60萬(wàn)噸年甲醇項(xiàng)目煤氣化裝置二級(jí)證空閃蒸冷凝器設(shè)備設(shè)計(jì)方案

1 60萬(wàn)噸 /年甲醇項(xiàng)目煤氣化裝置二級(jí)證空閃蒸冷凝器設(shè)備設(shè)計(jì)方案 第一章 工藝流程及設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介 制甲醇基本的工藝及設(shè)備介紹 生產(chǎn)甲醇、二甲醚的原料主要有煤、石油焦、石油和天然氣，但隨著時(shí)代的發(fā)展及人們的需要，石油焦、石油在人們生活的當(dāng)?shù)責(zé)o資源，相比較而言，煤炭資源豐富，可以保證以煤為原料的甲醇生產(chǎn)廠的原料供應(yīng)的可靠性。 此次合成甲醇為采用低壓的方法合成甲醇 主要工藝裝置包括： 氣化（高溫常壓或加壓條件下，與氣化劑反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氣體殘物和少量參渣過(guò)程 ） 在氣化爐進(jìn)行反應(yīng)的主要方程有 m/2 n/2H2+O+ 化反應(yīng)在氣化爐反應(yīng)段瞬間完成，生成 離開(kāi)氣化爐反應(yīng)段的熱氣體和熔渣經(jīng)一系列降溫冷卻被水蒸汽飽和后出氣化爐，最終進(jìn)入變換工段。 然后通過(guò)一系列變換、空分、凈化、低溫甲醇洗、硫回收、制冷、壓縮、甲醇合成（合成氣經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)壓縮至 4 5入合成塔，經(jīng)銅基催化合成甲醇），合成塔出來(lái)的含甲醇產(chǎn)物氣體經(jīng)過(guò)換熱器與混合氣換熱后，通過(guò)冷卻，冷凝，分離出粗加粗，分離出的 粗甲醇進(jìn)入下一工段， 甲醇精餾。通過(guò)第一精餾塔、第二精餾塔、甲醇罐區(qū)、從第二精餾塔塔頂餾出來(lái)的餾出物經(jīng)冷凝得到精甲醇，再次通過(guò)部分回流后得到精甲醇產(chǎn)品。 變換裝置工藝流程簡(jiǎn)述 本裝置的主要任務(wù)是：為了生產(chǎn)合成甲醇所要求的含有一氧化碳一定組成的變換氣。 2 通過(guò)采取配氣流程，即水煤氣在變換工段經(jīng)水煤氣廢熱鍋爐冷凝分離為兩股，一股進(jìn)變換爐，一氧化碳含量約 8%（ V） (干 )在變換爐出口的，經(jīng)中溫?fù)Q熱器后與上述第二股的水煤氣混合使其一氧化碳含量 20%（ V） (干 )左右，通過(guò)降溫回收具有熱量分離冷凝液成為所需要的合成甲醇變換 氣送至凈化工段。同時(shí)產(chǎn)生的具有高溫冷凝液經(jīng)泵送至氣化工段洗滌塔，低溫冷凝液進(jìn)入氣提塔，用低壓蒸汽進(jìn)行氣提，將氣提后的冷凝液送至灰水處理工段，把不凝氣分離冷凝水后送至火炬系統(tǒng)焚燒。 圖說(shuō)明 第二章 換熱器的工藝計(jì)算 設(shè)計(jì)任務(wù) 屬于變換單元作用是利用高溫高壓變換氣通過(guò)熱交換產(chǎn)生裝置的低壓蒸汽發(fā)生器中所需要的原料蒸汽達(dá)到高效節(jié)能的目的。該設(shè)備為管殼式廢熱鍋爐因塔具有其管程介質(zhì)和工作環(huán)境情況 ，在設(shè)計(jì)上具有一些特殊性與帶來(lái)的棘手 ，通過(guò)探討研 究高壓換熱器的選材設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及制造技術(shù)要求，以期為合成甲醇裝置中高壓換熱器的設(shè)計(jì)總結(jié)出一套合理的設(shè)計(jì)方法。 計(jì)參數(shù) 3 本課題的相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)如下： 表 2 1設(shè)計(jì)參數(shù) 熱器選型 根據(jù)給定的設(shè)計(jì)參數(shù)，為了造價(jià)成本及管束可以自由伸縮，考慮到管殼壁溫差較大，再加上 程流較為清潔體、不易結(jié)垢承壓能力強(qiáng)，等一系列優(yōu)點(diǎn)，綜合考慮選用 藝結(jié)構(gòu)尺寸 進(jìn)出口平均溫度：為水和氣體低粘度流體，其溫度值可以取流體進(jìn)口和出口溫 度的平均值。 殼程混合氣體的平均溫度為 84132t 管程流體平均溫度為 4 查找相關(guān)物性數(shù)據(jù)如下表： 物性數(shù)據(jù) 殼程（變換氣）（ 158） 管程（粗煤氣）（ 密度 1= 2=30kg/比熱容 ) ) 導(dǎo)熱系數(shù) 1= 2=度 1=10 2=10 表 2物性數(shù)據(jù) 在確定的物流進(jìn)口條件下及工藝條件規(guī)定下?lián)Q熱器的熱流量的出口溫度使其達(dá)到規(guī)定的狀態(tài)，通過(guò)得到的熱交換流體的冷流體和熱之間，或是冷流體和熱流體的熱量，它們是通過(guò)間壁所傳遞的。 在熱損失的情況很小，可以忽略不計(jì)，因?yàn)闆](méi)有相變工藝流流動(dòng)的熱交換器是由下面給出的公式確定 1111 p 式中 。，：工藝流體的溫度變化；容，：工藝流體的定壓比熱；，：工藝流體的質(zhì)量流量；：熱流量，K)K/(/氣和一氧化碳合成甲烷的方程式： 2+ 據(jù)物料衡算（按照一年 300天，一天二十四小時(shí)計(jì)算）可 h，則 1 9 0 4 0 4 0/ 81 3 21 8 41 . 1 29 . 7 9= 1 5 對(duì)于列管式換熱器，常見(jiàn)的流型有：并流、逆流及折流 本設(shè)計(jì)采用逆流流向流型方式，在對(duì)數(shù)平均溫差兩端的換熱器的傳熱流體的溫度之間的平均溫度差，所述對(duì)數(shù)平均溫差由已給條件可知， 變換氣 372 442 煤氣 237 310 2 4t 1 5t 2 則，平均傳熱溫差為： )/(2 4 0 8 4) 72 4 5( 8c 5 40 0 0 0 9 8 )/( ）（殼程傳熱系數(shù) 假設(shè)殼程的傳熱系數(shù) )/( 0 21 6 0 017 0 034 管壁的導(dǎo)熱系數(shù) )/(45 )/( 0 1 7 2 2 0 3 4 3 8025011， 2 8 考慮的 15%面積蝕度，則 1 5=S1 . 1 5=S 選用 不銹鋼的換熱管 ,取管內(nèi)流 假設(shè)使用傳熱管規(guī)格 ，鋼板標(biāo)準(zhǔn)（ 00合金不銹鋼無(wú)縫鋼管，選取管內(nèi)流速 。遵循以下公式來(lái)確定的內(nèi)直徑和傳熱管的流率，并確定單程傳熱管的數(shù)目 根）（ 0360024084422 7 根據(jù)傳熱管的計(jì)算方法單向管可以得到長(zhǎng)度)(61 4 2 測(cè)定按照單管設(shè)計(jì)計(jì)算 中，傳熱管是太長(zhǎng)，它應(yīng)該是一個(gè)多管程。所以，我選擇了傳熱管的長(zhǎng)度 L=6m，則該換熱器管程數(shù)為 )(236LN p 管程 l 傳熱管總根數(shù) N=1422 2=2844（根） 傳熱管的排列方式應(yīng)是其在整個(gè)管板上排列分布方式為均勻而緊湊的排列，同時(shí)還要各方面的考慮流體的介質(zhì)、溫度、壓力等。方面的要求。管箱 結(jié) 箱 結(jié)構(gòu) 及加工制 在管板圓形截面積等邊三角形的管列可以布置更多的傳熱管，和傳熱管外表面的大的表面?zhèn)鳠嵯?數(shù)。 取管心距01 . 2 5 d 1 . 2 5 2 5 3 1 . 2 5 ( m m )S ，由 512常用的換熱管中心距 取32S 8 橫過(guò)管束中心線的管束 （根）體內(nèi)徑 查文獻(xiàn)化工單元過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)上 體內(nèi)徑可以由下面的公式確定： 管板利用率式中 :)( 取值 范圍如下 正三角形排列 二管程 =管程 =稱(chēng)直徑 400800 1000 11001500 1600 2000 2000 2600 浮頭式 8 10 12 14 16 型管式U 8 10 12 14 16 固定管板式6 8 10 12 14 經(jīng)上表標(biāo)準(zhǔn)尺寸可得圓整值為 D=2200 壁厚為 16 9 第三章 換熱器的強(qiáng)度設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 體 體圓筒壁厚的計(jì)算 依據(jù)本設(shè)計(jì)要求，筒體材料選 用 為 殼體內(nèi)走蒸汽， 設(shè)計(jì)溫度 t=210，。 確定計(jì)算壓力： 液體靜壓力為： 0 1 0 0 0 9 . 8 1 0 . 8 0 . 0 0 7 8 5 5 % 0 . 0 8p g h M P a p M P a 則計(jì)算壓力為： 1 . 6cp p M P a 183t M P a 在 設(shè) 計(jì) 溫 度 下 的 許 用 應(yīng) 力 為（ 3 16,取 焊接接頭 系數(shù)為 ， 腐蝕裕量 20C 鋼板負(fù)偏差1 =： 計(jì)算厚度為 1 . 6 2 2 0 0 1 1 . 2 52 1 8 3 0 . 8 5 1 . 62 設(shè)計(jì)厚度為 2 1 1 . 2 5 0 1 1 . 2 5d C m m 名義厚度為 1 1 1 . 2 5 0 . 3 1 1 . 5 5 m m 通過(guò)檢查，最小 厚度 為 12選擇壁厚 12n ，而且此 時(shí) 許用應(yīng)力 為 t 沒(méi)有任何變化，因此滿(mǎn)足設(shè)計(jì)條件。 壓測(cè)試實(shí)驗(yàn)壓力 根據(jù) 50壓試驗(yàn)壓力為 ： 1831 . 2 5 1 . 2 5 1 . 6 2183T c M P a 耐壓測(cè)試實(shí)驗(yàn)應(yīng)力校核 10 查 服應(yīng)力 2 9 7 則校核試驗(yàn)時(shí)筒體的薄膜應(yīng)力為 ： 2 2 2 0 0 9 . 7 2 2 7 . 82 2 9 . 7T i eT P a 其中，筒體的 有效厚度為 12 1 2 0 . 3 0 1 1 . 7 C m m 2 2 7 . 8 0 . 9 0 . 9 0 . 8 5 2 9 7 . 8 2 2 8T e a R M P a 水壓試驗(yàn) 滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。 箱 管箱和后端管箱其分 為 分 為一起送出 換 起送出把 換換熱 管 內(nèi) 的水收集地分布到各個(gè) 換 分布到管箱的作用是將水均勻 箱結(jié)構(gòu)的選擇 根據(jù)工藝要求并綜合考慮經(jīng)濟(jì)性和適用性，查 端管箱結(jié)構(gòu)選取 后端管箱封頭也選取 不過(guò)就是大直徑的。 箱圓筒 管箱短節(jié)封頭厚度計(jì)算 與管程頭和管箱所承受的壓力管程流體相連，所以封由于封頭和管箱直接與壓力相等。其設(shè)計(jì)壓力 設(shè)計(jì)溫度 t=270。管箱材料選用 確定計(jì)算壓力： 液體靜壓力為：0 1 0 0 0 9 . 8 1 0 . 8 0 . 0 0 7 9 5 % 0 . 0 8p g h M P a p M P a 則計(jì) 算壓力為： 6 p M P a 153t M P a 在 設(shè) 計(jì) 溫 度 下 的 許 用 應(yīng) 力 為（ 3 16,取 焊接接頭系數(shù) 為 11 ， 腐蝕裕量2 0C 鋼板負(fù)偏差1 =： 計(jì)算厚度為 6 . 9 1 4 0 0 3 8 . 1 52 1 5 3 0 . 8 5 6 . 92 名義厚度為 1 3 8 . 1 5 0 . 3 3 8 . 4 5 m m 綜合考慮 開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)及結(jié)構(gòu) 需要取 40n 有效厚度為12 5 2 0 . 3 0 3 9 . 7e n C C m m 管箱封頭 取用厚度與短節(jié)相同，取 6 40n 管箱封頭厚度計(jì)算 由于后管箱直接與殼體連接，所以封頭所承受的壓力與殼程壓力相同。其設(shè)計(jì)壓力為 計(jì)溫度為 210， 管箱材料選用 0 確定計(jì)算壓力： 液體靜壓力為：0 1 0 0 0 9 . 8 1 0 . 8 0 . 0 0 7 9 5 % 0 . 0 8p g h M P a p M P a 則計(jì)算壓力為： 1 p M P a 183t M P a 在 設(shè) 計(jì) 溫 度 下 的 許 用 應(yīng) 力 為（ 3 16,取 焊接接頭系數(shù) ， 腐蝕裕量2 0C 鋼板負(fù)偏差1 =： 計(jì)算厚度為 1 . 6 2 2 0 0 1 1 . 3 72 1 8 5 0 . 8 5 1 . 62 名義厚度為 1 . 6 2 2 0 0 1 1 . 3 72 1 8 5 0 . 8 5 1 . 62 綜合考慮 開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)及結(jié)構(gòu) 需要取 12n 有效厚度為12 1 2 0 . 3 0 1 1 . 7e n C C m m 管箱封頭 取用厚度與短節(jié)相同，取 6 12n 壓圓筒管箱實(shí)驗(yàn)壓力 12 規(guī)定為 1831 . 2 5 1 . 2 5 6 . 9 8 . 6 2 5183T c M P a 壓管箱圓筒實(shí)驗(yàn)壓力校核 2 2 2 0 0 5 1 . 7 4 3 . 5 62 2 5 1 . 7T i eT P a 其中，筒體的 有效厚度為 12 5 2 0 . 3 0 5 1 . 7 C m m 4 3 . 5 6 0 . 9 0 . 9 0 . 8 5 5 7 4 3 . 6T e a R M P a 水壓試驗(yàn) 滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。箱封頭的選取 箱封頭形式的選擇標(biāo)準(zhǔn) 經(jīng) 查閱文獻(xiàn)后最終的選擇標(biāo)準(zhǔn)為橢圓封頭。 材料選用 當(dāng)封頭的公比為深度與封頭公稱(chēng)直徑之標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的曲面 4:1 13 當(dāng) 02200 時(shí)，取封頭直邊高度為稱(chēng)直徑 。 箱封頭的校核 查 壓力容器封頭，當(dāng)封頭公程直徑的 200時(shí)， 525ih ，由文獻(xiàn)過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì) 4 2 21 1 2 1 4 02 2 1 . 06 2 6 2 5 2 5 式中： 2為長(zhǎng)短軸之比， 允許最大工作壓力為： 2 2 1 8 3 0 . 8 6 5 . 7w 3 . 6 9 1 . 6+ 0 . 5 1 2 2 0 0 0 . 5 5 . 7t e p a P M p 因此封頭滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 故封頭選擇標(biāo)準(zhǔn)為8 0 0 8 s G 2 0 1 0E H A 箱封頭法蘭 14 箱封頭法蘭的選擇 根據(jù)工藝參數(shù)給定的條件及 法蘭 工作 情況，查 703壓力容器法蘭，因?yàn)楣艹虊毫?法蘭 選擇標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為 其結(jié)構(gòu)如下圖。法蘭密封面型式采用 蘭材料選用 16N=圖 315 圖 3 管箱封頭法蘭結(jié)構(gòu)尺寸 表 3注 】未注明的單位均為 16 蘭墊片 蘭墊片的結(jié)構(gòu) 查 707：用于凹凸密封面時(shí)，墊片應(yīng)帶內(nèi)加強(qiáng)環(huán)。根據(jù)溫度，介質(zhì)，壓力綜合考慮，墊片選用纏繞式墊圈墊片。材料為碳鋼，其結(jié)構(gòu)如下圖： 圖 3 3稱(chēng)壓力 稱(chēng)直徑 DN，D 2D 3D 2200 2315 2276 2256 1400 1515 1476 1456 片尺寸 基本的密封墊寬 01 4 2 3 1 5 2 2 5 6 4 1 4 . 7 5b D D m m 墊片有效密封寬度為 02 . 5 3 2 . 5 3 1 5 9 . 7 9b b m m 17 故墊片的密封寬度根據(jù)化工單元過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì) 取寬度為 16 片中心圓直徑 中心圓直徑為 2 2 5 6 2 9 . 7 9 2 2 3 6 . 4 2GD m m 蘭墊片壓緊力 查過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)書(shū) m=2 y=11 墊片壓緊力為預(yù)緊狀態(tài)下所需的最小 ： 3 . 1 4 2 2 3 6 . 4 2 9 . 7 9 1 1 7 5 6 2 3 7 . 8 b y N 墊片壓緊力為：操作狀態(tài)下所需的最小2 2 3 . 1 4 2 2 3 6 . 4 2 9 . 7 9 2 1 . 6 4 3 9 9 9 2 p G b m p N 蘭墊片寬度 墊片填充材料為 基層為 3 栓 根據(jù) 500 栓載荷計(jì)算 螺栓載荷預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小 ： 7 5 6 2 3 7 . 8 N 螺栓載荷操作狀態(tài)下需要的最小 ： 2 20 . 7 8 5 4 3 9 9 9 2 0 . 7 8 5 2 2 3 6 . 4 2 1 . 6 6 7 1 9 6 1 0p p p G F F D p N 栓面積 18 積預(yù)緊狀態(tài) 下最小螺栓面 ： 27 5 6 2 3 7 . 8 3 0 8 6 . 6245m m 螺栓面積操作狀態(tài)下需要的最小 ： 26719610 31109216m m 因需求的螺栓截面積為 231109 m m栓直徑及個(gè)數(shù) 不妨假定 螺栓 個(gè)數(shù)為 40，則其直徑為 04 4 3 1 1 0 9 2 4 . 83 . 1 4 6 4m 故選用 后封頭與管箱直接焊接在一起。 板 管板 是管殼式 換熱器的重要的 零部件 首選之一，用來(lái)排布 換熱管 ，將管程和殼 程的流體隔開(kāi)，并且同時(shí)受到管程介質(zhì)、殼程介質(zhì)、溫度、壓力的作用。管板設(shè)計(jì)是否合理對(duì)換熱器的安全運(yùn)行及開(kāi)發(fā)起著至關(guān)重要的作用。 圖 3 管板計(jì)算 管板類(lèi)型及特點(diǎn) 因?yàn)椴煌?lèi)型的熱交換器管板結(jié)構(gòu)也不同。根據(jù)固定管板管板的作用和活動(dòng)分割。管板和殼缸，與標(biāo)頭以不同的連接之 間的氣缸，這樣的設(shè)計(jì)選擇一個(gè)管板，按照 的結(jié)構(gòu)是：管板通過(guò)墊墊片與殼體法蘭和管箱法蘭連接。管板形狀選用圓形平管板。 板的計(jì)算及校核 19 管板有下列為兩種形式的，但兩者雙打動(dòng)作形式的管板凸緣，管板和凸緣連接的，其中所述密封表面通常采用的是較為常見(jiàn)的凸形密封面，還具有分程管板槽在管板上，其槽拐角處的倒角為 10 45。 假定采用 b=266熱管的總數(shù)： N =2844根 傳熱管的每個(gè)壁的橫截面面積 )(025(4)(4 22210 22 開(kāi)孔強(qiáng)度削弱的系數(shù)（單程） 選取 L= 6000計(jì)算換熱管加強(qiáng)系數(shù) 66 0 0 62 8 4 42 6 62 2 0 i K= 按管板簡(jiǎn)支考慮，依 21 管板最大 應(yīng) 板 p )(4 231 管道最大應(yīng)力 20 M P pp 6 )(1 32 或 M P pp 1 33 筒體內(nèi)徑截面積 )(636172220044 222 i 由管板孔所占用的總截面積 )( 9 5 3 3 74 252 8 4 44 2220 9 9 4 0 0/ 9 5 3 3 73 7 9 9 4 0 0 )( 3 8 112)129 0 0( 2 管子與筒體的 剛 子 與 E 8 2 4 8 61 09 BE 殼程中壓力為 ,管程中壓力為 等效當(dāng)量壓差 為 M P )1( 管板采用 16料 53 換熱管才用 00 3 管板和管子校核的強(qiáng)度為： M P a a x 管板厚度的計(jì)算方法滿(mǎn)足強(qiáng)度要求?？紤]并分析管板雙面腐蝕取2 ，隔板槽深取 4正管板的厚度為 26622 22200 379940044DA m m 圓筒殼壁金屬的橫截面積 21 0 2 2 0 0 1 0 6 9 3 9 4s n 21 換熱管管壁金屬面積按單個(gè)來(lái)計(jì)算為 2 22 2 242 5 2 0 1 7 6 . 6 34o ia d 22 8 4 4 1 7 6 . 6 3 5 0 2 3 3 5 . 7TN a m m 兩換熱管管板間換熱管有效長(zhǎng)度 (因此取管板厚度為 40 6 6 0 0 2 2 6 6 6 0 6 8L m m 管束模數(shù) 根據(jù) 1998150 得 31 9 1 0 a(換熱管材料為 00 31 9 1 . 5 1 0 2 8 4 4 1 7 6 . 6 26 6 0 0 2 2 0 06 6 2 4 . 7 8 p a 換熱管子回轉(zhuǎn)半徑為 22221 241 2 0 2 0 2 2 . 5 3 . 3 14ti d 管子受壓失穩(wěn)后當(dāng)量長(zhǎng)度為 根據(jù) 1999151 確定 1 . 0 528441 . 0 5 2 5 1 6 7 30 . 7 0 . 3 0 . 3 2 2 0 0 6 6 0B D m m 得 700B 2 2 7 0 0 1 4 0 0 m m 穩(wěn)定管子的許用壓應(yīng)力 根據(jù) 1998150 得 205 22 31400 4483 . 1 222 1 9 1 . 5 1 0 2 0 5 1 3 5 . 7 2t cr i ,由公式得 為 / 1 222 0 5 8 0 0 / 6 . 7 5 1 6 9 . 0 1 2 2 1 3 5 . 7 2ts c a 管板開(kāi)孔后面積 22213 . 1 4 2 0/ 4 3 7 9 9 4 0 0 2 8 4 4 2 9 0 6 3 8 44 N d m m 管板布管區(qū)面積 2( 0 . 8 6 6 )2 8 4 4 ( 3 7 0 . 8 6 6 2 5 )4 3 6 5 5 . 4n s S 2220 . 8 6 60 . 8 6 6 2 5 2 2 5 4 3 6 5 5 . 4 1 8 0 0 5 0 . 4n S 管板布管區(qū)的當(dāng)量直徑 4 4 1 8 0 0 5 0 . 4 4 7 8 . 93 . 1 4m m 計(jì)算得： 1 2906384 0 . 7 63799400 1 9 1 5 0 0 2 8 4 4 1 7 6 . 6 3 7 . 2 41 9 1 5 0 0 6 9 3 9 4 A 系數(shù) 、 s、 4 4 1 7 6 . 6 3 0 . 1 72906384 23 0 . 6 0 . 60 . 4 1 0 . 4 1 7 . 2 4 6 . 9 9 20 . 7 5s Q 10 . 4 1 0 . 610 . 4 1 0 . 1 9 0 . 6 7 . 2 4 1 0 . 9 30 . 7 5t Q 圖 3表 3板尺寸 本設(shè)計(jì)中管板材料選擇 16 布管限定圓直徑為： 32 2 2 0 0 2 6 2 1 8 8 b m m 選布管圓直徑為 2100m 孔 查 51 16得，級(jí)管束管孔直徑為 許偏差（ 0， + 選得拉桿直徑為表備課程設(shè)計(jì)第二版的根據(jù)化工單元過(guò)程及設(shè) 724 16據(jù)表 4,根據(jù)表 4拉 桿 尺寸表 3稱(chēng)直徑拉桿螺 紋 16 20 60 20 拉桿與管板連接采用板采用螺紋形式，其結(jié)構(gòu)如下圖： 孔 開(kāi)孔裝接管。開(kāi)孔后需要對(duì)需要在容器上開(kāi)孔并安根據(jù)工藝和結(jié)構(gòu)要求，進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。本設(shè)計(jì)補(bǔ)強(qiáng)方式選用厚壁接管補(bǔ)強(qiáng)。 孔及法蘭選擇 表 325 管 口 表 符號(hào) 公稱(chēng)尺寸 公稱(chēng)壓力 連接標(biāo)準(zhǔn) 法蘭型式 連接面型式 用途或名稱(chēng) 設(shè)備中心面至法蘭 00 N 汽氣口 1300 50 N 全口 1320 50 N 全進(jìn)口 1320 00 N 孔 50 N 蒸汽出口 1300 0 N 排凈口 1270 管設(shè)計(jì) （ 1） 殼程流體進(jìn)出口接管： 根據(jù)流體物性參數(shù)取接管內(nèi)的飽和水蒸汽的流速為 15 ，則接管內(nèi)徑為 1 5 61 5 0 0/(1 9 0 4 0 4 044 取標(biāo)準(zhǔn)管徑為 1200 （ 2） 管程流體進(jìn)出口 接管： 取接管內(nèi)流速 ，則接管內(nèi)徑為 3 54 3 303 6 0 0/(2 4 0 8 444 取標(biāo)準(zhǔn)管徑為 435 補(bǔ)強(qiáng)管的按照 21630 蒸汽進(jìn)出、口，水煤氣進(jìn)、出口及管側(cè)排凈、放空口接管設(shè)計(jì)： 2 / ( 2 1 . 5 5 5 2 . 2 ) / 0 . 3 1 0F n r rC f f ，需要補(bǔ)強(qiáng)。 根據(jù) 0553爐給水進(jìn)、出口接 161200 ,材料為 水 26 煤氣氣進(jìn)、出口選用接管 435 7 ,材料為 孔設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)直徑為 506全閥設(shè)計(jì) 在筒體上面設(shè)置兩個(gè)安全閥口，兩個(gè)密封面至設(shè)備中心距為 1320凈口設(shè)計(jì) 在設(shè)備底部設(shè)置相應(yīng)的兩個(gè)排凈口，且法蘭密封面至設(shè)備中心距為1270 接管補(bǔ)強(qiáng) 殼程接管補(bǔ)強(qiáng) 根據(jù)所學(xué)的課本過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)第三版表中 4許不另外進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)的最大接管外徑為 ， 本次開(kāi)孔內(nèi)經(jīng)為 900接管，因此需另外考慮其 補(bǔ)強(qiáng) 設(shè)計(jì)。 補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算方法判別 取接管的厚度附量 開(kāi)孔直徑 ： 2 1 2 0 0 2 0 . 3 1 2 0 0 . 6id d C m m 本殼體開(kāi)孔直徑 ： 1 2 0 0 . 6 / 2 2 2 0 0 / 2 1 1 0 0id m m D m m 且 1100d ，故不滿(mǎn)足等面積法 件開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算的使用條 ，故可用。 孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積 筒體材料 (接管材料（ 設(shè)計(jì)溫度120 殼體材料許用應(yīng)力 ： 183M 接管材料許用應(yīng)力 183M 由強(qiáng)度削弱系數(shù) 183 1183 ， 27 接管有效厚度 1 6 0 . 3 1 5 . 7e T n T C m m ，則： 接管計(jì)算厚度： 329 0 2 (1 ) 9 0 0 1 6 . 6 2 1 6 . 6 1 5 . 7 (1 1 ) 1 4 9 4 0 ( )d m m 效補(bǔ)強(qiáng)范圍 B 2 2 9 0 0 1 8 0 0 18002 2 9 0 0 2 1 6 2 1 0 9 5 2n n TB d m m B m mB d m m 取 最 大 效高度 外側(cè)有效高度 ： 1119 0 0 1 6 1 2 0 1202 7 0 ( )d m m h m mh m m 取 最 小 值 故實(shí) 際 外 伸 高 度內(nèi)側(cè)有效高度 ： 2228 6 8 1 0 9 3 00 ( )d m m h m mh m m 取 最 小 值 故實(shí) 際 內(nèi) 伸 高 效補(bǔ)強(qiáng)面積 管箱短節(jié)多余金屬面積 1A 12( ) ( ) 2 ( ) ( 1 )( 1 8 0 0 9 0 0 ) ( 1 6 . 6 1 2 ) 2 1 0 ( 4 . 7 1 . 5 5 ) ( 1 1 ) 4 1 4 0 ( )e e T 接管多 余金屬面積 2A ： 接管計(jì)算厚度 28 1 6 . 9 9 0 0 2 0 . 42 2 1 8 3 0 . 8 5 6 . 9cT 接管多余金屬面積 2A 按一下計(jì)算： 2 1 2 222 ( ) 2 ( )2 1 2 0 ( 2 0 . 4 1 6 ) 1 1 0 5 6 ( )e T T e TA h h 接管區(qū)焊縫面積 （焊腳取 23 1001010212 有效補(bǔ)強(qiáng)面積 21 2 3 4 1 4 0 1 0 5 6 1 0 0 6 1 9 6 ( ) A A m m 需另行補(bǔ)強(qiáng)面積 24 1 4 9 4 0 6 1 9 6 8 7 4 4 ( ) A m m 所需補(bǔ)強(qiáng)厚度 參考過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)，選用整體補(bǔ)強(qiáng)。 由周長(zhǎng)公式：1( 2 ) 3 . 1 4 ( 9 0 0 2 1 0 ) 2 8 8 8 . 8 ( ) m m 由： 4 ， 另需補(bǔ)強(qiáng)厚度 ： 4 8744 3 . 0 32 8 8 8 . 8AH m 因?yàn)橐紤]到鋼板負(fù)偏差而且需要并經(jīng)圓整，因此取補(bǔ)強(qiáng)厚壁的名義厚度為1即： 整體補(bǔ)強(qiáng) 的實(shí)際厚度為1 0 1 1 1。 管程接管補(bǔ)強(qiáng) 根據(jù)所學(xué)的課本過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)表 4許不另外進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)的最大接管外徑為 ，此次開(kāi)孔內(nèi)徑為 350接管，因此需另外考慮其補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)。 29 補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算方法判別 取接管的厚度附量 。 開(kāi)孔直徑 ： 435本殼體開(kāi)孔直徑 ： 4 3 5 / 2 2 2 0 0 / 2 1 1 0 0id m m D m m 且 520d ，滿(mǎn)足 等面 積法開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算的適用條件，故可進(jìn)行開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。 孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積 管箱材料 (0接管材料（ 16 設(shè)計(jì)溫度 270： 管箱材料許用應(yīng)力 ： 153M ； 接管材料許用應(yīng)力 ： 153M 。 由強(qiáng)度削弱系數(shù) 153 1153 ，接管有效厚度 1 0 3 . 3 6 . 7e T n T C m m ，則： 22 (1 ) 3 5 0 8 . 5 2 8 . 5 6 . 7 (1 1 ) 2 9 7 5 ( )d m m 效補(bǔ)強(qiáng)范圍 B 2 2 3 5 0 7 0 0 7002 2 3 5 0 2 5 2 1 0 3 8 0n n TB d m m B m mB d m m 取 最 大 值 效高度 外側(cè)有效高度 ： 1113 5 0 1 0 5 9 . 1 6 5 9 . 1 62 7 0 ( )d m m h m mh m m 取 最 小 值 故實(shí) 際 外 伸 高 度內(nèi)側(cè)有效高度 2h ： 2223 5 0 1 0 5 9 . 1 6 00 ( )d m m h m mh m m 取 最 小 值 故實(shí) 際 內(nèi) 伸 高 效補(bǔ)強(qiáng)面積 30 管箱多余金屬面積 1A ： 12( ) ( ) 2 ( ) ( 1 )( 7 0 0 3 5 0 ) ( 4 . 7 1 . 5 5 ) 2 1 0 ( 4 . 7 1 . 5 5 ) ( 1 1 ) 1 1 0 2 . 5 ( )e e T 接管多余金屬面積 2A ： 接管 計(jì)算厚度 1 6 . 9 2 0 0 5 . 4 52 2 1 5 3 0 . 8 5 6 . 9cT 接管 多余金屬面積 2A 按一下計(jì)算： 2 1 2 222 ( ) 2 ( )2 5 9 . 1 6 ( 6 . 7 0 . 3 9 ) 1 7 4 6 . 6 ( )e T T e TA h h 接管區(qū) 焊縫面積 （焊腳取 23 1001010212 有效補(bǔ)強(qiáng)面積 21 2 3 1 1 0 2 . 5 7 4 6 . 6 1 0 0 1 9 4 9 . 0 9 ( ) A A m m 24 2 9 7 5 1 9 4 9 . 0 9 1 0 2 5 . 9 ( ) A m m 所需補(bǔ)強(qiáng)厚度 參考文獻(xiàn)過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)，該接管補(bǔ)強(qiáng)選用 整體補(bǔ)強(qiáng) 。 由圓的 周長(zhǎng) 公式：1( 2 ) 3 . 1 4 ( 3 5 0 2 1 0 ) 1 1 6 1 . 8 ( ) m m 由： 4 ， 另需補(bǔ)強(qiáng)厚度 ： 4 1 0 2 5 . 9 0 . 8 81 1 6 1 . 8AH m 考慮到鋼板 負(fù)偏差 并經(jīng)圓整，取補(bǔ)強(qiáng)厚壁名義厚度為 1即： 整體補(bǔ)強(qiáng)的實(shí)際厚度為 6 1 7 。 31 管法蘭尺寸確定 參考文獻(xiàn)，長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭 20615筒體法蘭結(jié)構(gòu)如下圖 所示。 圖 3管法蘭材料均采用 10號(hào)碳素鋼，法蘭結(jié)構(gòu)尺寸如下表 : 表 3N w x y z f2 f3 d 35 5 10 335 熱管與管板連接 換熱管與管板的連接方式有焊接，脹接，脹焊并用等形式。本設(shè)計(jì)采用強(qiáng)度 32 焊加帖脹。目的是為了消除換熱管與管板孔的間隙，從而達(dá)到消除間隙腐蝕。 沖板 ）旁路擋板 如果公稱(chēng)直徑 00 時(shí)，一對(duì)擋板； 000500 時(shí)，兩對(duì)擋板； 000 ，三對(duì)擋板。 圖 4 433 防沖板的設(shè)置是為了防止殼程流體以很高的速度直接沖擊換熱管束，造成管束的共振，從而降低設(shè)備的安全性。 圖中的（ a）（ b）防沖板兩個(gè)端焊接在定距管以及拉桿的位置上（ c）就 是是把防沖板直接焊接在殼體上。 圖 434 圖 4置防沖擋板 當(dāng)我們要求流體更均勻的流入管間，同時(shí)避免流體對(duì)進(jìn)口管束的沖刷，并防止出現(xiàn)死區(qū)，提高傳熱效果，這時(shí)候可以考慮在立式冷凝器中裝設(shè)導(dǎo)流筒。內(nèi)導(dǎo)流筒和外導(dǎo)流筒都是化工設(shè)備常用的兩種形式。下圖為我們展現(xiàn)了內(nèi)導(dǎo)流筒的一些結(jié)構(gòu)，一個(gè)圓筒結(jié)構(gòu)被設(shè)在圓筒形殼體的內(nèi)部，在設(shè)計(jì)的時(shí)候我們知道敞開(kāi)的一端需要靠近管板，而另個(gè)一端點(diǎn)幾乎就是相當(dāng)于密封了，同時(shí)呢內(nèi)導(dǎo)流筒在設(shè)計(jì)的時(shí)候的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造也是比較方便，但它 占據(jù)殼程空間而排管數(shù)相應(yīng)減少，至于外導(dǎo)流筒的具體結(jié)構(gòu)則像下圖中所給出的那樣，導(dǎo)流筒的直徑與殼體直徑一直，但是導(dǎo)流筒的結(jié)構(gòu)要比殼體負(fù)責(zé)的多的多復(fù)雜，但可不影響管板上的排管