ВВЕДЕНИЕ
Удельный вес высокоэффективных процессов, связанных с химическим превращением сырья в нефтеперерабатывающей промышленности, постоянно увеличивается. Химическое превращение нефтяного сырья осуществляется в реакционных аппаратах, или реакторах. Процессы, протекающие в них, обеспечивают получение многих нефтепродуктов улучшенного качества.) Например, > реформинг бензина является основой для улучшения свойств автомобильных бензинов и производства ароматических углеводородов (бензола, толуола, ксилолов и этилбензола). Конструкция реактора должна отвечать требованиям данного химического процесса. Реакция в реакторе должна протекать с максимально допустимой скоростью при условии наибольшего выхода целевой продукции. При известном технологическом процессе и данном катализаторе этого добиваются поддержанием оптимальных значений температуры, давления в аппарате, а также времени протекания химической реакции.
В промышленных реакторах в реакции участвуют две фазы и более. В реакторах, работающих на твердых катализаторах, кроме скорости протекания собственно реакции превращения, должна быть обеспечена также скорость переноса реагирующих веществ между фазами. Все известные конструкции реакционных аппаратов по общности принципов работы подразделяются на реакторы полного смешения (периодического или непрерывного действия) и реакторы полного вытеснения. По способу теплообмена в реакционной зоне различают реакторы с теплообменом через стенку (перегородку) и непосредственно с катализатором (адиабатические реакторы).
К реакторам с теплообменом через стенку относятся трубчатые реакторы, конструктивно представляющие собой кожухо-трубчатый теплообменник. Катализатор заполняет трубное или межтрубное пространство, теплоноситель (хладоноситель) омывает соответственно наружную или внутреннюю поверхность труб.
Адиабатические реакторы просты по конструкции; в них отсутствует теплообмен с окружающей средой, а выделение или поглощение незначительной теплоты реакции приводит к несущественному отклонению температуры реакционной смеси по высоте реакционной зоны.
Катализатор в реакторе может располагаться неподвижным слоем или находиться в движении. Применяемые катализаторы отличаются адсорбционной и кинетической характеристиками, кристаллической структурой, а также размерами гранул (зерен). Для конструктивного оформления наибольшее значение имеют размеры гранул (фракционный состав гранул). Для каталитического реформинга применяют главным образом платиновый катализатор (0,5-0,6 масс. % платины, нанесенной на поверхность оксида алюминия). Используют также молибденовый катализатор, представляющий собой оксид молибдена, нанесенный на поверхность оксида алюминия.
Реакторы конструктивно выполняются в виде аппаратов колонного типа. Колонные аппараты применяют в различных производствах химической и смежных с ней отраслей промышленности для проведения процессов тепломассообмена(ректификации, дистилляции, абсорбции и др.)- В зависимости от параметров технологического процесса колонные аппараты изготавливают различных диаметров и высоты из материалов, устойчивых к воздействию обрабатываемых веществ (углеродистая, легированная, двухслойная стали, чугун, медь и другие материалы). Колонные аппараты работают под вакуумом, при атмосферном и повышенном давлении.
Существует несколько методов монтажа аппаратов колонного типа большой массы: наращивание, подращивание, скольжение, поворот вокруг шарнира, метод падающей стрелы, безъякорный, выжимания и скольжения с использованием четырех монтажных мачт и монтажных кранов.
Монтаж скруббера методом наращивания (рис.1) ведут с помощью монтажного крана (1). По нижней части (6) скруббера, уже установленной на фундаменте, для удобства работы расположены площадки (5), с которых собирают и сваривают верхнюю и нижнюю (6) части. Сваренные верхнюю и нижнюю части поднимают с помощью стропов (2) и траверсы (3), которая предохраняет верхнюю часть скруббера от сминания.
Подъем аппаратов методом поворота вокруг шарнира (рис. 2,а) широко используют при монтаже аппаратов колонного типа. Монтаж выполняют с помощью двух грузоподъемных трубчатых мачт (10). Аппарат соединен шарниром (9) с фундаментом (11). Мачты расчаливают в четырех плоскостях шестью винтами (1). Для подъема аппарата используют два полиспаста (2).
Разновидностью этого метода монтажа является монтаж с помощью двух самоходных гусеничных кранов (рис. 3). Он значительно экономичнее предыдущего так , как при нём почти не используется такелажная оснастка. Аппарат (2), поднимаемый с помощью кранов 91) соединяют шарниром (3) с фундаментом (4), на который он будет установлен.Под аппарат укладывают шпальные клетки (5), служащие для предохранения аппарата от повреждений. В процессе подъёма аппарата самоходные краны перемещаются по направлению к фундаменту.
При монтаже методом падающей стрелы (рис. 2,6) поднимаемый аппарат выкладывают горизонтально на шпальных клетках. Нижнюю его часть соединяют шарниром (9) с фундаментом (11). В качестве грузоподъемного приспособления используют А-образный шевр (14), который может поворачиваться в процессе подъема аппарата. Шевр соединен с аппаратом тяговым аппаратом (15). Для плавного опускания аппарата на фундамент в конце подъема применяют оттяжку (5), соединенную с лебедкой (7). Подъем осуществляется полиспастом (2) с помощью лебедки (13). При работе лебедки (13) полиспаст (2) сокращается по длине и тянет А-образный шевр. Поскольку шевр соединен с аппаратом канатом (15), аппарат начинает подниматься, поворачиваясь вокруг шарнира (9). Шевр в
данном случае поворачивается вокруг своей оси и, как бы падая, увлекает за собой поднимаемый аппарат.
При безъякорном методе монтажа (рис. 4) якорь используют только для установки лебедок и тормозной расчалки. Для монтажа применяют качающийся портал (4). Его прикрепляют к шарниру (3), а поднимаемый аппарат (1) - к шарниру (5), соединяющему его с фундаментом. Оголовок портала и верхнюю часть аппарата раскладывают в противоположные друг от друга стороны. Под аппарат подкладывают шпальную клетку (2). С помощью полиспаста (6) начинают поднимать портал, затем до определенного угла поднимают аппарат. После
аппарата медленно устанавливают на основание, удерживая его тормозной оттяжкой (8).
Бестросовый метод (рис. 5) сходен с безъякорным. При бестросовом методе полиспасты и канаты не используют. В качестве грузоподъемного механизма служат спаренные домкраты (5), которые перемещаются по порталу (2). Метод выжимания (рис. 5): подготовленный к подъему аппарат (1) устанавливают на шпальные клетки (7). Аппарат обстраивают трубопроводами, площадками, лестницами и в готовом виде устанавливают в вертикальное положение. Нижний конец аппарата помещают на шарнир (4), вокруг которого аппарат будет поворачиваться при переходе из исходного положения в проектное. Аппарат охватывают хомутом (3), который имеет вверху шарнир для соединения с толкателями (2). Для подъема аппарата включают в работу стяжные полиспасты. Сокращаясь по длине, они с помощью толкателя (2) выжимают аппарат.
Для подъема высотных аппаратов или металлоконструкций и вентиляционных труб кранами, когда высота подъема их крюков недостаточна, используют опорную стойку, состоящую из одного или двух звеньев, закрепленную за аппарат. Опорная стойка выполняется сварной из трех или двух труб, соединенных между собой решеткой из уголков.
Метод выжимания (рис. 6): подготовленный к подъему аппарат (1) устанавливают на шпальные клетки (7). Аппарат обстраивают трубопроводами, площадками, лестницами и в готовом виде устанавливают в вертикальное положение. Нижний конец аппарата помещают на шарнир (4), вокруг которого аппарат будет поворачиваться при переходе из исходного положения в проектное. Аппарат охватывают хомутом (3), который имеет вверху шарнир для соединения с толкателями (2). Для подъема аппарата включают в работу стяжные полиспасты. Сокращаясь по длине, они с помощью толкателя (2) выжимают аппарат.
При монтаже методом поворота вокруг шарнира с дотяжкой аппарат поднимается краном до максимального угла его продольной оси к горизонту, затем дотягивающей системой доводится до нейтрального положения, когда центр массы аппарата и ось поворотного шарнира располагаются на одной вертикали. Подъём одиночным или спаренными кранами с поворотом стрел наиболее прост и применяется, когда максимальный угол подъёма аппарата достаточен для последующего использования дотягивающей системы. Практически этот угол должен быть равен 50 .
ОБЩАЯ ЧАСТЬ
Рис.7 Габаритные ограничения перевозок аппаратов.
Перевозка оборудования по железной дороге наиболее экономична, так как заводы-изготовители и строящиеся заводы связаны общей сетью железных дорог.
Габаритами погрузки называют предельное поперечное, перпендикулярное оси пути очертание, внутри которого должен помещаться погруженный на открытый подвижный состав груз (с учетом упаковки и крепления). При этом подвижной состав должен находиться на прямом горизонтальном пути и продольные оси подвижного состава должны совмещаться в одной вертикальной плоскости.
Тяжеловесное крупногабаритное оборудование по автодорогам перевозят на специальных транспортных средствах - прицепах-тяжеловозах, состоящих из отдельных тележек.
Транспортные средства должны выбираться или разрабатываться исходя из следующих условий:
1) Удельное давление на поверхности контакта движителей транспортных средств (колес или гусениц) с грунтом должно быть не больше 0,65 МПа.
2) В соответствии с весовыми и габаритными ограничениями автомобильных дорог нагрузка (вес) на одиночную наиболее нагруженную ось при расстоянии между осями 3 м и более не должна быть больше 100 кН. Нагрузки на оси предусматриваются для транспортных средств, перемещающихся со скоростью 80-100 км/ч, а тяжеловесное оборудование перевозят с максимальной скоростью 25-30м/ч. Поэтому можно нагрузки на оси значительно увеличивать. Эти нагрузки лимитируются фактически допускаемой нагрузкой на колесо и числом колес на оси.
3) Средствами перевозки должны быть автопоезда, состоящие из одного или нескольких тягачей и тележек, на которых закрепляется оборудование. Габариты
этих поездов определяются их проходимостью по дорогам, как на прямых участках, так и на поворотах, т.е. габаритным коридором. Различают дороги общей сети и промышленных предприятий. Тяжеловесное оборудование приходится перевозить и по тем, и другим дорогам.
Высота перевозимого груза ограничена различными воздушными линиями, проходящими над дорогой, и проходами под мостом.
Перемещение аппаратов водным путем имеет ряд преимуществ. Этим видом транспорта можно перевозить аппараты длиной более 50 м, диаметром более 4,2 м независимо от массы. При движении тяжеловесных аппаратов по автодороге на пути следования могут встретиться мосты, которые необходимо усилить, прежде чем везти по ним аппарат, или необходимо строить временные переходы, что требует больших трудовых затрат. Всего этого не нужно при перевозке аппарата водным путем.
Аппараты водным путем можно перевозить на палубе грузового судна, на барже и на плаву. Наиболее сложной операцией при транспортировании водным путем является погрузка аппаратов на судно и баржу и разгрузка с них.
Все более широкое применение получают для монтажа в труднодоступных местах вертолеты. Уже сейчас имеются вертолеты, позволяющие поднимать грузы массой до 20 т. С помощью вертолетов монтируют тяжеловесные детали доменных печей, доставляют в труднодоступные места и устанавливают в проектное положение бурильное и технологическое оборудование газо-нефтедобывающих предприятий.
Транспортные средства, схему и общий план перевозки выбирают для каждого аппарата в отдельности с учетом всех существующих ограничений. Однако если на выбранной для перевозки трассе нет мостов, ограничивающих верхний габарит, то допускается, чтобы высота автопоезда была выше высоты перевозок, предусмотренных стандартом. В этих случаях телефонные и телеграфные линии, контактные сети транспорта и высоковольтные линии на время прохождения автопоезда могут быть временно обесточены и подняты.
Для транспортировки реактора реформинга выбираем автопоезд.
Автопоезда, на которых перевозят крупногабаритные аппараты, характеризуются проходимостью, т.е. способностью передвигаться в различных дорожных условиях, зависящей от вида дороги, допускаемого удельного давления р на поверхность дороги, профиля дороги, ее ширины и радиуса поворота.
Проходимость зависит также от просвета С (рис.8, а), т.е. от расстояния между самой нижней точкой деталей автопоезда или тягача и поверхностью дороги (клиренса), от углов переднего въезда \|/ и заднего съезда Я, от продольного р1; и поперечного р2 радиусов проходимости и минимального радиуса поворота R.
Существует два типа автопоездов.
Первый тип - автопоезда с тележками, у которых рамы не поворачиваются относительно вертикальной оси. Аппарат закрепляют жестко на этих рамах (рис.8, а), и таким образом он жестко соединяет тележки.
Чтобы снизить общую высоту автопоезда, аппарат может быть закреплен ниже верхней поверхности рамы. Передняя тележка такого автопоезда управляется дышлом, соединяющим ее с тягачом, задняя тележка имеет независимое управление. Управляет тележкой оператор, следящей за колеей передней тележки. Для снижения усилий, необходимых для управления, его делают чаще всего гидравлическим. Такие автопоезда сравнительно просты по конструкции, устойчивы при передвижении и допускают значительные скорости (до 40 км/ч). Их недостатком является то, что для них нужен большой радиус поворота, что приводит к значительным размерам габаритного коридора.
Рис.8 Схемы автопоездов
Рис.9 Схема погрузки аппаратов на автодорожный транспорт
Разработан инвентарный гидравлический подъемник для погрузки и разгрузки аппаратов (рис. 10). Такой подъемник имеет вид портала, стойки которого представляют собой гидравлические домкраты. В пролете портала могут размещаться транспортные средства вместе с аппаратом. Высота портала позволяет поднимать аппарат над тележками на высоту, необходимую для подката тележек. Работает такой подъемник для погрузки следующим образом. Аппарат (1) подвешивается на стропах к порталу (2). Затем включается электродвигатель (3), приводящий в движение насос (4). Насос подает масло в гидроцилиндр (5), шток цилиндра поднимает верхнюю часть стойки, а она в свою очередь — траверсу с аппаратом. После того, как аппарат поднят на высоту, при которой можно подкатить тележки, подъем прекращают, подкатывают тележки и на них опускают аппарат. Тележки с аппаратом выкатывают из-под порталов, после чего верхнюю часть стоек вместе с порталами опускают в исходное положение, для чего устанавливают золотник гидрораспределителя в положение слива масла из цилиндра в масляной бак. Если необходимо разгрузить аппарат, то, освободив от крепления с тележками, его предварительно приподнимают, выталкивают из-под него тележки и затем опускают аппарат. Большим достоинством такого подъемника является то, что при одних и тех же стойках, меняя портал, можно менять ширину просвета, а следовательно, устанавливать его для погрузки аппаратов на железнодорожные платформы и разгрузки с них. Применение таких порталов значительно экономичнее, чем кранов большой грузоподъемности, а работа безопасней.
Рис.10 Схема погрузки аппарата гидравлическим подъёмником
РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ
Подбор монтажных кранов
2.1.1 Строим монтажную схему с расчётом в 1 см = 2 м.
2.1.2 Определяем требуемую грузоподъёмность каждого крана при подъёме аппарата парными кранами.
G к.тр = G 0 l ц.м. /(l с n к), где
G 0 - масса аппарата;
l с - расстояние от основания до места строповки;
l ц.м - расстояние от основания до центра массы;
n к - количество кранов.
G к.тр = 99,5*20/(35*2) = 28,4 т
2.1.3 По грузовысотной характеристике (см. расчётную схему) подбираем краны CКГ- 63 с длиной стрелы 30 м и грузоподъёмностью G к = 30 т и высотой подъёма крюка h к = 30 м при максимальном вылете крюка l к = 9 м. Такой кран позволяет поднимать оборудование массой до G 0 = 100 т и высотой до H 0 = 38,2 м, что обеспечивает подъём заданного аппарата в два этапа.
2.1.4 По монтажной схеме определяем максимальный угол подъёма аппарата φ = 53
2.1.5 Находим усилие в дотягивающем устройстве, задаваясь местом крепления его к аппарату на расстоянии l с = 35 м и углом наклона к горизонту ад = 30 и определяя графически размер плеч:
а = 5 м
b = 10,8 м
Р д =10 G 0 а / b = 10*99,5*5/10,8 = 460 кН
Расчёт полиспаста
По усилию Р д рассчитываем дотягивающий полиспаст.
2.3.1 Выбираем блок БМ-50 со следующими характеристиками:
грузоподъемность, т...........................................50
количество роликов............................................5
диаметр роликов, мм..........................................450
масса блока, кг....................................................775
Таким образом, в полиспасте, состоящем из двух блоков, общее количество роликов m п = 5*2 = 10, масса G б = 775*2 = 1550 кг.
2.3.2 Находим усилие в сбегающей ветви полиспаста: S п = Р п /(( m п ŋ), где
Р п - усилие в стягивающем полиспасте Р п = Р д = 460 кН;
m п - количество роликов в полиспасте без учета отводных блоков;
ŋ - коэффициент полезного действия полиспаста (ŋ = 0,783).
S п = 460/(10*0,783) = 58,7 кН
2.3.3 Определяем разрывное усилие в сбегающей ветви полиспаста:
R к = S п Кз, где
S п - усилие в сбегающей ветви полиспаста;
Кз - коэффициент запаса прочности (Кз = 4).
R к = 58,7*4 = 234,8 кН
2.3.4 По таблице ГОСТа подбираем для оснастки полиспаста канат типа
ЛК-РО конструкции 6 х 36(1+7+7/7+14)+1о.с с характеристиками:
временное сопротивление разрыву, МПа.........1764
разрывное усилие, кН.........................................258,5
диаметр каната, мм..............................................22
масса 1000 м каната, кг………………………..1830
2.3.5 Подсчитываем длину каната для оснастки полиспаста, задаваясь длиной сбегающей ветви l 1 = 64,2 м и считая длину полиспаста в растянутом виде равной высоте подъёма аппарата h = 7 м.
L = m п ( h + 3,14* d п )+ l 1 + l 2,где
h - длина полиспаста в растянутом виде;
d п – диаметр роликов в блоках;
l 1 – длина сбегающей ветви;
l 2 – расчётный запас длины каната (l 2 =22 м).
L = 10 (7 + 3,14*0,45) + 64,2 + 22 = 170,3 м
2.3.6 Находим суммарную массу полиспаста:
G п = G б + G к = G б + L g к/1000, где
G б – масса обоих блоков полиспаста;
g к – масса 1000 м каната;
G к – общая масса каната.
G п = 1550 + 170,3*1830/1000 = 1861 кг
2.3.7 Определяем усилие на канат, закрепляющий неподвижный блок полиспаста:
Р б + 10 G п – S п = 460 + 10*1,83 - 58,7 = 419,3 кН
2.3.8 Приняв канат для крепления верхнего блока полиспаста из 8 ветвей и определив коэффициент запаса прочности (Кз = 6), как для стропа, подсчитываем разрывное усилие в каждой ветви крепящего каната:
R к = Р б Кз/8 = 419,3*6/8 = 314,5 кН
2.3.9 По таблице ГОСТа подбираем для оснастки полиспаста канат типа ЛК-РО конструкции 6 х 36(1+7+7/7+14)+1о.с с характеристиками:
временное сопротивление разрыву, МПа.........1764
разрывное усилие, кН.........................................352,5
диаметр каната, мм..............................................25,5
масса 1000 м каната, кг………………………...2495
Расчёт якорей
2.4.1 Определяем величины горизонтальной и вертикальной составляющих усилия в полиспасте N :
N 1 = N cos α
N 2 = N sin α, где
N 1 и N 2 - горизонтальной и вертикальной составляющих усилия в тяге N = Р д, при угле наклона тяги к горизонту α = 30
N 1 = 460*0,866 = 398,4 кН
N 2 = 460*0,5 = 230 кН
2.4.2 Находим общую массу якоря, обеспечивающую его от сдвига:
G = 0,1( N 1 / f + N 2)К ус , где
f - коэффициент трения скольжения якоря по грунту (выбираем = 0,9);
Кус - коэффициент запаса устойчивости якоря от сдвига (К ус = 1,5).
G = 0,1 (398,4/0,9 + 230) 1,5 = 99,4 т
2.4.3 Выбираем бетонные блоки размером 0,9 x 0,9 x 4 м и массой g = 7,5 т и определяем их необходимое количество:
т = G/g = 99,4/7,5 = 13,2 шт.
Принимаем количество блоков т =14 шт., тогда масса якоря G = т g = 7,5*14 = 105 т
2.4.4 Принимаем размеры опорной рамы для укладки блоков в два ряда в плане 5,2 х 6,5 м и, зная, что плечо b составляет половину длины рамы ( b = 2,6 м), определяем плечо а:
а = b sin α = 2,6*0,5=1,3 м, где
а – плечо опрокидывающего момента от усилия N в тяге;
b – плечо удерживающего момента от массы якоря.
2.4.5 Проверяем устойчивость якоря от опрокидывания:
10 G b > К у.о N а, где
К у.о - коэффициент устойчивости якоря от опрокидывания (К у.о = 1,4).
10*105*2,6 = 2730 кН*м > 1,4*460*1,3 = 837 кН*м
Это неравенство свидетельствует об устойчивости якоря от опрокидывания.
Расчёт траверсы
2.6.1 Находим натяжение в каждой канатной подвеске, соединяющей траверсу с крюком грузоподъёмного механизма, задавшись углом α = 45
N =10 G 0 /(2 cos α),где
G 0 - масса поднимаемого оборудования;
α - угол наклона тяги к вертикальной величине.
N =10*99,5/(2*0,707) = 703,7 кН
2.6.2 Подсчитываем разрывное усилие, взяв канатную подвеску в две нити и определив коэффициент запаса прочности, как для грузового каната с лёгким режимом работы; К з = 5
R к = N К з/2, где
К з - коэффициент запаса прочности;
R к = 703,7*5/2 = 1759 кН
2.6.3 По таблице ГОСТа подбираем канат типа ЛК-РО конструкции 6 х 36(1+7+7/7+14)+1о.с с характеристиками:
временное сопротивление разрыву, МПа.........1764
разрывное усилие, кН.........................................1790
диаметр каната, мм..............................................58,5
масса 1000 м каната, кг………………………...13000
2.6.4 Определяем сжимающее усилие в траверсе:
N 1 = 10 G 0 кп кд tgα/2,где
G 0 - масса поднимаемого оборудования;
кп - коэффициент перегрузки (кп = 1,1);
кд - коэффициент динамичности (кд =1,1)
N 1 = 10*99,5*1,1*1,1*0,5/2 = 602 кН
2.6.5 Для изготовления траверсы принимаем стальную трубу
2.6.6 Находим требуемую площадь поперечного сечения трубы для траверсы, задаваясь коэффициентом продольного изгиба φ0 = 0,4
Fтр. = N 1/(φ 0 m 0,1 R), где
m - коэффициент условий работы;
R - расчётные сопротивления метала на растяжение, сжатие, изгиб, срез и смятие.
Fтр = 602/(0,4*0,85*0,1*210) = 84,3 см2
2.6.7 По таблице ГОСТа подбираем стальную трубу сечением 245/14 мм с площадью сечения Fт = 102 см2 и радиусом инерции rт = 8,19 см
2.6.8 Находим расчетную длину траверсы, определяя по прилож. коэффициент приведения длины μ и считая, что концы траверсы закреплены шарнирно:
l с = μ l =1*700 = 700 см
2.6.9 Определяем гибкость траверсы:
λ = l с / rт =, где
λ - коэффициент продольного изгиба;
l с - расчётная длина траверсы;
rт - радиусом инерции:
λ = 700/8,19 = 85,5 < [ λ] = 180
2.6.10 По приложению находим коэффициент продольного изгиба φ = 0,708
2.6.11 Полученное сечение проверяем на устойчивость:
Nт/ (Fт φ) ≤ m R;
602/(91,6*0,708) = 9,2 кН/см2 = 92 МПа ≤ 0,85*210 = 178,5 МПа
Соблюдение данного неравенства свидетельствует об устойчивости расчётного сечения.
Расчёт стропа
2.7.1 Определяем натяжение в одном канатном витке стропа, задаваясь углом а = 20 количеством канатных витков в одной ветви стропа n = 7 шт.
S п = 10 G 0/(m n cos а) = 10*28,4/(2*7*0.94) = 21,6 кН, где
m - количество ветвей стропа (m = 2);
n - количеством канатных витков в одной ветви стропа (n = 7);
G 0 - масса поднимаемого оборудования.
2.7.2 Определяем разрывное усилие в сбегающей ветви полиспаста:
R к = S п Кз, где
S п - усилие в сбегающей ветви полиспаста;
Кз - коэффициент запаса прочности (Кз = 5).
R к = 21,6*5 = 108 кН
2.7.3 По таблице ГОСТа подбираем стальной канат типа ЛК-РО конструкции 6 х 36(1+7+7/7+14)+1о.с с характеристиками:
временное сопротивление разрыву, МПа.........1764
разрывное усилие, кН.........................................116,5
диаметр каната, мм..............................................15
масса 1000 м каната, кг………………………...812
2.7.4 Находим расчётный диаметр поперечного сечения ветви стропа:
dc = 3 d = 3*15 = 45 мм
2.7.5 Подсчитываем минимальный диаметр захватного устройства:
D = кс dс,где
кс - коэффициент соотношения диаметров захватного устройства и поперечного сечения ветви стропа (кс ≥4)
D = 4*45 = 180 мм
2.7.6 определяем длину каната для изготовления стропа, задаваясь его длиной l = 1.5 м:
Lк= 2,2 n l +2 t,где
l - требуемая длина стропа по центральному витку;
t - шаг свитки стропа (t = 30 d= 30*0,015 = 0,45 м)
Lк = 2,2*7*1,5+2*0,45 = 24 м
Подбор отводных блоков
2.8.1 Определяем усилие, действующее на отводной блок:
Р = S к0,где
S - усилие действующее на канат, проходящий через ролик блока;
к0 - коэффициент зависящий от угла а между ветвями каната (а = 150; к0 = 0,8)
Р = 460*0,8 = 368 кН
2.8.2 По найденному усилию Р, пользуясь приложением подбираем блок БМ - 63
грузоподъемность, т...........................................63
количество роликов............................................1
диаметр роликов, мм..........................................630
масса блока, кг....................................................405
2.8.3 Взяв канат для крепления блока вдвойне и определив по приложению коэффициент запаса прочности (Кз = 6),как для стропа, находим разрывное усилие в каждой из двух ветвей каната:
R к = Р Кз/2, где
Р - усилие действующее на отводной блок;
Кз - коэффициент запаса прочности (Кз = 6).
R к = 368*6/2 = 1104 кН
2.8.4 По расчетному разрывному усилию .пользуясь таблицей ГОСТа подбираем для крепления отводного блока стальной канат типа ЛК-РО конструкции 6 х 36(1+7+7/7+14)+1о.с с характеристиками:
временное сопротивление разрыву, МПа.........1764
разрывное усилие, кН.........................................1180
диаметр каната, мм..............................................46,5
масса 1000 м каната, кг………………………...8400
Расчёт штуцера
2.9.1 Находим усилие от стропа, действующее на каждый монтажный штуцер
N =10 G 0 т кп кд кн /2,где
G 0 - масса поднимаемого оборудования.
кп - коэффициент перегрузки (кп = 1,1);
кд - коэффициент динамичности (кд =1,1)
кн – коэффициент неравномерности нагрузки на такелажные элементы при подъёме и перемещении оборудования спаренными подъёмно-транспортными средствами (кн = 1,2).
N = 10*99,5*1,1*1,1*1,2/2 = 722,4 кН
2.9.2 Определяем величину момента от усилия в стропе действующего на штуцер:
М = N l , где
l - расстояние от линии действия усилия N до стенки аппарата.
М = 722,4*12 = 8668,5 кН*см
2.9.3 Подсчитываем минимальный момент сопротивления поперечного сечения стального патрубка для штуцера:
Wмин = M/(m 0,1 R),где
m - коэффициент условий работы;
R - расчётные сопротивления метала на растяжение, сжатие, изгиб, срез и смятие.
Wмин = 8668/(0,85*0,1*210) = 485 см2
2.9.4 Пользуясь приложением подбираем стальную трубу размером 299/14 мм с моментом сопротивления Wт = 853 см2 ≥ Wмин = 485 см2
2.9.5 проверяем прочность сварного шва, крепящего штуцер к аппарату:
М/(Я hш π r 2)≤m Rсву,где
Я - коэффициент учитывающий глубину провара (для ручной сварки Я = 0,7);
r - радиус штуцера;
hш - толщина шва, зависит от усилия на штуцер (hш = 14 мм).
Rсву - расчётные сопротивления сварочного шва на растяжение, сжатие, изгиб, срез и смятие (Rсву = 150 МПа)
8668/(0,71,4*3,14*15) = 12,5 кН*см = 125 МПа ≤ 0,85*150 = 127 МПа
Соблюдение данного неравенства свидетельствует об устойчивости расчётного сечения.
Литература
1. СНиП 3.05.05.-84 «Технологическое оборудование и технические трубопроводы»
2. СНиП 12.03.2001 «Безопасность труда в строительстве»
3. Матвеев ВВ., Крупин Н.Ф. Примеры расчета такелажной оснастки. - Л.: Стройиздат, 1987 г.
4. Справочник строителя. Подъем и перемещение грузов. 3.Б.Харас и др. — М: Стройиздат, 1987 г.
5. Богорад А.А. Грузоподъемные и транспортные машины. — М: «Металлургия», 1989 г.
6. Фарамазов С.А. Оборудование нефтеперерабатывающих заводов и его эксплуатация: Учебное пособие для техникумов. — 2-е изд., перераб. И доп. - М.: Химия, 1984 г.
7. Гальперин МП и др. Монтаж технологического оборудования нефтеперерабатывающих заводов: Учебное пособие для техникумов / М.И. Гальперин, В.И. Артемьев, Л.М. Местечкин. - М.: Стройиздат, 1982 г.
ВВЕДЕНИЕ
Удельный вес высокоэффективных процессов, связанных с химическим превращением сырья в нефтеперерабатывающей промышленности, постоянно увеличивается. Химическое превращение нефтяного сырья осуществляется в реакционных аппаратах, или реакторах. Процессы, протекающие в них, обеспечивают получение многих нефтепродуктов улучшенного качества.) Например, > реформинг бензина является основой для улучшения свойств автомобильных бензинов и производства ароматических углеводородов (бензола, толуола, ксилолов и этилбензола). Конструкция реактора должна отвечать требованиям данного химического процесса. Реакция в реакторе должна протекать с максимально допустимой скоростью при условии наибольшего выхода целевой продукции. При известном технологическом процессе и данном катализаторе этого добиваются поддержанием оптимальных значений температуры, давления в аппарате, а также времени протекания химической реакции.
В промышленных реакторах в реакции участвуют две фазы и более. В реакторах, работающих на твердых катализаторах, кроме скорости протекания собственно реакции превращения, должна быть обеспечена также скорость переноса реагирующих веществ между фазами. Все известные конструкции реакционных аппаратов по общности принципов работы подразделяются на реакторы полного смешения (периодического или непрерывного действия) и реакторы полного вытеснения. По способу теплообмена в реакционной зоне различают реакторы с теплообменом через стенку (перегородку) и непосредственно с катализатором (адиабатические реакторы).
К реакторам с теплообменом через стенку относятся трубчатые реакторы, конструктивно представляющие собой кожухо-трубчатый теплообменник. Катализатор заполняет трубное или межтрубное пространство, теплоноситель (хладоноситель) омывает соответственно наружную или внутреннюю поверхность труб.
Адиабатические реакторы просты по конструкции; в них отсутствует теплообмен с окружающей средой, а выделение или поглощение незначительной теплоты реакции приводит к несущественному отклонению температуры реакционной смеси по высоте реакционной зоны.
Катализатор в реакторе может располагаться неподвижным слоем или находиться в движении. Применяемые катализаторы отличаются адсорбционной и кинетической характеристиками, кристаллической структурой, а также размерами гранул (зерен). Для конструктивного оформления наибольшее значение имеют размеры гранул (фракционный состав гранул). Для каталитического реформинга применяют главным образом платиновый катализатор (0,5-0,6 масс. % платины, нанесенной на поверхность оксида алюминия). Используют также молибденовый катализатор, представляющий собой оксид молибдена, нанесенный на поверхность оксида алюминия.
Реакторы конструктивно выполняются в виде аппаратов колонного типа. Колонные аппараты применяют в различных производствах химической и смежных с ней отраслей промышленности для проведения процессов тепломассообмена(ректификации, дистилляции, абсорбции и др.)- В зависимости от параметров технологического процесса колонные аппараты изготавливают различных диаметров и высоты из материалов, устойчивых к воздействию обрабатываемых веществ (углеродистая, легированная, двухслойная стали, чугун, медь и другие материалы). Колонные аппараты работают под вакуумом, при атмосферном и повышенном давлении.
Существует несколько методов монтажа аппаратов колонного типа большой массы: наращивание, подращивание, скольжение, поворот вокруг шарнира, метод падающей стрелы, безъякорный, выжимания и скольжения с использованием четырех монтажных мачт и монтажных кранов.
Монтаж скруббера методом наращивания (рис.1) ведут с помощью монтажного крана (1). По нижней части (6) скруббера, уже установленной на фундаменте, для удобства работы расположены площадки (5), с которых собирают и сваривают верхнюю и нижнюю (6) части. Сваренные верхнюю и нижнюю части поднимают с помощью стропов (2) и траверсы (3), которая предохраняет верхнюю часть скруббера от сминания.
Подъем аппаратов методом поворота вокруг шарнира (рис. 2,а) широко используют при монтаже аппаратов колонного типа. Монтаж выполняют с помощью двух грузоподъемных трубчатых мачт (10). Аппарат соединен шарниром (9) с фундаментом (11). Мачты расчаливают в четырех плоскостях шестью винтами (1). Для подъема аппарата используют два полиспаста (2).
Разновидностью этого метода монтажа является монтаж с помощью двух самоходных гусеничных кранов (рис. 3). Он значительно экономичнее предыдущего так , как при нём почти не используется такелажная оснастка. Аппарат (2), поднимаемый с помощью кранов 91) соединяют шарниром (3) с фундаментом (4), на который он будет установлен.Под аппарат укладывают шпальные клетки (5), служащие для предохранения аппарата от повреждений. В процессе подъёма аппарата самоходные краны перемещаются по направлению к фундаменту.
При монтаже методом падающей стрелы (рис. 2,6) поднимаемый аппарат выкладывают горизонтально на шпальных клетках. Нижнюю его часть соединяют шарниром (9) с фундаментом (11). В качестве грузоподъемного приспособления используют А-образный шевр (14), который может поворачиваться в процессе подъема аппарата. Шевр соединен с аппаратом тяговым аппаратом (15). Для плавного опускания аппарата на фундамент в конце подъема применяют оттяжку (5), соединенную с лебедкой (7). Подъем осуществляется полиспастом (2) с помощью лебедки (13). При работе лебедки (13) полиспаст (2) сокращается по длине и тянет А-образный шевр. Поскольку шевр соединен с аппаратом канатом (15), аппарат начинает подниматься, поворачиваясь вокруг шарнира (9). Шевр в
данном случае поворачивается вокруг своей оси и, как бы падая, увлекает за собой поднимаемый аппарат.
При безъякорном методе монтажа (рис. 4) якорь используют только для установки лебедок и тормозной расчалки. Для монтажа применяют качающийся портал (4). Его прикрепляют к шарниру (3), а поднимаемый аппарат (1) - к шарниру (5), соединяющему его с фундаментом. Оголовок портала и верхнюю часть аппарата раскладывают в противоположные друг от друга стороны. Под аппарат подкладывают шпальную клетку (2). С помощью полиспаста (6) начинают поднимать портал, затем до определенного угла поднимают аппарат. После
аппарата медленно устанавливают на основание, удерживая его тормозной оттяжкой (8).
Бестросовый метод (рис. 5) сходен с безъякорным. При бестросовом методе полиспасты и канаты не используют. В качестве грузоподъемного механизма служат спаренные домкраты (5), которые перемещаются по порталу (2). Метод выжимания (рис. 5): подготовленный к подъему аппарат (1) устанавливают на шпальные клетки (7). Аппарат обстраивают трубопроводами, площадками, лестницами и в готовом виде устанавливают в вертикальное положение. Нижний конец аппарата помещают на шарнир (4), вокруг которого аппарат будет поворачиваться при переходе из исходного положения в проектное. Аппарат охватывают хомутом (3), который имеет вверху шарнир для соединения с толкателями (2). Для подъема аппарата включают в работу стяжные полиспасты. Сокращаясь по длине, они с помощью толкателя (2) выжимают аппарат.
Для подъема высотных аппаратов или металлоконструкций и вентиляционных труб кранами, когда высота подъема их крюков недостаточна, используют опорную стойку, состоящую из одного или двух звеньев, закрепленную за аппарат. Опорная стойка выполняется сварной из трех или двух труб, соединенных между собой решеткой из уголков.
Метод выжимания (рис. 6): подготовленный к подъему аппарат (1) устанавливают на шпальные клетки (7). Аппарат обстраивают трубопроводами, площадками, лестницами и в готовом виде устанавливают в вертикальное положение. Нижний конец аппарата помещают на шарнир (4), вокруг которого аппарат будет поворачиваться при переходе из исходного положения в проектное. Аппарат охватывают хомутом (3), который имеет вверху шарнир для соединения с толкателями (2). Для подъема аппарата включают в работу стяжные полиспасты. Сокращаясь по длине, они с помощью толкателя (2) выжимают аппарат.
При монтаже методом поворота вокруг шарнира с дотяжкой аппарат поднимается краном до максимального угла его продольной оси к горизонту, затем дотягивающей системой доводится до нейтрального положения, когда центр массы аппарата и ось поворотного шарнира располагаются на одной вертикали. Подъём одиночным или спаренными кранами с поворотом стрел наиболее прост и применяется, когда максимальный угол подъёма аппарата достаточен для последующего использования дотягивающей системы. Практически этот угол должен быть равен 50 .
ОБЩАЯ ЧАСТЬ
Основные технические, монтажные и транспортные характеристики реактора
Реакторные блоки большинства установок состоят из трех и более реакторов.
Основными реакционными аппаратами являются адиабатические реакторы -пустотелые аппараты, заполненные одним слоем катализатора. Встречаются также политропические реакторы - многослойные аппараты со встроенными адиабатическими секциями.
Газосырьевой поток в адиабатических реакторах может двигаться в двух направлениях: аксиальном - сверху вниз, и радиальном - от периферии к центру (для парогазового сырьевого потока).
Реакторы представляют собой вертикальные цилиндрические аппараты со сферическими днищами, в которых помещен катализатор. Корпуса реакторов, используемых на отечественных заводах, имеют внутреннюю защитную футеровку из жаростойкого бетона для сохранения прочности металла и стойкости его к водородной и сульфидной коррозии в условиях высоких температур. Такие реакторы можно изготовить из углеродистой стали; если футеровка отсутствует, то корпус выполняют целиком из высоколегированных сталей или двухслойной стали (основной слой - хромомолибденовая сталь, внутренний слой - нержавеющая сталь).
Рассмотрим адиабатический реактор установки каталитического реформинга. Корпус аппарата изготовлен из стали марок 22К иди 09Г2ДТ и покрыт изнутри торкрет-бетонной футеровкой. Качество футеровки должно быть высоким во избежание появления на ней трещин в процессе эксплуатации (особенно уязвимы в этом отношении верхние участки реактора в области штуцеров). Герметичность футеровки может нарушиться также вследствие резких изменений температуры в отдельных зонах реактора или всей установки. Участки корпуса, где надежная работа футеровки не гарантирована, следует выполнять из хромомолибденовых сталей марок 12МХ или 12ХМ, устойчивых при повышенных температурах и водородсодержащих средах. Внутренние устройства реактора изготавливают из сталей марок ЭИ496 и Х5М.
Сырье (парогазовая смесь) подается в реактор через верхних штуцер с помощью распределителя, обеспечивающего равномерное заполнение верхней пустотелой части аппарата, и проходит через слой фарфоровых шариков диаметром 20 мм, а также слой таблетированного алюмоплатинового катализатора высотой до 4 м.
Катализатор удерживается на перфорированной опорной решетке, поверх которой для равномерного приема сырья насыпаны три слоя фарфоровых шариков диаметром 20,13 и 6мм. Продукты реакции, скапливающиеся под решеткой, выводят по парогазовому стояку через верхний штуцер диаметром 300 мм.
Дня установке трехзонной термопары через штуцер в верхнем днище реактора пропущена труба диаметром 50 мм. На нижнем днище расположены люк диаметром 500 мм, которым пользуются при ревизии и ремонте аппарата, и два люка диаметром 175 мм для выгрузки катализатора. На нижнем днище имеется также штуцер диаметром 100 мм, через который эжектируют газы перед началом процесса регенерации и в случае необходимости при ремонтных работах. Для защиты застойных зон реактора от воздействия высоких температур и водорода все свободные пространства люков и штуцеров заполнены легкой шамотной мастикой.
Данные реактора реформинга: высота аппарата Но = 47 м, масса Gо = 99,5 т, диаметр D = 4.58м.
Крупногабаритное оборудование можно перевозить железнодорожным, водным, автодорожным и воздушным транспортом.
Габаритные ограничения перевозок различными видами транспорта приводятся на рисунке 7.
Рис.7 Габаритные ограничения перевозок аппаратов.
Перевозка оборудования по железной дороге наиболее экономична, так как заводы-изготовители и строящиеся заводы связаны общей сетью железных дорог.
Габаритами погрузки называют предельное поперечное, перпендикулярное оси пути очертание, внутри которого должен помещаться погруженный на открытый подвижный состав груз (с учетом упаковки и крепления). При этом подвижной состав должен находиться на прямом горизонтальном пути и продольные оси подвижного состава должны совмещаться в одной вертикальной плоскости.
Тяжеловесное крупногабаритное оборудование по автодорогам перевозят на специальных транспортных средствах - прицепах-тяжеловозах, состоящих из отдельных тележек.
Транспортные средства должны выбираться или разрабатываться исходя из следующих условий:
1) Удельное давление на поверхности контакта движителей транспортных средств (колес или гусениц) с грунтом должно быть не больше 0,65 МПа.
2) В соответствии с весовыми и габаритными ограничениями автомобильных дорог нагрузка (вес) на одиночную наиболее нагруженную ось при расстоянии между осями 3 м и более не должна быть больше 100 кН. Нагрузки на оси предусматриваются для транспортных средств, перемещающихся со скоростью 80-100 км/ч, а тяжеловесное оборудование перевозят с максимальной скоростью 25-30м/ч. Поэтому можно нагрузки на оси значительно увеличивать. Эти нагрузки лимитируются фактически допускаемой нагрузкой на колесо и числом колес на оси.
3) Средствами перевозки должны быть автопоезда, состоящие из одного или нескольких тягачей и тележек, на которых закрепляется оборудование. Габариты
этих поездов определяются их проходимостью по дорогам, как на прямых участках, так и на поворотах, т.е. габаритным коридором. Различают дороги общей сети и промышленных предприятий. Тяжеловесное оборудование приходится перевозить и по тем, и другим дорогам.
Высота перевозимого груза ограничена различными воздушными линиями, проходящими над дорогой, и проходами под мостом.
Перемещение аппаратов водным путем имеет ряд преимуществ. Этим видом транспорта можно перевозить аппараты длиной более 50 м, диаметром более 4,2 м независимо от массы. При движении тяжеловесных аппаратов по автодороге на пути следования могут встретиться мосты, которые необходимо усилить, прежде чем везти по ним аппарат, или необходимо строить временные переходы, что требует больших трудовых затрат. Всего этого не нужно при перевозке аппарата водным путем.
Аппараты водным путем можно перевозить на палубе грузового судна, на барже и на плаву. Наиболее сложной операцией при транспортировании водным путем является погрузка аппаратов на судно и баржу и разгрузка с них.
Все более широкое применение получают для монтажа в труднодоступных местах вертолеты. Уже сейчас имеются вертолеты, позволяющие поднимать грузы массой до 20 т. С помощью вертолетов монтируют тяжеловесные детали доменных печей, доставляют в труднодоступные места и устанавливают в проектное положение бурильное и технологическое оборудование газо-нефтедобывающих предприятий.
Транспортные средства, схему и общий план перевозки выбирают для каждого аппарата в отдельности с учетом всех существующих ограничений. Однако если на выбранной для перевозки трассе нет мостов, ограничивающих верхний габарит, то допускается, чтобы высота автопоезда была выше высоты перевозок, предусмотренных стандартом. В этих случаях телефонные и телеграфные линии, контактные сети транспорта и высоковольтные линии на время прохождения автопоезда могут быть временно обесточены и подняты.
Для транспортировки реактора реформинга выбираем автопоезд.
Автопоезда, на которых перевозят крупногабаритные аппараты, характеризуются проходимостью, т.е. способностью передвигаться в различных дорожных условиях, зависящей от вида дороги, допускаемого удельного давления р на поверхность дороги, профиля дороги, ее ширины и радиуса поворота.
Проходимость зависит также от просвета С (рис.8, а), т.е. от расстояния между самой нижней точкой деталей автопоезда или тягача и поверхностью дороги (клиренса), от углов переднего въезда \|/ и заднего съезда Я, от продольного р1; и поперечного р2 радиусов проходимости и минимального радиуса поворота R.
Существует два типа автопоездов.
Первый тип - автопоезда с тележками, у которых рамы не поворачиваются относительно вертикальной оси. Аппарат закрепляют жестко на этих рамах (рис.8, а), и таким образом он жестко соединяет тележки.
Чтобы снизить общую высоту автопоезда, аппарат может быть закреплен ниже верхней поверхности рамы. Передняя тележка такого автопоезда управляется дышлом, соединяющим ее с тягачом, задняя тележка имеет независимое управление. Управляет тележкой оператор, следящей за колеей передней тележки. Для снижения усилий, необходимых для управления, его делают чаще всего гидравлическим. Такие автопоезда сравнительно просты по конструкции, устойчивы при передвижении и допускают значительные скорости (до 40 км/ч). Их недостатком является то, что для них нужен большой радиус поворота, что приводит к значительным размерам габаритного коридора.
Рис.8 Схемы автопоездов
Дата: 2019-04-23, просмотров: 208.
