毕业设计（论文）-筛板精馏塔设计.doc

XXXXX大学毕业设计本科毕业设计说明书筛板精馏塔设计DESIGN OF SIEVE PLATE DISTILLATION COLUMN学院（部）： 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 2014 年 X 月 X 日iii筛板精馏塔设计摘要设计了年处理量为10万吨的分离苯和甲苯混合物的筛板精馏塔，由所给的任务，分离45%（苯的质量分数）苯-甲苯的混合物。本设计为了满足生产工艺的要求，我对精馏塔各个方面进行了准确的计算，包括塔的工艺条件，材料性能参数，塔体结构，塔体尺寸等。设计可以分为工艺设计和结构设计两部分。工艺设计首先是确定工艺方案和工艺流程，然后对塔进行物料衡算，并用图解法计算理论塔板数，最后根据全塔效率计算实际塔板数。工艺设计还需计算塔的物性参数和塔体工艺尺寸。由以上工艺条件，可以初步设计出筛板的工艺尺寸，并对塔板进行负荷性能校核。结构设计包括塔体壁厚计算，封头的设计，裙座的设计以及塔体的强度校核。本设计还对塔的主要附件进行了选型及主要接管的尺寸进行了计算。本设计设计合理，满足生产工艺要求。关键词：苯-甲苯，精馏，筛板塔，工艺设计，结构设计DESIGN OF SIEVE PLATE DISTILLATION COLUMN ABSTRACTDesigned here is an distillation sieve plate column which has an annual handling capacity of 10 tons to separates benzene and toluene mixture.Given by the task, it separates 45% benzene from the mixture of the toluene.In order to satisfy the demend of the production, I did an accurate calculation for every aspects of the column as followings: the process condition, the properties of the material, the column, the specification of the tower plate, etc. The design can be divided into two parts, that is the process design and mechanical design. First, I determined the process, then calculated the mass balance of the column, as well as the theoretical plate number using graphic method.Finally I calculated the real plate number according to the efficiency of the whole column. Process design requires calculation of physical parameters and the geometries of the column. Given the above conditions, we can preliminarily caculate the process size of sieve, and check the load performance of the tray. Mechanical design includes the calculation of the thickness of column wall, the design of the head and skirt , and the strength check of column.I also made a selection of attachments of the column and calaculated the size of main nozzles. The column is proper designed and meets the demand of the production.KEYWORDS: Benzene-Toluene, Distillation, Sieve Plate Tower, Process Design，Mechanical Design.目录摘要IABSTRACTII1绪论11.1课题研究意义、研究现状及拟采用的技术路线11.1.1课题研究意义、研究现状11.1.2精馏塔设计的拟采用的技术路线22工艺设计42.1设计方案的确定及工艺流程的说明42.2全塔的物料衡算42.2.1 料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率42.2.2平均摩尔质量42.2.3全塔物料衡算42.3塔板数的确定52.3.1理论塔板数的确定52.3.2实际塔板数的计算72.4塔的精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算72.4.1操作压力72.4.2操作温度82.4.3平均摩尔质量82.4.4平均密度82.4.5液体的平均表面张力92.5塔体和塔板主要工艺结构尺寸的计算102.5.1塔径的计算102.5.2塔板工艺结构尺寸的设计与计算122.6筛板的流体力学验算152.6.1精馏段筛板的流体力学验算152.6.1提馏段筛板的流体力学验算172.7塔板负荷性能图182.7.1精馏段的塔板负荷性能图182.7.2提馏段的塔板负荷性能图213塔盘结构设计243.1塔盘的选型243.2降液管及受液盘243.2.1降液管243.2.2受液盘243.3溢流装置计算253.4塔板布置254塔体设计274.1壁厚计算274.1.1筒体壁厚计算274.1.2封头设计274.2接管、法兰设计284.2.1进料口、 塔顶管径、 回流管径、 塔底管径284.3人孔设计314.3.1人孔选择314.4补强计算314.4.1人孔补强315附件设计345.1除沫器设计345.2平台、扶梯设计345.3保温层及保温圈设计及尺寸选择345.4吊柱设计355.5裙座结构设计365.6吊耳设计365.7防涡流挡板设计375.8塔高估算376塔体强度校核396.1塔设备质量396.2塔体载荷与强度校核416.2.1风载荷计算426.2.2风弯矩计算446.2.3最大弯矩确定446.2.4危险截面的组合应力校核456.2.5液压试验时应力校核466.2.6裙座厚度确定476.3基础环设计496.4地脚螺栓设计506.5裙座与塔体对接焊缝计算50参考文献52总结53致谢54XXXX大学毕业设计1绪论1.1课题研究意义、研究现状及拟采用的技术路线1.1.1课题研究意义、研究现状在化工或炼油厂中，塔设备的性能对于整个装置的产品产量，质量，生产能力和消耗定额，以及三废处理和环境保护等各个方面都有重大的影响。据有关资料报道，塔设备的投资费用占整个工艺设备投资费用的较大比例。因此，塔设备的设计和研究，受到化工、炼油等行业的极大重视6。塔设备是化工、石油等工业中广泛使用的重要生产设备。它可使气（或汽）液或液液两相之间进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的。常见的、可在塔设备中完成的单元操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等2。此外，工业气体的冷却与回收，气体的湿法净制和干燥，以及兼有气液两相传质和传热的增湿、减湿等。化工生产中所处理的原料，中间产物，粗产品几乎都是由若干组分组成的混合物，而且其中大部分都是均相物质。生产中为了满足储存，运输，加工和使用的需求，时常需要将这些混合物分离为较纯净或几乎纯态的物质。塔设备的基本功能就是提供气、液两相以充分接触的机会，使传热、传质两种传递过程能够迅速有效的进行；还能使接触之后的气、液两相及时分开，互不夹带。筛板塔是最早应用于工业生产的设备之一，五十年代之后，通过大量的工业实践逐步改进了设计方法和结构。近年来与浮阀塔一起成为化工生产中主要的传质设备。筛板塔普遍用作H2S-H2O双温交换过程的冷、热塔，应用于蒸馏、吸收和除尘等。筛板精馏塔属于板式塔，筛板精馏塔具有结构简单，造价低，板上液面落差小，气体压降小，生产能力大，气体分散均匀，传质效率高的优点，是化工生产中常见的单元操作设备之一。筛板塔始于1830年，是结构最简单的一种板型。由于其操作弹性小，当气量过小或过大时，易发生严重漏液或过量液沫夹带现象；而且易堵塞，不宜处理粘度大、易结焦的物料，一度时间曾影响到它的应用推广。20世纪50年代后，随着林德塔板、导向塔板的应用推广，筛板塔又重新启用并日趋广泛。导向筛板是60年代由美国联合碳化物公司林德子公司开发应用的，国内有北京化工大学进行系统研究，他们认为导向筛板从导向喷出的水平气速均匀稳定的推动板上液流前进，大大增加了塔的抗污性和抗堵能力，克服了液面梯度和非活化区，提高了传质效率和生产能力。在酒精工业，导向筛板使固含率达10的粘稠成熟醪在塔板上均匀稳定流动，解决了长期存在的赌塔和液泛问题，并增产约筛板塔始于1830年，是结构最简单的一种板型。由于其操作弹性小，当气量过小或过大时，易发生严重漏液或过量液沫夹带现象；而且易堵塞，不宜处理粘度大、易结焦的物料，一度时间曾影响到它的应用推广。20世纪50年代后，随着林德塔板、导向塔板的应用推广，筛板塔又重新启用并日趋广泛。导向筛板是60年代由美国联合碳化物公司林德子公司开发应用的，国内有北京化工大学进行系统研究，他们认为导向筛板从导向喷出的水平气速均匀稳定的推动板上液流前进，大大增加了塔的抗污性和抗堵能力，克服了液面梯度和非活化区，提高了传质效率和生产能力。在酒精工业，导向筛板使固含率达10的粘稠成熟醪在塔板上均匀稳定流动，解决了长期存在的赌塔和液泛问题，并增产约50；在邻、对硝基氯苯精馏过程中，导向筛板解决了要求理论塔板数多、压降低的难题。这种塔板还具有结构简单，维修方便，造价低廉的特点，该类塔板经过深入研究和大力推广，目前已广泛应用于石油、化工、轻工、香料的领域。近年来，国际上涌现出来了一些新型板式塔，如新型垂直筛板塔（New-VST），是世界上第三代（最新一代）板式塔技术之一，它是喷射型板式塔，与后者相比具有传质效率高、处理能力大、阻力小、操作弹性好等优异性能6。此外，具有优良特性的新型筛板还有STONE-WEBSTER工程改善开发的波纹筛板，瑞士KUHNI公司的SLIT筛板，此就不一一阐述了。在塔设备的技术改造中，国内多种性能优良的新型板式塔已经得到成功的应用，随着科学技术的进步，需要更多、更好的板式塔来进行生产，这就要求板式塔向着低耗损，低成本，高效率和环保的方向发展。塔板效率是实际传质过程进行的反映，是衡量塔板性能和塔板设计的主要依据，由于其影响因素多而且复杂,准确预测有一定的难度，目前解决的办法是采用经验方法或建立在较简单的传质模型(例如双膜理论)基础上的半经验计算方法。为了衡量塔板的传质性能，研究人员提出了塔板点效率的概念，并对塔板的点效率进行了深入研究。板式塔作为重要的传质设备之一，在各种分离工艺过程中广泛应用，开发新型传质效率高、压降小、通量大的板式塔，塔内件始终是板式塔技术的发展方向6。1.1.2精馏塔设计的拟采用的技术路线 设计是典型的塔设备设计，其主要任务是参数选择和结构设计、计算及强度校核等。 拟采用以下设计步骤：一、筛板精馏塔工艺设计计算部分1.设计方案的确定；2.精馏塔的物料衡算；3.塔板数的确定；4.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算；5.精馏塔的塔体工艺尺寸计算；6.塔板主要工艺尺寸的计算；7.筛板的流体力学验算；8.塔板负荷性能图。二、筛板精馏塔结构设计计算部分1.计算塔体和封头壁厚；2.选取塔的附件，确定塔高；3.人孔及接管补强计算；4.接管、法兰的设计5.塔体的强度校核；三、绘制精馏塔装备图，塔板结构图2工艺设计2.1设计方案的确定及工艺流程的说明原料液经卧式列管式预热器预热至泡点后送入连续板式精馏塔（筛板塔），塔顶上升蒸汽流采用循环式列管全凝器冷凝后一部分作为回流液，其余作为产品经冷却后送至苯液贮罐；塔釜采用热虹吸立式再沸器提供汽相流，塔釜产品经卧式列管式冷却器冷却后送入氯苯贮罐。2.2 全塔的物料衡算2.2.1 料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率苯的相对分子质量为78.11kg/kmol，甲苯的相对分子量为92.13 kg/kmol进料组分： x = = 0.491顶液组分： x = = 0.983釜残液组分： x = = 0.02402.2.2平均摩尔质量2.2.3全塔物料衡算依题给条件：年处理量10万吨，一年以330天，一天以24小时计，有：= = 12626.3 = = 148.11 全塔物料衡算： 易挥发组分： 联立方程组： 148.11 = （2-2-1） 148.110.491 =0.983+0.024 （2-2-2）解方程组（2-2-1）和（2-2-2）得： = 72.12 = 75.99 2.3塔板数的确定2.3.1理论塔板数的确定苯-甲苯物系属于理想物系，可以采用图解法来求得理论塔板数。（1）绘制苯-甲苯的T-X-Y图查阅文献3，得苯甲苯的汽液相组分。绘制图形如下：图2-1 苯-甲苯T-X-Y图（2）确定操作的回流比R在Y-X图上，因q=1,查得：故有：考虑到精馏段操作线离平衡线较近，故取实际操作的回流比为最小回流比的2倍：（3）求精馏塔的气、液相负荷 (2.48+1)72.12 = 249.54 = 177.42 + 148.111 = 325.53 = 249.54 （4）求理论塔板数精馏段操作线方程：提馏段操作线方程为过点(0.024,0.024)和(0.491，0.712)两点的直线。图2-2 理论塔板图图解得理论塔板数为13块（包括再沸器），理论进料板为第七块板。2.3.2实际塔板数的计算( 1 )塔效率的计算当时，=81.02，0.959，当时，。塔的平均温度为：查阅文献2，在塔的平均温度下，苯和甲苯的黏度为：，。所以进料液的平均黏度为：塔顶相对挥发度：塔底相对挥发度：精馏塔的平均相对挥发度为：用奥康奈尔关联公式计算全塔效率，对于筛板塔，k=0.9，所以：( 2 )实际塔板数精馏段：6/47.61=12.6,圆整为13块；提馏段：6/47.61=12.6，圆整为13块。加料板在第十四块板，全塔实际总共有26块板。2.4塔的精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算2.4.1操作压力取每层塔板压降为0.7kPa计算。塔顶压力：加料板压力：塔釜压力：精馏段平均压强：提馏段平均压强：2.4.2操作温度由苯甲苯的T-X-Y图，查得塔顶温度为81.02，进料板为92.04，塔釜为109.27。所以：精馏段平均温度为：提馏段平均温度为：2.4.3平均摩尔质量塔顶： ，（查相平衡图）加料板：，（查相平衡图）塔釜： ，（查相平衡图）精馏段：提馏段：2.4.4平均密度(1)液相平均密度由文献3查得：当=81.02时，；当=92.04时，；当时，；进料板液相质量分率：塔釜液相质量分率：塔顶液相平均密度：加板液相平均密度：塔釜液相平均密度：精馏段液相平均密度：提馏段液相平均密度：(2)气相平均密度精馏段：提馏段：2.4.5液体的平均表面张力由文献3查得：当=81.02时，；当=92.04时，；当时，；塔顶：进料板：塔釜：精馏段：提馏段：2.4.6液体的平均粘度查文献2，得：当=81.02时，；当=92.04时，；当时，；塔顶液体平均黏度：加料板液体平均黏度：塔釜液体平均黏度： 精馏段液体平均黏度：提馏段液体平均黏度：2.5塔体和塔板主要工艺结构尺寸的计算2.5.1塔径的计算(1)精馏段的塔径精馏段的汽液相体积流量为：初选塔板间距及板上液层高度，则：按Smith法求取允许的空塔气速：查Smith通用关联图得： 负荷因子： 所以：取安全系数为0.7，则空塔气速：精馏段的塔径： 圆整取，塔截面积，此时的操作气速，安全系数为：，在0.6到0.8之间，塔径合适。(2)提馏段的塔径提馏段的汽液相体积流量为：初选塔板间距及板上液层高度，则：按Smith法求取允许的空塔气速：查Smith通用关联图得： 负荷因子： 所以：取安全系数为0.7，则空塔气速：精馏段的塔径： 圆整取，塔截面积，此时的操作气速，安全系数为：，在0.6到0.8之间，塔径合适。2.5.2塔板工艺结构尺寸的设计与计算(1)精馏段的塔板溢流装置：由于塔径中等，根据流量，可以采用单溢流型的平顶弓形溢流堰、弓形降液管、凹形受液盘，且不设进口内堰。（a）溢流堰长（出口堰长）取（b）出口堰高和降液管的底隙高度对平直堰由及，查文献2图11-11得，于是：（满足要求），取，假设比少13mm，取（c）降液管的宽度和降液管的面积由，查文献2得，即：，。液体在降液管内的停留时间（满足要求）塔板布置：由于，所以采用分块式塔板，查文献2可知塔板分为5块。（a）边缘区宽度与安定区宽度本设计取mm，mm。（b）开孔区面积式中：开孔数和开孔率：取筛孔的孔径，正三角形排列，筛板采用碳钢，其厚度，且取。故孔心距。每层塔板的开孔数（孔）每层塔板的开孔率（应在515%，故满足要求）每层塔板的开孔面积气体通过筛孔的孔速( 2 )提馏段的塔板溢流装置：由于塔径中等，根据流量，可以采用单溢流型的平顶弓形溢流堰、弓形降液管、凹形受液盘，且不设进口内堰。（a）溢流堰长（出口堰长）取（b）出口堰高和降液管的底隙高度对平直堰由及，查文献2图11-11得，于是：（满足要求），取，假设比少13mm，取（c）降液管的宽度和降液管的面积由，查文献2得，即：，。液体在降液管内的停留时间（满足要求）塔板布置：由于，所以采用分块式塔板，查文献2可知塔板分为5块。（a）边缘区宽度与安定区宽度本设计取mm，mm。（b）开孔区面积式中：开孔数和开孔率：取筛孔的孔径，正三角形排列，筛板采用碳钢，其厚度，且取。故孔心距。每层塔板的开孔数（孔），每层塔板的开孔率（应在515%，故满足要求），每层塔板的开孔面积，气体通过筛孔的孔速。2.6筛板的流体力学验算2.6.1精馏段筛板的流体力学验算(1)气体通过筛板压降的验算（a）气体通过干板的压降式中孔流系数由，查文献3得出，。（b）有效液层阻力查阅文献3图12-59得：（c）气体通过筛板的压降（单板压降）（满足工艺要求）。(2)雾沫夹带量的验算气体通过有效流通截面积的气速，对单流型塔板有：式中：，验算结果表明不会产生过量的雾沫夹带。(3)漏液的验算气体克服液体表面张力产生的压降漏液点的气速筛板的稳定性系数（不会产生过量液漏）(4)液泛的验算为防止降液管发生液泛，应使降液管中的清液层高度一般物系，故不会产生液泛。通过流体力学验算，可认为精馏段塔径及塔板各工艺结构尺寸合适。2.6.1提馏段筛板的流体力学验算(1)气体通过筛板压降的验算（a）气体通过干板的压降式中孔流系数由，查文献3得出，。（b）有效液层阻力查阅文献3图12-59得：（c）气体通过筛板的压降（单板压降）（满足工艺要求）。(2)雾沫夹带量的验算气体通过有效流通截面积的气速，对单流型塔板有：式中：，验算结果表明不会产生过量的雾沫夹带。(3)漏液的验算气体克服液体表面张力产生的压降漏液点的气速筛板的稳定性系数（不会产生过量液漏）(4)液泛的验算为防止降液管发生液泛，应使降液管中的清液层高度一般物系，故不会产生液泛。通过流体力学验算，可认为精馏段塔径及塔板各工艺结构尺寸合适。2.7塔板负荷性能图2.7.1精馏段的塔板负荷性能图(1)雾沫夹带线 （2-7-1）式中：将已知数据代入式（2-7-1） （2-7-2）在操作范围内，任取几个值，依式（2-7-2）算出对应的值列于下表：表2-10.001030.0060.0100.0140.01834.2293.8603.5723.3203.093依据表中数据作出雾沫夹带线。(2)液泛线 （2-7-3）在操作范围内，任取几个值，依式（2-7-3）算出对应的值列于下表：表2-20.001030.0060.010.0140.01833.8513.5593.2202.7802.165依据表中数据作出液泛线。(3)液相负荷上限线 (4)漏液线（气相负荷下限线）漏液点气速：，整理得： （2-7-4）在操作范围内，任取几个值，依式（2-7-4）算出对应的值列于下表：表2-30.001030.0060.0100.0140.01830.9671.0340.9881.0831.159依据表中数据作出漏液线。(5)液相负荷下限线取平堰堰上液层高度m，。 精馏段塔板负荷性能图如下：图2-3精馏段塔板负荷性能图操作弹性定义为操作线与界限曲线交点的气相最大负荷与气相允许最小负荷之比，即：操作弹性=2.7.2提馏段的塔板负荷性能图(1)雾沫夹带线 （2-7-5）式中：将已知数据代入式（2-7-5）： （2-7-6）在操作范围内，任取几个值，依式（2-7-6）算出对应的值列于下表：表2-40.001030.0060.0100.0140.01834.2293.7773.4923.2443.018依据表中数据作出雾沫夹带线。(2)液泛线 （2-7-7）在操作范围内，任取几个值，依式（2-7-7）算出对应的值列于下表：表2-50.001030.0060.010.0140.01833.5853.3112.9922.5802.003依据表中数据作出液泛线。(3)液相负荷上限线 (4)漏液线（气相负荷下限线）漏液点气速，整理得： （2-7-8）在操作范围内，任取几个值，依式（2-7-8）算出对应的值列于下表：表2-60.001030.0060.0100.0140.01830.9070.9691.0151.0531.086依据表中数据作出漏液线。(5)液相负荷下限线取平堰堰上液层高度m，。 提馏段塔板负荷性能图如下：图2-4提馏段塔板负荷性能图操作弹性定义为操作线与界限曲线交点的气相最大负荷与气相允许最小负荷之比，即：操作弹性=3塔盘结构设计3.1塔盘的选型 由于塔径D = 1800 mm，故塔盘选用分块式塔盘（五块）其结构示意图如图3-1，塔盘板选用自身梁式。图3-1 塔盘结构示意图 2和4为标准塔盘宽度为415，3为通道板其宽度为420。1、5为弓形切角塔板。3.2降液管及受液盘3.2.1降液管本设计选用可拆分、倾斜式、弓形降液管，倾斜的角度为其结构示意图如图3-23.2.2受液盘当液体通过降液管与受液盘的压力降大于时，应采用凹型受液盘。凹型受液盘对液流流向有缓冲作用，可降低塔盘人口处的液峰，使得液流平稳，有利于塔盘人口区更好地鼓泡。本设计选用可拆分、凹型受液盘，其结构示意图如图3-2图3-2 溢流装置结构示意图3.3溢流装置计算因塔径D = 1800 mm，选用单溢流弓形降液管，采用凹型受液盘。3.4塔板布置标准通道板的结构与筛孔的排列如图3-3。图3-3标准通道板的结构与筛孔的排布塔盘板的结构与筛孔的排列如图3-4。图3-4塔盘板的结构与筛孔的排布弓形的结构与筛孔的排布如图3-5图3-5弓形塔盘结构示意及孔的排布4塔体设计4.1壁厚计算设计压力：塔顶最高表压为4kpa，根据GB150规定，设计压力取。设计温度：塔体能达到的最高温度为110，取设计温度为120。 4.1.1筒体壁厚计算选用碳素钢Q235-C制造塔体，在设计温度下，当厚度为3至16毫米时，许用应力为焊缝系数，本设计采用双面对接焊，局部无损检测，则 筒体的计算厚度为： = = 0.85 mm取钢材的厚度负偏差：取钢材的腐蚀裕量： 设计厚度： GB150规定的最小厚度，取则名义厚度： ，考虑到钢材标准和风载荷的影响，向上圆整至有效厚度： 强度校核： 故合理 。4.1.2封头设计本设计采用标准椭圆封头， 材料与筒体一致: = 0.85 mm取钢材的厚度负偏差：取钢材的腐蚀裕量： 设计厚度： GB150规定的最小厚度，取则名义厚度： ，考虑到钢材标准和风载荷的影响，向上圆整至有效厚度：强度校核： 故合理 。封头的强度校核 故合理。4.2接管、法兰设计4.2.1进料口、 塔顶管径、 回流管径、 塔底管径（1）进料口管径采用高位槽送料入塔，料液流速取u = 0.5d = = = 0.106 m 由管规格选取无缝钢管133 4（2）塔顶管径（a）蒸汽管径：V = 1.887 ,取蒸汽管中的流速为u= 15d = = =400 mm取管规格426 9（b）回流管径：L = 0.00502，回流液靠重力流入塔内，取流速u = 0.5 d = = = 113mm取管规格133 4 (3)塔底管径（a）釜液出口管径：W = 0.010 ，取u = 1.0 d = = = 113 取管规格133 3（b）再沸器蒸汽进口管径：= 1.809 ,取蒸汽管中的流速为= 15= = =392 mm取管规格426 9由于塔的设计温度，为泡点进料，饱和回流，进料口接管和回流管接管采用弯管直接加入降液管中。其结构示意图如图，其相关参数见表4-1。 表4-1接管的主要工艺参数125 2196 1334 400 150 图4-1接管结构示意图 4.2.2管法兰的设计 管法兰选用标准件，由于压力小于0.25Mpa，从经济角度考虑，采用板式突面平焊钢制管法兰，钢制法兰其结构示意图如图4-2。其尺寸可由文献11表3-2-3查取。图4-2板式突面平焊钢制管法兰（1） 进料管 选用板式突面平焊钢制管法兰 材料为 Q235-B 配用螺栓个，螺栓 螺母采用橡胶石棉垫片 外径 192mm 内径141mm 厚度（2） 回流管 选用板式突面平焊钢制管法兰 材料为Q235-B 配用螺栓个，螺栓 螺母采用橡胶石棉垫片 外径 192mm 内径141mm 厚度（3） 蒸汽管 选用板式突面平焊钢制管法兰 材料为Q235-B 配用螺栓个，螺栓 螺母采用橡胶石棉垫片 外径489mm 内径426mm 厚度（4） 塔底出料管 选用板式突面平焊钢制管法兰 材料为Q235-B 配用螺栓个 ，螺栓 螺母采用橡胶石棉垫片 外径 192mm， 内径141mm， 厚度 （5）釜底蒸汽进口管 选用板式突面平焊钢制管法兰 材料为Q235-B 配用螺栓个, 螺栓 螺母采用橡胶石棉垫片 外径489mm 内径426mm 厚度4.3人孔设计4.3.1人孔选择 根据要求选择垂直吊盖平焊法兰人孔，公称压力 = 6 ，公称直径450 mm ， H = 250 mm 采用I类材料，每9块塔盘设计一个人孔，总塔盘数为26 ，故总共开设4个人孔，分别设置在塔顶，塔釜和第十块、第二十块塔板的上方。选用人孔6、450、JB5827。4.4补强计算根据GB150规定当在设计压力小于或等于2.5 MPa的壳体上开孔，两相邻开孔中心的间距（对曲面间距以弧计算）大于两孔直径之和的两倍，且接管外径小于或等于89mm，就无需补强。所以人孔和各接管需进行补强计算。4.4.1人孔补强（1）补强及补强方法判别 （a）补强判别 根据过程设备设计表4-14，允许不另行补强的最大接管外径为89 mm 。本开孔外径等于480mm , 故需另行考虑其补强 。 （b）补强计算方法判别 开孔直径：= 480-12 + 22.8 = 473.6 mm 本筒体开孔直径= 473.6 mm = 900 mm ， 满足等面积法开孔补强计算的使用条件 ，故可用等面积法进行开孔补强计算。（2）开孔所需的面积筒体计算厚度=3 mm强度削弱系数,查过程设备设计附表D2得：,则：接管有效厚度： mm开孔所需补强面积： （3）有效补强范围（a）有效宽度B： mm 有效宽度：（b） 有效高度：外侧有效高度 实际外伸高度为190则： 内侧有效高度： 接管在筒体内侧与筒体齐平,即接管实际内伸高度为0,故：（4）有效补强面积（a）筒体多余金属面积筒体有效厚度： 筒体多余金属面积： =(947.2-473.6)（9.2-3）（b）接管多余金属面积接管计算厚度 ：接管多余金属面积： （c） 接管区焊缝面积查相关标准,焊脚高度取6.0,则接管区焊缝面积： （d）有效补强面积 （5）所需另行补强的面积 由于，所以不需另行补强由于塔压和塔体温度变化不大，且接管和塔体的材料不变，最大的孔不不需要补强，则其他接管都不需要另行补强。5附件设计5.1除沫器设计它主要用于分离塔顶气体夹带的液滴，保证传质的效果，降低物料损失，改善操作，一般设置于塔顶，利用丝网进行分离。本除沫器为可拆结构，下设有人孔，需清洁时，可由人孔进入，其结构示意图如图5-1 图-除沫器结构示意图由文献6查得，所需塔顶分离空间总高度：=1200 =9005.2平台、扶梯设计平台的位置在人孔下方,全塔共有4个人孔,为了考虑偏心载荷的影响,人孔下方设置半圆形平台,选用Q235-AF,重量为150,平台的宽度为1.0m,栏杆高度为1.2m,立杆间距为1.0m 。扶梯为考虑偏心载荷的影响,采用对称分布螺旋式上升角度为45,梯子至塔体保温层外表面的距离为300 ,设有安全门,最底一级踏步高出地面(平台)450,相邻踏步取300,采用Q235-AF 每个重20。5.3保温层及保温圈设计及尺寸选择根据工艺条件参照塔设备选取软木作为保温层材料,保温层厚50mm参考GB150选取Q235-AF为保温圈材料,厚为4.塔底部分保温圈如图5-2，塔体、封头部分保温圈如图5-3。图5-2塔底部分保温圈图5-3塔体、封头部分保温圈5.4吊柱设计参照塔内塔盘重118Kg，选择吊柱类型HG5-1373-80-6，得：表5-1 S L H R e G L 1100 3400100016810 750 250 167Kg 110图5-4吊柱结构示意图5.5裙座结构设计塔体由群座支承,据工艺条件,采用圆筒裙座,裙座与封头采用对接焊,还需配置多板量的地脚螺栓和承载面积的基础环,使其固定于混凝土之上.其结构示意图如图5-5 图5-5裙座结构示意图5.6吊耳设计 塔设备上的吊耳一般仅在设备吊装时使用依次，因此吊耳的安全可靠性应放在首位。设备吊耳已将三类的吊耳标准化。根据设备的吊装要求本设计选用轴式吊耳，其结构示意图如图5-6。图5-6吊耳结构示意图5.7防涡流挡板设计由于介质流出他底出口时,在管中心形成一个向下的旋转涡流,故须设置涡流挡板,其结构示意图如图5-7。 图5-7防涡流挡板结构示意图5.8塔高估算H=H+(N-s-1-1)H+H+H+sH H-塔顶空间 取1.2m H-塔底空间 取1.9m H-板间距 0.40mN实际塔板数 26 H-进料板间距 0.7m s人孔数(不包括塔顶与塔底处人孔) 2 H-开人孔处板间距 0.7m取封头高0.462m,群座高3m,群座筒体上端面至塔釜封头切线距离h=75 H=1.2+(26-2-1-1)0.4+1.5+0.7+20.7+0.462+3+0.075 =17.537m故总塔高为17.537m6塔体强度校核6.1塔设备质量(1) m 壳体含群座质量厚度为12mm时,理论质量为94.2筒体面积A A=dh= =97.15m筒体质量m m=185.2194.2=9151.65 Kg封头质量为357 Kg ： m=9151.65+3572=9865.65 Kg(2) m 塔内构件质量查阅文献6表7-11，筛板塔的重量为650 (3) m 保温材料质量保温层厚度=0.05m 容重 =300 m= = =1547.91 Kg(4) m 设备平台、扶梯质量共有4个人孔，每一个人孔就