3.2.2 Устройство и принцип действия массообменных устройств.

В стабилизационной колонне установки каталитического риформинга бензиновых фракций в качестве массообменных устройств используют клапанные тарелки, которые изображены на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 – Клапанные тарелки

Принцип действия клапанных тарелок состоят в том, что свободно лежащий над отверстием в тарелке круглый клапан с изменением расхода газа своим весом автоматически регулирует величину площади зазора между клапаном и плоскостью тарелки для прохода газа и тем самым поддерживает постоянной скорость газа при его истечении в барботажный слой. При этом с увеличением скорости газа в колонне гидравлическое сопротивление клапанной тарелки увеличивается незначительно. Высота подъема клапана ограничивается высотой кронштейна ограничителя и обычно не превышает 8 мм.

Достоинства клапанных тарелок:

- сравнительно высокая пропускная способность по газу;

- гидродинамическая устойчивость;

- постоянная высокая эффективность в широком интервале нагрузок по газу.

3.4 Разработка эскизного проекта

Эскиз колонного аппарата представлен на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3 – Эскиз колонного аппарата

4 Расчет аппаратов на прочность

Целью данного раздела является:

- определение толщины стенок цилиндрической обечайки и днищ из условия прочности;

- определение допускаемого внутреннего давления;

- проверка прочности цилиндрической обечайки и днищ, т.е. сравнение допускаемого давления с расчетным.

4.1 Исходные данные

Исходные данные, необходимые для выполнения данного раздела, приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 – Исходные данные

Параметр	Значение
Давление рабочее, Р_раб, МПа: внутреннее избыточное	Р_раб=1,68
Температура среды (рабочая) верха аппарата, t _раб^в_,⁰С	t _раб^в=75
Температура среды (рабочая) низа, t _раб^н_, ⁰С	t _раб^н=238

4.2 Выбор материала корпуса и опорной обечайки

Результаты выбора конструкционного материала элементов корпуса и опоры представлены в таблице 4.2.

Таблица 4.2 – Результаты выбора конструкционного материала элементов корпуса и опоры

Корпус колонного аппарата			Опорная обечайка
Название среды в аппарате	стабильный бензин, углеводородный газ
Воздействие среды	неагрессивное	Воздействие среды		неагрессивное
Температура среды (рабочая), ⁰С	t_раб=238	Температура среды, ⁰С		t_раб=20
Температура наиболее холодной пятидневки, ⁰С	t_х.п.=-37	Наличие переходного участка в опоре		нет
Давление рабочее, МПа	Р_раб =1,68	Материал переходного участка		-
Материал	20К	Материал опорной обечайки		20К

4.3 Определение расчетной температуры, допускаемого напряжения и расчетного давления

4.3.1 Расчет в рабочих условиях.

Исходные данные для рабочих условий приведены в таблице 4.3 и на рисунке 4.1.

Таблица 4.3 – Исходные данные для рабочих условий

Параметр	Значение
Название рабочей жидкости в кубовой части	стабильный бензин
Плотность рабочей жидкости_, кг/м³	ρ_ж =750
Высота выпуклой части (глубина) верхнего днища без учета цилиндрической части (высоты отбортовки), мм	h_дн^в =0,25 D_в=0,25·2000=500
Глубина нижнего днища без учета цилиндрической части (высоты отбортовки), мм	h_дн^н =0,25 D_в=0,25·2600=650
Высота кубовой части h_куб , мм	h_куб=2500
Высота рабочей жидкости в корпусе h_р.ж., мм	h_р.ж = h ^н_дн+ h_куб =650+2500=3150

Результаты расчета для корпуса и опорной обечайки представлены в таблице 4.4.

Таблица 4.4 – Результаты расчета для рабочих условий

Корпус колонного аппарата		Опорная обечайка
Расчетная температура стенки корпуса, ⁰С	t_раскор=max{t_раб; 20⁰С}=max{20⁰C; 238⁰C}=238	Расчетная температура стенки опорной обечайки, ⁰С	t _{рас оп.}=max{ t_кор – ∆t; 20 ⁰C}= max{238-650⁰C; 20⁰C}=20
Поправочный коэффициент к допускаемым напряжениям	η =1 для сварных аппаратов	Поправочный коэффициент к допускаемым напряжениям	η =1 для сварных аппаратов
Допускаемое напряжение корпуса в рабочих условиях при расчетной температуре t_{рас кор}, МПа	[σ]_t_кор=η·σ^*_t_, = =133 =133	Допускаемое напряжение опорной обечайки в рабочих условиях при расчетной температуре t _{рас оп}, МПа	[σ]_t_оп=η·σ^*_t_оп= =1·147=147
Допускаемое напряжение корпуса в рабочих условиях при расчетной температуре 20⁰С, МПа	[σ]_20 кор=η·σ_20 кор =147=147
Расчетное внутреннее избыточное давление для рабочих условий, МПа	=Р_раб+ρ_ж·g·h_р.ж.= =1,68·10⁶+750·9,81·3,15 = 1,7 так как P_r не превышает 5 % от P_раб, то P_r не учитываем	Расчетное внутреннее избыточное давление, МПа	Р_{рас оп} = 0,1