ФГОУ СПО «Салаватский индустриальный колледж»

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

по учебной дисциплине

«Основы технологии аппаратостроения»

Методическая разработка

2009

Рассмотрено на заседании предметно-цикловой

комиссии экономико-механических дисциплин

Протокол № от 2009 года.

Председатель предметно-цикловой комиссии

_____________ М.В. Хрипунова

Автор	преподаватель ФГОУ СПО «Салаватский индустриальный колледж»		Трифонова И.Л.
Рецензент	преподаватель ФГОУ СПО «Салаватский индустриальный колледж»		Качурина И.И.

Аннотация

Настоящая методическая разработка составлена для студентов третьего курса специальности 150411 «Монтаж и техническая эксплуатация промышленного оборудования».

Конспект лекций разработан на основании рабочей программы учебной дисциплины «Основы технологии аппаратостроения» и рассчитан на 28 часов.

Учебная дисциплина «Основы технологии аппаратостроения» является специальной. Она формирует специальные знания в области технологических процессов изготовления нефтехимической аппаратуры, последовательность и методы их разработки.

Приобретённые знания по дисциплине могут использоваться при выполнении курсового и дипломного проектов, связанных с оборудованием объектов нефтехимии.

Содержание

1	Лекция 1	5
2	Лекция 2	14
3	Лекция 3	17
4	Лекции 4	19
5	Лекция 5	23
6	Лекция 6-7	28
7	Лекция 8	36
8	Лекция 9	41
9	Лекция 10	46
10	Лекция 11	51
11	Лекция 12	55
12	Лекция 13	58
13	Лекция 14	65
14	Словарь терминов	68
	Список литературы	70

Лекция № 1

Раздел 1 Общие сведения об аппаратостроении

1.1 Аппаратостроение как самостоятельная отрасль машиностроения

Современное аппаратостроение представляет собой самостоятельную отрасль машиностроения, которая занимается производством аппаратов, сосудов и других листовых сварных конструкций, имеющих емкостную часть преимущественно в форме оболочки вращения.

Самыми крупными потребителями аппаратуры являются нефтепереработка, нефтехимия, химическая и нефтегазодобывающая отрасли промышленности, где на долю емкостного оборудования приходится не менее 3/4 массы всего технологического оборудования.

К основным технологическим операциям изготовления аппаратуры относятся формоизменяющие, сварочные и термической обработки. Специфичными являются операции первичной обработки заготовок и сборка свариваемых элементов. Аппаратостроение имеет самостоятельную теорию взаимозаменяемости.

В целом технологический процесс производства аппаратуры охватывает почти все виды обработки металлов: горячую и холодную обработку давлением (правка, гибка, калибровка, штамповка деталей аппаратов, гнутье труб); холодную и термическую, разделительную и поверхностную резку; сварку металлов и сплавов; термическую и механическую обработку; физические, металлографические и др. виды контроля.

Основным объектом изучения в технологии аппаратостроения являются аппараты в процессе их изготовления. Будут рассматриваться теоретические основы выполнения технологических операций, имеющих место в производственном процессе изготовления сосудов, аппаратов и др. листовых сварных конструкций.

Сосуды и аппараты обязательно состоят из емкостной части, имеют запорно-регулирующую арматуру, соединительные трубные детали, опоры и подвески. Производство всех этих изделий входит в систему аппаратостроения.

Специфика аппаратостроения как самостоятельной отрасли машиностроения наиболее ярко проявляется при изготовлении емкостной части аппаратов. Емкостная часть представляет собой техническую систему, главными составляющими элементами которой являются обечайка, днище, корпус - цилиндрическая часть аппарата, состоящая из нескольких обечаек (см. рис. 1.1).

1 – обечайка, 2 – корпус, 3 – днище

Рис. 1.1 – Типовая конструкция емкостной части

По конфигурациям базовые детали, как и емкостная часть в целом, соответствуют оболочкам вращения - одно из измерений (толщина) значительно меньше двух других, а серединная поверхность представляет собой поверхность вращения.

Сосуды и аппараты являются изделиями аппаратостроительных и котельно-сварочных цехов заводов нефтяного машиностроения. Современное аппаратостроение берет свое начало от старейшей отрасли промышленности, которая в свое время имела название "Котельное дело". В настоящее время полностью осуществлен переход от клепанных неразъемных соединений к сварным соединениям.

Для аппаратостроения характерным является единичное или мелкосерийное производство с частой сменой изделий. Это объясняется многообразием технологических процессов переработки и широким диапазоном эксплуатационных параметров аппаратов (рабочее давление, температура, агрессивность среды). Применяются также методы серийного и массового производства.

Из-за больших размеров и массы аппаратов зачастую обработка выполняется на одном рабочем месте по принципу подачи инструмента к обрабатываемой детали. Крановое оборудование выполняет не только подъемно-транспортные функции, но и производственные - кантователей, позиционеров.

Оборудование, применяемое для выполнения технологических операций, характеризуется большой массой, громоздкостью - станки для холодной обработки, прессы, гибочное оборудование и т.д. Поэтому аппаратостроение является разновидностью тяжелого машиностроения.

Наиболее крупные аппаратостроительные предприятия России расположены в Екатеринбурге, Волгограде, Пензе, Подольске, Кургане. Значительная часть выпуска нефтеаппаратуры сосредоточена в Башкортостане ("Салаватнефтемаш", "Туймазахиммаш").

1. Основная номенклатура производства аппаратуры

Основными изделиями заводов аппаратостроения являются аппараты, сосуды, трубопроводы.

а) Аппарат представляет собой изделие, состоящее из герметически закрытой емкости, имеющей внутренние устройства, предназначенные для осуществления физико-химических процессов.

Номенклатура аппаратуры определяется в основном потребностями нефтепереработки, нефтехимии, нефтегазодобывающей и химической отраслей промышленности.

Классификация аппаратуры по назначению крайне условна, так как в различных установках аппараты одной и той же конструкции могут предназначаться для выполнения различных операций. Поэтому в основу классификации аппаратуры положены процессы, происходящие в аппаратах (физические, химические, в отдельности или совместно).

Массообменные аппараты, в которых передача тепла происходит при непосредственном контакте сред. Нередко, одновременно с передачей тепла, в таких аппаратах происходят и химические реакции. К этой группе относится колонная аппаратура (колонны, абсорберы, адсорберы, кристаллизаторы).

1 —сырьевой трубный коллектор; 2 — распылители; 3, 6, 7, 8, 10 — слои насадки; 4,9 — тарелки отбора продукта; 5 — переходная труба; 11 — ороситель; 12— штуцер отво­да паров через шлемовую трубу

Рис. 1.1.1 - Насадочная ректификационная колонна

Гидродинамические аппараты, предназначены для реализации процессов перемешивания и разделения жидких и газовых сред и очистки продуктов от примесей: пылеуловители, газосепараторы.

Рис. 1.1.2– Схема однополочного пенного аппарата

1 — вход запыленного газа; 2 — форсунки; 3 — коллектор

Рис. 1.1.3- Распылительный скруб­бер

Тепловые аппараты, в которых тепловой поток проходит через стенку, разделяющую среды: теплообменники, аппараты воздушного охлаждения,

холодильники и конденсаторы, подогреватели, печи.

Рис. 1.1.4- Схемы конструкций кожухотрубчатых теплообменных аппаратов

1— распределительная камера; 2 — корпус; 3 — днище; 4 — трубная решетка;

5 — теплообменные трубы; б — перегородки трубного пучка

Рис. 1.1.5- Кожухотрубчатый теплообменник жесткой конструкции

Химические (аппараты-реакторы), в них происходят различные химические реакции. Большей частью реакция в этих аппаратах протекает в присутствии катализатора при высоких температуре и давлении: реакторы, регенераторы, реакционные камеры.

1 — корпус; 2 — стаканы распредели­тельной тарелки; 3 — распределитель­ная тарелка; 4 — фарфоровые шары; 5 — корзина; 6 — монтажный штуцер; 7 — колосниковая решетка; 8 — коллек­тор пара; 9 — опорное кольцо; 10 — опора; 11 — сетка дренажной трубы; 12 — выгрузка катализатора; 13 — шту­цера для термопар

Рис. 1.1.6 – Реактор гидроочистки дизельного топлива

б) Сосуд - это работающая под давлением герметически закрытая емкость, предназначенная для ведения физико-химических процессов, а также для хранения и перевозки сжатых, сжиженных и растворенных газов и жидкостей. В отличие от аппарата сосуд не имеет внутренних устройств и работает под давлением: емкости (шаровые, цилиндрические), баллоны.

1 — корпус; 2 — предохранительные устройства; 3 —опора; 4 — лестничная клеть обслуживания

Рис. 1.1.7- Каплевидный резервуар

1 — корпус, сваренный из лепестков 2— предохранительные устройства; 3 — опора; 4 — лестничные марши к площадке обслуживания

Рис. 1.1.8- Шаровой резервуар

1— предохранитель­ный колпак; 2 — вен­тиль;

3 — кольцо с наружной резьбой; 4 — корпус;

5 — дни­ще; 6 — башмак

Рис. 1.1.9 - Кислород­ный баллон

в) Трубопроводы – устройства, по которым транспортируются жидкие, газообразные и сыпучие вещества. Преимущественно изготовляют технологические трубопроводы, т. е. такие, по которым транспортируются вещества, обеспечивающие ведение технологического процесса и эксплуатацию оборудования. Трубопроводы состоят из соединенных между собой прямых участков, деталей трубопроводов, контрольно-измерительных приборов, крепежных материалов (болтов, шпилек, гаек), прокладок и уплотнений.

Детали трубопроводов - это характерные изделия аппаратостроительных предприятий: отводы, фланцы, тройники, заглушки, переходы, компенсаторы, арматура, опоры и подвески.

а — П-образный; б — двойной П-образный; в — лирообразный; г — угловой.

Рис. 1.1.10 - Гнутые компенсаторы трубопроводов

Рис. 1.1.11 - Волнистый (линзовый) компенсатор

а — параллельная с выдвижным шпинделем,; б — клиновая с невыд­вижным шпинделем и электроприводом; 1 — диск (тарелка); 2 — корпус; 3 — крышка; 4 — шпиндель; 5 — грундбукса; 6 — стойка; 7 — маховик; 8 — распорный клин; 9 — клин (затвор); 10 — электропривод; 11 — уплотни­тельное кольцо

Рис. 1.1.13 - Задвижки

а — фланцевый; б — приварной; 1 — уплотнительная поверхность; 2 — затвор; 3 — крышка; 4— шпиндель; 5 — сальниковое уплотне­ние; 6 — втулка; 7 — маховик

Рис. 1.1.14 - Запорные вентили

а — конусный (пробковый); б — шаровой; 1 — втулка; 2 — сальник; 3 — корпус;

4 — конусная пробка; 5 — отжимный болт; 6 — шаро­вая пробка

Рис. 1.1.15 - Фланцевые сальниковые краны

Контрольные вопросы

1   Перечислить основные операции изготовления аппаратуры.

2   Какие виды обработки металлов входят в технологический процесс производства аппаратуры?

3   Что является основным объектом изучения в технологии аппаратостроения?

4   Из каких основных элементов состоит емкостная часть сосудов и аппаратов?

5   Что представляет собой емкостная часть аппаратов?

6   Что представляет собой аппарат?

7   Классификация аппаратуры по процессам, происходящим в них.

8   Дать определение сосуда.

9   Из каких элементов состоит трубопровод?

10 Какие изделия аппаратостроительных предприятий относятся к деталям трубопроводов?

 

Лекция № 2