6. Конструктивно-механический расчёт колонны

6.1. Расчёт общей высоты колонны.

Согласно заводским данным диаметр колонны равен 2,2 м.

Определим общую высоту колонны по формуле [18]:

Высоту от верхнего днища до первой ситчатой тарелки принимают конструктивно равной ½ диаметра, т.е. 1,10 м. Высоты определяютисходяизчислатарелок в этой части колонны и расстояния между ними. Согласно технологическому регламенту, расстояние между тарелками равно 0,5 м. Тогда:

Высоту берём из расчёта расстояния между четырьмя тарелками, следовательно:

Высоту принимаем равной 2 м. Высотуопределяем исходя из запаса остатка на 10 минут. Объём реакционной массы внизу колонны:

Площадь поперечного сечения колонны:

Отсюда следует, что:

Высоту опоры колонны принимаем исходя их практических данных равной 4 м.

В результате общая высота колонны составляет:

Согласно выполненным расчётам принимаем к эксплуатации вертикальный цилиндрический аппарат. Количество ситчатых тарелок-4 шт, диаметр – 2200 мм,высота цилиндрической части – 14040 мм

Опираясь на данные технологического регламента и спецификации на оборудование, можно однозначно сказать, что имеющегося на производстве оборудования хватит с запасом для обеспечения заданной производительности.

6.2. Расчёт штуцеров колонны

В общем виде формула для расчёта диаметра штуцерных соединений имеет следующий вид:

– объёмный расход потока, м³/с; - скорость потока, м/с.

Для расчёта диаметра штуцеров необходимо задаться объёмными скоростями, которые принимают исходя из агрегатного состояния и давления потока в трубопроводах [14].

Тогда диаметр штуцера для ввода шихты сырья составит:

Принимаем по ГОСТ 12830-67 = 125 мм.

Расчётная допустимая скорость потока сырья составит:

Для воздуха:

Принимаем по ГОСТ 12830-67 = 550 мм.

Расчётная допустимая скорость потока воздуха составит:

Для ввода охлаждающей воды:

Принимаем по ГОСТ 12830-67 = 200 мм.

Расчётная допустимая скорость потока воды составит:

Для вывода оксидата:

Принимаем по ГОСТ 12830-67 = 150 мм.

Расчётная допустимая скорость потока оксидата составит:

6.3. Расчёт толщины обечайки корпуса.

Колонна окисления выполнена из сталиО8Х18Н10Ти работает под давлением 3 ата (3 кгс/см²).

Нормативно-допускаемое напряжение для стали этой марки кгс/см²; допускаемое напряжение кгс/см².

Толщина обечайки, нагруженной внутренним избыточным давлением, рассчитывается по формуле:

P – расчётное давление, кгс/см²; D – диаметр аппарата, см; – коэффициент прочности сварного шва,; – допускаемое напряжение, кгс/см².

Расчётное значение толщины стенки:

Окончательно значение толщины обечайки рассчитывается с учётом прибавок:

C – прибавка на коррозию, см; - технологическая прибавка на разрушающее действие среды, см.

Принимаем толщину обечайки 2 см (0,02 м).

Формула для применима при условии, что.

Из этого следует, что условие применимости уравнения выполняется и толщина обечайки рассчитана верно.

Допускаемое внутреннее избыточное давление:

6.4. Расчёт толщины стенки днища.

_{Форма днища может быть эллиптической, сферической, конической и плоской. Наиболее рациональной формой днищ для цилиндрических аппаратов является эллиптическая. Определение номинальной расчетной толщины стенки эллиптического днища, исходя из прочности, рекомендуется производить по формулам в зависимости от заранее известных определяющих параметров (σд, p (расчетного давления), φ (коэф-та ослабления днища), Dв).}

Для расчёта толщины днища справедливы те же формулы, что и для расчёта толщины обечайки корпуса колонны:

P – расчётное давление, кгс/см²; D – диаметр аппарата, см; – коэффициент прочности сварного шва,; – допускаемое напряжение, кгс/см².

Принимаем толщину стенки днища равной 2 см. Проверим соблюдение условий применимости формулы для расчёта эллиптических днищ:

Условие выполняется, следовательно, формула для расчёта толщины днища выбрана верно.