Расчет колонны стабилизации К-1. Расчет укрепления отверстий

3  МЕХАНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ – РАСЧЕТ КОЛОННЫ СТАБИЛИЗАЦИИ

3.1 Техническая характеристика аппарата

Условия эксплуатации колонны:

- давление, МПа

рабочее                 1,25

- температура, °С

рабочей среды     300

Среда: нефть, углеводородные газы.

Основные размеры аппарата:

- диаметр укрепляющей части колонны - 1800 мм;

- диаметр отгонной части колонны – 3400 мм;

- высота колонны – 26100 мм.

3.2 Описание конструкции

Колонна К-1 представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат с элептическими днищами.

Сырьевой поток вводится в колонну на 14 тарелке через  штуцер D_у 420 мм.

В  нижнем днище находится штуцер D_у 520 мм для вывода нижнего продукта. Для ввода паров из печи в нижней цилиндрической  части колонны предусмотрен штуцер D_у = 420 мм.

В  верхнем днище находится штуцер D_у 300 мм для вывода паров  верхнего продукта. Для ввода орошения  в верхней  части колонны предусмотрен штуцер D_у = 300 мм.

Корпус колонны выполнен из стали 0х13 Сп. Колонна снаружи теплоизолируется.

Для внутреннего осмотра корпуса колонны предусмотрены люки-лазы

3.3 Расчет стенки аппарата

Исходные данные для расчета толщины стенки аппарата сведены в табл. 3.1.

3.3.1 Расчет толщины стенки аппарата

Рассчитываем толщину стенки аппарата по следующей формуле

,

где  S – толщина стенки аппарата, мм;

      Р – расчетное давление, МПа;

      D – внутренний диаметр, мм;

      φ – коэффициент прочности сварного шва;

      σ_доп – допускаемое напряжение при расчетной температуре, МПа;

      C – сумма прибавок к расчетным толщинам, мм.

Таблица 3.1

Исходные данные для расчета толщины стенки аппарата

Наименование	Условные обозначения	Единица измерения	Исходная  величина
Внутренний диаметр укрепляющей части	D1	мм	1800
Внутренний диаметр отгонной части	D2	мм	3400
Сумма прибавок к расчетным толщинам	C	мм	2
Допускаемое напряжение при расчетной температуре	σдоп	МПа	108
Коэффициент прочности сварного шва	φ		0,95

мм

Принимаем толщину стенки верхнего корпуса аппарата 14 мм.

мм

Принимаем толщину стенки верхнего корпуса аппарата 24 мм.

3.3.2 Расчет допускаемого внутреннего избыточного давления

Допускаемое внутреннее избыточное давление определяем по формуле

,

где  Р – допускаемое внутреннее избыточное давление, МПа;

S – толщина стенки аппарата, мм.

 МПа

 МПа

Условие прочности соблюдается, если Р₁ > Р. В нашем случае                     Р₁ > Р = 1,4 > 1,25 и Р₂ > Р = 1,38 > 1,25, следовательно условие прочности соблюдается.

3.4 Расчет днища

Днища – это элементы аппаратов, сопрягаемые с торцами обечаек или

фланцами для создания в аппаратах объема, изолированного от внешней среды. Форма днища определяется сопрягаемой с ним формой обечайки, давлением рабочей среды в аппарате, технологическими требованиями и различными конструктивными соображениями.

Материал днища выполнен из марки стали 0Х13Сп.

Исходные данные для расчета днищ сведены в табл. 3.2.

Таблица 3.2

Исходные данные для расчета днища.

Наименование	Условные обозначения	Единица измерения	Исходная  величина
Внутренний диаметр верхнего днища	DДВ	мм	1800
Внутренний диаметр нижнего днища	DДН	мм	3400
Высота выпуклой части верхнего днища	НДВ	мм	450
Высота выпуклой части нижнего днища	НДН	мм	850
Сумма прибавок к расчетным толщинам	C	мм	2
Допускаемое напряжение при расчетной температуре	σдоп	МПа	108
Коэффициент прочности сварного шва	φ		1

Толщина стенки днища должна рассчитывается по формулам

S₁ ≥ S_1R + c₁,

,

где   R = D_в –  для эллиптических днищ с Н = 0,25D;

с₁ = с + 2 = 4 мм;

2 мм –  прибавка на вытяжку при штамповке;

2 мм – толщина плакирующего слоя.

Рассчитаем толщину стенки верхнего днища

S_Rдв = см.

Принимаем S_дв = 28 + 4 = 32 мм.

Рассчитаем толщину стенки нижнего днища

S_Rдн = см.

S_дн = 26 + 4 = 30 мм.

Принимаем S_дн = 30 + 2 = 32 мм.

3.5 Расчет укрепления отверстий

В корпусе и днищах цилиндрических аппаратов для установки люков и штуцеров вырезают отверстия. Они ослабляют сечение стенки аппарата, поэтому их необходимо укреплять. Вырезанное сечение металла обычно компенсируют приваркой накладного укрепляющего кольца диаметром D_к по его наружному периметру к корпусу аппарата или утолщением стенки корпуса и патрубка. По краю отверстия возникает концентрация напряжений. Местные напряжения по краю отверстия могут достигать предела текучести.