纹钢板。为使铺板具有足够的刚性，可在铺板下每隔1m用间断焊焊上一条25mm×3mm的扁钢。5）操作平台的选用 此标准适用于保温或不保温的塔设备，但不适用于保冷的情况，平台内径从1.0~3.2m，平台包角可根据需要确定。此标准的其他参数为：设计载荷2000Pa；平台宽度1.0m；栏杆高度1.0m。 本设计选择笼式扶梯，且与塔顶接管成180°对称布置。由工艺条件图知本塔开设的人孔共四个，在人孔处应设置平台，n=7，每个平台呈半圆形，取平台宽度：，扶梯高度。2.5.7 梯子1）设置梯子的一般原则① 不经常操作的平台，可采用直梯。② 笼梯相邻护圈的间距为1.0~1.3m，不得大于1.5m，以免失去安全作用。在平台通道开口处以下的笼梯护圈，应在平台以下75~150mm。③ 梯子至塔体、保温层外表面的距离至少为200mm。当塔体上有加强圈时，则距离还须适当放大。④ 低温塔的梯子，其连接件与焊在塔体上的连接板之间，应垫以石棉或软木。

⑤ 当平台距地面高度大于4m或平台间距大于3m时，梯子应设置安全门。⑥ 梯子的最下面一级踏步应高出地面150~450mm。相邻踏步的间距一般300mm。2）梯子的载荷 梯子的踏步应能承受1000N的短期集中载荷，整个梯子应能承受4500N的集中载荷。扶手的任意点能承受任何方向作用的900N的载荷。3）梯子的材料梯子所有构件一般均采用Q235-AF。当塔体为不锈钢时，与塔体相焊的连接板应采用同种材料。高温操作的塔，连接板应与塔体完全焊透，焊缝应打磨光洁。以减少热应力的影响。4）梯子的选用本标准梯子结构分为侧面通过型、多层平台连用型和正面通过型三种。多层平台连用型适用于通过两层或多层平台。进入中间平台处梯子上的开口，与侧面通过型梯子上方的开口一样，都分为右侧通过、左侧通过及两侧三种。正面通过型也称直入型，其上方开口处安全链的挂法，可根据平台具体情况选用。在上述梯子标准中，由选用者确定的尺塔设备与其他化工设备一样，置于室外、无框架的自支承式塔体，绝大多数是采用钢材制造的。这是因为钢材具有足够的强度和塑性，制造性能较好，设计制造的经验也较成熟。特别是在大型的塔设备中，钢材更具有无法比拟的优点，因而被广泛地采用。

为此，本书主要介绍这方面的有关内容。有些场合为了满足腐蚀性介质或低温等特殊要求，采用有色金属材料（如钛、铝、铜、银等）或非金属耐腐蚀材料，也有为了减少有色金属的耗用量而采用渗铝、镀银等措施，或采用钢壳衬砌、衬涂非金属材料的。用这类材料制成的塔设备，塔径一般都不大，当尺寸稍大时，就得在塔外用钢架结构加强。此外，这些材料在制造、运输、安装等方面都各有特点，在设计时还应参阅其他有关资料，认真加以考虑。塔体是塔设备的外壳。常见的塔体是由等直径、等壁厚的圆筒和作为头盖和底盖的椭圆形封头所组成。随着化工装置的大型化，渐有采用不等直径、不等壁厚的塔体。塔体除满足工艺条件（如温度、压力、塔径和塔高等）下的强度、刚度外，还应考虑风力、地震、偏心载荷所引起的强度、刚度问题，以及吊装、运输、检验、开停工等的影响。对于板式塔来说，塔体的不垂直度和弯曲度，将直接影响塔盘的水平度（这指标对板式塔效率的影响是非常明显的），为此，在塔体的设计、制造、检验、运输和吊装等各个环节中，都应严格保证达到有关要求，不是其超差。根据承压情况，可将容器分为受内压和受外压两类。本设计中塔设备承受内压，操作压力依据生产能力查阅相关文献为属于中压容器。

⑵ 低压容器(仅限毒性程度为极度和高度危害介质)⑶ 低压反应容器和低压储存容器(仅限易燃介质或毒性程度为中度危害介质)⑷低压管壳式余热锅炉。（3） 低压反应容器和低压储存容器（公限易燃介质或毒性程度为中度危害介质）。（3）低压反应容器和低压储存容器（公限易燃介质或毒性程度为中度危害介质）。

4、塔体内径为2.2m，塔顶接管直径为DN325mm。5、侧线出料口一般为四个，直径为160mm，采用笼式扶梯，且与塔顶接管成对称布置。6、安装地点在湖北枝江，属于B类场地，基本风压值为300Pa，地震烈度为8级，使用年限为20年，腐蚀速率为0.15mm/年。3.2 选择材料塔设备与其他化工设备一样，置于室外、无框架的自支承式塔体，绝大多数是采用钢材制造的。这是因为钢材具有足够的强度和塑性，制造性能较好，设计制造的经验也较成熟。特别是在大型的塔设备中，钢材更具有无法比拟的优点，因而被广泛地采用。为此，本书主要介绍这方面的有关内容。有些场合为了满足腐蚀性介质或低温等特殊要求，采用有色金属材料（如钛、铝、铜、银等）或非金属耐腐蚀材料，也有为了减少有色金属的耗用量而采用渗铝、镀银等措施，或采用钢壳衬砌、衬涂非金属材料的。用这类材料制成的塔设备，塔径一般都不大，当尺寸稍大时，就得在塔外用钢架结构加强。此外，这些材料在制造、运输、安装等方面都各有特点，在设计时还应参阅其他有关资料，认真加以考虑。塔体是塔设备的外壳。常见的塔体是由等直径、等壁厚的圆筒和作为头盖和底盖的椭圆形封头所组成。随着化工装置的大型化，渐有采用不等直径、不等壁厚的塔体。