Проектирование колонны блока деэтанизации ШФЛУ

Примем [8, табл.12.3]2.10.4 Выход кубовой жидкостиКоличество кубовой жидкости где – массовый расход кубовой жидкости, – плотность кубовой жидкости.Примем [8, табл.12.3]2.10.5 Вход пара в колоннуОбъем паров равен: Примем [8, табл.12.3]3.2 Механический расчет3.2.1 Расчет толщины стенки корпуса колонныРасчетная температура стенки аппарата Допускаемое напряжение:в рабочем состояниигде - для стали 09Г2С; при температуре [8,табл.1.2] ; так как аппарат изготавливается из листового проката;при гидравлических испытаниях где - для стали 09Г2С при температуре .Расчетное давление Внутренний диаметр Исполнительная толщина стенки Сумма прибавок к расчетным толщинам ;Коэффициент прочности сварного шва .Расчетная толщина стенки цилиндрической обечайки(3.46)Принимаем исполнительную толщину стенки 22 мм.Проверим условие применимости формул:Условие применимости формул выполняется. Таким образом, при толщине стенки 22 мм обеспечивается прочность цилиндрической обечайки как в рабочем состоянии, так и при гидравлических испытаниях.Допустимой внутреннее давление при гидравлическом испытании:(3.47)Условие прочности выполняется.3.2.2 Расчет толщины днищаДнища изготавливаются из того же металла, что и корпус аппарата. В колонных аппаратах чаще всего применяются эллиптические или сферические днища с отбортовкой для обеспечения качественной сварки с цилиндрической части корпуса или крышки.Расчетная температура стенки днища Допускаемое напряжение :в рабочем состояниигде - для стали 09Г2С; при температуре [8, табл.1.2]; так как аппарат изготавливается из листового проката;при гидравлических испытаниях где - для стали 09Г2С при температуре .Расчетное давление Внутренний диаметр Исполнительная толщина стенки Сумма прибавок к расчетным толщинам ;Коэффициент прочности сварного шва .Исполнительную толщину стенки эллиптического днища определим по формуле(48)Принимаем исполнительную толщину крышки. - Условие применимости формулы выполняется.Допускаемое давление(3.49)Условие прочности выполняется.3.2.3 Подбор опорыРассчитаем массу аппарата(3.50)где - масса цилиндрической обечайки, кг;- масса днища (крышки), кг;- масса тарелок, кг;- масса люков, кг;- масса воды при гидравлических испытаниях, кг.(3.51)где - плотность стали.(3.52)(3.53)где - масса одной тарелки [6]Масса люка диаметром 500 мм составляет 443 кг [8, табл.23.3]. Люки располагаются через 8 тарелок. Таким образом, в колонне 3 люка.(3.54)С запасом на дополнительные элементы масса аппарата составит:Тогда вес аппарата составит(3.55)Выбираем цилиндрическую опору для вертикальных аппаратов по ОСТ 26-467-78 тип 3. [8, табл. 14.9-14.12]3.2.4 Подбор люкаДля аппарата диаметром 1200 мм выбираем люк диаметром 500 мм [7, Приложение 5.1]3.2.5 Расчет фланцевого соединенияПо [3, табл.1.36] выбираем фланец приварной встык с уплотнительной поверхностью шип-паз.Толщину втулки примем из соотношения: ()и ().Толщина втулки где при [3, рис.1.39]Определим высоту втулки(3.56)где - уклон втулкиПринимаем Эквивалентная толщина втулки фланца(3.57)Диаметр болтовой окружности определим по формуле(3.58)где ; при и [3,табл.1.40]Наружный диаметр фланца (3.59)при [3, табл.1.41]Наружный диаметр прокладки (3.60)при [3, табл.1.41]Средний диаметр прокладки(3.61)где - ширина плоской неметаллической прокладки для диаметра аппарата [3, табл.1.42]Количество болтов определим по формуле(3.62)где - шаг расположения болтов при [3, табл.1.43]Принимаем , кратное четырем.Высота фланца (3.63)где для и приварных встык фланцев [3, рис.1.40]Принимаем Расстояние между опорными поверхностями гаек для фланцевого соединения с уплотнительной поверхностью типа шип-паз(3.64)где - толщина стандартной прокладки.3.2.6 Расчет ветровой нагрузкиРасчет аппарата на действие ветровых и весовых нагрузок выполним при наиболее неблагоприятных сочетаниях нагрузок.Расчет проведем с учетом максимального веса аппарата, изоляции и воды в объеме аппарата при гидравлических испытаниях.При расчете устойчивости аппарата наиболее опасным является случай, когда аппарата имеет минимальный вес.Рисунок 3.5 – Расчетные сечения колонного аппаратаАппарат по высоте условно разбит на произвольные участки. Высота каждого участка должна быть не более 10 м. Находится центр тяжести каждого участка, расстояние которого от основания аппарата равно . К этой же точке прикладывают сосредоточенную силу, которая заменяет равномерно распределенную по высоте участка ветровую нагрузку.Аппарат разбиваем на 5 частей. Получаем:(3.65)(3.66)(3.67)(3.68)(3.69)Расчётную ветровую нагрузку на каждый участок определим по формуле:(3.70)где - аэродинамический коэффициент; для цилиндрического корпуса – нормативный скоростной напор ветра для середины - того участка аппарата на высоте от уровня земли в заданном географическом районе; – коэффициент увеличения скоростного напора, учитывающий динамическое воздействие порывов ветра;– площадь наибольшего осевого сечения участка.(3.71)где – наружный диаметр колонны, м; – высота участка, м. – нормативный скоростной напор ветра для высоты над поверхностью земли до 10 м в данном географическом районе.; – коэффициент увеличения скоростного напора:(3.72)где– коэффициент динамичности;–коэффициент пульсации скоростного напора верта на высоте от уровня земли.Коэффициент динамичности определим по графику в зависимоти от собственных колебаний аппарата Т(с).Рисунок 3.6 – График для определения коэффициента динамичности.Рисунок 3.7 - График для определения поправочного коэффициента на увеличение скоростного напора ветра для высот более 10.С помощью графика (рис.3.7) выбираем :Принимаем для IIIрайона Тогда:Аэродинамический коэффициент принимаем Период собственных колебаний определим по формуле:(3.73)где – максимальный вес аппарата, МН; – модуль продольной упругости материала корпуса при расчетной температуре, МПа; – экваториальный момент инерции площади поперечного сечения стенки корпуса аппарата относительно центральной оси, м4; – коэффициент; – относительное перемещение – угол поворота опорного сечения фундамента под действием единичного момента:(3.74)где – коэффициент упругого неравномерного сжатия грунта. Для грунтов средней плотности ;–экваториальный момент инерции площади подошвы относительно центральной оси, м4 .Где D=1480 мм –наружный диаметр фундаментного кольца аппарата.Максимальный вес аппарата (3.35)Модуль продольной упругости при .(3.75)Относительное перемещение центров тяжести участков определим по формуле:(3.76)Тогда по графику (рис. 3.6), а коэффициент пульсации скоростного напора для середины участка определяем по графику (рис. 3.8):Рисунок 3.8 - График для определения коэффициента пульсации скоростного напора ветра.Расчетные значения скоростных напоров и изгибающих моментов:Площадь наибольшего осевого сеченияВетровые нагрузки, действующие на аппарат равны:Изгибающий момент от напора ветра в любом расчетном сечении на высоте от основания аппарата или постамента вычислим по формуле:(3.77)Для нашей расчетной схемы:Колонна снабжена обслуживающими площадками, что увеличивает изгибающий момент от напора ветра.Суммарный изгибающий момент в расчетном сечении на высоте от основания аппарата при наличии на аппарате обслуживающих площадок найдем по формуле:(3.78)где - изгибающий момент в расчетном сечении от ветрового напора на одну площадку:(3.79)где- высоте расположения обслуживающей площадки; - сумма проекций всех элементов площадки, расположенных вне зона аэродинамической тени на вертикальную плоскость, м.(3.80)где – диаметр аппарата на участке площадки, м; – высота площадки, м.Расчетные значения скоростных напоров и изгибающих моментов приведены в таблице 3.8.Таблица 3.8 – Расчетные значения скоростных напоров и изгибающих моментов№ площадки12345, Па49545045045045013,8110,446,692,691,0,7765553734201375511Максимальные напряжения сжатия на опорной поверхности кольца:(3.81)где – ветровой момент, действующий на уровне земли ; – момент сопротивления площади опорного кольца, м3; – площадь опорного кольца, м2;(3.82)(3.83)Толщина опорного кольца:(3.84)где – расстояние от выступающей части кольца до наружного диаметра опорной обечайки;=245 МПа – допускаемое напряжение на изгиб для материала опоры Ст3.Для выбранной опоры Условие прочности соблюдается.Проверка корпуса колонны на устойчивость.(3.85)где – коэффициент уменьшения допускаемых напряжений. Примем ; - нормативное допускаемое напряжение при расчетной температуре. Для основного материала (3.86) где - коэффициент пропорциональности.Условие прочности соблюдается.Расчет усилий на сейсмические нагрузки не проводим, так как сейсмические нагрузки менее 7 баллов.ЗАКЛЮЧЕНИЕВ данной работе представлен курсовой проект на тему «Проект колонны деэтанизации широкой фракции легких углеводородов»Работа выполнена согласно заданию и состоит из пояснительной записки и графической части.В пояснительной записке 4 раздела. В первом разделе дано описание технологической схемы узла деэтанизации ШФЛУ, приведена техническая характеристика оборудования рассматриваемого узла, выбраны конструкционные материалы для изготовления оборудования. Здесь же описано устройствоколонныдеэтанизации. Третийраздел представлен расчетной частью проекта. Здесь мы выбрали и рассчитали колонну деэтанизации. Ее параметры:- диаметр колонны 1200 мм- общая высота колонны 13,5 м;- гидравлическое сопротивление В этом же разделе представлены расчеты диаметров штуцеров, а также выполнены необходимые прочностные расчеты: толщины стенки обечайки и днища, подбор опоры и диаметра люка, фланцевого соединения и болтов, подобрана опора для монтажа аппарата и выполнен расчет на ветровую нагрузку.В четвертом разделе мы рассмотрели вопросы безопасности и экологичности ведения технологического процесса СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВТехнологический регламент ПАО «Татнефть»Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособиепопроектированию. – М.: Химия, 1991. – 496 с.Кузнецов, А.А Расчеты основных процессов и аппаратов переработки углеводородных газов: Справочное пособие. / А.А.Кузнецов, Е.Н.Судаков. – М.:Химия, 1983. – 224 с.Расчёт и конструирование машин и аппаратов химических производств: Примеры и задачи: Уч. Пособие для студентов втузов / Под общей редакцией М.Ф. Михалёва. Л.: Машиностроение, 1984-16-34 с.ОСТ 26-02-1401-76 Тарелки клапанные прямоточные для аппаратов колонного типа. Параметры, конструкции и основные размеры.Колонные аппараты. Каталог. - НПП «35-й Механический завод», Калуга, 2014.- 25 с.Основные процессы и аппараты химической технологии: пособие по проектированию / Г.С. Борисов [и др.]; под ред. Ю. И. Дытнерского.- 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Химия, 2008.- 496 с.Лащинский А.А. Конструирование сварных химических аппаратов: Справочник. / А.А.Лащинский. - Л.:Машиностроение, 1981.-382 с.Указания по расчету на ветровую нагрузку технологического оборудования колонного типа и открытых этажерок. - м.: Издательство литературы по строительству, 1965. - 56 с.СНиП II-A.11-62ГОСТ 5542-87 Газы горючие природного происхождения для промышленного и коммунально-бытового применения. Девясилов, В.А. Охрана труда:учебник / В.А.Девясилов. – М.:Форум, 2013 г. – 448 с.Маринина Л.К., Васин А.Я., Н.И.Торопов и др. Безопасность труда в химической промышленности. – М.:Академия, 2006. – 526 с.Касаткин, А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии : учебник для вузов. / А.Г.Касаткин — М.: ООО ТИД «Альянс», 2004. - 753 с.Кувшинский А.Г., Соболева А.П. Курсовое проектирование по предмету «Процессы и аппараты химической промышленности»: Учеб. Пособие. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1980. – 223 с.