摘 要塔設(shè)備是化工、石油化工和煉油、醫(yī)藥、環(huán)境保護(hù)等工業(yè)部門(mén)的一種重要的單元操作設(shè)備。塔設(shè)備的設(shè)計(jì)包括兩個(gè)部分：工藝設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)。機(jī)械設(shè)計(jì)部分要解決的問(wèn)題，除了確定塔設(shè)備的各細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)外，更重要的就是要做各種校核工作，以保證設(shè)計(jì)完成的塔設(shè)備不僅能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，而且必須符合國(guó)家安全生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)。其校核內(nèi)容主要包括：質(zhì)量載荷、地震載荷、風(fēng)載荷等，還包括強(qiáng)度及穩(wěn)定性校核。圖紙包括一張裝配圖和零件圖。完成板式精餾塔成套裝置主體部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)， 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是指壓力容器設(shè)計(jì)部分，即計(jì)算塔的壁厚，封頭的結(jié)構(gòu)及尺寸，精餾塔附件設(shè)計(jì)，接管設(shè)計(jì)等內(nèi)容。本設(shè)計(jì)采用連續(xù)精餾分離苯 -氯苯二元混合物的方法。連續(xù)精餾塔在常壓下操作，被分離的由連續(xù)精餾塔中部進(jìn)入塔內(nèi)，以一定得回流比由連續(xù)精餾塔的塔頂采出含量合格的產(chǎn)品， 由塔底采出精餾塔。純度不低于 99.8%，塔頂產(chǎn)品純度不低于 98%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。高徑比很大的設(shè)備稱(chēng)為塔器。塔設(shè)備是化工、煉油生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一。它可使氣（或汽）液或液液兩相之間進(jìn)行緊密接觸，達(dá)到相際傳質(zhì)及傳熱的目的。常見(jiàn)的、可在塔設(shè)備中完成的單元操作有：精餾、吸收、解吸和萃取等。此外，工業(yè)氣體的冷卻與回收，氣體的濕法凈制和干燥，以及兼有氣液兩相傳質(zhì)和傳熱的增濕、減濕等。在化工或煉油廠中，塔設(shè)備的性能對(duì)于整個(gè)裝置的產(chǎn)品產(chǎn)量質(zhì)量生產(chǎn)能力和消耗定額，以及三廢處理和環(huán)境保護(hù)等各個(gè)方面都有重大的影響。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，塔設(shè)備的投資費(fèi)用占整個(gè)工藝設(shè)備投資費(fèi)用的較大比例。因此，塔設(shè)備的設(shè)計(jì)和研究，受到化工煉油等行業(yè)的極大重視。輔助裝置及附件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):接管的設(shè)計(jì)與相關(guān)法蘭的選用、除沫器、人孔及其附件的設(shè)計(jì)。作為主要用于傳質(zhì)過(guò)程的塔設(shè)備，首先必須使氣（汽）液兩相充分接觸，以獲得較高的傳質(zhì)效率。此外，為了滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)的需要，塔設(shè)備還得考慮下列各項(xiàng)傳質(zhì)效率。此外，為了滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)的需要，塔設(shè)備還得考慮下列各項(xiàng)要求：1）生產(chǎn)能力大．在較大的氣（汽）液流速下，仍不致發(fā)生大量的霧沫夾帶、攔液或液泛等破壞正常操作的現(xiàn)象。2）操作穩(wěn)定、彈性大。當(dāng)塔設(shè)備的氣（汽）液負(fù)荷量有較大的波動(dòng)時(shí)，仍能在較高的傳質(zhì)效率下進(jìn)行穩(wěn)定的操作。并且塔設(shè)備應(yīng)保證能長(zhǎng)期連續(xù)操作。3）流體流動(dòng)的阻力小。即流體通過(guò)塔設(shè)備的壓力降小。這將大大節(jié)省生產(chǎn)中的動(dòng)力消耗，以及降低經(jīng)常操作費(fèi)用。對(duì)于減壓蒸餾操作，較大的壓力降還使系統(tǒng)無(wú)法維持必要的真空度。4）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、材料耗用量小、制造和安裝容易。這可以減少基建過(guò)程中的投資費(fèi)用。5）耐腐蝕和不易堵塞，方便操作、調(diào)節(jié)和檢修。事實(shí)上，對(duì)于現(xiàn)有的任何一種塔型，都不可能完全滿(mǎn)足上述所有要求，僅是在某些方面具有獨(dú)到之處。全塔校核：包括塔體與封頭厚度的確定、塔設(shè)備質(zhì)量載荷及自振周期的計(jì)算、地震載荷與地震彎矩、風(fēng)載荷與風(fēng)彎矩計(jì)算、圓筒軸向應(yīng)力和圓筒穩(wěn)定性校核、塔設(shè)備壓力試驗(yàn)時(shí)的應(yīng)力和裙座軸向應(yīng)力的校核 .關(guān)鍵詞： 分塊式塔盤(pán)； 不等壁厚； 篩板塔AbstractTowerequipmentischemical,petrochemicalandrefining,pharmaceutical,environmentalprotection,andotherindustrialdepartmentisakindofimportantunitoperationequipment.Thedesignofthetowerequipmentconsistsoftwoparts:theprocessdesignandmechanicaldesign.Mechanicaldesignpartofproblemtosolve,inadditiontodeterminethedetailsofthetowerequipmentstructureoutside,moreimportantistodoallkindsofworkcheck,inordertoensurethatthedesignofthetowerequipmentcannotonlyfinishthenormaloperation,andmustcomplywiththenationalsafetyproductionstandards.Checkthecontentmainlyincludes:qualityload,earthquakeloads,thewindloading,etc,alsoincludingthestrengthandstabilityarechecked.Drawingsincludingaassemblydrawinganddrawing.Thisdesignadoptsthecontinuousdistillationseparationofbenzene-chlorobenzenebinarymixturemethod.Continuousdistillationoperationundertheatmosphericpressure,betheseparationofbenzene-chlorobenzenebinarymixturesbycontinuousrectificationtowerintothetower,centraltomustrefluxratiobyacontinuousrectificationcolumnandthecontentatthetopofthecolumncanqualifiedbenzene,chlorobenzenefromthebottom.Benzenechlorobenzenepurityisnotlessthan99.8%,theoverheadproductpurityisnotlessthan98%(massfraction).Thanalotofheighttodiameterdevicecalledcolumns.Towerequipmentisoneofthemostimportantequipmentintheproductionofchemicalindustry,oilrefining.Itcanbequickly(orsteam)liquidorliquidliquidtwophaseofclosecontactbetween,achievethegoalofinternationalmasstransferandheattransfer.Common,canbedoneinthemiddleoftowerequipmentunitoperations:distillation,absorption,desorptionandextractionandsoon.Inaddition,thecoolingandrecyclingofindustrialgases,gasnetsystemofwetanddry,andbothhaveliquidfrommassandheattransferofhumidification,dehumidification,etc.Inchemicaloroilrefinery,theperformanceoftowerequipmentfortheentireunitproductionofproductsquality productioncapacityandconsumptionquota,andthethreewastestreatmentandenvironmental protection, and other aspects have a significantimpact.Therefore,designandresearchoftowerequipment,hasbeenheavilypromotedbythechemicalrefiningindustries.Completebodyofcompletesetofequipmentofthecolumnplatestructuredesign,structuredesignisthedesignofpressurevesselsparts,namelycalculationofthetowerwallthickness,theheadofthestructureandsize,designofthecolumnaccessories,andtookoverthedesign,etc.Astowerequipmentismainlyusedinmasstransferprocess,youmustquickly(steam)agoodcontactwithliquidtwophase,inordertoobtainhighermasstransferefficiency.Inaddition,inordertomeettheneedsofindustrialproduction,towerequipment,butalsohavetoconsiderthefollowingmasstransferefficiency.Inaddition,inordertomeettheneedsofindustrialproduction,towerequipmentmustalsoconsiderthefollowingrequirements:theproductioncapacityisbig.Inlargergas(vapor)fluidvelocity,arestillnothappenalotofsmuggledwithfoamfog,suchasblockliquidorliquidflooddamagephenomenonofnormaloperation.theoperatingstabilityandflexibility.Whenthetowerequipment,gas(vapor)fluidloadhavelargerfluctuation,canstillbestableunderthehighmasstransferefficiencyofoperations.Andtowerequipmentshouldguaranteethelong-termcontinuousoperation.thefluidflowresistanceissmall.Thefluidpressuredropthroughthetowerequipment.Thiswillgreatlysavethepowerconsumptioninproduction,andoftenloweroperatingcost.Forvacuumdistillationoperation,largerpressuredropalsomakethesystemcannotmaintainnecessaryvacuumdegree.simplestructure,smallamountofmaterialconsumption,easymanufactureandinstallation.Thiscanreducetheinvestmentcostintheprocessofconstruction.thecorrosionresistanceandnoteasyblockage,convenientoperation,adjustmentandmaintenance.Infact,foranyexistingtowertype,canfullymeettherequirementsofalloftheabove,onlyhastheuniquefeatureinsomeways.Auxiliaryequipmentandaccessoriesstructuredesign:takeoverthedesignandtherelatedflangeofselecting,exceptthefoamingmachine,manholeanditsannexdesign.Thetowercheck:includingtowerbodyandtheheadofthethicknessissure,towerequipmentqualityloadandnaturalvibrationperiodofcalculation,earthquakeloadsandseismicmoment,thewindloadandthewindbendingmomentcalculation,cylinderaxialstressandcylinderstabilitychecking,towerpressuretestequipmentofstressandaxialstressofskirtacheck.Keywords: Blocktray;Differentwallthickness;Sievepaneltower目錄第一章概述...............................................................................................11.1塔設(shè)備概論............................................................................................11.2常壓塔的工作原理及工藝曲線............................................................1第二章板式精餾塔基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì).........................................................42.1設(shè)計(jì)條件.................................................................................................42.2.確定塔高.................................................................................................42.3塔盤(pán)設(shè)計(jì)................................................................................................62.3.1塔盤(pán)形式及設(shè)計(jì)...............................................................................62.3.2塔盤(pán)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)................................................................................62.3.3塔盤(pán)板...............................................................................................62.4附件設(shè)計(jì)................................................................................................82.4.1人孔...................................................................................................82.4.2接管...................................................................................................92.4.3管法蘭...............................................................................................102.4.4吊柱...................................................................................................112.4.5操作平臺(tái)與梯子...............................................................................112.4.6保溫層...............................................................................................122.4.7裙座...................................................................................................12第三章精餾塔設(shè)備強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算.....................................................133.1材料的選擇............................................................................................133.1.1筒體和封頭材料的選擇...................................................................133.1.2裙座材料的選擇...............................................................................133.1.3接管的材料.......................................................................................133.2厚度計(jì)算................................................................................................133.2.1厚度計(jì)算過(guò)程步驟...........................................................................133.2.2厚度計(jì)算...........................................................................................143.3設(shè)備質(zhì)量載荷計(jì)算.................................................................................143.3.1塔體圓筒、封頭、裙座質(zhì)量m01......................................................143.3.2塔內(nèi)構(gòu)件質(zhì)量m02..............................................................................153.3.3保溫層質(zhì)量m03..................................................................................153.3.4平臺(tái)、扶梯質(zhì)....................................................................................153.3.5塔體分段............................................................................................163.4偏心質(zhì)量引起的偏心彎矩.....................................................................163.5各種載荷引起的軸向應(yīng)力.....................................................................163.5.1設(shè)計(jì)壓力引起的軸向應(yīng)力1............................................................163.5.2操作質(zhì)量引起的軸向壓應(yīng)力............................................................173.5.3最大彎矩引起的軸向應(yīng)力................................................................173.6塔體和裙座危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度和穩(wěn)定性校核.........................................183.7塔體水壓試驗(yàn)校核.................................................................................193.8塔盤(pán)的機(jī)械計(jì)算.....................................................................................213.8.1塔盤(pán)的載荷........................................................................................223.8.2塔盤(pán)構(gòu)件的允許撓度和許用應(yīng)力 223.8.3塔盤(pán)支承梁的設(shè)計(jì) 223.9地腳螺栓的設(shè)計(jì) 233.10蓋板 24第四章 開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng) 254.1補(bǔ)強(qiáng)的判據(jù) 254.2對(duì)人孔和檢查孔進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng) 254.2.1補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算方法判別 254.2.2開(kāi)孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積 264.2.3有效補(bǔ)強(qiáng)范圍 264.2.4有效補(bǔ)強(qiáng)面積 264.2.5有效補(bǔ)強(qiáng)范圍 274.3對(duì)去再沸器入口進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng) 274.3.1補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算方法判別 274.3.2開(kāi)孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積 274.3.3有效補(bǔ)強(qiáng)范圍 284.3.4有效補(bǔ)強(qiáng)面積 284.3.5有效補(bǔ)強(qiáng)范圍 294.4再沸器返回口和塔頂氣項(xiàng)出口 294.4.1補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算方法判別 294.4.2開(kāi)孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積 294.4.3有效補(bǔ)強(qiáng)范圍 294.4.4有效補(bǔ)強(qiáng)面積 304.4.5有效補(bǔ)強(qiáng)范圍 30第五章 主要零部件的制造工藝 315.1筒體制造 315.2封頭 315.3塔盤(pán)板制造 315.4塔體及塔盤(pán)的制造技術(shù)條件的規(guī)定 32總結(jié) 33參考文獻(xiàn) 34致 謝 35沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 概述第一章 概述1.1塔設(shè)備概論塔設(shè)備是化工、石油化工和煉油、醫(yī)藥、環(huán)境保護(hù)等工業(yè)部門(mén)的一種重要的單元操作設(shè)備。其表現(xiàn)的作用為實(shí)現(xiàn)液——液相或者氣（汽）——液相之間的接觸充分，以便達(dá)到傳質(zhì)及傳熱相際間進(jìn)行的目的。常見(jiàn)的單元操作有：精餾、吸收、解吸和萃取等可在塔設(shè)備中完成的。另外，工業(yè)氣體的濕法凈制和干燥，冷卻與回收、傳熱的增濕、減濕以及兼有氣液兩相傳質(zhì)。應(yīng)用面廣、量大在塔設(shè)備中，占整個(gè)工藝設(shè)備費(fèi)用的比例較大的是其設(shè)備投資費(fèi)用。在煉油廠和化工中，塔設(shè)備的性能對(duì)于整個(gè)裝置的生產(chǎn)能力和消耗定額、產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量以及三廢處理和環(huán)境保護(hù)等方面都影響重大。塔設(shè)備的設(shè)計(jì)和研究受到化工、煉油行業(yè)的極大重視。除了要求滿(mǎn)足特定的工藝條件外，為了使塔設(shè)備能更有效、更經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，還要滿(mǎn)足下列要求：(1)充分接觸的氣液兩相，相際間傳熱面積大；(2)氣液處理量大，生產(chǎn)能力大；(3)操作彈性大，操作穩(wěn)定；(4)壓降小，阻力??；(5)設(shè)備的投資及操作費(fèi)用低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝、制造、維修方便；(6)不易堵塞，耐腐蝕。塔設(shè)備的分類(lèi)：(1)加壓塔、常壓塔及減壓塔三個(gè)操作壓力；(2)有精餾塔、吸收塔、介吸塔、萃取塔、反應(yīng)塔、干燥塔等單元操作；(3)有填料塔、板式塔的內(nèi)件結(jié)構(gòu)。1.2常壓塔的工作原理及工藝曲線用于化工生產(chǎn)中分離互溶液體混合物的典型單元操作是精餾，多級(jí)蒸餾是其實(shí)1沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 概述質(zhì)，在有一定的壓力下，通過(guò)互溶液體混合物各組分的飽和蒸汽壓或沸點(diǎn)的不同，從而汽化輕組分（沸點(diǎn)較低或飽和蒸汽壓較高的組分），經(jīng)多次部分氣相冷凝和液相汽化，使?jié)舛戎饾u升高包括氣相中的輕組分和液相中的重組分，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)分離。精餾塔、再沸器、冷凝器、回流罐和輸送設(shè)備等是精餾過(guò)程的主要設(shè)備。以進(jìn)料板為界的精餾塔，精餾段在上部，提留段在下部。進(jìn)入精餾塔的一定溫度和壓力的料液，精餾段逐漸濃縮的是輕組分，全部冷凝進(jìn)入回流罐是離開(kāi)塔頂后，塔頂產(chǎn)品（也叫餾出液）是一部分，塔內(nèi)作為回流液是另一部分被送入。補(bǔ)充塔板上的輕組分是回流液的目的，保持穩(wěn)定塔板上的液體組分，從而連續(xù)穩(wěn)定地進(jìn)行精餾操作。提留段中濃縮后的重組分，塔釜產(chǎn)品（也叫殘液）是一部分，經(jīng)再沸器加熱后送回塔中則為一部分，提供一定量連續(xù)上升的蒸氣氣流為精餾塔操作。連續(xù)精餾和間歇精餾都為精餾操作，本設(shè)計(jì)的研究對(duì)象是連續(xù)精餾的過(guò)程。如下圖所示的連續(xù)精餾的流程裝置，操作過(guò)程為：經(jīng)過(guò)預(yù)熱加熱到一定溫度后的原料液，精餾塔中的進(jìn)料板被進(jìn)入，與自塔上部下降的回流液體匯合后料液在進(jìn)料板上，通過(guò)逐板下流，最終會(huì)流入塔底的再沸器中，逐板的液體下降的同時(shí)，在每層塔板上它與上升的蒸汽相互接觸，同時(shí)進(jìn)行質(zhì)量和能量的傳遞過(guò)程和部分汽化和部分冷凝。在操作的時(shí)候，塔底產(chǎn)品是連續(xù)從再沸器中取出的部分液體，產(chǎn)生上升蒸汽是部分液體汽化，塔內(nèi)出塔頂蒸汽進(jìn)入冷凝器中被冷凝成液體，回流液體即為部分冷凝液用泵送回塔頂，作為塔頂產(chǎn)品，經(jīng)冷卻器后其余部分被送出。在塔設(shè)備的類(lèi)別中，應(yīng)用最廣泛的目前是工業(yè)上的填料塔及板式塔，所以主要考慮這兩種類(lèi)別。板式塔較填料塔而言其效率更高，相對(duì)穩(wěn)定，液——?dú)獗冗m用范圍大，持液量較大，安裝、檢修更容易，造價(jià)更低。板式塔是逐級(jí)接觸的氣液傳質(zhì)設(shè)備。塔板作為塔內(nèi)的基本構(gòu)件，氣體通過(guò)塔底向上，以鼓泡或噴射的形式穿過(guò)塔板上的液層，氣液相接觸密切而進(jìn)行的傳熱與傳質(zhì)，呈階梯式變化的兩相的組分濃度。在塔板上采用的篩孔塔板簡(jiǎn)稱(chēng)為篩板，開(kāi)有許多均勻的小孔在塔板上，在塔板上為正三角形排列的是篩孔。正常的條件下進(jìn)行操作，篩孔上升的氣流，應(yīng)該能阻止經(jīng)篩孔向下而泄漏的液體。塔體設(shè)備的外殼是塔體，常見(jiàn)的塔體由等厚度等直徑的圓筒及上下封頭組成。大型2沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 概述的塔設(shè)備，采用不等直徑、不等厚度的塔體為了節(jié)省材料。本文涉及到的是大型塔設(shè)備，因此采用的塔體為不等厚度、不等直徑的。通常安裝在室外的塔設(shè)備，塔體除了承受一定的溫度和操作壓力（內(nèi)壓或外壓）外，還需要考慮偏心載荷、地震載荷、風(fēng)載。除此之外還需滿(mǎn)足剛度及穩(wěn)定性要求在試壓、運(yùn)輸及吊裝時(shí)的強(qiáng)度。支座塔體與基礎(chǔ)的連接結(jié)構(gòu)是塔體支座。采用裙式支座因?yàn)樵撍O(shè)備較高、重量較大，為保證其足夠的強(qiáng)度及剛度。人孔及手孔本初餾塔體上設(shè)有人孔，為安裝、檢修、檢查等需要。接管塔設(shè)備與其他相關(guān)設(shè)備相連接是為了連接工藝管線。本初餾塔的主要接管見(jiàn)草圖。吊柱主要用于安裝、檢修時(shí)吊運(yùn)塔內(nèi)件，安裝于塔頂。還有法蘭等其他結(jié)構(gòu)。圖1-1連續(xù)精餾裝置工藝流程圖3沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 板式精餾塔基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)第二章 板式精餾塔基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)條件(1)塔體內(nèi)徑Di=1500mm。(2)設(shè)計(jì)壓力P=0.40MPa，設(shè)計(jì)溫度t=130℃。C(3)設(shè)計(jì)地區(qū)：基本風(fēng)壓值q=350N/m2，地震設(shè)防烈度為7度，場(chǎng)地土類(lèi):I類(lèi)。(4)塔內(nèi)裝有N=90層篩板塔，每塊塔盤(pán)上存留介質(zhì)層高度為h=54mmw(5)沿塔高每9塊塔板左右開(kāi)設(shè)一個(gè)人孔，人孔數(shù)為11個(gè)，相應(yīng)在手孔處安裝半圓形平臺(tái)11個(gè)，平臺(tái)寬度為B=900mm，高度是1000mm。(6)塔外保溫層的厚度為s100mm，保溫材料密度為2300kg/m3。(7)塔體與裙座間懸掛一臺(tái)再沸器，其操作質(zhì)量為me=4000kg/m3。(8)塔體與封頭的材料選用t=170MPa,[σ]=170MPa。16MnR其中[σ](9)塔體與封頭厚度附加量C=2mm，裙座厚度附加量C=2mm。(10)塔板的漿液管 Wd=224mm。2.2.確定塔高空間塔頂高度的確定塔頂?shù)谝粚铀P(pán)到塔頂封頭切線的距離是塔的頂部空間高度。為了減少塔頂出口氣體中夾帶的液體量，高度取 1000mm對(duì)于頂部空間空間塔底高度的確定塔底最末一層塔盤(pán)到塔底下封頭切線處的距離是塔的底部空間高度。當(dāng)進(jìn)料系統(tǒng)有15分鐘的緩沖時(shí)間容量時(shí)，釜液的停留時(shí)間可取 3～5分鐘。本文取塔底部空間高度為2450mm。標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭根據(jù)JB/T4737-95，選用DN1500×18-16MnRJB/T4737型號(hào)封頭作為封頭,如圖2-1,其參數(shù)如表2.14沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 板式精餾塔基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖2-1 標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭表2.1 橢圓形封頭參數(shù)公稱(chēng)直徑 總深度 內(nèi)表面積 容積 直邊高度 質(zhì)量DN/mm H/mm A/m2 V/m3 h/mm m/kg1500 418 2.55 0.487 25 370裙座的高度裙座的高度是指從塔底封頭切線到基礎(chǔ)環(huán)之間的高度。裙座結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖2-2所示，裙座的全部高度有 V和U相加和得到。 其中U由工藝決定，在此常壓塔設(shè)計(jì)中可以取裙座總高為 3000mm。圖2-2 裙座結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖塔的總高度H=1000 2450 45150 414 300m0m5沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 板式精餾塔基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)2.3塔盤(pán)設(shè)計(jì)2.3.1塔盤(pán)形式及設(shè)計(jì)選用篩板塔，篩板塔上通常劃分為篩孔區(qū)、無(wú)孔區(qū)、溢流堰及降液管等部分。有溢流堰和降液管的篩板塔，從上一層塔板經(jīng)降液管流下的液體，流過(guò)塔板的鼓泡區(qū)以橫向的方式，通過(guò)溢流堰從而進(jìn)入降液管，然后流進(jìn)下一層塔板。設(shè)溢流堰在塔板上，維持一定厚度的液層在板上。通過(guò)篩孔分散成細(xì)小的氣泡在上升氣流中，液層鼓泡而出在板上，從而使得汽液密切接觸進(jìn)行傳質(zhì)。在操作正常的情況下，氣流速度是通過(guò)篩孔上升，能阻止液體經(jīng)篩孔向下泄露的數(shù)值其大小應(yīng)達(dá)到。兩邊的弓形面積上不開(kāi)篩孔在鼓泡區(qū)左右，分別是降液區(qū)和受液區(qū)。降液區(qū)內(nèi)設(shè)置溢流堰和降液管，是板上能維持一定厚度的液層并使溢出的液體流向下一塊塔板。篩板塔的優(yōu)點(diǎn)是：簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，方便的制造、低廉的造價(jià)，造價(jià)約為 60%的泡罩塔，80%浮閥塔的；板上液面落差小，壓降小；泡罩塔高的生產(chǎn)能力及板效率。溢流堰高度的篩板塔取 54mm。2.3.2塔盤(pán)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)塔盤(pán)按結(jié)構(gòu)分為整塊式和分塊式兩種類(lèi)型。 由于塔徑大于800mm，所以選擇分塊式塔盤(pán)。為便于安裝、檢修、制造，可將塔盤(pán)板分成數(shù)塊，通過(guò)人孔送入塔內(nèi)，裝在焊于塔體內(nèi)壁的塔盤(pán)支撐件上對(duì)于直徑較大的板式塔。選擇自身梁式。選擇具有可調(diào)節(jié)堰、可拆降液板、自伸梁式塔盤(pán)板的單流塔結(jié)構(gòu)。2.3.3塔盤(pán)板本文采用自身梁式的分塊塔板（1）分塊式塔板的流程在分塊式塔板中，塔徑為 800~2400mm時(shí)采用單流塔板，有本文塔徑為1500mm，所以，采用單流塔徑。從受液盤(pán)流入塔板的液體，橫過(guò)了整個(gè)塔板，溢流至降液管。這種結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單的塔板，液體的流程比較長(zhǎng)，非常有利的是對(duì)提高分離效率。分成數(shù)塊的塔板，分為兩塊式弓形板靠近塔壁處，其余的塔板塊則是矩6沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 板式精餾塔基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)形板。為了方便檢修，從矩形板中選擇一塊作為通道板。塔板劃分，與塔板的塊數(shù)與塔徑有關(guān)，按表 2.2選取。中間必須有一塊通道板，不管塔板分為多少塊。表2.2塔板分塊數(shù)塔徑/mm800~12001400~16001800~20002200~2400塔板分塊數(shù)3456可知本文取的塔板分塊數(shù)位 4塊。（2）板塊以能通過(guò)塔體人孔為限的塔板的最大寬度，還需要考慮的是，塔板開(kāi)孔的均勻性和一定的互換性、結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。矩形塔板、通道板和弓形板合稱(chēng)為塔板。（3）塔盤(pán)板的結(jié)構(gòu)尺寸支撐圈、支撐板、支撐件和降液板連接帶焊在塔內(nèi)壁上的塔盤(pán)板，是用以支持降液板和塔盤(pán)板。塔盤(pán)板的結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)下表 2.3.表2.3 塔板結(jié)構(gòu)尺寸塔盤(pán)直徑 支持圈寬度 支持板寬度 厚度1500mm 50mm 50mm 10mm（4）支持件結(jié)構(gòu)塔盤(pán)上的降液板及受液盤(pán)，焊接的固定結(jié)構(gòu)及有可拆結(jié)構(gòu)。固定結(jié)構(gòu)的受液盤(pán)和降液板，與支撐板、支持圈一起，都在塔壁上焊接，塔盤(pán)的固定件從而形成。（5）排液孔塔盤(pán)、受液盤(pán)、封液盤(pán)等應(yīng)均能自行排凈存液在板式塔停止操作時(shí)，否則就須開(kāi)設(shè)排液孔。在這些盤(pán)中開(kāi)設(shè)一個(gè)直徑為 8mm的排液孔。（6）降液管及受液盤(pán)降液管選用弓形降液管。當(dāng)降液面積占塔盤(pán)總面積的 12%以上時(shí)，應(yīng)選用傾斜式降液管。它的下部截面為上部截面的 56%，這樣可以擴(kuò)大塔盤(pán)的有效面積。一般取傾斜降液板的傾斜角為 10°?？刹鹗焦谓狄汗苁怯珊冈谒谏系倪B接帶，以及可拆的降液板和緊固件裝配而成。用 M10螺栓緊固時(shí)，在降液板間的連接處均用直徑為12mm圓孔。在降液板與連接帶的連接處，連接帶上用直徑為 12mm圓孔，降液板上用14×38mm的長(zhǎng)圓孔，以便于安裝、調(diào)整。受液盤(pán)選用凹形受液盤(pán)?？刹鹗浇Y(jié)構(gòu)的每個(gè)可拆卸零件均應(yīng)能通過(guò)人孔。在受液盤(pán)的下方設(shè)加強(qiáng)筋板，則凹形受液盤(pán)的深度為50mm。7沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 板式精餾塔基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)封液盤(pán)：在塔或塔段最低一層塔盤(pán)的降液管末端，應(yīng)設(shè)封液盤(pán)，以保證降液管出口處的液封。入口堰：高度大于降液管底邊時(shí)的出口堰頂，元件的上游與正對(duì)第一排氣液接觸時(shí)，以直徑 8mm圓鋼或小型角鋼的設(shè)置構(gòu)成入口堰。入口堰分段地焊在分塊的塔盤(pán)板上，與塔盤(pán)板組成一體對(duì)于分塊式塔盤(pán)而言。采用間斷焊或電阻點(diǎn)焊，須注意防止塔盤(pán)板的焊接變形在入口堰與塔盤(pán)板的連接。出口堰：可用角鋼或用鋼板彎成角鋼形狀，用緊固件連接到塔盤(pán)支持件或降液板上對(duì)于可拆式降液管配用的出口堰。 用緊固件固定在降液板的連接帶上對(duì)于堰板的兩側(cè)。塔盤(pán)零件的最小厚度見(jiàn)下表 2.4.表2.4塔盤(pán)零件的最小厚度材料塔盤(pán)板受液盤(pán)降液板碳鋼333（7）塔盤(pán)支承梁的設(shè)計(jì)當(dāng)塔盤(pán)必須設(shè)置主梁時(shí)，應(yīng)設(shè)法將主梁高度盡量減少，從而減少對(duì)于工藝操作的影響，人員能從梁底下通過(guò)要求在安裝時(shí)間。（8）塔盤(pán)緊固件的設(shè)計(jì)螺紋連接緊固件適用于塔盤(pán)板之間的連接，連接型式為可拆型。螺紋卡板緊固件連接用于塔盤(pán)板與支持板或支持圈。由橢圓墊板、圓頭螺栓、卡板、和螺母組成卡子。一個(gè)整體為卡板與圓頭螺栓焊成，應(yīng)使螺栓尾部溝槽的方向與卡板的長(zhǎng)度方向平行用于點(diǎn)焊時(shí)，卡板的方位用來(lái)辨別。通過(guò)把塔盤(pán)板緊固在支持圈上、橢圓墊板和卡板在擰緊螺母的時(shí)候。2.4附件設(shè)計(jì)2.4.1人孔對(duì)于人孔的設(shè)置而言，應(yīng)該方便于人員進(jìn)入塔板的任何一層。由于塔板間距要增大在人孔處的設(shè)置，并且如果人孔設(shè)置過(guò)多，會(huì)使塔體的彎曲度在制造時(shí)難以達(dá)到要求。因此，設(shè)有一個(gè)人孔在每 9個(gè)塔板之間。開(kāi)設(shè)人孔處兩層塔板中心距離為700mm。8沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 板式精餾塔基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)塔體上采用垂直吊蓋人孔。密封面型式及墊片用材對(duì)于人孔法蘭而言，在一般情況下與塔的接管法蘭相同。采用對(duì)焊法蘭人孔。人孔深入塔內(nèi)部分應(yīng)與塔的內(nèi)壁修平，其邊緣須倒棱或磨圓。設(shè)計(jì)人孔尺寸為 Φ450mm。由HG21514-95選取回轉(zhuǎn)蓋帶頸平焊法蘭人孔，凸面結(jié)構(gòu)。2.4.2接管（1）進(jìn)料口進(jìn)料口的結(jié)構(gòu)，要能防止液體淹沒(méi)氣體通道。進(jìn)料口的工程直徑為 40mm。伸出的長(zhǎng)度為150mm。其接管的上蓋板，下蓋板，襯板見(jiàn)施工圖。直進(jìn)料管尺寸見(jiàn)下表2.5。表2.5直進(jìn)料管內(nèi)管dg2×S2外管dg1×S1H145×3.576×6150（2）釜液出口釜液從塔底出口管流出時(shí)，一個(gè)向下的漩渦被形成，因此使塔釜形成不穩(wěn)定的液面，氣體被帶走。應(yīng)設(shè)置防渦流擋板在塔釜出口處，釜液出口管直徑選擇20mm，伸出高度為150mm。引出孔的加強(qiáng)管上，一般應(yīng)焊支撐板支撐。裙座上應(yīng)開(kāi)設(shè)檢查孔，選長(zhǎng)圓行的檢查孔，數(shù)量2個(gè)。取DN450mm。引出孔、檢查孔的加強(qiáng)管與裙座殼的連接應(yīng)采用全焊透結(jié)構(gòu)。（3）液面計(jì)口為了監(jiān)視、調(diào)整塔釜內(nèi)流量，塔釜上一定要設(shè)置液面計(jì)口。結(jié)合實(shí)際情況，根據(jù)HG/T21584，液面計(jì)的選擇是磁性。用來(lái)觀察設(shè)備內(nèi)部液位變化的一種裝置是液面計(jì)，提供依據(jù)為設(shè)備操作。通過(guò)測(cè)量液位來(lái)確定容器中的物料的量是它的作用，生產(chǎn)過(guò)程中各環(huán)節(jié)必須定量的物料得以保證，通過(guò)它來(lái)觀察是否正常的連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程，可靠地過(guò)程的進(jìn)行可以控制。液面計(jì)公稱(chēng)直徑為 25mm，伸出高度200mm，2個(gè)液面計(jì)。（4）其他接管形式見(jiàn)下表 2.6.9沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 板式精餾塔基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)表2.6其他接管形式名稱(chēng)直徑DN/mmd1×S1/mmd2×S2/mmH2/mm安全閥8089×4108×6150塔頂回流100108×4133×6200再沸器返回250273×8325×8200去再沸器入350377×10426×10200溫度計(jì)入2532×3.557×5150壓力計(jì)入8089×4108×6150遠(yuǎn)傳液位計(jì)入8089×4108×6150排氣孔8089×4108×61502.4.3管法蘭（1）選擇帶頸對(duì)焊鋼制法蘭。如圖 2-3。圖2-3法蘭凹凸面安裝時(shí)易于對(duì)中，還能有效地防止墊片被擠出壓緊面，適用于公稱(chēng)壓力小于等于6.4MPa的容器法蘭和管法蘭。接管的加固：對(duì)于DN小于等于25mm，伸出長(zhǎng)度大于等于150mm以及DN=32～50mm，伸出長(zhǎng)度大于等于 200mm的接管，應(yīng)采用變徑管加固或設(shè)置筋板予以支撐。接管伸長(zhǎng)量：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn) HB20583-1998，保溫層厚度為 100mm時(shí)，選取最小伸出長(zhǎng)度見(jiàn)下表 2-7。10沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 板式精餾塔基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)表2.7保溫層厚度接管公稱(chēng)直徑最小伸出長(zhǎng)度10～5015070～200200接管插入設(shè)備筒體中長(zhǎng)度 ,見(jiàn)下表2.8：表2.8接管插入設(shè)備筒體長(zhǎng)度接管公稱(chēng)直徑接管外徑接管插入的長(zhǎng)度35036281001082.540450.525320.580891202502502626.545046219.7（2）緊固件的選擇在公稱(chēng)壓力小于等于4.0MPa非劇烈循環(huán)場(chǎng)合用雙頭螺GB901-B級(jí)材料0Cr18Ni9性能等級(jí)8.8，螺母材料0Cr18Ni9性能等級(jí)8。2.4.4吊柱對(duì)于室外無(wú)框架較高的整體塔，設(shè)置吊柱在塔頂，對(duì)更換填料和補(bǔ)充，拆卸內(nèi)件和安裝，是一項(xiàng)既方便又經(jīng)濟(jì)的設(shè)施。 塔的高度一般在15m以上的，都須要吊柱的設(shè)置。吊柱中心線與人孔中心線間有合適的夾角要滿(mǎn)足吊柱設(shè)置方位，人站在平臺(tái)上操縱手柄，使經(jīng)過(guò)吊柱的垂直線可以轉(zhuǎn)到人孔附近。為20＃的吊柱立柱無(wú)縫鋼管，采用A3其它各部件。塔體的材料與吊柱與塔連接的襯板應(yīng)該相同。2.4.5操作平臺(tái)與梯子操作平臺(tái)應(yīng)設(shè)置在人孔、手孔、塔頂?shù)踔⒁好嬗?jì)等需要經(jīng)常檢修和操作的地方。操作平臺(tái)應(yīng)布置得在檢修時(shí)不再需要另外設(shè)置腳手架和纜索。塔上每隔 5m安裝一層操作平臺(tái)，共 10層，平臺(tái)寬1.2m，單位質(zhì)量150kg/m2，包角180°。平臺(tái)邊緣與塔壁之間應(yīng)留出一定間隙，以便于進(jìn)行設(shè)備的保溫、涂漆工作。有11沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 板式精餾塔基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)保溫時(shí)，至保溫層表面的間隙為 50mm。支撐平臺(tái)的槽鋼梁一般應(yīng)沿平臺(tái)外周?chē)确职才畔噜忛g距為 1000mm。平臺(tái)欄桿用直徑為 5mm的黑鐵管制成。管端應(yīng)予封閉，以防腐蝕性氣體進(jìn)入。欄桿高度 1000mm。當(dāng)安裝標(biāo)高在15m以上的平臺(tái)時(shí)，欄桿高度宜用 1.2m，中間還需用雙橫桿。欄桿的立柱許用牢固的型鋼制造，立柱間距1000mm。選擇籠式扶梯，籠梯相鄰護(hù)圈的間距為1.2m。在平臺(tái)通道開(kāi)口處以下的籠梯護(hù)圈，應(yīng)在平臺(tái)下1000mm。梯子自塔體、保溫層外表面的距離為300mm。2.4.6保溫層保溫層選擇微孔硅酸鈉， 100mm的厚度，保溫材料密度 300kg/m3。保溫層延伸到裙座與塔體的連接焊縫以下 400mm止，裙座其余部分不需保溫層。易燃易爆的塔內(nèi)原油，一旦發(fā)生火災(zāi)，裙座會(huì)因?yàn)闇囟茸兏叨鴨适?qiáng)度，以致2.4.7裙座裙座高3000mm。塔內(nèi)介質(zhì)不直接與裙座接觸，也不承受塔內(nèi)介質(zhì)的壓力，壓力容器用材也不受限制。可選用較經(jīng)濟(jì)的普通碳素結(jié)構(gòu)鋼。焊接采用對(duì)接接頭形式，相等的是裙座的封頭外徑和筒體外徑， 采全焊透焊縫。為了方便制作，選用圓筒形的裙座。對(duì)直徑小又細(xì)高的塔來(lái)說(shuō) ,需要提高設(shè)備的穩(wěn)定性及基礎(chǔ)環(huán)支承面上的應(yīng)力與降低地腳螺栓，裙座采用圓錐形， 1500mm是本文的塔徑，34.67為高徑比，裙座采用圓錐形。如 2-4的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖所示。圖2-4裙座結(jié)構(gòu)12沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 板式精餾塔基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)第三章 精餾塔設(shè)備強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算3.1材料的選擇3.1.1筒體和封頭材料的選擇在剛度或結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為主的場(chǎng)合，以普通碳素鋼的選擇為主。在以強(qiáng)度設(shè)計(jì)為主的場(chǎng)合，應(yīng)根據(jù)壓力、溫度、介質(zhì)等使用限制，選用 16MnR系列的碳素鋼。設(shè)計(jì)容器的壓力為 0.4MPa，130℃為使用溫度，故筒體和封頭都選用 16MnR的鋼板。由于橢圓形封頭吸取了半球形封頭受力均勻和蝶形封頭受力淺的優(yōu)點(diǎn)，且橢圓部分經(jīng)線曲率變化平滑連續(xù)，應(yīng)力分布比較均勻，所以選擇橢圓形封頭。3.1.2裙座材料的選擇由于Dn=1.8m>1.0m,但是H/Dn=29.7/1.8=16.5<30,所以選擇圓通型形裙座。3.1.3接管的材料選用Q235-B作為補(bǔ)強(qiáng)圈的材料，部分接管用 20，法蘭選用20。具體將在裝配圖上注明。3.2厚度計(jì)算3.2.1厚度計(jì)算過(guò)程步驟安裝在室外的大型塔設(shè)備 ——常壓裝置精餾塔，除受操作壓力作用外，還受設(shè)備自身質(zhì)量引起的重力，地震、風(fēng)載荷等的作用，軸向應(yīng)力從而被引起。軸向組合應(yīng)力有可能會(huì)大于設(shè)計(jì)壓力，從而會(huì)引起環(huán)向應(yīng)力，因軸向應(yīng)力過(guò)大而破壞設(shè)備。按照J(rèn)BT4710—2005《鋼制塔式容器》中的規(guī)定，對(duì)于高度大于 10m且高度與直徑之比大于5的裙座自支承塔式容器，確定塔殼的圓筒和封頭的有效厚度后按設(shè)計(jì)壓力計(jì)算，根據(jù)風(fēng)載荷、地震的需要，考慮要求為制造、運(yùn)輸、安裝，設(shè)定按壓力計(jì)13沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 板式精餾塔基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)算一個(gè)不得小于有效厚度 e的圓筒， es不小于6mm。然后進(jìn)行載荷計(jì)算，圓筒應(yīng)力校核和裙座計(jì)算，是否合適的校核設(shè)定的 e、es，以此來(lái)確保軸向強(qiáng)度和穩(wěn)定性、塔式設(shè)備的環(huán)向。3.2.2厚度計(jì)算（1）圓筒和封頭壁厚設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)壓力 P=0.4MPa，設(shè)計(jì)溫度 t=130℃，筒體和封頭材料均選 16MnR，在GB150—1998中表4-1查看可得：t[σ]=170MPa；[σ]=170MPa；σs=345MPa（2）裙座殼厚度取裙座殼有效厚度 16mm，其名義厚度為 18mm。3.3設(shè)備質(zhì)量載荷計(jì)算3.3.1塔體圓筒、封頭、裙座質(zhì)量 m01（1）圓筒質(zhì)量m1查《常用容器壓力設(shè)計(jì)手冊(cè)》表13-1.5有DN1500mm，σ=14mm的圓筒每米質(zhì)量為519.4kg；DN1500mm，σ=18mm的圓筒每米質(zhì)量為669.6kg。故m1=519.4×31.6+669.617=27796×.24kg2）封頭質(zhì)量m2查《常用容器壓力設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 13-5-2有DN=1500mm，直邊高度為 40mm，曲面深度為400mm的標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭質(zhì)量：當(dāng) 18mm，m=370kg；當(dāng)σ=14mm，m=285.9kg則m2=370+285.9=655.9kg3）裙座質(zhì)量m3m3=669.6×3=2008.8kg14沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 板式精餾塔基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)故m0=27796.24+655.9+2008.8=30461kg3.3.2塔內(nèi)構(gòu)件質(zhì)量m02查《化工容器及設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》表16-1得篩板塔盤(pán)單位質(zhì)量65kg/m2m02Di265901033kg843.3.3保溫層質(zhì)量m03已知保溫材料密度為300㎏∕3，故通過(guò)以下計(jì)算可求得保溫層的質(zhì)量為mm03Di212s2Di221H124Di222s2Di222H2'22m0s40.7851.520.018221.520.01823000.1170.7851.520.01420.121.520.01423006031.67530kg3.3.4平臺(tái)、扶梯質(zhì)m04查《化工容器及設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 16-1平臺(tái)質(zhì)量為150kg/3，籠式扶梯質(zhì)量為40kg/m，籠式扶梯總高為 51m，平臺(tái)數(shù)量為11，平臺(tái)寬度為900mm，高度為1000mm。則：m044Di24Di222

22112s2BDi212s2n1qp22221n2qpqFHFs2B-Di2s20.7851.520.01820.120.921.520.01820.1241500.50.7851.520.01420.1221.520.014220.5715040510.90.18177kg附件質(zhì)量為ma0.25m010.25304617615kg因在塔釜安裝再沸器，產(chǎn)生偏心質(zhì)量。me4000kg15沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 板式精餾塔基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.3.5塔體分段由風(fēng)壓高度變化系數(shù)隨高度的變化 ,將全塔分為十段,分段形式見(jiàn)，圖 3-1。圖3-1塔體分段3.4偏心質(zhì)量引起的偏心彎矩Me mge 78500000 N mm3.5各種載荷引起的軸向應(yīng)力PPrH0.41000521061.054MPac3.5.1設(shè)計(jì)壓力引起的軸向應(yīng)力 1設(shè)計(jì)壓力引起的軸向應(yīng)力如下表 3.1所示。表3.1 壓力引起的軸向應(yīng)力設(shè)計(jì)壓力引起的軸向應(yīng)力 1計(jì)算公式 說(shuō)明16沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文h20m,PcDi1.05415001424.70MPa4e16

第二章 板式精餾塔基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)e n C 18 2 163.5.2操作質(zhì)量引起的軸向壓應(yīng)力操作質(zhì)量引起的軸向壓應(yīng)力如下表 3.2所示。表3.2操作質(zhì)量引起的軸向壓應(yīng)力操作質(zhì)量引起的軸向壓應(yīng)力截計(jì)算公式說(shuō)明面00m000g令裙座壁厚s18mm2Asb0-m000g裙座有效壁厚es16mm0截3.14Dises面804519.81Asb=3.14Dises3.1415001610.47MPa1-11m011gm011=80451-772=796792Asm1Asm人孔截面的截面積，查《化工容器及設(shè)備設(shè)計(jì)簡(jiǎn)796799.81截16-10得Asm6.868m268680明設(shè)計(jì)手冊(cè)》表面11.38MPa2-2m022g2A2-m022gm02-2=80451-772-3632=7604723.14Di截eA=3.14Die796799.81面3.141500169.90MPa3.5.3最大彎矩引起的軸向應(yīng)力最大彎矩引起的軸向應(yīng)力如下表 3.3所示17沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 板式精餾塔基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)表3.3最大彎矩引起的軸向應(yīng)力最大彎矩引起的軸向應(yīng)力截計(jì)算公式說(shuō)明面0-000Mmax00Mmax00Mmax00Mw00Me3.4109截3Zsb0.785Dis2面esMmax00ME000.25Mw003.4109Me120.31MPa0.78515002169.71081-1截面

Mmax113.3109Mmax11Mw11Me3.310911139.51MPaMmax11ME110.25Mw113Zsm23654000Me9.51083.6塔體和裙座危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度和穩(wěn)定性校核塔體的最大組合軸向拉應(yīng)力校核和穩(wěn)定性校核 ,分別如下表3.4,3.5所示表3.4 塔體的最大組合軸向拉應(yīng)力校核截面0-0截面1-1截面

塔體的最大組合軸向拉應(yīng)力校核計(jì)算公式說(shuō)明00000024.710.47120.31134.54MPamax12300ttK=170MPamax,滿(mǎn)足要求11111124.711.38139.51152.83MPa=0.85max12311Kt,滿(mǎn)足要求K=1.2maxtK2-2截面

22222224.79.9109.7124.5MPa=1.2*0.85*170max12322tK=173.4MPamax,滿(mǎn)足要求18沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 板式精餾塔基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)表3.5 塔體與裙座的穩(wěn)定性校核塔體與裙座的穩(wěn)定性校核截 計(jì)算公式面0-000000010.47120.31max23截130.78MPa面00cr,滿(mǎn)足要求max1-111111111.38139.51max23截150.89MPa面11max cr,滿(mǎn)足要求2-2截面2222229.9109.7119.6MPamax2322cr,滿(mǎn)足要求max

說(shuō)明值計(jì)算：0.094e 0.09416ARi 7500.00201查《化工容器及設(shè)備設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖14-5得（16MnR，130oC）B 145t170MPaK1.2KB1.2145174MPacrKt1.2170204MPa3.7塔體水壓試驗(yàn)校核塔體水壓試驗(yàn)應(yīng)力如下表 3.6所示表3.6 塔體水壓試驗(yàn)應(yīng)力計(jì)算公式說(shuō)明PTrHDie2e試驗(yàn)壓力和靜液柱引起的環(huán)向應(yīng)力

1.31750.52150016PT1.25Pc1.251.0542161.3175MPa87.05MPa靜液柱壓力rH10005210-6'PTrH''Die0.52MPa2erH'1000321060.32MPa1.31750.32150012212103.16MPa19沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 板式精餾塔基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)表3-7 水壓試驗(yàn)時(shí)最大質(zhì)量引起的軸向壓應(yīng)力截面計(jì)算公式00mT00g23.14Dis0-0截面es9.811549783.14150020.17MPa1611mT11g1542069.812Asm686801-1截面2.20MPa2-2 mT22g mT22g2A3.14Die2-2截面9.811507443.14150019.62MPa166-6 mT66g mT66g2A 3.14Di e6-6截面96677 9.8116.78MPa3.14150012表3-8彎矩引起的軸向應(yīng)力截面 計(jì)算公式00Mmax00Mmax0030.785Dis2Zsbes0-0截面3.41090.78515002 16120.31MPa11 M1max13

說(shuō)明令裙座壁厚 s 18mm裙座有效壁厚 es 16mmmT00=154978mT11=154978-772=154206Asm 人孔截面的截面積，查《化工容器及設(shè)備設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》表16-10得Asm 6.868m2m2T-2=154978-772-3462=150744A=3.14Di em6T-6=154978-772-3462-8775-15059-15059-15174=96677A=3.14Di e說(shuō)明0000Me3.4109MmaxMwMmax00ME000.25Mw00Me9.7108111191-1截面

Zsm

Mmax Mw Me 3.3103.3109139.51MPa23654000

Mmax11ME110.25Mw11Me9.510820沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 板式精餾塔基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)2-20.3Mw2-2Me30.785Di2Mw223.021092-2截面e9.851080.3Mw22Me9.851080.785216150034.85MPa6-60.3Mw6-6Me30.785Di2Mw661.821096-6截面e6.251080.3Mw66Me6.251080.785150021229.49MPa塔體水壓試驗(yàn)時(shí)的應(yīng)力校核如下表 3.9所示表3.9塔體水壓試驗(yàn)時(shí)的應(yīng)力校核水壓試驗(yàn)時(shí)的應(yīng)力校核筒體環(huán)向應(yīng)力校核最大組合軸向拉應(yīng)力校核最大組合軸向壓應(yīng)力校核222222222222max23max12319.6234.8524.719.6234.8539.39MPa345MPa54.47MPas220.9K,滿(mǎn)足要求0.90.93450.85maxs22cr,s666666max263.93MPa滿(mǎn)足要求max123103.160.9s，24.716.7829.49666666滿(mǎn)足要求37.41MPamax2316.7829.4946.27MPa660.9K,滿(mǎn)足要求maxs66cr,max滿(mǎn)足要求3.8塔盤(pán)的機(jī)械計(jì)算塔盤(pán)在操作時(shí)的撓度計(jì)算是復(fù)雜的 .在載荷作用下,會(huì)使梁變形,塔盤(pán)變形,梁來(lái)支撐塔板,所以,疊加了總的變形量.除此以外，周邊支撐的塔盤(pán)板方式也是各不相同的,有變形規(guī)律.為了計(jì)算簡(jiǎn)化,給定按靜載荷處理的適當(dāng)載荷進(jìn)行假設(shè) ,當(dāng)作受均布載荷在操作過(guò)程中 ;檢修安裝時(shí),近似看做為集中載荷是安裝人員及堆積物重量。機(jī)械計(jì)算關(guān)于塔盤(pán) ,確定適宜尺寸的塔盤(pán)構(gòu)件 ,在操作條件下,能滿(mǎn)足撓度和21沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 板式精餾塔基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)力的要求;在條件的安裝下,應(yīng)力的要求得到滿(mǎn)足。3.8.1塔盤(pán)的載荷均布載荷取值關(guān)于塔盤(pán),在設(shè)計(jì)時(shí)可參考。（1）塔盤(pán)板設(shè)計(jì)載荷,應(yīng)取高于50mm溢流堰的液柱靜壓,并且 1000N/m2的均布載荷計(jì)算。（2）受液盤(pán)的設(shè)計(jì)載荷,應(yīng)取相應(yīng)板間距之半的液柱靜壓 ,且 3000N/m2的均布載荷計(jì)算。（3）側(cè)線出料盤(pán)和塔底液封盤(pán)的設(shè)計(jì)載荷 ,應(yīng)取實(shí)際盤(pán)深所產(chǎn)生的液柱靜壓 ,且3000N/m2的均布載荷計(jì)算。梁的設(shè)計(jì)載荷,包括以下幾項(xiàng).1）正常操作時(shí)塔盤(pán)上液體的重量，按上述的設(shè)計(jì)載荷計(jì)算，安裝檢修時(shí)再考慮進(jìn)入塔內(nèi)的檢修人員重量。2）塔盤(pán)板及所屬構(gòu)件重量，檢修時(shí)還需考慮堆積物的重量。3）梁的自重。3.8.2塔盤(pán)構(gòu)件的允許撓度和許用應(yīng)力（1）塔盤(pán)板的允許撓度：在國(guó)外對(duì)于塔盤(pán)板的允許撓度，有的塔徑規(guī)定為1，由DN1500mm，則900塔盤(pán)板允許撓度為1500=1.667900（2）在操作條件下梁的允許撓度燕山設(shè)計(jì)院編寫(xiě)的 <<化工設(shè)備設(shè)計(jì)統(tǒng)一規(guī)定 >>中指出梁在相應(yīng)均布載荷下的撓度，應(yīng)該小于跨度的1，并且<5mm，梁的許用撓度在操作條件下為10001500=1.5。10003.8.3塔盤(pán)支承梁的設(shè)計(jì)當(dāng)塔盤(pán)必須設(shè)置主梁時(shí)，主梁高度應(yīng)盡量減少，對(duì)工藝操作的影響從而被減少，22沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 板式精餾塔基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)安裝時(shí)要求人員能通過(guò)從梁底。最大高度的塔盤(pán)支承梁， 4-15《塔設(shè)備》的表中，DN 1500mm，則最大高度的支承梁為152mm。最大高度的塔盤(pán)支承梁取 76mm。3.9地腳螺栓的設(shè)計(jì)地腳螺栓的設(shè)計(jì)見(jiàn)表 3.10表3.10 地腳螺栓的設(shè)計(jì)計(jì)算式地Mw0-0+Me-mming腳螺ZbAbBME000.25Mw00栓Me-m0g的ZbAb最0-0+Me-mmin大(1)B=Mwg拉ZbAb3.32109+0.7848108598429.81應(yīng)=108-力8.25371870812=3.804MPa(2)b=ME000.25Mw00Me-m0gZbAb6.28107+0.253.32109+0.7848108804519.81=8.2537108-1870812=0.7549MPa取以上兩者較大者即B3.804MPa

說(shuō)明mmin=59842kgME0-0=6.28107NmmMw0-0=3.32109Nmmm0=80451kgIb=8.2537108mm3Ab=1870812mm2選取地腳螺栓n=36=170MPa，取16MnRbt地d14BAb+c2腳=d1為地腳螺栓根徑螺3.14nbt栓=43.8041870812+3n為地腳螺栓個(gè)數(shù)根3.1436170徑=41.488mm23沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 板式精餾塔基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)由表16-13得M48螺栓根徑d1=42.588mm，則選用 36個(gè) c2=3mmM48的地腳螺栓，滿(mǎn)足要求。3.10蓋板由于l=200mm,b=195mm,l=1.0，則由表7-17可得常數(shù)1和2，即1=-0.565；b2=0.135。P=d12bt=0.78542.5882170=242043N4a2bsinMx=p1+lnb+1+1p4r42420432195sin900.5652420431951+0.3ln=3.14+1+3.14435.54=20153.83NmmSc=6Mtx=620513.83=26.67mm170取蓋板的厚度為 28mm。24沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)第四章 開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)4.1補(bǔ)強(qiáng)的判據(jù)安裝接管要在容器上開(kāi)孔，器壁的強(qiáng)度被削弱，在連接殼體和接管處，會(huì)產(chǎn)生很高的局部應(yīng)力在結(jié)構(gòu)的連續(xù)性被破壞時(shí)，帶來(lái)隱患為容器的安全操作。所以需要開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)。幾種開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的方法進(jìn)行比較，由于母材為Q345R系列，以補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)的方式，正處于最大應(yīng)力區(qū)域內(nèi)的接管的加厚部分，應(yīng)力集中系數(shù)能有效降低，補(bǔ)強(qiáng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。補(bǔ)強(qiáng)效果比較好是因焊縫少，鍛件補(bǔ)強(qiáng)由于制造成本我們?cè)诖藳](méi)有必要考慮。而厚壁管補(bǔ)強(qiáng)我們也可以選用。當(dāng)設(shè)計(jì)壓力小于或等于2.5MPa的殼體上開(kāi)孔，而相鄰開(kāi)孔中心的間距大于兩孔直徑之和的兩倍，且接管工稱(chēng)外徑小于或等于89mm時(shí)，只要接管最小厚度滿(mǎn)足要求，就可不另行補(bǔ)強(qiáng)?？赡苄枰硇醒a(bǔ)強(qiáng)的開(kāi)孔為 :(1)人孔和檢查孔 DN=450，選用鋼管為48012mm(2)去再沸器入口 DN=350，選用鋼管為37710mm(3)再沸器返回口和塔頂氣項(xiàng)出口 DN=250，選用鋼管為27310mm4.2對(duì)人孔和檢查孔進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)選用鋼管為 480 12mm4.2.1補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算方法判別開(kāi)孔直徑d di 2C 456 2 2 460mm，筒體開(kāi)孔直徑 d=460m，故可用等面積法進(jìn)行開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。25沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)4.2.2開(kāi)孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積t強(qiáng)度削弱系數(shù)nfrt

88.50.521170接管有效厚度etntCn12210mm開(kāi)孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積Ad2et1fr4605.4925.491010.5212578mm24.2.3有效補(bǔ)強(qiáng)范圍a.有效寬度BB上2d2460920mmd2n2nt460214212512mmB下2d2460920mmd2n2nt460216212516mm取較大值B上B下=920mmb．有效高度外側(cè)有效h1dnt4601274.3mm取小值h174.3mm250mm內(nèi)側(cè)有效h2dnt74.3mm取小值h2004.2.4有效補(bǔ)強(qiáng)面積封頭多余金屬面積A1上Bde2ete1fr920460125.49210125.4910.5212932.23mm2A1下Bde2ete1fr920460165.49210165.4910.5214733.91mm226沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)接管多余金屬面積接管計(jì)算厚度tpcdi1.0544563.2mm2t2npc288.50.851.054c.接管區(qū)焊接面積（焊腳取6.0mm）A3216.06.036.0mm22有效補(bǔ)強(qiáng)面積AAA2A32932.23524.9136.03493.14mm2e上1上Ae下A1下A2A34733.91524.9136.05294.82mm24.2.5有效補(bǔ)強(qiáng)范圍由A<Ae,則其不需要補(bǔ)強(qiáng).4.3對(duì)去再沸器入口進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)選用鋼管為 377 10mm4.3.1補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算方法判別開(kāi)孔直徑ddi235722361Cmm本筒體開(kāi)孔直徑d361Di500滿(mǎn)足等面積補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算的適用條件，mm3mm,故可用等面積法進(jìn)行開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。4.3.2開(kāi)孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積t強(qiáng)度削弱系數(shù)nfrt

88.50.521170接管有效厚度 et nt Cn 12 2 10mm開(kāi)孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積27沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)Ad2et1fr3615.4925.491010.52m12m20244.3.3有效補(bǔ)強(qiáng)范圍a.有效寬度B2d23617mm22B2n2nt361218210mm417d取較大值B=722mmb．有效高度外側(cè)有效dnt3611060.1mm取小值h160.1mmh1250mm內(nèi)側(cè)有效dnt60.1mm取小值h20h204.3.4有效補(bǔ)強(qiáng)面積封頭多余金屬面積A