DN2800洗苯塔设计（全套CAD图+说明书+开题报告+翻译）
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购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 1 页 共 79 页 摘要 ： 本次设计的是油脂和水生成脂肪酸的水解塔。根据工艺条件选用板式塔来完成此任务。板式塔的设计包括的主要内容：物料衡算、热量衡算、塔设备的工艺设计（塔内径、塔高、封头、填料、进出口接管及裙座等）等。并对其进行强度计算以及校核，绘制图纸等。技术方案及路线：首先进行物料衡算和热量衡算，然后进行塔设备的尺寸计算，主要包括塔的高度确定和板层高度的计算，以及对塔附件（吊柱、液体分布器、人孔、封头、裙座等）的计算与选择，最后进行强度计算和校核。 关键词 ： 油脂水解；水解塔；物料衡算；强度计算 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 2 页 共 79 页 is to to s so so on as as to so on on s as as to so on 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 3 页 共 79 页 目 录 第 1 章 简述 1 脂水解方法 1 、中压水解技术的对比 2 压连续水解工艺 3 种中压水解装置技术性能的对比 4 第 2 章 钢制塔式容器标准 6 则 6 全系数 6 用范围 6 计压力与稳定 7 蚀裕量 8 小厚度 8 构 9 第 3 章 强度、刚度、稳定性的计算 12 计条件 12 材 13 体和封头的壁厚计算 14 设备的载荷分析和设计准则 14 设备质量载荷计算 19 振周期 20 震载荷 20 载荷与风弯矩 26 心弯矩与最大弯矩 30 筒轴向应力校核 32 设备压力实验 时的应力校核 34 座轴向应力的校核 38 脚螺栓 42 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 4 页 共 79 页 参考文献 52 英文翻译 54 谢辞 70 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 5 页 共 79 页 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 6 页 共 79 页 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 7 页 共 79 页 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 8 页 共 79 页 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 9 页 共 79 页 前 言 随着我国洗涤用品工业、表面活性剂工业、化工助剂工业的发展，油脂水解技 术日益重要。本设计是在水解塔中将油脂生成脂肪酸的塔设备的设计。水解塔属于板式塔。 从 2013年 1月份开始着手设计任务以来，本人从图书馆及网上资源查阅了大量的相关资料，对本设备的基本原理有了更进一步的了解，在和同组同学讨论以及任务分工后进行了总体方案论证、总图设计、主要部件设计和设计任务书的编写工作。 本次设计是对我们四年来所学的专业知识的总结，旨在培养我们综合运用所学的基础知识、专业知识去分析和解决生产实际问题的能力及培养正确的设计思想，并通过运用设计标准、规范、手册、图册、和查阅有关技术资料去进行理论计算 、结构思考、绘制图样、写相关说明性材料，培养我们机械设计的基本技能和工程设计工作者的基本素质，为我们走上工作岗位打下坚实的基础。 由于本人水平有限，实践经验不足，再加上时间不允许非常深入的研究，以致设计中难免会出现错误和不当之处，还请各位老师多提宝贵意见，深表感谢！ 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 1 页 共 79 页 第一章 简述 脂水解方法 随着经济的发展和生活的需求，推动了洗 涤工业、活化剂工业和化工助剂等工业的发展，脂肪酸的生产就显得日益重要。而脂肪酸的生产前提就是油脂水解，所以油脂水解技术就成为其中的重点。 什么是水解呢？水解 是一个化工过程，是利用水将物质分解成新的物质的过程。通常是指盐类的水解平衡。 油脂的水解技术大概有 100多年的历史。 早期主要为有催化剂的间歇水解法，随着科学技术的发展，发展了油脂无触媒连续水解技术。其流程示意图： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 2 页 共 79 页 、中压水解技术的对比 目前的连续无触媒水解技术主要有单塔高压水解法和多塔中压水解法。它们在原理和控制方法上是类似的，油脂在水解塔底部加入，工艺水有水解塔的顶部加入，由于油脂和水的比重不同，形成逆流，并在塔内高温高压的条件下，发生水解反应产生甘油和脂肪酸。基于比重的差 异，脂肪酸浮向塔顶，从塔顶被排出，而甘油水从塔底排出，油脂水解的反应如下： 虽然这两种在原理和控制方式上相似，但在工艺条件、设备和生产量等方面存在着差异，其差异见下表。对于厂家应考虑自己的生产规模、技术环境等多方面因素，选择适合自己的技术。 表 1、中压水解技术对比 高 压 水 解 中 压 水 解 工 艺 条 件 55 巴， 250260 35 巴， 230 左右 设 备 单 塔 双 塔 串 联 加 热 方 法 导 热 油 加 热 高 压 蒸 汽 加 热 水 解 度 9899% 97% 停 留 时 间 约 2 小 时 约 8 小 时 生 产 能 力 75 吨 / 天 以 上 50100 吨 / 天 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 3 页 共 79 页 油脂高压连续水解工艺流程简图如下： 图 1油脂从换热器 热后进入脱气塔 真空条件下脱去油脂中的空气，脱气后的油脂由泵 工艺水由泵 入，经换热器 加热到适宜温度，在高压活塞泵 顶部。由此向上流动的脂肪和向下的工艺水发生接触，由于水的比重比油脂大，因此发生逆流，使得脂肪和水充分接触反应保证水解度。 反应后的 脂肪酸从塔顶离开在卸压罐 压，而残留在其中的水分也在卸压罐的真空下蒸发，水蒸汽在冷凝器 凝结。甘油水由塔底排出，然后在卸压罐 卸压，由于罐中真空使得部分水分蒸发，水蒸汽在冷凝器 结。真空泵 卸压罐 的粗脂肪酸在泵 作用下进入下一步工序。卸压罐 下一步工序。 连续无触媒高压水解法是目前在脂肪酸生产工业中最先进的水解技术。其显著优点是持续生产，生产周期短，成本低。但对水解原料有其适应范围，投资高，操作难度大。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 4 页 共 79 页 种中压水解装置技术性能的对比 近年来，我国从国外引进了多种中压水解装置，它们从工艺上大体可以分成两类，其工艺流程简图如图 1 1 图 17脂肪酸沉降槽； 水罐； 10汽封罐。 图 1二种中压水解装置工艺简图 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 5 页 共 79 页 7脂肪酸沉降槽； 10汽封罐。 由上面的流程图可以看出，这两种工艺在整体上大同小异，并且在预热和水 解部分完全一致，不过在水解后的热能回收利用方面有所不同。主要区别为：第一种工艺将脂肪酸和甜水的谁蒸汽全部回收，用于浓缩甘油水。而第二种 是将这些蒸汽冷凝，没有回收利用；对于水解后脂肪酸的热能分配，第二种工艺比较合理，它把其部分热能用来浓缩甘油水，不但降低了脂肪酸温度，还提高了甜水的浓度。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 6 页 共 79 页 第二章钢制塔式容器标准 则 本标准的“总则”为 4710制塔式容器。凡是可以借用 4710使用本标准应先熟悉其内容，并将其标准贯彻到整个设计中去。 全系数 安全系数主要是为了使用压力容器是预留一定的余量，以弥补理论上的 漏洞和制造过程中无法检测到的缺陷，确保容器的安全运行。本标准的安全系数采用50 1998的规定。 在计算塔体和裙座的应力时，应该在应力许用值的基础上乘以一个安全系数K=用范围 本标准适用于 H/D5， 高度 H10m，且设计压力不大于 35裙座自支承的塔式容器。 不适用于带有拉牵装置或夹套的塔式容器，还有由操作平台联成一体的塔群或排塔。 H 塔总高， D 塔壳的公称直径。 对于不等直径的塔式容器： D=+ 适用范围是考虑到： （ 1）塔式容器振动只做平面弯曲振动，高度小的塔式容器截面弯曲应力小，计算壁厚取决于最小厚度。 （ 2）塔式容器属于直立型容器，它承受的载荷有压力载荷、重力载荷、风载荷和地震载荷等载荷。在内外压较低时，塔式容器所承受的主要载荷为风载荷和地震载荷。这些载荷对塔壳和裙座壳所产生的截面应力为弯曲应力。如果在相同的风力载荷和地震载荷的作用下，塔的高度越高，而塔高与直接之比就越大，壳体所需承受的弯曲应力也就越大；对于低矮和 H/体中的弯购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 7 页 共 79 页 曲应力较小，因为低矮塔式容器的力臂较小，而 H/壳体的截面抗弯系数可以很快增大。所以低矮塔器和 H/ （ 3）风载荷和地震载荷都是动载荷，而上述情况都是把它们看做静载荷来分析的。从动力方面计算，塔壳的承受能力不仅跟其本身的尺寸有关，还与其动力特性有关联，在计算塔器的振动特性时，假定塔器为一端固定的悬臂梁，而它的振动为弯曲振动或剪切振动，即剪切力、弯矩力的联合振动。对于塔器从属于什么振动形式取决于它的 经验统计，当 时主要以剪切振动为主；当 410 时 主要为弯曲振动。当 50时可以忽略剪切分量的影响，只考虑弯曲振动，这样可以使得计算得以简化。至于忽略剪切分量的影响，一定会造成误差。经分析，剪切变形会降低梁的刚度，使其自振周期增大。自振周期的增大会使得地震影响系数的减小。故而，由于忽视了剪切变形，从而使自振周期减小，地震影响系数随之变大，故而在不考虑剪切变形时计算出来的地震载荷和弯矩比考虑剪切变形是的大，因此在工程上还是可行的。 （ 4）塔器的支座有：腿式支座；耳式支座；裙式支座；有带拉牵装置的塔和由操作平台联成的排塔或群塔等等。本塔器设计仅适 用于裙座自支承，裙座自支承是指独立的裙式支座塔器，塔与塔、塔与框架之间互不连接。 （ 5）对于带有夹套的塔器本标准并不适合，因为带夹套的塔器截面为复合截面，而本标准的计算并不适合计算复合截面。 由操作平台连成的排塔可以看成一个整体，在自振特性周期的计算方面不能采用本标准的数学模型。排塔的振动有两个方向：沿塔排列方向和垂直于塔的排列方向。由于在排塔的这两个方向上的刚度差异较大，其抗弯刚度各有不同，因而存在着载荷分配的问题。塔与塔之间的平台连接形式对排塔的自振周期和受力都有一定的影响，因此排塔的计算要复杂 很多。 计压力与温度 本设计压力标准遵照 4710 2005钢制塔式容器中的规定，只是对工作压力小于 内压塔器，设计压力取 中间封头隔成两个及购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 8 页 共 79 页 两个以上压力室的塔器应分别确定其设计压力。在塔器内往往装有物料，这些物料会对塔器产生静压力。因此在核对塔器强度时，应把这部分静压力考虑在内。 考虑附加液注静压力，对于承受静压力的部位，所承受的压力为设计压力加静压力，即为计算压力。 对于液注静压力考虑的规定，各国都不一样。本标准明确规定，当元件所受液注静压力大于或等于 5%的设计压力时，那么应该把液注静压力计入到该元件的设计计算和校核当中去。 塔器的设计温度遵照 1998钢制压力容器来取值，裙座壳的设计温度与塔器的环境温度有关。由于我国南北月平均最低气温差异较大，因此，本标准规定裙座设计温度取值是在当地月平均气温的最低值上加 20 。 蚀裕量 凡是与工作介质接触的塔器的筒体、封头、孔、接管和内部构件等，都需要考虑腐蚀裕量。 对于塔器的筒体应该根据介质和预期寿命，还有材料的腐蚀速率来确定腐蚀裕量； 当各元件所受的腐蚀程度不同时，应该分别 确定其腐蚀裕量； 当材质为低合金钢或碳素钢，介质为水、水蒸汽或压缩空气时，腐蚀裕量不应少于 1 对于裙座和地脚螺栓腐蚀裕量的规定：裙座的腐蚀裕量取 2脚螺栓的腐蚀裕量取 3 对于不锈钢和不锈复合钢等与介质接触不发生腐蚀的不锈钢材质，可不计腐蚀裕量。 用涂漆可以防止环境对塔体外表和外部构件的腐蚀，还可以通过焊接不锈钢材质来隔绝介质与可腐蚀材质的接触，从而达到抗腐蚀的目的。 小厚度 如果壁厚太小则不能满足运输、制造和装配等方面的要求。因此，本标准规定：对材质为碳素钢或 低合金钢的塔器筒体，其最小壁厚不得小于 2/1000 的内直径，购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 9 页 共 79 页 且不小于 3腐蚀裕量另算。而对不锈钢材质的塔器圆筒，其最小壁厚不得小于 2为在运输和吊装等过程中，可能会对刚度有一定的要求，如有必要应采取一定的补强措施。 构 （ 1）裙座的型式，可以采用圆筒形和圆锥形两种。圆锥形裙座的半锥顶角角度 不得超过 15，且圆筒形或圆锥形裙座壳的 塔体与裙座的连接型式： 图 2体与裙座连接型式 塔体与裙 座的连接型式有对接和搭接两种。采用对接，则要求塔体封头外径与裙座壳外径必须相等。塔接可以分为塔接在筒体上和搭接在封头上两种。当H/D5 时，不宜采用搭接。 （ 2）当塔体封头由多快钢板拼接起来时，拼接焊缝处的裙座壳应该开缺口。如图所示： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 10 页 共 79 页 图 2体封头拼接焊缝处 （ 3）本标准规定：“当塔器下封头的设计温度大于或等于 400 时，在裙座壳上部靠近封头处设置隔气圈。”如下图： 图 2座隔气圈 对于隔气圈位置的设定有一定的规定： 表 2气圈与封头切线距离 L 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 11 页 共 79 页 （ 4）塔器操作中大多有气体逸出，容易积聚在裙座与封头之间的死区中，如果这些气体为易燃，易爆气体或腐蚀性气体，会影响塔器的正常运行或和对检修人员的安全不利，故应设置排气孔。 当裙座有放火或保温层时，应把排气孔改为排气管。 （ 5）地脚螺栓座： 础环、盖板和垫板组成， 适用于予埋地脚螺栓和非予埋地脚螺栓的情况。 图 21） 地脚螺栓中心孔孔径较小，用于地脚螺栓数量较少，需要予埋。 图 2脚螺栓结构图（ 2） 基础环的板厚小于 20，地脚螺栓座可简化为单环板结构。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 12 页 共 79 页 第三章 强度、刚度和稳定性计算 计条件： 表 3器设计条件 材 容器设计及观察规范 4710钢制塔式容器， 器设计技术规程，压力容器安全技术监察规程 容器类别 第二类 工作压力， 计压力， 作温度， 255 设计温度， 290 物料名称 油脂 水蒸汽 甜水 脂肪酸 物料密度， 3m 750 焊接接头系数 筒体 /封头 1 腐蚀裕量， 基本风压， N/ 450 地震基本烈度 7 近震 场地类别 粗糙度类别 A 水试验压力， 式） 塔形 板式塔 塔板数目 10 塔高， m 径， m 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 13 页 共 79 页 （ 1）对于塔器的筒体和封头外层可采用复合板 16层 00依据国标制定出相应的计算技术要求。 （ 2）法兰与接管材质采用 00孔材质采用 16 （ 3）保温材质采用岩棉。 （ 4）塔器的元件可以分为受压元件和非受压元件。虽然它们都是受力构件，但是它们的受力性质却有所 区别。受压元件主要是承受压力载荷，且均匀分布在整个截面上，当这些应力达到屈服极限时，那么塔器壁的整个截面就会屈服，整个塔器将会变得非常危险。塔器内部往往装有介质，且有些介质是易燃、易爆或有毒的，如果塔器壁被破坏，介质外溢就会造成危害。因此对这些元件材质的要求必须要严格一些。 像裙座壳、基础环、地脚螺栓等非受力元件，并不承受压力载荷，且不接触介质，所以对这些元件的选材要求可以适当的放宽。 对于受压元件的选材应该严格遵照 50 1998 中“材料”的规定。裙座支撑着整个塔体，是塔器的一个至关重要的元 件。因此，虽然裙座是一个非受压元件，但也应该按受压元件来要求对待。 地脚螺栓一般采用 果环境温度低于 0 时应采用 特殊情况下需采用其他材料，那么其屈服强度安全系数应不能小于 这个数值必须低于法兰螺栓的安全系数。地脚螺栓主要是用来抗塔体倾斜时承受拉应力，地脚螺栓中心栓柱的受力呈线性分布，沿风向和地震方向最外端的螺栓受力最大，其他位置的螺栓受力依次减小。如果受力最大的螺栓过载屈服，其他螺栓的受力将重新分配，也不会使塔器立即倾倒。而法兰螺栓则不同，在受压情况下是均匀受力，其中一个发 生屈服那就意味着全部螺栓都会屈服，所以法兰螺栓必须控制在弹性范围内。 体和封头的壁厚计算： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 14 页 共 79 页 表 3体封头厚度设计 按设计压力计算塔体和封头厚度 计算内容 计算公式及数据 计算压力筒计算厚度 ， 6 . 0 1 2 0 0 2 9 . 52 1 2 5 1 6 . 02 p 圆筒设计厚度c， mm c= +C=筒名义厚度n， mm n=36 圆筒有效厚度e， mm e=n C=36 0=36 封头计算厚度h， 6 . 0 1 2 0 0 2 9 . 12 1 2 5 1 0 . 5 6 . 02 0 . 5p 封头设计厚度 mm h+C=头名义厚度 mm 36 封头有效厚度 mm C=36 0=36 设备的载荷分析和设计准则 塔设备在运行时承受的载荷有：压力载荷、地震载荷、质量载荷、偏心载荷，风载荷等载荷。示意图如下： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 15 页 共 79 页 图 3图 3购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 16 页 共 79 页 图 3图 3塔设备各种载荷示意图及符号 说明：式中的 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 17 页 共 79 页 计算公式及数据 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5顶 塔段内直径200 塔段名义厚度6 塔段长度,il 2500 5000 5000 5000 10000 10000 塔体高度lH,7500 单位筒体质量,/kg 体高度lH,5000 筒体质量1m， m=2184 6440 封头质量2m， m=1605 2=3210 裙座高度3H， 700 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 18 页 共 79 页 裙座质量3m， m=2184 体质量01m， 1m=1m+2m+3m=76440+3210+3363 546 1092 1092 1092 2184 2184 塔段内件质量02m，2m= 22i 1 . 2 1 0 7 5 8 4 8 . 2 344 q （浮阀塔盘质量52m ） - - 514 514 1028 1028 保温层质量03m， 3m= 22 22i 2 0 32 2 2 2 1 . 4 2 4 1 . 2 2 4 3 5 3 0 0 2 1 . 5 4 1 . 1 8 3 0 0 4 5 8 344n s i n H m 03m - 108 272 272 492 492 操作时塔内物料质量04m， 4m= 22 11 1 . 2 7 5 0 0 . 1 1 0 1 . 8 1 . 1 8 7 5 044i w o fD h N h V =3260 _ 944 6786 5529 4272 4272 人孔、接管、法兰等附件质量经验取附件质量为：83363=54 231 1092 1710 1485 1485 充液质量22 1 . 2 3 5 7 5 0 2 1 . 1 8 7 5 0 3 1 4 5 844i o w f V 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 19 页 共 79 页 设备质量载荷 计算 当空塔起吊时，如没有平台、保温台和扶梯，则中壳体和裙座质量01壳体名义厚度n及裙座名义厚度算，也可以分段计算。部分塔设备零部件，若无确定的资料，可以参考表 1，计算中注意单位应统一。 表 3设备部分零件质量载荷估算表 ,wm - 960 2013 9495 9495 9495 操作质量m=0 1 0 2 0 3 0 4 m m m m m 83363+848+4583+3260+20840=112894 790 6394 19110 28770 39620 18210 最小质量kg 1m+ 0 3 0 4 m m m m =83363+848+4583+3260+20840=112216 790 5436 17821 28670 39124 17348 最大质量kg 1 0 2 0 3 0 4 a w em m m m m m m 83363+848+4583+3260+31458+20840=144352 790 4629 24319 38659 37772 37483 名称 笼式扶梯 开式扶梯 钢制平台 圆泡罩塔盘 舌形塔盘 质量载荷 40 /kg m 1524 /kg m 150 2/kg m 150 2/kg m 75 2/kg m 名称 筛板塔盘 浮阀塔盘 塔盘填充液 保温层 瓷环填料 质量载荷 652/kg m 75 2/kg m 70 2/kg m 30 /kg m 700 /kg m 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 20 页 共 79 页 振周期 在分析塔设备的自振时，一般不考虑外部接管与平台的限制作用还有地基 变形的影响，而是把塔设备看做一端刚性固定的悬臂梁，其自振周期1T（ s）按式（ 1算： 1T= 3039 0 . 3 3 1 0（ 3 20038=3750012894以上条件求的塔设备的自振周期 1T= 3039 0 . 3 3 1 0=37500= 塔设备看做悬臂梁，在载荷作用下将发生弯曲变形。如果 塔设备安装地区的地震烈度是在七度 或七度以上，那么就应该考虑它的抗震强 度，计算出它的地震载荷。 1 算： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 21 页 共 79 页 1 1 1k z k m g， N （ 3 式中 综合影响系数，取值为 距地面见图 3 1 对应于塔设备基本自振周期1 的值； 地震影响系数，查图 3得小于 = （ 3 地震影响系数的最大值， 各类场地土的特征周期， 1k 基本振型参与系数； 1k=i m （ 3 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 22 页 共 79 页 图 31） 图 32） 当塔设备所在地区的地震烈度为 8或 9 时，还应该考虑上、下两个方向的垂 直地震力。 塔设备截面处的垂直地震力 00式（ 1算： 00m （ 3 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 23 页 共 79 页 式中 垂直地震影响系数最大值，取 塔设备的当量质量，取 任意质量 1式（ 1算： 计算内容 计算公式及数据 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5顶 各段操作质量90 6394 19110 28770 39620 18210 各点距地面高度00 2000 6500 15000 25000 35000 0 6 m h 110 3 3 B= 6 31 810 /10 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 24 页 共 79 页 基本振型参与系数1k1k=10 合影响系数震影响系数最大值计烈度 7度时） 各类场地土的特征周期类场地土、近震时） 地震影响系数11= 0 . 90 . 9m a 3 0 . 4 5 0 . 0 9 21 . 7 5 平地震力1N 1 1 1k z k m g直地震影响系数作质量8778 当量质量88778=截面处垂直地震力00， N 00= =91056.4 61 10 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 25 页 共 79 页 垂直地震力 1 1 0 06 911 9 1 0 5 6 . 41 . 7 1 6 1 0v i m 截面处地震弯矩001 ， N， 01101635 zC m =1635 88778 40000=810 底截面处地震弯矩00 ， N 0 =01 =810 =10 截面 1地震弯矩11， N 1=11 = 3 . 5 2 . 5 3 . 5z 1 02 . 58 1 0 1 4 4175C m g H H h =2 . 58 0 . 5 0 . 0 9 2 8 8 7 7 8 9 . 8 11 . 2 5 1 7 5 3 7 5 0 0 3 . 5 2 . 5 3 . 5( 1 0 3 7 5 0 0 1 4 3 7 5 0 0 1 0 0 0 4 3 0 0 0 ) 0 截面 2地震弯矩22 , N 2 2 3 . 5 2 . 5 3 . 5z 1 01 2 . 581 . 2 5 1 0 1 4 4175E C m H h =3 . 5 2 . 5 3 . 52 . 58 0 . 5 0 . 0 9 2 8 8 7 7 8 9 . 8 11 . 2 5 ( 1 0 3 7 5 0 0 1 4 3 7 5 0 0 1 0 0 0 4 3 0 0 0 )1 7 5 3 7 5 0 0 =10 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 26 页 共 79 页 载荷与风弯矩计算 塔设备在受风载荷作用时，塔体将会发生弯曲变形。塔设备迎风面的风压会随设备高度的增加而增大。为了方便计算，把风压按塔的高度分成几段，如图4所示。塔的计算截面应取其薄弱的部位 。两相邻计算截面之间为一个计算段，每一个计算段的风载荷，都是集中在该段中点的风压合力。每一个计算段的风力载荷的大小与当地的风压值0与设备的形状、直径、高度和自振周期相关。 图 3平风力 两相邻计算截面间的水平风力按式（ 1算： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 27 页 共 79 页 61 1 2 1 0 1 1 162 1 2 2 0 2 2 21010 K q f l K q f l D (361 2 0 10i i i i e K q f l D 式中1P、2P、 塔设备各计算段的水平风力， N； 1 塔设备各计算段的有效直径， 表 3海面、海岸、湖岸和沙漠地区； B 类是指乡村、 田野、丘陵、丛林和房屋稀少的城镇郊区； 弯矩 塔设备任意截面 -处的风弯矩可以按式（ 3算： = 121 2 12 2 2i i ii i i i i il l l P l l （ 3 距地面高度距地面高度A B C A B C 5 10 15 20 30 40 0 60 70 80 90 100 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 28 页 共 79 页 003121 2 1 3 1 22 2 2W P l P l l （ 3 表 3计算内容 计算公式 及数据 0各计算段的外径 1 2 0 0 2 3 6 1 2 7 2O i n 塔顶管线外径00 第 00 管线保温层厚度00 笼式扶梯当量宽度3计算段长度500 4000 10000 10000 10000 操作平台所在计算段的长度500 4000 10000 10000 10000 平台数 0 0 1 3 2 2 各段平台构件的投影面积A ， 20 0 59 1053 9 1052 9 1052 9 10操作平台当量宽度4K， 20 0 40 360 360 各计算段的有效直径22e i O i s i O p K d 2824 2824 3081 3364 3184 3184 342e i O i s K K 2624 2624 2881 3164 2984 2984 各计算段顶截面距地面的高 1 3 10 20 30 40 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 29 页 共 79 页 度m 风压高度变化系数 本风压值0q， 2/00 塔设备的自振周期1T， s 0 1225 / u 据 /u 计算段的风振系数2+i 计算段的水平风力N 61 2 0 10i i i i e K q f l D 0，N 0 =36121 2 1 3 1 2 6 1 2 3 4 52 2 2 2 l P l l P l l l l l =500 000 13246+6500 5000 5000 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 30 页 共 79 页 心弯矩和最大弯矩 （ 1）当塔设备外悬挂有附属设备时，可将这些设备视为偏心载荷。这样就会存在一个偏心距 e，偏心载荷作用在塔截面将会产生一个偏心弯矩个偏心弯矩不会随着塔高而改变，可用式（ 3算： m 3 （ 2）塔设备的任意截面 处最大弯矩可按式（ 3算： 5000 910 11, N 1 = 36242 3 2 4 2 3 6 2 3 4 52 2 2 2 l P l l P l l l l =1000 5500 14000 4000 4000 910 22，N 2 = 3 5 643 4 3 5 3 4 6 3 4 52 2 2 2l l l P l l P l l l =3500 2000 2000 2000 10 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 31 页 共 79 页 取其中较大值 （ 3 塔设备底部截面 00按式（ 3算： 取其中较大值 （ 3 （ 3）计算步骤： 偏心质量000偏心距 e=1200心弯矩 74 0 0 0 9 . 8 1 1 2 0 0 4 . 7 1 2 1 0m g e 表 3大弯矩的计算 计算内容 计算公式及数据 012面 10 10 10 0 . 2 5i i i M10 10 10 最大弯矩m a x , m m 10 10 10 筒轴向应力的校核 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 32 页 共 79 页 校核圆筒 学 毕业设计（论文）任务书 学 院： 机械工程学院 题 目 苯 塔 设计 论文 (设计 ) 内容及要求： 一 、 毕业设计（论文）原始依据 装置参数 ： 操作压力 7000） 操作温度 30 入塔物料 煤气 贫油 塔高 ，塔径 环境 衡阳室外 二 、 毕业设计（论文）主要内容 设计图纸折合 0#图 3 张以上（ 其中手工绘图不少于 1 张 1#图）。设计说明书 12000 字以上，并有 2000 3000 字的外文文献翻译和 300 字左右中英文摘要。 三 、 毕业设计（论文）基本要求 设计符合最新国家标准及行业标准。设计图样达到工程设计施工图水平。 四 、 毕业设计（论文）进度安排 献查阅 题报告 体设计 强度校核 图及编写说明书 五 、 主要参考文献 化工设备设计全书（塔设备） 化工原理 化工工艺设计手册 制压力容器 指导老师： （签 名） 年 月 日 毕业设计 (论文 ) 题 目 苯塔设计 学院名称 机械工程学院 指导教师 职 称 班 级 学 号 学生姓名 20 年 05 月 22 日 生毕业设计（论文）开题报告 设计（论文）题目 苯塔设计 设计（论文）题目来源 自选课题 设计（论文）题目类型 工程设计类 起止时间 一、 设计（论文）依据及研究意义： 洗油吸苯的主要设备是洗苯塔，其形式分为填料塔、板式塔和空喷塔等。后两种造价低，结构简单，作用效果差，目前已很少采用，常用的是前一种。洗苯塔由捕雾器、进液分布器、中间分布器、填料、塔体组成。洗苯塔效果的好坏主要取决于洗苯塔的结构和塔内填料，合适的结构可以提高煤气中粗苯的回收效果，降低生产成本，确保设备长期稳定运行 二、 设计（论文）主要研究的内容、预期目标：（技术方案、路线） 填料洗苯塔的核心是填料。本设计主要研究内容是填料的选择和塔板的设计。通过设计使煤气中粗苯的回收尽可能多，使尽可能多的富油从塔底排出，提高生产能力 三、设计（论文）的研究重点及难点： 重点是塔板的布置和塔内填料的选择与堆放，以及喷淋装置与汽液再分布板的布置。难点是汽液再分布板的布置。 四、毕业设计（论文）进度安排 献查阅 题报告 体设计 强度校核 图及编写说明书 五、进行设计（论文）所需条件： 子阅览室、院图书室查找相关资料； 六、指导教师意见： 签名： 年 月 日 i 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 is of of is of a of is of as as of on of of to 录 引 言 . 1 第一章 结构设计 . 3 料 . 3 料层的高度 . 4 内件及附件的选择 . 4 料支承装置的选择 . 4 体再分布器 . 6 沫器的选择 . 6 吊柱的选择 . 6 孔的设计和选择 . 8 管的选择 . 9 管法兰的选择 . 10 力容器法兰的选择 . 10 座的设计 . 11 第二章 填料塔的强度、刚度和稳定性计算 . 12 了解设计条件以及选材 . 12 计算筒体和封头厚度 . 12 荷分析 . 13 震载荷与地震弯矩的计算 . 13 振周期的计算 . 14 载荷与风弯矩的计算 . 15 心质量 . 18 大弯矩的计算 . 18 算塔设备质量载荷 . 18 度校核 . 20 筒轴向力校核和圆筒稳定校核： . 20 座轴向应力校核 . 22 设备压力试验时的应力校核 . 24 础环和地脚螺栓设计及校核 . 25 板设计及校核 . 29 板设计及校核 . 29 座与塔壳的对接焊缝 . 30 第三章 开孔和开孔补强设计 . 31 孔补强结构 . 31 强圈补强 . 31 体补强 . 31 号 . 31 用的 开孔范围 . 33 另行补强的最大开孔直径 . 33 体开孔补强的要求 . 33 压容器 . 34 压容器 . 34 盖开孔补强的要求 . 34 效补强范围及补强面积 . 35 效补强范围 . 35 强面积 . 35 强方法判别及补强计算 . 36 管 a 的计算 . 36 管 f 的计算 . 38 管 c 的计算 . 39 管 d 的计算 . 40 人孔开孔处补强 . 41 第四章 洗苯塔的制造、检验和安装 . 42 造上的要求 . 42 备的安装 . 45 备的检验 . 45 参考文献 . 46 谢 辞 . 47 英语论文 . 48 中文翻译 . 60 大 学 毕业设计 (论文 )综述 报 告 题 目 苯塔设计 学院名称 机械工程学院 指导教师 职 称 班 级 学 号 学生姓名 年 3 月 24 日 1. 洗苯塔的概念及作用 洗油吸苯的主要设备是洗苯塔，其形式分为填料塔、板式塔和空喷塔等。后两种造价低，结构简单，作用效果差， 目前已很少采用，常用的是前一种。洗苯塔由捕雾器、进液分布器、中间分布器、填料、塔体组成。洗苯塔效果的好坏主要取决于洗苯塔的结构和塔内填料，合适的结构可以提高煤气中粗苯的回收效果，降低生产成本，确保设备长期稳定运行 洗苯塔由捕雾器、进液分布器、中间分布器、填料、塔体组成。 由蒸苯工段脱苯塔底泵送来的贫油通过换热，冷却与终冷塔冷却降温的煤气逆流接触，通过喷淋吸收煤气中的苯，通过洗苯富有泵把富油送到富油中间储槽。 2. 本设计（课题）国内外研究历史与现状 塔设备的使用已有二百 余年历史，现在塔设备发展的已非常 完善。设备主要包含塔板，填料 ， 除沫器及降液管 等。 现阶段主要研究 的是如何提高塔设备的效率，减少雾沫夹 带对塔设备的影响。各种 塔的不同区域含气率以及多级塔内液体的分布 及再分布 。 3、 本设计（课题）拟解决的关键问题和研究方法 重点是塔板的布置和塔内填料的选择与堆放，以及喷淋装置与汽液再分布板的布置。难点是汽液再分布板的布置。 研究方法：从网上下 载相关文献 ，并参考化工设计手册， 结合实际参数完成数据计算和各零部件 的 设计与 选取。 炼焦煤在焦炉干镏过程中产生的苯族烃随荒煤气逸出，粗苯是有机化学工业的重要原料，回收粗苯具有较高的经济效益。焦炉煤气中粗苯含量一般为 2540g/焦温度和焦炉炉顶空间温度有关。即粗苯的产率随装炉煤挥发分的提高而增加，随炼焦温度、炉顶空间温度的提高而下降。通常为装入干煤的 粗苯的产率与装入煤的挥发分的关系可用下式表示。 Y= 配煤挥分 ,% 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 粗苯产率 ,% 8 脱水塔 2 管式炉 3 再生器 4 脱苯塔 5 热品油槽 6 两苯塔 7 分凝器 8 换热器 9 冷凝冷却器 10 冷凝器 11 分离器 12 回流柱 13 加热器 粗苯产品的技术要求主要有两个指标：一是水分，要求在室温下 目测无可见不溶解水；二是对粗苯产品作镏程测定，当粗苯产品作为溶剂用时 ,180前镏出量应 91%，当作为精制用粗苯时 180前镏出量应 93%。 粗苯的主要组分有苯、甲苯、二甲苯和三甲苯等芳烃，此外还含有不饱和化合物、含硫化合物、脂肪烃、萘、酚类和吡啶类化合物，其组成见表 1。 粗苯主要组成含量（ %） 组分 含量 组分 含量 苯 55 80 古马隆 苯 12 22 茚 甲苯 2 6 硫化氢 甲苯 2 6 二硫化碳 基苯 1 噻吩 基苯 基噻吩 基甲苯 啶及其同系物 烯 酚及其同系物 戊二烯 6 肪烃 乙烯 从焦炉煤气中回收粗苯一般均采用焦油洗油作吸收剂，其工艺包括洗涤和蒸馏两个部分。 20 世纪 80 年代以前 ,我国绝大部分焦化厂均是沿用原苏联的蒸汽加热富油脱苯工艺，这种工艺陈旧，蒸汽消耗 量大，设备庞大，产品质量差。 19761979 年间，我国自行设计的脱苯装置相继在新（新余）钢焦化厂和济钢焦化厂建成，分别采用管式炉加热富油，脱苯塔打回流的 30 层单塔脱苯生产粗苯和 45层单塔脱苯生产两种苯（轻苯、重苯）的装置，经过攻关、调试投入正常生产，并取得了 “单塔脱苯工艺及新型脱苯塔发明专利 ”。目前国内各焦化厂均普遍采用了管式炉加热富油脱苯工艺。这种工艺可以有双塔生产轻苯、重质苯以及单塔生产粗苯和单塔生产轻苯、重苯三种方法。 （ 1）脱苯工艺的主要种类 脱苯有水蒸气加热蒸馏法和管式炉加热蒸馏两种脱苯工 艺，两种工艺都可以回收一种苯或轻苯、重苯两种。 （ 2）水蒸气加热蒸馏法与管式炉加热蒸馏法比较入下表： 项目 管式炉加热蒸馏法 水蒸气加热蒸汽法 脱苯原理 在脱苯塔中加入直接蒸汽，降低苯沸点 在脱苯塔中加入直接蒸汽，降低苯沸点 流程特点 富油经油气换热器、贫富油换热器加热至 110，然后用管式炉将富油加热到 180入脱苯塔。设有脱水塔、富液再生器、两苯塔水分离器。有生产一种苯两种流程。两苯塔气相进料。可以在两苯塔侧线切去重苯也可以在两苯塔底取得重苯。 富油经分缩器、贫油换热器、富油预热器加 热 140左右入脱苯塔，设有富油再生器，有两苯塔水分离器，有生产一种苯两种苯两种流程，两苯塔气相进料。 产品 粗苯或轻、重苯 粗苯或轻、重苯 主要工艺操作参数（以两苯塔为例）温度 / 富油入脱苯塔温度 180 190 140 脱苯塔底温度 180 190 130 140 两苯塔底温度 150 16
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