钛制化工设备的结构和零部件设计实践
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钛制反应釜钛罐钛桶钛盘管设备工艺原理钛金属具有优异的耐腐蚀性和强度,因此在许多领域都有广泛的应用,如航空航天、海洋工程、化工等。
而反应釜、钛罐、钛桶、钛盘管等钛制设备则是在化工生产中广泛使用的设备。
本文将介绍钛制反应釜、钛罐、钛桶、钛盘管等设备的工艺原理。
钛制设备的制造工艺钛制设备的制造工艺一般分为以下几个步骤:1.材料处理:钛材料的处理是制造钛制设备的第一步,材料的处理包括材料的切割、表面处理等。
2.焊接:钛材料通常使用钨极氩弧焊接,也可以使用等离子弧焊接等方式进行焊接。
3.精加工:精加工是制造钛设备的重要步骤,精加工包括钛设备表面的化学处理、机械加工等。
4.检测:制造好的钛设备需要进行严格的检测,检测的内容包括材料的化学成分、尺寸、机械性能、腐蚀性能等。
钛制反应釜的工艺原理钛制反应釜是一种广泛应用于化工生产的设备,它具有耐腐蚀性好、耐高温、压力强等优势。
钛制反应釜的工艺原理如下:1.反应釜的选择:根据反应物性质的不同,反应釜的选择也不同。
例如,对于易氧化的反应物,应选用钛制反应釜。
2.反应釜的设计:反应釜的设计需要考虑到反应物的性质、反应条件、产物的特性等因素,设计合理的反应釜可以提高生产效率、降低生产成本。
3.反应釜的操作:在操作反应釜时,需要根据反应的进程调整温度、搅拌速度等操作参数,保证反应过程的顺利进行。
4.反应釜的维护:对于反应釜需要定期进行维护,清洗反应釜内壁,防止釜内残留物的腐蚀等问题。
钛罐、钛桶的工艺原理钛罐、钛桶同样是一种广泛应用于化工生产的设备,它们具有耐腐蚀性好、强度高等优势。
钛罐、钛桶的工艺原理与钛制反应釜类似。
1.材料选择:选择适合的钛材料制造钛罐、钛桶,保证其能够耐受化学品的腐蚀。
2.制造工艺:制造钛罐、钛桶要遵循相应的制造标准,保证其质量符合使用要求。
3.操作和维护:在使用钛罐、钛桶时,需要注意操作技巧,如急冷急热会引起钛罐、钛桶的变形甚至破裂。
定期进行维护,如钛罐、钛桶内壁清洗,可以延长其使用寿命。
钛材换热器的结构设计钛材换热器是一种重要的换热设备,广泛应用于化工、石油、冶金等行业中。
由于钛材具有耐腐蚀、抗高温等特点,因此钛材换热器在处理腐蚀性介质和高温介质时具有很大的优势。
钛材换热器的结构设计直接影响到其性能和实际应用效果。
首先,钛材换热器的结构应该考虑到介质的特性和流动性。
在设计过程中,需要对介质的性质进行充分的了解,包括温度、压力、流速、流量等。
在确定结构尺寸和通径时,应考虑到介质的特性,确保换热器能够正常运行。
其次,钛材换热器的结构应充分考虑热量传递效率。
在设计过程中,应合理确定管束的安装方式和布局,以确保介质能够充分接触,提高换热效率。
此外,管束应具有充足的换热面积,以提高热量传递效率。
再次,钛材换热器的结构设计应具备良好的自清洁性。
在长时间运行过程中,介质可能会形成结垢,降低换热器的换热效率。
因此,设计中应充分考虑如何减少结垢的问题。
一种常用的方法是采用特殊的管束结构,如螺旋形或小堆结构,使介质能够自行清洁。
此外,钛材换热器的结构设计还应充分考虑维护和维修的便捷性。
设计中应合理确定各部件的连接方式和拆卸方式,以方便日常的维护和维修工作。
此外,还应为检修人员提供充足的操作空间,并尽可能减少设备的故障率,降低维护成本。
最后,钛材换热器的结构设计还应考虑到安全性。
在设计过程中,应考虑到介质的性质和操作条件,合理设置防爆装置和泄压装置,以保障设备的安全运行。
总结起来,钛材换热器的结构设计涉及到介质特性、热量传递效率、自清洁性、维护便捷性和安全性等多个方面的考虑。
通过合理的结构设计,可以提高换热器的性能和使用效果。
随着科技的发展,这些方面的考虑也在不断优化和完善,以适应不同行业和不同介质的需求。
钛设备的设计制造特点及其应用钛及钛合金是一种新兴的具有极大发展前途的新金属材料.已广泛应用于航空,航天、石油、化工、制药.轻工等几十个行业.经过30多年的努力,我国钛工业无论是从原料一加工一翻造还是从科研一生产一应用,都已形成一定的规模.一个国家钛应用量的多少,标志着该国科技水平的高低和军事实力的强弱,这已成为人们的共识.在我国,大力推广应用钛.带动钛加工业和海绵钛生产太规模的发展;以钛的民用为基础,坚持以军工和高科技为发展方向。
被认为是我国进人2l世纪钛工业发展的思路,对促进国防和国民经济发展具有举足轻重的作用.1历史与现状在我国钛应用历史上,1972年是历史性转变的一年,钛材民用开始步人发展阶段.由于钛是新型工程金属材料,人们对准确地掌握钛的特性和正确地使用钛的特性还认识不足,所以钛设备的设计和翻造技术成为需要解决的重要课题.宝色厂钛设备翻造公司是较早从事钛设备技术研制和生产的单位之一,1976年初开始正式承接钛设备的翻造并大力推广使用钛制设备.至今已为各行业用户提供钛制设备近4 000t,为制造与维修钛设备培养以焊接技术为主的专业人员近100人,扶植建成钍设备制造厂20多个.钛设备制造行业的兴起和发展,为我国钛设备设计、制造技术的发展和在民用工业中推广应用钛材做出了贡献.经过多年的不断探索,该公司已拥有~批从事钛设备设计和翻造的专业人才,并积景了丰富的经验,掌握了有关。
压力容器‛各项通用技术规范DB标准和a)BOA9—87‚钛翻设备技术条件’、。
钛制设备设计技术规定。
;是国内第1家取得一.二、三类压力容器设计和制造许可证的单位,持有美国机械工程师梆会(AsME)颁发的。
u’类容器制造许可证,产品质量受控于ISO一9002质量体系;拥有先进的无损检测装臵和仪器、系列机加工设备,通过引进的瑞典伊萨公司自动焊接设备,已形成钛的成套设备年加工能力在l。
00t以上.钛,镍翻非标准设备综合能力400t/a.为满足国内外钛制设备市场的需求创造了良好条件.2 钛制设备设计,制造的特点因钛材本身的特性不同于其它金属材料,因此在设计、翻造钛设备时必须考虑以下因素.1.钛是一种化学性质非常话浚的金属,在温度超过400℃时,就开始和空气中的氮、氧等发生化学反应,达到600℃时,反应就更加剧烈.钛与氢,氲.氧和碳反应后,生成的化台物使钛的性能变坏,其硬度和强度升高,而塑性显著下降.铡如,钛在焊接过程中,如果惰性气体保护不好,就会使焊缝中的氧、氮,碳古量增加.造成焊缝金属的强度和硬度增加而塑性剧烈下降.所以在设计钛制设备时,其结构必须简单,减少焊缝应力集中,便于清洗焊缝附近的表面并提供使用惰性气体.保护焊缝背面和正面的条件,同时用工业纯钛和某些钛合金制造的设备,其长期使用温度不能超过350℃.短期和间断使用温度也应在400℃以下.2.工业纯钛和大多数钛合金本身或相互间是可以焊接的.针对钛制设备的不同,局部可以采用相应的耐腐蚀合金进行补充焊接,使设备的应用及寿命更加合理.倒如在纯钛法兰密封面焊接钛钯合金、钛钼镰合金等耐蚀合金,既降低了成本费用又起到了防止间隙腐蚀的良好作用.但钛不能与其他金属熔焊,否则易形成脆性的金属间化合物,引起焊缝脆断,所以在需要与其它金属连接时,只能采用牯接、钎焊、爆炸焊接或螺纹连接.3.钛的弹性模数较低,约为碳钢和不锈钢的l/2,故在较低应力下易产生变形.所以,在设计抗弯曲构件或需要校核刚度的构件时,不能套用钢制件的尺寸.例如,用钛制作塔板支架时,应该按照钛在使用温度下的弹性模数来计算,所需的断面形状较不锈钢或碳钢大.对于钛制管壳式热交换器,为了防止列管产生振动破坏.其折流板或支承板的间距应比钢制热交换器小得多.4钛的热膨胀系数约为碳钢的2/3,相当于不锈钢的一半,在设计钛衬里设备或者钛列管、不锈钢或碳钢外壳的热交换器时,必须要考虑因膨胀差而产生的热应力,这是在设计钛衬里设备时必须注意的.5.工业纯钛和某些钍合金的抗拉强度随温度的升高而降低,当温度达到250℃时.其抗拉强度差不多只有室温下的一半,因此在计算钛设备的强度时,必须选用设计温度下的强度极限.6.钛设备的焊接接头设计和其它金属采用的接头形式相似.但钛的导热系数小.熔点商,熔融钛具有更大的流动性.因此,其纯边间隙比其它金属小.正因为如此,使焊缝在高温区的停留时间长.易造成焊缝区晶粒粗大.魍性降低.所以应采取措施,加速焊缝区的冷却.但冷却过快,又易形成针状的马氏体组织,使焊缝变脆,因此.在设计钛设备时应注意,焊接接头往往是钛制压力容器的最薄弱环节.应尽可能选用大尺寸的钛板.减少焊缝,避免十字焊缝,该厂3.3m宽板轧机能提供宽钛板.有效地解决焊缝多的问题.7.工业纯钛对缝隙腐蚀敏感.因此在设计钛设备时应尽量消除缝隙.例如用耐腐蚀的腔泥或塑料堵塞缝隙或者用焊接代替螺栓连接或胀接等等.对于不可能消除的缝隙(如法兰连接密封面)应选用浸透性、膨润性和表面润湿性小的材料制作垫片和选用耐缝隙腐蚀的钛合金作为法兰密封面的材料.8.常温时.工业纯钛的拉伸曲线段有明显的物理屈服现象.条件屈服强度非常接近于抗拉强度,屈服强度如0与抗拉强度的比值随强度增加而增加,抗拉强度在390MPa左右时.屈强比为0.75;而抗拉强度在680MPa左右时,屈强比则为0.85.因此在设计钛设备时应按照屈强比来选择安全系数.9.钛和不锈钢一样容易发生粘连,因此未经特殊处理的钛不宜翻造承受磨擦的转动部件.否则它们会因擦伤或咬死而迅速报废.10.钛的攻丝是比较困难的,这是因为丝锥中有限的切屑沟和钛的严重粘着作用.均导致丝锥断裂.因此,在设计钛设备时应尽可能避免盲孔或过长的通孔,而且要适当放松配台等级.11.钛的回弹量大,要比不锈钢高出l~2倍.因此在压力加工、弯曲.模具设计时应引起重视.根据我们的经验,采取温压或加热成形是理想的.钛制设备的设计.在于根据不同的介质.压力、温度和工况条件选用正确的钛材,才能达到钛制设备‘永久使用。
浅析钛制化工设备制造工艺流程控制要点分析钛制化工设备是指将钛合金材料制成各种化工设备,如反应器、蒸馏塔等。
其具有耐腐蚀、耐高温、强度高等优点,应用于化工、医药、航空等领域。
钛制化工设备的制造工艺流程控制要点如下:一、设计阶段钛制化工设备的设计是制造过程中重要的环节。
在设计阶段应考虑以下要点:1.选用符合国际标准的钛合金材料。
钛合金的牌号、成分、性能等需要满足设计要求。
2.考虑钛合金材料的加工难度和加工后的性能变化。
钛合金是难加工材料,加工后容易引起应力集中、微观裂纹等现象。
3.结合物理化学特性,考虑设备内部防腐、防卡死、防割伤等措施。
4.为提高设备可靠性和安全性,需要考虑焊接、连接、封接等方面的设计。
二、制造阶段钛制化工设备的制造是个细致复杂的过程,需要严格掌控以下几个关键环节:1.材料准备:钛合金材料的加工前需要进行热处理和表面处理。
热处理能够提高材料强度、耐腐蚀性,表面处理能够去除氧化层、钝化表面并提高与其他材料的接触性能。
2.加工:钛制化工设备的加工包括开料、拔丝、焊接、铣削、车削等工序。
应合理安排工艺流程,根据设计要求选择加工方式和加工工人。
3.表面处理:表面处理是保证钛制化工设备质量的重要步骤。
表面的氧化、钝化、酸洗、抛光等处理能够提高设备的耐腐蚀性、机械强度和外观质量。
4.质检:制造完成后应进行严格的质量检验,包括外观检查、尺寸检测、密封性测试、耐腐蚀性测试等多项检测技术。
质检合格后才允许设备离开工厂。
三、应用阶段钛制化工设备应用时需要注意以下几个方面的问题:1.避免撞击、摩擦、划伤等行为,以免引起表面损伤、氧化等质量问题。
2.避免设备接触不同金属时引发的电化学反应,容易引起腐蚀和锈化等问题。
3.定期对设备进行维护、清洁、保养,及时发现设备故障和损伤,修复和更换设备。
总之,钛制化工设备制造工艺流程控制要点包括顾及设计要求、严格控制制造过程,以及在实际应用中注意维护保养等方面。
这些要点能保证钛制化工设备在化工生产、药业制造、航空航天等各领域的应用中发挥出最大的效用。
钛合金的应用案例
钛合金因为其高强度、高硬度、优良的织构和耐蚀性能,在航空航天、武器制造、化工、汽车制造等领域有着广泛的应用。
这里列举一些典型的应用案例:
1. 飞机发动机零部件:钛合金具有良好的高温强度和抗腐蚀性,可用于制造涡轮盘、叶片、尖管等发动机关键部件,如涡轮盘、压气机叶片等。
2. 飞机结构件:钛合金密度小但强度高,可广泛用于飞机支架、机身外皮、机翼等结构件。
如波音787 Dreamliner 的机身约有15%由钛合金制成。
3. 太空舱和火箭:钛合金具有优异的高温强度和抗热疲劳性能,可用于制造各种火箭发动机部件和太空舱。
美国的航天飞机正是采用钛合金作为主要结构材料。
4. 医疗器械:钛合金是理想的医疗器械材料,密度小、无毒无害、生物相容性好,广泛用于骨科植入物如人工骨、人工关节;心血管植入物如血管支架等。
5. 化工设备:钛合金具有优异的耐腐蚀性,可用于制造各种化工设备如反应釜、热交换器、泵、阀门、管道等,尤其适用于处理硫酸、盐酸等强酸强腐蚀性介质。
6. 汽车零部件:钛合金密度小但强度高,使用寿命长,可用于制造汽车发动机零部件如气门、连接杆、涡轮等,利于减轻整车质量和提高发动机性能。
钛合金作为一种重要的高性能金属材料,其卓越的力学性能和腐蚀抗性能赋予其在高端装备制造和特种环境中的不可替代的地位。
未来,钛合金在航空航天、军工、医疗等领域的应用将更加广泛。
四氯化钛精制车间设计以粗四氯化钛为原料,经除硅、钒等杂质后,产出精四氯化钛的海绵钛厂车间设计。
精四氯化钛是海绵钛厂和钛白粉厂的原料。
四氯化钛精制分两道工序,即除硅、除钒和除氯氧化物等杂质。
分离粗四氯化钛中的四氯化硅,一般多采用精馏法。
除氯氧化物和硅等杂质用精馏法。
中国设计中曾采用填料塔,1966年在抚顺铝厂钛车间采用浮阀塔试验成功,以后各钛厂相继改用浮阀塔。
工业上采用的除钒方法有铜粉法、硫化氢法和矿物油法,美国和日本钛厂曾采用硫化氢法,20世纪60年代先后改用矿物油法。
前苏联采用铜粉法和铝粉法除钒,铜粉法除钒应先加入增湿的活性炭。
中国在50年代曾用过铜粉法,后改为铜丝球法除钒。
在1989年,锦州钛白粉工程设计中,首次引进矿物油除钒技术。
工艺流程选择精制工艺流程根据产品用途确定,随产品用途的不同,精四氯化钛的成分稍有差异。
钛白粉生产用四氯化钛,不控制四氯化硅的含量,不设除四氯化硅的工序。
海绵钛厂精制四氯化钛流程有二塔系(除硅塔、除钒塔)和三塔系(除硅塔、除高沸点杂质塔和除钒塔)之分,设计中一般选用二塔系,其流程见图。
二塔系的优点是工艺流程简单、占地面积小、投资少、热能利用好,四氯化钛成本低。
精馏塔中加料温度为25℃,塔顶温度为60~70℃,塔底温度为139~142℃,蒸馏釜中四氯化钛蒸气温度为144~146℃。
除钒塔塔顶温度为137~139℃,塔底温度为139~141℃。
设备选择主要设备有除硅塔、除高沸点杂质精馏塔和除钒设备。
精馏塔。
有填料塔、栅板塔、泡罩塔、筛析塔和浮阀塔等。
浮阀塔直径由φ273mm扩大到φ410mm。
其优点是操作弹性好,塔盘效率高(比泡罩塔高5%~10%),生产能力大(比泡罩塔高20%~30%,是填料塔的1.5倍)。
塔身结构简单、检修方便、不易堵塞、适应性好,能处理高杂质含量的物料。
浮阀塔由精馏段和提馏段组成。
其理论塔板数由分别计算精馏段和提馏段塔板数确定。
计算精馏段塔板数用的精馏段操作方程式为:式中n为塔板数;Yn+1,为n+1层塔板上汽相中SiCl4分子浓度百分数;Xn为塔内n层塔板液相中SiCl4的分子浓度百分数;R为回流比;Xp为塔顶馏出物中SiCl4的分子浓度百分数。
钛钢复合反应釜钛反应釜设备工艺原理在现代化工生产中,反应釜作为一种应用范围非常广泛的设备,它可以用于许多不同的化工过程。
其中,钛钢复合反应釜和钛反应釜是应用较为广泛的两种类型。
钛钢复合反应釜是指一个由钛材料和不锈钢材料结合而成的设备。
其主要特点是采用钛材料和不锈钢材料的优点,使得设备具有非常高的耐腐蚀性和耐磨性。
这种设备在化工生产中的应用非常广泛,特别适合于一些对材料特性有较高要求的工艺过程。
而钛反应釜则是一种采用钛材料制造的单独设备,它主要特点是具有非常强的耐腐蚀性和耐高温性能。
这种设备一般用于一些特殊的工艺过程,例如硫酸、硝酸、氢氟酸等强腐蚀性介质的生产过程。
在钛钢复合反应釜和钛反应釜的制造和应用过程中,设备工艺原理是非常关键的。
下面,我们将详细介绍这两种设备的工艺原理。
钛钢复合反应釜的工艺原理钛钢复合反应釜的制造工艺主要包括钛板和不锈钢板的合成,以及钛板和不锈钢板的连接。
其中,钛板和不锈钢板的合成是一个非常关键的工艺环节。
钛钢复合板是由粘合剂和夹层等组成的,工艺流程主要包括:铸造、轧制、退火和焊接等步骤。
在钛钢复合板制造的整个过程中,需要对各个环节进行严格的控制,以保证板材的质量和性能。
钛钢复合板制造流程1.铸造钛钢复合板的铸造是整个制造工艺的第一步。
首先,需要准备好钛板和不锈钢板,然后将它们放置在一起,用夹层材料进行固定。
接着,将整个复合板放入熔炉中,进行熔化。
当熔化完成后,将其浇铸成相应的板坯。
此时,需要控制好板坯的温度和冷却速度,以保证板材的密度和硬度。
2.轧制在板坯制备完成后,需要进行精密的轧制工艺,以保证板材的平整度和厚度精度。
通常情况下,钛钢复合板的轧制需要在一个真空环境下进行。
3.退火在钛钢复合板轧制完成后,需要对其进行退火处理。
这种处理可以使板材中的应力消除,提高板材的塑性和韧性。
4.焊接最后,需要进行钛钢板和不锈钢板的连接过程。
这一步是整个制造工艺中最关键的环节。
在焊接过程中,需要掌握好焊接的温度和焊接的压力,以确保焊缝牢固,不会出现裂缝和变形等现象。
机械设备PT A装置钛制换热器的结构及设计贾起亮中国石化集团洛阳石油化工工程公司(河南省洛阳市471003)摘要:基于精对苯二甲酸(PT A)装置中钛材换热器的实际设计范例,论述了钛材的选用原则及钛材换热器的结构设计。
介绍了钛设备设计中采用的主要规范及设计中需要注意的问题。
关键词:PT A装置 钛 换热器 结构设计 中国石油化工股份有限公司洛阳分公司化纤工程225kt/a精对苯二甲酸(PT A)装置于1998年开工建设,2000年全面建成并投产,引进国外技术和设备,其中钛材换热器从国外引进。
该装置于2003年进行了一次扩能改造,由洛阳石油化工工程公司设计,其中增加的一台钛设备氧化反应器二级冷凝器立足于国内设计,国内制造,一方面,节省了投资,另一方面,通过设计加深了对化纤工程PT A装置钛材换热器的设计、制造、检验、使用等各个环节的认识。
1 钛材换热器的基本情况名称:氧化反应器二级冷凝器(BE2113A)规格:BE M120022.1/0.42268029.7/192I设计条件(见表1)表1 钛材换热器基本情况项 目壳程管程介质凝结水、蒸汽氧化反应器气相(含醋酸)工作温度(入/出)/℃134.4/134.6173.5/142最高工作压力/MPa0.26 1.24设计温度/℃163228设计压力/MPa0.42/0.1 2.1腐蚀裕量/mm30程数11 设备采用直立悬挂式结构,换热器采用固定管板结构,考虑钛管与钢壳体不同的操作温度及膨胀系数,在壳程设置膨胀节以吸收不同的膨胀差。
2 钛材换热器的选材及依据2.1 选用钛材的原则及必要性在某种腐蚀条件下,不锈钢与铜等常用耐蚀金属无法满足设备防腐蚀使用的要求,这时钛制设备将是一个合理的选择。
在某种腐蚀条件下,不锈钢和其它常用金属材料虽可以使用,但腐蚀率较高,使用寿命较短,如用钛材,则耐腐蚀性好,使用可靠性高,寿命长,此时需对两种材料进行技术经济全面比较,只有在技术经济方面有明显优势时才能采用钛设备。