毕业设计论文 φ3200硫化氢吸收塔强度计算与有限元分析.doc

1、 沈阳化工 大学 本科毕业论文 题 目： 3200硫化氢吸收塔强度计算与有限元分析 院 系： 能源与动力工程 学院 专 业： 过程装备与控制工程 毕 业 论 文 任 务 书 字号为初号，隶书 字号为1号，黑体 毕业论文题目： 硫化氢吸收塔 机械设计（ 3200）及 有限元分析 毕业设计内容： 文献综述一篇； 外文翻译，中文 3000 字以上（英文 A4 两页以上）； 设计计算书一份； 中英文摘要一份； 绘制施工图折合 A0 号图至少三张。 指 导 教 师： 签字 2013 年 6 月 25 日 教研室主任： 签字 2013 年 6 月 25 日 系 主 任： 签字 2013 年 6 月 25

2、日 沈阳化工大学学士学位论文 摘要 摘 要 氨是重要的无机化工产品之一，在国民经济中占有重要地位。除液氨可直接作为肥料外，农业上使用的氮肥，例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥，都是以氨为原料的。合成氨的工艺流程中，脱硫脱碳过程是很重要的一步。而合成氨工艺是离不开塔设备的。 塔设备是化工、石油化工、生物 、制药等生产过程中广泛应用的汽液传质设备。塔 设备 分为填料塔和板式塔，板式塔又分为浮阀塔 ,泡罩塔 ,筛板塔等。浮阀塔于 20 世纪 50 年代初期在工业上开始推广使用，由于它兼有泡罩塔和筛板塔的优点，已经成为国内应用较为广泛的塔型，特别是在石油、化学工业中使用最普遍，对其性能

3、的研究也较充分。浮阀塔的优点： 1、生产能力大、操作弹性大、塔板效率高、气体压强降及液面落差小和塔的造价低。本设计中所应用到的是板式塔中应用较为广泛的浮阀塔。 本次设计主要任务为： 1、 强度校核及稳定性校核； 2、工艺设计及计算。以上为常规设计内容，对于 常规设计无法完成的问题，如 结构不连续 区域的强度计算，我们还初步学习 了 ANSIS 的有限元分析。 关键词： 合成氨； 浮阀塔； 强度计算；工艺计算； 有限元分析。 沈阳化工大学学士学位论文 摘要 Abstract Ammonia is one of important inorganic chemical products, occu

4、pies an important position in the national economy. In addition to ammonia can be used directly as a fertilizer, the fertilizer for agricultural use, such as urea, ammonium nitrate, ammonium phosphate, ammonium chloride, and various nitrogen-containing compound, ammonia as a raw material are. Ammoni

5、a process, the desulfurization and decarbonization process is a very important step. The ammonia process is inseparable from the tower equipment. Tower equipment is the chemical, petrochemical, biotechnology, pharmaceutical and other production processes widely used gas-liquid mass transfer equipmen

6、t. Packed tower and into the absorber plate tower, plate tower is divided into valve tower, bubble column, sieve tower. Valve tower in the early 1950s, began to promote the use in industry, because it combines the sieve tray bubble column and the advantages of the application has become more widely

7、tower type, especially in the petroleum, chemical industry uses the most general, studies have compared its performance fully. Valve tower advantages: 1, large production capacity, operating flexibility, tray, high efficiency, gas pressure drop and liquid drop small and towers and low cost. This des

8、ign is applied to the plate tower is widely used in the float valve tower. 沈阳化工大学学士学位论文 摘要 The design of the main tasks are: 1, strength check and stability check; 2, process design and calculation. Above conventional design content can not be completed for the conventional design issues, such as va

9、rying the intensity of regional wall thickness calculation, under the guidance of the teacher , our preliminary study of the finite element analysis. Keywords: ammonia; float valve tower; strength calculation; process calculation; finite element analysis. 沈阳化工大学学士学位论文 目录 目录 第一章 毕业设计目的与基础数据 . 1 1.1 目

10、的 . 1 1.2 工艺条件 . 1 1.3 建厂地区有关资料 . 2 第二章 硫化氢吸收塔强度及稳定性校核 . 4 2.1 塔壳厚度计算 . 4 2.2 质量载荷计算 . 5 2.3 塔的自振周期计算 . 7 2.4 地震载荷及地震弯矩计算 . 8 2.5 风载荷和风弯矩计算 . 10 2.6 最大弯矩 . 13 2.7 圆筒应力校核 . 13 2.8 裙座设计 . 14 2.9 塔体水压实验应力校核 . 17 2.10 基础环设计 . 18 2.11 地脚螺栓 . 19 2.12 筋板校核 . 20 2.14 盖板校核 . 22 2.15 裙座与塔壳对接焊缝校核 . 23 沈阳化工大学学士

11、学位论文 目录 2.16 塔顶挠度计算 . 24 第三章 筒体开孔补强计算 . 25 3.1 补强判别 . 25 3.2 开孔所需补强面积 . 26 3.3 有效补强范围 . 26 3.4 有效补强面积 . 27 第四章 工艺计算 . 28 4.1 除塔板外塔尺寸的设计 . 28 4.1.1 塔板间距的选定 . 28 4.1.2 塔的顶部空间高度 . 28 4.1.3 塔的底部空间高度 . 28 4.1.4 进料空间高度 . 29 4.1.5 人孔数 . 29 4.1.6 人孔处的板间距 . 29 4.1.7 塔径初选 . 29 4.2 塔板主要工艺尺寸的选取 . 31 4.2.1 明确塔板设

12、计中必须确定的主要结构参数 . 31 4.2.2 溢流形式 . 32 4.2.3 堰长的选定 并校核溢流强度 . 32 4.2.4 堰高 wh的选定 . 32 4.2.5 降液管下端距塔盘底部的距离 0h. 33 4.2.6 受液盘及入口堰尺寸 . 34 沈阳化工大学学士学位论文 目录 4.2.7 安定区和边缘区 . 34 4.3 流体力学验算 . 36 4.3.1 气体通过塔板的压降 液柱mhp. 36 4.3.2 液泛校核 . 37 4.3.3 液体在降液管中停留时间的校核 . 38 4.3.4 雾沫夹带的演算 . 39 4.3.5 漏 液点校核 . 41 4.4 塔的操作负荷性能图 .

13、41 4.4.1 液相下限线 . 41 4.4.2 液相上限线 . 41 4.4.3 漏液 线 . 42 4.4.4 过量雾沫夹带线 . 43 4.4.5 溢流液泛线 . 44 第五章 筒体与接管连接区域应力分析 . 47 5.1 问题描 述 . 47 5.2 分析问题 . 47 5.3 结果处理与讨论 . 48 5.4 命令流 . 48 第六章 结论 . 54 致 谢 . 55 附录一 综述 . 56 附录二 文献翻译 . 59 沈阳化工大学学士学位论文 目录 沈阳化工大学学士学位论文 第 一 章 毕业设计目的与基础数据 1 第一章 毕业设计目的与基础数据 1.1 目的 根据工艺条件，综合运

14、用各学科知识，查阅相关标准以及其他参考书，通过理论方法，对硫化氢吸收塔进行结 构设计和强度校核，对常规设计无法解决的问题学习了解有限单元法，通过这些工作，熟悉本专业设计过程中所用标准，深刻相关理论知识，了解新兴工程方法，开拓学术视角。 1.2 工艺条件 物料名称：富甲醇、变换气 物料特性：易燃、易爆、有毒、中度危害 设计压力： 3.6MPa 最大工作压力： 3.1MPa 设计温度： -45/50 最低工作温度： -27.5 保温材料：聚氨脂泡沫塑料 保温材料容重： 80 kg /m 3 保温层厚度： 60mm 塔内径： 3200mm 板间距： 400mm 气相压缩系数： 0.98 液相表 面张力： 0.022N/m 预洗段塔板数： 1 10 预洗段溢流程数： 1