毕业设计--减压装置减压塔的设计.doc

辽宁石油化工大学继续教育学院论文31 目 录1.前 言12.塔设备的概述32.1塔式容器结构图32.2塔设备在石油化工生产中的作用、地位、特点42.3塔设备的发展及其现状5塔板52.4对塔设备的基本要求72.5塔设备的分类及结构72.5.1塔设备的分类72.5.2优先选用板式塔的条件82. 6板式塔的结构92.6.1塔盘92.6.2筒体102.6.3封头的结构选择112.6.4裙座的形式及选择122.6.5地脚螺栓的设计132.6.6接管，气液进料管，气体出口管的选用142.6.7人孔和手孔142.6.8塔顶吊柱152.6.9除沫器的概述152.7塔设备的材料选择162.8塔体与裙座之间的连接172.9塔设备的防振172.10塔设备的技术要求193 设计计算203.1 设计条件203.2 塔的示意图及主要尺寸203.3 计算部分213.3.1筒体和封头的厚度计算213.3.2塔式容器质量计算233.3.3开孔补强264 结 论29参 考 文 献30谢 辞31前 言本设计是对常减压装置减压塔的设计，常减压装置是常压蒸馏和减压蒸馏的总称，因为两个个装置通常在一起，故称为常减压装置。主要包括三个工序：原有的脱盐、脱水；常压蒸馏；减压蒸馏。从油田送往炼油厂的原油往往含盐带水，可导致设备的腐蚀，在设备内壁结垢和影响成品油的组成，需在加工前脱除。 对于现在的工厂中，运用“微湿式”减压蒸馏技术，减压塔采用了新型规整填料、槽盘式气压分布器、进料分布器等新技术，使装置操作平稳，处理量增大，减压塔拔出率提高了2.38%，效率显著。 在此次设计中提及到了板式塔，而板式塔是一类用于气液或液液系统的分级接触传质设备，有圆筒形塔体和按一定间距水平装置在塔内的若干塔板组成。广泛应用与精馏和吸收，有些类型也用于萃取，还可作为反应器用于气液相反应过程。操作时，液体在重力作用下，自上而下一次流过各层塔板，至塔底排出；气体在压力差推动下，自下而上依次穿过各层塔板，至塔顶排出。每块塔板上保持着一定深度的液层，气体通过塔板分层到液层中去，进行相际接触传质。 常压蒸馏是石油加工的“龙头装置”，后续二次加工装置的原料，及产品都是由常减压蒸馏装置提供。常减压蒸馏主要是通过精馏过程，在常压和减压的条件下，根据各组分相对挥发度的不同，在塔盘上汽液两相进行逆向接触、传质传热，经过多次汽化和多次冷凝，将原油中的汽、煤、柴馏分切割出来，生产合格的汽油、煤油、柴油及蜡油及渣油等。 减压蒸馏是借助于真空泵降低系统内压力，降低液体的沸点，在低温下就可以收集到纯净的馏分。常用来分离提纯有机化合物。提高塔顶温度,加大气提蒸汽量有利于塔内气液相负荷增加,有利于提高侧线抽出量,降低压力提高温度和蒸发量,分离完全.减压蒸发,就是在现有的重质馏分油切割温度的基础上提高到一定的温度,来增加馏分有的拔出率.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。对于大型塔设备，为了节省材料也有采用不等直径、不等厚度的塔体。塔设备通常安装在室外，因而塔体除承受一定的操作压力、湿度外，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、刚度即稳定性要求。 在设计中介绍了塔设备的作用，塔设备的结构分类，各零部件的作用以及选材等。对减压装置的工序进行了粗略的介绍，减压塔的组成以及板式塔的组成均进行了粗略的介绍及概括，对塔体的要求进行了计算，地震载荷及地震弯矩进行了校核，考虑到温度、湿度等各方面的影响。也涉及到了如何提高减压装置的工作效率等内容。是一次完整的常减压装置减压塔设计。 2.塔设备的概述2.1塔式容器结构图总体结构: 塔体: 即塔外壳, 包括筒节、封头、连接法兰等。 除操作压力（内 压或外压）、温度外， 要考虑风载、地震载荷、偏心载荷， 及试压、运输吊装时的强度、刚度、稳定性等要求。 内件: 塔板或填料及支承装置等。 支座: 塔体与基础的连接结构, 一般采用裙式支座。 附件: 人孔或手孔、除沫器、接管、吊柱及扶梯、操作 平台、保温层等。 2.2塔设备在石油化工生产中的作用、地位、特点 冷却塔是利用水和空气的接触，通过蒸发作用来散去工业上或制冷空调中产生的废热的一种设备。基本原理是：干燥(低焓值)的空气经过风机的抽动后，自进风网处进入冷却塔内；饱和蒸汽分压力大的高温水分子向压力低的空气流2动，湿热(高焓值)的水自播水系统洒入塔内。当水滴和空气接触时，一方面由于空气与不的直接传热，另一方面由于水蒸汽表面和空气之间存在压力差，在压力的作用下产生蒸发现象，带到目前为走蒸发潜热，将水中的热量带走即蒸发传热，从而达到降温之目的。 冷却塔的工作过程：圆形逆流式冷却塔的工作过程为例：热水自主机房通过水泵以一定的压力经过管道、横喉、曲喉、中心喉将循环水压至冷却塔的播水系统内，通过播水管上的小孔将水均匀地播洒在填料上面；干燥的低晗值的空气在风机的作用下由底部入风网进入塔内，热水流经填料表面时形成水膜和空气进行热交换，高湿度高晗值的热风从顶部抽出，冷却水滴入底盆内，经出水管流入主机。一般情况下，进入塔内的空气、是干燥低湿球温度的空气，水和空气之间明显存在着水分子的浓度差和动能压力差，当风机运行时，在塔内静压的作用下，水分子不断地向空气中蒸发，成为水蒸气分子，剩余的水分子的平均动能便会降低，从而使循环水的温度下降。从以上分析可以看出，蒸发降温与空气的温度（通常说的干球温度）低于或高于水温无关，只要水分子能不断地向空气中蒸发，水温就会降低。但是，水向空气中的蒸发不会无休止地进行下去。当与水接触的空气不饱和时，水分子不断地向空气中蒸发，但当水气接触面上的空气达到饱和时，水分子就蒸发不出去，而是处于一种动平衡状态。2.3塔设备的发展及其现状工业上最早出现的板式塔是筛板塔和泡罩塔。筛板塔出现于1830年，很长一段时间内被认为难以操作而未得到重视。泡罩塔结构复杂，但容易操作，自1854年应用于工业生产以后，很快得到推广，直到20世纪50年代初，它始终处于主导地位。第二次世界大战后，炼油和化学工业发展迅速，泡罩塔结构复杂、造价高的缺点日益突出，而结构简单的筛板塔重新受到重视。通过大量的实验研究和工业实践，逐步掌握了筛板塔的操作规律和正确设计方法，还开发了大孔径筛板，解决了筛孔容易堵塞的问题。因此，50年代起，筛板塔迅速发展成为工业上广泛应用的塔型。与此同时，还出现了浮阀塔，它操作容易，结构也比较简单，同样得到了广泛应用。而泡罩塔的应用则日益减少，除特殊场合外，已不再新建。60年代以后,石油化工的生产规模不断扩大,大型塔的直径已超过 10m。为满足设备大型化及有关分离操作所提出的各种要求，新型塔板不断出现，已有数十种。 塔板又称塔盘，是板式塔中气液两相接触传质的部位，决定塔的操作性能，通常主要由以下三部分组成： 气体通道为保证气液两相充分接触，塔板上均匀地开有一定数量的通道供气体自下而上穿过板上的液层。气体通道的形式很多，它对塔板性能有决定性影响，也是区别塔板类型的主要标志。筛板塔塔板的气体通道最简单，只是在塔板上均匀地开设许多小孔（通称筛孔）,气体穿过筛孔上升并分散到液层中。泡罩塔塔板的气体通道最复杂，它是在塔板上开有若干较大的圆孔，孔上接有升气管，升气管上覆盖分散气体的泡罩。浮阀塔塔板则直接在圆孔上盖以可浮动的阀片,根据气体的流量,阀片自行调节开度。溢流宴为保证气液两相在塔板上形成足够的相际传质表面,塔板上须保持一定深度的液层，为此,在塔板的出口端设置溢流堰。塔板上液层高度在很大程度上由堰高决定。对于大型塔板，为保证液流均布，还在塔板的进口端设置进口堰。 降液管液体自上层塔板流至下层塔板的通道，也是气（汽）体与液体分离的部位。为此，降液管中必须有足够的空间，让液体有所需的停留时间。此外，还有一类无溢流塔板，塔板上不设降液管，仅是块均匀开设筛孔或缝隙的圆形筛板。操作时，板上液体随机地经某些筛孔流下，而气体则穿过另一些筛孔上升。无溢流塔板虽然结构简单，造价低廉，板面利用率高，但操作弹性太小，板效率较低，故应用不广。 板式塔2.4对塔设备的基本要求 满足工艺要求（ p、t、耐腐） 生产能力大，即气液处理量大体积，紧凑 压力降小，即流体阻力小能耗，操作费用 操作稳定，操作弹性大 效率高，即气、液两相充分接触，相际间传热面积大 结构简单、可靠、省材， 制造、安装方便，设备成本低（设备投资费用低） 操作、维修方便（设备操作费用低） 耐腐蚀，不易堵塞2.5塔设备的分类及结构 2.5.1塔设备的分类 根据其结构可分为板式塔和填料塔二类。 常用的有泡罩塔、填料塔、筛板塔、淋降板塔、浮阀塔、凯特尔塔（Kittel tower）、槽形塔（S型塔）、舌型塔、穿流栅板塔、转盘塔以及导向筛板塔等。板式塔是一类用于气液或液液系统的分级接触传质设备，由圆筒形塔体和按一定间距水平装置在塔内的若干塔板组成。广泛应用于精馏和吸收,有些类型（如筛板塔）也用于萃取，还可作为反应器用于气液相反应过程。操作时（以气液系统为例），液体在重力作用下,自上而下依次流过各层塔板,至塔底排出；气体在压力差推动下，自下而上依次穿过各层塔板，至塔顶排出。每块塔板上保持着一定深度的液层，气体通过塔板分散到液层中去，进行相际接触传质。填料塔是塔设备的一种。塔内填充适当高度的填料，以增加两种流体间的接触表面。例如应用于气体吸收时，液体由塔的上部通过分布器进入，沿填料表面下降。气体则由塔的下部通过填料孔隙逆流而上，与液体密切接触而相互作用。结构较简单，检修较方便。广泛应用于气体吸收、蒸馏、萃取等操作。为了强化生产，提高气流速度，使在乳化状态下操作时，称乳化填料塔或乳化塔(emulsifyingtower)。2.5.2优先选用板式塔的条件 a.塔内液体滞液量较大，操作负荷变化范围较宽，对进料浓度变化要求不敏感，操作易于稳定；b.液相负荷较小。c.含固体颗粒，容易结垢，有结晶的物料，因为板式塔可选用液流通道较大的塔板，堵塞的危险较小；d.在操作过程中伴随有放热或需要加热的物料，需要在塔内设置内部换热组件，如加热盘管, 需要多个进料口或多个侧线出料口。这是因为一方面板式塔的结构上容易实现，此外，塔板上有较多的滞液以便与加热或冷却管进行有效地传热；e.在较高压力下操作的蒸馏塔仍多采用板式塔. 如图为板式塔的总体结构简图。板式塔的常见塔体由等直径、等壁厚的钢制圆筒及惰圆封头的顶盖构成。考虑到安装、检修的需要，塔体上还要设置人孔或手孔、平台、扶梯、吊柱、保温圈等，整个塔体由塔裙座支撑。塔体的裙座为塔体安放到基础上的连接部分，其高度由工艺条件的附属设备及管道的布置决定。裙座承受各种情况下的全塔重量，以及风力、地震等载荷，为此，它应具有足够的强度和刚度。可转动的吊柱设置在塔顶，用于安装和检修时运送塔内的构件。2. 6板式塔的结构2.6.1塔盘塔盘是板式塔的主要部件之一，它是实现传热、传质的部件。塔盘由塔板、降液管及溢流堰、紧固件和支承件等组成，如图。塔盘也有整块式和分块式两种，一般塔径为300800mm时，采用整块式；塔径大于800mm时，可采用分块式。 塔盘塔盘的作用：1、使介质均匀分布。通俗的给你讲个例子，我们厂的水洗塔，气体从下往上走，液体从上往下走，都要通过几层塔盘，塔盘是平面的，上面是密密麻麻的孔，这样可以使气体和液体非常均匀的、充分的互相接触。2、还有一定的支撑作用，有的塔是填料塔，要用塔盘承装一些填料，填料的目的也是使介质均匀分布。化工塔类的核心就在塔盘，宗旨就是用尽一切手段，通过改进塔盘的结构，使两种介质尽可能的充分接触。2.6.2筒体筒体的作用是提供工艺所需的承压空间，是压力容器最主要的受压元件之一，其内直径和容积往往需要由工艺计算确定。圆柱形筒体（即圆筒）和球形筒体是工程中最常用的筒体结构。 筒体直径较小（一般小于500mm）时，圆筒可用无缝钢管制作，此时筒体上没有纵焊缝；直径较大时，可用钢板在卷板机上卷成圆筒或用钢 板在水压机上压制成两个半圆筒，在用焊缝将两者焊接在一起，形成整圆筒。由于该焊缝的方向和圆筒的纵向（即轴向）平行，因此称为纵向焊缝，简称纵焊缝。若容器的直径不是很大，一般只有一条纵焊缝；随着容器直径的增大，由于钢板幅面尺寸的限制，可能有两条或两条以上的纵焊缝。另外，长度较短的容器可直接在一个圆筒的两端连接封头，构成一个封闭的压力空间，也就制成了一台压力容器外壳。但当容器较长时，由于钢板幅面尺寸的限制，也就需要先用钢板卷焊成若干段筒体（某一段筒体称为一个筒节），再由两个或两个以上的筒节组焊成所需长度的筒体。筒节与筒节之间、筒体与端部封头之间的连接焊缝，由于其方向与筒体轴向垂直，因此称为环向焊缝，简称环焊缝。 圆筒按其结构可分为单层式和组合式两大类。2.6.3封头的结构选择1.通过结构模化实验研究了3种封头结构下 板翅式换热器出口物流分配的情况。发现工业用基本型封头的物流分配极其不均匀，而孔板型封头结构能有效地改善物流分配，降低不均匀参数和最大流速比。封头结构和e数是影响换热器物流分配的主要因素。2.研究了不同状况下换热器的阻力分布特性。3种封头结构下换热器的阻力损失都随着Re的增大而增加，并通过计算其摩擦系数，表明孔板型封头较之基本封头要大。同时，拟合了摩擦系数与e的关系式。3.错排孔板型结构不仅改善物流分配的效果最好，其阻力损失也能得到较好的抑制，其结构设计最为合理。封头是锅炉、压力容器的主要受压元件，其结构及形状设计是否合理，影响着锅炉、压力容器的安全。所以有关规范中对各种封头的形状都有限制。（1）椭球形封头 锅炉、压力容器的凸形封头宜采用椭球形封头，最好选用标准椭球形（2）碟形封头 碟形封头即是有折边的球形封头。它存在较大的弯曲应力，而椭球形封头主要是膜应力，因而在工程使用中并不理想。（3）无折边球形封头 无折边球形封头与筒体的连接处存在明显的形状突变，会产生较大的附加弯曲应力，因此只应用于直径较小、压力较低的容器。 （4）锥形封头锥形封头的受力情况仅优于平板盖，它只在容器的生产工艺确实需要的情况下才采用。（5）平板盖 平板盖与其他封头比较，受力情况最差，在相同的受压条件下，平板盖比其他形式的封头厚得多。2.6.4裙座的形式及选择裙座应该是从承重量和受力以及稳定性上都要好于支腿，一般用于塔器或者比较大、重的立式容器。支腿相对来说只能用于直径小重量轻的设备，支腿首选标准JB/T4713-92(不知道新标准是否开始执行)。裙座要通过计算校核的细高形的塔器，较大且重的立式容器，一般都采用裙座。它可承受较大的风载；设备和裙座的连接呈环状，应力均匀，稳定性好，连接可靠。制作、安装较支腿难点。裙座有圆筒形和圆锥形两种形式，通常采用圆筒型裙座。圆锥形裙座一般用于以下情况：1塔径D1000，且H/D30或D1000，且H/D25；2基本风压q0.5KN/m2或地震烈度8度时。圆锥形裙座的半锥角15。 由于裙座与介质不商接接触，也不承受塔内的介质压力，只承受塔体和物料的重量，因此，不受压力容器用材的限制，可选用较为经济的普通碳素结构钢。此外，裙座的选材还应考虑到载荷、塔的操作条件以及塔釜封头的材料等因素的影响，对于室外操作的塔，还得考虑环境温度的影响。 常用的裙座材料为Q235F和Q235。冈Q235F有缺El敏感及夹层等缺陷，因此仪能用于塔在常温操作、裙座设计温度高于20的场合，且应根据风载荷或其他载荷的影响确定裙座的壁厚。当裙座的设计温度等于或低T 20。C时，裙座筒体材料应选择1 6Mn，而且材料应具有在相应温度下的冲击韧性指标。裙座往往有保温或防火层，这时裙座材料应考虑到保温或防火层敷设的具体情况2.6.5地脚螺栓的设计 地脚螺栓一般用Q235钢，即为光圆的。螺纹钢（Q345）强度大，螺母的丝扣没有光圆的容易。对于光圆地脚螺栓而言，埋深一般为其直径的25倍，然后做一个120mm左右长的90度弯钩。如果螺栓直径很大（如45mm）埋深太深的话，可以在螺栓端部焊方板，即做一个大头就可以了（不过也是有一定要求的）。埋深和弯钩都是为了保证螺栓与基础的摩擦力，不至于使螺栓发生拔出破坏。地脚螺栓的抗拉能力就是圆钢本身的抗拉能力了，大小等于截面面积乘以抗拉强度设计值（140MPa）就是设计时的允许抗拉承载力。地脚螺栓一般用Q235钢，即为光圆的。好像我还没有见到过用螺纹的情况，不过要是受力需要的话也未尝不可。螺纹钢（Q345）强度大，做螺母的丝扣没有光圆的容易。对于光圆地脚螺栓而言，埋深一般为其直径的25倍，然后做一个120mm左右长的90度弯钩。如果螺栓直径很大（如45mm）埋深太深的话，可以在螺栓端部焊方板，即做一个大头就可以了（不过也是有一定要求的）。埋深和弯钩都是为了保证螺栓与基础的摩擦力，不至于使螺栓发生拔出破坏。所以，地脚螺栓的抗拉能力就是圆钢本身的抗拉能力了，大小等于截面面积乘以抗拉强度设计值（140MPa）就是设计时的允许抗拉承载力极限抗拉能力就是将其截面面积（此时应当是螺纹处的有效面积）乘以钢材的抗拉强度（Q235抗拉强度是235MPa）。由于设计值偏于安全，所以设计时的抗拉力小于极限抗拉力。2.6.6接管，气液进料管，气体出口管的选用GB150中钢管标准GB8163壁厚只能用小于等于10，如果大于10是否也能用。GB9948、 GB6749钢管最大直径273，规格太少选用受限制，是否能用GB5310，但GB150中没有推荐用 GB5310。 壁厚10mm的20#钢管采购的是GB8163钢管，但按GB150中许用应力表看GB8163钢管壁厚上限为10mm，而且计算书中也是按GB9948钢管计算的。GB8163不是唯一能用的钢管，钢管的代用关系基本上是GB5310GB6479GB9948GB8163。2.6.7人孔和手孔人、手孔结构型式的选择应根据孔盖的开启频繁程度、安装位置平密封性要求、盖的重量以及盖开启时所占据的空间位置等因素决定。孔盖需经常开闭时，宜选用快开式人、手孔。为防止人、手孔简节造成的死区，必要时可选用带芯人、手孔。人孔盖的重量超过35kg时，应选用铰接式、悬挂式等结构。设置在容器底部或较高部位(离地面或操作平台2m以上)的人孔，或设计温度低于一10C的人孔，其盖应有吊杆或铰链支持。常压人、手孔只适用于无毒和非易然介质，其允许工作压力(包括蒸汽压力和液柱压力)按标准规定。人孔直径应根据容器直径大小、压力等级、容器内部可拆构件尺寸、检修人员进出方便等因素决定。一般情况下人孔尺寸如下: 容器公称直径大于等于1000-1600mm时，一般选用DN450人孔; 容器公称直径大于1600 3000mm时，一般选用DN 500人孔; 容器公称直径大于3000mm时，一般选用DN600人孔.真空、毒性为高度、极度危害介质或设计压力大于2.5MPa的容器，人孔直径宜选小者。寒冷地区，人孔直径应不小于DN500,装设人孔的部位受到限制时，也可采用不小于400mm X 300mm的长圆形人孔或椭圆形人孔。手孔直径一般不小于DN150a检查孔直径一般不小于DN80.2.6.8塔顶吊柱对塔顶部吊柱的定位要求是：应使其旋转时可达到平台外起吊点上方，以及平台所有人孔的位置。塔的所有人孔一般尽量布置在检修侧，其背面当然就是管道测。所有平台上人孔最好在同一角度，当由于内件或者管道布置等其他原因不能布置在同一角度时，也要面向检修侧，这样吊下来的东西不会碰到下面的管道。同理管道尽量都布置在另一侧。, I3 T# f s: & Q塔顶吊柱设计考虑不仅吊装顶部人孔出来的塔内件，同时要兼顾侧面人孔的内件。假如吊柱旋转时不能达到所有人孔的中心线，至少要能够达到人孔的中心线附近。这其实和人孔件的夹角不能太大是一个道理2.6.9除沫器的概述丝网除沫器主要是由丝网、丝网格栅组成丝网块和固定丝网块的支承装置构成，丝网为各种材质的气 液过滤网，气液过滤网是由金属丝或非金属丝组成。气液过滤网的非属丝由多股非金属纤维捻制而成，亦可为单股非金属丝。该丝网除沫器不但能滤除悬浮于气流中的较大液沫，而且能滤除较小和微小液沫，广泛应用于化工、石油、塔器制造、压力容器等行业中的气液分离装置中。 除沫器结构与安装形式2.7塔设备的材料选择 在选择材料时应考虑以下条件：在使用温度下有良好的力学性能,即较高的强度,良好的塑性和冲击韧性以及较低的缺口敏感性. 要求具有良好的抗氢,氮等气体的腐蚀性能.! s- j! A S, q( |* O, ?. 要求具有较好的制造和加工性能，并具有良好的可焊性。热稳定性好。容器的使用条件，如压力、温度、介质.! - O! F) We- C- _9 Y2 h（）材料的力学性能F7 |G I, T. _; - : t5材料的耐腐蚀性能& V8 L9 Q3 q7 P1 A$ b材料的加工性能以及价格等等应根据所提纯的物料的特性（是腐蚀性溶液还是非腐蚀性溶液、物料的粘度大还是小等）进行材料的选择根据操作条件选择材料的使用温度、耐压程度等。7 : k9 V4 v7 e: ? MT% E. 还要确定所选材料的标准；最后确定材料的价格问题.2.7.1各部分材料的选择 钢材塔体 有色金属或非金属耐蚀材料 钢壳衬砌、衬涂非金属材料 内件塔板: 钢为主, 陶瓷、铸铁为辅填料: 瓷、钢、铝、石墨、尼龙、 聚丙烯塑料、塑料编织成网裙座：一般为碳钢 2.8塔体与裙座之间的连接裙座与塔体封头连接 裙座直接焊接在塔底封头上，可采用对接焊缝或搭接焊缝。在没有风载荷或地震载荷时，对接焊缝承受容器重量产生的压缩载荷，搭接焊缝则承受剪切载荷。相比而言，搭接焊缝受力情况较差，在一些小塔或受力较小的情况下采用。在长期的生产过程中,塔体与裙座连接焊缝将产生大量的环向裂纹,严重的曾造成塔体整圈脱落.,而且可以参照的传统处理方法大都是打磨补焊.而由于对热应力的产生机理认识不足,为了防止塔体倾覆,往往错误地认为塔体需要加固,因此在裙座与塔体间焊接加固支耳.,补焊后往往很快又会开裂,越加固,开裂反而越严重。 2.9塔设备的防振概述当风流经塔设备时,在塔背风而的两侧将周期性地出现卡曼旋涡,旋涡自塔壁脱落的频率为f=st。/D。(1) 式中。为风速cm/s:D。为设备的外径cm;st为斯特罗哈准数,当雷诺数在300到2x105范围内时其值为0.2. 如果f与塔的自振频率f。一致时,塔将产生共振。这时不仅会影响塔的正常操作,还将导致设备的破坏.为了避免塔的共振,国外一些学者曾进行了一些科学研究工作,提出了一些防振结构,有的已在工程中应用并列为专利.这些防振结构,从原理上讲,大体有以下三个方面:一手图1有铰座的塔设备示意图1一塔体;2一螺栓,3一半圆环形板,4一楼板或刚性支架。塔在操作时的激振力的频率不得在塔体第一振型固有频率的0.85-1.3倍范围内：增大塔的固有频率 采用扰流装置 增大塔的阻尼 2.10塔设备的技术要求工业上对塔设备有一定的要求，概括起来有以下几个方面：（1）生产能力要大，即塔单位截面的处理量要大。 （2）分离效率要高，对于板式塔，要求板效率大；对于填料塔，则要求等板高度HETP小.这样，达到规定分离要求的塔高可以降低。（3）要有适当的的操作弹性，即允许气体即液体的负荷在一定的范围内变化，塔仍能正常操作而保持高的分离效率。（4）对气流的阻力要小，这对于减压精馏尤其重要；对于填料塔，低压降往往与高的处能力相联系。（5）结构简单，易于加工制造，维修方便。此外，对于有些应用场合，对于耐腐蚀性，不易堵塞等方面还会有特殊要求。3 设计计算3.1 设计条件表3-1 设计条件设计压力（MPa）0.1设计温度()410介质丙笨腐蚀裕量（mm）4焊接接头系数0.85抗震设防烈度7度0.15g场地土类型类（第一组）地面粗糙度类型B类基本风压450N/m保温材料棉保温层厚度（mm）1003.2 塔的示意图及主要尺寸图3-1 示意图3.3 计算部分3.3.1筒体和封头的厚度计算筒体和封头材料选用20R（屈服强度,许用应力，设计温度，大圆筒直径=6400，小圆筒的直径。（1） 对于大圆筒， ，410时20R的弹性模量假设则：由给出的设计条件可以知道此外压圆筒上必须设置加强圈，将长圆筒转化为短圆筒，加强圈的最大间距为：取加强圈的间距，,通过查GB1501998图62及结合内插法得=,然后查GB150-1998图6-4，及结合内插法得:当时，=46.5： 假设符合要求。（2）与大圆筒相连接的球壳 假设，14，, 通过查GB150-1998图6-4及结合内插法得=54.5： 假设符合要求。（3）对于小筒体假设，则12，3232，=3764.5mm，小筒体上也要设置加强圈，取。，通过查GB150-1998图6-4及结合内插法得，=50=0.186. 假设符合要求。（4）与小筒体连接的球壳 假设 ，则12， =0.0009通过查GB150-1998图6-4及结合内插法得B=66MPa 假设符合要求。3.3.2塔式容器质量计算圆筒壳，裙座壳和封头的质量： 附属件质量： 内构件质量： 保温层质量： 平台、扶梯质量（笼式扶梯单位质量40）： + 物料质量： 水压试验时质量： 塔式容器操作质量： 塔式容器最大质量： 塔式容器最小质量： 将全塔沿高分成8段，其中裙座分为2段，筒体分为6段（如图3-2所示），其各段质量列入表3-3中。图3-2 分段图 表3-3 段号1234567810683.727086.817236.417236.417236.417236.417236.48305.401809.620267202672026720267202670001987.61987.61987.61987.61987.61096.1729.32008.81278.31278.31278.31278.31278.31234.402517.614098.714098.714098.714098.714098.70031904.4155623.4155623.4155623.4155623.4155623.4420891264532218.9548685486854868548685486813515.41264564123.9196392.7196392.7196392.7196392.7196392.753086.81264532218.930547.630547.630547.630547.630547.613226.73.3.3开孔补强（1）塔口，取接管，接管材料为10号钢。强度削弱系数： 接管有效厚度： 开孔所需补强面积： = =17064.96 有效宽度B， 取大值故。有效高度，外侧有效高度取小值故mm。内侧有效高度。封头多余金属面积： =1408 接管计算厚度： 接管多余金属面积： mm接管区焊缝面积（焊脚取6.0mm）：有效补强面积： 9696.5mm因为AA，所以开孔后需要另行补强,补强面积为:A=-=17064.96-9296.5=7368.45mm（2）人孔，接管材料为10号钢。强度削弱系数： 接管有效厚度：开孔所需补强面积： 7317.12有效宽度B，取大值故。有效高度，取塔体多余金属面积： =- 接管计算厚度：接管多余金属面积： =接管区焊缝面积（焊脚取6.0mm）：有效补强面积： 因为AA，所以开孔后需要另行补强,补强面积为:A=-通过对筒体稳定性校核，轴向应力，轴向强度以及稳定性校核，地脚螺栓的强度校核，以及塔体与筒体裙座对接焊缝校核，均满足设计要求，该