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1、2011天津大学化工学院七里台化工设计队压缩机一级分离罐的设计说明书在此处键入文档的摘要。摘要通常是对文档内容的简短总结。在此处键入文档的摘要。摘要通常是对文档内容的简短总结。设计说明书2目 录1 设计任务 12 闪蒸过程的仿真模拟 13 汽液两相闪蒸罐的设计 23.1 沉降速率的计算 23.2 最小直径的计算 34.2 液体保留时间的计算 34.3 丝网除雾垫的选择 45 压缩机一级分离罐的机械设计初步 45.1 设备选材 45.2 壁厚的设计 45.3 封头的设计 55.4 法兰的设计 55.5 支座的设计 65.6 人孔的设计 75.7 人孔补强的确定 75.8 接管的设计 7备注：（内
2、径详细计算过程） 8参 考 文 献 11设计说明书11 设计任务V0202 压缩机一级分离罐用于分离烃类物质与水、甲醇和二甲醚的初步分离，旨在减小后续脱丁烷塔的操作负荷。该闪蒸过程为绝热闪蒸，设计条件：操作压力 3bar；操作温度 绝热闪蒸存在温度变化；建厂地址 陕西省榆林市榆神煤化工业园区。2 闪蒸过程的仿真模拟V0202 压缩机一级分离罐的进料来自压缩机一级，其组成主要是烃类混合物，还含有水、甲醇和二甲醚。设定闪蒸压力为 3bar，热负荷 =0（绝热闪蒸） ，用 Aspen Plus 的两相闪蒸 Flash1 模块进行模拟，物性方法选用 NRTL-RK。模拟结果如下：进口温度/ 40 出口
3、温度/ 40进口压力/bar 3 出口压力/bar 3汽化分率 0.841热负荷/kW 0 净负荷/kW 0模拟还得到了相关流股的信息：210B 211 212温度 C 40 40 40压力 bar 3 3 3汽化分率 0.574 1 0质量流率 kg/hr 415902.9 230183.62 185719.28体积流率 m3/hr 37052.815 36748.427 304.375质量流率 kg/hr甲烷 4407.559 4239.875 167.684乙烯 4145.21 3912.019 233.191乙烷 306.074 282.461 23.612丙烯 71000 58765
4、.391 12234.609丙烷 968.193 764.309 203.883丁烯 42133.442 25359.094 16774.347设计说明书2丁烷 119541.27 66663.311 52877.954戊烯 17648.015 9459.143 8188.872戊烷 114673.9 53503.18 61170.721己烯 736.115 204.148 531.966己烷 4909.674 1155.804 3753.87汽油 18276.019 1272.064 17003.956水 10387.324 928.265 9459.059甲醇 4863.515 2284.
5、995 2578.519二甲醚 1906.595 1389.562 517.033汽相物性热焓 J/kg -1.20E+06 -1.20E+06 热容 J/kg-K 1760.474 1760.474 传热系数 W/m-K 0.018 0.018 密度 kg/m3 6.264 6.264 黏度 N-sec/sqm 0.3结果可用。5.3 封头的设计封头又称端盖，按其形状可分为三类：凸形封头、锥形封头、平板封头。其中凸形封头包括椭圆形封头、半球形封头、碟形封头和球冠形封头。锥形封头分为无折边与折边两种。平板封头根据它与筒体连接方式不同有多种结构。平板封头成本低，但是在高压工作环境或是大直径使用时
6、要求厚度非常大，不适合这个容器；半球形封头受力最好，壁厚最薄、重量轻，但深度大，制造困难，中、低压小设备不宜采用；碟形封头的深度可通过过渡半径 r 加以调节，适于加工，但由于碟形封头母线曲率不连续，存在局部应力，故受力不如椭圆形封头；标准椭圆形封头制造比较容易，受力状况比碟形封头号，故可采用标准椭圆形封头。封头与罐体之间焊接。选用标准椭圆形封头，其形状系数 K1。则计算壁厚为= 20.5= 0.32800212510.50.3=3.36考虑到介质对筒壁的腐蚀作用，在设计筒体所需厚度时，还应该在计算厚度 的基础上，增加腐蚀裕量 。由此得到封头的设计厚度 。由于本设计中采用 Q235-C 碳素钢，
7、故取2 2=1。=+2=3.36+1=4.36钢板负偏差为 0.5mm（表 10-10） ，则名义厚度 为1 =+1=4.36+0.6=4.96圆整为 6mm，与筒体厚度一致，减小局部应力。设计说明书6厚度附加量 为 =1+2=0.5+1=1.5圆筒的有效厚度 为 =61.5=4.5则其许用压力 = 2+0.5= 212514.512800+0.54.5=0.4010.3结果可用。查表得标准椭圆形封头的直边高度 h 为 25mm。5.4 法兰的设计在石油、化工设备和管道中，由于生产工艺的要求，或者为制造、运输、安装、检修方便，常采用可拆卸的连接结构。常见的可拆卸结构有法兰联接、螺纹联接和承插式
8、联接。采用可拆卸联接之后，确保接口密封的可靠性，是保证化工装置正常运行的必要条件。由于法兰联接有较好的强度和紧密性，适用的尺寸范围宽，在设备和管道上都能应用，所以应用最普遍，但法兰联接时，不能很快地装配与拆卸，制造成本较高。本设计采用标准的设备法兰进行设计。根据中华人民共和国行业标准 JB/T4703-2000 长颈对焊法兰，设计最高温度 40，最高压力 0.3MPa；故选取工作温度 40，公称压力 PN=0.6MPa 的标准规格。5.5 支座的设计容器的支座用来支承容器的重量、固定容器的位置并使容器在操作中保持稳定。支座的结构形式很多，主要由容器的自身的形式决定，分为卧式容器支座、立式容器支
9、座和球形容器支座。卧式容器的支座主要有鞍座、圈座和支腿三种。其中鞍式支座是应用最广泛的一种卧式容器的支座， ，常用的卧式容器和大型卧式储罐、热交换器等多采用这种支座。所以这个闪蒸罐选用鞍式支座。根据容器的公称直径和容器的质量在标准 JB/T4712-92鞍式支座中选取。首先错略的计算鞍座的负荷。储罐的总质量 m=m1+m2+m3+m4式中 m1罐体质量设计说明书7m2封头质量m3充液质量m4附件质量(1) 罐体质量 m1 ， 的筒节，每米的质量为 (查表=2800 =6 =514/得)故 1=1=5148.4=4317.6(2) 封头质量 m2 DN=2800mm， ，直边高度 的椭圆封头，其
10、质量为 =6 =25，故=722 2=22=2722=1444(3) 充液质量 m3 3=式中 V储罐容积， =封 +筒 =23.12+8.46.158=57.96723水的密度为 1000kg/m3. 3=57.96721000=57967.2(3) 附件质量 m4 人口质量为 200kg，其他接管的总和按 300kg 计算，故3=500设备的总质量为 m=m1+m2+m3+m4=4317.6+1444+57967.2+500=64228.8=64.228每个鞍座之约承受 314.72kN 负荷，所以选用轻型带垫板、包角 120的鞍座，即 JB/T4712-92 鞍座 A2800-F，或 J
11、B/T4712-92 鞍座 A2800-S。采用双鞍座，鞍座与筒体端面的距离 A 的确定：因为筒体的 L/D 较大，且鞍座所在平面内无加强圈， ，应尽量利用封头対支座处筒体得加强作用，取 。0.25=0.252800=700鞍座高度取 700mm。5.6 人孔的设计根据闪蒸罐是在 40及最高工作压力为 0.3MPa 的条件下工作，人孔标准应按工程压力为 0.6MPa 的等级标准选取。从人孔类型系列标准 HG21516-92 回转盖板式平焊法兰人孔，可知，公称压力为 0.6MPa 的人孔类型很多，该设备选择的人空标记为人孔(A G)A 600-0.6 HG21516-95 表示：工称压力 PN0
12、.6、工称直径 DN600、H 1=220、A 型盖轴耳、采用类材料、其中垫片采用石棉橡胶板垫的回转盖板式平焊法兰人孔。设计说明书85.7 人孔补强的确定由于人孔的筒节不是采用无缝钢管，故不能直接选用补强圈补强。本设计所选用的人孔筒外径 ，取壁厚为 15mm,故补强圈的尺寸确定如下：坡口形式为 D 型所以补强=600圈内径 ，外径 ，根据补强的金属面积应大于或等于开孔减少的截面=623=980积，补强圈的厚度按下式计算补 =(+2) =(600+215)(70.6)980623 =11.1故补强圈取 12mm 厚5.8 接管的设计5.8.1 进料管采用 无缝钢管，管的一端切成 45 伸入闪蒸罐
13、内。配用法兰规定为：工6102 程直径 600mm、公称压力 0.6MPa、配用公制管的突面平焊钢制管法兰，材料为 Q235-C，标记为：HG20592 法兰 PL600-0.6 RF 2 Q235-C 。5.8.2 气相出料管采用 无缝钢管，配用法兰规定为：工程直径 600mm、公称压力61020.6MPa、配用公制管的突面平焊钢制管法兰，材料为 Q235-C，标记为：HG20592 法兰 PL600-0.6 RF 2 Q235-C 。5.8.3 液相出料管采用 无缝钢管，配用法兰规定为：工程直径 250mm、公称压力27320.6MPa、配用公制管的突面平焊钢制管法兰，材料为 Q235-C
14、，标记为：HG20592 法兰 PL250-0.6 RF3 Q235-C 。5.8.4 人孔采用 无缝钢管，配用法兰规定为：工程直径 600mm、公称压力630150.6MPa、配用公制管的平面平焊钢制管法兰，材料为 Q235-B，标记为：HG20592 法兰 PL450-0.6 RF 3 Q235-C 。5.8.5 放空管接口管采用 无缝钢管，配用法兰规定为：工程直径 25mm、公称压力 0.6MPa、323设计说明书9配用公制管的突面平焊钢制管法兰，材料为 Q235-C，标记为：HG20592 法兰 PL25-0.6 RF 3 Q235-C 。备注：（内径详细计算过程）5.8.1 进料管设计条件： 40 ； 3 ； = =300流体的相态：气液混合物；体积流率： F= 10.292m3/s；流体组成主要成分成分： CH4，C 2H4，C 2H6,C3H6，C 3H8，C 4H8，C 4H10，C 5H10，C 5H12，C 6H12，C 6H14，C 7H16，H 2O,CH4O, CH3-O-CH3(1)管路等级的确定介质为甲类可燃气体，所以管路等级为 SHB.(2)选择合适的流速确定流速主要为确定管径，液体体积比气体体积小的多，所以流速按气体来计算因为流体为加压气体，并且流体的组成近似烃类，因此选择合适的的流速为 =35(3)计算管
