碳化塔设计说明书.doc
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1、 内蒙古工业大学毕业设计说明书 (共 页) 系 别:化工学院 专 业:过控专业姓 名:指导教师:完毕日期:2023年6月4日 前言 碳化塔是小型化肥厂碳化工段的重要设备,具有氮气、氢气和二氧化碳的变换气进入碳化塔后,二氧化碳与氨水反映生成碳酸氢氨并放出热量。碳化塔内除塔盘、汽液分布板、除沫装置与其他的塔设备相同的结构外,尚有使反映顺利进行的必需的冷却装置等结构。 本次设计的依据重要来自GB150-1998钢制压力容器、GB151-1999钢制管壳式换热器及国家质量技术监督局颁发的压力容器安全技术监察规程(1999),对重要受压元件诸如筒体、封头、管板等做了具体的强度校核,对于标准件没有强度计算
2、,但均根据设计条件而选定。对于一些标准上没有给定计算公式的,采用了近似原理。碳化塔中零部件能采用标准件的尽量采用标准件,对于一些非标准件均在安全可靠的基础上采用合理的结构、强度进行设计,并考虑工业的经济性。由于在校期间理论知识学习较多,对于工程实际中的知识了解的不多。并且经验很少,故在设计中出现了很多问题。对此,我们的指导教师邬老师及教研室的其他老师都给了我们热心的指导和帮助,在此向邬老师等表达衷心的感谢!由于水平有限,且初次接触这样的课题,经验局限性,在设计中难免会有许多错误和局限性之处,恳请各位老师和同学指正,多提宝贵意见。 设计人:张峰2023年6月目录设计任务及条件-碳化塔结构简图-第
3、一章 概述-1.1 工艺过程简介-1.2 碳化塔的工艺规定-1.3 碳化塔设计综述-1.4 碳化塔设计环节-第二章 碳化塔结构设计-2.1 塔体材料选择-2.2 筒体及封头尺寸的拟定-2.3 换热器结构设计-2.4 换热器尺寸的拟定-2.5 碳化塔冷排数的拟定-2.6 碳化塔内构件及附件设计-2.7 碳化塔裙座设计-第三章 碳化塔强度校核- 3.1 碳化塔各项质量计算- 3.2 碳化塔塔体载荷校核计算- 3.3 裙座的强度计算及校核-第四章 碳化塔的腐蚀防护- 参考文献总汇-设计题目:4万吨/年合成氨厂碳化工段碳化塔设计设计条件项目管程壳程设计压力Mpa0.30.8设计温度常温36工作介质冷却
4、水变换气、碳化氨水换热面积800管口表符号公称尺寸连接尺寸标准连接面形式用途或名称a350法兰350-10 JB/T81-94凹面气体入口b150法兰150-10 JB/T81-94平面液体入口cl2600人孔d350法兰350-10 JB/T81-94凹面气体出口ein40法兰40-10 JB/T81-94平面自动液位计接口Fi20测温器接口hl220法兰20-10 JB/T81-94平面蒸汽接口k150法兰150-10 JB/T81-94平面碳氨液出口m100法兰100-10 JB/T81-94平面冷却水入口n100法兰100-10 JB/T81-94平面冷却水出口Rl280法兰80-10
5、 JB/T81-94平面液位探头接口设计规定:1、 成设计计算书、设计说明书各一份。2、 绘制施工图一套。参考资料: 教研室主任 签字 系 主 任 签字第一章 概述1.1工艺过程简介碳化塔是小型化肥厂碳化工段的重要设备,是合成碳酸氢氨的反映器,为类压力容器。碳酸氢氨(NH4HCO3.amminium.bicarbonate),又称酸式碳酸氨,是中国氮肥的重要品种之一,20世纪80年代出产量约占中国氮肥总量的一半以上。典型的生产碳酸氢氨小型氮肥厂以无烟煤为原料,先制取半水煤气,后经脱除硫化氢后,进入加压变换反映系统,得到的氮氢气和二氧化碳混合气体进入碳化塔,在此二氧化碳与浓度为17%左右的氨水反
6、映,生成碳酸氢氨结晶经离心机分离,即得到碳酸氢氨产品。脱除二氧化碳的原料气,通过进一步脱除残余二氧化碳与一氧化碳后进入氨合成系统。(见图1.1)蒸汽 煤 空气脱硫净化 造 气造 气 脱 硫 净 化 压 缩 压 缩氨 合 成碳 化变 换变 换 碳 化 氨 合 成 氨离 心 分 离 成品 离心分离 氨 母 液 母 液图1.1脱碳法碳酸氢氨生产流程1.2 碳化塔的工艺规定 碳化塔为碳化工段的重要设备,碳化塔内反映为浓氨水吸取二氧化碳同时生成碳酸氢氨并放出热量。重要反映过程如下:NH3 + CO2 + H2 = NH4HCO3 + 热量 为使反映尽量向右进行,碳化塔内设立冷却装置,及时带走反映生成的热
7、量。 碳化前进入碳化塔的变换气成分为:H2 5%53%N2 16%19%CO2 26%30%CO 1.17%2.0%CH4 0.5%1.5%O2 0.5%碳化后,规定原料气中 含量小于3%,碳化后原料气万分为: H2 65%70%N2 21%24%CO2 0.3%CO 3%NH3 0.1g/m3CH4 0.5%1.5%O2 Pc 由于筒体开孔较多,并为纵向和对角向排孔。据GB150-1998应用排孔削弱系数代替式(2-1)中的焊缝系数调整所需厚度和最大允许工作压力。据GB150-1998,当纵向排孔与对角向排孔同时存在时,由其中的图8-8拟定排孔削弱系数。由设计规定取 S1=1460mm(S1
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