加氫裂化畢業(yè)設(shè)計(jì)

摘要加氫裂化是能耗較大的裝置，隨著煉油廠原油的劣質(zhì)化，原料蠟油密度變重，硫氮含量增加，使得反應(yīng)溫度越來(lái)越高，循環(huán)氫量增加，燃料氣中壓蒸汽的消耗也隨之增大。對(duì)加氫裂化裝置能源消耗情況進(jìn)行深入分析，找出節(jié)約能源消耗的措施，合理利用加氫裂化產(chǎn)品，是非常有意義的。隨著加氫裂化和加氫脫硫等工藝不斷改進(jìn)，加氫裂化裝置制造技術(shù)的完善。，通過(guò)增設(shè)熱高壓分離器，解決了增加換熱器壓降問(wèn)題。本設(shè)計(jì)介紹了課題選擇的依據(jù)、課題的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、課題的主要內(nèi)容及擬采取的方法、設(shè)計(jì)的難點(diǎn)與解決方法、設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)參數(shù)，對(duì)壓力容器的筒體、封頭、密封裝置和焊接結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了設(shè)計(jì)。對(duì)筒體、封頭進(jìn)行水壓試驗(yàn)校核計(jì)算，達(dá)到符合要求。最后經(jīng)過(guò)對(duì)所設(shè)計(jì)的高壓分離器的制造和損傷分析得到了在各個(gè)環(huán)節(jié)注意事項(xiàng)，難點(diǎn)及解決辦法。通過(guò)查閱相關(guān)資料、方案論證完成了本熱高壓分離器的綜合設(shè)計(jì)，達(dá)到了設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)提出的性能指標(biāo)要求。關(guān)鍵詞：加氫裂化；熱高壓分離器；壓力容器；焊接結(jié)構(gòu)；密封裝置AbstractHydrocrackingisadeviceoflargeenergyconsumption,withthepoorqualityofcrudeoilrefineries,gasoildensityofheaviermaterials,sulfurandnitrogencontentincreased,thereactiontemperatureisgettinghigherandincreasedcirculatinghydrogen,fuelgaspressuresteamconsumptionalsoincreased.Ofthehydrocrackingunitenergyconsumptionin-depthanalysistoidentifyenergysavingmeasures,rationaluseofhydrocrackingproducts,itisverymeaningful.Withthehydrocrackingandhydrodesulfurizationprocessescontinuetoimprove,hydrocrackingunitmanufacturingtechnologyimproved.,Byaddingthehothighpressureseparator,tosolvetheproblemofincreasingpressuredropheatexchanger.Thisdesignintroducesthesubjectofselectionaccordingtothesubjectonthecurrentstatusofthemainissuesandproposedapproach,thedesignofthedifficultiesandsolutions,designrequirementsanddesignparametersonthepressurevesselcylinder,head,MiFengequipmentandweldingstructureisdesigned.Onthecylinder,headtocheckwaterpressuretestbasis,tomeettherequirement.Thankstothedesignedhigh-pressureseparatormanufacturingandinjurieswereinvariousaspectsofattention,difficultiesandsolutions.Throughaccesstorelevantinformation,theprogramdemonstratedthecompletionofthishothighpressureseparatorintegrateddesign,thedesigntasktoraisetheperformanceindexofthebook.Keywords:hydrocracking;hothighpressureseparator;pressurevessel;weldedstructure;seal目錄TOC\o"1-5"\h\z摘要 IAbstract II\o"CurrentDocument"第1章緒論 1\o"CurrentDocument"加氫裂化技術(shù)的發(fā)展背景和發(fā)展歷程 1\o"CurrentDocument"加氫裂化技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展前景 2\o"CurrentDocument"加氫裂化技術(shù)的重要性及在煉油工業(yè)中的地位 3\o"CurrentDocument"第2章加氫裂化工藝與流程 5\o"CurrentDocument"工藝流程 5加氫裂化裝置工藝流程1 6加氫裝置工藝流程2 7加氫裝置流程3 8\o"CurrentDocument"第3章主體結(jié)構(gòu)計(jì)算 10\o"CurrentDocument"高壓分離器常用材料 10\o"CurrentDocument"工藝尺寸計(jì)算 11筒體D、H的計(jì)算 11確定壁厚 12厚度附加量 12焊接系數(shù) 12選取名義厚度 13有效厚度 13最小壁厚校核 13球形封頭按僅受內(nèi)壓計(jì)算 13有效厚度 14水壓試驗(yàn)時(shí)筒體應(yīng)力校核 14水壓試驗(yàn)時(shí)封頭應(yīng)力校核 14\o"CurrentDocument"3.3厚壁圓筒應(yīng)力計(jì)算 14內(nèi)壓作用下的應(yīng)力計(jì)算 14溫差應(yīng)力計(jì)算 15\o"CurrentDocument"第4章組合應(yīng)力計(jì)算及強(qiáng)度校核 18\o"CurrentDocument"水平地震力 18等直徑、等壁厚的塔設(shè)備 18\o"CurrentDocument"地震彎矩計(jì)算 18\o"CurrentDocument"高壓分離器的強(qiáng)度計(jì)算 19\o"CurrentDocument"外壁當(dāng)量組合應(yīng)力校核 20\o"CurrentDocument"質(zhì)量載荷計(jì)算 20塔體和裙座的質(zhì)量 20人孔、法蘭、接管等附屬件質(zhì)量 214.5.3內(nèi)構(gòu)件質(zhì)量 21保溫材料質(zhì)量 21充水質(zhì)量 21\o"CurrentDocument"第5章設(shè)備附件及焊接結(jié)構(gòu) 22\o"CurrentDocument"法蘭設(shè)計(jì) 22法蘭的結(jié)構(gòu)與類(lèi)型 22法蘭的密封面及尺寸 22\o"CurrentDocument"風(fēng)載荷風(fēng)彎矩計(jì)算 23風(fēng)載荷 23風(fēng)彎矩 23裙座基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計(jì) 25\o"CurrentDocument"塔體底部拉壓強(qiáng)度及軸向穩(wěn)定性驗(yàn)算 275.3.1塔體座即（I-I截面）的各項(xiàng)軸向應(yīng)力計(jì)算 275.3.2塔體底部（I-I截面）抗壓強(qiáng)度及軸向穩(wěn)定性條件 27\o"CurrentDocument"裙座的強(qiáng)度及穩(wěn)定性驗(yàn)算 27裙座底部（0-0）截面軸向應(yīng)力計(jì)算 27裙座底部（0-0）截面強(qiáng)度及軸向穩(wěn)定性校核 28全螺紋螺柱的選取 28螺母的選取 29金屬環(huán)墊的選取 29\o"CurrentDocument"第6章高壓分離器制造及損傷機(jī)理分析 33\o"CurrentDocument"結(jié)論 35\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn) 36\o"CurrentDocument"致謝 37第1章緒論加氫裂化技術(shù)的發(fā)展背景和發(fā)展歷程加氫裂化技術(shù)源于第二次世界大戰(zhàn)以前德國(guó)出現(xiàn)的“煤和煤焦油的高壓加氫液化技術(shù)”，這種被稱(chēng)為古典加氫的技術(shù)采用三段工藝流程。第一段是煤糊的懸浮床（反應(yīng)壓力70MPa）液相加氫，生產(chǎn)汽油、中間餾分油和重油1926年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化；第二段是以硫化鎢為催化劑的氣相加氫，脫除中間餾分油的硫、氮化合物，1931年首次工業(yè)應(yīng)用；第三段是以硫化鎢-HF活化白土為催化劑的加氫裂化，在壓力22MPa、溫度400?420°C、空速0.64h-i的條件下，將精制后的中間餾分油轉(zhuǎn)化為汽油和柴油，1937年工業(yè)應(yīng)用。1942年采用硫化鎢-硫化鎳-氧化鋁催化劑的加氫裂化技術(shù)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，完善了老式三段加氫技術(shù)的第三段，并在德國(guó)得到廣泛應(yīng)用。第二次世界大戰(zhàn)以后，中東原油產(chǎn)量提高，采用高效分子篩的硫化催化裂化急速得到發(fā)展，為轉(zhuǎn)化重減壓餾分油生產(chǎn)汽油提供了。更經(jīng)濟(jì)的手段，使人們對(duì)反應(yīng)壓力高、空速低消耗氫氣多的煤及焦油高壓加氫生產(chǎn)液體燃料失去了興趣，老式加氫技術(shù)的發(fā)展幾近停止。盡管如此，在加氫工藝與工程設(shè)計(jì)、催化劑配方設(shè)計(jì)和高壓設(shè)備制造技術(shù)等方面，古典加氫都為現(xiàn)代加氫裂化技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。加氫裂化在煉油中是能耗較大的裝置，尤其是隨著煉油廠加工原油的劣質(zhì)化，原料蠟油密度變重，硫氮含量增加，使得反應(yīng)溫度越來(lái)越高，循環(huán)氫量增加，燃料氣中壓蒸汽的消耗也隨之增大。對(duì)加氫裂化裝置能源消耗情況進(jìn)行深入分析，找出節(jié)約能源消耗的措施，合理利用加氫裂化產(chǎn)品，裝置將發(fā)揮更好的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)對(duì)加氫裂化技術(shù)的發(fā)展也具有促進(jìn)意義。加氫裂化裝置經(jīng)濟(jì)效益主要表現(xiàn)為對(duì)電、蒸汽燃料、氫氣的節(jié)約、熱量交換、操作優(yōu)化。產(chǎn)品綜合利用加氫裂化裝置節(jié)能的重點(diǎn)。加氫裂化裝置是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的重要石油煉制工藝，其進(jìn)料范圍很寬，操作模式多，氮該工藝需要消耗大量的氫氣，加氫裂化裝置根據(jù)不同原料及轉(zhuǎn)化深度，以及產(chǎn)品方案不同，氫耗量為320?380Nm3。新氫化進(jìn)料。據(jù)經(jīng)濟(jì)核算可知，氫氣成本約占裝置生產(chǎn)總成本的8%，僅次于原料蠟油。故欲提高加氫裂化的效益，關(guān)鍵之一是降低氫氣成本。對(duì)氫耗進(jìn)行分析，有助于更好的降低成本，同時(shí)利于石化裝置優(yōu)化配置，特別是對(duì)制氫裝置開(kāi)車(chē)負(fù)荷優(yōu)化。提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。裝置氫耗包括化學(xué)氫耗、溶解氫耗與泄露氫耗?；瘜W(xué)氫耗為化學(xué)反應(yīng)所消耗氫氣，約占總耗氫的85%左右，它與催化劑性質(zhì)，催化劑使用時(shí)間、原料及產(chǎn)品方案有關(guān)，一般當(dāng)催化劑品種一定，隨著催化劑使用時(shí)間而增加，所以運(yùn)行末期比初期要增加15%左右。催化劑穩(wěn)定性好，增加愛(ài)的幅度就小，對(duì)產(chǎn)品選擇性與質(zhì)量影響就小。裝置溶解氫耗主要是指高分帶入低分的氫氣量，它是被溶解液帶走。泄露氫耗包括裝置靜密封點(diǎn)泄露、K3012密封方面的工作，可以達(dá)到敬愛(ài)那個(gè)地成本增加裝置整體效益的目的。（1）氫氣消耗的高低，直接關(guān)系到加氫裂化裝置的運(yùn)行成本?？刂坪迷闲再|(zhì)，平衡好產(chǎn)品收率，各組分的清晰分割，熱高分溫度的上限操作，裝置的高負(fù)荷運(yùn)行，有利于降低目前加氫裂化裝置的氫耗。（2）加氫裂化裝置要做好阻垢劑的加注工作，以減輕甚至避免原料油換熱器結(jié)垢。（3）加氫裂化裝置主要考慮對(duì)P3204、P3212、P3213.增加變頻系統(tǒng)，達(dá)到節(jié)約電消耗的目的。（4）采用低品位能量代高品位能量，合理利用好輕重石腦油的低品位能量，達(dá)到節(jié)能的目的。（5）加氫裂化輕、重石腦油。柴油和尾油的綜合利用對(duì)增加裝置效益意義很大。（6）做好加氫裂化裝置的優(yōu)化操作，能夠?qū)崿F(xiàn)裝置的低能運(yùn)行。加氫裂化工藝因其原料適應(yīng)范圍廣，產(chǎn)品情節(jié)，加工靈活，已成為21世紀(jì)煉油的核心技術(shù)。在煉油工業(yè)中，采用高溫高壓加氫精制技術(shù)已有近半個(gè)世紀(jì)的歷史。隨著加氫裂化和加氫脫硫等工藝的改進(jìn)，輕質(zhì)油品需求量的增加，重質(zhì)原料油的裂解精制，防止大氣污染等的需要，該項(xiàng)工藝技術(shù)在不斷進(jìn)步，帶動(dòng)了加氫精制裝置和加氫裂化裝置中的核心設(shè)備 加氫反應(yīng)器制造技術(shù)的改進(jìn)提高和材料的更新?lián)Q代。加氫裂化技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展前景目前，重油高壓加氫裂化技術(shù)主要有固定床、沸騰床、移動(dòng)床和懸浮床加氫裂化等幾種。從應(yīng)用情況來(lái)看，固定床加氫裂化約占83%，沸騰床加氫裂化約占15%，移動(dòng)床加氫裂化約占2%，懸浮床加氫裂化還處在工業(yè)應(yīng)用的初級(jí)階段。（1） 固定床加氫裂化。固定床加氫裂化是指反應(yīng)器內(nèi)裝有固定不動(dòng)的催化劑，原料從反應(yīng)器上部送入，反應(yīng)后的產(chǎn)品從反應(yīng)器的下部流出，反應(yīng)物料自上而下通過(guò)床層。固定床加氫裂化技術(shù)有很多種，以聯(lián)合油品公司、UOP公司、雪弗隆公司的技術(shù)應(yīng)用較多。（2） 沸騰床加氫裂化。沸騰床加氫裂化是指反應(yīng)器中催化劑與重油構(gòu)成流體流動(dòng)的特征，重油從反應(yīng)器下部送入，自下向上流動(dòng)，催化劑處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，好像沸騰液體。沸騰床加氫裂化技術(shù)主要有氫-油法加氫裂化過(guò)程、LC-Fining法加氫裂化過(guò)程以及撫順石油化工研究院的技術(shù)等。 循環(huán)設(shè)備，采用沸騰床自循環(huán)；采用微球催化劑；使用具有獨(dú)特性能的三相分離器，解決了催化劑在沸騰床運(yùn)轉(zhuǎn)中的損失難題。（3）移動(dòng)床加氫裂化。移動(dòng)床加氫裂化是指反應(yīng)器中催化劑自反應(yīng)器上部連續(xù)加入，并自上而下移動(dòng)，反應(yīng)物與催化劑常呈逆流流動(dòng)。移動(dòng)床加氫裂化技術(shù)主要是殼牌公司的Hycon工藝，于1989年在荷蘭的佩尼斯煉油廠建成了第一套工業(yè)裝置，其處理能力為125萬(wàn)t/a。該過(guò)程是一種加氫脫金屬和加氫脫硫等多種功能的加氫裂化工藝，其原料一般為減壓渣油，實(shí)際轉(zhuǎn)化率達(dá)60%以上。該工藝與沸騰床加氫工藝相比，Hycon過(guò)程輕質(zhì)油收率高、產(chǎn)品質(zhì)量好，尤其是催化劑活性利用率高，這主要是因?yàn)榱蟼}(cāng)式移動(dòng)床催化劑呈先進(jìn)先出的活塞流狀態(tài)而使裝置排出的催化劑失活率基本相同，沸騰床過(guò)程排出的催化劑由于呈返混狀態(tài)仍含30%以上的較高活性的催化劑。由于該過(guò)程采用并流式移動(dòng)床操作，其催化劑用量和催化劑活性利用率可能不如采用逆流式移動(dòng)床操作的OCR和Hyvahl過(guò)程。（4）懸浮床加氫裂化。懸浮床加氫裂化是指待裂化的渣油與細(xì)粉狀添加物或催化劑形成懸浮液，在高溫、高壓和高空速下進(jìn)行的重油加氫裂化技術(shù)。其典型的懸浮床加氫裂化有VCC、Canmet、HDH、SOC、Aurabon、MRH和Microcat等過(guò)程。德國(guó)維巴（Veba）石油公司根據(jù)煤液化和重油加氫技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)開(kāi)發(fā)成功了VCC過(guò)程，含液相加氫和氣相加氫兩個(gè)過(guò)程。1983年Veba建成了一套1t/hr的中試裝置，1987年博特羅普煉油廠將一套煤液化裝置改成VCC工業(yè)裝置。該過(guò)程可加工各種減壓渣油，轉(zhuǎn)化率在95%以上，加入少量粉末狀添加物可使反應(yīng)平穩(wěn)進(jìn)行，且產(chǎn)品質(zhì)量好。我國(guó)從1964年開(kāi)始沸騰床加氫裂化技術(shù)的開(kāi)發(fā)，撫順石油化工研究院曾用3L和5L的沸騰床反應(yīng)器進(jìn)行了國(guó)內(nèi)幾種減壓渣油的研究，均取得了較好的研究結(jié)果。最近該院沸騰床加氫裂化技術(shù)的研究取得了突破性進(jìn)展，主要有反應(yīng)器未采用高壓熱油內(nèi)外加氫裂化技術(shù)的重要性及在煉油工業(yè)中的地位在21世紀(jì)中葉以前石油仍然是世界范圍的重要能源。但是，隨著原油的不斷開(kāi)采，輕質(zhì)石油資源越來(lái)越少，原油逐漸向高硫含量、高金屬含量以及重質(zhì)化方向發(fā)展。另一方面，從上世紀(jì)80年代開(kāi)始，尤其是90年代后，油品市場(chǎng)呈現(xiàn)著輕質(zhì)餾分油的需求持續(xù)增加、油品質(zhì)量要求日益嚴(yán)格的趨勢(shì)。面對(duì)原油不斷的重質(zhì)化發(fā)展及雜質(zhì)含量特別是硫含量和金屬含量不斷增加的趨勢(shì)，如何將它們轉(zhuǎn)化成所需要的輕質(zhì)燃料油已經(jīng)成為我國(guó)煉油工業(yè)的重要課題。從對(duì)油品的加工工藝從有無(wú)氫氣參與反應(yīng)來(lái)講，可以分為臨氫工藝和非臨氫工藝。非臨氫工藝加工得到的輕質(zhì)油產(chǎn)品收率和質(zhì)量都不很高。隨著原油的不斷劣質(zhì)化及環(huán)保要求的不斷提高，采用非臨氫工藝將很難完全解決由此導(dǎo)致的對(duì)下游過(guò)程的影響和環(huán)保問(wèn)題。采用加氫技術(shù)既能脫除油品中的雜質(zhì)，又能提高產(chǎn)品的氫含量，產(chǎn)品質(zhì)量好、價(jià)值高，加氫過(guò)程作為一種油品輕質(zhì)化的成熟、有效的加工手段而越來(lái)越得到重視。加氫技術(shù)在煉油工業(yè)中的地位目前世界范圍內(nèi)加氫總能力占原油總處理量的50％左右（其中加氫精制45％，加氫裂化5％）。日本加氫總能力約占原油加工總量的89％，居世界首位（其中加氫精制86％，加氫裂化3％），其次是德國(guó)約占80％（其中加氫精制75％，加氫裂化5％），美國(guó)居第三位，約占74％（其中加氫精制65％，加氫裂化9％）。這些數(shù)據(jù)充分顯示了目前加氫技術(shù)在現(xiàn)代煉油企業(yè)中的重要地位，同時(shí)還可以看出加氫技術(shù)的主流是加氫精制技術(shù)。在我國(guó)，加氫能力尚不足原油加工總能力的20％，遠(yuǎn)低于世界平均水平。這一現(xiàn)狀也制約了我國(guó)成品油產(chǎn)品分布的均衡，同時(shí)也制約了產(chǎn)品油質(zhì)量的提高。隨著國(guó)內(nèi)對(duì)輕質(zhì)油品需求量的不斷提高以及環(huán)保要求的日益嚴(yán)格，加氫工藝在我國(guó)正在迅速發(fā)展。第2章加氫裂化工藝與流程工藝流程原料先進(jìn)入裝置緩沖罐，再經(jīng)反應(yīng)進(jìn)料泵升壓后與產(chǎn)品柴油換熱。混入氫氣后與反應(yīng)器流出的反應(yīng)產(chǎn)物換熱，再經(jīng)加氫爐加熱到反應(yīng)要求的溫度后進(jìn)如反應(yīng)器。反應(yīng)產(chǎn)物先與混氫原料換熱，再與高壓分離器出來(lái)的生成油換熱后，依次經(jīng)注水、空冷、水冷后進(jìn)入高壓分離器。流程設(shè)計(jì)是加氫工程設(shè)計(jì)中的一個(gè)十分重要方面。由于加氫技術(shù)應(yīng)用有多種形式，加氫裝置流程多種多樣，但簡(jiǎn)觀之，這些流程大同小異，組成單元類(lèi)同(主要包括反應(yīng)系統(tǒng)、反應(yīng)產(chǎn)物換熱、分離系統(tǒng)和循環(huán)氫系統(tǒng))。細(xì)論之，由于功能差異和具體安排，在具體流程和組合上也有很多差異和各自特點(diǎn)?？梢愿鶕?jù)這些流程的工藝目的和特點(diǎn)將其分為四類(lèi)進(jìn)行敘述和討論：加氫處理或精制(Hydrotreating)裝置流程，包括重整原料預(yù)加氫，石腦油和加氫脫硫，石腦油和烯烴和芳烴加氫飽和，煤油和柴油加氫脫硫，催化裂化原料的預(yù)加氫，潤(rùn)滑油加氫補(bǔ)充精制脫色和渣油加氫脫硫。加氫裂化裝置流程，包括餾分油加氫改質(zhì)(Upgrading),渣油加氫改質(zhì)，潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)，加氫裂化和緩和中壓加氫裂化等。固定床渣油加氫改制裝置流程，包括膨脹床渣油和加氫改質(zhì)流程。潤(rùn)滑油加氫組合工藝流程換熱其他加氫裝置的聯(lián)合等。2.1.1加氫裂化裝置工藝流程1補(bǔ)充氫:低分氣-昔航?jīng)A水■原縄由（z\2-1-1加氫裂化裝置工藝流程示意補(bǔ)充氫:低分氣-昔航?jīng)A水■原縄由（z\2-1-1加氫裂化裝置工藝流程示意11——原料油緩沖罐；2——濾后原料油緩沖罐；3——原料油過(guò)濾器；4——反應(yīng)進(jìn)料加熱爐；5――精制反應(yīng)器；6――裂化反應(yīng)器；7――熱高壓分離器；8――熱低壓分離器；9――冷高壓分離器；1O――冷低壓分離器；l1――循環(huán)氫脫硫塔；12――循環(huán)氫人口分液罐；13――循環(huán)氫壓縮機(jī)；14――新氫壓縮機(jī)；15――脫硫化氫塔；16——脫硫化氫塔底重沸爐；17——分餾進(jìn)料加熱爐；18——產(chǎn)品分餾塔；19——柴油側(cè)線汽提塔；20――石腦油分餾塔；22――分餾塔頂回流罐；21――石腦油分餾塔頂回流罐;23――脫硫化氫塔頂回流罐；24――吸收脫吸塔；25――石腦油穩(wěn)定塔；26――穩(wěn)定塔頂回流罐加氫處理裝置，此處泛指石腦油、煤油、柴油、VGO、潤(rùn)滑油、蠟油等的加氫處理，主要作用是加氫脫除硫、氧、氮等雜質(zhì)后和烯烴、芳烴的飽和等，不要求輕質(zhì)化功能或者說(shuō)輕質(zhì)化的程度較小。其目的是為了滿足產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)要求或下游裝置對(duì)進(jìn)料的需要，此類(lèi)工藝流程較相似。該裝置設(shè)計(jì)流程簡(jiǎn)單，能耗很低，幾個(gè)突出的特點(diǎn)是：反應(yīng)器設(shè)中間急冷箱，但正常運(yùn)行時(shí)不使用，只是在事故情況時(shí)使用。催化劑活性較高，反應(yīng)器入口溫度較低，整個(gè)反應(yīng)器溫升85°C，不打冷氫，反應(yīng)熱全部利用。不設(shè)冷低壓分離器，冷高壓分離器出來(lái)的生成油直接換熱后去汽提塔。汽提塔在壓力下操作，塔頂產(chǎn)品氣體由于帶壓，可以直接去脫硫后利用，減少了低壓瓦斯處理的麻煩。盡管汽提塔加壓操作會(huì)引起塔底油溫度的升高，但由于換熱流程合理，反應(yīng)爐安全升溫在28C范圍內(nèi)，依靠換熱就滿足了汽提塔所需熱源，因此能耗很低。氫油比較低，為300/L。因此循環(huán)氫壓縮機(jī)氣量較小，能耗低，且與新氫機(jī)組成聯(lián)合機(jī)組，投資減少。加氫裝置工藝流程2該流程描述的是煉油廠焦化汽柴油加氫精制裝置。原料經(jīng)高壓泵升壓后送反應(yīng)產(chǎn)物換熱器換熱，與換熱后的氫氣混合后經(jīng)加熱爐加熱到要求的反應(yīng)溫度后進(jìn)入反應(yīng)器。反應(yīng)器設(shè)中間急冷。反應(yīng)產(chǎn)物先經(jīng)氫氣換熱，再依次與原料換熱、氫氣換熱、生成油換熱，最終經(jīng)冷卻后入冷高壓分離器。循環(huán)氫經(jīng)脫硫、壓縮后返回系統(tǒng)，一部分作為循環(huán)氫循環(huán)使用，另一部分作冷氫。酸性水送酸性水汽提裝置，生成油去冷低壓分離器，閃蒸出的氣體送氣體脫硫裝置。冷低壓分離器出來(lái)的生成油經(jīng)與反應(yīng)產(chǎn)物換熱后去脫丁烷塔，脫丁烷塔頂部產(chǎn)品氣體送氣體脫硫裝置，由于裝置產(chǎn)氣量少，所以不考慮回收C。脫丁烷塔底設(shè)重沸爐，脫丁烷塔底油送分餾塔，分餾4塔底設(shè)重沸爐。分餾塔底產(chǎn)品為加氫柴油，經(jīng)換熱冷卻后送出裝置。該流程與流程1的差異在于：由于冷高壓分離器壓力較高，溶解的輕烴及氣體較多，故冷低壓分離器。由于原料中石腦油含量高，產(chǎn)品石腦油量大，一般應(yīng)在分餾塔之前脫去HS和2輕烴。于焦化石油氣”精制反應(yīng)器注水脫硫1-1=1粗汽油€H><WF高壓分離器a(I于焦化石油氣”精制反應(yīng)器注水脫硫1-1=1粗汽油€H><WF高壓分離器a(I補(bǔ)充氫液化氣』制氫4 u液化氣』制氫新氫壓縮機(jī) 循環(huán)氫壓縮機(jī)2-1-2加氫裂化裝置工藝流程示意22.1.3加氫裝置流程3原料經(jīng)過(guò)濾、脫氧塔脫氧后進(jìn)原料緩沖罐。然后用反應(yīng)進(jìn)料泵送經(jīng)產(chǎn)品換熱、反應(yīng)產(chǎn)物換熱，再經(jīng)加熱爐加熱后去反應(yīng)器。氧氣經(jīng)與反應(yīng)產(chǎn)物換熱后，不經(jīng)加熱爐，而是與加熱爐出來(lái)的油混合（稱(chēng)爐后混氫）后如反應(yīng)器。反應(yīng)器不設(shè)冷氫。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)氫氣換熱，原料換熱后進(jìn)入熱（溫）高壓分離器。熱高壓分離器出來(lái)的氣體，經(jīng)與冷高壓分離器出來(lái)的液體換熱后，再經(jīng)冷卻進(jìn)冷高壓分離器。冷高壓分離器排出的氫氣去氫氣系統(tǒng)。酸性水排出裝置。冷高分排出的液體經(jīng)與熱高分換熱后去HS汽提塔。熱高分排出2的液體直接去HS汽提塔。汽提塔頂氣體經(jīng)冷卻后進(jìn)HS分離罐，并分去酸氣和酸水。22石腦油送出裝置和部分返回HS汽提塔回流。HS汽提塔底為產(chǎn)品，經(jīng)與反應(yīng)進(jìn)料換熱、22冷卻后送出裝置。該裝置流程設(shè)計(jì)有以下特點(diǎn)：采用爐后混氫，加熱爐只加熱原料油，不走氫氣。這種流程的依據(jù)是原料較輕,反應(yīng)器入口溫度不高，氫油比小，爐子不容易結(jié)焦，加熱爐管材質(zhì)要求可降低，以節(jié)約投資。采用熱高壓分離器，以滿足HS汽提所需要溫度和熱量，并降低能耗。2HS汽提塔不設(shè)重沸爐2原料沒(méi)有脫氧塔，用氫氣汽提，以減少原料系統(tǒng)的結(jié)焦。

氫氣氣體排空<=1―冷咼壓井離器過(guò)濾器A脫產(chǎn)氐應(yīng)蓋L原料I氫煢酸性氣原料換棘器氫氣氣體排空<=1―冷咼壓井離器過(guò)濾器A脫產(chǎn)氐應(yīng)蓋L原料I氫煢酸性氣原料換棘器2-1-3加氫裂化裝置工藝流程示意3綜合以上流程考慮選用流程1作為該設(shè)計(jì)的工藝流程。第3章主體結(jié)構(gòu)計(jì)算綜合以上材料的性能、用途、特點(diǎn)的比較，選擇21Cr-lMo作為筒體封頭材料，選設(shè)備容積：40m3設(shè)計(jì)壽命設(shè)備容積：40m3設(shè)計(jì)壽命：15年設(shè)計(jì)地區(qū)：大慶設(shè)計(jì)溫度：250°C工作介質(zhì)：油、設(shè)計(jì)溫度：250°C工作介質(zhì)：油、H、HS、NH高壓分離器常用材料1、 Q235-B，強(qiáng)度、塑性韌性以及焊接性能等方面都很好，可滿足鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求，應(yīng)用廣泛。用途：制造各種薄鋼板、鋼筋、型條鋼、中厚鋼、鉚釘以及機(jī)械零件，如拉桿、齒輪、螺栓、鉤子、套環(huán)、軸、銷(xiāo)釘和信步強(qiáng)度要求不高的滲碳件、焊接件等。2、 20號(hào)鋼（低碳鋼）:良好沖壓和焊接性能。用途:常用于受力不大，而塑性、韌性較高的零件。如焊接器皿螺釘、桿件、軸套等，又可用于制造經(jīng)滲碳后，表面耐磨、心部有良好韌性的摩擦片。故，排氣管選用20號(hào)鋼。3、 35CrMo（合金調(diào)質(zhì)鋼）：用于制造重載荷、耐沖擊和具有良好綜合應(yīng)力性能的零件。用途：通常用作調(diào)質(zhì)件、也可用在高、中頻表面淬火，低溫回火后，用于高載荷下工作的重要結(jié)構(gòu)件，特別是受沖擊振動(dòng)、彎曲、扭轉(zhuǎn)載荷的機(jī)件中，如主軸，大電機(jī)軸、曲軸、錘桿等。故，全螺紋螺柱、主螺栓用35CrMo。4、 16Mn（低合金咼強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼）：此碳素結(jié)構(gòu)鋼具有較咼強(qiáng)度、韌性，同時(shí)具有良好的焊接性能，冷、熱壓力加工性能和耐腐蝕性，部分鋼件還具有較低的脆性轉(zhuǎn)變溫度，而其生產(chǎn)工藝與碳素結(jié)構(gòu)鋼類(lèi)似，其中有的合金元素具有良好的使用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。故，法蘭、出口管、90°彎頭、N口接管、人孔法蘭、N口法蘭接管、液位計(jì)法蘭32口接管選用16Mn。5、 20R（優(yōu)質(zhì)低碳鋼）：塑性、韌性相當(dāng)好，焊接性能也非常好，一般較薄板材焊接不需預(yù)熱，用于溫度在-20C到475C的器皿中。故，引出孔選用20R。6、 16MnR（低合金高強(qiáng)度鋼鋼板）：具有良好的綜合力學(xué)性能、焊接性能、工藝性能、以及低溫沖擊韌性。主要用于-20°C——400°C溫度范圍內(nèi)，16MnR較20R強(qiáng)度更好，并且16MnR的可焊性是幾種低合金壓力容器專(zhuān)用鋼中最好的。故，上、下封頭，預(yù)焊環(huán)板、裙座筒體、裙座出入孔、墊板、管板、筋板、基礎(chǔ)環(huán)應(yīng)選用16MnR。7、 30CrMo：具有高強(qiáng)度高柔韌性的鋼，在淬火回火或正火后使用，在500°C—下具有高溫強(qiáng)度，一般用于制造介質(zhì)溫度不大于480C的雙頭螺栓、螺柱，以及介質(zhì)溫度不大于510C的螺母。故，螺母選用30CrMo材料。8、 0Crl3（不銹耐酸鋼）：在弱腐蝕介質(zhì)（如鹽水、硝酸及某些濃度不高的有機(jī)酸、食品介質(zhì)）中具有良好的耐腐蝕性。還具有良好的塑性、韌性和冷變形能力和良好的焊接性能。常用作金屬密封墊和齒形組合墊片。故，八角墊應(yīng)選用0Crl3。9、 21Cr-lMo是世界各國(guó)最普遍實(shí)用的低合金熱強(qiáng)鋼，廣泛用于石油化工設(shè)備、4火力、核能發(fā)電設(shè)備中的各種受熱面管和高壓容器。該鋼對(duì)熱處理不敏感，易于在大截面上得到均勻的性能，且有較高的持久塑性和良好的焊接性能。工藝尺寸計(jì)算3.2.1筒體D、H的計(jì)算首先按照單層厚壁圓筒設(shè)計(jì)，已知VN=40m3,H=3.估算D、H.D由兀R2H=40計(jì)算求得D=2580mm，H=7740mm考慮封頭、直邊的容積計(jì)算：4兀R3+兀R2h=403求得：Ru1200mm，D=2400mm4代入：一兀x1.23+兀x1.22xh=403于是h=7100mmH故一=2.96<3，合理D得h=7100mmD=2400mm確定壁厚壓力容器壁厚的工程計(jì)算公式：rPD2口1?-Pt其中S—筒體壁厚，mmP—設(shè)計(jì)壓力，一般P=（1.05—1.15）Pmax（最大工作壓力），MPaD一筒體內(nèi)徑，mm口廠設(shè)計(jì)溫度材料的許用應(yīng)力，MPa0—焊接系數(shù)C—厚度附加量，mm厚度附加量工程上當(dāng)設(shè)計(jì)壓力小于35MPa時(shí)，KW1.2時(shí)，高壓容器的計(jì)算壁厚按彈性失效準(zhǔn)則的中徑公式計(jì)算。C-壁厚附加量包括鋼板厚度偏差C,腐蝕欲度C以及鋼板在加工和熱處理過(guò)程中損失的厚度C1 2 3當(dāng)負(fù)偏差C小于設(shè)計(jì)厚度6%.且小于0.25mm時(shí)可以不計(jì)1總體上腐蝕欲度選擇6mm焊接系數(shù)焊接采用全焊透式雙面對(duì)焊且100%無(wú)損探傷，據(jù)下表：表3-1-1焊接系數(shù)選擇表焊接形式無(wú)損探傷局部無(wú)損探傷未經(jīng)無(wú)損探傷雙面焊透對(duì)接1.000.850.70單面焊對(duì)接（有墊0.900.800.65板）單面焊對(duì)接（無(wú)墊板）0.700.60

綜合考慮，焊接系數(shù)0取1.0。選取名義厚度由于筒體材料為16Mn(HIC)IN,可查表得L]=159MPa,計(jì)算設(shè)計(jì)壓力P=16.5MPa,tD=2400mm。iD=2400mm。i故S=x2400x159x1—16.5+3=134mm設(shè)計(jì)中考慮鑄造過(guò)程中的磨損所以應(yīng)增加壁厚，故圓整后取S=150mm有效厚度Se=S-C=150-3=147mm最小壁厚校核容器最小壁厚要求：按強(qiáng)度計(jì)算公式計(jì)算所得壁厚，在壓力很低時(shí)可能很薄，當(dāng)考慮容器的剛度要求以及工藝制造中的困難，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)情況總結(jié)出，當(dāng)碳素鋼內(nèi)徑2DD<3800mm時(shí)，應(yīng)使S=J>3mm。i 1000代入得S=仝 >3mm，故合格。1000球形封頭按僅受內(nèi)壓計(jì)算t=佗=165x2400=63.92mm4Q］叩一p4x159一16.5t=t+C=63.92+3=66.92mm~67mmd2考慮到封頭與筒體的焊接，取t=80mm(最小)nK=2400+2x80=1.072400溫度和壓力組合作用時(shí)，外壁熱應(yīng)力

MpaaE(Ti-To)(k-1)(k+2) 11.88x10-6x200xMpaaE(Ti-To)(k-1)(k+2) 11.88x10-6x200x103x100(1.07-1)(1.07+2)at二 二 x—o2(1 )(k3-1)2(1-0.3)1.073-133.4539外壁組合應(yīng)力a=一+ae2(k3—1)t= 3x16.5 +33.45二143.45Mpa2(1.073—1)[a]t=163MPa<2x[a]t申=2x163=326Mpa合格e3.2.9有效厚度t=t-c=80-3=77mme3.2.10水壓試驗(yàn)時(shí)筒體應(yīng)力校核筒體水壓試驗(yàn)校核PT=1-25P辭=1'25X163=20'375MPate=120-6=114mmP(Di+1) 20.375x(2080+114) 196MPaa=te= =196MPaT 2t9e2x114a<0.96a二0.9x265二238.5MPa二合格Ty3.2..11水壓試驗(yàn)時(shí)封頭應(yīng)力校核?P(D+1)a二 e-T 4te16.5x(2400+77)4x77二132.7Mpa<0.9ay二0.9x310二279Mpa???合格厚壁圓筒應(yīng)力計(jì)算內(nèi)壓作用下的應(yīng)力計(jì)算表3-3-1單層厚壁容器在內(nèi)壓作用下筒壁應(yīng)力任意半徑r處任意半徑r處內(nèi)表面r=R處i外表面r=R0處P(R21'k2+1'r21 i 1+—OPPk2—11丫2丿i]k2—1丿i1k2-1丿P(R2) i—1——Ok2—1( r2丿-Pi(1\(1\其中，k為外徑與內(nèi)徑之比，其中，k為外徑與內(nèi)徑之比，k=2400+3002400=1.13Pr R2115.7r1.3521Q二 i—1——O二 1—r k2—11r2丿1.132—1kr2丿于是求Q在任意半徑處r內(nèi)表面r=R處i內(nèi)表面r=R處iQ=—P=—15.7Mpari外表面r=R處0Q=0

rPrR2115.7r1.3521在任意半徑r處Q=——i—1+-O1+ek2—1k r2丿1.132—1r2求Qe內(nèi)表面r=R內(nèi)表面r=R處iQ=56.72MPaz(k2+11r1.132+11Q=Peikk2—1丿=15.7k1.132—1丿內(nèi)表面r=R處i=129.09MPar21r21Q=P=15.7eikk2-1丿k1.132—1丿外表面r=R處i=113.39MPar11r11Q=P=15.7zikk2-1丿k1.132—1丿在任意半徑處=56.72MPa外表面r=R處Q=56.72Mpa0z溫差應(yīng)力計(jì)算

表3-3-2單層厚壁圓筒中的溫差應(yīng)力溫差應(yīng)力任意半徑r處內(nèi)表面處外表面處徑向應(yīng)crPt(kk2-1)乂 k k2-1,00周向應(yīng)力cePt'1-lnk k2+1)Pt"1 2k2'Pt(12)乂lnk k2—1丿Jnk k2-1丿、lnkk2-1丿軸向應(yīng)力czP'1-2lik 2)、lnk k2-1丿Pt'1 2k2'Pt(12、Jnk k2-1丿、lnkk2-1丿2x0.7其中Pt=為二2x105x1收x100x10-6二2x0.7R1280=—O—rR 128016=―O= =-R 120015i(k k2—1\在任意半徑處c(k k2—1\在任意半徑處c=P—In—+ k k2-1丿rt=170(1280 1280, 1 ( 2-1-f+15=170〔-4+2802-r2141r2內(nèi)表面處外表面處任意半徑處ce=Plnk=170(12k2))(2.58)c=P r——=1707.8-etJnkk2-1)k0.29丿t內(nèi)表面處=-187MPaln1280/In%280/)+「615-1丿外表面處Ink k2一1丿=170=153MPa(1-2ln任意半徑處=170外表面處ln1280=170[1—^-6.90.1278f1 2k2]fc2.58)Q=P r——=1707.8—ztJnk k2—1丿I 0.29丿內(nèi)表面處Q=Pztf1lnk k2-1丿=170=-187MPa=153MPa第4章組合應(yīng)力計(jì)算及強(qiáng)度校核水平地震力等直徑、等壁厚的塔設(shè)備3x=—amg 2iH2選擇設(shè)計(jì)抗震防裂度為6的進(jìn)行計(jì)算，故取a1=0.04，估算m為100000kg.3x3.??F=_amg——=F=_x0.04x100000x9.8x 二8282xx21 H2 x2 (7100x10-3)2當(dāng)x二H時(shí)，F(xiàn)二8282x7100=58000N=58KNx當(dāng)x=-時(shí)，F(xiàn)x二8282x7100/2=29000N=29KN地震彎矩計(jì)算當(dāng)H/D<10,而且是等壁厚、等直徑的塔設(shè)備塔底截面處產(chǎn)生地震彎矩計(jì)算公式:3 x2 3 x2Mo=F-x=amg——=x0.04x100000x9.8 - =1166x2Xx21H2 2 (7100x10-3)2當(dāng)x二H時(shí)，Mo二1166H2二1166x(7100x10-3)2二33942N-MX當(dāng)x=H時(shí)，M=1166H2二1166x(7100x10-3)2二8486N-M2 X 22 4故，F(xiàn)所在任意截面a-a處產(chǎn)生地震彎矩為：xMa=F(x—h)=3amgx^h2=3x0.04x100000x9.8 —T=8282x(x—h)Xxa21H2 7100x10-3 a塔底總地震彎矩為：

?:MoE1hM0dx=Jhamg^-dx?:MoE1hM0dx=Jhamg^-dx=amgH0x021H2 21=-x0.04x100000x9.8x7100x10-3=139160N-m2故塔底任意截面a-a處總地震彎矩為：MaE13 x(x-h) 1 2H3-3H2h+h2=JhMadx=h—amg —dx=amg a ahax ha21 H2 41 H20.04x100000xx0.04x100000x9.8—4 (7100x10-3)2=980^27.7—107.3h+h3)aa4.3高壓分離器的強(qiáng)度計(jì)算圓筒形殼體在軸向載荷作用下，臨界壓應(yīng)力cr的理論式為:=工、s1篤=襯口~R其中：s一筒體壁厚，mmR一圓筒中間面半徑，mm對(duì)于鋼材，取u=0.3,故：°cr=0.6eR=0.6xeR=0.6x^1^^0=15750MPa1200(5由內(nèi)壓引起軸向應(yīng)力：1pD=i4s式中p—設(shè)計(jì)壓力，取絕對(duì)值，MPa16.5x24004x150塔體橫截面積F=W4x150塔體橫截面積F=W+s+s'=3.14(2400+150)x150=1201050mm2.(D塔體抗截面系數(shù)w=丁苛E=晉?忠；+￡蠱=241044062mm3

外壁當(dāng)量組合應(yīng)力校核內(nèi)壁溫度高于外壁溫度，故在溫度和壓力組合作用下外壁更危險(xiǎn)，故校核當(dāng)量外壁組合應(yīng)力：Q二 P+QT<2^]?Ea2（1-uEa2（1-u），當(dāng)設(shè)計(jì)溫度在20°C?150°C時(shí)，取a=11.88x10-6,E=2.1x105MPa,u=0.3。故M=-E^=2.1x105（X11.88x10一二1.72（1-u） 2（1-0.3）???°0?MNT二L7x100二170MPak2-k2-1o塞+170二280-97MPa163MPa°〈2°]?=326MPae故符合設(shè)計(jì)要求。因?yàn)槭莾?nèi)壁溫度大于外壁，故在溫度和壓力組合作用下外壁趨于危險(xiǎn)校核操作時(shí)外壁的強(qiáng).已知設(shè)備尺寸?2400x13745mm,設(shè)置地區(qū)的基本風(fēng)壓值q=500N/m2,抗震防裂0度為6度，設(shè)計(jì)壓力16.5Mpa,設(shè)計(jì)溫度250C，焊接系數(shù)為1.0,腐蝕裕度3mm，地面粗糙度級(jí)別為B。保溫厚度90mm質(zhì)量載荷計(jì)算塔體和裙座的質(zhì)量m=-^D2-D2L?p=3146.72-2.42）3.745?7.85x103=130000kg01 4oi 鋼4人孔、法蘭、接管等附屬件質(zhì)量m=丄m=1x130000=32400kgTOC\o"1-5"\h\za401 4內(nèi)構(gòu)件質(zhì)量兀 兀m02=4Di2xnxq=4x4x27x75=6358.5kg保溫材料質(zhì)量m=-[(D+0.1x2)2-D2]x(H-H)x30003 4o o 裙=扌[(2.88-2.7)2-22]x(13.75-4)x300=2424kg充水質(zhì)量m=—D2(H-H)x1000w4i 裙Q1/I=一^x2.42x(13.75-4)x10004=44063kg塔的操作質(zhì)量m=m+m+m+m=130000+24249+32400沁186000kg0 01 02 03a塔的最大質(zhì)量m=m+m+m+m+mmax01 02 03aw=130000+24249+44063+32400沁230000kg塔的最小質(zhì)量m=m+m+m+m=130000+24249+32400?186000kg0 01 02 03a第5章設(shè)備附件及焊接結(jié)構(gòu)法蘭設(shè)計(jì)法蘭材料選用0Crl8Nil0Ti,在溫度為250°CF的許用應(yīng)力L]=122MPa，其常溫t強(qiáng)度指標(biāo)a二490MPa，Q二205MPa。b0.2法蘭的結(jié)構(gòu)與類(lèi)型法蘭選取長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭。長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭是用根部增厚的頸取代了乙型平焊法蘭中的短節(jié)，從而更有效地增大了法蘭的整體剛度，由于去掉了乙型法蘭中法蘭盤(pán)與短節(jié)的焊縫，所以也消除了可能發(fā)生的焊接變形及可能存在的焊接殘余應(yīng)力。法蘭的密封面及尺寸法蘭的密封面根據(jù)裝置高溫、高壓的性質(zhì)，且介質(zhì)為毒性，具有較強(qiáng)的腐蝕性，綜合考慮選取法蘭密封面為帶頸對(duì)焊法蘭。由于設(shè)計(jì)壓力P二16.5MPa，所以選取法蘭公稱(chēng)壓力P二25MPa。N根據(jù)HG/T20592-2009中表3.1.4管法蘭類(lèi)型和適用范圍查得法蘭公稱(chēng)直徑D=600mm。N圖5-1-1帶頸對(duì)焊法蘭風(fēng)載荷風(fēng)彎矩計(jì)算風(fēng)載荷沿塔高分為5段，塔底部裙座、人孔處I-I截面的風(fēng)彎矩為P二KKqfHD12i0iiei式中K—體型系數(shù)，迎風(fēng)面為圓柱體的塔體，K=0.711K—風(fēng)振系數(shù)，當(dāng)塔高HW20m，取K=1.702i 2if—風(fēng)壓高度變化系數(shù)，取1.00iH=2.7，H=2.56，H二2.56，H=2.56，H二2.721 2 3 4 5D取2.0meiP二0.7x1.7x500x1x2.7x2.74二4370N1P二0.7x1.7x500x1x2.7x2.56二4113N2P二0.7x1.7x500x1x2.7x2.56二4113N3P=0.7x1.7x500x1x2.7x2.56二4113N4P=0.7x1.7x500x1x2.7x2.72=4274N5風(fēng)彎矩水平風(fēng)力在任意截面I-I處的風(fēng)彎矩:( H)H)H+-^+PH+H+ i+2Ii2丿i+2(i i+12丿+…HMl-1=pi-+pWi2i+1最大風(fēng)彎矩在塔底截面0-0處：H( H)( H)M0-0-p—1+pH+—+…...+pH+H+H+H+—W122I12丿5(12342丿

2.7( 2.56)(256]( 2.56)4370+4113+41132.7+2.56++4113212丿V2丿V 2丿+4274(2.7+2.56+2.56+2.56+272'I 2丿=141116850N?m故M 二M0-0二141116850N?mmaxW風(fēng)彎矩塔體底部截面I-I處的風(fēng)彎矩:H( H)(H(H)MI-I-P—2+p+PH+H+一+PH+H+H+ 5W22 3V22丿4V23 2丿5V2 3 42丿1.97( 1.97、(1.97]=2228+22281.97++22281.97+1.97+2V 2丿V2丿( 197\+23151.97+1.97+1.97+I 2丿=2194.58+6583.74+10972.9+15961.93=35713.145=35713X103N?mm最大風(fēng)彎矩在塔底截面0-0處：H( H)(H)M0-0-p—1+p+…...+pH+H+……一5W122V12丿5V122丿=2320.66+6583.74+10972.9+15362.06+20522.475=55761.835X103N?mII-II截面風(fēng)彎矩：H( H)(H)MII-II-P—3-+pH+一+PH+H+—W324V32丿5V342丿1.97( 1.97、( ―c1.97)=2228+22281.97++23151.97+1.97+2V 2丿V 2丿=2194.58+6583.74+11401.375=20177.695X103N?mm因大慶市地震烈度低于7級(jí)故可不考慮地震載荷。即M=0最大彎矩位于塔底截E面0-0處。該塔為風(fēng)彎矩控制

M0-0=M0-0+MmaxweM0-0=Mo-o+0.25M0-0+Mmax E weM0-0=M0-0=5.58X107N?mmmax w裙座基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計(jì)1、基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)外徑的確定基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計(jì)材料16MnR基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)徑D=D-(160~400)=2700-224=2476mm基礎(chǔ)環(huán)外徑D=D+(160~400)=2700+224=2924mmZ=兀(DZ=兀(D4+D4)ob ib-32D(29244+24764)二3.71x10932x2924ob3、基礎(chǔ)環(huán)截面積兀(兀(29244-24764)4=1899072mm_k(D2+D2)A=obib-b44、基礎(chǔ)環(huán)厚度b=-CD-D)=丄(2924-2476)=224mm2obos2在地腳螺栓間設(shè)置筋板，其最大間距L空=KX2924=287mm2x16 2x16L224據(jù)L=——=0.78查《鋼制化工容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定》有b287M=-0.173b Lx bmaxM=-0.075b L2bmaxM0-0 Mg max+ 0—Z Abb1411168501.86x105x9.8 + 3.71x109 18990720.3M0-0 Mg a+—Z Abb0.3x1411168502.3x105x9.8+3.71x109 1899072=1.2x102Mpa取其中最大值即b =1.2MpabmaxM=—0.1732x2242x1.2=-10417N?mmxM=0.075x1.2x2872=7423N-mmy?.?|M|)M故M=|M|=10417N?mmxIy s x根據(jù)《鋼制化工容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定》可知，L]=150Mpab有筋板時(shí)基礎(chǔ)環(huán)厚度5b=[胖=J6f7=20.45不小于16mm，且C=2mm。故取6=23mm

b2b5、地腳螺栓承受的最大拉應(yīng)力_M0-0+MMg5= max e+min-bZ AbbM0-0+0.25M0-0Mg-F0-0——E l+——0 V-A

b兩者中最大值，F(xiàn)0-0可忽略Vb=141116850+0+倔x105x9.8b 3.71x109 1899072=0.91Mpa=0.25x1411168501.86x105x9.8=0.91Mpa=3.71x109 1899072取b=0.9Mpab對(duì)于低碳鋼地腳螺栓C2=3mm，L】=147Mpa選材Q-235A+3=28.5+3=31.5mm，4bA '4x0.9x+3=28.5+3=31.5mm口礎(chǔ)可+C2= ,x20x147每個(gè)地腳螺栓所受拉應(yīng)力bA—bA—b_bF=n0.14x189907220=1.33x104N選取M33地腳螺栓20個(gè)塔體底部拉壓強(qiáng)度及軸向穩(wěn)定性驗(yàn)算5.3.1塔體座即（1-1截面）的各項(xiàng)軸向應(yīng)力計(jì)算PD4816.5x24004x147二67.35Mpa(8e二150-3二147Mpa)MxMxgG二一0―-2兀D80e二1.65Mpa1.86x105x9.8

兀x2400x147二二0.136MpaMi-iG= w 2 0.785D28ie

903622500.785x24002x1475.3.2塔體底部（1-1截面）抗壓強(qiáng)度及軸向穩(wěn)定性條件塔體底部（I-I截面）的抗壓強(qiáng)度校核g=g-g-g<kGI0=150x1.2=180Mpamax 1 2 3g=g-g+g=180Mpamax 1 2 3滿足抗壓強(qiáng)度條件裙座的強(qiáng)度及穩(wěn)定性驗(yàn)算裙座底部（0-0）截面軸向應(yīng)力計(jì)算裙座厚度操作時(shí)全塔質(zhì)量引起的壓應(yīng)力MxgMxgG= 0―-2兀D80es1.86x105x9.8兀x2400x30=8.06Mpa風(fēng)載荷引起的0-0截面彎曲應(yīng)力==1.04MpaM0-0G= w 0.785D28ies

1411168500.785x24002x305.4.2裙座底部（0-0）截面強(qiáng)度及軸向穩(wěn)定性校核Q=◎+Q<kLImax 2 3l=l+q<kIl]max 2 3cr裙座采用16MR。LI=150Mpan「]0.06E8 0.06x200x103x30Lg]= es= =300Mpa〉GcrsRS 1200 Pi即裙座出現(xiàn)失穩(wěn)，材料已達(dá)到彈性極限。因此強(qiáng)度是主要制約因素。■es1200l=l+l=8.06+1.04=9.10Mpamax23因此滿足強(qiáng)度及地面穩(wěn)定性要求。5.5全螺紋螺柱的選?。üQ(chēng)壓力W25MP）：全螺紋螺柱規(guī)格選M24材料35CrMoA（溫度-100OC?+500°C時(shí)選用）5.5.1螺母的選取（公稱(chēng)壓力W25MP）選細(xì)牙M52x3性能等級(jí)8級(jí)材料30CrMo（溫度-100?+500時(shí)選用）注：帶頸對(duì)焊法蘭與鋼管連接的焊接接頭和坡口尺寸應(yīng)符合下圖，如帶頸對(duì)焊法蘭的直邊段厚度超過(guò)與其對(duì)接的鋼管壁厚1mm以上時(shí)，法蘭的直邊段應(yīng)在內(nèi)徑處削薄，削薄段的斜度應(yīng)小于等于1：3法切法切金屬環(huán)墊的選取按截面形狀分為八角墊和橢圓型金屬環(huán)墊

材料0Crl3代號(hào)410最大硬度值（HB）140八角環(huán)密封是一種半自緊式的密封連接選材時(shí)其硬度比法蘭材料低HB（30-40）墊片和法蘭面上的梯形槽加工精度和表面粗糙度不低于1.6um其密封表面不允許有刻痕、刮傷等缺陷5.5.31八角墊設(shè)計(jì)本壓力容器采用八角墊密封結(jié)構(gòu)由于其類(lèi)似于雙錐環(huán)密封由于法蘭處用到八角墊密封，八角墊密封類(lèi)似雙錐環(huán)密封，仿照雙錐環(huán)密封來(lái)算：八角墊600-26R79封口內(nèi)徑600mm壓力為26MPA=65mmB=24mmC=33mmD=568mm墊片材1料OCrl3II（不銹耐酸鋼）墊片選擇纏繞合金墊片墊片系數(shù)6.5比壓力y=180Mp平均直徑：?！闫?(^3=568+2X24-丁啊。=578-31mm平均直徑：有效高度：b=2（a+c）2?+e49mm斷面面積：

fR二AB—(―C)2tga=65X24-( )2tg67。=956.9mm22???0=10.5(鋼-鋼)則預(yù)緊時(shí)的螺栓載荷:兀 sin(a+0)兀 sin(67°+10.5°)Wa=D(A-C)y =x578.31x(65-33)x180x2G cosa-cos0 2 cos67°?cos10.5°=1.33x107N操作時(shí)的螺栓載荷：9=-D2P=lx578.312x16.3=4.28x106N4G49二少D(A^C)Ptg(a-0)二殳x578.31x(65+33)x16.3tg(67°—0.5°)=1.1x106N2G2225二600x0.125%=0.75mm9=K-fR——Etg(a-P)=Kx956.8xXx200x103xtg(67°-10.5°)=2.27x10eN3 D 60019=91+92+93=(4.28+1.1+2.27)x106=7.65x106NW=7.65x106N?W〉W則:W=W=1.33x107NPPaa螺栓直徑d=o選用螺栓材料35CrMOA其中L】=200Mpabx1.33x107取n=16d二j =72.76mm。t兀x200x16故采用M90螺栓16只法蘭接管焊到了一起加強(qiáng)了封頭的強(qiáng)度，所以無(wú)需補(bǔ)強(qiáng)附：平均碳含量＜0.1%的用“0”表示平均碳含量＜0.03%的用“00”表示補(bǔ)充前面的焊接地方多數(shù)選用T型接頭坡口形式選用V型圖

若接頭倆側(cè)板厚度超過(guò)此值，則應(yīng)對(duì)較厚板做單面或雙面削處理，其邊長(zhǎng)應(yīng)不小于板厚差的3倍，斜度至少1：3焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則：接頭設(shè)計(jì)應(yīng)盡量采用對(duì)接接頭對(duì)接接頭要采用全熔透結(jié)構(gòu)且盡量等厚度焊接應(yīng)盡量減少焊縫處的的應(yīng)力集中且便于做無(wú)損探傷容器焊接接頭的坡口設(shè)計(jì)的基本原則盡量減少填充金屬量保證焊透避免產(chǎn)生各種焊接缺陷改善勞動(dòng)條件，便于焊接，減少焊接工作量減少焊接變形和焊接殘余應(yīng)力復(fù)合鋼板坡口應(yīng)有利于降低過(guò)渡層焊縫金屬的稀釋率，盡量減少?gòu)?fù)層的焊接第6章高壓分離器制造及損傷機(jī)理分析1?筒體和封頭所用16MnR(R-HIC)臨氫鋼板采用電爐冶煉、精煉爐精煉、真空脫氣工藝生產(chǎn)的細(xì)晶粒鋼°16MnR(R-HIC)臨氫鋼特別需要控制鋼中的磷、硫含量及碳當(dāng)量(PW0.015%、SW0.002%、CEW0.43%),以增強(qiáng)抗氫誘導(dǎo)(HIC)的能力，并符合GB6654及第2號(hào)修改單的規(guī)定，正火狀態(tài)，逐張進(jìn)行100%超聲波檢測(cè)，JB/T4730.3-2005,I級(jí)。除滿足上述規(guī)定外，設(shè)計(jì)單位還另外提出了材料化學(xué)成分和力學(xué)性能及腐蝕試驗(yàn)的補(bǔ)充規(guī)定。下料前工藝精確制作雙定尺筒體排料。筒節(jié)下料展開(kāi)長(zhǎng)度配球形封頭周長(zhǎng)，以減少筒節(jié)與球形封頭的環(huán)縫錯(cuò)邊量。用特殊筆標(biāo)出下料理論線、刨邊線及兩端預(yù)彎端頭線，控制對(duì)角線誤差W3mm。設(shè)計(jì)要求16Mn(R-HIC)鍛件法蘭密封面硬度值在退火后HB2150。一般退火后硬度值都會(huì)降低，很難達(dá)到HB2150。因此必須采用特殊的工藝方法來(lái)保證法蘭表面硬度的提高，滿足設(shè)計(jì)的要求。為此，我們制訂了對(duì)法蘭密封面涂高溫抗氧化劑保護(hù)后均勻加熱，然后立即加速冷卻的工藝辦法，提高了法蘭密封面硬度，經(jīng)測(cè)定達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。法蘭密封面硬度值滿足設(shè)計(jì)要求后，對(duì)法蘭密封面用研磨膏按圖紙要求進(jìn)行研磨，消除了表面氧化。熱處理后，對(duì)筒體和封頭上每條A、B、D類(lèi)焊接接頭各兩組及每個(gè)開(kāi)口接管與筒體和封頭焊接接頭各一組進(jìn)行硬度檢測(cè)，HBW200；在制造過(guò)程中需注意以下幾方面：1板材、鍛件在采購(gòu)中對(duì)硫、磷含量要求特別高。2抗氫誘導(dǎo)裂紋試驗(yàn)、抗硫化物應(yīng)力開(kāi)裂試驗(yàn)時(shí)間較長(zhǎng)，大約需40天。3不允許用硬件作標(biāo)記移植。4焊接接頭內(nèi)外表面應(yīng)與母材表面齊平，不允許保留焊縫余高。5角接接頭應(yīng)有圓滑過(guò)渡至母材的幾何形狀。2?分離器是在高溫、高壓臨氫(含H2S)條件下操作，設(shè)備的選材應(yīng)該與熱壁加氫反應(yīng)器一樣,殼體應(yīng)該采用214Cr-1Mo,為了增強(qiáng)其對(duì)防高溫硫化氫+氫的腐蝕性能，應(yīng)該在內(nèi)部加雙層堆焊TP309+347。設(shè)計(jì)分離器的思路是考慮該設(shè)備服役4?5年后，作為新建一套加氫裂化的冷高壓分離器使用,因此內(nèi)壁未加堆焊層,僅將殼體增加6mm的腐蝕裕量來(lái)保證其安全。熱高分筒體與底部封頭的環(huán)縫整條焊縫的外壁采用自動(dòng)焊接,焊接結(jié)束后進(jìn)行了6小時(shí)的去氫處理。由于封頭與筒體交接處過(guò)渡不佳,利用去氫余熱進(jìn)行了碳刨削邊,并內(nèi)壁調(diào)磨焊根,后來(lái)在環(huán)縫外壁還沒(méi)有進(jìn)行打磨的情況下發(fā)生了局部的細(xì)微裂紋。后全面的對(duì)環(huán)縫進(jìn)行打磨配以磁粉檢查發(fā)現(xiàn)整圈環(huán)縫上不均勻的分布多處橫向和縱向裂紋,裂紋部位均在焊縫上,個(gè)別涉及母材。對(duì)環(huán)縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析,認(rèn)為是冷裂紋,焊縫中的含氫量過(guò)高且焊后去氫不充分。分離器設(shè)備中有H2S介質(zhì)存在,在操作溫度高于204°C,H2S對(duì)其腐蝕速度將隨著溫度的升高而增加。特別是當(dāng)硫化氫和氫共存的條件下,它比單獨(dú)硫化氫產(chǎn)生的腐蝕速度要更為劇烈和嚴(yán)重。高溫H2S+H2引起的是均勻腐蝕，其材料的選擇，一是參考相似條件的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)；二是根據(jù)柯珀(Couper)曲線來(lái)估算材料的腐蝕速率。所選材質(zhì)的腐蝕速率不宜超過(guò)0.25mm,氫含量高的原因是最后一桶藥粉干燥不夠,實(shí)際產(chǎn)品的去氫溫度、時(shí)間不足。返修對(duì)策:第一步是采用機(jī)加工方法徹底清除裂紋,第二步是焊接返修。為了確保返修一次成功,決定采用帶襯墊的單面坡口形式,在外側(cè)用自動(dòng)焊。為此專(zhuān)門(mén)進(jìn)行了焊接工藝評(píng)定,實(shí)際焊接試板經(jīng)過(guò)預(yù)熱、焊接、去氫、模擬焊后熱處理之后,在確認(rèn)試板無(wú)缺陷后對(duì)試板進(jìn)行解剖取樣。對(duì)試板的焊縫金屬進(jìn)行了室溫及415C高溫的拉伸試驗(yàn)、030C的低溫沖擊；焊縫金屬回火性能試驗(yàn)以及對(duì)試板進(jìn)行了全接頭拉伸、彎曲試驗(yàn)、焊接熱影響區(qū)的沖擊試驗(yàn),所有試驗(yàn)結(jié)果滿足產(chǎn)品技術(shù)