Аппарат для производства карбамида

 Перечень чертежей:

1. Технологическая схема производства раствора карбамида А1 со следующими обозначениями элементов:

• Пятиступенчатый компрессор для CO₂;
• Насос для NH₃;
• Колонна синтеза мочевины;
• Сепараторы 1 и 2 ступени;
• Испарители 1 и 2 ступени;
• Сборник раствора мочевины.

2. Рабочий чертёж тарелки колпачковой на формате А1 с обозначением размеров и позиций.
3. Чертёж общего вида корпуса аппарата А1 в двух проекциях с техническими требованиями:

• При изготовлении корпуса аппарата руководствоваться требованиями: ГОСТ 12.2.003-74 "Оборудование производственное. Общие требования и безопасность";
• ОСТ 26.291 - 79 " Сосуды и аппараты стальные сварные. Технические требования".
• Подготовка кромок под сварку должна производиться механическими методами;
• Приварка внутренних и наружных устройств к корпусу аппарата - до термической обработки;
• Контроль внутреннего диаметра должен производиться в одних и тех же точках до и после гидравлических испытаний нутромером микрометрическим по ГОСТ;
• Абсолютная погрешность измерений внутреннего диаметра не должна превышать ± 1,0 мм;
• Контроль отклонения от прямолинейности образующей цилиндрической части сварного корпуса произвести с помощью натянутой струны из стальной проволоки диаметром от 0,3 до 0,6 мм;
• Расстояние от струны до поверхности сосуда измеряется линейкой измерительной металлической по ГОСТ 427.

4. Чертёж колонны синтеза карбамида А1 с обозначением штуцеров и технической характеристикой:

• Аппарат предназначен для проведения технологических процессов при высоком давлении;
• Ёмкость сосуда - 67 м;
• Рабочая среда - NH, СО, токсичная, агрессивная;
• Давление - 28 МПа;
• Температура внутренняя рабочая - 200 °С;
• Общая масса аппарата - 658 т;
• Аппарат подлежит ведению Инспекции Росгортехнадзора.

Технические требования:

• Перед сборкой все резьбовые соединения и уплотнительные поверхности должны быть смазаны тонким слоем графитовой смазки УСсА ГОСТ 3333-80;
• Перекос торца крышки по отношению к торцу корпуса после окончательной затяжки не более 3,5 мм;
• Аппарат испытать на прочность гидравлически в проектном состоянии давлением 39 МПа;
• После гидроиспытания внутреннюю поверхность очистить и просушить, все швы подвергнуть 100% контролю ультразвуковой дефектоскопией с наружной и внутренней сторон;
• Сварные соединения должны соответствовать требованиям ОСТ 26-01-82-77 "Сварка в химическом машиностроении".

Дополнительные материалы: расчётно-пояснительная записка прилагается на 16 страницах. В пояснительной записке рассмотрена конструкция и расчёты аппарата для производства карбамида:

         Рассмотрена технология производства:

Синтез карбамида из аммиака и двуокиси углерода протекает по суммарной реакции и состоит из стадии образования карбамата аммония и его дегидратации.

Выходящий из колонны плав дросселируется в испаритель первой ступени, в котором карбамат аммония при нагревании частично разлагается на NH3 и С02. Парожидкостная смесь входит в сепаратор первой ступени, где газы отделяются от жидкости и поглощаются водным раствором аммонийных солей. Из испарителя первой ступени раствор мочевины поступает в испаритель и сепаратор второй ступени, где осуществляется окончательное разложение карбамата и отгонка NH3 и СО2.

Готовый гранулированный продукт по выходе из башни охлаждается и направляется на расфасовку или на склад. Товарный продукт содержит 46% азота, 0,6% влаги и до 1% биурета.

Представлена схема производства карбамида по методу “Монтекатини”.

Рассмотрена конструкция аппарата, который состоит из: корпуса, крышки плоской, днища эллиптического, опоры, тарелки ситчатой, термопары. Конструкция аппарата приведена на рисунке.

Механические расчеты:

Произведён выбор конструкционного материала и допускаемые напряжения:

• Основной материал - сталь 12ХГНМ, толщиной листа - 4 мм;
• При поправке на коррозию – 0,001 м и давлении гидравлических испытаний – 39 МПА, допускаемое напряжение будет равным 283 МПа.

Выполнен расчет толщины стенки корпуса аппарата, где коэффициент толстостенности – 1,179, допускаемое рабочее давление – 42,73 МПа, толщина внутренней обечайки - 20 мм.

Изображена расчетная схема колонны.

Произведён расчет толщины стенки эллиптического днища корпуса: внутренняя высота  эллиптической части днища – 0,5 м, толщина днища – 0,12 м, коэффициент толстостенности – 1,12, высота отбортовки днища – 0,12 м.

Представлен рисунок эллиптического днища.

Рассмотрен расчет толщины стенки плоской крышки корпуса равной 240 мм, где наружный диаметр крышки – 3020 мм, диаметр окружности центров шпилек – 2700 мм, диаметр отверстия под крепежную шпильку – 158 мм.

Выполнен чертёж плоской крышки.

Произведён расчет затвора соединения фланца с крышкой:

• Внутреннее давление на крышку – 53,4 МПа, на обтюраторное кольцо – 3,6 МПа;
• Расчетное усилие для затвора – 57 МПа;
• Приняты шпильки М150;
• Диаметр окружности центров шпилек – 2720 мм;
• Наружный диаметр фланца – 3020 мм.

Конструкция шпильки и двухконусного затвора приводится на рисунках.

Выполнен расчет массы аппарата:

Рассмотрен расчет аппарата на сейсмическую нагрузку:

• Период свободных колебаний – 1 с^-1;
• Аппарат разбит по высоте на 4 участка по 8 метров, вес участка сосредоточен в середине, тогда рассчитана сейсмическая сила в середине каждого участка;
• Расчетный изгибающий момент в нижнем сечении опоры аппарата от сейсмической нагрузки при учете первой формы колебаний – 2,616 МН*м;
• Расчетный изгибающий момент в сечении опоры с учетом влияния высших форм колебаний – 3,270 МН*м.

При суммарной осевой нагрузке – 0,804 МН, условие устойчивости выполняется.

         Представлена расчетная схема аппарата.

В программе: Компас 3D v