Практическая работа №1 – Конструирование колонного аппарата

Исходные данные

Наименование параметра	Значение
Название блока и технологической установки, место расположения (город)
Название колонного аппарата, позиция на технологической схеме, назначение
Исходный продукт, поступающий в колонну
Продукты, получаемые в колонне (перечислить все),  указать плотность жидкой фазы, ρж, кг/м3
Внутренний диаметр, Dв (для аппарата постоянного поперечного сечения), мм
Внутренние диаметры (для аппарата переменного поперечного сечения, нумерация сверху вниз), D1, D2, мм
Общая высота колонного аппарата, Н, мм
Рабочее давление, Рраб, МПа
Рабочая температура, оС
Тип и наименование массообменных устройств (указать тарелки или насадки)
Количество тарелок, шт.
Количество слоев насадки, шт.

 

 

Цель и задачи практического занятия

 

Цель –

Задачи:

1     2     3     4

 

Описание составных частей колонного аппарата (КА)

 

Основными составными частями КА являются корпус и опора.

Корпус –     Обечайка –     Днище –     Опора –

Краткое описание технологического процесса протекающего в колонне и схема обвязки КА

Согласно технологической схеме колонна ____________________________

название и позиция на технологической схеме

работает следующим образом:

в колонну поступает

 

Схема обвязки ______________________ колонны представлена на рисунке 1.

 

 

Рисунок 1 – Схема обвязки ________________________колонны

Техническая характеристика аппарата

 

Техническая характеристика аппарата приведена в таблице 1.

Таблица 1 – Техническая характеристика _________________________колонны

Наименование

Параметр

Назначение

 

Среда

 

Характер среды

 

Давление, МПа

 

Рабочее

Расчетное

 

Гидроиспытания

в вертикальном положении в горизонтальном положении

Температура, ⁰С

 

Рабочая среды верха

                          низа

 

Расчетная стенки

 

Минимальная допустимая стенки аппарата, находящегося под давлением

Средняя наиболее холодной пятидневки района установки аппарата

 

Прибавка для компенсации коррозии, мм

 

Вместимость, м³

 

Группа аппарата (ГОСТ Р 52630-2012) см. приложение А

 

Класс герметичности аппарата (по ОСТ 26.260.14-2001)

 

Срок службы, лет

 

Число циклов нагружения за весь срок службы аппарата, не более

 

Материал обечайки, корпуса и днищ

 

 

1.4 Обоснование выбора основных элементов и параметров колонного аппарата       

 

Обоснование выбора основных элементов колонны и их параметры представлены в таблице 3.

 

Таблица 3 – Основные элементы и параметры колонного аппарата

Параметр	Рекомендации	Выбранный параметр
Тип корпуса	Цельносварной или царговый. Цельносварной - для аппаратов, выполненных из листового проката без фланцев. Цельносварные – диаметром 1000 – 4000 мм и более под давлением до 16,0 МПа, при атмосферном давлении или под вакуумом с остаточным давлением не ниже 665 Па (5 мм. рт. ст.). Царговый – для корпуса, выполненного из отдельных царг, соединенных на фланцах. Царги обычно выполняются из труб. Царговые - диаметром до 800 мм, под давлением до 1,6 МПа	Указать тип корпуса и обоснование
Базовый диаметр, мм	Внутренний или наружный. Для цельносварных, за базовый принимается внутренний диаметр, мм, выбираемый из следующего ряда (ГОСТ 9617-76): 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2200, 2400, 2500, 2600, 2800, 3000, 3200, 3400, 3600, 3800, 4000, 4500, 5000, 5600, 6300, 7000, 7500, 8000, 8500, 9000, 9500, 10000, 11000, 12000, 14000, 16000, 18000, 20000. Для стальных аппаратов, корпусы которых выполняются из готовых труб, за базовый принимается наружный диаметр, мм, выбираемый из следующего ряда (ГОСТ 9617-76): 133, 159, 168, 219, 273, 325, 377, 426, 480, 530, 630, 720, 820, 920, 1020, 1120, 1220, 1320, 1420.	Указать базовый диаметр: наружный или внутренний, обоснование выбора и диаметр в мм
Тип опоры, отверстия в опоре	Юбочная: цилиндрическая или коническая. Опоры с конусной обечайкой применяют для высоких аппаратов диаметром менее 1000 мм. Они придают аппарату большую устойчивость и снижают удельное давление на опорные поверхности. В опорной обечайке должно быть предусмотрено не менее двух отверстий диаметром не более 100 мм (расположенных в верхней части) для вентиляции внутренней полости. Также в опоре должен быть один или два лаза (лазы могут быть круглыми, овальными, в виде полуокружности и цилиндрической части, диаметром 500-560 мм при D3>800 мм и диаметром 80 мм при D3  800 мм), предназначенные для доступа людей в аппарат. Для укрепления стенки обечайки к лазам обычно приваривают короткие толстостенные патрубки (таблица А1, рисунок А1 приложения А к ПЗ)	Указать тип опоры
		Форма лаза –
		Dлаз =             мм (для круглого лаза)   Или   R лаз  =           мм (для лаза с цилиндрической частью)
		Отверстия для трубопроводов –         шт;   - расстояние от поверхности земли до отверстия –        мм;
		Вентиляционные отверстия – количество             шт;   Расстояние от поверхности земли до отверстия –     мм;
Высота опорной обечайки, мм	Высоту обечайки опоры выбирают с учетом требований технологии (например, необходимой высоты столба жидкости в приемном трубопроводе откачивающего насоса) и условий эксплуатации (возможность установки под аппаратом трубопроводной обвязки, арматуры, КИП). Высота цилиндрических опор должна быть кратна 200 и не менее 600 мм. Основные размеры цилиндрических и конических опор вертикальных сосудов должны соответствовать АТК 24.200.04. Колонные аппараты диаметром 400, 600, 800 мм рекомендуется устанавливать на цилиндрические опоры высотой 1100мм, диаметром 1000 -3600мм – на цилиндрические или конические опоры высотой 2000мм, если высота аппарата не превышает Нmax (максимальную высоту), указанную в таблице А2 приложения А к ПЗ.	hоп =
Расстояние от поверхности земли до оси лаза, мм	При выборе расстояния необходимо учитывать, что высота опорного узла обычно составляет 300 мм, а лаз в виде окружности должен располагаться выше узла с учетом его радиуса. Лаз в виде полуокружности и цилиндрической части может располагаться сразу после нижнего опорного узла	h лаз =
Тип днища верхнего (эллиптическое или полусферическое)	Эллиптическое обычно выбирается для аппаратов диаметром менее 4 м. При диаметре более 4 м. рекомендуется применять полусферическое днище	Указать тип днища и обоснование
Тип днища нижнего (эллиптическое, полусферическое или коническое)	-«-	Указать тип днища и обоснование
Глубина днища верхнего, мм	Для эллиптического днища глубина днища равна 0,25 диаметра, а для полусферического – 0,5 диаметра	Привести вычисление
Глубина днища нижнего, мм	- «-	Привести вычисление
Высота цилиндрической части корпуса, мм	Из общей высоты колонны вычитается глубина верхнего днища и высота опорной обечайки	Нцил =   (привести вычисления)
Высота кубовой зоны, мм	Рекомендации см. в приложении А, таблица А3 Для экстракционных колонн вместо кубовой и сепарационных зон вводится высота уровня тяжелой фазы в колонне	hкуб =
Высота сепарационной зоны, мм	Рекомендации см. в приложении А, таблица А3	h сеп =
Высота уровня тяжелой фазы в колонне (для экстракционных колонн), мм	Определяется как сумма глубины нижнего днища и высоты цилиндрической обечайки корпуса до оси штуцера вывода тяжелой фазы	Привести вычисления
Расстояние от нижнего сечения цилиндрической обечайки до первой (нижней) тарелки	Нумерация тарелок обычно снизу вверх, нижняя тарелка устанавливается примерно на 100-200 мм выше уровня рабочей жидкости в кубовой зоне	Привести вычисления
Расстояние от нижнего сечения цилиндрической обечайки до последней (верхней) тарелки	Верхняя тарелка обычно устанавливается на уровне границы сепарационной зоны	Привести вычисления
Количество люков, шт.	Рекомендуется устанавливать люки в кубовой, сепарационной зонах и через каждые 5-10 тарелок	Привести значение
Диаметр люка, мм	В сосудах с внутренним диаметром более 800 мм предусматриваются люки. Внутренний диаметр люка круглой формы у сосудов, устанавливаемых на открытом воздухе, должен быть не менее 450 мм, а у сосудов, располагаемых в помещении, - не менее 400 мм. В сосудах с внутренним диаметром 800 мм и менее предусматривается круглый или овальный лючок. Размер лючка по наименьшей оси устанавливается не менее 80 мм. Обычно рекомендуется для колонн диаметром 1000—1600 мм диаметр люка 500 мм, расстояние между тарелками в месте установки люка 800 мм. Для колонн диаметром свыше 1600 мм диаметр люка 600 мм, расстояние между тарелками в месте установки люка 800 и 1000 мм.	Привести значение
Расстояние между тарелками в месте расположения люка, мм	Обычно рекомендуется выбирать 800 или 1000 мм (см. выше) Не допускается исполнение люков-лазов на одном уровне с тарелкой, так как в этом случае происходит прорыв вверх газовой и слив вниз жидкой фаз в районе люка-лаза. Это негативно отражается на работе колонны. В колоннах с двухпоточными тарелками допускается размещать люк-лаз только под тарелкой с боковыми переливами.	Привести значение
Число групп тарелок, шт	Группа тарелок – это число тарелок, установленных между люками	Привести значение
Расстояние между тарелками в группах, мм	Расстояние выбирается в зависимости от диаметра колонны и может быть от 300 мм до 1000 мм.	Привести значение
Число тарелок в группах, шт	Указывается количество тарелок, установленных между люками. Это количество не обязательно должно быть равно друг другу для всех групп	Привести значение
Высота слоя насадки, мм	См таблицу А4 приложение А к ПЗ	Привести значение
Количество слоев насадки, шт	См таблицу А4 приложение А к ПЗ	Привести значение
Расстояние между слоями насадок, мм	См таблицу А4 приложение А к ПЗ	Привести значение
Количество и размеры обслуживающих площадок, шт	При необходимости систематического обслуживания аппаратов, арматуры и приборов, установленных на высоте более 1800 мм от уровня пола или нулевой отметки, при конструировании следует предусматривать рабочие (обслуживающие) площадки. Обслуживающие площадки обычно устанавливаются под каждым люком. Высота потолка над полом рабочей площадки должна быть не менее 2150 мм. Минимальная ширина площадок 800 мм. Настил изготавливают из сплошных стальных листов или из просечно-вытяжного листа. Рабочие площадки должны иметь перила высотой 1000 мм.	Привести значение
Расстояние от поверхности земли до обслуживающих площадок, мм	Отсчитывается от земли до пола площадки. Пол площадки рекомендуется устанавливать на расстоянии 0,8-1,0 м от оси люка	1 = 2 = j =

Таблица люков, штуцеров, лазов

 

В колонне имеется             люков диаметром      мм на условное давление 

Р_у=                       МПа для внутреннего осмотра и обслуживания аппарата.

Опорная обечайка имеет лаз, выполненный в виде _________________ (указать форму лаза, заданную преподавателем)

Колонна снабжена         технологическими штуцерами (указать количество). Кроме этого в колонне имеются штуцера для КИП и А: (перечислить, указать обозначение)

 

 

Также в колонне имеются штуцера                 для предохранительных устройств, монтажные штуцера (указать их обозначение).

 

Характеристики люков, лазов, штуцеров приведены в таблице 4.

 

Таблица 4 – Таблица люков, штуцеров, лазов

Обо-зна-чение	Наименование	Кол.	Проход условный, Dy, мм	Давление условное, Ру, МПа	Вылет, мм

Результаты конструирования

Параметр	Выбранный параметр

Корпус

Тип корпуса   Базовый диаметр, мм   Тип днища верхнего (эллиптическое или полусферическое)   Тип днища нижнего (эллиптическое, полусферическое или коническое)   Высота кубовой зоны, мм h_куб = Высота сепарационной зоны, мм h _сеп = Общее количество тарелок, шт.   Число групп тарелок, шт.   Число тарелок в группах, шт.   Расстояние между тарелками в группах, мм   Расстояние между тарелками в месте расположения люка, мм   Количество люков, шт   Диаметр люка, мм   Количество слоев насадки, шт   Расстояние между слоями насадок, мм   Высота слоя насадки, мм   Количество обслуживающих площадок, шт.   Расстояние от поверхности земли до обслуживающих площадок, мм ₁ = ₂ =  

Опорная обечайка

Тип опоры, отверстия в опоре Указать тип опоры, форму, размеры и количество отверстий и лазов Высота опорной обечайки, мм h_оп =   Тип (форма) лаза     Диаметр (радиус) лаза, мм D_лаз =                (для круглого типа) R _лаз  =          (для лаза с цилиндрической частью) Расстояние от поверхности земли до оси лаза, мм h _лаз =

Эскиз колонного аппарата приведен на рисунке 2 и приложен к отчету в виде графического материала (на рисунке указать основные размеры в масштабе: диаметр, общую высоту, высоту кубовой и сепарационных зон, высоту опоры).