1、更多相关文档资源请访 http:/ 本毕业论文包含完整 CAD设计文件以及仿真建模文件，资料请联系 68661508索要毕业设计(论文)题 目 800 甲醇精馏塔设计 学院名称 机械工程学院 2011 年 5 月 28 日甲醇精馏塔设计摘 要 ： 填 料 塔 为 连 续 接 触 的 气 液 传 质 设 备 ，与 板 式 塔 相 比 ，不 仅 结 构 简 单 ，而 且 具 有 生 产 能 力 大 ，分 离 填 料 材 质 的 选 择 ，可 处 理 腐 蚀 性 的 材 料 ，尤 其 对于 压 强 降 较 低 的 真 空 精 馏 操 作 ，填 料 塔 更 显 示 出 优 越 性 。本 文 以 甲 醇
2、 -水 的混 合 液 为 研 究 对 象 ，因 甲 醇 -水 系 统 在 常 压 下 相 对 挥 发 度 相 差 较 大 ，较 易 分离 ，所 以 设 计 采 用 常 压 精 馏 。根 据 物 料 性 质 ，操 作 条 件 等 因 素 选 择 填 料 塔 ，此 设 计 采 用 高 位 泡 点 进 料 、塔 底 再 沸 器 和 塔 顶 冷 凝 器 的 重 力 回 流 方 式 ，将 甲醇 -水 进 行 分 离 的 填 料 精 馏 塔 。本 设 计 中 已 知 了 塔 径 和 塔 高 ，可 根 据 经 验 公式 计 算 填 料 层 高 度 ，而 且 可 根 据 塔 径 可 以 对 填 料 支 撑 ，
3、液 体 分 布 ，裙 座 等 塔的 构 建 进 行 选 型 。根 据 已 知 的 条 件 结 合 书 上 的 计 算 公 式 和 参 数 ，对 塔 设 备 进行 强 度 的 设 计 ，设 计 塔 设 备 的 尺 寸 ，并 对 设 计 的 塔 设 备 数 据 进 行 稳 定 校 核 ，以 确 保 设 计 能 满 足 各 项 标 准 ，从 而 得 到 分 离 甲 醇 -水 混 合 物 液 的 填 料 精 馏 塔 。关 键 字 ： 填 料 塔 ；优 越 性 ；常 压 精 馏 ；塔 构 建 选 型 ；强 度 设 计 ；稳 定 校 核Methyl alcohol rectifying tower des
4、ignAbstract: The Packed tower is continuous contact with the gas-liquid mass transfer equipment, compared with tray column, The Packed tower not only has a simple structure, but also has higher capacity to product, The Packed tower can choose the separation of packing materials and handle corrosive
5、materials, especially for operation of low pressure drop vacuum distillation, and the packed column shows superiority. In this paper, methanolwater mixture as the object of study. Because methanol - water system has a wide relative volatility at atmospheric, so the design adopt atmospheric pressure
6、distillation. According to the material properties, operating conditions and other factors, we select packed tower. This design uses a high bubble point feed, bottom and top of the tower reboiller gravity reflux condenser, methanol - water distillation column packing to separate.The design of known
7、diameter and tower height of the tower can be calculated based on experience packing layer height and diameter can be packed under the support tower, liquid distribution, the construction of the skirt so the selection of the tower. According to the book with known conditions and parameters of the fo
8、rmula, the strength of the tower equipment design, the size of tower equipment design, and design of the tower equipment calibration and stability data to ensure that the design can meet the standards, the get packed distillation column of separating methanol and water.Keywords: packed tower; superi
9、ority; atmospheric distillation; tower building selection; strength design; stability check.目 录引 言 11 已 知 设 计 参 数 42 设 计 方 案 的 确 定 4 3 塔 设 备 的 选 型 43.1 塔 型 43.2 填 料 的 选 择 43.3 填 料 层 的 高 度 计 算 及 分 段 54 填 料 塔 内 件 的 结 构 设 计 54.1 填 料 支 承 装 置 54.2 填 料 的 压 紧 及 限 位 装 置 64.3 填 料 塔 液 体 分 布 器 74.4 液 体 收 集 再 分
10、 布 器 85 塔 设 备 的 附 件 95.1 除 沫 器 95.2 裙 座 95.3 地 脚 螺 栓 座 105.4 排 气 管 和 排 气 孔 115.5 塔 底 接 管 引 出 孔 115.6 检 查 孔 125.7 塔 内 和 裙 座 内 爬 梯 125.8 地 脚 螺 栓 125.9 地 脚 螺 栓 模 板 135.10 塔 顶 吊 柱 135.11 塔 釡 隔 板 135.12 接 管 135.13 管 口 挡 板 145.14 人 孔 和 手 孔 145.15 塔 的 保 温 支 撑 件 145.16 操 作 平 台 和 梯 子 146 设 备 的 强 度 设 计 和 稳 定
11、校 核 156.1 筒 体 和 封 头 尺 寸 计 算 156.2 载 荷 分 析 176.3 自 振 周 期 计 算 206.4 风 载 荷 和 风 弯 矩 计 算 216.5 地 震 载 荷 和 地 震 弯 矩 计 算 246.6 偏 心 载 荷 与 偏 心 弯 矩 计 算 266.7 最 大 弯 矩 266.8 强 度 校 核 26参 考 文 献 36附 录英 文 原 文 38译 文 52谢 辞 62引 言甲醇（Methanol，Methyl alcohol）又名木醇，木酒精，甲基氢氧化物，是一种最简单的饱和醇。甲醇在生活中越来越受到重视，它即可用做有机化工原料，又可用于有机合成、农药、
12、医药、涂料、染料和国防工业等领域。随着社会经济的快速增长，能源、环境问题日益突出，甲醇作为燃料应用的比例越来越大。近 20 年来，甲醇生产发展很快，技术不断提高，生产规模逐年扩大，生产工艺逐步成熟，各项技术指标不断完善，特别是近年来甲醇汽、柴油的开发和应用，使其作为代用燃料，从技术性、经济性上具有了很强的竞争力。预计到 2015 年达到7200wta，供应能力大于市场需求，竞争将会加剧，一些不具竞争力的小装置或原料价格较高地区的甲醇装置将关闭。根据未来甲醇装置建设趋势，世界甲醇的生产中心正在向南美、沙特、伊朗和我国转移；同时这些国家和地区甲醇产品的目标市场主要是针对亚太地区和我国。合成甲醇可采
13、用石脑油、减压渣油、煤和天然气为原料，在天然气丰富的地区，前几种原料的生产成本均无法与天然气竞争。天然气合成甲醇的各项经济指标要优于其他原料，适于加压转化，是合成甲醇最理想的原料。20世纪80年代以来，国外甲醇装置向大型化方向发展。甲醇的经济规模对投资与产品成本影响较大，一般来讲装置规模越大，产品成本越低。近10多年来，世界合成甲醇技术有了很大的发展，其趋势为原料路线多样化、生产规模大型化、合成催化剂高效化、气体净化精细化、过程控制自动化以及联合生产普遍化。从而使合成技术更加优化。甲醇的总生产成本美国为145146美 ，中东为6971美 ，美国的甲醇生产成本高出中东一倍；中东地区甲醇产品10的
14、单位投资回报所占单位生产成本的比例也比美国高得多。因此，中东地区生产的甲醇具有很强的竞争力。建议用天然气制甲醇的工艺路线采用ICI或Lur-gi生产技术。专家认为，天然气价格在045080元 。我国天然气制甲醇项目才有经济效益。甲醇的生产工艺过程分为合成气(氢和一氧化碳)的制造、甲醇的合成和精制3部分。合成气的制造根据原料的不同，有以下几种方法：(1)天然气蒸汽转化法以天然气为原料制合成气生产甲醇，这是国内外发展的趋势。此法优点是：投资少，成本低，运输方便，操作简单。因此，充分利用天然气合成甲醇，是国内外主要的发展方向。(2)煤气化法由煤制合成气。(3)重油部分氧化法油品(石脑油、重油、渣油等
15、)部分氧化制合成气的工艺，主要有德士古和壳牌两个著名的方法。德士古系采用高压气化技术；壳牌系采用中压气化技术。目前世界上合成甲醇的工业生产方法有美国卜内门(ICI)公司的低压和中压法，德国鲁奇(Lurgi)公司的低压和中压法，日本三菱瓦斯化学公司MGC低压法，丹麦托普索公司节能型低压法以及德国巴斯夫(BASF)公司的高压法等。我国小规模装置主要采用高压法，引进装置则采用低压法。其中川维引进ICI法，齐鲁引进鲁奇法。与高压法比较低压法的优点是：能量消耗少，操作费用低，产品纯度高，设备费用低，故新建厂大多采用低压法。国内低压法已经投入生产，并对催化剂进行了研究，已取得了好的进展。(1)德国巴斯夫公
16、司的高压法这是最先实现工业化的甲醇生产工艺，由于其操作条件苛刻，能耗大，成本高，所以已逐步被中、低压法工艺所取代。(2)ICI低压法这是目前工业上广泛采用的合成甲醇的方法。其工艺过程为：脱硫、转化、压缩、合成、精馏。特点：在采用不同原料时开车简单，操作可靠，并且不同生产能力的工厂均能使用离心式压缩机，产品纯度高，能充分利用反应热。(3)鲁奇渣油联醇法，我国山东齐鲁石化公司引进此方法。特点：热利用率高，在能量利用方面经济效果大。目前低压法合成甲醇工艺中，鲁奇法和ICI法在技术上比较成熟。(4)中压法(ICI)公司、丹麦托普索公司、日本三菱瓦斯化学公司都有成功的方法，中压法与低压法相比，工艺过程相
17、同，但在投资和综合指标上都要略高一点。我国甲醇工业的发展情况我国甲醇工业始于20世纪50年代，主要是由原苏联援建的以煤为原料采用高压法锌铬催化剂合成甲醇技术。1957年第一套锌铬催化剂高压法甲醇合成装置在吉林化学工业公司投产，设计能力为100td，然后在兰州、太原、西安等地陆续建厂投产。60年代上海吴泾化工厂先后自建了以焦炭和石脑油为原料的甲醇装置；同时南京化学工业公司研究院研制了联醇用中压铜基催化剂，推动了具有我国特色的合成氨联产甲醇工业的发展。自2002年年初以来，我国甲醇市场受下游需求强力拉动，以及生产成本的提高，甲醇价格一直呈现一种稳步上扬走势。甲醇市场价格最高涨幅超过100 ，甲醇生
18、产的利润相当丰厚，效益好的厂家每吨纯利超过了1000元，因而甲醇生产厂家纷纷扩产和新建，使得我国甲醇的产能急剧增加。2002年，我国甲醇生产能力达到45Mt，产量为231Mt，进口18Mt，出口量为10kt，表观消费量为41 Mt，占市场需求的56 ；2003年生产能力5 Mt，产量为3 Mt，进口量为14Mt，出口量为50kt，表观消费量为435 Mt，占市场需求的69 ；2004年生产能力达到7Mt，产量44Mt，进口量为136Mt，出口量约30kt，表观消费量为573Mt，占市场需求的77 ；2005年生产能力为10Mt，产量达到5 Mt，进口量为115 Mt，表观消费量为615Mt，占
19、市场需求的80。2006年上半年我国共生产甲醇34Mt比2005年同期增长297 ，下半年又有2 Mt的新建甲醇装置陆续竣工投产，使得2006年我国甲醇产量突破7Mt大关，比2005年增加2Mt。同时，2006年我国的甲醇需求量仍将保持较高速度的增长，消费量将超过7 Mt，再创历史新高。2006年我国甲醇出口(主要出口到韩国)量已超过100kt。我国现在已成为世界第二大甲醇消费国，同时也是甲醇生产增长最快的国家，并将继续高速发展。目前国内甲醇工业已经是供过于求，且发展趋头越来越“猛烈”，在未来5年内我国甲醇产量将新增2630Mt，总生产能力将达到3640Mt。国内许多甲醇生产企业将面临巨大的生
20、存和发展压力。建议有关部门加强宏观调控，适当控制国内甲醇工业建设过热的势头，应从长远角度考虑，加大甲醇下游产品的开发力度。建议优化甲醇资源，加大甲醇出口力度，把我国甲醇企业的注意力尽快转移到甲醇下游产品的开发1 已知设计参数操作压力： 常压; 操作温度： 120入塔物料： 甲醇; 塔高： 14.96 米塔径： 0.8 米; 环境： 衡阳室外2 设计方案的确定本设计任务为分离甲醇水混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料，将原料通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。甲醇常压下的沸点为 64.8，而本任务要求采用常压操作，符合题意。用 30的循环水进行冷凝。塔顶上升蒸汽采
21、用全凝器进行冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储槽。因所分离物系的重组分为水，故直接采用直接蒸汽加热方式，釜残液直接排放。3 塔设备的选型3.1 塔型根据塔设备中塔型选择一般原则，本设计中入塔物料有较弱腐蚀性，再结合已知的操作条件及塔径，由表 2-8 塔型选择顺序表选择填料塔，而且填料塔结构简单，压力降小，传质效率高，便于采用耐腐蚀材料制造，过去，填料塔多推荐用于 0.7m 以下塔径，近年来，随着高效新型填料和其他高性能塔内件的开发，以及人们对填料流体力学、放大效应及传质激励的深入研究，使填料塔技术得到了迅速发展，目前，国内外已开始利用大型高效填料塔改造板式塔
22、，并在增加产量、提高产品质量、节能等方面取得了巨大的成效。所以在塔设备的选择上选择填料塔更好。3.2 填料的选择由于本塔设计为甲醇填料精馏塔，介质为甲醇，综合其腐蚀性、成膜性、塔体的直径、传质效率及其他性质，而矩鞍环填料具有通过能力大，压力降低，沸液量小，容积重量轻，以及填料层结构均匀等优点，特别适用于真空蒸馏。最后选择颗粒填料中的不锈钢矩鞍环，类型为 50 。#而由塔设备中表 5-20 不锈钢矩鞍环的特性数据得，所选填料的尺寸为 50290.5，堆积个数 n=11310 个/m 3，堆积密度为 141kg/m3，比表面积为79，空隙率为 0.982，干填料因子为 83。3.3 填料层高度的计
23、算及分段3.3.1等板高度计算填料层的等板高度与许多因素有关，包括流体力学因素，物理因素，热力学因素，传递因素和操作因素等。至今尚未有很完善的计算公式，计算中应采用直接测定的数据或主要性质相近的物系数据。近年来研究者通过大量数据回归得到了常压蒸馏时的 HETP 关联式如下：ln()=1.292ln+1.47式中 HETP等板高度，mm； L液体表面张力，N/m；液体粘度，Pa/s；h常数。在化工原理附录 2 水的物理性质中查得，水在 120时： L=548.4N/m =237.4 Pa/s查表 5-15 HETP 关联式中的常数值得：h=7.0382所以结合上式可得 HETP 值为 1022.
24、7mm，而本设计的塔高为 14.96m，减去部分高度得填料层的大约高度为 8000mm。3.3.2填料层的分段对于散装填料，根据化工设备手册表 2-6-47 散包装填料分段高度 得矩鞍环填料塔中 h/D 为 515，h max6m。所以精馏段分为三段，每段为2150mm；提馏段只有一段为 2500mm。4 填料塔内件的结构设计4.1 填料支承装置梁型气体喷射式填料支撑板具有支撑板上开孔的自由截面积大；支撑板上气液流通的自由截面积大，允许较高的气液负荷；气体通过支撑板的压降小。这种支撑板是最好的塔填料支撑件，推荐优先采用。支撑板结构形式为多块波形梁型支撑板拼装结构，每一块支撑板之间用螺栓连接，整
25、块支撑板为可拆结构。 化工设备手册表 2-6-36 支撑板的波形尺寸查得当塔径 DN 在 400-800mm 时波形尺寸为 192 。当 DN 1200mm 的19250支撑板，可不设置边圈。由表 2-6-37 支撑板结构尺寸知 DN=800mm 时支撑板外径：780mm，支撑板分块数：3，支撑圈宽度：40mm，支撑圈厚度：10mm。连接卡子由 JB1119-81 选卡子10，支撑板材料选择 0Cr18Ni9。图 1.1 升气管式填料支承板4.2 填料的压紧与限位装置4.2.1填料压板当气速较高或压力波动较大时，会导致填料层的松动，从而造成填料层及层内各处的装填密度产生差异，引起气液相的不良分
26、布，严重时会导致散装填料的流化，造成填料的破碎，损坏和流失，为保证填料塔正常，稳定的操作，在填料层的上部应当根据不同的材质的填料安装不同填料压紧器或填料层限位器。4.2.2填料限位器一般情况下陶瓷，石墨等脆性散装填料适用于填料压紧器，而金属，塑料散装填料则使用填料层限位器，本设计中使用的为金属不锈钢填料，故使用填料限位器。在选择填料层限位器时，由于塔径 DN=800mm，故采用网纹孔板整体限位器，栅板、格条间的间距 t=200mm，栅条、边圈厚度 s=6-10mm，选择的材料为0Cr18Ni9，用卡子紧固，采用卡子型号为10，10 为 M10 螺栓卡子。4.3 液体分布装置在填料塔操作，因为液
27、体液体的初始分布对填料塔的影响最大，所以液体分布器是填料塔最重要的塔内件之一。液体分布器的设计应考虑液体分布点的密度，分布点的布液方式及布液的均匀等因素，其中包括分布器的结构形式、几何尺寸的确定，液位高度或压头大小、阻力等。为了保证液体初始分布均匀，应保证液体分布点的密度即单位面积上的喷淋点数，由于实际设备结构上的限制，液体分布点不可能太多，常用填料塔喷淋点数可参照下列数值：DN 400mm 时,每 30cm 的塔截面设一个喷淋点；2DN 750mm 时,每 60cm 的塔截面设一个喷淋点；DN 1200mm 时,每 240cm 的塔截面设一个喷淋点；2由于本设计的塔径 D=800mm，所以每
28、 240cm2塔截面设一个喷淋点。而塔截面为：A= =5024cm24 2所以喷淋点数为502424021 个为了满足塔径、液流量以及均布程度的要求，本设计选取筛孔盘式分布器。由塔设备中筛孔盘式分布器可知板上的筛孔按正三角形或正方形排列，孔径为 310mm，小孔数按喷淋点数确定。根据气体负荷大小，在分布器上安装升气管，升气管的直径不小于 15mm。液体由位于分布盘上方的中心管注入盘内，管口高于围环上缘 50200mm，本设计取 160mm。塔的内径与分布器定位块外廊的间隙为 812mm。分布盘直径为 D =（0.850.88）D。由于塔径为T600mm 800mm 1200mm，所以分布盘设计
29、成分块结构，又由于每块宽度不大于400mm，因此本设计筛孔分布器分成 2 块。根据表 5-41 筛孔盘式分布器的设计参考数据可知，本设计的筛孔盘式分布器的参数为：分布盘直径为 700mm，围环高度为 175mm，液体负荷的适用范围为 0.7035.0m 3/h。4.4液体收集再分布器4.4.1液体收集器斜板液体收集器自由面积大，气体阻力小，一般不超过 2.5mm 水柱。因此适用于操作压力较低，特别是真空操作，而且斜板液体收集器结构简单，造价低，安装方便。本设计的工作压力为常压，因此采用斜板液体收集器能满足要求。4.4.2液体再分布器本设计由于塔的直径 DN=800mm，根据各类液体分布器的使用
30、范围，带升气管盘式筛孔型液体再分布器适用塔径 DN 1200mm。本设计采用多孔盘式再分布器。分布盘上的孔数按喷淋点数确定，孔径为 36mm 。升气管的尺寸应尽可能的大，其底部铺设金属网，以防填料吹进升气管中。根据表 5-56 多孔盘式再分布器的设计参考数据得，塔径为 800mm 的塔所采用分布盘外径D1=785mm，升气管数为 6。图 1.2 液 体 分 布 器5 塔设备的附件5.1 除沫器丝网除沫器具有比面积大，重量轻，空隙率大以及使用方便等优点，尤其它具有除沫效率高，压力降小的特点，从而成为一种广为使用的除沫装置，为了安装与检修方便本设计中的除沫器选用上装丝网除沫器，由塔设备中表 8-6
31、 上装丝网除沫器的基本参数知：DN=800mm 时，H=100mm，H =218mm，D=720mm，重量 M=27.2kg。15.2 裙座5.2.1裙座的结构圆筒形裙座制造方便，经济上合理，故广泛使用，但对于变力情况比较差，塔径小且很高的塔(如 DN 1m,H/DN 25 或 DN 1m,H/DN 30)；为防止风载荷或地震载荷引起的弯矩造成塔的翻到，则需要配置较多的地脚螺栓及具有足够大的承载面积的基础环，此时圆筒形裙座的结构尺寸往往满足不了这么多的地脚螺栓的合理分布，因此只能用圆锥形。本塔的设计参数为：D=800mm，H=14.96m，H/D= 且塔径小于一米，所以可选14960800=1
32、8.725择圆筒形裙座。5.2.2裙座与塔体的连接采用对接形式时，一般裙座筒体外径与塔设备外径相等时，裙座筒体与塔釡封头的连接焊缝应采用全焊透的连续焊，且与塔封头的外壁圆滑过度，本设计选用对接形式的全焊透的连续焊。由于椭圆封头的厚度因椭圆封头的壁厚为 6mm，所以查表 8-9 裙座筒体上端面至塔釜封头切线距离 h 为 35mm。5.2.3裙座的选材裙座不直接与塔内截止接触，也不承受塔内介质的压力，因此不受压力容器用材的限制。可选用较经济的普通碳素结构钢。考虑到裙座要满足载荷要求以及塔的操作情况、塔釜封头的材料等因素，还有本塔是在室外操作的塔，还要考虑环境温度，选择 Q235-B。5.3 地脚螺
33、栓座外螺栓座结构型式为常用型式，故本设计采用外螺栓座型式，外螺栓座结构尺寸根据表 8-11 外螺栓座结构尺寸选取螺栓规格 M27 3 选取。图 2.1 地脚螺栓座5.4 排气管和排气孔为了减小复试以及塔运行中有可能有气体逸出，就会积聚在裙座与塔体封头之间的死区中，或者是可燃的，或者是对设备有腐蚀作用，并会危及进入裙座的检修人员。因此必须在裙座上部设置排气管或排气孔。因为本设计裙座不设保温或防火层，则其上部要均匀开设排气孔，其尺寸由表 8-17 排气孔与排气管数量及规格 查出。因为本设计塔径属于 6001200之间，所以排气孔直径为 80mm，排气孔数量为 2 个，一个为有保温时的排气孔，一个为
34、无保温时排气孔排气。孔中心距离座顶端距离为 140mm。5.5 塔底接管引出孔塔釜封头上的接管一般需要通过裙座上的通道管引到裙座的外部。引出管上应焊接支承板，支承板与通道管之间应预留间隙以考虑热胀冷缩的需要。最小间隙 C 由表 8-20 查得 C=1.5mm。5.6 检查孔裙座上必须开设检查孔，以方便检修。检查孔有圆形和长圆形两种，本设计采用圆形检查孔。根据表 8-15 圆形检查孔结构尺寸和数量 裙座直径属于800900mm 之间，所以开设一个圆形检查孔，直径为 450mm，为 200mm，中心高为 900mm。图 2.2 检查孔5.7 塔内和裙座内爬梯塔上一般都设有人孔，为方便检修人员通过人
35、孔进入塔内，当人孔上下两侧无可以脚蹬或无可以手扶的构件时，人孔上下两侧应设置爬梯。当裙座内有检修要求时，也应在裙座内设置爬梯。5.8 地脚螺栓为了便于布置地脚螺栓，规定地脚螺栓数为 4 的倍数，并由表 8-24 裙座的地脚螺栓数得，裙座底部直径为 800mm 的裙座最少需地脚螺栓数 4 个，最多为 8 个，本设计取个 8 个，其材料选择 16Mn。5.9 地脚螺栓模板为了准确地预埋地脚螺栓，并使塔安装时容易对中。应采用地脚螺栓模板进行地脚螺栓定位，本设计中选择螺栓间距小于 800mm，因此选择单环板地脚螺栓座可用单环板的模板。5.10 塔顶吊柱对于较高的室外无框架的整体塔，在塔顶设置吊柱，对补
36、充和更换填料，安装和拆卸内件是既方便又经济的一项设施，根据塔径决定回转半径，由DN=800mm 选用标准 HT/T21639塔顶吊柱知：S=800mm，L=3150mm，H=900mm，=16810，R=750mm，e=250mm，l =110m1m。吊柱采用 20 号无缝钢管。5.11 塔釜隔板5.11.1隔板厚度隔板材料一般采用 Q235-A，当塔釡温度不大于-20 C 或物料有腐蚀性时，0隔板材料与塔釡相同，甲醇有腐蚀性，则隔板采用 16MnR，直径 DN 800mm 时隔板厚度取 6mm，5.11.2隔板上的人孔塔釡有检修要求时，隔板上需要设置人孔，隔板上的人孔一般为方形。5.11.3
37、 分块式隔板由于需要除垢等原因，有些隔板需要设计成可拆式的，由于工艺要求不同，隔板形状各异，但每块可拆隔板应能从人孔进入。5.12 接管5.12.1液体进料管回流或液体时，要求均匀流过塔盘，回流管或液体进料管的结构型式有直管型、两端开口 T 型、两端封死 T 型。本设计采用直管型。5.12.2釜液出口由于本设计中的介质是清洁的，且为填料塔，为防止填料塔底的出料口被碎填料堵塞，应设置防碎填料挡板。釜液出口的结构尺寸由表 8-30 清洁介质的防涡流板机构尺寸 得5.12.3液面计接口为了见识、调整釜内液量，塔釜上一定要设置一对液面计接口，上方接管口设置在封头上。5.13 管口挡板5.13.1物料进
38、口挡板由于物料有微腐蚀性，挡板选择不锈钢，由表 2-4-21 知，最小厚度 t=4mm5.13.2液位计挡板液位计一般有上下两个接口，为使上方接口处液位稳定，以获得准确数据，有时需要在上方接管处设置挡板。5.14 人孔和手孔对于直径大于 800mm 的填料塔，人孔可设在每段填料层的上；下方，同时兼作填料装卸作用，本设计中人孔设在填料层上面，人孔采用 HG21514 标准，人孔直径选 500mm 为宜，小于 500mm 人员进入不便。5.15 塔的保温支撑件当塔内操作温度大于环境温度且不允许散热或防止高温塔壁烫伤人体时，塔需要设置保温层，本设计中操作温度为 120 C，应设置表温层。05.15.
39、1塔壁上保温支撑件保温支撑件设有统一的标准，归纳国内外常用保温支撑件，本设计选用 II型保温支撑件，取保温厚度 =80mm，由表 2-4-22 保温圈宽度 W=60mm。s5.15.2底封头保温支撑件常用底封头保温支撑件一般采用 M12 方螺母作为保温支撑连接件，方螺母在两个方向的间距约为 300mm，方螺母与接管等零件相碰时，可以调整方螺母位置。5.15.3裙座防火支撑件当塔内或周围的容器内的介质是易燃易爆物料时，为使裙座在发生火灾时不会因为温度上升而是去强度，导致塔器倒塌，应考虑为裙座设置防火层，是否需要设置防火层一般有安全专业人员决定。5.16操作平台和梯子5.16.1操作平台操作平台应
40、设置在人孔，手孔，塔顶吊柱，液面计等需要经常检修和操作的地方，底层平台净高度不小于 2.0m，各层平台间最小距也不应大于 8.0m，平台宽度为 0.8-1.1m，当平台设在手孔附近时净宽不小于 0.9m，用于检修塔盘用的平台，宽度最好不小于 1.1m，平台材料选用 Q235-AF。5.16.2梯子不经常使用的操作平台，可用直梯，直梯高度一般不应超过 5m，笼梯相邻护圈的间距为 1.0-1.3m，不得大于 1.5m，梯子距保温层外表面至少为 200mm，梯子选用 Q235-AF。6 塔设备的强度设计和稳定校核6.1 筒体和封头尺寸计算6.1.1根据设计压力和液柱静压力确定计算压力塔内液柱高度仅考
41、虑塔底至液封盘液面高度 h=2.34m120 C 时水的密度为 943.1kg/m0 3液柱静压力 ghpH610=10 = Mpa0216. 05.，可忽略。694.1834计算压力 MpaC.6.1.2筒体厚度计算低压容器的圆筒厚度计算式为： CtipD2查过程设备设计第二版表 D1 钢板许用应力在设计温度为 120时，16MnR 厚度为 6-16mm 时许用应力为 t=170Mpa，查过程设备设计第二版表 4-3 钢制压力容器的焊接接头系数 值，在制造中采用双面焊对接接头和相当于双面焊的全熔透对接接头实行局部无损检测，故焊接接头系数 值取 0.85。将 t、 值代入上式得0.180.27
42、275m根据 GB150 中的规定：壳体加工成形后不包括腐蚀裕量的厚度：对碳素钢、低合金钢制容器，不小于 3mm对高合金钢制容器，不小于 2mm所以本设计取 =3mm圆筒设计厚度 C式中 212C为腐蚀裕量，在无特殊腐蚀情况下，对于碳素钢和低合金钢， 2C不小于1mm，故 2=2mm。材料为 Q345R 时，负偏差 C =0，故 C=2mm。1圆筒设计厚 = +2=3+2=5圆整并根据化工设备机械基础课程设计指导书附表 4-1取圆筒名义厚度为 n=6mm,满足上述条件，则圆筒有效厚度 e= n-C=。624m6.1.3封头的厚度计算本设计采用标准椭圆形封头封头厚度计算公式为： =0.277mm
43、0.18275.20.5citcPD根据 GB150 中的规定：壳体加工成形后不包括腐蚀裕量的厚度：对碳素钢、低合金钢制容器，不小于 3mm对高合金钢制容器，不小于 2mm所以本设计取 =3mm封头设计厚度 hc= +C2=3+ 5mm封头名义厚度 n与圆筒一样，取为 6mm封头有效厚度 he= - =64m6.2 载荷分析6.2.1塔设备质量载荷计算塔设备的操作质量 )(0kgm: eamm05403201塔设备在水压试验时的最大质量 )(axkg:eWm043021ax塔设备在停工检修时的最小质量 )(mink:ea0430201min.其中 m (kg) 塔体，裙座质量 )(02kg塔段
44、内件质量3保温材料质量04m（ k）平台、扶梯质量5（ g）操作时塔内物料的质量a)(k人孔、接管、法兰等附件质量水压试验时充水的质量 wm偏心载荷ekg6.2.2筒体质量已知塔体总高度为 14.96m，而封头为厚度为 6mm，内径为 800mm 的标准椭圆形封头，所以 D/2h=2，D=4h, h=200mm所以圆筒总高为 H =H-2h-2=14960-400-12=14548mm 1查化工设备机械基础课程设计指导书附表 4-1 得一米高筒节理论质量为119kg筒体质量 m1=14.548119=1731.2kg6.2.3封头质量查化工设备机械基础课程设计指导书附表 4-3 得公称直径为
45、800mm 厚度为6mm 的椭圆封头的质量为 35.14kg，查化工设备机械基础课程设计指导书附表 4-2 以内径为公称直径的椭圆封头的型式和尺寸 得曲边高度为 200mm，当 10mm 时，封头直边高度取 25mm。封头质量 2m=235.14kg=70.28 。6.2.4裙座质量取裙座高度为 3200mm，裙座材料选 Q235-A，一米高裙座理论质量为 125kg裙座质量 3m=125kg3.2 =400kg所以塔体总质量=筒体质量+封头质量+裙座质量 即 01= + 2+ 3=1731.2+70.28+400=2201.48kg6.2.5塔段内件质量本设计中的塔内件中包括了液体分布器和再
46、分布装置、填料、填料支承装置、除沫器、填料压板以及床层限制板，所以塔段内件的质量应为以上几项的和。填料的质量：由于查表得填料的单位质量为 141kg/m3，所以全部填料的总质量为：141= =566.707kg24DL23.140814液体分布器的质量： =216.8kg 5.填料支承装置的质量： =44kg41除沫器质量：根据以上的选择为 27.1kg。填料压板质量： =55.264kg220/DNm所以总质量： =566.707+216.8+44+55.264+27.2=909.971kg026.2.6保温材料质量取保温层厚度为 S=80mm查化工设备机械基础课程设计指导书表 5-4 塔设备部分零件质量载荷估算表得 保温层质量载荷为 300 mkg/，查化工设备机械基
