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随着生产的发展，新设备、新工艺、新技术的不断引进，低温液氮洗工艺在氨工业中得到了迅速发展，液氮洗工艺是大型合成氨工业原料气净化工艺中的重要部分。在以渣油为原料制合成氨原料气时，经低温甲醇洗后工艺气中除了含有合成气所需要的H2和N2外，还有少量的CO~ Ar ~ CH4 ~ CO2 ~ CH3OH等气体。这些气体中的含氧化合物是氨合成催化剂的毒物，在进入氨合成塔之前必须彻底清除。CO2为酸性气体，CH3OH 为极性较强的有机醇。这两种物质都比较容易从原料气中除去。而CO既非酸性物质又非碱性物质，在各种溶液中的溶解度又很小，欲将其从原料气中除去并非易事。目前合成氨工业中广泛应用的清除方法之一是液氮洗涤法[1]。6860
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2 课题研究的意义
在合成氨工业中，通常以渣油和煤作为原料生产合成氨气的原料气，原料气经过低温甲醇洗工序后，其中的大量碳化物和硫化物被脱除，此时的原料气中的主要组分为H2、N2、CO、CH4和Ar 以及化学性质或极性较强的微量组分，如CO2、CH3OH 和H2O。微量组分CO2和CH3OH 等可通过分子筛轻易除去，而CO既非酸性物质，又非碱性物质，在各种溶液中的溶解度又很小，因而要把 CO 从原料气中除去并非易事。液氮洗涤技术就是利用CO、CH4和Ar 在低温下易溶于液氮的物理特性，将这些杂质净化至工艺指标。经分子筛吸附后的原料气组分为 H2、N2、CO、CH4和 Ar，其主要组分为 H2，含量约为90%；CO 含量约为 5%；N2约为3%；CH4和 Ar的含量小于 1%，主要的三种杂质中CO的含量最高，且CO 是引起氨合成工序触媒中毒的主要因素，其含量必须控制在1~5ppm的范围内才不至于对合成工序造成较大影响[2]。该工艺的核心设备为氮洗塔，是原料气与液氮洗涤液充分接触的场所，因此其结构构造对氮洗塔的整体效率将有很大影响。
课题研究的内容
4.1 塔设备设计的内容
塔设备设计包括工艺设计和机械设计两方面。本课题设计是把工艺参数、尺寸作为已知条件，在满足工艺条件的前提下，对塔设备进行强度、刚度和稳定性计算，并从制造、安装、检修、使用等方面出发进行机械设计。
4.2 塔设备设计的步骤
在阅读了设计任务书后，按以下步骤进行塔设备的机械设计。
4.2.1 塔设备的材料选择
根据工艺介质和参数，选择塔体、支座、塔内件的材料。
4.2.2 塔设备的结构设计
在设备总体形式及主要工艺尺寸已经确定的基础上，设计确定塔的各种构件、附件以及辅助装置的结构尺寸。
板式塔结构设计包括：塔体与裙座结构设计;塔盘结构及塔盘支承结构设计；除沫装置设计；设备接管的形式和方位设计、塔附件设计等。
4.2.3 塔设备的强度、刚度和稳定性计算
按设计压力计算塔体、封头和裙座壁厚；塔设备质量载荷计算；风载荷与风弯矩计算；地震载荷与地震弯矩计算；偏心载荷与偏心弯矩计算；各种载荷引起的轴向应力；塔体和裙座危险截面的强度与稳定校核；塔体水压试验和吊装时的应力校核等。
塔设备的强度、刚度和稳定性计算做到强度满足要求，防止外力破坏；刚度满足要求，防止不允许的变形；稳定性满足要求，防止失稳破坏。
5 创新点及难点分析
按照设计的技术要求设计一台Φ800的筛板塔，筛板塔是板式塔在工业上最早使用的塔设备之一，早在1830年就得到了应用，但由于对筛板的流体力学研究很少，被认为操作不易掌握，没有被广泛地采用。直到本世纪五十年代初，由于工业发展的需要，对筛板塔的结构、性能作了较为充分的研究，并形成了相当完善的设计方法，其应用才日趋广泛。穿流塔作为筛板塔的一种，具有生产能力大、不易堵塞、结构简单等特点，工业应用日益广泛。