3.2.2 Устройство и принцип действия массообменных устройств.

В качестве массообменных устройств в отпарной колонне К-8 установки ректификации продуктов висбрекинга используются 17 двухпоточных и 14 однопоточных клапанных тарелок с неподвижными клапанами фирмы KOCH-GLITSCH.

Рисунок 3.2 – Клапанные тарелки с неподвижными клапанами

Фиксированные или неподвижные клапаны представляют собой элементы, выштампованные в полотне тарелки и расположенные в шахматном порядке. Клапаны имеют круглую форму и ориентированы параллельно потоку жидкости. Такие клапаны обладают следующими преимуществами:

- пониженный унос жидкости благодаря горизонтальному направлению истечения пара на полотно через боковые отверстия;

- более высокая производительность, чем у тарелки с подвижными круглыми клапанами;

- меньшее гидравлическое сопротивление в расчете на теоретическую ступень, чем у тарелки с подвижными круглыми клапанами;

- отсутствие движущихся частей исключает механический износ и обеспечивает более долгий срок службы, чем у тарелок с подвижными клапанами;

- способность к переработке загрязненных сред.

3.3 Разработка эскизного проекта колонного аппарата

Эскизный проект колонны–стабилизатора К-3 представлен на рис. 3.3

Рисунок 3.3 – Эскиз колонного аппарат

4 Расчет аппаратов на прочность

Целью данного раздела является:

- определение толщины стенок цилиндрической обечайки и днищ из условия прочности;

- определение допускаемого внутреннего давления;

- проверка прочности цилиндрической обечайки и днищ, т.е. сравне­ние допускаемого внутреннего давления с расчетным.

4.1 Исходные данные

Исходные данные, необходимые для выполнения данного раздела, приведены в таблице исходных данных к курсовому проекту (таблица 3.2 и 4.1).

Таблица 4.1 – Исходные данные, необходимые для выполнения раздела 4

Параметр	Значение
Давление рабочее, рраб, МПа; внутреннее избыточное	рраб = 1,58
Температура среды (рабочая) верха аппарата, tрабв, 0С	tрабв = 100
Температура среды (рабочая) низа, tрабн, 0С	tрабн = 180

4.2 Выбор материала корпуса и опорной обечайки

Материалы должны быть химически и коррозионно-стойкими в заданной среде при ее рабочих параметрах (температуре и давлении), обладать хорошей свариваемостью и соответствующими прочностными и пластическими характеристиками в рабочих условиях, допускать горячую и холодную механическую обработку, а также иметь возможно низкую стоимость.

При выборе материалов элементов колонного аппарата в первую очередь учитывается химическая активность перерабатываемых веществ (среды) в аппарате – инертная или агрессивная [15, 16].

В курсовом проекте принимаем, что все элементы корпуса и внутренних устройств выполнены из одинакового материала. Результаты представлены в таблице 4.2.

Таблица 4.2 – Результаты выбора конструкционного материала элементов корпуса и опоры

Корпус колонного аппарата		Опорная обечайка
Название среды в аппарате	углеводородный газ, стабильный изомеризат, водород
Воздействие среды	неагрессивное	Воздействие среды	неагрессивное
Температура среды (рабочая), 0С	tраб = 180	Температура среды, 0С	tраб = 20
Температура наиболее холодной пятидневки, 0С	tх.п = ─ 37	Наличие переходного участка в опоре	нет
Давление рабочее, МПа	рраб =1,58	Материал переходного участка	-
Материал	09Г2С	Материал опорной обечайки	09Г2С

4.3 Определение расчетной температуры, допускаемого напряжения и расчетного давления

Расчет производится для двух условий: рабочих и условий испытаний на основании ГОСТ Р 52857.1 – 2007[6], ГОСТ Р 52857.2 – 2007 [7], ГОСТ 14249 – 89[8] и методического указания для выполнения РГР №2.

4.3.1 Расчет в рабочих условиях.

Исходные данные для рабочих условий в таблице 4.3, результаты расчета для корпуса и опорной обечайки представлены в таблице 4.4.

Таблица 4.3 – Исходные данные для рабочих условий

Параметр	Значение
Название рабочей жидкости в кубовой части	стабильный изомеризат
Плотность рабочей жидкости, кг/м3	ρж = 480
Высота выпуклой части (глубина) нижнего днища без учета цилиндрической части (высоты отбортовки), мм	hднн =0,25∙Dв =0,25∙2800 = 700
Высота столба рабочей жидкости в цилиндрической части аппарата hж, мм	hж = 6000
Высота рабочей жидкости в корпусе hр.ж., мм	hр.ж = hндн+ hж = 6000 + 700 =6700

Таблица 4.4 – Результаты расчета для рабочих условий

Корпус колонного аппарата		Опорная обечайка
1	2	3	4
Расчетная темпера­тура стенки корпуса, 0С	tрас.кор=max{tраб;20ºС}= max{200ºС;20ºС} = = 200	Расчетная темпе­ратура стенки опорной обе­чайки, 0С	tрас.оп.=max{tкор– ∆t;20ºС}=max{200 –650; 20}= 20
Поправочный коэффициент к допускаемым напряжениям	η =1 для сварных аппаратов	Поправочный коэффициент к допускаемым напряжениям	η =1 для сварных аппаратов
Допускаемое напряжение корпуса в рабочих условиях при расчетной температуре tрас кор, МПа	[σ]tкор=η·σ*t, = 1∙165 = =165 МПа	Допускаемое напряжение опорной обечайки в раб. усл. при расчетной температуре tрас оп, МПа	[σ]tоп= η·σ*t оп= =1∙196=196 МПа
Допускаемое напряжение корпуса в раб.усл. при расчетной температуре200С,МПа	[σ]20 кор = η·σ*20 кор =1 ∙ ∙196 = 196 МПа
Расчетное внутреннее избыточное давление для рабочих условий, МПа	=рраб+ρжghр.ж.=1,58 + 480*9,8*6,7=1,61МПа	Расчетное внутреннее избыточное давление, МПа	ррасоп = 0

а) б)

Рисунок 4.1 - Расчетная схема аппарата с двумя жесткостями

(диаметрами) в рабочих условиях (а) и в условиях испытаний (б)