合成氨生产中二氧化碳的吸收和再生工艺的设计研究.doc(5)

（2）塔体人孔62010补强计算1）补强判别开孔直径 600+22=604=1100，满足等面积法开孔补强计算的使用条件，故可使用等面积法进行开孔补强计算。2）开孔补强所需面积接管有效厚度为10-2=8开孔所需补强面积按参考文献[8]式（4-91）计算3）有效补强范围① 有效宽度B 按参考文献[8]式（4-91）确定取较大值，故② 有效高度 外侧有效高度按参考文献[8]式（4-95）确定故内侧有效高度按《过程设备设计》式（4-96）确定故4）有效补强面积① 筒体多余金属面积按参考文献[8]式（4-97）计算② 接管多于金属面积接管计算厚度接管多于金属面积按参考文献[8]式（4-98）计算5）接管区焊缝面积（脚焊取6.0）6）有效补强面积故开孔后不需要另行补强。4 塔设备的、制造、安装及运输塔设备的塔体由于筒节和封头组成，圆筒节和封头大都是钢板制成。大型的高塔设备，由于体积大、重量大，加上运输的限制，因此有些塔设备在装置的工作现场进行组装和检验。4.1 塔设备防腐本塔设备主要用于二氧化碳的再生，由变换炉反应产生的变换气分别进入变换气煮沸器,将解吸塔底部温度为100～115 ℃的碱液煮沸,变换气被冷却到110～120 ℃,经冷凝分离,变换气进入吸收塔,与塔顶喷淋下来的碱液逆流接触,脱除二氧化碳 ；塔底富液送入再生塔减压闪蒸再生,闪蒸出的二氧化碳除用于生产尿素外,水蒸汽和部分二氧化碳接到后面联碱的制碱部分。

闪蒸后的溶液在再生塔中经气提,进一步释放出二氧化碳达到工艺指标后即为贫液,贫液经泵加压后返回吸收塔循环使用。气提蒸汽来自变换气,或外供蒸汽在再生塔底部溶液煮沸器中加热碱液蒸发产生的蒸汽。碱液对碳钢设备有一定的腐蚀作用，在相同情况下，富液的腐蚀性比贫液要强。一方面可以利用脱碳溶液的强氧化性在碳钢表面形成一层钝化膜，以抗拒溶液的进一步腐蚀；另一方面根据塔设备可能出现的腐蚀情况，进行分析选择：采用涂装涂料的方式防腐。由于本设计中塔设备用于合成氨生产，即碳化工段生产，而碳化工段生产的主要特点是①腐蚀性强。生产过程中气液相介质中的二氧化碳、硫化氢、氨水等，对碳钢设备都具有很强的腐蚀性，反应中生成的碳酸氢铵结晶颗粒星悬浮状态，随着气体不断流动，对塔壁和内件会发生剧烈的机械“冲击腐蚀”作用，易使碳钢设备有效壁厚减薄，能够承受的应力降低，导致发生爆炸事故的危险。②介质易燃易爆易中毒。为了防止介质对容器的腐蚀，通常对塔内壁及塔内支架进行喷砂，喷铝及涂环氧树脂处理，但容器内壁腐蚀仍是该设备最常见的缺陷。可进行以下措施进行防腐：①碳化塔喷涂环氧树脂 环氧树脂在碱性介质中是耐腐蚀的，它的固着力强、强度高、耐温性能好，是一种较好的涂料。

但其施工要求较高，对设备除锈和去污要求较严，涂料固化也需一定条件(特别是热固型)。在安装水箱时，难免擦伤和划破涂层，以致常有局部腐蚀和鼓泡脱落等现象，防腐蚀效果不理想。②喷铝涂环氧树脂 因为铝氧化层呈钝态，对碳钢有保护作用，在碳钢上喷铝 0.25~0.35 mm， 再涂环氧树脂密封，在碳铵生产中耐腐蚀能力好，因防腐层较薄也不致影响传热。施工时，首先要对设备表面喷砂除锈，需要施工条件较高， 除设备制造厂外，一般小型厂较难办到，因而使用受到限制。③阳极涂料联合保护 阳极保护我国在六十年代开始研究，并在部分厂试用成功。采用阳极涂料保护后，使碳化塔冷却水箱腐蚀率降低到 0.05Ⅻn／a 以下，还能防止晶间腐蚀、选择腐蚀、点蚀等，解决了碳化塔冷却水箱腐蚀问题.在全国碳铵厂先后推广应用较多。但该法技术要求高，对金属材质、腐蚀介质有选择性，操作维护严格，否则，造成过度钝化，激烈析氧，而使涂层严重剥落。若阴阳极面积比控制不当，还将进一步增大维钝电流，以至不能维持正常操作，无法维钝和致钝。在电流系统的设计和整流容量的大小、阴极的布置(即分散能力的好坏)、阴阳极间绝缘等一系列问题上，也难以作到恰如其分，因而常有开始正常，以后常出现故障的现象，有的甚至还出现严重电解腐蚀。

在铝电解槽中电解冰晶石-氧化铝-氧化锰熔体制取铝锰合金的过程.属铝锰合金生产新工艺,为熔盐电解法生产铝基母合金的一种方法.工业上应用的铝锰合金一般含锰在2％以下,铝锰母合金含锰10％左右.铝锰合金的焊接性能好,强度和耐腐蚀性也比工业纯铝好,可塑性较好,可轧制成板、棒、带、线和箔多种型材,广泛应用于各工业部门.对掺法生产。这种铝镁锂系合金在熔炼上难于掌握，目前西方缺乏这种合金，而集中在铝锂铜和铝锂镁合金上，后两类合金都有塑性、韧性及抗应力腐蚀低下的问题。 2、安装顺序 安装前准备→切割封头→塔内容器支架组对焊接→下塔、粗氩Ⅱ塔、过冷器支架就位→吊装过冷器→吊装主换热器→吊装粗氩p塔下部→吊装下塔与冷凝蒸发器→吊装液氩蒸发器→吊装上塔下部→吊装粗氩p塔上部→吊装纯氩塔下部→吊装粗氩Ⅱ塔上段→吊装上塔上段→吊装粗氩i塔→支架、拉架焊接及其他小容器的安装就位→液氧、氩泵的安装→膨胀机的安装 3、技术措施 分馏塔是整个空分系统大关键设备之一，主塔由制造厂分段发送，塔体总高度约60米。

4.3 钢板的检验和下料根据使用上的要求，对钢板逐张地进行外观检查。然后按拼板图进行划线切割。切割时以下料尺寸线外侧为准，保留切割线作为检查的依据。在下料时，除划出切割轮廓线外，还应划出坡口切割的起始线，利用半自动切割器刻度盘的刻度和切割起始线互相校核，就能保证坡口的角度。切割质量是影响焊缝外形能否达到要求的关键，些个顺序为直边、外坡口、内坡口。坡口及钝边不宜过大，坡口大则浪费焊条，钝边长就不易焊透。4.4 弯卷成型钢板的两端经预弯合格后，置入卷板机滚压成形。当滚圆快成型时，为了避免钢板自重造成的椭圆度，在两侧和上方分别设置了支撑轮和吊轮。前者可以减轻下辊的压力，后者可以吊起上下移动以保持滚圆的圆弧形状。成型后先将对接纵缝点焊，然后找正并按焊接要求进行焊接。4.5 塔设备组装高塔设备大都采用分段制造后交货，到现场组装。为了保证各筒节的组对质量，对分段处的外圆周长公差应予以控制。塔器外形尺寸允许偏差序号检测项目允许偏差（mm）1筒体圆度±152筒体直线度任意3米长度的筒体直线度≤3，塔体偏差≤28。3上下两封头焊缝之间的距离±1.3mm/m,且不超过±404基础环底面至塔釜封头与塔壳连接焊缝的距离±2.5mm/m，且不超过±65接管法兰面至塔体外壁距离±3（人孔可为±6）6设备开口中心标及周向位置偏差接管±5人孔±10液面计接口±37与外部管线连接法兰的法兰面垂直度或平行度公差±2.58接管中心线到塔盘面的距离±39液面计对应接口间的距离±1.510液面计对应接口周向位置公差≤1.511液面计对应接管外伸长度差≤1.512液面计法兰面垂直度公差法兰外径的0.5塔壳分段处端面平行度偏差≤24.5.1 塔体组装为保证组装质量，本塔采用卧装法进行组装。

因龙门吊的高度限制，只能2～节立装成一段。用来立装的单圈筒节，应事先做米字形加固。弯曲度用吊线法沿四条中心线测量，一般控制在4mm以内，四条中心线的高度差也应该保持在2mm以内，这样才能保证拼接口的间隙均匀。顶、底封头的组装，也采用立装法。将立装成的5段塔段，在滚轮架上组装成2段。所有对接口的间隙、错口和弯曲度，都应利用工夹具调整适当后再做点焊。4.5.2 划线划线主要是指格栅板的划线。（1）划中心线在外壁进行，全部尺寸都需换算成按外径展开的周长。四条中心线需2段塔段上，并在塔段预组装的情况下划定。即塔段预组装完成后复查中心线的准确程度。（2）填料支承件划线在两塔段进行预组装后，在塔体内侧进行的。全部尺寸应换算成按内径展开周长。填料支承件的划线是在卧置条件下划出的环向线，着不一定能保证塔体直立后仅有6mm的水平度误差。为此，对以下三种环向划线做了比较：a、从塔段上部到下部的吊线法；b、在塔段内找中心线的垂直线法；c、在塔中心线吊法。实践证明，第三种方法比较方便，不需要过多的工时，准确程度也超过前两种。该方法的操作要点是：首先将线锤固定在塔体中心；然后转动塔体，每转动一定角度，即可在线锤所指的内壁上得到一个点；依此，当转完一周后可得到若干个点；连接各点，既成一封闭环线。

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13）通过采用正确、周密的预热、层间温度控制、焊后热处理温度和保温缓冷方法及措施，保证焊接接头的焊缝和焊缝热影响区的焊接质量，消除焊接应力，改善和提高焊接节点性能。使用非消耗电极与保护气体，常用来焊接薄工件，但焊接速度较慢，且热输入比激光焊大很多，易产生变形，激光焊焊缝的特点是热影响区范围小，焊缝较窄,焊缝冷却速快、，焊缝金属性能变化小，焊缝较硬。b.提高预热温度,采用后热措施,并保证层间温度不小于预热温度,选择合理的焊接规范,避免焊缝中出现洋硬组织c.选用合理的焊接顺序,减少焊接变形和焊接应力d.焊后及时进行消氢热处理。

对于分段后的热处理的塔段，组焊后分别采用对环缝做局部热处理，可用环形组装炉和高速烧嘴，因高速烧嘴的的火焰喷射速度可达超音速（如360m/s）,且做旋转状，这样，就起到了搅拌的作用，使温度趋于均匀，从而解决了高大塔体的热处理问题。环焊缝局部热处理时，需对两边的最小宽度为320mm的环带进行热处理。对于设备的非加热部分应予以保温以免产生过大的热应力。4.8 塔设备的检验塔设备制成以后，或在制造过程中，必须进行检验，以保证设备符合技术要求和质量标准。（1）设备的检查X射线探伤是工业上常用的检查焊接产品缺陷的方法。它能准确地检查出工件内部或表面存在的缺陷大小、位置和性质，但透视深度有限，通常适用于钢材厚度在30-50mm以下的焊缝的透视上。经过分析得到：焊后进行20％X射线探伤。（2）设备的试验制成的设备，质量是否合格，除了经过局部探伤检查外还必须进心进行整体试验，尤其是各焊缝的紧密性和强度是否合格，这是保证设备安全生产的一项非常重要的措施。本设计需要采用压力为0.4MPa的水压试验。由于水压试验时塔重167169.28Kg，为了不使塔体产生残余弯曲变形，必须设置足够的数量的支点，为了保证塔壳在充满水后的稳定性，在每个支点垫上圆弧道木。

7.2.5设备（特别是风机盘管、锅炉机组等）在吊装或运输时，都要积极采取各种保护措施，防止设备在吊装、运输的过程中受到碰撞、挤压、卡磨，以保证设备的安全及油漆等外观完整。搬家公司长途搬家轿车托运设备运输机械运输办公用品运输、电脑，行李，托运、蔬菜水果运输.玉米运输.商品配送、铝材运输、五金配件运输、服装运输、展柜运输、家具运输、塑胶制品运输、工艺品运输、建材运输、玩具运输、水泥运输、钢材运输 大型机械运输 ,挖机.铲车.塔吊.大型设备运输 ,长短途运输、临时（长期）仓储、物品包装、家具拆装、重型设备吊装，迁移，就位，空调移机、行李托运、钢琴托运、小轿车运输、家庭长短途搬家、工地搬家、搬迁写字楼、大件机械设备运输、超高、超宽、超长、吊装、移位高空作业、专业起重、物品包装提供有气泡膜、纤袋、纸箱、订做木架木箱等包装服务。公司有自卸吊、大吊车数台（5－110吨）、各种移位、定位、吊装工具，为广大厂商提供大型重设备、大机器的移位、吊装、包装、运输一条龙服务。

（2）塔吊点高度的选择抱杆的高度随塔的吊点的高度而定，吊点一般为塔顶1/3处，故选18m高处为吊点。总 结本课题是对合成氨生产中二氧化碳的吸收和再生工艺的设计研究，其主要内容包括合成氨工艺流程，二氧化碳的吸收和再生工艺，二氧化碳解吸塔机械设计，以及设备的运输、安装、使用与维护等方面的研究。二氧化碳解吸塔是整个合成氨生产装置中的重要的二氧化碳再生设备，也是合成氨生产中不可缺少的设备之一，其性能的好坏直接影响到整个合成氨生产的效率。此次设计是我们第一次对整个工艺设备进行全面的机械设计，包括工艺参数选择、塔的选型、尺寸确定、结构及强度校核、焊接与安装，设备防腐与维护等，对我们来说是一次新的尝试。通过对课题的研究，让我们对合成氨工艺有了更深的了解，同时对塔设备，特别是填料塔的结构，填料，内件等方面有了很大的突破，对工业中普遍使用的塔型也有了一定的了解。本次设计还有一个重要的部分，就是装配图以及零件图的绘制，AutoCAD软件是我们必须掌握的专业绘图软件，绘图的好坏直接影响到整个设计的成败。绘图时要严格按照标准来，对于粗细实线、焊缝、明细表、技术特性表等要严格按要求来绘制。虽然在整个制图过程中我们也遇到了一些问题，但通过此次设计，让我们对机械制图有了更熟练的掌握，为以后迎接更大的挑战做好了充分的准备。

通过这次设计，让我们学到了很多东西，比如文献检索的能力，如何灵活运用所学知识解决实际问题的能力，还有培养了我们协调合作的团队精神，这些对即将步入社会的我们来说是一次很好的锻炼，提高了自己的综合素质，为以后参加工作提供了宝贵的经验。致 谢此次设计并非大学生涯的第一次设计，但是较之以前的几次我感觉到了质的飞跃，正是由于有以前的铺垫，我才能将这毕业前的最后也是最为关键的一次战役拿下。过程是辛苦的，但是当我完成整个设计时，之前的种种辛苦只是美好的回忆。在这三个多月的设计生活中，我最要感谢我的指导老师杨继军老师。在刚刚选定自己的课题时，我脑中一片茫然，对这个课题毫不了解，根本不知如何下手，跟不谈如何规划整个设计。是杨老师专门为我们讲解了课题的意义、目的、并指出我们需要关注的问题，让我们明确了设计的大体方向。每逢周一和周四，他都会耐心在办公室考察我们的进展情况，仔细找出我们设计中存在的问题并详细的作出指导，解决我们所遇到的问题。在此之前的毕业实习中，杨老师为了让我们能对自己的毕业设计课题有很好的了解，更是事无巨细地为我们讲解每一个工艺，每一个设备，并当场指出今后的设计中我们会遇到的一些问题，这让我们在认识上从简单的理论上升到了实践，使我们避免出现一些错误。

而在设计过程中，杨老师更是细心的给我找出错误并加以指正，在此对杨老师表示衷心的感谢。另外，我要感谢和我同组的同学们。在这段时间里，我们同组一起设计，相互学习，相互帮助，查阅资料，相互借阅，共同进步。我会永远记得这段难忘的日子，是他们帮我克服了许多困难，顺利完成了这次的毕业设计，使我的大学时光有一个完美的落幕。更重要的是为我们的将来打下了一个坚实的基础，让我有信心面对未来的一切挑战。真心地感谢大家！参考文献[1] 陈学勤. 氨碱法纯碱工艺. 沈阳：辽宁科学技术出版社，1989[2] 王楚. 纯碱生产工艺与设备计算. 北京：化学工业出版社，1995[3] Z·兰特. 索尔维法制碱. 北京：化学工业出版社,1983[4] 赵育祥. 合成氨工艺. 北京：化学工业出版社,1985[5] 贺匡国. 化工容器及设备简明设计手册. 北京：化学工业出版社，1989[6] 姚玉英. 化工原理（下册 修订版）. 天津：天津科学技术出版社，2006[7] 王树楹. 现代填料塔技术指南. 北京：中国石化出版社，1998[8] 郑津洋等. 过程设备设计（第三版）. 北京：化学工业出版社，2010[9] 赵惠清，蔡纪宁. 化工制图（第二版）. 北京：化学工业出版社，2008[11] 新编机械工程技术手册（第一版）. 机械工业出版社，1994[12] 刘鸿文. 材料力学（第三版）. 高等教育出版社，1991[13] 孙鼎伦、陈全明. 机械工程材料学. 同济大学出版社，1992[14] 机械工程手册（第二版）. 机械工业出版社，1997[15] 路秀林、王者相. 塔设备. 北京：化学工业出版社，2004[16] 杨春升. 小型合成氨厂生产操作问答. 北京：化学工业出版社，1998[17] 孙广庭、吴玉峰. 中型合成氨厂生产工艺与操作问答. 北京：化学工业出版社，1985[18] 天津大学等. 新型填料塔. 分离工程论文报告，1979[19] The C Lo et al. Handbook of Solvent Extraction. New York:John Wiley & Sons, 1983[20] M. S. Kuk, Koch Engineering Co. Inc. C. E. P. ,1997 54