轻油捕集塔的设计——毕业设计1.docx

长江大学工程技术学院毕业设计(论文)题 目 名 称轻油捕集塔设计系 部机械系专 业 班 级装备60902班学 生 姓 名指 导 教 师辅 导 教 师时 间目 录毕业设计（论文）任务书开题报告指导教师审查意见评阅教师评语答辩会议记录中文摘要外文摘要轻油捕集塔设计3前言31 轻油捕集塔概述31.1 概述31.2 轻油捕集塔的设计原则31.3设计步骤32 压力容器选材论证32.1 概述32.1.1 压力容器用钢的基本类型32.1.2 对压力容器用钢的基本要求32.2 筒体和封头的材料选用32.3 保温层材料的选用和厚度计算32.3.1 绝热材料的选用32.3.2 绝热层厚度的计算原则33 轻油捕集塔的零部件结构设计33.1板式塔塔盘的结构设计33.2 裙座设计103.2.1裙座的结构设计33.2.2裙座开孔33.3塔盘的支撑33.4轻油捕集塔其他零部件结构设计33.4.1降液管及受液盘33.4.2其他附属装置34 塔的机械设计及计算校核34.1 按设计压力计算塔体和封头厚度34.2 自振周期计算：34.3 地震载荷及弯矩计算见表34.4计算危险截面地震弯矩：34.5风载荷和偏心弯矩计算34.6 风弯矩计算34.7 筒体和裙座危险截面的强度和稳定性校核34.8筒体和去做水压试验校核34.9基础环设计34.10 基础环厚度34.11地脚螺栓设计34.12接管，法兰选择3结论3参考文献3致 谢3长江大学工程技术学院毕业设计(论文)任务书系 机械系专 业 过程装备与控制工程班级 装备60902班学生姓名 宋旺 指导教师/职称 史振灵/讲师 1. 毕业设计（论文）题目轻油捕集塔设计2. 毕业设计起止时间：2012年10月10日2013年6月1日3. 毕业设计所需资料及原始数据原始数据：工作介质：洗油/煤气 工作参数：工作压力：0.012mpa,工作温度：80 塔径： 6400mm,塔高：37070mm工作地点：武汉气象条件：月平均最低气温为-3.2，基本风压0.30kn/m2地震基本烈度为7度所需资料：1）郑津洋等主编 过程设备设计第三版 化学工业出版社 2010.62）匡国柱等主编 化工单元过程及设备设计第二版 化学工业出版社 2007.93）董大勤编 化工设备机械基础化学工业出版社 2002.34）钢制压力容器gb150-1998；5）钢制塔式容器jb4710-19926）压力容器安全技术监察规程国家质量技术监督局 1999年。7）卓震 化工容器及设备8）刘湘秋 常用压力容器手册9）王志文化工容器设计4毕业设计应完成的主要内容1) 设计方案简介：对设备进行简要论述2) 塔的机械设计3) 设备附件的设计4) 制造、验收与装配的技术条件5) 绘制设备总图、部件图、零件图5. 任务书下达日期 年 月 日 指导教师（签字） 长江大学工程技术学院毕业设计（论文）开题报告题 目 名 称轻油捕集塔设计系 部机械系专 业 班 级装备60902班学 生 姓 名宋旺指 导 教 师史振灵/讲师辅 导 教 师史振灵/讲师时 间2012年11月25日轻油捕集塔设计学 生：宋 旺 长江大学工程技术学院指导教师：史振灵 长江大学工程技术学院一、题目来源及类型生产实际二、研究目的和意义通过引进外资和先进的塔器技术，使我们可以借鉴国外的先进技术，在消化吸收的同时，促进了我国塔器的研究。可持续性发展是国家生产发展的方向，强化化工过程使之达到高效、节能是实现化工可持续发展的有效手段，对于耗能占化工行业40%精馏分离工序，节能更为迫切。因此在塔器的设计时除了以扩大产量、提高效率为目的外，还要在节能和节省材料的方面加以考虑，通过强化传质、传热过程，实现大型塔器的小型化，推动塔设备不断向“紧凑、高效、节能、环保”的方向发展。对添加物精馏、反应精馏、催化精馏、膜精馏、吸附精馏、萃取精馏、动态精馏、分子蒸馏等新型蒸馏技术进行开发，这些将反应能和流体（或填料等）本身性质相耦合的特殊技术，在节能降耗、提高效率方面将发挥重要作用。但其中涉及很多动态反应和强化传递过程，流体流动、相转移存在很多特殊性，使热态研究存在一定的困难。三、主要参考文献及资料名称1 郑津洋等主编 过程设备设计第三版 化学工业出版社 2010.62 匡国柱等主编 化工单元过程及设备设计第二版 化学工业出版社 2007.93 董大勤编 化工设备机械基础化学工业出版社 2002.34钢制压力容器gb150-1998；5钢制塔式容器jb4710-19926压力容器安全技术监察规程国家质量技术监督局 1999年。7 卓震 化工容器及设备8 刘湘秋 常用压力容器手册9 王志文化工容器设计10王毅，张早校主编 过程装备控制技术及应用第二版 化学工业出版社 2007.711闫康平，陈匡民主编 过程装备腐蚀与防护第二版 化学工业出版社 2009.512邹广华，刘强主编 过程装备制造与检测化学工业出版社 2003.7 13黄振仁，魏新利主编 过程装备成套技术第二版 化学工业出版社 2008.314 詹长福等主编化工设备机械基础课程设计指导书 机械工业出版社,1992.15 桑如苞等主编压力容器工程师设计指南化学工业出版社,1994.16 曲文海等主编压力容器与化工设备实用手册化学工业出版社,2000四、国内外现状及发展趋势4.1 轻油捕集塔的发展历史塔器技术的发展经历了个漫长的过程泡罩塔是出现鞋早并获得广泛应用的一种塔受，工业规模的填料塔始于1881年的蒸馏操作中，1904年才用于炼油工业20世纪初，随着炼油工业的发展和石油工业的兴起，塔设备开始得到广泛应用，井逐渐积累了有关设计、制造、安装、操作等方面的数据和经验20世纪中期，为了适应各种化工产品的生产和发屉，不但需要新建大量的塔，迁要对原有塔设备进行技术改造，因此陆续出现了一批能适应各方面要求的新塔型。4.2 轻油捕集塔的现状近年来，随着对筛板塔研究工作的不断探讨和设计方法的日趋完善，筛扳塔已成为生产上广臣应用的塔型之一。同时，填料塔也进入了一个新的阶段，一些新型高教塔内件和塔填料的问世，加上人们对传质过程的仿真模拟及放大效应的解央，使填辩塔在以板式塔为主的应用场合中，尤其是大型塔的应用中得到了很好的发晨，并取得了一定的经济效益，此外，为了蒲足设备大型化以厦化i工艺方面提出的高操作弹性等特殊要求，同时桶现了根多新型塔盘，例如：导向筛扳塔盘、旋转浮阗塔盘、浮动舌形塔盘等，但按其结构特点，仍属泡罩、筛板、浮闺等冉型塔型的改进和结台随着塔设备技术的进一步发展，各工业国家和公司还陆续稿定了多种气液元件及有关塔盘制造、安装、验收的标准、规范和技术条件等。以保证塔设备运行的质量和缩短其制造、安装周期，进而减少设备的投资费用。4.3 轻油捕集塔的发展 我国塔器技术通过几十年的发展，已经跻身世界先进行列，但在某些方面仍存在着一些不足，具体表现在：科研、产业之间还不能紧密地结台在一起，不能及时地实现科技成果的产业化。基础研究相对薄弱，对塔内流体分布的计算和研究还不是很精确，异型填料和塔盘材料的表面处理方面的研究还需深入；在开发特殊功能的复合塔方面的能力较薄弱。与国外公司相比，在经营管理方面还有待完善。我国塔设备未来的发展趋势仍然会以高效率、大生产能力、稳定操作和低压力降为主要目标并力求降低能耗和成本。填料塔仍然为首选塔型，其发展方向为：一是开发更简单、更高效的填料，即沿着理想塔填料的方向发展；二是开发先进的与高效填料相匹配的低压降气液分布系统；三是借助cfd加强对填料塔与板式塔的复合塔型的研究；四是借助材料和流体力学的成果，加强新型填料塔大型内件的研制开发工作。4.4 常用轻油捕集塔简介4.4.1 传统轻油捕集塔传统的轻油捕集塔由于具有结构简单、工作可靠、制造容易、维修方便、价格低廉构上有以下几个特点：这种新破碎机不像传统的复的质量和技术都有着重大的意义，但引进的关键在于消化、吸收，并将其国产化。五、主要研究内容、重点研究的关键问题及解决思路5.1 设计原始数据工作介质：洗油/煤气 工作参数：工作压力：0.012mpa,工作温度：80 塔径： 6400mm,塔高：37070mm工作地点：武汉气象条件：月平均最低气温为-3.2，基本风压0.30kn/m2地震基本烈度为7度5.2 设计内容（1）设计方案简介：对设备进行简要论述；（2）塔的机械设计；（3）设备附件的设计；（4）制造、验收与装配的技术条件；（5）绘制设备总图、部件图、零件图。5.3 需重点研究的关键问题及解决思路（1）设计方案的确定根据设计的内容，技术要求，对比塔的设计案例，确定轻油捕集塔的详细设计方案，要求满足结构简单、工作可靠、制造容易、维修方便、价格低廉等。（2）压力容器的选材论证根据压力容器用钢的基本要求，选定筒体、封头等零部件的用钢类型，正确选材，然后通过理论计算论证。（3）主要零部件的结构设计和强度校核对板式塔塔盘、裙座、裙座开孔以及塔盘的支撑等进行结构设计，然后计算校核，包括地震载荷、危险截面地震弯矩、风载荷、偏心弯矩等计算。六、完成设计所必须具备的工作条件及采取的措施6.1 工作条件机械设计手册、机械设计等工具书；与轻油捕集塔有关的一系列参考文献资料；网上下载的关于轻油捕集塔的资料；计算机辅助设计软件等。6.2 采取的措施运用所需的专业基础知识，结合参考文献、工具资料等对设计问题进行解决，不明之处应及时作好记录，查阅相关书籍，若未能解决，便与同学探讨，或者直接请教老师。七、工作的主要阶段、进度与时间安排工作的主要阶段、进度：（1）根据设计题目查阅相关资料，以了解设计过程、计算方法以及注意事项。（2）规划总体设计方案，与进行确定。（3）根据设计方案，对各零件选择材料，初步计算出破碎机的结构参数。（4）进行详细计算，对主要零部件进行强度校核。（5）根据计算所得结论以轻油捕集塔工作要求加以完善处理。（6）绘制装配草图以及零件草图。（7）绘制装配图以及零件图。（8）做毕业设计总结，复习设计过程准备答辩。时间安排：（）2012年10月7日10日：领取任务书，查阅相关资料2012年10月6日-13日：阅读并翻译与毕业设计相关的外文资料2012年11月9日-20日：撰写开题报告2012年11月21日-30日：设计计算，绘草图，写设计说明书草稿。2012年12月1日-20日：初步完成设计说明书主体部分2012年12月20日-30日：图纸绘制2013年1月1日-5日：资料检查2013年2月20日-4月15日：修订设计说明书2013年4月16日-4月30日：修改并完善设计图（总装配图、零件工作图）2013年5月7日-5月26日：撰写并打印设计说明书，准备答辩八、指导老师审查意见长江大学工程技术学院毕业设计(论文)指导教师审查意见学生姓名宋旺专业班级装备60902班毕业设计(论文)题目轻油捕集塔设计指导教师史振灵职 称讲师审查日期审查参考内容：毕业设计(论文)的研究内容、研究方法及研究结果，难度及工作量，质量和水平，存在的主要问题与不足。学生的学习态度和组织纪律，学生掌握基础和专业知识的情况，解决实际问题的能力，毕业设计(论文)是否完成规定任务，达到了学士学位论文的水平，是否同意参加答辩。审查意见： 指导教师签名： 评定成绩（百分制）：_分长江大学工程技术学院毕业设计(论文)评阅教师评语学生姓名宋旺专业班级装备60902班毕业设计(论文)题目轻油捕集塔设计评阅教师职 称评阅日期评阅参考内容：毕业设计(论文)的研究内容、研究方法及研究结果，难度及工作量，质量和水平，存在的主要问题与不足。学生掌握基础和专业知识的情况，解决实际问题的能力，毕业设计(论文)是否完成规定任务，达到了学士学位论文的水平，是否同意参加答辩。评语：评阅教师签名： 评定成绩（百分制）：_分长江大学工程技术学院毕业设计(论文)答辩记录及成绩评定学生姓名宋旺专业班级装备60902班毕业设计(论文)题目轻油捕集塔设计答辩时间2013年6月 日 时答辩地点一、答辩小组组成答辩小组组长： 成 员： 二、答辩记录摘要答辩小组提问（分条摘要列举）学生回答情况评判三、答辩小组对学生答辩成绩的评定（百分制）：_分毕业设计(论文)最终成绩评定(依据指导教师评分、评阅教师评分、答辩小组评分和学校关于毕业设计(论文)评分的相关规定)等级(五级制)：_答辩小组组长(签名) ： 秘书(签名)： 年 月 日系答辩委员会主任(签名)： 系 (盖章)轻油捕集塔设计 学 生：宋 旺 长江大学工程技术学院指导教师：史振灵 长江大学工程技术学院【摘要】本设计对轻油捕集塔的材料、总体结构、强度、刚度和稳定性等进行了设计和计算。设计前预先准备好设计资料、手册、图册、计算和绘图工具、图纸及报告纸等，并认真研究设计任务书，分析设计题目的原始数据和工业条件，明确设计要求和设计内容。计算的开始先根据塔径和各项已知要求选择轻油捕集塔塔体、裙痤筒体的材料，再根据材料查出其许用应力，通过公式计算确定塔的各种构件、附件以及辅助装置的结构尺寸。结构设计应满足结构简单、合理，便于安装、制造；密封性满足要求，保证安全生产。按设计压力计算塔体、封头和裙座的壁厚，塔设备质量载荷，风载荷与风弯矩，地震载荷与地震弯矩等强度与刚度的校核，包括基础环设计和地脚螺栓的计算。结果表明，本设计合理。【关键词】塔；设计；强度；校核。the design of light oil trap tower student: songwang yangtze university college of technology & engineering instructor: shizhenling yangtze university college of technology & engineering abstract the design of materials for light oil absorption tower, the overall structure, strength, stiffness and stability for the design and calculation. design ready in advance of design information, brochures, atlas, calculating and drawing tools, paper drawings and reports and to seriously study the design task book, the raw data analysis and design topics and industrial conditions, a clear design requirements and design content. begin calculated according to the known column diameter and tata asked to choose light oil trap body acne cylinder skirt material, according to the material found its allowable stress calculated by the formula to determine the various tower components, accessories and an auxiliary means the structure and size. structure should be designed to meet the simple and reasonable structure, easy to install, manufacture; tightness meet requirements to ensure safety in production. according to the design pressure calculation tower body, head and skirt wall thickness, mass loading tower, wind loads and wind moment, seismic load and seismic moment of equal strength and stiffness verification, including basic design and bolt ring calculations. the results show that the design is reasonable.key words: tower；design；strenght；check前言轻油捕集塔设计前言 塔设备是化工、石油等工业中广泛使用的重要生产设备。塔设备的基本功能在于提供气、液两相以充分接触的机会，使质、热两种传递过程能够迅速有效地进行；还要能使接触之后的气、液两相及时分开，互不夹带。因此，蒸馏和吸收操作可在同样的设备中进行。根据塔内气液接触部件的结构型式，塔设备可分为板式塔与填料塔两大类。板式塔内沿塔高装有若干层塔板(或称塔盘)，液体靠重力作用由顶部逐板流向塔底，并在各块板面上形成流动的液层；气体则靠压强差推动，由塔底向上依次穿过各塔板上的液层而流向塔顶。气、液两相在塔内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。填料塔内装有各种形式的固体填充物，即填料。液相由塔顶喷淋装置分布于填料层上，靠重力作用沿填料表面流下；气相则在压强差推动下穿过填料的间隙，由塔的一端流向另一端。气、液在填料的润湿表面上进行接触，其组成沿塔高连续地变化。目前在工业生产中，当处理量大时多采用板式塔，而当处理量较小时多采用填料塔。蒸馏操作的规模往往较大，所需塔径常达一米以上，故采用板式塔较多；吸收操作的规模一般较小，故采用填料塔较多。板式塔为逐级接触式气液传质设备。在一个圆筒形的壳体内装有若干层按一定间距放置的水平塔板，塔板上开有很多筛孔，每层塔板靠塔壁处设有降液管。气液两相在塔板内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。板式塔的空塔气速很高，因而生产能力较大，塔板效率稳定，造价低，检修、清理方便。1 轻油捕集塔概述1.1 概述塔器作为气液和液液之间进行传质与传热的重要设备，广泛应用于炼油、石油化工、精细化 工、化肥、农药、医药、环保等行业的物系分离，涉及蒸（精）馏、吸收、解吸、汽提、萃取等化工单元操作 。塔器主要分为填料塔和板式塔两大类板式塔。从813 年ellier 首次 提出泡罩塔至今，出现了许多不同类型的塔板 。塔板按鼓泡元件分主要有泡罩型、筛孔型、浮阀型、斜孔型以及其他特殊类型塔板。浮阀塔板是在塔盘上开阀孔，安置能上下浮动的阀件（固定阀除外）。由于浮阀塔板的气体流通面积能随气体负荷变动自动调节，因而能在较宽的气体负荷下保持稳定操作，同时气体以水平方向吹出，气液接触时间长，雾沫夹带少，具有良好的操作弹性和较高的塔板效率，在工业中得到了较为广泛地应用。浮阀塔是20世纪50年代开发的一种新塔型，其特点是在筛板塔基础上，在每个筛孔除安装一个可上下移动的阀片。当筛孔气速高时，阀片被顶起上升，空速低时，阀片因自身重而下降。阀片升降位置随气流量大小自动调节，从而使进入夜层的气速基本稳定。又因气体在阀片下侧水平方向进入液层，既减少液沫夹带量，又延长气液接触时间，故收到很好的传质效果。浮阀的阀片可以浮动，随着气体负荷的变化而调节其开启度，因此，浮阀塔的操作弹性大，特别是在低负荷时，仍能保持正常操作。1.2 轻油捕集塔的设计原则总的原则是尽可能多地采用先进的技术，使生产达到技术先进、经济合理的要求，符合优质、高产、安全、低能耗的原则，具体考虑以下几点。 满足工艺和操作的要求：所设计出来的流程和设备能保证得到质量稳定的产品。由于工业上原料的浓度、温度经常有变化，因此设计的流程与设备需要一定的操作弹性，可方便地进行流量和传热量的调节。设置必需的仪表并安装在适宜部位，以便能通过这些仪表来观测和控制生产过程。 满足经济上的要求：要节省热能和电能的消耗，减少设备与基建的费用，如合理利用塔顶和塔底的废热，既可节省蒸汽和冷却介质的消耗， 第49页（共30页）第1章 轻油捕集塔概述也能节省电的消耗。回流比对操作费用和设备费用均有很大的影响，因此必须选择合适的回流比。冷却水的节省也对操作费用和设备费用有影响，减少冷却水用量，操作费用下降，但所需传热设备面积增加，设备费用增加。因此，设计时应全面考虑，力求总费用尽可能低一些。 保证生产安全：生产中应防止物料的泄露，生产和使用易燃物料车间的电器均应为防爆产品。塔体大都安装在室外，为能抵抗大自然的破坏，塔设备应具有一定刚度和强度。1.3设计步骤轻油捕集塔的设计大体按以下步骤进行： 确定设计方案； 平衡级计算和理论塔板的确定； 塔板的选择； 实际板数的确定； 塔体的机械设计计算； 管路及附属设备的计算与选型； 撰写设计说明书和绘图2 压力容器选材论证2.1 概述制造压力容器用的材料多种多样，有黑色金属，有色金属，非金属材料和复合材料等，但到目前为止，使用最多的还是钢材。近代大型压力容器常采用整体锻造筒节与封头，接管。铸件用的最少，主要用于构件复杂的阀体等部件；离心铸造的合金钢管质地致密，在高温炉管方面获得了良好的应用。由于压力容器制造中大多数均采用冷加工弯卷和焊接工艺，因此容器钢板必须具有良好的塑性和可焊性。可见并不是所有的钢板都能制造压力容器。简要的说，压力容器用钢板壁一般钢板要严格，主要体现在：对化学成分控制较严，抽样检验率较高。2.1.1 压力容器用钢的基本类型能满足大多数压力容器的制造要求，我国压力容器用钢已形成三大基本类型，即碳素钢，低合金钢和合金钢三大系列，下面分别加以介绍。碳素钢碳素钢强度较低而延性和可焊性良好，能适应压力容器制造工艺的各种需要。主要品种有q235类钢和20r。q235类钢可用于容器的有q235-af 和q235-a。这几种牌号地钢实际上不是压力容器用钢，但因使用历史悠久，价格低廉，来源广泛，至今仍有使用。20r是在优质碳素钢20钢的基础上发展起来的容器用钢，既能保证力学性能又保证化学性能。低合金钢加入少量元素，如mn,v,mo,nb等可以显著的提高钢的强度而成本增加不多。同时，低合金钢的低温韧性和高温强度亦明显高于碳素钢，从而扩大了温度使用范围。我国从20世纪60年代开始致力于普通低合金钢的研制与生产，至今筛选出不少得成熟品种，以增加强度为主要目标的有16mnr,15mnvr, 15mnvnr及18mnmonbr等。以低温为主要目标的有09mn2vdr及06mnnbdr等。以中高温为主要目标的有16mnr,15crmor等，1cr5mo在我国石油工业中已有很长的应用历史，它有较高的高温强度和良好的抗氢性能。合金钢化工容器上采用合金钢的主要目的是抗腐蚀，抗高温氧化或耐特别高的温度。我国采用的合金钢主要有0cr19ni9和09cr19ni13mo3等牌号，后者主要应用于第2章 压力容器选材论证尿素生产，简而言之，合金钢主要应用于温度在700摄氏度左右。2.1.2 对压力容器用钢的基本要求材料是压力容器质量保证体系中的一个重要的环节，它涉及到对材料的冶炼与轧制，供货状态，采购定货，检验验收，力学性能与成分的查对或取样复测。容器承受压力或其他载荷，因此容器材料具有足够的强度。材料强度过低，势必使容器厚度增加，但强度过高有影响材料的其他力学性能。简而言之，提高强度又要有良好的塑性，韧性和可焊性，以至低温韧性，这是压力容器用钢基本要求。主要通过以下方面提高：(1)改变钢材中的化学成分(2)力学性能(3)热处理综上所述，本设计中初馏塔液属于压力容器，应遵循压力容器用钢，考虑到本设计的设计参数：设计压力p=0.8mpa，温度370摄氏度。本设计的塔属于压力较小、直径较小的类型,因此结构设计成为本设计的主要方面,在这种情况下,所要求的材料以刚度来控制,材料选择16mnr比较合适;同时,16mnr中含碳量较低、塑性好一般无淬硬倾向,对焊接热过程不敏感,因此可焊性好.从经济角度来考虑,16mnr价格比较低廉.介于以上考虑,又加之设计温度较低以及考虑到介质对容器腐蚀作用较小,所以初选材料为16mnr. 2.2 筒体和封头的材料选用16mnr属于强度用钢，是345mpa级的低合金钢，具有良好的机械性能，焊接性能，工艺性能及低温冲击韧性。中温和低温的机械性能均优于q235-a,15,20等碳素钢，时使用十分成熟的钢种，质量稳定，可使用在-40c475c场合，在石油化工设备中，锅炉，压力容器中16mn钢的板材，被广泛应用。由于设计压力在低压范围内，工作温度不高，介质腐蚀性小。故根据gb15098选择16mnr为它们的材料，其弹性模量e=1.9，钢号标准为gb6654，使用状态为热轧或正火。许可厚度范围为616mm。其性能如表2.1所示：表2.1 16mnr的性能表牌号钢板使用状态板厚 mpa mpa适用范围16mnr热轧或正火6161725510490345325-20475c封头材料亦选用16mnr ， 考虑到本设计的任务是做塔设计，要求焊接性较好，所以选用16mnr，与筒体材料相同。这样的话，封头与筒体的焊接性良好，产生的局部应力较小。2.3 保温层材料的选用和厚度计算2.3.1 绝热材料的选用绝热技术的基础是传热学.绝热材料主要从以下几个方面考虑:(1)导热系数0.12w/(m) (2)密度300kg/m3(3)抗压强度0.4mpa(4)含水率7.5%(5)可燃性(6)化学性能,对金属没有腐蚀作用(7)其他:使用年限,复用率高,价格低廉,施工方便,尽可能选用制品或半制品材料.所选材料见表2.2： 表2.2 选用材料材料名称密度极限使用温度(kg/m3)最高使用温度(c)常温导热系数(w/mk)导热系数参考方程岩棉1506506002.3.2 绝热层厚度的计算原则（1）设备或管道的直径大于或等于1020mm时，绝热层厚度应按平面计算。第2章 压力容器选材论证（2）采用经济厚度计算公式。绝热经济厚度是指设备或管道采用绝热结构后，年散热损失所花费的费用和绝热工程投资的年摊费用之和为最小值时的计算费用。 因该塔无特殊工艺要求，为减少绝热结构的散热损失，保温层的计算厚度采用“经济厚度”法计算。3 轻油捕集塔的零部件结构设计3.1 板式塔塔盘的结构设计塔盘分为整块式和分块式两种。当塔径小于900mm时采用整块式塔盘；当塔径大于800mm时，由于人能在塔内安装、拆卸，可采用分块式塔盘；根据本设计的条件，塔径为1600mm，故采用分块式塔盘。采用分块式塔盘时，为便于安装、检修、清洗，常将塔板分成数块，通过人孔送入塔内，装在焊于塔体内壁的塔盘支撑件上。此时，塔体为一焊制整体圆筒，不分塔节。图3-1为塔盘分块示意图图3-1 分块式塔盘示意图分块式塔盘一般采用自身梁式塔板，如下图图3-2 自身梁式的塔板他的特点是结构简单，制造方便，由于将塔板冲压折边，使其具有足够的刚性，这样不仅简化了塔盘结构，而且可以节约材料。为进行塔内清洗和检修，使人能进入各层塔盘，可在塔板接近中央处设置一块内部通道板。又因在一般情况下，塔体设有两个以上的人孔，人可以从上面或下面进入，故通道板应是上、下均可拆的。本设计中采用图3-3的结构第3章 轻油捕集塔的零部件结构设计图3-3 上下均可拆的通道板紧固螺栓从上面或下面均能转动90度使通道板紧固或拆卸时松开。图中（a）为拆卸通道板的情况，（b）为安装好通道板的情况。为了使人能移开通道板，其质量不应超过30kg。最小通道板尺寸为300x400mm，各层内部通道板最好开在同一位置上，以利于采光和拆卸。有时也可用其中一块塔板代替通道板。分块式塔板之间的连接，采用楔形结构件，其特点是结构简单，装拆方便迅速，不用特殊材料，成本低。典型结构如下图图3-4 用楔形紧固件的塔板连接1龙门板；2楔子；3垫板；4，5塔板图中龙门板不用焊接结构。大型塔板的支承。对于直径不大的塔（直径2000mm一下），塔盘的支承一般用焊在塔壁山的支持圈。支持圈大多用扁钢煨制或将钢板切为圆弧焊成，有时也用角钢煨制而成。浮阀的结构如图3-5图3-5 浮阀的结构3.2裙座设计3.2.1裙座的结构设计裙座是塔设备广泛采用的一种支座，裙座有圆筒形和圆锥形两种型式。本设计选用圆筒形裙座，裙座筒体的名义厚度为14mm。裙座与塔体的连接采用对接焊接，焊接系数为0.85，取裙座筒体外径与塔体封头外径相等。裙座筒体与塔釜封头的焊接接头应采用全焊透的连续焊，且与塔釜封头外壁圆滑过渡。3.2.2裙座开孔1.检查孔裙座上开设检查孔，以方便检修。检查孔有圆形（a型）和长圆形（b型）两种，本设计的检查孔采用a型检查孔，数量为1个，直径为450mm，孔长250mm，开孔中心距地面高为900mm。2.排净孔 裙座筒体底部对开两个排净孔。3.排气孔为减小腐蚀及避免可燃、有毒气体的积聚，保证检修人员的安全，必须在裙座上部设置排气孔。排气孔的规格为，排气孔中心线至裙座壳顶端的距离为180mm。4.通道管本设计中浮阀塔底部引出管一般需通过裙座上的通道管引到裙座壳的外部。3.3塔盘的支撑对于直径不大的塔（直径在2000mm以下），塔盘的支撑一般用焊在塔壁上的支持圈。支持圈一般用扁钢弯制成或将钢板切为圆弧焊成，有时也有用角钢。若塔盘版的跨度较小，本身强度足够，这不需要支撑梁。本塔直径为2200mm，选用扁钢弯制的支撑圈，加支撑梁。3.4轻油捕集塔其他零部件结构设计3.4.1降液管及受液盘（1）降液管降液管一般分为圆形和弓形两种，圆形降液管通常在液体负荷或塔径较小时使用，可采用一根或数根圆形或长圆形降液管。为了增加溢流周边，并提供足够的分离空间，可在降液管前方设置溢流堰如上图（a）所示。也可将圆形降液管伸出塔盘表面兼做溢流堰，如上图（b）根据本设计的条件，选用圆形降液管。如图3-6。 图3-6 圆形降液管结构图3-7 凹形受液盘1-塔壁；2-降液板；3-塔板；4-受液盘；5-支座第3章轻油捕集塔的零部件结构设计为防止气体从降液管底部窜入，降液管必须有一定的液封高度。降液管底端到下层塔盘受液盘的间距应低于溢流堰高度，通常取，本设计取。降液管的尺寸，应该使夹带气泡的液流进入降液管后，能分离出气泡，从而仅有清流流往下层塔盘。（2）受液盘为保证降液管出口处的液封，在塔盘上设置受液盘。受液盘有平形和凹形两种。对于易聚合的物料，为避免在塔盘上形成死角，应采用平形受液盘。当液体通过降液管与受液盘的压力降大于250pa时，应采用凹形受液盘，如上图图3-8所示。凹形受液盘对液体流向有缓冲作用，可降低塔盘人口的液封，使得液流平稳，有利于塔盘人口区更好地鼓泡。凹形受液盘的深度一般大于50mm，但不能超过塔板间距的1/3，否则须加大塔板间距。根据本设计的条件，选用凹形受液盘。在塔或塔段最低一层塔盘的降液管末端应设液封盘，以保证降液管出口处的液封。用于弓形降液管的液封盘如图3-8。图3-8 降液管的液封液封盘上应开设泪孔，供停工时排液。3.4.2其他附属装置（1）进料口对于液体进料，直接引入加料板。板上有进口堰，使液体能均匀的通过塔板，并且可以避免由于进料泵及控制阀所引起的波动的影响。图3-9为液态进料常用的可拆接管型式。 (2)出料口常用的塔底出料接管见图3-10。图3-9 液体进料口图3-10 塔顶出料口一般在出料管端部装有防涡挡板，以防止液体造成漩涡而将气体夹带至出料泵。塔顶气体引出管的直径不宜过小，以减少压降，并避免夹带液滴。在塔顶设置除沫器。（3）人孔、手孔及其他由于塔体采用分块式塔盘结构，开设人孔。可在在塔高6000mm处设一人孔。在塔顶和塔顶另各设一人孔。人孔或手孔的布置应与降液管错开，保证人员能顺利出入。人孔开在塔壁的同一经线面内，方便装拆和作业。在塔体上采用回转盖人孔，因为有保温要求。在操作平台处，人孔中心高度一般比操作平台高8001000mm。人孔中心离中心离塔内可站立内件的高度超过1000mm时，在塔壁内部应设置用直径1822园钢制成的把手或爬梯。4 塔的机械设计及计算校核选择材料筒体与封头材料选用16mnr 裙座材料选用q235-b材料的有关性能参数如下：16mnr =123mpa =133 mpa, =245mpaq345 =105mpa =113 mpa, =235mpe=1.910mpa表4-1 机械设计条件主要工艺参数数据 塔体上每隔9m左右开设一个人孔共4个人孔。相应在人孔处安装操作平台平台宽b=900mm单位质量150kg/包角 塔体外表面积层厚度保温材料密度 塔器设置地区基本风压值300n/；抗震防烈度为7度设计场地为类粗糙度为b类。 高度的圆锥形裙座 塔体与封头及裙座的附加量取c=2mm 塔体焊接接头系数=0.85（双面焊对接接头局部无损检测）塔体与裙座对接焊接。塔体内径/mm6400塔高h/mm37070计算压力0.0132塔板上清液高度130原油密度651偏心距mm偏心质量kg2000,4000设计温度80设计压力pa0.012保温层厚度100 mm按压力计算厚度4.1 按设计压力计算塔体和封头厚度设计压力为工作压力的1.1倍即第4章 塔的机械设计及计算校核设计压力p=1.1p=0.0132mpa圆筒计算厚度:加上厚度附加量c=3mm并圆整还应考虑多种载荷的作用以及制造、运输、安装等因素取：筒体的名义厚度s=14mm有效厚度s= 封头计算厚度（采用椭圆型标准封头）： 封头的名义厚度s=14mm有效厚度s=一、 塔设备质量计算：筒体的高度：h=37.0751=31.07md=6400+20=6420mm(1)筒体质量：(2)封头质量：dn6400,厚度10mm查表得 （3）裙座质量：所以二、塔内物件质量：由化工单元过程及设备课程设计表9-3查塔盘单位质量为75kg/(1)人孔、法兰、接管及附属物质量(2)保温层质量为封头保温层质量。代入上式得(3)平台、扶梯质量(4)操作塔内物料质量(5)充水质量(6)全塔操作质量全塔最小操作质量(8)全塔最大操作质量4.2 自振周期计算：塔体内直径有效厚度塔高h=37.07m,操作质量自振周期18：4.3 地震载荷及弯矩计算见表地震载荷及弯矩计算见表4-2表4-2 地震载荷及弯矩计算项目塔 段 号123456784480.328317.424611.82870628116287062870610688.9145555521811.211.211.211.211.284480.322653927565232150731489932150732150785511164125125125125125644480.3181231430764753588250351450035882503588250684090由上表数据得：a=b=综合振型参与系数：本场地设抗地震7级的第二类场地由化工单元过程及设备课程设计表6-34及表6-35可查得：特征周期水平地震力：c为综合影响系数对于圆筒取0.5垂直影响系数：当量质量：底界面处垂直地震力：取综合影响系数：确定危险截面0-0为裙座基底面1-1为裙座人孔截面2-2为裙座与塔体焊缝截面。4.4计算危险截面地震弯矩：0-0截面：1-1截面：2-2截面：4.5风载荷和偏心弯矩计算(1)风振系数计算：由化工单元过程及设备课设设计9-33塔段风振系数由计算。其中脉动增大系数由表9-28查找第i计算段脉动影响系数由表9-29查找第i计算段的整型系数由表9-30查找第i段据地面高度m第i计算段据塔底的高度塔器第i计算段的有效直径mm将塔分为五段计算结果见表4-3，风力载荷图见下图4表4-3 各塔段的风振系数塔段项目12345高度100050001400023000343002.25()0.720.720.790.830.860.020.040.250.591.01.01.01.131.271.471.031.061.391.872.35有效直径设笼式扶梯与塔顶管线成角取平台构件的投影面积则取下试计算