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3.5.2 开孔补强 21
3.6 法兰设计 25
3.6.1 螺栓受力计算 25
3.6.2 弯矩计算 26
3.7 塔体的强度与稳定性校核 26
3.8 塔体水压试验 27
3.9 支座校核 27
3.10 塔设备附件 28
3.10.1 除沫装置 28
3.10.2 保温圈 28
3.11 板式塔及塔盘 30
3.12 穿流塔板 32
4 小结 34
致 谢 35
参考文献 36
1 绪论
1.1 课题介绍
随着生产的发展，新设备、新工艺、新技术的不断引进，低温液氮洗工艺在氨工业中得到了迅速发展，液氮洗工艺是大型合成氨工业原料气净化工艺中的重要部分。在以渣油为原料制合成氨原料气时，经低温甲醇洗后工艺气中除了含有合成气所需要的H2和N2外，还有少量的CO~ Ar ~ CH4 ~ CO2 ~ CH3OH等气体。这些气体中的含氧化合物是氨合成催化剂的毒物，在进入氨合成塔之前必须彻底清除。CO2为酸性气体，CH3OH 为极性较强的有机醇。这两种物质都比较容易从原料气中除去。而CO既非酸性物质又非碱性物质，在各种溶液中的溶解度又很小，欲将其从原料气中除去并非易事。目前合成氨工业中广泛应用的清除方法之一是液氮洗涤法。
1.2 课题研究的意义
在合成氨工业中，通常以渣油和煤作为原料生产合成氨气的原料气，原料气经过低温甲醇洗工序后，其中的大量碳化物和硫化物被脱除，此时的原料气中的主要组分为H2、N2、CO、CH4和Ar 以及化学性质或极性较强的微量组分，如CO2、CH3OH 和H2O。微量组分CO2和CH3OH 等可通过分子筛轻易除去，而CO既非酸性物质，又非碱性物质，在各种溶液中的溶解度又很小，因而要把 CO 从原料气中除去并非易事。液氮洗涤技术就是利用CO、CH4和Ar 在低温下易溶于液氮的物理特性，将这些杂质净化至工艺指标。经分子筛吸附后的原料气组分为 H2、N2、CO、CH4和 Ar，其主要组分为 H2，含量约为90%；CO 含量约为 5%；N2约为3%；CH4和 Ar的含量小于 1%，主要的三种杂质中CO的含量最高，且CO 是引起氨合成工序触媒中毒的主要因素，其含量必须控制在1~5ppm的范围内才不至于对合成工序造成较大影响。该工艺的核心设备为氮洗塔，是原料气与液氮洗涤液充分接触的场所，因此其结构构造对氮洗塔的整体效率将有很大影响。
1.4 课题研究的内容
1.4.1 塔设备设计的内容
塔设备设计包括工艺设计和机械设计两方面。本课题设计是把工艺参数、尺寸作为已知条件，在满足工艺条件的前提下，对塔设备进行强度、刚度和稳定性计算，并从制造、安装、检修、使用等方面出发进行机械设计。
1.4.2 塔设备设计的步骤
在阅读了设计任务书后，按以下步骤进行塔设备的机械设计。
1.4.3 塔设备的材料选择
根据工艺介质和参数，选择塔体、支座、塔内件的材料。
1.4.4 塔设备的结构设计
在设备总体形式及主要工艺尺寸已经确定的基础上，设计确定塔的各种构件、附件以及辅助装置的结构尺寸。
板式塔结构设计包括：塔体与裙座结构设计;塔盘结构及塔盘支承结构设计；除沫装置设计；设备接管的形式和方位设计、塔附件设计等。
1.4.5 塔设备的强度、刚度和稳定性计算
按设计压力计算塔体、封头和裙座壁厚；塔设备质量载荷计算；风载荷与风弯矩计算；地震载荷与地震弯矩计算；偏心载荷与偏心弯矩计算；各种载荷引起的轴向应力；塔体和裙座危险截面的强度与稳定校核；塔体水压试验和吊装时的应力校核等。