Основы проектирования химических установок - Альперт Л.3.
ISBN 5-06-000508-9
Скачать (прямая ссылка):
Стоимость многослойных сосудов уменьшается в результате снижения расхода металла, применения более простого оборудования, сокращения труда и производственного цикла.
Многослойные сосуды высокого давления используют в химической промышленности как корпуса реакционных колонн, теплообменников, сепараторов, автоклавов и другой аппаратуры. Их изготовляют двумя способами: созданием стенки из концентрических слоев и методом рулонирования. Выбор конструкции и способа изготовления многослойных сосудов в значительной степени зависит от требуемой прочности сосудов и надежности исполнения многослойных стенок.
На сосуды высокого давления стандартами установлены общие
технические требования (ГОСТ 11879—81 — на сосуды кованые и кованосварные, ОСТ 26.01—221—80 — на многослойные рулониро-панные стальные), которые при проектировании необходимо строго соблюдать.
Приведем относительные стоимость и расход металла на сосуды высокого давления в зависимости от методов их изготовления:
Рулонированный сосуд представляет собой цилиндрический корпус, состоящий из центральной обечайки толщиной 12—20 мм, на которую спирально навернуты слои рулонной низколегированной стали толщиной 4—6 мм.
Преимущество таких сосудов — сокращение производственного цикла их изготовления. Рулонированные сосуды можно изготовлять без сварки в пределах толщины стенки, что уменьшает объем сварочных работ и увеличивает надежность аппарата. При изготовлении рулонированных многослойных обечаек отпадает надобность в гибке и в многократно повторяющихся операциях по натягиванию оболочек и сварке замыкающих швов по образующей, а также в механической обработке этих швов заподлицо с основным металлом. С помощью сравнительно несложного оборудования намотку рулонированных обечаек можно осуществлять непрерывно— до образования стенки нужной толщины. Сварные швы не требуют термообработки, что дает возможность готовые секции сваривать при монтаже.
В настоящее время некоторые аппараты переводят с ковано-сварного на рулонированное исполнение за счет повышения точности их изготовления (например, колонна синтеза аммиака производительностью 600 т/сут и выносной теплообменник аммиака производительностью 1360 т/сут). С целью использования преимуществ рулонированной конструкции переходят на изготовление, например, фланцев рулонированными и заменяют монолитные днища многослойными.
Сварные рулонированные аппараты применяют для работы при давлении до 60 МПа и температуре до 400 °С, при давлении 150 МПа и температуре 20 °С. В настоящее время создано оборудование высокого давления в рулонированном исполнении для производства синтетических кристаллов, процессов жидкофазного окисления сточных вод, производства жирозаменителей.
На рис. 2.13 изображена колонна, предназначенная для синтеза аммиака из азотно-водородной смеси и используемая в крупнотоннажных агрегатах производительностью 410 тыс. т аммиака в год.
Колонны
Стоимость
Расход металла
Цельнокованые Кованосварные Штампосварные рулонированные
1,00 0,96 0,82 0,60
1,00 0,81 0,60 0,42
Колонна состоит из корпуса высокого давления и внутренней насадки. Корпус колонны представляет собой сварной толстостенный цилиндр внутренним диаметром 2,4 м и длиной 28,75 м многослойно рулонированной конструкции с приварными штампованными днищами. К верхнему днищу крепится теплообменник внутренним диаметром 1 м с помощью фланцевого разъема, герметичность которого обеспечивается восьмигранной прокладкой.
Цилиндрическая часть корпуса и корпус теплообменника состоят из отдельных рулонированных блоков, представляющих собой центральную обечайку, на которую спирально навивают определенное количество слоев широкополосной низколегированной рулонной стали. Блоки сварены между собой на всю толщину стенки кольцевыми швами. Многослойная стенка работает как сплошная благодаря плотному прилеганию всех слоев друг к другу, что обеспечено технологией изготовления.
Центральная обечайка, днища и кованые эле-ментМ корпуса изготовлены из коррозионной стали.
Производительность колонны 1360 т/сут, рабочее давление 32 МПа, максимально допустимая температура стенки корпуса 250°С, емкость корпуса (геометрическая) 96,6 м3, общая высота 31,45 м, масса колонны (с насадкой) 510 т.
Преимущества данной колонны по сравнению с аппаратами высокого давления других конструкций (кованосварными, штампосварными и др.)—большая надежность в эксплуатации, более высокий коэффициент использования металла, меньшая стоимость.
С разработкой такой конструкции аппаратов высокого давления их металлоемкость снизилась в 1,5 раза, а трудоемкость изготовления — в 10 раз.
На рис. 2.14 показана рулонированная конструкция сосуда высокого давления со спиральной намоткой рулонной полосы. Рулонная полоса навивается на центральную трубу по винтовой линии, причем каждый последующий слой навивается в противоположную сторону. Достоинством данной конструкции является отсутствие кольцевых швов.
Спирально-рулонный сосуд (CnPC) состоит из приваренной к концевым деталям / и центральной обечайки 2, на которую под углом а и (180°—а) поочередно навиты слои рулонной полосы 3, концы которой приварены к концевым
