硫磺回收装置再生塔机械设计书.doc

学号： 毕业设计说明书硫磺回收装置再生塔机械设计Sulfur Recovery regeneration tower mechanical design学院 机电工程学院 专业 化工设备与机械 班级 学生 指导教师（职称） 完成时间 2014 年 3 月 3 日至 2014 年 6 月 8 日43 / 54广东石油化工学院本科毕业设计（论文）诚信承诺保证书本人郑重承诺：硫磺回收装置再生塔机械设计毕业设计的内容真实、可靠，是本人在 指导教师的指导下，独立进行研究所完成。毕业设计中引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处，如果存在弄虚作假、抄袭、剽窃的情况，本人愿承担全部责任。 学生签名： 年 月 日专业负责人批准日期 毕 业 设 计 任 务 书院（系）： 机电工程学院 专业： 化工设备与机械 班 级： 学生： 学号： 一、毕业设计课题 硫磺回收装置再生塔机械设计 二、毕业设计工作自 2014 年 3 月 3 日起至 2014 年 6 月 8 日止三、毕业设计进行地点 ： 学校、实习公司 四、毕业设计的内容要求： 一、设计参数： 塔内直径mm：2200 操作介质：贫液、再生酸性气 塔内塔盘数：23 设计压力MPa：0.5 基本风压值：690 Pa 设计温度：80 焊缝系数：0.85 最高工作温度：165 腐蚀裕度：碳钢3mm；不锈钢1mm 塔总高mm：28568 隔热材料：岩棉 地震烈度： 7 隔热厚度mm：80 二、设计要求： 任务明确，设计思路清晰，符合GB150钢制压力容器规范要求；选型正确合理， 论证充分，符合规范标准要求；计算准确；绘图规范符合要求。具体如下：1明确设计的目的和意义； 2对塔体及塔内主要部件材质的进行选择与论证。 3结构型式的设计选择与论证，包括： （1）塔盘、封头、裙座、法兰、进出口结构型式的选择； （2）平台、扶梯结构型式的选择； （3）塔顶、塔底与进料空间高度的确定； （4）绘制塔体简图及开孔一览表； 4设计计算，包括：强度及稳定性计算，包括以下内容： （1）主要设计参数的确定及说明； （2）塔体、封头的最小厚度及设计厚度的确定； （3）水压试验应力校核； （4）塔体轴向稳定与强度校核计算； （5）地脚螺栓的强度计算与基础环设计； （6）开孔补强计算； （7）塔体挠度计算； 指导教师 接受毕业设计任务开始执行日期 2014 年 3 月 3 日学生签名 摘要硫磺回收装置的就是对炼油过程中产生的含有硫化氢的酸性气，采用适当的工艺方法回收硫磺，实现清洁生产，达到化害为利，变废为宝，降低污染，保护环境的目的，并同时满足产品质量要求，降低腐蚀，实现装置长周期安全生产等诸多方面要求。由于硫磺产品应用日益扩大和硫磺市场价格的快速提升，硫磺回收装置不仅仅是环保装置，也是产生巨大经济效益的生产装置。这次的设计是硫磺回收装置再生塔机械设计。通过自己的查找资料，分析设计要求 ，并且根据相应的计数公式来确定塔的结构。首先通过设计条件，确定设计的步奏。对塔体，裙座，内件，封头等结构进行选型和材料的选择，并且计算壁厚，进行强度校核，绘制相应的塔体绘制塔体简图及开孔一览表，最后给出相应的技术要求。硫磺回收装置再生塔机械设计中严格按照相关标准来进行设计，例如GB150,GB 713-2008 锅炉和压力容器用钢板等等。保证设计符合生产的需要和达到安全的要求等级。在设计的同时会引用到相应的参考资料，在设计的最后会进行相应的标出。关键词：再生塔 机械设计 AbstractSulfur recovery unit is produced in the refining process of acid gas containing hydrogen sulfide, the introduction of appropriate technological process recovery of sulfur, implementation of cleaner production, to reach victims, to reduce pollution, the purpose of protecting the environment, and at the same time meet the requirements of product quality, reduce corrosion, realization of long period safety production device, and many other aspects. Because the sulfur product application and sulfur growing market price of rapid ascension, the sulfur recovery unit is not only environmental protection device, is also a huge economic benefit of production equipment. This is designed to be regenerated sulfur recovery unit tower mechanical design. Through their search for information, analysis and design requirements, and to determine the structure of the tower according to the corresponding count formula. First, by design conditions, determine the design of the step-outs. On the tower, skirt, trim, seal top structure selection and choice of materials, and calculate the wall thickness, strength check, draw the appropriate tower tower sketch and draw a list of openings, and finally gives the corresponding technical requirements. Sulfur Recovery regeneration tower in strict accordance with the relevant mechanical design standards for the design, such as GB150, GB 713-2008 boiler and pressure vessel steel plate and so on. Ensure that the design meets the needs of production and meet safety requirements levels. In the design will also referenced to the appropriate reference in the final design will be marked accordingly. Keywords: Regeneration tower Mechanical design目录摘要IAbstractII绪论1第一章 设计参数及要求21.1符号说明2第二章 材料选择42.1塔体主体材料的选择42.2裙座的材料选型4第三章 主要元件结构型式的选择及论证53.1板式塔简介53.2塔盘的选型53.3塔盘、封头、裙座、法兰、进出口结构型式的选择63.3.1 塔盘结构形式的选择63.3.2 封头结构型式的选择与论证113.3.3辅助装置及附件的选择与论证123.3.4法兰的结构型式选择与论证153.3.5容器的接口管与凸缘183.3.6 进出口结构型式设计183.4 平台和梯子结构型式的确定203.4.1 平台结构型式的确定203.4.2 梯子结构型式的确定213.4.3 本次设计的平台和梯子的设置223.5 塔顶、塔底与进料空间高度的确定223.5.1 塔顶空间高度的确定223.5.2 塔底空间高度的确定233.5.3 进料空间高度的确定23第四章 塔体的机械设计及计算244.1壁厚厚度计算244.1.1封头的选型和厚度计算244.1.2塔体厚度的确定244.2各部位质量计算254.2.1塔设备质量载荷计算254.2.2圆筒体、裙座和封头的质量计算254.2.3附件的质量254.2.4内构件（浮阀塔盘）质量264.2.5保温层质量264.2.6平台、扶梯的质量264.2.7操作时物料质量274.2.8水压试验质量274.2.9质量汇总表274.3风载荷与风弯矩的计算284.3.1风载荷的计算284.3.2风弯矩的计算304.4地震弯矩的计算304.4.1地震载荷的计算304.4.2地震弯矩的计算324.5塔体和裙座危险截面强度与稳定性校核344.5.1截面的最大组合轴向拉应力校核344.6塔体水压试验和吊装时的应力校核354.6.1水压试验时各种载荷引起的应力354.6.2水压试验时应力校核354.7基础环设计364.7.1基础环尺寸364.7.2基础环的动力校核364.7.3基础环的厚度364.8地脚螺栓设计374.8.1地脚螺栓的最大拉应力374.8.2地脚螺栓的螺纹374.9开孔补强374.10挠度计算39总结41附录一 有关部件的质量42附录二 螺纹小径与公称直径对照表42参考文献：43绪论 塔设备在化工、炼油、医药、食品及环境保护等工业行业有大量的应用，它是一种重要的单元操作失败。它的应用面广，量大。塔设备无论其投资费用还是所消耗的钢材重量，在整个过程设备中所占得比例都相当大！塔设备的作用是实现气(汽)-液相或液-液相之间的充分接触，从而达到相际间进行传热及传质的目的。塔设备广泛用于蒸馏、吸收、介吸（气提）、萃取、气体的洗涤、增湿及冷却等单元操作中，它的操作性能好坏，对整个装置的生产，产品、产量、成本以及环境保护、“三废”处理等都有较大的影响。因此对塔设备的研究一直是工程界所关注的热点。随着石油、化工的迅速发展，塔设备的合理造型及设计将越来越受到关注！而本设计的目标是硫磺回收装置再生塔机械设计。针对硫磺回收装置再生塔塔身钢材的选定、结构设计，其中结构主要包括有塔盘、封头、裙座计设及结构式选型。强度校核、稳定性能力计算，其中包括塔体，封头最小厚度及设计厚度的确定。水压力应力校核。通过这次设计，日后必定能使个人对塔设备的认识有更加深刻的了解，并且达到更加高的层次！第一章 设计参数及要求1.1符号说明 - 计算压力， ； - 圆筒或球壳内径，；-圆筒或球壳的最大允许工作压力，； - 圆筒或球壳的计算厚度，；n - 圆筒或球壳的名义厚度，；e - 圆筒或球壳的有效厚度，；- 圆筒或球壳材料在设计温度下的许用应力，； - 圆筒或球壳材料在设计温度下的计算应力，； - 焊接接头系数；C - 厚度附加量，；表1.1塔设备设计计算常用符号及说明符号符号说明符号符号说明系数，按GB-150相关章节，壳体和裙座的质量，kg塔设备壳体内直径，mm内件质量，kg基本环内直径，mm保温材料质量，kg裙座壳体外直径，mm平台，扶梯质量，kg基本环外直径操作时塔内物料质量，kg塔顶管线外径，mm塔设备第i段的操作质量，kge偏心质量重心至塔设备中心线的距离，mm距地面hk处的集中质量（见图5-4），kgE设计温度下材料的弹性模量，塔设备的当量质量，取=0.75mo，kg风压高度变化系数，按表5-7选取任意计算截面I-I的基本振型地震弯矩，塔设备底截面处的垂直地震力，N底截面0-0处的地震弯矩，塔设备任意设计截面I-I处垂直地震力，N任意计算截面I-I处的风弯矩，集中质量mk引起的基本振型水平地震力，N底截面0-0处的风弯矩，g重力加速度，取g=9.8m/任意计算截面I-I处的最大弯矩，H塔设备高度，mm基本风压值，N/m塔设备顶部至第i段截面的距离，mm基本环计算厚度，mm塔设备第i段集中质量距地面的高度，mm圆筒的有效厚度，mm第i段，第i-1段的截面惯性矩，封头的有效厚度，mmK载荷组合系数，取K=1.2裙座的有效厚度，mm体形系数，取=0.7圆筒的的名义厚度，mm笼式扶梯当量宽度，当无确切数据时，可取=400mm封头的名义厚度，mm操作平台当量宽度，mm裙座的名义厚度，mm第i计算段长度（见图5-7），mm管线保温层厚度，mm操作平台所在计算段的长度，mm塔设备第i段保温层的厚度，mm人孔，接管，法兰等附属件质量，kg由内压和外压引起的轴向应力，偏心质量，kg重力及垂直地震力引起的轴向应力，塔设备操作质量，kg最大弯矩引起的轴向应力，液压试验时，塔设备内冲液质量，kg试验压力引起的轴向应力，设计温度下圆筒材料的许用轴向应力，试验介质的密度（用水时，/cm）,kg/cm第二章 材料选择2.1塔体主体材料的选择 本装置为硫磺回收装置再生塔。设计压力0.5Mpa。设计温度80，最高温度165.操作介质为贫液、再生酸性气体。塔体是塔设备的外壳，由等直径和等壁厚的圆筒和两个封头组成，塔体除满足工艺条件下的强度、刚度外，还应考虑风力、地震、偏心载荷所英气的强度、刚度问题，以及吊装、运输、检验、开停工作等的影响，所以选择塔体的材料很重要。压力容器用钢可分为碳素钢，低合金钢和高合金钢。根据此塔的部分数据知道此塔不属于高温高压容器，塔主体材料不可能用大量的高合金钢制造。碳素钢强度较低，塑性和可焊性比较好，价格低廉，常用于常压或者低压，中压容器的制造。也可以用于支座垫板等零件的材料。故塔体主体钢材用Q245R。2.2裙座的材料选型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，故选用常用的裙座材料Q235-A。）裙座材料选用Q235-A，常温屈服点。=7.85g/，第三章 主要元件结构型式的选择及论证3.1板式塔简介一类用于气液或液液系统的分级接触传质设备，内部有一定数量的塔盘，气体自塔底向上以鼓泡喷射的形式穿过塔盘上的液层，使气液两相充分接触，进行传质，气液两相的组份浓度呈阶梯式变化。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。它包括浮阀塔、泡罩塔和筛板塔。浮阀塔有活动泡罩、圆盘浮阀、重盘浮阀和条形浮阀四种形式。3.2塔盘的选型1泡罩塔泡罩塔主要结构包括泡罩、升气管、降液管。尽管泡罩塔有操作弹性大，板效率高，处理量大的优点，但由于其结构复杂，造价高以及压降大，使用上受到一定的限制。2筛板塔筛板塔的主要优点是结构简单。与泡罩塔相比，造价可低40%左右，同时生产能力可提高20%40%；板效率提高10%15%；压降可降低30%50%。其缺点是易漏液，操作弹性较小。3浮阀塔浮阀塔是现今应用最广的一种板型。浮阀塔的突出特点是操作弹性大，因浮阀可在一定的范围内自由升降以适应气量变化，而气缝速度几乎不变，其操作弹性为59。比筛板、泡罩、舌型等塔板大得多；压力降一般为400660Pa；由于压力降及雾沫夹带均小，故板间距可缩小。一般浮阀塔在生产能力、塔板效率及结构简单方面优于泡罩塔而不及筛板塔。4 舌形塔板、浮舌塔板和斜孔塔板三者均为喷射型塔板。舌型塔板汽流经舌孔流出时，促进了液体流动，因而大液量时不会产生大的液面落差，同时由于汽、液并流，大大减少了雾沫夹带。缺点是操作弹性小，塔板效率低。浮舌塔板，既有舌形塔板处理量大，压降低，夹带小的优点，又有浮阀弹性大、效率高的优点。缺点是舌片易损坏。斜孔塔板采用孔口反向交错排列，避免了气、液并流造成的气流不断加速现象，因而液层低而均匀，雾沫夹带小，板效率有所提高，但由于开孔固定，操作弹性较小。5 穿流式栅板塔由于省去了溢流装置，该塔板有生产能力大，结构简单，压力小，不易堵塞的优点，但操作弹性小，塔板效率较低。综合考虑后，本设计选用浮阀塔盘。而浮阀又可分为两类：分别是盘状浮阀，和条状浮阀。考虑到盘状浮阀在操作过程中有时阀片会旋转或卡死等现象，故采用条状浮阀，如右图: 图3.1条状浮阀3.3塔盘、封头、裙座、法兰、进出口结构型式的选择3.3.1 塔盘结构形式的选择1塔盘的形式(1)板式塔塔盘可分为溢流式和穿流式两类。因为溢流式塔盘有降液管，塔盘上的液层高度可通过溢流堰高度来控制，因此溢流式塔盘操作弹性大，且可保证一定的效率，而穿流式塔盘的操作弹性小，效率较差，因此使用溢流式塔盘。图3.2板式塔盘（2）塔盘结构分为整块式与分块式塔盘一般塔径在800mm900mm以下时，为了便于安装与检修，建议采用整块式 塔盘；当塔径在800mm900mm以上时，人可以在塔内进行装拆，可采用分块式塔盘。分块式塔盘是把若干块塔盘板通过紧固件连接在一起，组成一个完整的塔板。而本设计塔径为2200mm，因而本塔全采用分块式塔盘。2液体在塔板上的流型当液体在塔板上流动时，除要克服与上升气流接触而产生的阻力外还要克服流经塔板上的构件而产生的阻力。经过的距离越长，阻力也越大。因而在塔板上形成液面落差，使上升的气流不能均匀分布，导致塔板效率降低。因此，正确选择液体在塔板上的流型予以重视，特别是在液量与塔径很大的场合。液体的流型主要有以下几种：（1）单流（或单溢流）型是最简单也是最常用的一种。液体横流过整块塔板，行程长，塔板效率好。但在液量与塔径过大时，液面落差大，塔板效率差。（2）双流（或双溢流）型液量较大或塔径较大时采用。因缩短了液流的行程，有利于减少液面落差，同时也降低溢流堰上液流强度与降液管负荷。（3）U形流型液气比小时采用，其液流行程虽长，液面落差不会太大。（4）其他流型液量与塔径都很大时，用四流型或阶梯型更为合适。可减少液流行程，降低液面落差，但结构较为复杂。液体的流型选用单溢流型。单溢流分块式塔板如图3.2所示：图3.3单溢流塔板 3降液管与受液盘（1)降液管可分为圆形降液管和弓形降液管。降液管是塔板间液体流动的通道，也是溢流液中夹带的气体得以分离的场所。圆形降液管的流通面积小，没有足够的空间分离溢流液中的气泡，气相夹带严重，塔板效率较低。由于泡沫分离不好，容易产生拦液，影响塔板的操作弹性，塔板面积的利用率也较低，因此除液体负荷很小的小塔以外，一般均推荐采用弓形降液管。弓形降液管适用于大液量及大直径的塔，塔盘面积的利用率高，降液能力大，气-液分离效果好。本设计采用弓形降液管。如下图3.3(a、b、c)所示:（a）垂直式 （b）倾斜式 （c）阶梯式图3.4弓形降液管(2) 受液盘为了保证降液管出口处液封，在塔盘上设置受液盘，受液盘可分为凹形受液盘和平形受液盘。受液盘的型式对侧线取出、降液管的液封和液体流入塔盘的均匀性都有影响，考虑到以上因素，对于800mm以上的大塔，一般采用凹形受液盘，因为这种型式便于液体的侧线抽出；在液流量较低仍可形成良好的液封；对改变液体的流向具有缓冲作用。本设计采用凹形受液盘。 图3.5 凹形受液盘上液体 图3.6 凹形受液盘结构4溢流堰 溢流堰有保持塔盘板上一定液层高度和促使液流均匀分布的作用。常见的溢流堰长度为：单溢流型为lw=(0.60.8)Di，双溢流型为lw=(0.50.7)Di。堰上液流强度不宜超过100130，国内推荐最好小于60。溢流堰的高度根据物料性质、塔型，液相流量及塔板压力降确定。由于本塔设备采用凹形受液盘，故不设入口堰。5折流挡板 塔盘上容易发生流体短路的地方，如主梁上方，靠近塔壁处等，应设置折流挡板。折流挡板的高度为溢流堰高度的两倍，如无溢流堰时，可取为塔盘上液层高度的两倍。折流挡板的厚度，不小于塔盘板的厚度。折流挡板可制成可折结构或焊于塔盘上的固定结构。本设计采用可拆式折流挡板。6浮阀的数目与排列 浮阀塔的操作性能以板上所有浮阀处于刚刚全开时的情况为最好，这时塔板的压强降及板上液体的泄漏都比较小而操作弹性大。浮阀的开度与阀孔处气相的动压有关，而动压又取决与气体的速度与密度。阀孔气速与每层板上的阀孔数N的关系如下： （3.1）式中：Vs上升气体的流量，；d阀孔的直径，d=0.039m。浮阀在塔板鼓泡区内的排列有正三角形与等腰三角形两种方式，按照阀孔中心联线与液流方向的关系，又有顺排与叉排之分，如图所示。叉排对气、液接触较好,故一般都采用叉排。 一层板上的阀孔总面积与塔截面积之比称为开孔率,开孔率也是重塔气速和阀孔气速之比。塔板的工艺尺寸计算完毕,应该算塔板开孔率,对常压塔或减压塔开孔率在10%-14%之间。 (a)顺排 （b）叉排 图3.7 浮阀在塔板鼓泡区内的排列方式7塔盘的紧固件塔盘的紧固件是组装分块式塔盘的连接构件.用于塔盘板的分块及其与支持圈,支持板,受液盘或主梁间的连接。有螺纹紧固件，螺纹卡板紧固件，楔卡紧固件。为保证拆装的迅速、方便，避免因腐蚀而卡死，紧固件通常采用不锈钢材料。8螺纹紧固件纹紧固件可用于塔盘板之间的连接，有上可拆，下可拆与上下均可拆三种型式。（1）下图3.7，3.8,3.9为各种可拆连接图。图3.8塔板与支持圈的上可拆连接 图3.9下可拆连接 图3.10上下均可拆的螺纹连 图3.11螺纹卡板紧固件（2）螺纹卡板紧固件 主要适用于板式塔盘与支持板或支持圈的上可拆连接。由卡板，椭圆垫板，圆头螺栓和螺母组成。结构如4.0所示。（3）楔卡紧固件 因楔卡以楔紧代替连接，用作塔盘坚固件时，不怕锈蚀，也不会咬死，装拆方便，不易脱落。结构如图3.11；图3.12 X1型楔卡9、塔板的布置整个塔板可分为可分为四个区域：(1) 鼓泡区 虚线以内的区域为鼓泡区。塔板上气、液接触构件（浮阀）设置在此区域内，故此区为气、液传质的有效区域。(2) 溢流区 降液管及受液盘所占的区域为溢流区。(3) 破沫区 鼓泡区与溢流区之间的区域为破沫区，也称安定区。此区域内不装浮阀，在液体进入经液管之前，设置这段不鼓泡的安定地带，以免液体大量夹带泡沫进入经液管。（4）无效区 无效区也称边缘区，因靠近塔壁的部分需要留出一圈边缘区域，以供支承塔板的边梁之用。3.3.2 封头结构型式的选择与论证封头的结构设计要充分考虑其几何特性，承载能力和制造技术，作出全面的评论。封头的型式主要有图3.13所示几种：（a）半球形封头 （b）碟形封头 （c）椭圆形封头（d）无折边球形封头 （e）无折边锥形封头 （f）折边锥形封头 （g）平板封头图3.13 常见容器封头型式1半球形封头 这种封头的几何形状实际是半个球壳，由薄膜应力分析可知，其最大应力仅为同样直径圆筒筒体的一半，是各种封头中受力最好的一种；在相同容积中球形封头的表面积最小，因此最节省材料并广为应用。但从制造性能方面来看，其缺点是深度大，当直径较小时，整体冲压成型较难；当直径较大时，虽可采用分瓣冲压技术，但拼焊工作量较大。常用在高压容器上。2碟形封头 这种封头由三部分组成：球面、过渡段、圆筒直边段。在三部分的连接处造成了经线曲率发生突变，在过渡区边界上的不连续应力比内压薄膜应力大得多，故其受力状况不佳。但由于过渡段的存在降低了封头的深度，其成型加工还是比较方便的。3椭圆形封头 这种封头是由半个椭球面和一圆筒直边段组成，其结构设计充分吸取了半球形封头受力好和碟形封头深度浅的优点，其应用最广泛。由于椭圆形封头几何特性造成的经线曲率平滑连续，故封头中的应力分布比较均匀。4无折球形边封头 这种封头是部分球面封头与圆筒直接连接，其结构造型简单，由于球面与圆筒连接处曲率半径发生突变，而且两壳体因没有公切线而存在横向推力，所以产生相当大的不连续应力，所以这种封头只能用在压力不高的场合。5锥形封头 锥形结构的封头强度并不理想，但在生产工艺应用中，锥形封头有利于气体的均匀进出，也有利于悬浮或固体颗粒等的排放，并常作为不同直径圆筒的过渡段，因此也是压力容器最常用的受压元件之一。6平板封头 这是各种封头结构最简单、制造最容易的一种封头形式。因其承受横向载荷造成圆平板弯曲，受力状态最差，因此对于同样直径和压力的容器，采用平板封头的厚度最大，材料消耗最多。但由于制造最容易，在压力不高的场合仍可得到应用。 根据工艺过程、承载能力、制造技术等方面进行安全、经济、可靠的综合分析，考虑受力情况和封头造价，本设计的上、下封头均采用标准椭圆形封头。内封头采用无折边球形封头。3.3.3辅助装置及附件的选择与论证1裙座结构型式的选择与论证塔体常用的裙座支承，裙座结构有两种形式，为了制造方便，裙座一般选用圆筒形，当需要增加裙座筒体断面积惯性矩或者需要减小混凝土基础面顶面的正应力时，采用圆锥形。对直径小而细高的塔（当Dg1m，且H/Dg25或Dg1m且H/Dg30）为了提高设备的稳定性及降低地脚螺栓和基础环支承面上的应力，可采用锥形裙座。裙座较其它支座（如支脚）结构性能好，连接处产生的局部应力也最小。本设计采用圆筒形裙座；2. 裙座与塔体封头的连接裙座直接焊在塔釜封头上,焊接形式有搭接和对接两种。如图3.12所示，一般裙座筒体外径与塔釜封头的外径相等，裙座筒体与塔釜封头的连续焊缝应采用全焊透的连续焊，且与塔釜封头外壁圆滑过渡。（a）对接 （b）搭接图3.14 裙座与塔体封头的焊接形式图(b)为搭接型式,座体焊在塔体外侧,这种连接型式焊缝承受剪切载荷,受力情况较差,只是因为安装方便,才在一些小塔或焊缝受力较小的情况下采用。图(a)为对接型式,裙座筒体外径与塔体相同,焊缝承受压缩载荷,且使封头局部受载,为避免焊缝外应力集中,焊缝处应予以修磨,特别是低温塔及高寒地区的室外自支承塔,为了减少应力集中,不得采用高焊缝的结构。对较高或细长的塔,焊缝应进行探伤检查,采用对接焊缝时,若裙座与封头等厚,封头切线至裙座顶之距离h可查有关设计规定。本设计选用对接式焊缝。3地脚螺拴地脚螺栓座是由筋板和压板组成如图3.15所示： 图3.15地脚螺栓座的组成地脚螺栓较多时,筋板可以均匀布置。如图3.16(a)所示，此时压板可以制成圈。当相邻地脚螺栓的间距较大时,其间可布置几块筋板,如图3.16(b)所示： 3.16 （a） 3.16 (b)4.手孔和人孔人孔是安装或检修人员进出塔器的唯一通道。人孔的位置应便于人员进入任何一层塔板，但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，一般板式塔每隔1020层塔板或510，才设置一个人孔。板间距小的塔按塔板数考虑,但在气液进出口等须经常维修清理的部位，应增设人孔，另外在塔顶和塔釜，也应各设置一个人孔。在设置人孔处，塔板间距不得小于600mm，塔体上宜采用垂直吊盖人孔或回转盖人孔。 人孔的选择应考虑设计压力、实验条件、设计温度、物料特性及安装环境等因素，人孔法兰的密封面形式及垫片用材,一般与塔的接管法兰相同，操作温度高于350,应采用对焊法兰人孔。人孔应用JB标准,按设计压力及公称直径选用,手孔是为小直径塔而设,以便于塔内部件的清理,检查或拆装。5排气孔塔运行中可能有气体逸出,就会聚积在裙座与塔座封头之间的死角区中,它们或者是可燃的,或者是对设备有腐蚀作用的,并会危及进入裙座的检修人员,因此必须在裙座上部设置排气管或排气孔。当裙座上方设的防火层或保温层较厚时,排气管两端伸出裙座内外壁的长度应为敷设层厚度加50mm。当裙座上无敷设层时,可不用排气管而仅开设排气孔,排气孔的数量和排气管相同。孔直径d2=(50100)mm,孔中心至封头切线距离H=(130300)mm。6吊柱对安装在室外,无框架的整体塔设备,为了安装及拆卸内件,往往在塔顶设置吊柱。当高度在15m以上的塔，都设置吊柱。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，让经过吊钩的垂直线可以转到人孔附近，以便从人孔装入或取出塔的内件。起吊的载荷由零件的重量来确定，根据塔径决定其回转半径，然后选用标HG/T21639塔顶吊柱。3.3.4法兰的结构型式选择与论证1法兰类型由于生产操作的需要以及制造、安装、检修、和运输上的方便，压力容器经常要设计为可拆的结构。可拆联接型式很多，其中法兰联接最为普遍。为了保证容器正常而且安全的运行，可拆结构应满足以下几点：联接处密封可靠；有足够强度；能迅速并多次重复装拆；经济合理。在法兰密封结构中，法兰为被联结件，其作用是将拧紧联接螺栓产生的压紧力传递到密封垫片上，并与密封垫片均匀地紧密接触，形成必要的密封条件。法兰联接结构是一个组合件，它由联接件、被联接件、和密封元件组成。由于操作条件，垫片材料和结构型式的不同，法兰的受力也不同，加之安装与拆卸的考虑和使用场合各异，法兰按结构可以分为以下几种型式：(1) 整体法兰: 这类法兰通常带有一个锥形截面的颈脖。由于锥颈的作用，这种法兰的强度和刚度都较高，适用于压力、温度较高的重要场合。但是这类法兰与壳体形成一整体，法兰受力后会使容器产生附加弯曲应力。如图3.15所示：图3.17 整体法兰 (2) 活套法兰: 这类法兰并不直接固定于壳体上,只是松套在凸缘或翻边上,故又称为自由法兰。活套法兰受力与整体法兰不同，它不会在容器或管子上产生附加弯曲应力。活套法兰的优点是：形状简单，制造方便，安装和更换方便；可以采用与设备不同种类的材料，从而可以节省贵重金属。但由于法兰要承受全部载荷，其厚度尺寸要大一些。如图3.16所示： 图3.18活套法兰(3) 平焊法兰: 这是中、低压容器或管道上最常用的法兰型式。这类法兰的受力特性介于整体法兰与活套法兰之间。这类法兰结构简单，加工方便。我国国家标准（GB150-89）钢制压力容器规定对于平焊法兰为简易起见，当满足下列条件时也可按活套法兰计算：015mm，Di/0300, p2MPa,操作温度小于或等于370。其中 0法兰颈部小端有效厚度，mmDi法兰内直径，mm综合考虑，本设计选用活套法兰。2法兰标准法兰的使用极其广泛，按不同使用场合，使用要求，法兰的尺寸多种多样，为了便于成批生产，提高生产效率，降低成本，保证质量和便于互换，我国有关部门已制定了一系列法兰标准。法兰标准是根据不同的公称直径和不同的公称压力制定的。3法兰密封一般说来，流体在密封口泄漏有两种途经：一是垫片泄漏，二是压紧面泄漏。在实际工作中，影响法兰联接密封的因素是多方面的，有正常因素也有不正常因素。从设计应考虑的影响因素分析，影响法兰密封的主要因素有：垫片性能；压紧面型式；螺栓预紧力；法兰刚度；操作条件等。其中最主要的是前两者，应从这两方面考虑。4压紧面选择压紧面主要根据工艺条件、密封口径以及准备采用的垫片等进行选择。压紧面的几何尺寸和表面加工质量要求，必须与相应的垫片相配合。在中、低压容器和管道中常用的法兰压紧面型式有三种：如图3.17所示图3.19 常用的法兰压紧面型式(1) 平面型密封面 这类密封结构简单，加工方便，便于进行防腐衬里。但这种压紧面与垫片接触面积较大，预紧时，垫片容易被挤到压紧面两侧，不易压紧，所以所需压紧力较大，密封性能较差。一般适用于压力不高，介质无毒，非易燃易爆场合。(2) 凹凸型密封面 这类压紧面是由一个凸面和一个凹面相配合组成。在凹面放置垫片，其优点是便于对中，能防止软质垫片被挤出，而且压紧面比平面型密封面窄，较易密封。使用于公称直径DN800mm ,公称压力PN1.66.4MPa的法兰联接 。(3) 榫槽型密封 这类压紧面是由一个榫面和一个槽面相配合组成，垫片放在槽内。由于垫片较窄，又受槽的阻力，不会被挤出，故此以上两种压紧面均易获得良好的密封效果。垫片较窄，压紧垫片所需的螺栓力较小，压力较高时，螺栓尺寸也不会过大。但是其结构与制造都比较复杂，更换垫片也较费事。凸面部分容易破坏，拆卸是要十分小心。这类密封面适用于易燃易爆、有毒介质，以及压力较高的重要场合。本设计，压力并不太高，综合考虑后选用凹凸型密封面。5垫片选择垫片是法兰连接的核心，密封效果的好坏主要取决与垫片的密封性能。在垫片选择时，应根据温度、压力及介质的腐蚀性确定垫片的材料，结构型式和尺寸。同时也应考虑垫片的价格，制造容易，更换方便等条件。常用垫片分为：非金属、金属、组合式垫片三种。(1) 非金属垫片: 非金属垫片的优点主要是柔软、耐腐蚀、价格便宜，但耐温度和压力性能较差。多用于常、中温和中、低压容器的法兰密封。使用最多的是石棉、橡胶及合成树脂材料。(2) 金属垫片:金属垫片具有耐高温、耐高压、耐油、耐腐蚀等优点。金属垫片材料一般并不要求强度高，而是要求韧性。常用材料有软铝、铜、软钢、不锈钢、合金等。金属垫片的截面形状有平形、波形、齿形、八角形等。金属垫片主要用于中、高温和中、高压的法兰联接密封。(3) 组合式垫片：组合式垫片采用金属和非金属材料配合特制而成。一般是用不同材料的金属薄板把非金属材料包裹起来，压制而成。金属材料在外层，可耐高温、耐腐蚀，非金属材料在内层，使垫片具有良好的弹性和回弹能力。这样一来，组合后的垫片可满足高温、振动、温度波动、高压等工作状态下的密封要求。综上所述可知，垫片的作用是封住压紧面之间的间隙，增大密封口阻力，阻止流体泄漏。因垫片与介质直接接触，所以，合理选用密封垫片，对法兰密封效果及法兰尺寸有很大影响。垫片选择应根据温度、压力，介质腐蚀性来确定，同时要考虑经济性，但是要全部满足是不可能的，具体选用时要从实际综合考虑。所以本设计选用金属垫片。3.3.5容器的接口管与凸缘 设备上的接口管与凸缘，既可用于装置测量、控制仪表，也可用于连接其他设备和介质的输送管道。 接口管图3.20接管焊接设备的接口管如上图(a)所示，接管长度可参照表3.4确定。铸造设备的接管可与筒体一并铸出，如图(b)所示。螺纹管主要用来接温度计、压力表或液面计等，根据需要可制成阴螺纹或阳螺纹，见图(c)。 表3.4 接管长度h mm 公称直径DN 不保温接管长 保温设备接管长 适用公称压力PN （MPa） 15801304.0 20501001501.6 703501502001.6 705001.02凸缘当接管长度必须很短时，可用凸缘(又叫突出接口)来代替接