2設(shè)備結(jié)構(gòu)及所用材料的選擇與論證2.1塔體塔體即是塔設(shè)備的外殼，通常有筒體和封頭組成，封頭多采用半球形，橢圓形或碟形等形式，本裝置采用橢圓形封頭;同題常見的都是上下等至今，等壁厚的圓通形狀。隨著近年來石油化工裝置的不斷大型化，綜合考慮各個(gè)方面的要求，也出現(xiàn)了不等直徑，不等壁厚的塔體。本裝置為等直徑等壁厚塔體。塔體作為塔設(shè)備的主體，不但滿足工藝條件下的強(qiáng)度，剛度要求，還有考慮設(shè)別制造，檢驗(yàn)，運(yùn)輸，吊裝，開停工等影響。2.2封頭該塔共兩個(gè)封頭，為上封頭和下封頭。封頭形式選取標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭。標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭是由半個(gè)托球面和短圓筒組成。直邊段的作用是避免封頭焊縫連接處出現(xiàn)徑向曲率半徑突變，以改善焊縫的受力狀況。由于封頭的橢球部分經(jīng)線曲率半徑變化平滑，顧應(yīng)力分布較為均勻，切橢球形封頭深度較半球型封頭的深度小得多，易于沖壓成型，是目前中低壓容器中較多的封頭之一。由于該塔實(shí)際壓力為0.28兆帕，屬于低壓容器，并且鑒于橢球形封頭的受力特點(diǎn)，選取該塔器封頭為白哦準(zhǔn)橢圓形封頭。選取材料為Q345R。2.3塔體支座塔體支座是將塔體安裝到基礎(chǔ)上的連接部分，使塔體與地基有效地連接成一個(gè)整體，并保證塔體能進(jìn)行正常的操作。因此，塔體支座要具有足夠格的強(qiáng)度和剛度，能承受各種操作情況下的全塔重量及風(fēng)力和地震等引起的載荷。一般來說，最常用的塔體支座是裙式支座，因而也常常把塔體支座稱為裙座。裙座與介質(zhì)不直接接觸，也不承受容器內(nèi)的介質(zhì)壓力，因?yàn)椴皇軌毫θ萜饔貌牡南拗疲话銇碚f，裙座材料常為Q235A。由于裙座要與塔底封頭相焊接，一般在群做的頂部增設(shè)一段與塔體封頭相同材料的短節(jié)。當(dāng)操作溫度低于0℃或高于350℃時(shí)，短節(jié)的長度應(yīng)以溫度的影響范圍來確定，粗略估算，短節(jié)的長度一般取保溫層厚度的4倍，且不小于500㎜。裙座與塔底焊接接于封頭之間的焊接接頭可以分為對接以及搭接接頭。本塔設(shè)備采用的是對接接頭。采用對接接頭時(shí)，裙座筒體與塔體下封頭外徑相等，焊縫必須采用全融透的連續(xù)焊。塔設(shè)備的裙座分為圓筒形和圓錐形兩類，有如下幾個(gè)不怎組成:裙座筒體，基礎(chǔ)環(huán)，地腳螺栓座，人孔，排氣孔，引出管通道，保溫支撐圈等。2.4人孔和手孔2.4.1人孔人孔是人們進(jìn)出塔器的唯一通道。其設(shè)置應(yīng)以人們方便進(jìn)入任何一層塔板為條件。由于設(shè)置人孔處的塔板間距需要增大，且人孔設(shè)置過多會使制造使塔體的彎曲度難以達(dá)到要求，所以對填料塔來說，在企業(yè)進(jìn)出口等須經(jīng)常維修清理的部位，應(yīng)增設(shè)人孔。在設(shè)置操作平臺的地方，人孔中心高度一般比操作平臺高0.7到1m，最大不宜超過1.2m，最小為600mm。另外在塔頂和塔釜也各設(shè)置一個(gè)人孔。人孔的選擇應(yīng)考慮設(shè)計(jì)壓力，實(shí)驗(yàn)條件，設(shè)計(jì)溫度，物料特性及安裝環(huán)境等因素。塔體再制造廠出廠前一般要以臥置狀態(tài)進(jìn)行水壓試驗(yàn)，所以塔體人孔的壓力等級選擇必須考慮到臥槽狀態(tài)時(shí)的實(shí)驗(yàn)壓力。本設(shè)計(jì)中的穩(wěn)定塔的人孔公稱壓力為0.28MPa，設(shè)計(jì)溫度為220℃。故選用垂直吊蓋帶頸對焊法蘭人孔。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為：HG/T21521-2005《垂直吊蓋帶頸對焊法蘭人孔》2.4.2手孔手孔是手和手提燈能介入的設(shè)備孔口。用于不便進(jìn)入或不必進(jìn)入設(shè)備即能清理檢查或修理的場合。手孔又常用作小直徑填料塔裝卸填料之用，在每段填料層的上下方各設(shè)置一個(gè)手孔，卸填料的手孔也常常設(shè)有與人孔填料擋板類似的擋板以免反應(yīng)生物積聚在手孔內(nèi)。2.5吊住對于高度在15米以上的整體塔設(shè)備，一般要設(shè)置吊住，以用來補(bǔ)充和更換填料，安裝和拆卸塔內(nèi)構(gòu)件。吊住設(shè)置方位應(yīng)是吊住中心線與人孔中心線間有合適的夾角，使人能站在平臺上操縱手柄，讓經(jīng)過吊鉤的垂直線可以轉(zhuǎn)到人孔附近，以便于從人孔裝入或取出塔設(shè)備的內(nèi)件和填料。吊住的結(jié)構(gòu)以及塔體上的安裝中，吊住管通常采用220無縫鋼管，其他部件可以采用Q235-A和1235-A·F。吊住與塔體連接的襯板應(yīng)與塔體的材料相同。吊住的主要尺寸參數(shù)可以參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)HG/T21639《塔頂?shù)踔?.6塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)件2.6.1填料塔的結(jié)構(gòu)填料塔操作時(shí)，液體自塔上部進(jìn)入，通過液體分布器均勻噴灑在塔截面上并沿填料表面成膜狀流下。當(dāng)塔較高時(shí)，由于液體有向她壁面偏流的傾向，使液體分布逐漸變得不均勻，因而經(jīng)過一定高度的填料層需要設(shè)置液體在分布器，將液體重新均勻分不到下段填料層的截面上，最后液體經(jīng)填料支撐裝置由塔下部排出。氣體自塔下部經(jīng)氣體分布裝置送入，通過填料支撐裝置在填料縫隙中的自由空間上升并下降的液體相接觸，最后從塔上部排出。為了除去排出氣體中夾帶的少量霧狀液滴，在氣體出口處常裝有除沫器。填料層內(nèi)氣液兩項(xiàng)呈逆流接觸，填料的潤濕表面即為氣液兩項(xiàng)接觸的有效傳質(zhì)面積。2.7填料塔的附屬設(shè)備2.7.1填料支承板支撐填料的構(gòu)件稱為填料支承板。氣體流經(jīng)支承板的通道截面積不能低于填料層的孔隙率，否則將增大壓力降，降低生產(chǎn)能力，其機(jī)械強(qiáng)度應(yīng)足以支撐填料的重量。常用的填料支承板有柵板式及生氣管式。2.7.2液體噴灑器填料塔塔頂都應(yīng)裝設(shè)液體噴淋器，以保證從塔頂引入的液體能沿整個(gè)塔截面均勻的分步進(jìn)入填料層，否則部分填料得不到潤濕，將會降低填料層的有效利用率，影響船只效果。常見的噴淋器有管事噴淋器，蓮蓬式噴淋器及盤式分布器。2.7.3液體再分布器當(dāng)填料層很高時(shí)，克服干椎體現(xiàn)象的措施是沿填料層高度每隔一定距離，裝設(shè)液體再分布器，是沿塔壁流下的液體再流向填料層中心。常用的液體再分布器有錐形及槽型兩種形式。2.7.4氣體分布器填料塔的氣體進(jìn)口裝置應(yīng)能防止淋下的液體進(jìn)入進(jìn)氣管，同時(shí)能使氣體均勻分布。2.7.5排液裝置塔內(nèi)液體從塔底排出時(shí)，應(yīng)采取措施即能是液體順利流出。又能保證塔內(nèi)氣體不會從排液管排出。為此可以在排液管口安裝調(diào)節(jié)閥或采用不同的排液阻氣液封裝置。2.7.6除霧器常用的除霧器有折板除霧器，填料除霧器以及絲網(wǎng)除霧器。在塔內(nèi)操作氣速較大時(shí)，會出現(xiàn)塔頂霧沫夾帶，這不但造成物料的流失，也使塔的效率降低，同時(shí)還會造成環(huán)境的污染。為了避免這種情況，需要在塔頂設(shè)置除沫裝置，從而減小液體的夾帶損失，確保氣體的純度，保證后續(xù)設(shè)備的正常操作。2.7.7爬梯踏步籠梯及操作平臺為了便于操作人員上下塔體，因此需要在裙座處設(shè)置爬梯踏步以及在塔體上設(shè)置籠梯。為了便于操作人員通過塔上人孔進(jìn)出塔體，因此需要在每一個(gè)人孔及塔頂處設(shè)置操作平臺。3檢驗(yàn)和水壓試驗(yàn)的技術(shù)要求3.1檢驗(yàn)3.1.1焊縫的無損檢驗(yàn)無損檢驗(yàn)包括外觀檢查和內(nèi)問微觀檢查外觀檢查外觀檢查是簡單而應(yīng)用廣泛的檢查方法。焊縫的熔渣及污物清理以后，用肉眼或低于十倍的放大鏡檢查焊縫上有無可見的缺陷。焊縫內(nèi)部缺陷檢查焊縫內(nèi)部缺陷主要有氣孔，裂紋，夾渣及是否焊透等。這類缺陷要用射線探傷等手段來檢驗(yàn)。3.1.2整體檢驗(yàn)塔類設(shè)備制造完成后，應(yīng)按設(shè)計(jì)圖紙要求進(jìn)行相關(guān)的試驗(yàn)合格后，才能交付使用。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有以下幾個(gè)方面：（1）液壓試驗(yàn)（2）氣壓試驗(yàn)（3）氣密性實(shí)驗(yàn)（4）煤油滲透試驗(yàn)（5）氨滲透試驗(yàn)3.2水壓試驗(yàn)1對塔設(shè)備進(jìn)行水壓試驗(yàn)的目的有兩個(gè)檢驗(yàn)設(shè)備的強(qiáng)度，一邊在投入生產(chǎn)前及時(shí)發(fā)現(xiàn)材質(zhì)或制造過程中可能存在的缺陷，以便采取合適的措施加以修補(bǔ)?？梢云鸬讲糠值南龖?yīng)力的作用。當(dāng)進(jìn)行水壓試驗(yàn)時(shí)，在焊縫區(qū)產(chǎn)生局部屈服，是殘余應(yīng)力重新分配，從而降低了焊縫處的殘余應(yīng)力，減小了在一定外加載荷作用下脆性破壞的危險(xiǎn)性。2塔設(shè)備在制造安裝任務(wù)完成之后，必須進(jìn)行整體的水壓試驗(yàn)，在水壓試驗(yàn)之前應(yīng)先對補(bǔ)強(qiáng)圈進(jìn)行風(fēng)壓試驗(yàn)，風(fēng)壓力一般為0.56MP，用肥皂水試漏。具體準(zhǔn)備工作如下：水壓試驗(yàn)必須援用合格的壓力表，量程為試驗(yàn)壓力的1.5-2倍，壓力表的精度等級應(yīng)符合規(guī)范要求。用作水壓試驗(yàn)的水質(zhì)必須清潔，對于不銹鋼材質(zhì)的塔類設(shè)備的水壓試驗(yàn)，為防止氯離子的含量不得超過25×10-5.試驗(yàn)溫度包括水溫和實(shí)驗(yàn)的環(huán)境溫度,為防止材料特別是低合金高強(qiáng)度鋼在試壓中的低溫脆性破壞,要求試驗(yàn)溫度必須在材料無塑性轉(zhuǎn)變溫度以上的某一溫度下進(jìn)行.4塔的安裝及檢修4.1塔的安裝4.1.1塔體的安裝塔設(shè)備安裝的施工工藝過程主要包括：準(zhǔn)備工作，吊裝工作，校正工作和內(nèi)部結(jié)構(gòu)件的安裝工作等。塔設(shè)備安裝方法一般分為分層吊裝法和整體吊裝法兩種。分段吊裝法是將分段的塔體吊起后，在組裝成為一個(gè)整體，因此對包干的要求較低，但增加了現(xiàn)場高空作業(yè)的工作量：整體吊裝法是先在地面上將他設(shè)備組裝成一個(gè)我只整體，然后擁抱干將設(shè)備一次起吊，并安裝到塔設(shè)備基礎(chǔ)上就位。4.1.2塔盤的安裝塔盤是塔設(shè)備進(jìn)行兩相傳質(zhì)傳熱的關(guān)鍵場所，因此，塔盤的安裝應(yīng)是塔設(shè)備安裝的重中之重。對于塔盤安裝，主要就是要保證塔盤安裝的整體水平度。通?？刹捎糜脙煞N方式來安裝塔盤：立裝塔盤塔體就為并找正垂直度后，逐層安裝塔盤，且及時(shí)校正塔盤的水平偏差。正兩種方式的有點(diǎn)是測量檢查塔盤水平度比較方便。但這種施工方法要將內(nèi)奸從地面垂直運(yùn)到各個(gè)人孔，在一件件轉(zhuǎn)入塔內(nèi)。因此是高空作業(yè)，勞動強(qiáng)度大需要配合的工種多，因此施工較為緩慢。另外光照會是細(xì)長的塔體產(chǎn)生偏移從而產(chǎn)生誤差。臥裝塔盤臥裝塔盤相對立裝塔盤要安全的多，因?yàn)椴恍枰呖兆鳂I(yè)。可以分組同時(shí)安裝，且相互間不收彼此影響。但測量相對要麻煩的多，既有塔體本身的繞曲影響，也有日照因素。4.2塔的檢修塔設(shè)備是己內(nèi)酰胺廠主要設(shè)備沒有之一，種類繁多，但其檢修內(nèi)容及方法一致，對于石油化工行業(yè)，應(yīng)按照中國石油化工總公司指定的“石油化工設(shè)備維護(hù)檢修規(guī)程——塔類設(shè)備維護(hù)檢修規(guī)程”（SHS01007-92）執(zhí)行。該規(guī)程適應(yīng)于煉油廠內(nèi)操作壓力在10.00MPa一下。他比溫度在550℃一下的鋼制填料塔。4.2.1檢修周期及檢查內(nèi)容以前塔設(shè)備的停工檢修周期多為2年，近些年，塔的檢修周期逐步提高到3年，為保證正常生產(chǎn)期間塔設(shè)備的平穩(wěn)運(yùn)行，對停工檢修期間的檢修質(zhì)量要求也越來越高。塔設(shè)備的檢查儀外觀檢查為主，通過眼看錘敲進(jìn)行。有些部位在需要是還得用測量工具進(jìn)行檢查或進(jìn)行理化檢查。（1）檢查塔體的垂直度是否在允許范圍內(nèi)，地腳螺絲是否松動。（2）檢查各附件是否齊全靈活準(zhǔn)確好用。（3）檢查塔體腐蝕，沖蝕變形和各部焊縫情況，對塔壁頭蓋進(jìn)料口筒體出入口短節(jié)等處進(jìn)行超聲波側(cè)厚。（4）檢查塔盤的水平度，對圓泡帽和S形塔盤還要檢查其密封性。(5)檢查塔盤泡帽和支撐結(jié)構(gòu)件等的腐蝕充實(shí)及變形情況。（6）檢查塔盤個(gè)支撐結(jié)構(gòu)件與塔體鏈接焊縫的腐蝕沖蝕開裂等情況。（7）檢查塔盤上各處鏈接緊固件是否富士和松動。（8）檢查塔盤上各處是否有結(jié)焦和贓物。（9）檢查破沫網(wǎng)機(jī)修想噴淋裝置和除霧器等內(nèi)件的腐蝕沖蝕開裂及變形情況。（10）檢查安全閥液位計(jì)防爆膜等安全附件的完好情況。（11）檢查塔設(shè)備基礎(chǔ)是否有裂紋破損親寫和下沉等情況。（12）檢查塔體及服輸管線的油漆保溫是否有破損脫落等現(xiàn)象。5填料萃取塔的設(shè)計(jì)計(jì)算5.1填料萃取塔的概述填料萃取塔是應(yīng)用最廣泛的萃取設(shè)備之一，在石油煉制石油化工等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。為了改善亮相接觸減少縱向混合以提高傳質(zhì)效率，在萃取塔的他體內(nèi)裝填了適當(dāng)?shù)奶盍?。填料有環(huán)形，鞍形與金屬絲網(wǎng)等各種形式，可以涌陶瓷，塑料或金屬材料等制成。由于填料的存在，促進(jìn)了液滴群的分散一聚合一再分散循環(huán)，并抑制了塔內(nèi)的非理想流動，從而提高其傳質(zhì)效率。填料材料應(yīng)該侵潤連續(xù)相，以避免分散相液滴群在填料表面上聚合而減小相際基礎(chǔ)面積。為了減少溝流現(xiàn)象，對于比較高的填料塔通常隔一定的距離安裝一個(gè)液體在分布器。填料的尺寸應(yīng)小于塔徑的1/8，以減少壁效應(yīng)和使填料裝的計(jì)較密實(shí)。近年來，隨著新型填料的迅速發(fā)展，它們在液一液萃取中的研究和應(yīng)用也日趨廣泛。由于它們具有空隙率高比表面積大等特點(diǎn)，因而處理能力較大。一般來說對于界面張力較低，所需理論級數(shù)不多和處理能力很大的場合，新型填料萃取塔往往是一種優(yōu)選的塔型。從環(huán)境保護(hù)的角度來看，萃取塔可以大幅度降低溶劑夾帶損失，克服排除物中殘留溶劑的二次污染問題，其優(yōu)勢更為明顯。對于填料萃取液泛流速和傳質(zhì)特性的研究工作很多，但是大度局限于小直徑的陶瓷填料，空隙率低，實(shí)驗(yàn)體系的界面張力也很大，應(yīng)用范圍有限。由于液-液萃取過程的兩相密度差小，連續(xù)相粘度較大，兩項(xiàng)軸向返混嚴(yán)重，界面現(xiàn)象復(fù)雜，因而設(shè)計(jì)算比較困難。5.2填料萃取塔的特點(diǎn)5.2.1對填料的選擇具有不同的要求雖然填料萃取塔常常使用與汽液傳質(zhì)過程相似的填料，但是萃取過程對填料的要求與精餾和吸收過程有明顯的差別。Cavers曾指出(1)：在填料萃取塔內(nèi)分散相不應(yīng)與填料表面侵潤。如果液滴群與填料表面沁潤，就會引起液滴群的聚結(jié)和形成沿著填料表面的液流。由于填料萃取塔內(nèi)的相際傳質(zhì)過程是在分散相液滴群和連續(xù)相之間進(jìn)行的，上述由于與填料表面沁潤而引起的聚結(jié)現(xiàn)象會明顯降低傳質(zhì)效率。Stevens更明確地指出（2）：在氣-液相接觸過程如精餾和吸收過程中，液相沿著填料表面流動，傳質(zhì)過程的相際界面與填料被濕潤的表面積有關(guān)。因而在汽液傳質(zhì)過程中設(shè)計(jì)選用比表面積而易被液相濕潤的填料。然而在液-液萃取過程中，填料通常優(yōu)先為連續(xù)相所濕潤，分散相以分離的液滴群的形式上升或下降。這樣，在液-液萃取過程中緹娜聊的作用是降低連續(xù)相嚴(yán)重的對流或軸向反混并提供表面積來促進(jìn)分散相的粉碎和聚合以強(qiáng)化傳質(zhì)。比表面積高得填料雖然常常有益，但并不像氣-液及外出過程那樣起決定性作用。實(shí)踐也表明一些比表面積很大而且表面帶毛刺的規(guī)整填料用于減壓精餾時(shí)性能優(yōu)異。但用于液-液萃取時(shí)性能并不理想。尹國玉對兩種表面特性不同的規(guī)整填料的傳質(zhì)性能進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，表面帶毛刺