Презентация по дисциплине Оборудование предприятий отрасли на тему Требования, предъявляемые к оборудованию

Гидромеханические процессы (перемещение жидкостей и газов, разделение жидких и газовых неоднородных систем, перемешивание жидкостей);Массообменные процессы (объединены законами массопередачи и включают перегонку, ректификацию, абсорбцию, адсорбцию, экстракцию, кристаллизацию и сушку);Тепловые процессы (объединены законами теплопередачии включают нагревание, охлаждение и конденсацию, выпаривание); Механические процессы (измельчение, транспортирование, классификация и смешение твердых веществ); Химические процессы (объединены законами химической кинетики и включают разнообразные химические реакции). Для осуществления тепловых процессов применяют трубчатые печи огневые нагреватели, в которых тепло сжигаемого топлива передается сырью, — и теплообменные аппараты, в которых регенерируется тепло нефтеперерабатывающих установок или конденсируются пары и охлаждаются отходящие от этих установок дистилляты. Применяют колонные аппараты: ректификационные колонны, абсорберы, адсорберы, десорберы, экстракторы и т. д.Ректификация- разделение на фракции, различающиеся температурой кипенияАбсорбция - избирательном поглощении газа жидкостью (абсорбентом),Адсорбция- избирательное поглощение одного компонента твердым пористым поглотителем (адсорбентом) из многокомпонентной смеси газов, паров или жидкости Экстракция- извлечение растворенного в жидкости вещества другой жидкостью, не смешивающейся с первой и способной лучше растворять это вещество Химические процессы протекают в. реакционных аппаратах различных конструкций — реакторах. Адиабатический реактор установки каталитического риформинга1- днище; 2-корпус; 3-,16- термопары; 4- опорное кольцо; 5- шамотный порошок; 6- люк для выгрузки катализатора; 7-люк;8- эжектор газов; 9- опорная решетка;10-12,14 - шарики; 13-катализатор; 15- футировка; 17,19- ввод и вывод парогазовой меси;18 — распределитель. 1 Обеспечение требуемой производительности и технологических параметров2 Герметичность достигается за счет повышенных требований к качеству сварных швов, уменьшения числа разъемных соединений и улучшения их плотности.3 Надежность, безопасность и долговечность повышают путем применения материалов, устойчивых к коррозии и действию высоких температур, путем применения безотказно работающих узлов и механизмов и контроля за состоянием стенок аппарата, сварных швов и антикоррозионных покрытий.4 Экономичность оборудования: чтобы уменьшить расход дорогих и дефицитных металлов и сплавов их заменяют по возможности углеродистой сталью с неметаллическими или биметаллами. Для уменьшения стоимости изготовления стремятся сделать изделие менее трудоемким. 5 При разработке конструкции важное место имеет удобства при их перевозке. Отсюда требования к габаритам оборудования7 Стойкость к агрессивным средам8 Удобство для транспортировки. Трансфортабельность. Отсюда требования к габаритам оборудования 6 РемонтопригодностьВ аппаратах следует избегать застойных зон, ухудшающих технологические характеристики аппарата, затрудняющих его очистку и способствующих образованию отложений.Люки и лазы служат для осмотра и ремонта , а в некоторых случаях для загрузки твердых продуктов. Для внутреннего осмотра необходимы круглые люки диаметром не менее 400 мм или овальные с минимальным размером осей 400х325мм. Для аппаратов, установленных под открытым небом, диаметр лаза должен быть не менее 450мм., чтобы в него мог проникнуть человек в зимней одежде.Удобный доступ к наиболее ответственным и уязвимым узлам аппарата или машины, удобство их замены и ремонта- один из показателей совершенства изделия. Если устройство лазов и люков для данных целей недостаточно, делают съемные крышки или аппарат собирают из отдельных царг. 6 Ремонтопригодность В случае а) разбирают и осматривают внутренние элементы колонны через люки, б) колонну малого диаметра собирают из отдельных царг в) все внутреннее устройство целиком вынимают через верх колоны. Требования к химическому оборудования регламентируются рядом нормативных документов: «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением»ГОСТ 24306-80 «Сосуды и аппараты стальные сварные. Технические требования».Указанные документы определяют основные требования к конструкции, изготовлению аппаратов и к конструктивным материалам, а также определяют виды испытания оборудования. Основным элементом корпуса является обечайка - барабан цилиндрической или конической формы. Цилиндрические корпуса считаются тонкостенными, если толщина стенки обечайки не превышает 10% внутреннего диаметра аппарата и Толстостенными , если толщина стенки обечайки превышает 10% внутреннего диаметра аппарата На величину толщины стенки обечайки, нагруженной внутренним давлением не влияет такой показатель как длина обечайки? Днища и крышки закрывают обечайку аппарата с торцов. Они соединяются с обечайкой без разъема ( сваркой) или с разъемом (на фланцевом соединении).Форма применяемого днища зависит от особенностей процесса, для осуществления которого предназначен данный аппарат, а также от размера аппарата, давления среды в нем и конструктивных соображений. Для сосудов и аппаратов применяют полушаровые, эллиптические, конические, тарельчатые и плоские днища и крышки. Полушаровое днище Рис.2 Эллиптическое днище:а-цельноштампованное; б- сварное из сегментов и лепестков Основное преимущество эллиптического днища и крышки – равномерное распределение напряжений изгиба без их концентрации. Рисунок 1 - Сферическое днище . Основные детали оборудования Сферические днища применяются для аппаратов диаметров более 4000 мм Рис.2 Эллиптическое днище:а-цельноштампованное; б- сварное из сегментов и лепестков Основное преимущество эллиптического днища и крышки – равномерное распределение напряжений изгиба без их концентрации Конические днища с отбортовкой (а) и без отбортовки (б) и их развертки Конические днища (рис.3) применяют в тех случаях, когда необходимо перейти от цилиндрической части одного диаметра к цилиндрической части другого диаметра и в вертикальных аппаратах при работе с вязкими и сыпучими материалами. Коническая форма днища облегчает удаление этих материалов. При давлениях до 0,07 МПа можно использовать днища без отбортовки (угол при вершине 60°, 90° и 120° ), в остальных случаях применяют отбортованные днища ( угол при вершине 60° и 90°). Плоские днища Плоские днища и крышки используют для люков и заглушек, а также для вертикальных емкостных аппаратов, работающих под наливом без давления у которых толщина стенки очень велика (иногда равна высоте выпуклого днища); для аппаратов диаметром более 0,4 м, работающих под давлением, применять плоские днища нельзя. При равных расчетных условиях толщина плоского днища намного больше, чем других днищ. Плоские крышки применяют у аппаратов высокого давления 1,5-верхняя и нижняя горловина2- полушаровое днище3- цилиндрический корпус4- коническое днищеа-а – линия максимального уровня кокса При переходе от цилиндрической части одного диаметра обечайки к цилиндрической части другого диаметра применяют переходные конические части ФЛАНЦЫ Наиболее распространенное разъемное соединение аппаратов и трубопроводов ,предназначены для соединения арматуры, трубопроводов и соединительных частей, а также присоединение трубопроводной арматуры, насосов, соединительных частей машин, приборов, патрубков аппаратов, теплообменного оборудования, резервуаров. Фланец – это диск, квадратной или круглой формы, с круглыми отверстиями для крепления шпилькам или болтами, Имеет присоединительную плоскость, с помощью этой присоединительной поверхности фланец присоединяется к другим элементам БОЛТЫ и ШПИЛЬКИ ФЛАНЦЕВОЕ СОЕДИНЕНИЕПри давлении до 1,6 МПа и температуре до 200 °С применяются болты, в остальных случаях шпильки КОНСТРУКЦИИ ФЛАНЦЕВ а- плоские приварные; б- приварные встык; в - накидные или свободные ФЛАНЦЕВОЕ СОЕДИНЕНИЕ Тип фланца выбирают по давлению и диаметру аппарата Ответственная часть фланцевого соединения - узел уплотнения.Различают уплотнения с пластической деформацией уплотняющих элементов и соединения с упругой деформацией.В соединениях с пластической деформацией уплотнение достигается тем, что значительно более мягкая, чем основной материал фланца, прокладка деформируется при затягивании и заполняет все неровности на уплотнительной (привалочной) поверхности фланцев.Соединения с упругой деформацией применяют при повышенных давлениях. Чем меньше ширина прокладки, тем больше удельное давление при одной и той же силе сжатия, поэтому прокладки для соединений высокого давления делают более узкими ТИПЫ УПЛОТНИТЕЛЬНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ а – соединение при помощи плоских приварных фланцев; б – соединение при помощи фланцев, приваренных встык; в — соединение типа «выступ впадина»; г – соединение типа «шип – паз»; д – соединение с линзовым уплотнением; е – прокладка из мягкой стали Плоская поверхность (а) с прокладкой прямоугольного сечения допускается при условном давлении до 2,5 МПа; поверхность с выступом и впадиной (б) с прокладкой прямоугольного сечения — до 4 МПа, поверхность « шип- паз» (в) с прокладкой прямоугольного или круглого сечения — до 6,3 МПа. При давлении 6,4 МПа применяется уплотнительная поверхность фланцев под металлическую прокладку из качественной углеродистой или легированной (линзовая ) (г)Овальная металлическая прокладка (е) применяется при давлении до 16 МПа Соприкасаются шаровые поверхности линзы с поверхностью уплотняемых деталей по кольцевой линии. Под действием осевых сил в месте касания возникает узкий поясок деформируемого материала, который обеспечивает уплотнение.Такие уплотнения применяют с диаметром до 300 мм и давлении до 80 МПа ТИПЫ ПРОКЛАДОК ФЛАНЦЕВОГО СОЕДИНЕНИЯ Прокладка для герметизации соединений трубопроводов, теплообменников, присоединительных фланцев арматуры применяют при температуре до 450 єС и давлении МПа.Маркировка паронита: ПОН- общего назначения; ПМБ- маслобензостойкий; ПК - кислотостойкий Лента ЛС-ПТФЕ из фторопласта применяется для герметизации неподвижных фланцевых соединений трубопроводов. Температура применения от -240єС до +310єС, р=20 МПа МОНТАЖ ФЛАНЦЕВОГО СОЕДИНЕНИЯ Работа по уплотнению плоских разъемных соединений должна производиться со строгим соблюдением технологии монтажа.Прокладки перед монтажом должны быть проверены на отсутствие механических повреждений и точность размеров. МОНТАЖ ФЛАНЦЕВОГО СОЕДИНЕНИЯ При монтаже прокладки с отверстиями необходимо проверить отверстия в прокладке и фланцах на взаимное их расположение. Запрещается: - «вкручивать» болты (шпильки) в прокладку или прокалывать ее; - использовать прокладки для повторного уплотнения; - применение вспомогательных уплотнительных средств (герметик, паста, смазка в том числе и графитовая). МОНТАЖ ФЛАНЦЕВОГО СОЕДИНЕНИЯ . Болты (шпильки) перед монтажом проверить на соответствие чертежу и, при необходимости, заменить. Крепеж смазать по всей поверхности болта, при этом необходимо обратить внимание, что бы не загрязнить смазкой фланцы и прокладку. Затягивание болтов (шпилек) производят крест на крест в четыре этапа. Сначала вручную, затем примерно на 50%, следующий этап на 80% и наконец на 100% от расчетного усилия затяжки, которое определяется по результатам выполненных расчетов МОНТАЖ ФЛАНЦЕВОГО СОЕДИНЕНИЯ . Для достижения равномерности затяжки необходимо пользоваться динамометрическими ключами. Для обеспечения большей надежности рекомендуется выполнить подтягивание болтов через 24 часа. Внимание: Не производите подтягивание болтов после того как была создана тепловая нагрузка ШТУЦЕР- короткий отрезок трубы с приваренным к нему фланцем.Штуцера бывают технологическими, служащими для присоединения труб и арматуры к аппарату, для подачи сырья и др.технологических нужд и монтажные (ложные) Бобышки - представляют собой фланцы, приваренные непосредственно к корпусу аппарата, или утолщения на литом корпусе. Трубопроводы с бобышками присоединяют с помощью шпилек. Это важный недостаток, так как при поломке шпилек удаление их связано с трудностями.Бобышки применяют при установке сальников, контрольно- измерительных приборов и в других случаях когда устройства штуцеров по каким- либо причинам нежелательно или невозможно. Смотровые окна устанавливают, когда необходимо наблюдать за работой герметичных аппаратов. Обычно на аппарате располагают два окна и на одном из них помещают светильник. Диаметр смотровых окон 50-150мм. Простейшая конструкция смотрового окна показана на (рис.5) Основная деталь смотрового окна – стекло. В типовых смотровых окнах применяют толстые иллюминаторные стекла, рассчитанные на давление до 0,6 МПа и температуру не более 150°С. ЛЮКИ, ЛАЗЫ Для осмотра и проведения ремонтных работ внутри аппаратов их снабжают люками с фланцевыми крышками.Размер люка должен быть таким, чтобы человек мог проникнуть через него в аппарат.На аппаратах нефтеперерабатывающих заводов устанавливают круглые люки диаметром 450 мм. для большего удобства ставят люки овальной формы, обычно размером 400х650 мм. Контрольные вопросы 1 Какое днище аппаратов наиболее оптимально в работе? А) коническоеВ) полусферическое С) эллиптическоеD) шаровоеЕ) плоское 2 Какой показатель не влияет на величину толщины стенки обечайки, нагруженной внутренним давлением?А) давлениеВ) диаметр обечайкиС) материалD) качество сварных швовЕ) длина обечайки3 Наименьший диаметр лазов для аппаратов, расположенных под открытым небом?А)не менее 800ммВ) не менее 500мм С)не менее 350 ммD) не менее 450 мм Е) не менее 650 мм Контрольные вопросы 4 Соединения, которые используются для трубопроводов, съемных крышек, отдельных царг, люков называются…А) сварные соединенияВ) резьбовые соединенияС) байонетные соединенияD) фланцевые соединенияЕ) фальцевые соединения5 Назначение фланцев… А) для разьемного соединения трубопроводов, арматуры, составных корпусов аппаратов или отдельных аппаратов друг с другом В) для неразьемного соединения трубопроводов, арматуры, составных корпусов аппаратов или отдельных аппаратов друг с другом С) для проведения ремонтных работ в аппарате D) для увеличения прочности оборудования Е) для контроля аппарата6 Фланец, приваренный непосредственно к корпусу, это…А) штуцерВ) бобышка С) патрубок D) шип Е) заглушка Контрольные вопросы 7 Тип фланца выбирается… А) по материалуВ) по давлению и диаметру аппарата С) по свойствам средыD) по давлению, материалу, свойствам средыЕ) выбирается произвольно 8 Какой прокладочный материал для фланцевого соединения не используется…А) высокоуглеродистая стальВ) низкоуглеродистая стальС) резинаD) паронитЕ) графлекс9 При давлении 6,4 МПа применяется уплотнительная поверхность фланцев, называемая …А) плоскаяВ) выступ-впадинаС) шип-пазD) под металлическую прокладкуЕ) в замок 9 В конструкции аппаратов для строповки могут быть предусмотрены устройства…А) технологические штуцерыВ) ложные штуцерыС) люкиD) опорные полукольцаЕ) опорные лапы 10 При температуре в аппарате свыше 200°С в качестве крепежных деталей фланцевых соединений применяются…А) болтыВ) шурупыС) шпилькиD) винты с потайной головкойЕ) рым-болты11 Паронитовые прокладки применяют при следующих параметрах температуры и давленияА) до 450° С и 6 МПаВ) до 400°С и 6 МПаС) до 500°С и 5,5 МПаD) до 380°С и 5,5 МПаЕ) до 420°С и 5,5 МПа 12 . Сферические днища применяются для аппаратов диаметром… А) более 4000 ммВ) до 2000 ммС) до 3000 ммD) до 1500 ммЕ) до 1000 мм 13 Какой прокладочный материал для фланцевого соединения не используется…А) высокоуглеродистая стальВ) низкоуглеродистая стальС) резинаD) паронитЕ) графлекс14 Наиболее распространен в отрасли вид испытания аппаратов…А) пневматическийВ) под наливомС) гидравлическийD) в холостуюЕ) пробными пусками 15 Для аппаратов, работающих при атмосферном давлении, время гидравлического испытания составляет А) 4 часаВ) 4 минутыС) 4 дняD) 10 минутЕ) полчаса 16 Сварные аппараты испытываются давлением…А) ри = 0,25 рр [σ] /[σ]20В) ри = 1,35 рр [σ] /[σ]20С) ри = 1,50 рр [σ]20 /[σ]D) ри = 0,25 рр [σ]20 /[σ]Е) ри = 1,25 рр [σ]20 /[σ]17 Литые аппараты испытываются давлением…А) ри = 1,25 рр [σ]20 /[σ]В) ри = 1,35 рр [σ] /[σ]20С) ри = 1,50 рр [σ]20 /[σ]D) ри = 0,25 рр [σ]20 /[σ]Е) ри = 0,25 рр [σ] /[σ]20 18 При гидравлическом испытании сварного аппарата с толщиной стенки до 50 мм время выдержки составляет… А) 10 минутВ) 20 минутС) 30 минутD) полчасаЕ) зависит от конструкции аппарата19 Сталь, имеющая маркировку 16ГС + 1Х18Н9Т, называется Расшифровать марку сталиА) легированная стальВ) биметаллС) углеродистая стальD) триметаллЕ) инструментальная сталь 20 Сталь, имеющая маркировку 3Х13 называется Расшифровать марку сталиА) легированная стальВ) биметаллС) углеродистая стальD) триметаллЕ) инструментальная сталь  21 Сталь, имеющая маркировку ВСт 5 пс, называется Расшифровать марку сталиА) легированная стальВ) биметаллС) углеродистая стальD) триметаллЕ) инструментальная сталь22 Укажите марки паронита.А) АПП, АПР, АП-31; В) ФФ, АФТ, АМБ; С) ПОН, ПМБ, ПК; D) ХБП, ХБРП, ЛП23 Как называется прокладочный материал фланцевых соединений, представляющий собой терморасширенный графит?А) Асбоалюмин; В) Графлекс; С) Асбокартон; D) Паронит.   24 Какой тип уплотнительной поверхности фланцевого соединения при давлении до 0,6 МПа?А. Выступ-впадина; В. Шип-паз; С. Плоская (гладкая); D. Под металлическую прокладку25 Укажите пределы применимости шпилек во фланцевых соединениях?А. р<2,5 МПа и t до 300°С; В. р>2,5 МПа и t до 300°С; С. р<2,5 МПа и t более 300°С; D. р>2,5 МПа и t более 300°С.  26. Укажите пределы применимости болтов во фланцевых соединениях?А. р<2,5 МПа и t до 300°С; В. р>2,5 МПа и t до 300°С; С. р<2,5 МПа и t более 300°С; D. р>2,5 МПа и t более 300°С.     При повышении температуры предел текучести сталей падает ( на диаграмме растяжения область текучести уменьшается до полного исчезновения примерно при 300°С), поэтому допускаемые напряжения должны быть меньше, чем при нормальных условиях.. Из таблицы 1 видно, что наиболее сильно повышение температуры влияет на предел текучести.Поэтому при расчете аппаратов, работающих при высоких температурах, допускаемое напряжение выбирают в зависимости от предела текучести при данной температуре, а не от предела прочности В напряженном состоянии сталь реагирует на высокие температуры значительно сильнее: возникает явление ползучести, релаксации, нарушения стабильности структуры.С повышением температуры сталь переходит из упругого состояния в упругопластическое и под влиянием нагрузки непрерывно деформируется. Способность стали медленно, непрерывно пластически деформироваться при неизменной нагрузке называется ползучестью. Ползучесть является наиболее важным показателем, характеризующим теплоустойчивость стали У обычных углеродистых сталей ползучесть наступает при температурах выше 375єС, у низколегированных конструкционных сталей — при температуре выше 420єС, у нержавеющих сплавов — выше 525єС..О теплоустойчивости сталей судят по сопротивлению ползучести. Скорость ползучести :vп =Δ l / ( l τ)где vп — скорость ползучести ; Δ l- абсолютная деформация образца; l- первоначальная длина образца; τ- время. Для расчетов на прочность , когда необходимо определять допускаемое напряжение стали, пользуются пределом длительной прочности, т. е. Напряжением, под действием которого за определенный промежуток времени при определенной ( высокой) температуре образец разрывается.Условный предел ползучести и предел длительной прочности стали значительно повышаются при добавлении молибдена, вольфрама, ванадия, никеля. Различные напряженные соединения, пружины, болты, работающие при высоких температурах, подвержены релаксации, т. е. самопроизвольному снижению напряжения при неизменной деформации, приобретенной первоначально. Релаксация является результатом перерастания упругой деформации в пластическую под влиянием продолжительного воздействия высокой температуры. Уменьшение первоначального напряжения приводит к разгерметизации оборудования или к ухудшению его работы.Чтобы уменьшить влияние релаксации, прибегают к постепенным двух- трехкратным подтягиваниям соединений при рабочей температуре до первоначального напряжения. Некоторые стали в результате длительной работы при температурах выше 450єС значительно теряют ударную вязкость при сохранении других механических свойств. Это явление , называемое тепловой хрупкостью, часто наблюдается у низколегированных сталей. Поэтому в них для стабилизации свойств добавляют молибден, вольфрам, ванадий. В условиях высоких температур некоторые стали склонны к нарушению стабильности структуры, главным образом к графитизации, межкристаллической коррозии и тепловой хрупкости.Явление графитизации, наблюдаемое при температуре выше 475°С, связано с разрушением карбида железа и образованием в зоне сварных швов цепочек свободного графита. Особенно склонны к графитизации углеродомолибденовые стали и серый чугун. Для предотвращения графитизации в сталь добавляют некоторое количество хрома.. Предел прочности (временное сопротивление разрыву), предел текучести, модуль упругости и относительное удлинение стали с понижением температуры изменяются незначительно.Низкие температуры вызывают главным образом сильное падение ударной вязкости для всех сталей.Ударная вязкость стали характеризует склонность ее к хрупкому разрушению. Путем испытания на удар при различных температурах находят порог хладноломкости, т.е ту температуру, при которой сталь от вязкого разрушения переходит к хрупкому.Состояние хрупкого разрушения для некоторых углеродистых сталей может наступить уже при 0°С.В наибольшей степени хладноломкости стали способствует наличие в ней фосфора. Порог хладноломкости понижается с уменьшением содержания углерода.Аппараты, работающие при низких температурах, изготавливают из качественной мартеновской стали с небольшим содержанием серы и фосфора (область применения до - 40°С), из низколегированной стали с добавкой марганца (до -70°С), из высоколегированных хромоникелевых сталей (до - 180°С)Широкое применение в условиях низких температур нашли цветные металлы и сплавы, не подверженные хладноломкости.