476 (2)

Таблица 13. Основные размеры цилиндрических опор (типов 1, 2, 3) [14].

Qmax, МН	Qmin, МН	Dк, мм	s1, мм	s2, мм	s3, мм	d2, мм	dб, мм	z
0,25	0,125	400-1200	6	20	12	28	М24	6
0,63	0,32	500-1600	8	20	16	35	М30	6
0,63	0,32	1800-3000	8	20	20	35	М30	8
0,63	0,5	800-3000	8	20	16	35	М30	8
1,6	0,8	1400-1800	10	25	20	35	М30	16
1,6	0,8	2000-4000	8	25	20	35	М30	16
1,6	1,32	18000	10	25	25	42	М36	16
1,6	1,32	2000-3600	8	25	25	42	М36	16
1,6	1,32	3800-4000	8	25	20	35	М30	20
2,5	1,32	1800-2000	12	30	25	42	М36	16
2,5	1,32	2200-2500	10	30	25	42	М36	16
2,5	1,32	2600-3800	10	25	25	42	М36	16
2,5	1,32	4000-5000	10	25	20	35	М30	24
2,5	2,0	2000	12	30	30	48	М42	16
2,5	2,0	2200-2500	10	30	30	48	М42	16
2,5	2,0	2600-5000	10	25	25	42	М36	24
4,0	2,0	2000-2500	16	30	30	48	М42	16
4,0	2,0	2600	16	30	25	42	М36	24
4,0	2,0	2800-3200	12	30	25	42	М36	24
4,0	2,0	3400-3600	10	30	25	42	М36	24
4,0	2,0	3800-6300	10	25	25	42	М36	24
4,0	3,2	2400;2500	16	30	30	48	М42	16
4,0	3,2	2600-3200	12	30	30	48	М42	16
4,0	3,2	3400;3600	10	30	30	48	М42	16
4,0	3,2	3800-6300	10	25	25	42	М36	32
6,3	3,2	2600	20	36	30	48	М42	24
6,3	3,2	2800-3600	16	30	30	48	М42	24
6,3	3,2	3800	16	30	30	48	М42	24
6,3	3,2	4000-6300	12	30	25	42	М36	32
6,3	5,0	2600	20	36	36	56	М48	24
6,3	5,0	2800-3000	16	30	36	56	М48	24
6,3	5,0	3200-3800	16	30	30	48	М42	32
6,3	5,0	4000-6300	12	30	30	48	М42	32

Примечания. 1. Размеры d и d1 в зависимости от Dк для опор типов 1, 2 и 3:

Dк, мм…………………..400-600	800-1600	1800-6300
d, мм…………………......45	60	70
d1, мм…………………….70	90	100

2. При всех значениях D принимают s4≥0.5s2; для опор типа 2 при всех значениях Dк принимают l = 160+4 s1.

3. Qmax и Qmin -максимальная и минимальная приведенная нагрузка.

41

www.mitht.ru/e-library

Таблица 14. Основные размеры конических опор, ОСТ 26-467-78, [14].

Qmax, МН	Qmin, МН	Dк, мм	s1, мм	s2, мм	s3, мм	d2, мм	dб, мм	z
0,25	0,125	400-1200	6	20	12	28	М24	6
0,63	0,32	500-1600	8	20	16	35	М30	6
0,63	0,32	1800-3000	8	20	20	35	М30	8
0,63	0,5	800-3000	8	20	16	35	М30	8
1,6	0,8	1400-1800	10	25	20	35	М30	16
1,6	0,8	2000-4000	8	25	20	35	М30	16
1,6	1,32	18000	10	25	25	42	М36	16
1,6	1,32	2000-3600	8	25	25	42	М36	16
1,6	1,32	3800-4000	8	25	20	35	М30	20
2,5	1,32	1800-2000	12	30	25	42	М36	16
2,5	1,32	2200-2500	10	30	25	42	М36	16
2,5	1,32	2600-3800	10	25	25	42	М36	16
2,5	1,32	4000-5000	10	25	20	35	М30	24
2,5	2,0	2000	12	30	30	48	М42	16
2,5	2,0	2200-2500	10	30	30	48	М42	16
2,5	2,0	2600-5000	10	25	25	42	М36	24
6,3	3,2	2600	20	36	30	48	М42	24
6,3	3,2	2800-3600	16	30	30	48	М42	24
6,3	3,2	3800	16	30	30	48	М42	24
6,3	3,2	4000-6300	12	30	25	42	М36	32
6,3	5,0	2600	20	36	36	56	М48	24
6,3	5,0	2800-3000	16	30	36	56	М48	24
6,3	5,0	3200-3800	16	30	30	48	М42	32
6,3	5,0	4000-6300	12	30	30	48	М42	32

Примечание. При всех значениях диаметров колонн d = 70 мм; d1= 70 мм; s4 ≥ 05 s5.

Таблица 15. Основные			размеры люков колонных аппаратов, работающих под
	давлением до 0,6 МПа (размеры в мм) [14].
Dл	D1	S			h		H	H1		H2
				И1		И2			И1		И2
450	570	8		18		24	200	290	83		89
500	620	8		20		24	200	300	89		95
600	720	8		24		28	220	330	108		117

42

www.mitht.ru/e-library

Рис. 18. Конструкции люков с крышками и плоскими фланцами: а – тип 1, с плоскими крышками, ОСТ 26-2002-77; б – тип 2, со сферическими крышками, ОСТ 26-2003-77; исполнение 1 – с плоским фланцем; исполнение 2 с уплотнением типа «шип-паз».

43

www.mitht.ru/e-library

4.4. Фланцевые соединения, бобышки

Для соединений отдельных частей колонных аппаратов (царг, днищ, крышек), а

также присоединяемых к ним трубопроводов применяют фланцевые соединения. При этом материал фланцев обычно соответствует материалу соединяемых частей (деталей)

аппаратов. Заметим, что стандартные фланцевые соединения для трубопроводов и для самих аппаратов имеют различные размеры. Фланцевые соединения выбираются исходя из значения условного диаметра Dу и условного давления ру. Последнее должно

быть не менее рабочего давления в аппарате. В целях унификации принимают

следующие значения: ру = 0,6; 1,0 и 1,6 МПа [13].

Конструкции фланцевых соединений описаны в справочниках [13, 14]. Различные виды фланцев применяются в зависимости от рабочих параметров процессов

(давления, температуры и свойств разделяемых смесей), а также от материала, из которого они изготовлены.

Для соединения царг, днищ и крышек стальных колонных аппаратов, работающих при давлении ру ≤ 1,6 МПа рекомендуется использовать плоские приварные фланцы

(ОСТ 26-426-79), размеры которых приведены в табл. 19.7 [14] или в табл. 21.12 [13].

Эти фланцы имеют Dу от 400 мм до 4000 мм. Для колонн, работающих под вакуумом и высоким давлением, а также в случае разделения токсичных и взрывоопасных смесей,

используются более сложные фланцы, снабженные выступами или впадинами [13, 14].

Затяжка фланцевых соединений обычно осуществляется болтами, диаметр и число которых зависит от типа фланцев, Dу и ру (см. табл. 19.2 и 19.7 [14]).

Для присоединения арматуры и соединений отдельных частей трубопроводов следует использовать так называемые «арматурные» фланцы, которые имеют Dу от 10

до 1600 мм [13, 14]. При этом рекомендуется при давлениях ру ≤ 2,5 МПа использовать самые простые плоские приварные фланцы (ГОСТ 12820-80), размеры которых приведены в табл. 19.2 [14] или в табл. 21.9 [13]. На рис.19,а показана конструкция плоского приварного фланца для присоединения арматуры, а в табл. 16 приведены размеры таких фланцев для Dу от 10 мм до 500 мм и ру ≤ 0,6 МПа. Размеры фланцев при Dу > 500 мм и других значениях ру приведены в справочниках [13, 14].

Следует отметить, что при одинаковых значениях Dу и ру фланцы для арматуры имеют большие габариты и металлоемкость, чем фланцы для аппаратов.

Для уплотнения фланцевых соединений применяются прокладки различных типов

[13, 14]. При использовании плоских фланцев, как правило, применяются эластичные

44

www.mitht.ru/e-library

Рис. 19. Плоские приварные фланцы и штуцера стальных аппаратов.

45

www.mitht.ru/e-library

Таблица 16. Размеры стальных плоских приварных фланцев для присоединения

	арматуры при ру		до 0,25 МПа [14].
			Размеры, мм					Число
D	D	D		D	D	h	d	отверстий
10	75	50		35	15	8	12	4
15	80	55		40	19	8	12	4
20	90	65		50	26	10	12	4
25	100	75		60	33	10	12	4
32	120	90		70	39	10	14	4
40	130	100		80	46	10	14	4
50	140	110		90	59	10	14	4
65	160	130		110	78	11	14	4
80	185	150		128	91	11	18	4
100	205	170		148	110	11	18	4
125	235	200		178	135	11	18	8
150	260	225		202	161	13	18	8
200	315	280		258	222	15	18	8
250	370	335		312	273	18	18	12
300	435	395		365	325	18	23	12
350	485	445		415	377	18	23	12
400	535	495		465	426	18	23	16
500	640	600		570	530	20	23	16
600	755	705		670	630	20	27	20
800	975	920		880	820	21	30	24
1000	1175	1120		1080	1020	25	30	28
1200	1375	1320		1280	1220	25	30	32
1400	1575	1520		1480	1420	27	30	36
1600	1787	1730		1690	1690	27	30	40

Таблица 17. Основные размеры штуцеров с плоскими приварными фланцами при ру до

0,6 МПа (ОТ26-1404-76) [14].

Dу, мм	dт, мм	Sт, мм	Hт, мм	Dу, мм	dт, мм	Sт, мм	Hт, мм
20	25	3	--	150	159	6	155; 215
25	32	3	155; 215	200	219	6	160; 220
32	38	3	155; 215	250	273	8	160; 220
40	45	3	155; 215	300	325	8	190; 250
50	57	3	155; 215	350	377	9	190; 250
80	89	4	155; 215	400	426	10	210; 270
100	108	5	155; 215	500	530	12	210; 270
125	133	6	155; 215	-	-	-	-

46

www.mitht.ru/e-library

прокладки из неметаллических материалов, например из паронита [12]. Толщина таких прокладок обычно составляет 2-4 мм.

Методики расчета фланцевых соединений на прочность приведены в справочниках

[13, 14].

Иногда для присоединения арматуры (трубопроводов, термопар, термометров сопротивлений, пробоотборников, уровнемеров, манометров и др.) к колонным аппаратам используют бобышки, которые привариваются непосредственно к корпусу колонн. Они могут быть разного типа. Фланцевые бобышки имеют такие же посадочные поверхности, как и у обычных фланцев. Присоединение трубопроводов и других устройств к таким бобышкам осуществляется с использованием шпилек.

Бобышки часто имеют внутреннюю резьбу. В такие бобышки, например, ввинчиваются термопары. Размеры бобышек стандартизированы [12].

4.5. Штуцера

Штуцера в ректификационных колоннах предназначены для подвода в колонну исходной смеси, флегмы и парожидкостной смеси, поступающей из кипятильника колонны для подачи жидкой фазы в кипятильник и для отбора кубового остатка. В

абсорбционных колоннах имеются штуцера для подачи в аппарат исходной газовой смеси и жидкого абсорбента, а также для вывода очищенной газовой смеси и отработанного абсорбента. Кроме отмеченных выше «продуктовых» штуцеров, в

колонных аппаратах имеются также штуцера, которые используются при гидравлических испытаниях, при мойке и пропарке аппаратов, для отбора проб и других целей [13, 14].

Штуцера обычно представляют собой патрубки, изготовленные из труб с приваренными к ним фланцами «арматурного» типа (рис. 19,а). При этом для колонн,

работающих под давлением до 2,5 МПа, обычно используют плоские фланцы (ОСТ-26- 1404-76 [12]). Для колонн, работающих под вакуумом и высоком давлении, а также в случае разделения токсичных и взрывоопасных смесей, используют штуцера,

снабженные более сложными фланцами [11, 12].

Внутренний диаметр штуцеров определяется на основании технологического расчета

где V - объемный расход потока , м3/с; w- средняя скорость потока, м/с.

47

www.mitht.ru/e-library

Для жидкостных потоков их скорость обычно составляет 0,5 – 2 м/с, а для паровых и газовых потоков w = 10 -20 м/с. Используя расчетные значения диаметров штуцеров,

производится подбор стандартных штуцеров с соответствующими условными значениями Dу и ру [13, 14]. В табл. 17 приведены основные размеры штуцеров в диапазоне Dу = 20 – 500 мм при ру ≤ 0,6 МПа.

Из-за незнания объемного потока расхода жидкости, поступающей в кипятильник диаметры штуцеров для подачи жидкости из куба колонны в кипятильник d1 и для возврата парожидкостной смеси из кипятильника в колонну d2 можно определить по формулам:

где f1 = (0,2-0,3) fтр; f2 = (0,5 – 0,6) fтр , fтр - суммарная площадь прохода труб кипятильника.

Диаметры штуцеров для присоединения кипятильника можно также принимать равными соответствующим штуцерам выбранного кипятильника. Эти размеры приведены в каталогах [14, 20].

Наряду со штуцерами в аппаратах часто применяют вводы и выводы труб. Они могут быть разъемными и неразъемными [13]. Неразъемные по существу не отличаются от соответствующих штуцеров. Разъемные же вводы и выводы представляют собой обычный фланцевый штуцер, в который вставляется труба,

присоединяемая к указанному штуцеру с помощью фланца (рис 19,б). Соединение такого вида иногда называют «штуцер в штуцере». Оно имеет фланцы А и Б различного Dу. В табл. 18 приведены основные размеры такого соединения.

4.6. Указатели уровня жидкости

При эксплуатации колонных аппаратов постоянно или периодически производятся наблюдения за уровнем жидкости в их кубе, в ряде случаев поддерживается этот уровень в определенных пределах. Для этой цели служат указатели и регуляторы уровня.

По принципу действия уровнемеры разделяются на два вида: указатели непосредственного наблюдения и указатели косвенного наблюдения.

48

www.mitht.ru/e-library

Таблица 18. Основные размеры соединения «штуцер в штуцере» при ру до 0,6 МПа

[13].

Dу фланца		dт,	L,	Dу фланца		dт,	L,
А	Б	мм	мм	А	Б	мм	мм
10	20	14		50	65	57	80
15	25	18	80	65	80	76	80
20	40	25		80	100	89	110
25	40	32		100	125	108
32	50	38		150	200	159
40	50	45		200	250	219

К первым относятся указатели уровня со стеклянными трубками или указатели с плоскими стеклами. Принцип действия таких указателей основан на законе установления одинакового уровня в сообщающихся сосудах. Как правило, такие указатели снабжаются двумя запорными кранами; их размеры регламентируются ГОСТом 9652-61 [13]. Указатели косвенного наблюдения уровня бывают буйкового,

поплавкового и электроконтактного типов [13]. Такие указатели снабжаются вторичными приборами. Их принцип действия описан в [13, 16]. Там же приведены их характеристики.

4.7.Укрепление отверстий

Вобечайках, крышках, днищах и опорах колонных аппаратов имеются различного

рода отверстия для штуцеров, ввода труб, люков, лазов и т.п. Такие отверстия ослабляют соответствующую стенку аппарата и поэтому во многих случаях (особенно при больших диаметрах отверстий; как правило, более 100 мм) требуется их укрепление. Способы укрепления отверстий описаны в справочниках [13, 14].

Довольно часто укрепление отверстий в корпусах, крышках и днищах колонн осуществляют с использованием кольцевых накладок. Укрепление отверстий в опорах колонных аппаратов для вывода или подвода труб обычно производится путем вваривания в них узких цилиндрических или эллиптических обечаек. Методика расчета размеров укрепляющих элементов приведена в [13, 14].

4.8. Тепловая изоляция

Технологические процессы, проводимые в колонных аппаратах, часто осуществляются при температурах, существенно отличающихся от температуры окружающей среды. Как известно [5, 19], для уменьшения потерь тепла в окружающую среду при проведении высокотемпературных процессов и снижения поступления тепла из окружающей среды внутрь аппаратов при проведении низкотемпературных

49

www.mitht.ru/e-library

процессов используется тепловая изоляция. Это позволяет повысить технико-

экономические показатели проектируемых установок, а также обеспечить безопасные условия при их эксплуатации.

Методики расчета толщины изоляции приведены в [5, 17, 19]. В пособии [19] и

справочнике [21] приведены теплофизические свойства изоляционных материалов и теплоизолирующих изделий. Там же указаны области температур, в которых рекомендуется использовать выбранный теплоизоляционный материал.

Заметим, что по высоте колонных аппаратов температура может существенно изменяться. В силу этого будет также изменяться и интенсивность теплообмена между внутренними потоками и окружающей средой. Например, при проведении процесса ректификации температура в кубе всегда выше температуры в верхней части колонны.

Поэтому при проведении высокотемпературной ректификации толщина изоляции в нижней части колонны должна быть больше, чем в верхней части.

Для упрощения монтажных работ тем не менее часто принимают толщину изоляции одинаковой для всей колонны. При этом расчет толщины изоляции колонных аппаратов как правило проводят исходя из максимальной разности температуры между внутренними потоками и окружающей средой.

Рекомендуемая литература

1.Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии, М.,

Госхимиздат, 1971, 750 с.

2.Стабников В.Н. Расчет и конструирование контактных устройств ректификационных и абсорбционных аппаратов, Киев, Техника, 1970, 208 с.

3.Александров И.А. Ректификационные и абсорбционные аппараты. М., Химия, 1978, 280 с.

4.Гельперин Н.И. Основные процессы и аппараты химической технологии, М.,

Химия, 1981, 811 с.

5.Айнштейн В.Г., Захаров М.К., Носов Г.А. и др. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии, М., Логос, 2006, 1760 с.

6.Тютюнников А.Б., Товажнянский Л.Л., Готлинская А.П. Основы расчета и конструирования массообменных колонн, Киев, Высшая школа, 1989, 224 с.

7.Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии.

Пособие по проектированию, М., Химия, 1991, 494 с.

50

www.mitht.ru/e-library