氨合成碳化工藝中碳化塔的設(shè)計計算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u30008氨合成碳化工藝中碳化塔的設(shè)計計算案例 160751.1碳化塔的計算 136861.1.1塔徑的計算 117851.1.2塔高的確定 2250771.1.3冷卻水箱換熱面積的確定 3132051.2碳化塔結(jié)構(gòu)設(shè)計 4176451.2.1塔體材料選擇 4134201.2.2筒體以及封頭尺寸的確定 463431.3碳化塔裙座結(jié)構(gòu)設(shè)計 61.1碳化塔的計算1.1.1塔徑的計算碳化塔塔徑的計算方法，選用法來完成計算-吸收塔的塔徑，；-泛點氣速，；-表觀空塔氣相速度，；利用貝恩-霍根關(guān)聯(lián)式求泛點氣速，得：-氣相，液相密度，；：重力加速度，；-液體粘度，；：料總表面積，；-氣相，液相質(zhì)量流量，；：料層孔隙率，；-關(guān)系常數(shù)；已知；；；查得：；；；；；利用貝恩-霍根關(guān)聯(lián)式求得：；；V；圓整后取。泛點率校正：。,（在～之間）符合要求。1.1.2塔高的確定通常，我們計算出來塔高后，會給計算結(jié)果人為加1米或者2米，這樣的目的是在塔頂預(yù)留出一點空間，作為氣相與液相分離，來保證這個塔的工作的效率。τ=Ht：液位高度，m；V：氣體流量，mD：塔徑，m；τ：實際空塔停留時間，s；τ=τ空：空塔停留時間，s；ε已經(jīng)知道的條件是：τ取τ空計算：τ=H氣相和液相預(yù)留出來的分離空間取2mH=13.02+2=15.02m。圓整H=16m。1.1.3冷卻水箱換熱面積的確定在反應(yīng)的過程中，塔內(nèi)會有大量的熱放出，熱量長時間積累會造成塔內(nèi)溫度持續(xù)上升，對于反應(yīng)本身來說，溫度的持續(xù)上升會影響反應(yīng)的進(jìn)行。對于設(shè)備來講，過高的溫度會造成設(shè)備的損壞。那么塔內(nèi)產(chǎn)生的熱量就要求及時的移走。一般在工業(yè)中移走熱量的方式就是采用換熱設(shè)備，結(jié)合生產(chǎn)能力要求和選擇的工藝設(shè)備，碳化塔中的熱量移除使用水冷箱，冷卻水箱中的冷卻水持續(xù)的圍繞塔身移動，移走多余的熱量。冷卻水管長時間的浸沒在液體中，對于管材的換熱本身就是一個很大的影響。水中或多或少會含有鈣離子等，在加上換熱過程中管材內(nèi)的冷卻水溫度的上升，會在關(guān)管壁內(nèi)形成結(jié)巴，阻止傳熱。冷卻水管所處的環(huán)境相對來說時復(fù)雜的，在這樣復(fù)雜的環(huán)境中要保證能夠及時的移走熱量，就需要提高冷卻水管管壁的傳熱系數(shù)。所以面對這樣復(fù)雜的環(huán)境條件，換熱系數(shù)需要參考工藝選擇，設(shè)計中傳熱系數(shù)一般取1255.8kJ(確定傳熱面積，“平均溫度差”則是另一個需要考慮的重要參數(shù)，由于碳化塔一旦開始工作，很難在碳化塔內(nèi)部得到這個數(shù)據(jù)。那么就需要根據(jù)生產(chǎn)實踐來做出判斷。冷卻水一般是常溫的狀態(tài)，大概在20℃左右時，生產(chǎn)1噸的碳酸氫銨每天需要的傳熱面積在2.5m2左右，也可以理解為1t該設(shè)計中冷卻水平均溫度為20℃，且正常生產(chǎn)強(qiáng)度，所以1th碳酸氫銨的傳熱面積取60計算出的總傳熱面積：A=60×13.89=833.41.2碳化塔結(jié)構(gòu)設(shè)計1.2.1塔體材料選擇1.2.1.1確定工藝條件工藝操作壓力0.8Mpa工藝操作溫度36℃工藝流動介質(zhì)氨水，變換氣設(shè)計塔體直徑3000mm設(shè)計塔體高度≤1600mm1.2.1.2碳化塔材料的選擇對于設(shè)備的材料選擇，我們首先考慮的就是設(shè)備內(nèi)部的流動介質(zhì)的性質(zhì)，流動介質(zhì)是否有毒性，介質(zhì)是否有腐蝕性等等。除了介質(zhì)本身具有的理化性質(zhì)的考慮，工藝操作條件也是需要我們考慮的重中之重。是否屬于高壓操作，操作過程中溫度的變化如何，這些也是需要重點考慮的。最后就是材料本身的性質(zhì)如何，強(qiáng)度是否合格，是否能保證操作過程中的安全。這次工藝設(shè)計中對于設(shè)備的材料的選擇，使用16MnR其性能特性如下表（2.1.2）：表2.1.2材料鋼板標(biāo)準(zhǔn)使用狀態(tài)厚度常用強(qiáng)度指標(biāo)20~130δbδs許用應(yīng)力16MnRGB6654熱軋正火>16—364903251631.2.2筒體以及封頭尺寸的確定1.2.2.1殼體厚度計算殼體厚度按GB150-1998中式（5-1）計算:P：工作壓力；Di：內(nèi)徑；：許用應(yīng)力；：焊接系數(shù)；C：壁厚附加量（C=C1+CC2已知：?=0.85；C2δ=Pc×圓整后：δn=11mm；有效厚度：δe=11?2=9mm；1.2.2.2封頭厚度的確定根據(jù)GB150-2011中標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭計算厚度按下式計算：

δ=式中，δ：封頭厚度，mm;K：橢圓形封頭形狀系數(shù)，K=1;Pc：壓力，Mpa；Di：內(nèi)徑，mm;σt則，

δ=1×所以：δd=δ+C這里，需要考慮整體的補(bǔ)強(qiáng)，所以對于封頭的厚度設(shè)計以及筒體厚度的設(shè)計取一致的結(jié)果。1.2.2.3封頭水壓實驗根據(jù)GB150-2011規(guī)定內(nèi)壓容器封頭液壓實驗壓力可知:P綜合考慮工藝中各方面的工藝因素，取[σ][σ]P依據(jù)JB/T4710-2005以及GB151-1999可得校核碳化塔橢圓形封頭應(yīng)力：σ其中，HWρwg=9.81m/m則

σ液壓實驗時，σT應(yīng)滿足：則σ通過計算，σT1.2.2.4封頭尺寸確定如下表（2.2.3）表（2.2.3）公稱直徑曲邊高度直邊高