甲烷化工藝設(shè)計(jì)

合肥學(xué)院HefeiUniversity化工工藝課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：甲烷化工藝設(shè)計(jì)系另上化學(xué)與材料工程系專(zhuān)業(yè)：化學(xué)工程與工藝學(xué)號(hào)：姓名：指導(dǎo)教師:2016年6月目錄TOC\o"1-5"\h\z設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1第一章方案簡(jiǎn)介3甲烷化反應(yīng)平衡3甲烷化催化劑3反應(yīng)機(jī)理和速率4甲烷化工藝流程的選擇6第二章工藝計(jì)算7求絕熱升溫7求甲烷化爐出口溫度7反應(yīng)速率常數(shù)7求反應(yīng)器體積8換熱器換熱面積9第三章設(shè)備計(jì)算9甲烷化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)11計(jì)算筒體和封頭壁厚11反應(yīng)器零部件的選擇12物料進(jìn)出口接管13手孔及人孔的設(shè)計(jì)15設(shè)計(jì)心得16參考文獻(xiàn)及附圖17設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)題目：甲烷化工藝設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)條件及任務(wù)1.2.1進(jìn)氣量：24000Nm3/h1.2.2進(jìn)料組成（mol%）：組數(shù)CO%CO2%H2%N2%E10.300.1599.551.2.3出口氣體成分CO&ppm,CO20ppm”設(shè)計(jì)內(nèi)容變換工段在合成氨生產(chǎn)起的作用既是氣體的凈化工序，又是原料氣的再制造工序，經(jīng)過(guò)變換工段后的氣體中的co含量大幅度下降，符合進(jìn)入甲烷化或者銅洗工段氣質(zhì)要求。選定流程確定甲烷化爐的工藝操作條件確定甲烷化爐的催化劑床體積、塔徑及床層高度繪圖：（1）工藝流程圖；（2）甲烷化爐的工藝條件圖設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)概要目錄：設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，概述，熱力計(jì)算，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與說(shuō)明，設(shè)計(jì)總結(jié)，附錄，致謝，參考文獻(xiàn)，附工藝流程圖及主體設(shè)備圖一張（要求工藝流程圖出A2以上的圖，要求主體設(shè)備用AutoCAD出A2以上的圖）概述熱力計(jì)算（包括選擇結(jié)構(gòu)，傳熱計(jì)算，壓力核算等）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與說(shuō)明設(shè)計(jì)總結(jié)附錄致謝參考文獻(xiàn)附工藝流程圖及主體設(shè)備圖一張第一章方案簡(jiǎn)介合成氨工業(yè)是基礎(chǔ)化學(xué)工業(yè)之一。其產(chǎn)量居各種化工產(chǎn)品的首位。已成為當(dāng)今合成氨工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的方向。國(guó)際上對(duì)合成氨的需求，隨著人口的增長(zhǎng)而對(duì)農(nóng)作物增產(chǎn)的需求和環(huán)境綠化面積的擴(kuò)大而不斷增加。合成氨工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中舉足輕重。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，有收無(wú)收在于水，收多收少在于肥所以,合成氨工業(yè)是農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)。它的發(fā)展將對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展產(chǎn)生重大影響。因此，我國(guó)現(xiàn)有眾多的化肥生產(chǎn)裝置應(yīng)成為改造擴(kuò)建增產(chǎn)的基礎(chǔ)。今后應(yīng)利用國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)和消化吸收引進(jìn)的工藝技術(shù)，自力更生，立足國(guó)內(nèi)，走出一條具有中國(guó)特色的社會(huì)主義民族工業(yè)的發(fā)展道路。CO、CO2、02等是氨合成催化劑的毒物，生產(chǎn)中一般要求將氨合成原料氣CO等含氧化合物總量脫除至＜10X10-6。脫除的方法主要有銅氨液洗滌法(銅洗法)、液氮洗滌法和甲烷化法。甲烷化凈化方法與銅洗、液氮洗法相比，具有流程簡(jiǎn)單、投資省、運(yùn)行費(fèi)用低和對(duì)環(huán)境基本無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。從工藝的合理性以及投資和操作費(fèi)用等方面來(lái)看，甲烷化是合成氨安全、穩(wěn)定生產(chǎn)的必然選擇。在合成氨的粗原料氣的凈化過(guò)程中，C02變換和CO脫除后的原料氣尚含有少量的殘余的CO,CO2,O2和水等雜質(zhì)。為了它們合成催化劑的毒害，原料氣在送給往合成之前還需要有一個(gè)凈化步驟，稱(chēng)為精練”，精練后規(guī)定CO和CO2的含量不超過(guò)5ppm。原料氣的精練方法一般有三種，即銅氨液吸收法，甲烷化和深冷液氨洗滌法，銅氨液吸收法是1913年就開(kāi)始采用的方法，在高壓和低溫下用銅鹽的氨溶液吸收CO,CO2,H2s和氧，然后溶液在減壓和加熱的條件下再生，甲烷化六十年代才開(kāi)始的。雖然催化劑上把CO和CO2加氫成甲烷的研究早已開(kāi)始，但要消耗用氫氣而生成無(wú)用的甲烷，所以此法只適用于CO,CO2含量比較低的原料氣。與銅洗法相比，甲烷化具有工藝簡(jiǎn)單，操作方便，費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)。工藝流程圖：1甲烷化反應(yīng)平衡在甲烷化爐內(nèi)，主要發(fā)生甲烷化反應(yīng)：TOC\o"1-5"\h\zCO+3H2=CH4+H2O+206.16KJ(1)CO2+3H2=CH4+2H2O+165.08KJ(2)當(dāng)原料氣有氧存在時(shí)，氧和氫反應(yīng)生成水，即：O2+2H2=2H2O+241.99KJ(3)某種條件下：CO還可能與催化劑中的饃生成厥基。即：Ni+4CO=Ni(CO)4(4)甲烷化反應(yīng)平衡常數(shù)隨溫度而下降，但在常用的范圍(240-420C)內(nèi)，平衡常數(shù)很大。為此，要求甲烷化出口氣體CO和CO2含量低于5Ppm是完全可能的。CO與催化劑中的饃生成厥基饃的反應(yīng)是放熱且體積縮小的反應(yīng)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明，在CO含量小于0.5%時(shí)，如果發(fā)生反應(yīng)溫度在200c以上不可能有厥基饃形成。鑒于甲烷化反應(yīng)體系的在200c以上進(jìn)行，因而正常情況下不會(huì)有反應(yīng)(4)的發(fā)生。甲烷化催化劑甲烷化反應(yīng)體系甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化存在逆反應(yīng)，因而甲烷化反應(yīng)催化劑和蒸汽轉(zhuǎn)化一樣，都是以饃作為活性組分。但是甲烷化在更低的溫度下進(jìn)行，催化劑需要更高的活性，故催化劑中活性組分的饃含量較高，通常達(dá)到15-35%(以饃記)。有時(shí)也加入稀土元素做促進(jìn)劑，為了使催化劑具有相當(dāng)?shù)哪蜔嵝?。為此，催化劑常載有耐火材料。目前，甲烷催化劑國(guó)內(nèi)外有多種類(lèi)型，我們選擇G-65型催化劑，使用之前，先用氫或脫碳原料氣還原，反應(yīng)為：NiO+H2=Ni+H2O+1026KJ(5)NiO+CO=Ni+CO2+38.5KJ(6)雖然還原反應(yīng)的熱效應(yīng)不大，但一經(jīng)還原后催化劑就具有了活性，甲烷化反應(yīng)就可以進(jìn)行了，有可能造成升溫過(guò)高，為此，還原時(shí)盡可能控制碳氧化合物含量在1%以下。還原后的饃催化劑會(huì)自燃，要防止其與氧化性氣體接觸，當(dāng)前面的工序出現(xiàn)事故時(shí)，有高濃度的碳氧化合物進(jìn)入甲烷化爐中，床層會(huì)迅速上升，這時(shí)應(yīng)立即放空并切斷原料氣。另外，還原后的催化劑不能用含CO的氣體升溫，以防止低溫生成?；x，影響催化劑的活性。硫、神和鹵都能使催化劑中毒，他們的量即使是微量也會(huì)大大降低催化劑的活性與壽命，由于本流程有脫硫工序獲降低溫度變換工序，因此，正常情況下，不會(huì)發(fā)生甲烷化催化劑中毒，只要?dú)怏w碳氧化合物含量合乎指標(biāo)，催化劑也不會(huì)出現(xiàn)高溫?zé)Y(jié)。甲烷化催化劑的活性損失多與脫碳有關(guān)，少量的液滴帶入甲烷化爐幾乎不可避免，一般不會(huì)造成鹽類(lèi)遮蓋催化劑表面，導(dǎo)致活性嚴(yán)重?fù)p失，甲烷化催化劑的壽命一般在3-5年。反應(yīng)機(jī)理和速率CO甲烷化：研究表明CO甲烷化吸附中間形態(tài)，指出吸附中間產(chǎn)物有三種：(1)易于吸附的CO甲烷和氧等；(2)CO歧化為易于加氧的碳原子；(3)不能反應(yīng)的聚合碳。并比較了甲烷化速率與形成了碳加氧速率后指出，甲烷化低溫下由碳形成速率控制，高溫加氧速率控制，反應(yīng)機(jī)理如下：TOC\o"1-5"\h\zCO+[]——[CO](5)[CO]+[]—[O]+[C](6)[C]+H2——[CH2]——CH4(7)[O]+H2——H2O(8)PCO22PCO利用PCO22PCOKCOPh2oKCORcH4KCO11/2式中：Km=KmKs式中：Km=KmKm對(duì)于高和直徑相等均為3.11mm的G-65催化劑。常壓下的CO甲烷化速率表達(dá)式:1.309107yCOexp」167RCH4=121915.915yCOexp—式中yco為氣體中CO的分率。1.3.2CO2甲烷化機(jī)理如下:kco2CO2+[][CO2](10)[CO2]+[]ks[CO]+[O+](11)[CO]+H2KS[C]+[O](12)[C]+h2Km[CH2]快速CH4(13)[O+]+h2KhH2O(14)[O]+H2KhH2O(15)由于上述機(jī)理可知:反應(yīng)，同理可推得：CO2的甲烷化系先在催化劑上分解成CO,然后按CO甲烷化機(jī)理進(jìn)行_1/2KCO2PH2PCORcH4=1Kco2PCO2Kh2KphoPH2O式中Kco2(RmKhKsKsKcO2Rh)1/3,高和直徑均為3.18mm的G-65催化劑常壓實(shí)驗(yàn)所得的CO2甲烷化速率表達(dá)式:496028.6610yco2expRCH4=228412.797yco2exp(16)1.3.3CO2與CO混合氣體的甲烷化混合氣體的反應(yīng)機(jī)理為:[CO]+[]KCO[CO][CO]+H2RhH2O[CO]+[]KS[C]+[O][C]+H2Rm[CH2]快速CH4CO2+[]KC02[CO2][O+]+H2RhH2O[CO2]+[]KS[CO]+[O+]由此可知。CO2甲烷化首先在催化劑上分解成CO,然后進(jìn)行甲烷化，而CO2與CO分別甲烷化的速度主要取決于吸附的[O]和[O+]加氫的速率相對(duì)大小，實(shí)驗(yàn)表明：CO優(yōu)先甲烷化的趨勢(shì)，只有在Pco遠(yuǎn)低于PCO2時(shí)，兩者才能以相當(dāng)?shù)乃俾蔬M(jìn)行。1.4甲烷化工藝與流程的選擇甲烷化的壓力通常隨中低變和脫碳的壓力而定，本設(shè)計(jì)以給的的壓力為2.53MPa.進(jìn)入甲烷化爐氣體組成以給，即：名稱(chēng)H2N2COCO2含量74.25%25.30%0.30%0.15%甲烷化反應(yīng)器的溫度的入口溫度受到厥基全集形成的起燃溫度的限制，必須高于200C,同時(shí)考慮高的轉(zhuǎn)化率和能量消耗，我們選擇入口溫度260c左右。這樣也給操作有一個(gè)較適合的波動(dòng)范圍。甲烷化的流程主要有兩種類(lèi)型，即外加熱與內(nèi)加熱型。根據(jù)計(jì)算，只需要原料含有碳氧化合物0.5-0.7%,甲烷化反應(yīng)放出的熱量可足夠?qū)⑦M(jìn)口氣體預(yù)熱到所需要的溫度。這就是內(nèi)熱型的依據(jù)，考慮到原料氣中碳含量有時(shí)較上述低，尚需外供熱源，這就是外熱型的可取處。取二者之長(zhǎng)，我們選用如下流程，先用甲烷化反應(yīng)后出口氣體溫度上升，余下的溫差在用高變氣體加熱直待入口氣體溫度達(dá)到260C,流程圖后附。第二章工藝計(jì)算2.1求絕熱溫升A根據(jù)公式AdAHRN/iCpi式中：Cpi為各組分定壓摩爾熱容單位J/molk,根據(jù)公式Cp=a+bT+cT2+dT3可計(jì)算得：iH2N2COCO2(J/molk)Cp29.1330.4130.3845.41代入上式得：330.667206.16100.0040.333165.08100.0022671.2922.52C(29.1330.04)/20.993830.380.00445.410.002229.81考慮到進(jìn)入甲烷化爐氣體中可能含有少量氧和其它綜合因素，我們?nèi)=30C求甲烷化爐出口氣體溫度TT=T0+Ax式中To為甲烷化爐進(jìn)口氣體溫度To=260°C,x為CO和CO2的轉(zhuǎn)化率T=T0+Ax260300.0066100.0066260300.0066100.0066290C反應(yīng)速率常數(shù)K甲烷化反應(yīng)機(jī)理和動(dòng)力學(xué)較為復(fù)雜，而且還包含內(nèi)外擴(kuò)散的影響。為了適應(yīng)工程的簡(jiǎn)便計(jì)算，常假定與CO和CO2含量成一定一級(jí)關(guān)系，以一氧化碳甲烷化為例，反應(yīng)速率與一氧化碳的關(guān)系為：dVcoVdy0,

==Kyco

dVRdVR式中：V和Vco分別為總?cè)莘e流量m3/h,k為表觀反應(yīng)速率常數(shù)，因催化劑型號(hào)而異，yco為氣體中CO的含量，積分上式可得：K=VSlg(yco1+2yco21)/(yCO2+2ycoz2)甲烷化表觀反應(yīng)速率常數(shù)K不僅與溫度有關(guān)，還隨壓力增大而增加，查在常壓下甲烷化催化劑G—65的反應(yīng)速率常數(shù)與溫度的關(guān)系：”曲線在我們的范圍內(nèi)取K=1300k-1,把具體數(shù)據(jù)代入得：1300Vslg0.31020.15101300Vslg0.31020.1510266—Vslg45051065106Vs130031490.0m?h2.6532.4求反應(yīng)器體積VrVs=VR式中：Vo為氣體體積流率由已知條件進(jìn)氣量為24000Nm由已知條件進(jìn)氣量為24000Nm3/h,轉(zhuǎn)化為2.53Mpa,260c以后為:心二年101325240002.53106V2V21876.1m3/hT1T2273.15533.15TOC\o"1-5"\h\zVo1876.13所以：VR==3.83mVs490.0查甲烷化G—65的壓力校正系數(shù)曲線圖，在2.53Mpa下，壓力校正系數(shù)c1=3.5,再取余量C2=1.46,得實(shí)際反應(yīng)體積Vr3.833VR一1.461.597m33.52.5換熱器（A,B）的換熱面積卜圖為換熱器事例圖:出甲烷化爐出甲烷化爐求等壓摩爾熱容Cp我們以進(jìn)爐氣為研究對(duì)象，在70-160C,TmA=388K,查得:iH2N2COCO2(J/molk)Cp28.5329.6029.3441.00

iH2N2COCO2(J/molk)Cp28.9230.1129.9743.84在160—2600C,TmA=483K,查得:iH2N2COCO2(J/molk)Cp28.9230.1129.9743.84在160—2600C,TmA=483K,查得:求摩爾流率N:…240001000Na=—22.43600297.62mol/sNb=NA=297.62mol/s求吸收熱率Q由公式；Q=N?Cpi?yi?At得:Qa297.62[(28.5329.60)/20.995529.340.00341.000.0015](16070)__510j/sQb=297.62[(28.9230.11)/20.995529.970.00343.840.0015](260160)=8.79105j/s求平均溫度AmA:70c—160c200C—290cB:160C—260c320C—440c130130Ama=2Amb=180160,180ln—160130c169.8C求換熱面積SQ吸=Q放=KS-Am根據(jù)經(jīng)驗(yàn)；在TmA=388K時(shí),取KA=400w/m2：C在TmA=483K時(shí)，取Kb=350w/m2C把具體數(shù)據(jù)代入得:SaQaKAtmA7.79105-c214.98m2400130SbQbKBtmB8.79105214.79m350169.8第三章設(shè)備計(jì)算3.1甲烷化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1,1塔徑Vs=1.75m3=1750L選擇容器長(zhǎng)徑比，=2.8:1，則：D4HD3Vs=2.8220044D=Di=1000mm即筒體內(nèi)徑為1000mm塔高H=2.8D=2800mm工作壓力工作溫度設(shè)計(jì)壓力設(shè)計(jì)溫度工作壓力2.53Mpa,當(dāng)中壓范疇設(shè)計(jì)壓力p=2.531.1=1.1p工作=2.78Mpa工作溫度T=330C設(shè)計(jì)溫度t=T+20C=350C圓柱形筒體及立封頭材料選用A3R支撐式支座選用A3F塔體保溫層厚度為is=50mm,保溫材料比重rn=300kgf/m3甲烷化反應(yīng)器安置進(jìn)出氣管和其他接管見(jiàn)裝備圖.3.2按設(shè)計(jì)壓力計(jì)算筒體和封頭壁厚公式&=PDi2tp其中Sd:容器的理論計(jì)算壁厚mmP:設(shè)計(jì)壓力MPat:設(shè)計(jì)溫度下筒體的許用壓力MPa查表《鋼板許用壓力》350c下許用壓力為97MPa3.2.1焊接系數(shù)采用雙面對(duì)接焊比較好=0.853.2.2壁厚附加量CC=C1+C2+C3Ci：鋼板負(fù)偏差Ci=0.8mmC2:腐蝕裕量C2=1mmC3：加工減薄量C3=03.2.3理論計(jì)算壁厚SSo=PD_2.781000F-tp-2970.852.7818.3mm實(shí)際計(jì)算壁厚S0Sc=S0+C=18.3+C1+C2+C3=18.3+1.8=20.1mm圓套后鋼板實(shí)際壁厚20mm強(qiáng)度檢驗(yàn)PD/2S<t滿(mǎn)足壁厚即P(Di+S)/2S=2.784020/220=70.89MPa70.89MPa<t=97MPa壁厚滿(mǎn)足3.2.6封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)筒體選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，這種封頭是由半個(gè)橢圓球和一段高度為h°,查表得h0=50mmpDi又——=2=>Di=4hi2hiDi1000hi250mm44hi：封頭內(nèi)壁曲面高度同橢圓壁厚設(shè)計(jì)一樣S=20mm封頭總高h(yuǎn)=S0+hi+h0=20+250+50=320mm選用橢圓形封頭作用：①S封=$筒,加工安裝方便；②承壓能力好；③成型加工方便.3.3甲烷化反應(yīng)器零部件標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)選用3.3.1法蘭聯(lián)結(jié)的設(shè)計(jì)選用法蘭聯(lián)結(jié)由兩個(gè)法蘭，墊中和若干個(gè)螺栓螺頭。Pq2.45MPa工作溫度T3000cg查DaDi1000mmgTOC\o"1-5"\h\z查《壓力容器法蘭的分類(lèi)和規(guī)格》22-1《乙形平焊法蘭的允許工作壓力》22—4允許工作壓力1.57MPa,類(lèi)型：乙型平焊法蘭，規(guī)格JB1159—82。根據(jù)工作介質(zhì)，選用凹凸型密封面較好，代號(hào)"T'：墊面材料選用石棉橡膠板，尺寸從表22-6《壓力容器法蘭用墊圈尺寸》查法：墊圈外徑D=165mm,墊圈內(nèi)徑d=1015mm聯(lián)接螺栓為M20,共30個(gè)，材料為A3,螺頭材料用A2。所以，選用的法蘭標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)：法蘭Y16-1000容器的支座首先粗略計(jì)算支座負(fù)荷。爐體總重q=qi+Q2+Q3+Q4+Q5a.爐體量QiDq1000mm,S20mm筒體，沒(méi)m2重1540.47牛頓。gSDH2.818.796m2Qi8.79615413.548KN1.382Tb.封頭重Q2Q2r2/221.541.21KN0.12仃填充催化劑重量Q3Q31Kg/L2.200L2.38t保溫層重量Q4300Kg/m30.529m30.159t人孔及附件重量Q5人孔約重2KN合0.02t支座及其它總和重1.04t那么，設(shè)備總重Q為：Q=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5=1.382+0.121+0.159+2.2+1.05(t)=4.992t由于甲烷化爐是立式容器，選用支承式支座材料選用A3F查表22—9《支承式支座尺寸》得，支座2.5TB1168-813.4物料進(jìn)出口接管

氣體進(jìn)口接管采用可拆中219X6的無(wú)縫鋼管，法蘭Pg25Dg200HG5012-58查表6《管法蘭尺寸》螺栓數(shù)量12,直徑M22接口出應(yīng)力集中系數(shù)計(jì)算如下：TOC\o"1-5"\h\zt/s為0.3標(biāo)準(zhǔn)封頭1.821960.575265000.5755001.8.20查《球殼上安裝平齊接管應(yīng)力集中曲線》得應(yīng)力集中系數(shù)，K=3.4峰值應(yīng)力maxK3.470.89241.03MPa按極限原則考慮，材料的2.25[]3502.25[]2.2597218.25MPamax2.25[max2.25[]條件，必須補(bǔ)強(qiáng)選用Dg200X15補(bǔ)強(qiáng)圈(，必須補(bǔ)強(qiáng)選用Dg200X15補(bǔ)強(qiáng)圈(JB1207-73)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)3.4.2氣體出口管選用中159X4.56縫鋼管管法蘭標(biāo)記為：Pg250Dg150管口處應(yīng)力集中系數(shù)計(jì)算如下：HG5012-58t/s4.5/200.225rr1.8Rs1594.5rr1.8Rs1594.55001.85000.416■20插《球殼上安裝平齊接管應(yīng)力集中曲線》得應(yīng)力集中系數(shù)K=2.8maxPR2.78插《球殼上安裝平齊接管應(yīng)力集中曲線》得應(yīng)力集中系數(shù)K=2.8maxPR2.78500K2.8s20=194.6Mpa2.25[濟(jì)=2.2597218.75Mpamax2.25[]max2.25[]所以，不需補(bǔ)強(qiáng)。3.4.3制動(dòng)測(cè)量?jī)x表接口a.壓力表的選用b.溫度計(jì)的選用選用公稱(chēng)直接Dg=5帶有法蘭聯(lián)結(jié)的熱電偶。具體裝置圖。查表6《管法蘭尺寸》，選用。3235的無(wú)縫鋼管，具體尺寸見(jiàn)圖標(biāo)記Pg25Dg25,HG5012-58數(shù)量4,直徑M123.5手孔或人孔的設(shè)計(jì)計(jì)算人孔與手孔設(shè)計(jì)一項(xiàng)即可，現(xiàn)以設(shè)計(jì)選用人孔.人孔主要有筒節(jié)，法蘭和蓋板構(gòu)成.查表《化工容器及設(shè)備簡(jiǎn)名設(shè)計(jì)手冊(cè)》當(dāng)Di=i000mm人孔公稱(chēng)直徑Dg=450mm工作系統(tǒng)壓力2.53Mpa.人孔標(biāo)準(zhǔn)按公稱(chēng)壓力2.5Mpa設(shè)計(jì).密封壓緊面采用A型.吊蓋選用水平吊蓋.根據(jù)人孔及反應(yīng)器體尺寸，設(shè)計(jì)開(kāi)孔應(yīng)力集中系數(shù)，所需數(shù)據(jù)如下：開(kāi)孔半徑r=480(122.531)231.53mm2筒節(jié)=122.5318.47mm甲烷化反映器R=500mm壁厚s=20mm于是開(kāi)孔系數(shù)=-.R=231.532.315Rs500500,208.47

t/s=—0.423520由《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》圖20-11查得應(yīng)力集中系數(shù)k=4.8不補(bǔ)強(qiáng)最大應(yīng)力maxk-prR4.82^―史^346.68MpaS20根據(jù)極限設(shè)計(jì)要求350max2.25令2.25=2.25X97=218.25Mpamax>2.25所要補(bǔ)強(qiáng)，采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)，取厚度為15mm鋼板，則他的有效厚度s'=150.8=14.2，則補(bǔ)強(qiáng)圈的殼體總厚度為：sr=s+s'=20+14.2=34.2mm根據(jù)t/sr=8^7=0.25r34.2_￡R_231.53500=■,==1.63Rs500-34.2查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》圖20-11查得應(yīng)力集中系數(shù)K=4.9最大應(yīng)力max=K-p-R=4.9，.78500=199.2Mpasrsrmax<2.25=218.25所以用15mm厚的鋼板作補(bǔ)強(qiáng)是合適的.從《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》圖20-2補(bǔ)強(qiáng)尺寸查得補(bǔ)強(qiáng)圈內(nèi)外徑分別是Di=484（內(nèi)徑）D2=760（外徑）設(shè)計(jì)心得本設(shè)計(jì)為合成氨工藝中的甲烷化這一工藝段的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們參閱教材并收集了大量的相關(guān)資料，并應(yīng)用