毕业论文范文——DN2800洗苯塔设计

南华大学机械工程学院毕业设计（论文）DN2800洗苯塔设计摘要:本设计是填料塔，因填料塔较其他类型塔有如下优点：结构简单，塔板效率较高，成本低，安装维修方便等。该设计的重点与难点是洗苯塔的结构设计、强度校核、相关制造工艺的编制、工艺流程图的绘制，塔的施工图设计包括总装配图和若干零件图。该设计主要是洗苯塔的主要技术参数的选定，以及主体构件的设计。并且对筒体、封头和裙座等部件都进行了强度的设计校核和开孔补强的计算。另外该设计还涉及筒体、封头等部件材料的计算选取及焊接材料的选用。关键词：填料塔 设计 苯回收 DN2800 design for benzene washing tower Abstract：This design is for packing tower, packed tower has the following advantages: simple structure than other types of tower, tower plate with high efficiency, low cost, convenient installation and repair. The design of the key and difficulty is benzene washing tower structure design, strength check, related manufacturing process planning, process flow chart, design and construction of tower includes assembly and a number of parts drawing. This design is mainly selected the main technical parameters of benzene washing tower, as well as the design of the main components. And the barrel body, head and skirt and other components are carried on the computation and design verification of intensity and the opening reinforcement. The selection and calculation of the welding material design also relates to the cylinder head and other parts, materials.Keywords: packed tower design benzene recovery 引 言1第一章 结构设计31.1 填料：31.2填料层的高度4填料层分段41.3塔内件及附件：41.3.1填料支承装置：41.3.2液体再分布器61.3.3除沫器61.3.4塔吊柱61.3.5人孔的设计和选择81.3.6接管91.3.7接管法兰的选择101.3.8压力容器法兰101.3.9裙座11第二章 填料塔的强度、刚度和稳定性计算122.1 了解设计条件以及选材122.2 计算筒体和封头厚度122.3 载荷分析132.3.1 地震载荷与地震弯矩的计算132.3.3 风载荷与风弯矩152.3.4 偏心质量me182.3.5 最大弯矩的计算182.3.6 计算塔设备质量载荷182.4 强度的校核202.4.1筒体轴向力校核及稳定性校核：202.4.3设备压力试验时应力242.4.4基础环及地脚螺栓的设计与校核：252.4.5盖板设计及校核292.4.6肋板设计及校核292.4.7裙座与塔壳的对接焊缝30第三章 开孔和开孔补强设计313.1 开孔补强313.1.1 补强圈313.1.2 整体补强313.2 符号说明313.3 适用的开孔范围333.4 不另行补强的最大开孔直径333.5 壳体开孔补强要求333.5.1 外压容器343.5.2 内压343.6 平盖孔补强要求343.7 有效补强范围及补强面积353.7.1 补强范围353.7.2 补强面积353.8补强方法的判别及补强设计及算363.8.1接管a的计算363.8.2接管f的计算383.8.3 接管c的计算393.8.4接管d的计算 403.9 人孔处补强41第四章 洗苯塔的制造、检验和安装424.1 制造上的要求424.2设备的安装454.3 设备的检验45参考文献46第 77 页 共 77 页 引 言炼焦化工是以炼焦煤为原料，经过高温干馏生产焦炭、焦炉煤气及化工产品的工业。而焦炉煤气回收粗苯通常采用洗油吸收粗苯法。粗苯是由多种芳烃和其他化合物组成的复杂混合物；粗苯的主要组分是苯、甲苯、二甲苯及三甲苯等。此外，还含有一些其他组分。在用洗油回收煤气中的苯族烃时，则尚含有少量的洗油轻质馏分。洗油吸苯的工艺流程如图1所示。从焦炉煤气终冷塔来的温度为2527的煤气，依次通过串联的洗苯塔，与塔顶喷洒的煤焦油洗油逆流接触，脱出粗苯后，从塔顶排出。塔底排出含粗苯约2.5%的富油，送富油脱苯工序蒸馏脱苯。脱苯后的贫油又送同吸苯工序循环使用。 图1 焦油洗油脱苯工艺流程洗油吸苯的主要设备是洗苯塔。洗苯塔的形式有填料塔、板式塔和空喷塔等。空喷塔、板式塔结构简单，造价低，但洗苯效果差，目前国内大型焦化企业已很少采用。现在常用的是填料塔。如图2所示，填料塔内设有喷淋装置、填料装置、液体分配锥、气液再分布板和捕雾装置等。填料装置有钢板网、木格栅和花形填料等三种形式。洗苯效果的好坏，关键取决于洗苯塔的结构和塔内填料，因此选用合适的填料可以提高煤气中苯的回收率，降低生产成本，保证装置长周期运行。洗油通过塔顶的喷淋装置均匀分布于填料表面并与从塔底进入的煤气逆流接触，吸收了煤气中粗苯的富油从塔底排出。脱除粗苯后的煤气，经捕雾装置从塔顶排出。在每段填料间，设有液体分配锥以消除塔壁效应。在塔中段设有气液再分布板，以使沿塔断面气液分布均匀。 图2 填料式洗苯塔本次设计的塔是基于衡阳的室外环境，在操作压力为7000pa，操作温度为30的基础上设计的。第一章 结构设计1.1 填料：填料是填料塔核心件，填料的选用主要依据效率、通量、压降等三个重要的性能参数，其次应综合考虑成品的性能、成型工艺和成本等因素。填料的吸油值、颗粒度、触变性及填充量、相对密度、价格等因素都会影响到选择。填料分散装和规整两类，综合上述各影响因素及设计条件，选鲍尔环作为洗苯塔的填料。表1-1 常用填料鲍尔环是由值径高度比为1的空心圆柱体在侧壁上冲出两层均布交错排列的矩形小窗，冲出的叶片除一端连在该壁上，其余部分弯入环内，围聚于环心，如图所示。我国现行标准规定开孔率取35%。图1-1 鲍尔环 （a）钢环 （b）瓷环填料层效率随塔径填料直径之比值（D/d）增加而下降。此处选用76mm的不锈钢鲍尔环，物性如表1-2。表1-2 不锈钢环几何特性1.2填料层的高度填料层分段液体经过填料层往下流，很容易沿塔壁形成壁流，易造成填料层中气液分布不均，导致设备传质效率低，严重时甚至使塔中心的填料不能被液体湿润而形成 “干锥”。因此，每隔一定高度，需设置液体收集再分布器，即将填料层分层。对于散装填料，推荐高度见表1-3，表中的h/T为层高与塔径比，Hmax为所允许的最大填料层高度。表1-3散装填料分层高度推荐表填料鲍尔环拉西环矩鞍环阶梯环环矩鞍h/D5102.55-88-15515Hmax/m64666取每层填料高4.5m，故全塔共分为五段。液体再分布器的安装位置，一般因高于填料层上表面150mm到300mm，以便能提供足够空间让流体的压力降尽量小而又不至于太影响设备的传质效率。1.3塔内件及附件：1.3.1填料支承装置：据设计条件，此处选用气液分流型支承板。因塔径过大，选用分块式栅板需4块以上，故选用梁式气液喷射填料支承板作填料支承装置，它比起分块式栅板有较大如下优点：流通截面积较大，通常在90%到 110%之间；对流体的阻力较小；材料利用率高且可支撑较重的的填料。缺点是结构比较复杂。图1-2 DN2600-4000mm支承板结构示意图表1-5 支承板结构 （mm）塔径支承板直径支承板数主支承梁数支承圈宽支承圈厚自由截面,%支承板许用载荷，N280027601615014105369175表1-5 支承板波形尺寸 （mm）1.3.2液体再分布器液体经过填料层上下流动时，有沿塔壁形成壁流的趋势。易造成填料层中的流体分布不均，导致传质效率低，严重时甚至使设备中心的填料不能被液体湿润而形成 “干锥”。因此，故每隔一定的高度，需设计液体收集在分布器，即将填料层分层，层间设置液体再分布器，使尽可能多的填料能得到均匀喷淋从而尽可能减少径向浓度差。分配锥式是最常用的液体再分配器，但在本设计中，由于塔径过大，故采用气液分流型支撑板，它与液体收集器合二为一。故不应另设液体再分布器。1.3.3除沫器在塔内操作气速较大时，可能出现塔顶雾沫夹带，不但造成物料损失、降低塔效率且还污染环境。故需在塔顶设置除沫器。常用的除沫装置有丝网除沫器和折流板除沫器。丝网除沫器有比表面积大，重量轻，空隙率大和使用方便之优点。尤其是它具有除沫效率高，压力降较小等优点，故在本设计中的除沫器选择，应选用丝网丝除沫器，固定在上下两块栅格板间构成。，丝网层的厚度应遵循工艺条件且通过试验确定，对金属丝网，当网丝直径为0.076 -0.400mm、网层密度为480-5300Nm 时，在合适的气速下丝网的蓄液厚度约25 -50。此时网层厚度为100 150 除沫效果最好，故选用100 标准丝网除沫器。网与上下栅板分块制作，每一块应可通过人孔于塔内安装。1.3.4塔吊柱所设计的吊柱方位及回转半径S的应能使使吊柱经过人工推转，使吊钩垂线转到人孔正上方，还可使吊钩垂线转到平台外，以便将塔内零件从塔平台外场地上吊到塔平台上人孔上方或完成相反操作。故吊柱之方位设计时首先应考虑人孔的方向。人孔方向应由管道专业根据设备的管线布置和配管要求来确定。图1-2吊柱表1-6 吊柱的主要结构参数S（mm）L(mm)H(mm)(mmmm)R(mm)E(mm)重量1200340010002191010003001000KgHG/T 21639 标准规定的吊住结构见图1-2，主要的参数见表1-6。吊杆才料为20无缝钢管，其他材料取Q235-A.钢。支座垫板材料与塔体材料相同。吊柱下端支承结构椭圆形。吊柱以整根管子作为计算依据。若管子长度不够需悍接时，应符合以下要求：1只可焊接一处。2拼接位置只能在下图所示B到C，E至W间。3. 焊接结构按图所示。焊缝系数取为0.9. 图1-3封板：用管子制作的的吊柱均焊有端封板，以防雨水灌入引发锈蚀。封板上方开30的孔。 吊钩：常用的吊钩有三种形式，以圆钢弯成U形焊在吊杆上的应用最广。其结构如图1-4所示：图1-4吊钩1.3.5人孔的设计和选择根据国家行业标准钢制手孔和人孔 ，此处选用“回转盖板式平焊法兰人孔（HG/T 21516-2005）” ，其结构形式及相关参数选择如下图所示：0.6图1-5 人孔1.3.6接管气体的进口管与出口管：取DN1000mm接管；液体的进口管：取DN125mm的接管；液体出塔：取DN150mm的接管。表1-7 接管参数 （mm）结构类型dNd1S1d2S2abcH1H2直管式12513241596151255561502001501594.5219625150706150200结构类型dNd1S1d2S2RH1H2弯管式125133421964001502001501584.521965001502001.3.7接管法兰的选择参照中华人民共和国行业标准HG20593-97，此处选用标准突面式平焊钢制管法兰，其结构形式及主要尺寸如图1-6：图1-6 标准突面板式平焊钢制管法兰表1-8 标准突面板式平焊钢制管法兰主要尺寸 (mm)1.3.8压力容器法兰由中华人民共和国行业标准压力容器法兰分类与技术条件（JB/T 4700-2000）,根据实际情况，于此处选用乙型平焊法兰表1-9 乙型平焊法兰主要尺寸 （mm）由JB/T 4701-2000确定法兰结构和尺寸：选直径为2800mm的法兰。垫片选石棉或石墨填充式的缠绕垫片，许用温度为-70 450，材料为16Mn，锻件。螺柱材料为35CrMoA，螺母材料为45，使用温度为-20 400密封形式用凹凸面密封，其形式如图1-7所示：图1-7 凹凸面密封1.3.9裙座塔体常采用裙式支承，裙座形式应根据载荷情况分圆筒形和圆锥形两大类，圆筒形裙座方便制造且经济合理，故选用圆筒形。裙座的构建有排气孔、裙座筒体、地脚螺栓座、基础环、引出管通道、保温支承圈、人孔等。 裙座材料选用Q235-B，裙座直径与塔体下封头外径应相等，焊缝采用全熔透的连续焊。具体结构见图纸。第二章 填料塔的强度、刚度和稳定性计算2.1 了解设计条件以及选材按照塔的设计压力，设计温度和介质等条件，参照过程设备设计的附录D，可确定容器所选材料为Q235B。2.2 计算筒体和封头厚度（一）根据设计压力及液体静压力确定计算压力：塔内液柱高度仅仅考虑液封盘液面至塔底的高度=22.5，静压力=。计算压力（二）圆筒厚度：承受内压的圆筒：计算厚度查GB150-1998中表4-1得，在温度为30时，Q235-B许用应力为113；在制造中，采用双面焊的全熔透对接接头，局部无损检测，由过程设备设计表4-3 取焊接接头系数为0.85。将、 值代入上式得：圆筒设计厚度： 其中为腐蚀裕量，在无特殊腐蚀的情况下，对低合金钢和碳素钢，至少取1，取=3；圆筒的设计厚度：mm。为钢材负偏差，当钢板厚度超过5mm,可取=0.8mm，名义厚度向上圆整至钢材标准厚度，即标注在图上的厚度。故, 圆整至12mm。圆筒的有效厚度=-=123.8=8.2mm。（三）封头厚度：封头厚度计算公式：名义厚度=+=4.59+3.8=8.39；圆整至12mm。封头有效厚度=123.8=8.2mm。2.3 载荷分析2.3.1 地震载荷与地震弯矩的计算地震对设备的震动既有水平方向震动，又有竖直振动。因此，作用在设备上的既有水平地震力，也有垂直地震力。据GBJ1189标准，必须对建筑物本身进行抗震验算。首先，取计算截面（包括危险截面）。本设计将全塔分为5段。要验算的截面有0-0、1-1、2-2、3-3、4-4，其中0-0、1-1、2-2为危险截面。取综合影响系数。据过程设备设计表7-9取特性周期=0.3对于第二组的场地土类型，设防烈度为7时，据表7-10取地震影响系数的最大值=0.08。地震影响系数是由场地土的特性周期及塔的自振周期由分析设计方法确定，且不得小于0.2=设等直径、等壁厚塔设备的任意截面距地面的高度为，基本振型在截面处和底部截面0-0产生的地震弯矩为： 当H/D15或H20m时，还需考虑高振型的影响，在进行稳定和其他验算时，可按如下公式来计算危险截面处的弯矩如下：截面0-0处的弯矩：=1.250.03670712.159.81329500.5= 截面1-1处的弯矩： 截面2-2处的弯矩：2.3.2 自振周期的计算在不考虑操作平台和外部管路的限制作用时，对于等径、等厚的塔，质量沿高度均布，则计算模型可简化悬臂梁。由GB-1501998等径、等厚压力容器基本自振周期计算式：其中H为高，为有效厚度，E为设计温度下材料的弹模其中E=。2.3.3 风载荷与风弯矩塔分为四段来计算塔所受的风载荷与风弯矩。据化工设备机械基础课程设计指导书中所述:设备中第i段所受的水平风力为：当笼式扶梯与塔顶管线成180时，当笼式扶梯与塔顶管线成90时,取以下两式中较大者： -设备各计算段外径，mm，=2824mm；-设备中第i计算段风振系数，对于塔高时，则按公式计算；-风压随高度的变化系数，查表57可得：-脉动增大系数，由,查表58：=2.04；-第i段的脉动影响系数，查表59得：-第i段的振型系数，由与u查表510得：-扶梯当量宽度，无确定数据时，取=400mm；-操做平台当量宽度，mm；-第I段操作平台构件的竖直射影（不计空挡），；-第i计算段长度，mm，=4500mm，=18000mm，=5000mm，=5450mm；-操作平台所在的计算段长度，mm，=4500mm，=18000mm，=5000mm，=5450mm；-各地基本风压，查化工设备机械基础相关表格，衡阳地区为350； -第i段保温层厚度，mm； -塔顶管路外径，m；-管线保温层厚，mm；-塔设备第i段风力的水平分量，N；-第i段迎风面有效外径，m；-体型系数，对于细长圆柱型筒体，体型系数取0.7；风弯矩与风载荷计算：01段： =1, , =4224mm, ， , 12段：=4，=3924mm, =23.9， 23段：=1，=4113mm，=28.4m，3顶：=0，=0mm，=3824mm，=32.95m，=1，查GB1501998，任意截面处的风弯矩计算式：塔设备0-0截面的风弯矩计算公式：0-0截面的风弯矩为：1-1弯矩： 2-2弯矩：2.3.4 偏心质量me偏心质量引起的弯矩计算式为：- 其中e为塔设备重心与心线的距离；本塔未悬挂附属设备，故重心在中心线上，即e=0，故=02.3.5 最大弯矩的计算塔设备任意危险截面I I的最大弯矩按下式计算： 取其中最大值计算如下：0-0截面：=，=，=；1-1截面：，；2-2截面：，。2.3.6 计算塔设备质量载荷 （一）塔体、裙座质量； 塔体总高, 由化工设备机械基础课程设计指导书表4-2以内径为公称值径的椭圆封头形式与尺寸，知内径为的标准椭圆型封头曲边段长度h1=700mm，且取直边段长度h2=40mm；查表4-1筒体容积、面积和质量，知本设备公称直径为2800mm，每米筒节理论质量831kg。封头公称直径为2800kg，厚度为12mm，由附表4-3，可知封头的质量为842kg。塔体与裙座质量：（二）塔段内件：本设备选用陶瓷填料，查表可得陶瓷填料的密度=200，且分段高度为，此填料塔的共有3层。故塔段内件质量为：（三）平台与扶梯：据指导书表5-4 塔设备零件质量载荷表，可得平台质量：，笼式扶梯质量为：塔总高32.95m, 笼式扶梯总高取为HF=32m，平台数n为8。故平台与扶梯的质量： （四） 操作时塔内物料：据指导书附表4-2 得， 算得封头容积=2.5227，故而操作时塔内物料质量： （五） 人孔、接管和法兰等附件：按照经验取附件质量：=0.25（六） 充液质量，偏心质量=0：=设备正常操作质量：=设备水压试验最大质量：kg设备停工检修最小质量： kg 2.4 强度的校核2.4.1筒体轴向力校核及稳定性校核：由设计压力产生轴向应力： 此应力只存在于筒体，裙座上没有设计压力引起的轴向力操作时引起的轴向应力：最大弯矩引起的轴向应力：，由此式可计算出：0-0截面弯矩引起的轴向应力1-1截面弯矩引起的轴向应2-2截面弯矩引起的轴向应由过程设备设计附表D1知在设计温度30度下Q235-B材料的许用应力为， 载荷组合系数= 1.2，系数 =由A查过程设备设计图4-7得Q235-B钢板在30度下的系数B=110，筒体许用轴向应力： （兆帕），取其较小值；筒体最大组合压应力按下式计算：，并不大于许用轴向压应力。对于内压容器： 圆筒最大组合拉应力按下式计算：，并不大于。对于内压容器：圆筒组合应力计算及校核：0-0：KB=132，K=115.26，=115.26，=115.26满足条件，K=115.26满足条件； 1-1：KB= 132，K= 115.26， =115.26，=115.26满足要求，K= 115.26满足要求；2-2：KB= 132，K= 115.26，=115.26，=115.26满足条件，K= 115.26满足要求；2.4.2裙座轴向应力A裙座壳体截面组合应力应满足下式： （1）其中仅在最大弯矩中有地震弯矩参与时计入； （2）式中：-裙座筒底截面积（）； （3）-裙座底部内径；-裙座底部截面系数，； （4）B裙座检查孔组合应力按下式： （5）较大管线引出孔截面按下式： （6）其中使用情况与裙座壳体截面组合应力中相同。式中：-截面处裙座的截面积，； （7） （8）-截面处水平最大宽度；-截面处裙座壳的内径，；-截面处的垂直地震力， ；-检查孔或较大管线引出孔长度，；-截面处之最大弯矩，；-截面处之风弯矩，；-面以上塔体在压力试验时质量，；-截面以上塔器之操作质量，；-截面裙座壳体的截面系数，按下式计算： （9）其中 （10）式中: -截面的加强管厚度，。此处选用的是圆筒形裙座，故，由前面计算可知，KB =132，=135.6，裙座许用轴向应力取两者中的较小值为132，把已知数据代入以上各式，可得：0-0面：=，=132，故满足要求。1-1截面：检查孔加强管长取200，检查孔加强管水平方向最大宽度为500。检查孔加强管厚应与筒体壁厚一致，即为12；= =故132；132；均故满足条件。2.4.3设备压力试验时应力对承受内压的容进行的耐压试验是为了判断在超过设计压力下，口岸率缺陷是否会发生快速扩展从而造成泄露，同时检验密封结构的密封性能。A. 圆筒体应力校核依据：试验时产生的压力引起的周向应力： （1）式中：-试验介质的密度，通常取工业清水3； - 液柱的高度，cm， （2）试验时的轴向压力： （3）重力引起的轴向应力： （4）式中： 为截面2-2以上的质量。最大弯矩引起的轴向应力： （5）B. 应力校核：压力试验时筒体材料的许用轴向压力由 （6）确定并取其较小值。式中：K-载荷组合系数，此处取1.2（过程设备设计附表D1）。水压试验时：，满足校核条件。代入公式算得： =114.3，=20.7，=6.18；=132。试验时的圆筒组合应力：液压试验时：，故满足校核要求。2.4.4基础环及地脚螺栓的设计与校核：A. 基础环内外径见下图：图2-1图2-2式中：-裙座内径，2800。裙座外径 = B. 基础环厚度计算： 基础环伸出的宽度：；无肋板时基础环厚度：式中：-基础环厚度，；-基础环材料的许用应力，；-混泥土基础环上的最大压应力，。取其中的较大值，有肋板时的基础环厚度：表2-1 矩形板力矩计算表无论无肋板或有肋板的基础环厚度均不得小于16（JB-471092）。代入数据=28，圆整后，本设计取为32。C. 地脚螺栓设计与校核：地脚螺栓承受的最大拉应力：取其中较大值。其中仅在最大弯矩为地震弯矩参与组合时计入此项。式中：-地脚螺栓能承受的最大拉力，； -基础环的截面积，；-基础环截面系数，。因取较大的，故塔设备必须设计地脚螺栓。地脚螺纹小径：式中： -腐蚀裕量，mm； -螺栓个数，一般取4的倍数，且不小于16 -螺栓的材料许用应力，。最终计算出的螺栓公称直径不小于24mm。先将螺栓数取为最小值16，材料选娶Q235-B，对于Q235-B，许用应力取为147（由JB471092），螺栓腐蚀裕量取3（据JB471092），故螺栓螺纹小径为：=33mm圆整后取M48 16个。2.4.5盖板设计及校核盖板的最大应力计算式：于有垫板时：其中：-垫板地脚螺栓孔径， 取53-盖板地脚螺栓孔径， 取75-肋板宽， 取为160-肋板内侧间距， 次处取为110-垫板宽， 取为110-盖板厚度， =36，一般情况下盖板厚度不小于基础环厚；-垫板厚， =26本设备有垫板，查JB471092知最大取140Mpa，代入数据可知设计满足行业要求。2.4.6肋板设计及校核肋板的压力计算式：其中：-肋板承受的压力，； -单个地脚螺栓可承受的最大应力，；由确定-肋板个数除以地脚螺栓个数，在这里取2；-肋板厚，此处取=22，一般不小于0.67倍基础环厚；-肋板长，取为160。肋板的许用压应力按下式算：当时 否则取 式中：-肋板许用压应力，； -长细比，按计算且小于等于250； -惯性半径，对长方形的截面肋板取0.289，； -肋板长，此处=350； -临界长细比，按下式计算： -筋板弹性模量，于此处取为2.1（查GB150可取得）； -肋板材料的许用应力，查JB471092取140； -系数； 按计算；代入相关数据，可算得：，故满足相关要求。2.4.7裙座与塔壳的对接焊缝对接焊缝J-J（2-2）型截面处（见下图）的拉应力按下式：图2-3其中仅在最大弯矩有为地震弯矩时计入此项。其中：-焊缝的许用弯矩，； -截面以上设备的操作质量，；-裙座截面内直，取为 2800；-设计温度30度下接头处的许用应力，即母材许用应力的最小值，取=113把数据代入：=81.36，故满足。第三章 开孔和开孔补强设计 根据GB150-1999之规定，壳体上的开孔可选圆、椭圆或长圆。壳体上的椭圆及类似形孔或长圆孔，孔长短径之比应小于2。3.1 开孔补强3.1.1 补强圈采用补强圈时，应符合以下规定：a) 钢材的标准抗拉强度下限值为540Mpa；b) 补强圈厚度不大于1.5倍名义厚度；c) 适用于壳体名义厚度不大于38mm的情况。3.1.2 整体补强增加壳体厚度、或以全焊透的形式将整体补强锻件或厚壁接管与壳体相焊接。3.2 符号说明-开孔削弱所需的补强截面，；-附加厚度，2；-壳体内径，；-接管外侧有效补强高度，；-开孔内径，圆形孔取接管内径加两倍C，椭圆形或长圆形孔取所考虑平面上的尺寸（弦长，包括厚度附加量），；-平盖直径，；-有效补强宽度，；-强度削弱系数，等于设计温度30度下接管裁减量与壳体材料许用应力之比值，当该 比值大于1.0时，可取为1.0；-接管内侧补强高度，；-计算压力，；-设计温度下壳体材料许用应力，取为113；-开孔处有效厚度，；-接管名义厚度，；-平盖计算厚度，；-开孔处计算厚度，；-接管计算厚度，；-引出管的有效厚度，；-开孔处名义厚度，；-材料抗拉强度下限，；-材料标准屈服点，；-焊接系数，板设计取0.85；3.3 适用的开孔范围1 对于圆筒，当内径不大于1500mm时，最大允许孔径，且满足；否则，最大许可孔径，且不大于1000mm。2 凸形封头或球壳上开孔最大许可直径。3. 锥壳或封头上开孔最大直径，为所开孔的圆心处的锥壳内径。4. 在椭圆形或碟形封头过渡段开孔时，孔的中心线应垂直于封头表面。3.4 不另行补强的最大开孔直径壳体开孔满足下述全部要求的时候，可不另行进行补强设计：a) 设计压力不大于2.5；b) 接管公称外径不大于89mm；c) 相邻孔中心的间距大于该孔直径和之两倍；d) 接管最小厚度满足如下要求： 表3-1 mm接管公称外径253238454857657689最小厚度3.54.05.06.03.5 壳体开孔补强要求本条规定不适用3.4和3.6所说的开孔。过孔心且垂直于壳体表面的截面上所需最小补强面积按以下要求确定。3.5.1 外压容器圆筒、球壳开孔所须补强：式中：按外压计算时圆筒或球壳孔处计算厚度，mm。 对安放式接管可取1.0。3.5.2 内压1、圆筒或球壳开孔所需补强面积计算式：其中:圆筒或球壳开孔处的计算厚度， mm。注：对安放式接管可取1.0。2、椭圆形或碟形封头开孔所需补强面可按上式计算，按下列情况选取：a) 开孔位于以椭圆形封头中心为中心80%封头内直径的范围内，式中：椭圆形长短轴比值决定的系数；b) 开孔位于碟形封头球面部分内，3.6 平盖孔补强要求1、在平盖开孔满足时（或加撑平盖当量直径的，或非圆形平盖短轴长度的），最小所需补强面积为：式中：-平盖计算厚度，。上述计算仅适用于外加强元件。2、在平盖中心开单个圆形孔，且开孔直径时，平盖厚度取：3.7 有效补强范围及补强面积计算开孔时，有效补强范围和补强面积应在图3-1中矩形WXYZ范围以内确定。图3-1 有效补强范围示意图3.7.1 补强范围 a) 有效宽度按以下公式计算，且取二者中较大值： b) 内外径有效高度按以下式计算,且取式中较小值：外侧： （为接管名义厚度）内侧：（为接管名义厚度）3.7.2 补强面积于有效补强范围内：其中：-补强面积，； -壳体有效厚度减计算厚度，； 按计算 注：安放式接管应取1.0。-接管有效厚度减计算厚度，；按计算；-焊缝截面积，若，则开孔不需另加补强；否则，需另行补强，其另外补强面积为：式中：-有效补强范围内外加的补强面积，。补强材料一般须与壳体材料相似，若补强材料的许用应力小于壳体材料，则补强面积按两者许用应力之比增加。否则所需补强面积不得减少。以上介绍的是壳体上单孔等面积补强计算方法。在存在多个开孔且各孔相邻中心距小于两孔直径和时，这些孔就不再以单孔计算，而应算做并联开孔来进行联合补强设计。受内压的壳体，有时要出现较大的开孔。当孔径超过标准中允许的开孔范围，孔周边会出现较大应力，故而不能采用等面积补强法进行补强设计。目前，对大开孔补强，常用分析设计标准中规定的方法及压力面积法等进行分析计算。3.8补强方法的判别及补强设计及算3.8.1接管a的计算（一） 开孔所须补强面积表3-2 系数2.62.42.22.01.81.61.41.21.01.181.080.990.900.810.730.650.570.500.9，壳体计算厚度：4.1mm强度的削弱系数：，1接管有效厚度为：9.2-27.2.开孔所需补强面积：A=10004.1=4100（二） 有效补强的范围 A 宽度 ： 取最大值,故B2000mm 。B 高度: 外侧 取最小值,故=100mm。内侧 取最小值,故0。（三） 有效补强的面积1. 壳体多余金属面积有效厚度壳体剩余金属面积： 2. 接管计算厚度：多余金属面积： 3. 接管焊缝面积（焊高取6.0）26.06.0364. 总有效补强面积：5400+3440+369076A，故开孔后不需补强设计。3.8.2接管f的计算（一）补强计算判别式：开孔直径d=150mm=933mm，且满足等面积开孔补强计算适用条件时可用等面积法进行补强设计。（二）开孔所需补强面积：A（三）有效补强范围1. 宽度：，取最大的值此处取为B=300。2. 高度：外侧：，不取最大值，=38.7。内侧：，取最小值，0。（四）有效补强面积1. 壳体多余金属面积有效厚度壳体剩余金属面积：2. 接管余金属面积计算厚度：接管剩余金属面积：3. 接管区面积（焊高取6.0）：26.06.0364. 有效面积：690+426.7+361152.7A，所以开孔后不需另行补强设计。3.8.3 接管c的计算（一）补强计算方法判别开孔直径d=125mm=933mm，满足等面积开孔补强激计算的适用条件，可用等面积法进行开孔补强计算。（二）开孔所需补强面积：A （三）有效补强范围1.有效宽度：，取大值, B250mm。2.有效高度：外侧有效高度：，取小值，取=35mm。内侧有效高度： ，取小值，取0。（四） 有效补强面积1.筒体多余金属面积筒体有效厚度；筒体多余金属面积计算： 2.接管多余金属面积 接管计算厚度： 接管多余金属面积的计算3.接管区焊缝面积（焊脚取6.0）：26.06.0364.有效补强面积：575+394.4+361005.4A，故开孔后不需要另行补强。3.8.4接管d的计算（一）补强计算方法判别：开孔直径d=100mm=933mm，满足等面积开孔补强激计算的适用条件，可用等面积法进行开孔补强计算。（二）开孔所需补强面积：A=（三)有效补强范围1.有效宽度：，取大值，故B200mm。2.有效高度：外侧：，取最小值，故=30.3mm。内侧：，取最小值，则0。（四）有效补强面积1.壳体余金属面积有效厚度：筒体多余金属面积：2.接管多余金属面积计算厚度：接管多余金属面积：3.接管区缝面积（焊取6.0）：26.06.0364.有效补强面积：460+353.9+36849.9A，开孔后不需要另行补强计算设计。3.9 人孔处补强（一）补强计算方法判别：人孔公称直径500mmA，开孔后不补强计算。第四章 洗苯塔的制造、检验和安装4.1 制造上的要求1.塔的制造，检验及验收除应符合GB150和JB4710之规定外，还应符合相应图样的要求。2.外形尺寸偏差应符合图4-1，及表4-1中的规定。 表4-1 塔器外形尺寸许科偏差 图4-1 塔外形尺寸偏差符合下列条件之一的情况，需用磁粉或渗透探伤；a) 塔壳材料抗拉强度在Mpa及以上时，裙座与塔壳间的连接焊缝；b) 裙座材料为且名义厚度大于或等于30mm的裙座与塔壳间连接处；c) 吊耳与塔壳间的焊缝。需进行整体热处理的塔件，热处理前应将需焊在塔体上的构件焊在容器上，热处理后不得再进行焊接；分段交货的塔器，制造厂应对塔件进行预组装，组装后的外形尺寸偏差需符合JB4710之规定；对接焊缝的坡口应由制造厂进行加工检验、清理在坡口表面及内外边缘50mm范围之内并涂可焊性防锈涂料；7.现场组装的焊缝如需热处理者，应在设计图纸中注明。4.2设备的安装塔设备在石油、化工类生产中应用得极其广泛，其优点是外形简单、高度和重量大、内部构造和工艺用途多样化。安装时应根据塔设备的构造、工艺用途等实际亲狂特点，选取相应的安装方法。塔设备的安装施工过程，主要包括：吊装工作、准备工作、校正工作及其内部构件的安装工作等等。常用塔设备的安装方法有分段吊装法和整体吊装法两类，实际应根据情况选用不同方法或者结合使用。（1）分段吊装法指的是在将分段的塔体起吊后，在塔内组装为一个完整体，这对吊杆的要求较低，但是增大了现场高空作业量。（2）整体吊装法是先再地面上将塔组装成一个横卧放置的整体，然后再用掉杆将设备一次性起吊，并安装在基础上。塔体就位后，在抱杆没用拆除前，应对塔体的标高和垂直度进行检测，并作校正，具体操作参照相关行业标准。4.3 设备的检验为保证产品符合相关规定，须对产品进行严格检验，检验之方法有机械法、物理法等。设备的检验是指设备的检查及试验，前者在设备的制造、返修过程中，后者在产品验收时进行。对设备质量的检查，又可分为有损和无损检查法。常用的有磁粉探伤法、超声波探伤法、渗透探伤法、X射线探伤法及射线探伤法等检查法，此外还有煤油试验、气压试验、水压试验、和气密性试验等四种试验法。有关检验的方法及其要求，详见参考文献9。参考文献【1】化学工程手册编辑委员会 编 化学工程手册第3卷，化学工业出版社【2】化学工程师手册编辑委员会 编 化学工程师手册 ，机械工业出版社【3】大连理工大学 青岛化工学院 南京化工学院 合编化工容器及设备简明设计手册化学工业出版社，1989【4】蔡纪宁 张秋翔 编 化工设备机械基础课程设计指导书 化学工业出版社，2000【5】郑津洋 董其伍 桑芝富 主编过程设备设计第二版 ， 化学工业出版社【6】汤善普 朱思明 等编化工设备机械基础 华东理工大学出版社，1991【7】姚玉英 陈常贵 柴诚敬 编化工原理上册 ，天津大学出版社【8】钢制压力容器GB150-1998 中国标准出版社【9】中国石化集团上海工程有限公司 编化工工艺设计手册第三版 上册，化学工业出版社，2003【10】路秀林 王者相 等编塔设备 化学工业出版社 ，2004【11】郑津洋 陈志平 编特殊压力容器 化学工业出版社， 1997【12】钢制塔式容器JB471092 中国标准出版社【13】