1200mm精馏塔机械设计毕业论文.doc

1200mm精馏塔机械设计毕业论文第一章 概 述1.1 塔设备概论塔设备是化工、石油化工和炼油、医药、环境保护等工业部门的一种重要的单元操作设备。它的作用是实现气（汽）液相或液液相之间的充分接触，从而达到相际间进行传质及传热的目的。可在塔设备中完成的常见的单元操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等。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。因此，塔设备的设计和研究受到化工、炼油行业的极大重视。为了使塔设备能更有效、更经济地运行，除了要求它满足特定的工艺条件外，还应满足以下要求：1.气液两相充分接触，相际间传热面积大；2.生产能力大，即气液处理量大；3.操作稳定，操作弹性大；4.阻力小；5.结构简单，制造、安装、维修方便，设备的投资及操作费用低；6.耐腐蚀，不易堵塞。塔设备的分类：1.按操作压力分有加压塔、常压塔及减压塔；2.按单元操作分有精馏塔、吸收塔、介吸塔、萃取塔、反应塔、干燥塔等；3.按内件结构分有填料塔、板式塔。1.2常压塔的工作原理及工艺路 在产品生产工艺中，在蒸馏前必须进行严格的脱盐、脱水，脱盐后TSC换热到81进初馏塔（又称预汽化塔），塔顶出半成品或者成品。 本次设计的是常压塔，常压塔的基本结构和工作原理如下图：1.3精馏塔的主要结构 在塔设备的类别中，由于目前工业上应用最广泛的是填料塔及板式塔，所以主要考虑这两种类别。 考虑到设计条件，在初馏塔中STC的分离程度要求不高，成分复杂，而且板式塔较填料塔而言其效率更高，更稳定，液气比适用范围大，持液量较大，安装、检修更容易，造价更低，故选用板式塔更为合理。 板式塔是一种逐级（板）接触的气液传质设备。塔内以塔板作为基本构件，气体自塔底向上以鼓泡或喷射的形式穿过塔板上的液层，使气液相密切接触而进行传质与传热，两相的组分浓度呈阶梯式变化。塔盘采用浮阀型式。因为浮阀塔在石油、化工、等工业部门应用最为广泛，具有优异的综合性能，在设计和选用时常作为首选的板式塔型式。板式初馏塔的总体结构见装配草图。由图可见，板式塔除了各种内件之外，主要由塔体、支座、人孔或手孔、除沫器、接管、吊柱及扶梯、操作平台组成。a.塔体塔体即塔设备的外壳，常见的塔体由等直径、等厚度的圆筒及上下封头组成。塔设备通常安装在室外，因而塔体除了承受一定的操作压力（内压或外压）、温度外，还要考虑风载、地震载荷、偏心载荷。此外还要满足在试压、运输及吊装时的强度、刚度及稳定性要求。本设计中初馏塔为常压0.107MPa，采用等直径等厚度型式。b.支座塔体支座是塔体与基础的连接结构。因为该塔设备较高、重量较大，为保证其足够的强度及刚度，故采用裙式支座。c.人孔及手孔为安装、检修、检查等需要，本初馏塔体上设有人孔。d.接管用于连接工艺管线，使塔设备与其他相关设备相连接。本初馏塔的主要接管见草图。e.吊柱安装于塔顶，主要用于安装、检修时吊运塔内件。此外，还有法兰等其他结构。第二章 初馏塔基本结构的设计2.1 设计条件已知给定设计条件如下： 工作介质：STC 塔径：1200mm 工作参数：最高工作压力0.107MPa，最高工作温度81。 工作地点：武汉市江夏区 查表得武汉“月平均最低气温”为-3.2，地震基本烈度为8度，基本风压400N/m2。2.2 塔高的确定（1） 塔的顶部空间高度 塔的顶部空间高度是指塔顶第一层塔盘到塔顶封头切线的距离。为了减少塔顶出口气体中夹带的液体量，顶部空间高度取ha=1215+325=1540mm。（2） 塔的底部空间高度 塔的底部空间高度是塔底最末一层塔盘到塔底下封头切线处的距离。当进料系统有15分钟的缓冲时间容量时，釜液的停留时间可取35分钟。根据塔径1200mm，可取塔底部空间高度4655+325=4980mm。（3） 塔的主体高度 全塔塔板数30层。塔盘之间的间距应主要考虑的因素有：雾沫夹带、物料的起泡性、操作弹性、安装和维修的要求。此外，塔板间距与液泛密切相关，塔板间距越大，越不易发生液泛。结合塔板间距标准系列，可取塔板间距为350mm。为了检修和安装的方便，需要在塔板之间合适的位置处，开设吊耳及精料管，我们设计在此连续8层塔板间距离2800mm。进油口处空间高度取4200mm。总计人孔数为3个。主体高度：1540+21*350+2800+4980=16603 mm。（4） 椭圆形封头 根据JB/T4746-2002钢制压力容器用标准封头 ，选用EHA120012Q345R型号封头。如图2-1。图2-1表2.1 EHA椭圆形封头参数公称直径DN /mm总深度H/mm内表面积A/mm2容积V/ mm3直边高度h/mm质量m/kg12003251.65520.254540154.6（5） 裙座的高度 裙座的高度是指从塔底封头切线到基础环之间的高度。具体尺寸如下图2-2所示，裙座的全部高度有V和U相加和得到。其中U由工艺决定，在此常压塔设计中可以取裙座总高为5700mm。 图 2-2（6） 塔的总高度 H=16603+5700=22307mm塔设备的结构简图，见下图2-3：2.3 塔盘选型与设计2.3.1 塔盘型式及设计 选用的浮阀塔盘，这类塔盘的塔盘板开有阀孔，安装了能在适当范围内上下浮动的阀片，其形状有圆形、条形、方形等。由于浮阀与塔盘板之间的流通面积能随气体负荷的变动而自动调节，因而在较宽的气体负荷范围内，均能保持稳定操作。气体在塔盘板上以水平方向催促，气液接触时间长，雾沫夹带量少，液面落差也小。浮阀具有生产能力大，操作弹性大，效率高，塔板结构及安装较泡罩简单因而重量轻，制造费用底的优点。 浮阀是浮阀塔的气液传质元件。目前国内应用最为普遍的是F1型浮阀。F1型浮阀分为轻阀和重阀两种，轻阀采用1.5mm薄板冲压而成，质量约为25kg；重阀采用2mm薄板冲压，质量约为33g。由于轻阀漏液较大，除真空操作时选用外，一般用重阀。浮阀的阀片及阀腿是整体冲压的，阀片的周围还冲有三个下弯的小定距片。在浮阀关闭阀孔时，它能使浮阀与塔板间保留一小的间隙，一般约为2.5mm，同时，小定距片还能保证阀片停在塔板上与其他点接触，避免阀片粘在塔板上而无法上浮。阀片四周向下倾斜，且有锐边，增加了气体进入液层的湍动作用，有利于气液传质。浮阀的最大开度有阀腿的高度决定，一般为12.5mm。表2.2 F1型浮阀的基本参数标记L阀片厚度阀片重量（g）塔盘板厚SH材质F1Q-3B1.5324.811151Cr18Ni9Ti 浮阀的排列：浮阀以三角形排列为好，各排浮阀垂直于液流方向，使气液两相均匀接触。对分块式塔盘，由于塔盘板分块的宽度是统一的，所以采用等腰三角形排列。在垂直于液流的方向上，浮阀的中心距t固定不变，一般定位75mm。等腰三角形的高为100mm。在排列浮阀时，还应注意外围浮阀与塔壁和堰之间保留相当的距离，以利于安装和操作，则我们取80mm。分块式塔盘外围浮阀的中心与进口堰、溢流堰的距离，一般为100mm。溢流堰高度 hw = hT + hr + h + hss 其中：hT=30mm，泡罩底隙； hr =20mm，泡罩帽缘圈高度； h =30mm，齿缝高度； hss =20mm，静液封高度。 故 hw =100mm，取每块存留介质高120mm。 2.3.2 塔盘的结构设计 塔盘按结构分为整块式和分块式两种类型。由于塔径大于800mm，故采用分块式塔盘。直径较大的板式塔，为便于制造、安装、检修，可将塔盘板分成数块，通过人孔送入塔内，装在焊于塔体内壁的塔盘支撑件上。选用自伸梁式。选择具有可调节堰、可拆降液板、自伸梁式塔盘板的单流塔结构。2.3.3 塔盘板（1）用自伸梁式。（2）塔盘板的分块 矩形塔盘板用于塔盘中间部分，端部取3个卡子。 弧形塔盘板及切角矩形塔盘板用于塔壁附件。（3）塔盘板的结构尺寸 塔盘板的支撑件，支撑圈、支撑板和降液板连接带焊在塔内壁上，用以支持塔盘板和降液板。表2.3塔盘直径支持圈宽度支持板宽度厚度1200mm30mm30mm6mm塔盘板外沿与塔内壁间隙为35mm与支持圈搭接的塔盘板外沿直径Dp=1200（1200*1%+20）=1060mm塔盘板与支持圈连接处的紧固件取120mm塔盘板之间连接的紧固件间距为180mm塔盘板冲压部分的尺寸 R=1.56=9 ，R1=6自伸梁高度L=485mm h1h2=5025（4）支持件结构 塔盘上的降液板及受液盘，有可拆结构及焊接的固定结构。固定结构的降液板和受液盘，与支持圈、支撑板一起，都焊在塔壁上，形成塔盘的固定件。（5）排液孔板式塔在停止操作时，塔盘、受液盘、封液盘等应均能自行排净存液，否则就须开设排液孔。在这些盘中开设一个直径为10mm的排液孔。（6）降液管及受液盘 降液管选用弓形降液管。 当降液面积占塔盘总面积的12%以上时，应选用倾斜式降液管。它的下部截面为上部截面的56%，这样可以扩大塔盘的有效面积。一般取倾斜降液板的倾斜角为10。可拆式弓形降液管是由焊在塔壁上的连接带，以及可拆的降液板和紧固件装配而成。用M10螺栓紧固时，在降液板间的连接处均用直径为12mm圆孔。在降液板与连接带的连接处，连接带上用直径为12mm圆孔，降液板上用1438mm的长圆孔，以便于安装、调整。 受液盘选用凹形受液盘。可拆式结构的每个可拆卸零件均应能通过人孔。在受液盘的下方设加强筋板，则凹形受液盘的深度为80mm。 封液盘：在塔或塔段最低一层塔盘的降液管末端，应设封液盘，以保证降液管出口处的液封。入口堰：当出口堰顶高度大于降液管底边时，在正对第一排气液接触元件的上游，设置直径8mm圆钢或小型角钢构成入口堰。对于分块式塔盘，入口堰分段地焊在分块的塔盘板上，与塔盘板组成一体。入口堰与塔盘板的连接，采用间断焊或电阻点焊，须注意防止塔盘板的焊接变形。 出口堰：与可拆式降液管配用的出口堰，可用角钢或用钢板弯成角钢形状，用紧固件连接到塔盘支持件或降液板上。堰板的两侧用紧固件固定在降液板的连接带上。表2.4 塔盘零件的最小厚度材料塔盘板受液盘降液板碳钢3342.3.4 塔盘支撑梁的设计当塔盘必须设置主梁时，应设法尽量减少主梁高度，以减少它对工艺操作的影响，并要求在安装时，人员能从梁底下通过。2.3.5 塔盘的紧固件 塔盘板之间的连接可用于螺纹连接紧固件，选上可拆连接型式。塔盘板与支持板或支持圈的连接用于螺纹卡板紧固件。卡子由卡板、椭圆垫板、圆头螺栓和螺母组成。卡板与圆头螺栓焊成一个整体，点焊时应使螺栓尾部沟槽的方向与卡板的长度方向平行，以辨别卡板的方位。当拧紧螺母时，通过椭圆垫板和卡板，把塔盘板紧固在支持圈上。2.4 附件设计2.4.1 人孔 人孔的设置应便于人员进入任何一层塔板。由于设置人孔处的塔板间距要增大，且人孔设置过多会使制造时塔体的弯曲度难以达到要求。所以，我们在塔底层设置2个人孔，在塔顶层设置了1个人孔。 塔体上采用垂直吊盖人孔。人孔法兰的密封面型式及垫片用材，一般与塔的接管法兰相同。采用对焊法兰人孔。人孔深入塔内部分应与塔的内壁修平，其边缘须倒棱或磨圆。设计人孔尺寸为400mm。2.4.2 接管（1） 原油进料口 STC进口的结构，要能防止液体淹没气体通道，并防止固体颗粒的沉淀。进料口的工程直径为60mm。伸出的长度为200mm。其接管的上盖板，下盖板，衬板见施工图。表2.2 弯管进料管内管dg2S2外管dg1S1RH1133463012400150（2） 釜液出口 釜液从塔底出口管流出时，会形成一个向下的漩涡，使塔釜液面不稳定，且能带走气体。塔釜出口应设置防涡流挡板，见施工图。釜液出口管直径选择250mm，伸出高度为410mm。裙座上应开设检查孔，选长圆行的检查孔，数量一个。D=450mm L=162mm引出孔、检查孔的加强管与裙座壳的连接应采用全焊透结构。（3） 液面计口为了监视、调整塔釜内流量，塔釜上一定要设置液面计口。结合实际情况，根据HG/T21584，选择磁性液面计，其适用于P=01.6MPa，温度在40120，液体密度大于等于0.45g/cm，黏度小于150MPaS的液体，故符合要求。 液面计是用来观察设备内部液位变化的一种装置，为设备操作提供依据。它的作用是通过测量液位来确定容器中的物料的量，以保证生产过程中各环节必须定量的物料，并可以通过它来观察连续生产过程是否正常，以便可靠地控制过程的进行。 液面计公称直径为20mm，伸出高度400mm，2个液面计。（4） 热电偶 广泛用在测量工业生产过程中01800内各种液体。蒸汽和气体温度作为温度测量和调节装置的感温元件。热电偶的公称直径为M252，伸出高度400mm。（5） 其他接管选型a.b.c.d.e. f.g.2.4.3 管法兰 （1） 根据法兰标准欧洲体系HG20595-97法兰的选用，选择带颈对焊钢制法兰，采用凹面连接型式。如图2-4。图2-4表2.3 管法兰尺寸表管口a.塔顶气体出口e.安全阀门g.液面计口人孔d.汽提蒸汽入口b.常顶循抽出口f.常顶冷回流口c常顶循返塔口公称直径DN500200100400250350150300管外径520219108630273377159325法兰外径D610340220840405520285460螺栓孔中心圆直径K540295180770355470240410螺栓孔直径L1422183626262226螺栓孔数量n24128201216812螺纹ThM33M20M16M33M24M24M20M24法兰厚度C4024225426302428法兰颈N760234140690288410350S6.36.38H1161616R128612101010法兰高度H55708255法兰重量11.516.730.59.13f254.54.554.554.54.5f343.53.543.543.53.5注：以上数据按照法兰欧洲体系HG20595-97标准选取。 凹凸面安装时易于对中，还能有效地防止垫片被挤出压紧面，适用于公称压力小于等于6.4MPa的容器法兰和管法兰。 接管的加固： 对于DN小于等于25mm，伸出长度大于等于150mm以及DN=3250mm，伸出长度大于等于200mm的接管，应采用变径管加固或设置筋板予以支撑。 接管伸长量： 根据标准20583-1998，保温层厚度为80mm时，表2.4接管公称直径最小伸出长度105015070200200 接管插入设备筒体中长度：表2.5接管公称直径接管外径接管插入的长度35036281501592.550570.5500516242002194.580891202502502626.545046219.75（2） 垫片选择 垫片是螺栓法兰连接的核心，密封效果的好坏主要取决于垫片的密封性能，选石棉橡胶板垫片。表2.6公称直径内环内径缠绕垫内径缠绕垫外径外环外径缠绕垫厚度内外环厚度3503703954254444.531501621741962184.535005215505866174.536006226506867344.532002132252512734.538086951151424.537007127407808044.532502672793073294.53（3） 紧固件的选择 根据标准HG20613-97，密封面型式是凸面。 在公称压力小于等于4.0MPa非剧烈循环场合用双头螺柱GB901-B级材料0Cr18Ni9性能等级8.8，螺母材料0Cr18Ni9性能等级8。粗牙。2.4.4 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。一般高度在15m以上的塔，都须设置吊柱。 吊柱设置方位应使吊柱中心线与人孔中心线间有合适的夹角，使人能站在平台上操纵手柄，让经过吊柱的垂直线可以转到人孔附近。 吊柱立柱为20无缝钢管，其它各部件采用A3。吊柱与塔连接的衬板应与塔体的材料相同。吊柱的结构简图及尺寸见图2-5，表2.7。表2.7 吊柱尺寸表SLHRe质量kg标准图号16004250125021912935300120475HG/T21639-34图2-5 吊柱的结构型式1.下支座；2.防雨罩；3.挡销；4.上支座；5.止动插销；6.手把；7.吊杆；8.耳环；9.吊钩；10.封板2.4.5 操作平台与梯子 操作平台的材料：平台全为钢结构，材料一般为Q 235-AF 操作平台应设置在人孔、手孔、塔顶吊柱、液面计等需要经常检修和操作的地方。操作平台应布置得在检修时不再需要另外设置脚手架和缆索。塔上每隔5m安装一层操作平台，共6层，平台宽1m，单位质量150kg/ m2 ，包角180。 平台边缘与塔壁之间应留出一定间隙，以便于进行设备的保温、涂漆工作。有保温时，至保温层表面的间隙为50mm。支撑平台的槽钢梁一般应沿平台外周围等分安排相邻间距为1000mm。平台栏杆用直径为5mm的黑铁管制成。管端应予封闭，以防腐蚀性气体进入。栏杆高度1000mm。当安装标高在15m以上的平台时，栏杆高度宜用1.2m，中间还需用双横杆。栏杆的立柱许用牢固的型钢制造，立柱间距1000mm。 选择笼式扶梯，笼梯相邻护圈的间距为1.2m。在平台通道开口处以下的笼梯护圈，应在平台下1000mm。 梯子自塔体、保温层外表面的距离为300mm。梯子最低一级踏步应高出地面300mm。相邻踏步的间距一般取300mm。梯子的材料一般采用Q 235-AF。高温操作的塔，连接板应与塔体完全焊透，焊缝应打磨光洁，以减少热应力的影响。2.4.6 保温层 保温层选择微孔硅酸钠，厚度是80mm，保温材料密度300kg/m3。 保温层延伸到裙座与塔体的连接焊缝以下400mm止，裙座其余部分不需保温层。 塔内原油易燃易爆，一旦发生火灾，裙座会因为温度变高而丧失强度，以致倒塌，所以裙座需要防火。内外侧须敷有50mm的石棉水泥层。2.4.7 裙座 裙座高5700mm。 由于裙座不直接与塔内介质接触，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。故也选用Q345R。受力情况较好，且塔径较大，则不需要配置较多的地脚螺栓，选用圆筒形的地脚螺栓。 焊接采用对接接头形式，裙座筒体外径与封头外径相等，焊缝必须采用全焊透的连续焊。 地脚螺栓的作用是高塔设备固定在混凝土基础上，以防风弯矩或地震弯矩等使其发生倾斜。由盖板、垫板、筋板组成。盖板可以分块，需要时也可以连成环板。第三章 强度和稳定性计算3.1 材料的选择3.1.1 筒体和封头材料的选择 在刚度或结构设计为主的场合，应尽量选用普通碳素钢。在以强度设计为主的场合，应根据压力、温度、介质等使用限制，选用Q345R系列的碳素钢。由于容器设计压力为0.3MPa，使用温度为81，故筒体和封头都选用Q345R的钢板。由于椭圆形封头吸取了半球形封头受力好和蝶形封头受力浅的优点，且椭圆部分经线曲率变化平滑连续，应力分布比较均匀，所以选择椭圆形封头。3.1.2 裙座材料的选择 裙座不直接与塔内介质接触，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。故也选用Q345R。3.1.3 接管的材料 选用Q345R作为补强圈的材料。3.2 厚度计算3.2.1 厚度计算过程步骤 安装在室外的大型塔设备精馏塔，除受操作压力作用外，还受设备自身质量引起的重力，地震、风载荷等的作用，而引起的轴向应力。从而可能使轴向组合应力，大于设计压力而引起的环向应力，而使设备因轴向应力过大而破坏。因此我国JBT47102005钢制塔式容器规定对高度大于10m，且高度与直径之比大于5的裙座自支承塔式容器，按设计压力计算确定塔壳的圆筒和封头的有效厚度后，再根据地震、风载荷的需要，并考虑制造、运输、安装的要求，设定一个不得小于按压力计算的圆筒有效厚度es，且es应不小于6mm。然后进行载荷计算，圆筒应力校核和裙座计算，校核设定的e、es是否合适，以确保塔式设备的环向、轴向强度和稳定性。3.2.2 厚度计算 主要有筒体、封头、裙座壳的壁厚设计。（1）圆筒和封头壁厚设计设计压力P=0.3MPa，设计温度t=120 筒体和封头材料均选Q345R，假设壳体厚度在316mm范围内。 查GB1501998中表41可得： t=169MPa。a.对于筒体： 考虑采用双面对接焊，局部无损探伤，焊接接头系数取=1，查表得STC密度为： 计算压力Pc=（P+P静 ）=0.3+9.81（22.307-5.7）10-6 =0.666MPa筒体计算厚度 按JBT4710-2005钢制压力容器之规定，低合金钢塔式容器在塔壳加工成型后有效厚度最小为 = =2.4mm，加上腐蚀裕量，可取筒体名义厚度为12mm，其中C1=0.3，C2=3mm。b.对于封头： 封头计算厚度：h= = =0.2119mm 同样可取封头名义厚度为12mm，其中C1=0.3，C2=3mm。（2）裙座壳厚度 取裙座壳有效厚度10.7mm，其名义厚度为14mm。3.3 载荷计算3.3.1 质量载荷 塔壳和裙座质量 m01 =（4.53224.52）51.8657.85103 =92365.9kg 人孔、法兰、接管等附属件质量 ma = 0.25 m01 = 0.2592365.9 =23091.5kg 内构件质量 m02 = 4.525075 = 59610.9kg 保温材料质量 m03 = (4.73224.5322) （51.8654.5）300 = 20667kg 平台、扶梯质量 m04 = 4051.865+ (4.732+2.4)2 4.7322 15010=18838.4kg 取原油密度为 1.06103kg/m3，操作时塔内物料质量 m05 = 4.520.12106050 = 101100.2kg 充液质量 mw = 4.52(51.8654.5)1000 =752925.9kg 塔器的操作质量 m0 = m01 +m02 +m03 +m04 +m05 +ma =92365.9+59610.9+20667+18838.4+101100.2+23091.5 =315673.9kg 塔器的最大质量 mmax = m01 +m02 +m03 +m04 +ma +mw =92365.9+59610.9+20667+18838.4+23091.5+752925.9 =967499.6kg塔器的最小质量 mmin = m01 +0.2m02 +m03 +m04 +ma =92365.9+0.262289.8+20667+18838.4+23091.5 =166885kg将塔沿高度分为10段（如图3-1所示）。 其质量列于表3-1表3-1质量(kg)1234567891010018.312244.612244.612244.612244.612244.612244.612244.612244.67491.501192.2596159619537.68345.49537.68345.48345.42384.41963.52399.82399.82399.82399.82399.82399.82399.82399.81468.21803572.81896.41896.41896.41896.41896.41896.41896.4181102022101101011016176141541617614154141544044087429.487429.487429.487429.487429.487429.487429.487429.453490.912161.821431.432611.832611.842254.439040.242254.439040.239040.217199.112161.8105162.4109931.2107531.4113507.8112315.6113507.8112315.6112315.66664612161.818455.6177331773318448.31821018448.3182101821011247.6643.3.2 塔的自振周期计算 取365时，对于16MnR，查GB 150-1998得其弹性模量 E=1.64105 , B=43MPa 取。3.3.3 地震载荷及地震弯矩计算表3.2 地震力和地震弯矩 塔段号项目12345678910操作质量mi/kg12161.821431.432611.832611.842254.439040.242254.439040.239040.217199.1集中质量距地面高度/mm225072501275018250237502925034750402504575050182.51.0671056.17310514.39710524.65410536.60110550.02510564.77910580.75110597.856105112.4161051.29810913.23010946.95110978.268109154.655109195.299109273.804109315.253109382.032109193.3451090.0138510160.81710166.760101619.822101656.605101697.6981016177.3131016254.5701016373.8411016217.3511016165.414101012.04810180.01460.08480.19770.33850.50250.68680.88941.10871.34351.5434Cz0.5g ,m/s29.8170.5722.12561.64385.98435.910652.914931.117196.920838.810546.50.161065.2410632.6610680.04106200.35106311.6106518.86106692.18106953.38106529.2510633.24108因为塔的内径为， 所以须考虑高振型影响。参考截面如下图所示：截面地震弯矩：ME0-0 = 1.25 ME10-0 = 1.2533.24108 = 41.55108 Nmm -截面地震弯矩：-截面地震弯矩：3.3.4 风载荷和风弯矩计算 如图3-2，将塔沿高分成9段。表3.3 风载荷和风弯矩计算相关的计算结果见表3.3塔段号项目123456789塔段长度/ m066121218182424303036364242484851.865 , N/m2300K10.7 (B类)1.96 (B类)0.4320.7340.7760.8020.8200.8380.8530.8620.8680.0260.0840.1850.2960.4360.5770.7960.8801.00 (B类)1.001.061.211.321.421.501.581.651.691.0221.1141.2331.3521.4931.6321.8421.9012.0076000600060006000600060006000600038654006005836, N7515.18683.110970.613123.115589.618001.021400.923064.916066.44.230109-截面风弯矩-截面风弯矩3.3.5 最大弯矩令，偏心弯矩：塔底部截面0-0处： ， 取较大值，其中：-截面: -截面: 3.4 校核计算3.4.1 圆筒应力校核 验算塔壳-截面处操作时和压力试验时的强度和稳定性。 计算结果见表3.4。表3.4计算截面-计算截面以上塔的操作质量， Kg303512.1计算截面的横截面积， mm2197820塔壳有效厚度， mm14计算截面的截面系数， mm3222547500最大弯矩， Nmm许用轴向压应力，取小值 （B=43MPa）， MPa51.6许用轴向拉应力， K=1.2 MPa142.8操作压力引起的轴向拉应力， MPa49.4重力引起轴向应力， MPa15.1弯矩引起轴向应力， MPa16.4轴向压应力2+3 cr， MPa31.551.6轴向拉应力， MPa50.7142.8PT+液柱静压力(PT =0.125 MPa)， MPa0.653液压试验时计算截面以上的塔的质量， Kg173507.8许用轴向压应力 取小值， MPa51.6许用周向应力， MPa263.9许用轴向拉应力， MPa316.7周向应力， MPa105.2263.9压力引起的轴向应力， MPa15.07重力引起的轴向应力， MPa8.6弯矩引起的轴向应力， MPa4.9轴向压应力， MPa13.551.6组合拉应力， MPa11.37316.7注：液压试验时，计算截面-以上的质量（只计入塔壳、内构件、偏心质量、保温层、扶梯及平台质量），Kg。3.4.2 裙座计算（1） 裙座壳轴向应力校核 a0-0截面 裙座壳设计为圆柱形，材料16MnR，查得B=43MPa，t=131.3MPa，s=345MPa。 b-截面（出入孔所在截面） 出入孔: 故： （2） 基础环设计 裙座内径： 裙座外径： 基础环外径： 基础环内径： 基础环材料的许用应力： 伸出宽度： 相邻两筋板最大外侧间距： 基础环面积： 基础环截面系数： 取其中较大值，得 查表， （3） 地脚螺栓 地脚螺栓承受的最大拉应力： 取其中较大值，故地脚螺栓螺纹小径： 地脚螺栓腐蚀裕量 C2=3mm 向上圆整取地脚螺栓为M30，40个。（4） 筋板对应一个地脚螺栓的筋板个数：筋板厚度： 筋板宽度： 一个地脚螺栓承受的最大拉力： 细长比： 筋板许用应力： 筋板压应力：（5） 盖板 环形盖板加垫板结构 3.4.3 裙座与塔壳对接焊缝校核第四章 开孔补强4.1 补强的判据安装接管要在容器上开孔，这就削弱了器壁的强度，在壳体和接管的连接处，因结构的连续性被破坏，会产生很高的局部应力，给容器的安全操作带来隐患。所以需要开孔补强。 比较几种开孔补强的方法，由于母材为Q345R系列，我们采用补强圈补强，由于接管的加厚部分正处于最大应力区域内，能有效降低应力集中系数，而且补强的结构简单。焊缝少，补强效果比较好，锻件补强由于制造成本我们在此没有必要考虑。而厚壁管补强我们也可以选用。 当设计压力小于或等于2.5MPa的壳体上开孔，而相邻开孔中心的间距大于两孔直径之和的两倍，且接管工称外径小于或等于89mm时，只要接管最小厚度满足要求，就可不另行补强。需要另行开孔补强的开孔为：计算压力，设计温度360。筒体，封头材料为：，许用应力。筒体名义厚度，计算厚度，有效厚度。封头名义厚度 ，计算厚度，有效厚度。接管材料为：；当接管壁厚时，许用应力；接管厚度附加量。4.2 对塔顶气体出口的补强（其内径均为700mm）4.2.1 补强计算方法判别开孔直径本筒体开孔直径,满足等面积补强计算的适用条件，故可用等面积法进行开孔补强计算。4.2.2 开孔所需补强面积强度削弱系数接管有效厚度开孔所需补强面积4.2.3 有效补强范围a.有效宽度Bb有效高度外侧有效内侧有效4.2.4 有效补强面积a.封头多余金属面积b.接管多余金属面积接管计算厚度 接管多余面积c.接管区焊接面积（焊脚取6.0mm）d.有效补强面积4.2.5 所需另行补强面积拟采用补强圈补强。4.2.6 补强圈设计根据接管公称直径DN700选补强圈，参照补强圈标准JB/T 4736取补强圈外径，内径。因，补强圈在有效补强范围内。补强圈厚度考虑钢板负偏差并圆整，取补强圈名义厚度为16mm。但为便于制造时准备材料，补强圈名义厚度也可以取为筒体厚度，即。4.3 人孔，塔底重油出口（DN600）4.3.1 补强计算方法判别开孔直径本筒体开孔直径,满足等面积补强计算的适用条件，故可用等面积法进行开孔补强计算。4.3.2 开孔所需补强面积强度削弱系数接管有效厚度开孔所需补强面积4.3.3 有效补强范围a.有效宽度Bb有效高度外侧有效内侧有效4.3.4 有效补强面积a.筒体多余金属面积b.接管多余金属面积接管计算厚度 接管多余面积c.接管区焊接面积（焊脚取6.0mm）d.有效补强面积4.3.5 所需另行补强面积拟采用补强圈补强。4.3.6 补强圈设计根据接管公称直径DN600选补强圈，参照补强圈标准JB/T 4736取补强圈外径，内径。因，补强圈在有效补强范围内。补强圈厚度考虑钢板负偏差并圆整，取补强圈名义厚度为16mm。但为便于制造时准备材料，补强圈名义厚度也可以取为筒体厚度，即。4.4 常顶循抽出口，常一中抽出口，常二线返塔口，常二中抽出口（DN350）4.4.1 补强计算方法判别开孔直径：本筒体开孔直径,满足等面积补强计算的适用条件，故可用等面积法进行开孔补强计算。4.4.2 开孔所需补强面积强度削弱系数接管有效厚度开孔所需补强面积4.4.3 有效补强范围a.有效宽度Bb有效高度外侧有效内侧有效4.4.4 有效补强面积a.筒体多余金属面积b.接管多余金属面积接管计算厚度 接管多余面积c.接管区焊接面积（焊脚取6.0mm）d.有效补强面积4.4.5 所需另行补强面积拟采用补强圈补强。4.4.6 补强圈设计根据接管公称直径DN350选补强圈，参照补强圈标准JB/T 4736取补强圈外径，内径。因，补强圈在有效补强范围内。补强圈厚度考虑钢板负偏差并圆整，取补强圈名义厚度为16mm。但为便于制造时准备材料，补强圈名义厚度也可以取为筒体厚度，即。4.5常二中返塔口，常顶循返塔口，常一中返塔口（DN300）4.5.1 补强计算方法判别开孔直径本筒体开孔直径,满足等面积补强计算的适用条件，故可用等面积法进行开孔补强计算。4.5.2 开孔所需补强面积强度削弱系数接管有效厚度开孔所需补强面积4.5.3 有效补强范围a.有效宽度Bb有效高度外侧有效内侧有效4.5.4 有效补强面积a.筒体多余金属面积b.接管多余金属面积接管计算厚度 接管多余面积c.接管区焊接面积（焊脚取6.0