硫化氢吸收塔机械设计(Φ3200)及有限元分析 毕业设计论文.doc
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1、字号为初号,隶书沈阳化工大学 本科毕业论文字号为1号,黑体 题 目:3200硫化氢吸收塔强度计算与有限元分析院 系:能源与动力工程学院专 业:过程装备与控制工程班 级:过优0901学生姓名: 指导教师: 论文提交日期:2013 年 06 月 24 日论文答辩日期:2013 年 06 月 25 日毕 业 论 文 任 务 书 能源与动力工程学院 过程装备与控制工程专业 过优0901班 学生:姜 祎毕业论文题目:硫化氢吸收塔机械设计(3200)及有限元分析毕业设计内容: 文献综述一篇;外文翻译,中文3000字以上(英文A4两页以上); 设计计算书一份;中英文摘要一份;绘制施工图折合A0号图至少三张。
2、指 导 教 师: 签字 2013年 6月 25日教研室主任: 签字 2013年 6月 25日系 主 任: 签字 2013年 6月 25日沈阳化工大学学士学位论文 摘要摘 要氨是重要的无机化工产品之一,在国民经济中占有重要地位。除液氨可直接作为肥料外,农业上使用的氮肥,例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥,都是以氨为原料的。合成氨的工艺流程中,脱硫脱碳过程是很重要的一步。而合成氨工艺是离不开塔设备的。塔设备是化工、石油化工、生物、制药等生产过程中广泛应用的汽液传质设备。塔设备分为填料塔和板式塔,板式塔又分为浮阀塔,泡罩塔,筛板塔等。浮阀塔于20世纪50年代初期在工业上开始推广使用,
3、由于它兼有泡罩塔和筛板塔的优点,已经成为国内应用较为广泛的塔型,特别是在石油、化学工业中使用最普遍,对其性能的研究也较充分。浮阀塔的优点:1、生产能力大、操作弹性大、塔板效率高、气体压强降及液面落差小和塔的造价低。本设计中所应用到的是板式塔中应用较为广泛的浮阀塔。本次设计主要任务为:1、强度校核及稳定性校核;2、工艺设计及计算。以上为常规设计内容,对于常规设计无法完成的问题,如结构不连续区域的强度计算,我们还初步学习了ANSIS的有限元分析。关键词: 合成氨; 浮阀塔; 强度计算;工艺计算; 有限元分析。Abstract Ammonia is one of important inorgani
4、c chemical products, occupies an important position in the national economy. In addition to ammonia can be used directly as a fertilizer, the fertilizer for agricultural use, such as urea, ammonium nitrate, ammonium phosphate, ammonium chloride, and various nitrogen-containing compound, ammonia as a
5、 raw material are. Ammonia process, the desulfurization and decarbonization process is a very important step. The ammonia process is inseparable from the tower equipment. Tower equipment is the chemical, petrochemical, biotechnology, pharmaceutical and other production processes widely used gas-liqu
6、id mass transfer equipment. Packed tower and into the absorber plate tower, plate tower is divided into valve tower, bubble column, sieve tower. Valve tower in the early 1950s, began to promote the use in industry, because it combines the sieve tray bubble column and the advantages of the applicatio
7、n has become more widely tower type, especially in the petroleum, chemical industry uses the most general, studies have compared its performance fully. Valve tower advantages: 1, large production capacity, operating flexibility, tray, high efficiency, gas pressure drop and liquid drop small and towe
8、rs and low cost. This design is applied to the plate tower is widely used in the float valve tower. The design of the main tasks are: 1, strength check and stability check; 2, process design and calculation. Above conventional design content can not be completed for the conventional design issues, s
9、uch as varying the intensity of regional wall thickness calculation, under the guidance of the teacher , our preliminary study of the finite element analysis.Keywords: ammonia; float valve tower; strength calculation; process calculation; finite element analysis.沈阳化工大学学士学位论文 第一章 毕业设计目的与基础数据目录第一章 毕业设
10、计目的与基础数据11.1 目的11.2 工艺条件11.3 建厂地区有关资料2第二章 硫化氢吸收塔强度及稳定性校核42.1 塔壳厚度计算42.2 质量载荷计算52.3 塔的自振周期计算72.4 地震载荷及地震弯矩计算82.5 风载荷和风弯矩计算102.6 最大弯矩132.7 圆筒应力校核132.8 裙座设计142.9 塔体水压实验应力校核172.10基础环设计182.11 地脚螺栓192.12 筋板校核202.14 盖板校核222.15 裙座与塔壳对接焊缝校核232.16 塔顶挠度计算24第三章 筒体开孔补强计算253.1 补强判别253.2 开孔所需补强面积263.3 有效补强范围263.4
11、有效补强面积27第四章 工艺计算284.1 除塔板外塔尺寸的设计284.1.1塔板间距的选定284.1.2 塔的顶部空间高度284.1.3 塔的底部空间高度284.1.4 进料空间高度294.1.5 人孔数294.1.6 人孔处的板间距294.1.7 塔径初选294.2 塔板主要工艺尺寸的选取314.2.1 明确塔板设计中必须确定的主要结构参数314.2.2 溢流形式324.2.3 堰长的选定并校核溢流强度324.2.4 堰高的选定324.2.5 降液管下端距塔盘底部的距离334.2.6 受液盘及入口堰尺寸344.2.7 安定区和边缘区344.3 流体力学验算364.3.1 气体通过塔板的压降
12、364.3.2 液泛校核374.3.3 液体在降液管中停留时间的校核384.3.4 雾沫夹带的演算394.3.5 漏液点校核414.4 塔的操作负荷性能图414.4.1 液相下限线414.4.2 液相上限线414.4.3 漏液线424.4.4 过量雾沫夹带线434.4.5 溢流液泛线44第五章 筒体与接管连接区域应力分析485.1 问题描述485.2 分析问题485.3 结果处理与讨论495.4 命令流49第六章 结论56致 谢57附录一 综述58附录二 文献翻译61第1章 毕业设计目的与基础数据1.1 目的根据工艺条件,综合运用各学科知识,查阅相关标准以及其他参考书,通过理论方法,对硫化氢吸
13、收塔进行结构设计和强度校核,对常规设计无法解决的问题学习了解有限单元法,通过这些工作,熟悉本专业设计过程中所用标准,深刻相关理论知识,了解新兴工程方法,开拓学术视角。1.2 工艺条件物料名称:富甲醇、变换气 物料特性:易燃、易爆、有毒、中度危害设计压力: 3.6MPa 最大工作压力:3.1MPa设计温度: -45/50 最低工作温度:-27.5保温材料:聚氨脂泡沫塑料保温材料容重:80 kg /m 3保温层厚度:60mm塔内径:3200mm板间距:400mm气相压缩系数:0.98液相表面张力:0.022N/m预洗段塔板数:110预洗段溢流程数:1预洗段气相平均重度: 29.22kg /m 3
14、预洗段液相平均重度: 906.1kg /m 3 预洗段气相流量: 216574kg /h预洗段液相流量: 11685kg / h预洗段气相摩尔质量:20.19kg/kmol预洗段气相动力粘度:0.012mPa s预洗段液相动力粘度:0.71mPa s主洗段塔板数:1183主洗段溢流程数:2主洗段气相平均重度: 28.93kg /m 3 主洗段液相平均重度: 886.7kg /m 3 主洗段气相流量: 215680kg /h 主洗段液相流量: 247981kg /h 预洗段气相摩尔质量:20.15kg/kmol预洗段气相动力粘度:0.012mPa s预洗段液相动力粘度:0.74mPa s填料顶部
15、高度:11600填料底部高度:9100填料密度:906 kg /m 31.3 建厂地区有关资料地址:湖南岳阳 气温:328设计基本风压值(10m高度处): 480Pa 地震烈度: 7度 地震影响:近震场地土类型:地面粗糙度:B安装:立式、室外水文:水量充沛、一次水 tmax=30 图1.1 塔经3200硫化氢吸收塔工艺图71沈阳化工大学学士学位论文 第二章 硫化氢吸收塔强度与稳定性校核第二章 硫化氢吸收塔强度及稳定性校核2.1 塔壳厚度计算筒体厚度计算公式2-1 : pc计算压力,MPa; Di塔壳内直径,mm;t设计温度下塔壳材料的许用应力,MPa;焊缝系数;查GB150 低温耐腐蚀材料 塔
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