4-1 塔设计说明书

塔设计说明书指导老师：李真 王凯伟团队成员：罗雄巍 王建志 秦柏城 许晓安 郭莎莎2019年“东华科技-恒逸石化杯”第十三届全国大学生化工设计竞赛天津大学仁爱学院GreenChem团队鄂尔多斯中天合创醋酸乙烯分厂年产20万吨VAC项目鄂尔多斯中天合创醋酸乙烯分厂年产20万吨VAC项目塔设备设计说明书目录第一章总述11.1过程设备的基本要求11.2过程设备设计的作用11.3过程设备设计与选型的主要内容1第二章塔设备的选择32.1塔设备设计依据32.2塔设备简介32.3反应产物预分塔设计42.3.1塔设备选择要求42.3.2塔型选择一般原则52.3.3板式塔的塔盘种类和选型6第三章板式塔设备设计83.1塔设备设计步骤（以T0201为例）83.2Aspen设计83.2.1塔设备操作参数优化83.2.2塔设备水力学数据优化103.3设计条件123.4T0201塔体结构设计143.4.1塔径计算143.4.2溢流装置163.5塔机械结构设计183.5.1塔高的确定183.5.2接管设计203.5.3壁厚设计223.5.4裙座的设计233.5.5人孔243.5.6地脚螺栓243.6强度校核243.7塔设备条件图42第1章 总述1.1 过程设备的基本要求过程设备最基本的要求是满足安全性与经济性，安全是核心，在充分保证安全的前提下尽可能做到经济。经济性包括经济的制造过程，经济的安装、使用与维护，设备的长期安全运行本身就是最大的经济。在满足工艺要求的前提下，为了确保安全与经济，过程设备应满足以下基本要求。首先，结构合理，安全可靠。过程设备上所有部件都必须有足够的强度、刚度和稳定性，可靠的密封性和一定的耐久性。其次，设备必须具有先进的技术经济指标，技术经济指标是衡量过程设备优劣的重要参数。再次，运转性能好，操作简单，运转方便；最后，还要具有优良的环境性能。上述要求很难全部满足，设计选用时应针对具体问题具体分析，满足主要要求，兼顾次要要求。1.2 过程设备设计的作用设备工艺设计是工程设计的基础。化工设备从工艺设计的角度可以分为两类：一类是标准设备或定型设备，是成批、成系列生产的设备，并可以从厂家的产品目录或手册中查到其规格及型号，可直接从设备生产厂家购买；另一类是非标设备或称非定型设备，是根据工艺要求、通过工艺计算及设备专业设计人员设计、需要专门设计的特殊设备，然后由有资格的厂家制造。1.3 过程设备设计与选型的主要内容1、 确定单元操作所用设备的类型。这项工作应与工艺流程设计结合起来进行。2、 确定设备的材质。根据工艺操作条件（温度、压力、介质的性质）和对设备的工艺要求确定符合要求的设备材质。这项工作应与设备设计专业人员共同完成。3、 确定设备的设计参数。设备的设计参数是由工艺流程设计、物料衡算、热量衡算、设备的工艺计算多项工作得到的。对不同的设备，它们有不同的设计参数。4、 对塔设备，需要确定进出口物料的流量、组成、温度、压力塔径与塔的2天津大学仁爱学院GREENCHEM团队材质、填料类型与填料高度或塔板类型与塔板数等，对于精馏塔还要确定塔顶冷凝器和塔底再沸器的热负荷、换热流体的种类等；对换热器，则需要知道热负荷、换热面积、冷热流体的种类及流量。5、 确定定型设备（即标准设备）的型号或牌号以及数量。定型设备是一些加工厂成批、成系列生产的设备，即那些可以直接向生产厂家订货或购买的现成设备。6、 对已有标准图纸的设备，确定标准图的图号和型号。随着中国化工设备标准化的推进，有些本来用于非标设备的化工装置，已逐步走向系列化、定型化。这些设备包括换热器系列、容器系列、搪玻璃设备系列以及圆泡罩、F1型浮阀和浮阀塔塔盘系列等，它们已经有了国家标准。7、 对非标设备，向化工设备专业设计人员提出设计条件和设备草图，明确设备的型式、材质、基本设计参数、管口、维修安装要求、支承要求及其他要求（如防爆口、人孔、手孔、卸料口、液面计接口等）。8、 编制工艺设备一览表。在初步设计阶段，根据设备工艺设计的结果，编制工艺设备一览表，可按非定型工艺设备和定型工艺设备两类编制。初步设计阶段的工艺设备一览表作为设计说明书的组成部分提供给有关部门进行设计审查。第2章 塔设备的选择2.1 塔设备设计依据表2-1塔设备设计依据内容出版日期及标准号化工设备设计全书塔设备2003-5压力容器GB150-2016塔式容器NB/T47041-2014压力容器封头GB/T25198-2010化工配管用无缝及焊接钢管尺寸选用系列HG/T20553-2011钢制管法兰、垫片和紧固件HG/T2059220635-2009补强圈JB/T4736-20022.2 塔设备简介塔设备是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一。它可使气（或汽）液或液液两相进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的。可在塔设备中完成的常见操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等。此外，工业气体的冷却与回收、气体的湿法静制和干燥，以及兼有气液两相传质和传热的增湿、减湿等。塔主要有板式塔和填料塔两种，它们都可以用作蒸馏和吸收等气液传质过程，但两者各有优缺点，要根据具体情况选择。1、 板式塔塔内装有一定数量的塔盘，是气液接触和传质的基本构件；属逐级（板）接触的气液传质设备；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。8天津大学仁爱学院GREENCHEM团队2、 填料塔塔内装有一定高度的填料，是气液接触和传质的基本构件；属微分接触型气液传质设备；液体在填料表面呈膜状自上而下流动；气体呈连续相自下而上与液体作逆流流动，并进行气液两相的传质和传热；两相的组分浓度或温度沿塔高连续变化。两种塔型的比较见下表:表2-2填料塔与板式塔的比较塔型项目填料塔板式塔压降小尺寸填料，压降较大，大尺寸及规整填料，压降较小。较大空塔气速（生产能力）小尺寸填料气速较小，大尺寸及规整填料气速较大。较大塔效率传统填料，效率较低，新型乱堆及规整填料效率较高。较稳定、效率较高液-气比对液体量有一定要求。适用范围较大持液量较小较大安装、检修较难较容易材质金属及非金属材料均可一般用金属材料造价新型填料，投资较大大直径时造价较低2.3 反应产物预分塔设计2.3.1 塔设备选择要求1、 生产能力大在较大的气液流速下，仍不致发生大量的雾沫夹带、拦液或液泛等破坏正常操作的现象。2、 操作稳定、弹性大当塔设备的气液负荷量有较大的波动时，仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作。并且塔设备应能保证长期连续操作。3、 流体流动的阻力小即流体通过塔设备的压力降小。这将大大节省生产中的动力消耗，以降低经常操作费用。对于减压蒸馏操作，较大的压力降还将使系统无法维持必要的真空度。4、 结构简单、材料耗用量小、制造和安装容易这可以减少基建过程中的投资费用。5、 耐腐蚀和不易堵塞方便操作、调节和检修。2.3.2 塔型选择一般原则选择时应考虑的因素有：物料性质、操作条件、塔设备性能及塔的制造、安装、运转、维修等。优先适用情况如下：表2-3填料塔与板式塔的优先适用情况填料塔板式塔在分离程度要求高的情况下，因某些新型填料具有很高的传质效率，故可采用新型填料以降低塔的高度。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。对于热敏性物料的蒸馏分离，因新型填料的持液量较小，压降小，故可优先选择真空操作下的填料塔。液相负荷较小。具有腐蚀性的物料，可选用填料塔。因为填料塔可采用非金属材料，如陶瓷、塑料等。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。容易发泡的物料，宜选用填料塔。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在较高压力下操作的蒸馏塔仍多采用板式塔。综合考虑，本项目采用板式塔。2.3.3 板式塔的塔盘种类和选型2.3.3.1 板式塔的塔板种类根据塔板上气、液两相的相对流动状态，板式塔分为穿流式和溢流式。目前板式塔大多采用溢流式塔板。穿流式塔板操作不稳定，很少使用。2.3.3.2 各种塔盘的性能比较工业上需分离的物料及其操作条件多种多样，为了适应各种不同的操作要求，迄今已开发和使用的塔板类型繁多。这些塔板各有各的特点和使用体系，现将几种主要塔板的性能比较列表2-4如下：表2-4几种主要塔板的性能比较塔盘类型优点缺点适用场合泡罩板较成熟、操作稳定结构复杂、造价高、塔板阻力大、处理能力小特别容易堵塞的物系浮阀板效率高、操作范围宽浮阀易脱落分离要求高、负荷变化大筛板结构简单、造价低、塔板效率高易堵塞、操作弹性较小分离要求高、塔板数较多舌型板结构简单、塔板阻力小操作弹性窄、效率低分离要求较低的闪蒸塔浮动喷射板压降小、处理量大浮板易脱落、效率较低分离要求较低的减压塔表2-5给出了几种主要塔板性能的量化比较。表2-5几种主要塔板性能的量化比较塔盘类型塔板效率处理能力操作弹性压降结构成本泡罩板1.01.051.0复杂1.0筛板1.21.41.430.5简单0.40.5浮阀板1.21.31.590.6一般0.70.9舌型板1.11.21.530.8简单0.50.62.3.3.3 筛板塔的优点1、 处理能力大相同条件下生产能力比泡罩塔高10%15%，板效率亦约高10%15%，而每板压力降则低30%左右。2、 结构简单安装容易，检修难度相对填料塔小，清洗容易，制造费用相比泡罩塔板和浮阀塔都要低。但操作弹性小，设计时需要选择适当的操作弹性。3、 气体压降低液面梯度小，气体分散均匀，传质效率较高。4、 使用周期长粘度稍大以及有一般聚合现象的系统也能正常操作。筛板塔的缺点是小孔径筛板易堵塞，不适宜处理脏的、粘性大的和带固体粒子的料液。从以上各点可以看出：筛板塔在蒸汽负荷、操作弹性、效率和价格等方面都比泡罩塔优越，结合本项目实际情况，反应产物预分塔初步选择筛板塔。第3章 板式塔设备设计3.1塔设备设计步骤（以T0201为例）使用ASPENPLUS获得水力学数据和塔直径，并进行水力学校核。设计封头、裙座、筒体等，确定塔高，使用SW6-2011进行塔的强度校核。表3-1设计所用软件名称用途AspenPlusV9.0初步估算SW6-2011机械强度设计与校核AutoCAD精馏塔平面布置图绘制3.2Aspen设计3.2.1塔设备操作参数优化优化目的：醋酸产品的纯度为99%，在保证分离要求的前提下，尽量减少设备费用和操作费用。通过由AspenPlusV9.0进行简捷计算后，得到塔的初步工艺参数，设计压力1.3bar，设计温度133，理论板数25块，加料板位置为12块，回流比1。通过灵敏度分析，对回流比、总板数、进料板位置进行优化，分析他们对塔顶水含量、塔底醋酸参量的影响。3.2.1.1确定理论塔板数位置选用RadFrac进行详细计算，输入简捷计算的结果。利用软件中的灵敏度分析功能，以理论塔板数为自变量，醋酸的摩尔流量为因变量做分析，得到下图：图3-1理论塔板数分析曲线图由图3-1可知，随着理论塔板数的增加，HAC的摩尔流量也随之增加，当理论塔板数为25，此时的HAC的摩尔流量达到最大,故采用理论塔板数为25的精馏塔。3.2.1.2确定进料板位置在此利用软件中的灵敏度分析功能，以加料板位置为自变量，HAC、VAC的摩尔流量为因变量做分析，得到下图：图3-2加料板分析曲线图由图3-2可知，随着加料板位置数的增大，摩尔流量呈先增后减的变化趋势。当加料板位置为第12块塔板是，此时的醋酸质量分率达到最大。故设计加料板位置为第12块塔板。3.2.1.3确定回流比在此利用软件中的灵敏度分析功能，以回流比为自变量，HAC、VAC摩尔流量为因变量做分析，得到下图：图3-3回流比分析曲线由图3-3可知，随着回流比增大，HAC摩尔流量呈递增的变化趋势，故当回流比为1时，此时的VAC和HAC摩尔流量为最优解。故设计的回流比为1。综上所述，经过AspenPlusV9.0中的灵敏度分析，对T0201进行参数优化。得到塔最终的设计参数。操作压力1.2bar，操作温度30。理论板数25，加料板位置为第12块，回流比为1。3.2.2塔设备水力学数据优化3.2.2.1板式塔初步设计当精馏塔的精馏段、提馏段的塔径按照各自段内上升蒸汽量进行计算，由于进料热状况的不同，致使两段塔径会有一些差异，若差异不大，圆整后尺寸相同，则全塔采用等径塔，反之，两段塔径差异很大，则用变径塔。由于塔的操作既要满足分离效率高同时又要满足塔的负荷性能的优化。因此利用AspenPlusV9.0的Sizing和Rating对T0201精馏塔进行分段设计和校核，分段校核结果如下表所示:水力学结果如下图：图3-4交互设计计算图3-5交互设计计算水力学结果水力学性能剖面图图下表：图3-6精馏段水力学性能剖面图图3-7提馏段水力学性能剖面图由校核结果可知每块塔板液泛因子（Floodingfactor）均介于0.60.85之间，每块塔板降液管液位高度/板间距（Backup/Trayspace）均介于0.20.5之间，降液管停留时间（Downcomerres.time）均大于4s，塔的初步设计与校核满足传质效率要求和负荷性能要求。3.2.2.2塔径圆整与水力学校核根据国内塔径制造规定，当塔径大于800mm时，增长区间习惯取100mm，故将精馏段、提馏段塔径圆整为2.6m。板式塔具体设计如图：图3-8圆整后板式塔设置尺寸水力学结果如下：图3-9圆整后水力学校核水力学性能剖面图下表：图3-10圆整后精馏段水力学性能剖面表图3-11圆整后精馏段水力学性能剖面表圆整后，由校核结果可知每块塔板液泛因子（Floodingfactor）均介于0.60.85之间，每块塔板降液管液位高度/板间距（Backup/Trayspace）均介于0.20.5之间，降液管停留时间（Downcomerres.time）均大于4s，塔径圆整后与校核满足传质效率要求和负荷性能要求。故该板式塔性能符合要求。3.3设计条件1、 设计压力该塔工作压力为1.3bar，设计压力取其工作压力1.1倍，因此设计压力为0.15MPa。2、 设计温度该塔工作温度最高为115，因此设计温度取118+15=135。3、 设备直径该塔上下两段圆整后均为2.6米，初取该塔直径为2.6米。4、 介质名称、组成和流量见表3-3塔进出口流股信息。5、 塔板数及进料板位置该塔理论塔板数为25块，理论进料板位置为第12块。6、 计算长度见3.5.1塔高的计算表3-2设计结果表项目设计压力/MPa设计温度/设备直径/mm理论塔板数理论加料板位置T02010.1313329002512表3-3塔进出口流股信息进口塔顶出口塔底出口摩尔流量kmol/hr634.269386.904247.365质量流量kg/hr46441.531453.614987.9体积流量I/min1472.7555.921265.661各组分摩尔流量kmol/hrC2H214.03698710.0014.03698712CH3COOH0.00046247242.26242.2562343VAC350.6981995.11355.8071137H2O6.493253670.006.493255885CO20.115936740.000.115936748C2H4O9.227038400.009.227038402C3H6O6.332255610.006.332420808各组分质量流量kmol/hrC2H2365.490.00365.49CH3COOH0.0314548.0814548.11VAC30191.76439.8330631.59H2O116.980.00116.98CO25.100.005.10C2H4O406.480.00406.48C3H6O367.780.01367.79各组分质量分率C2H20.010.000.01CH3COOH0.000.970.31VAC0.960.030.66H2O0.000.000.00CO20.000.000.00C2H4O0.010.000.01C3H6O0.010.000.013.4T0201塔体结构设计3.4.1塔径计算由于带有降液管，所以溢流式的塔板的塔截面实际分为了两个部分，即气体流通截面和降液管所占截面。若AT为塔板截面积，A为气体流通截面积，Af为降液管截面积，则：若设气体流通截面上的适宜气速为，当塔内处理的气体体积流量为，塔板的计算中，通常是以泛点气速作为的上限。一般取：根据索德尔斯和布朗公式：式中C为气体负荷因子，由C=C20l0.020.2计算,其中的C20由史密斯关联图查取。如图3-12所示图3-12史密斯关联图关联图横坐标即气液两相流动参数的确定：LSVSLV=0.03211.454561.63211.9926=0.1511、 塔板间距H塔板间距H的选取与塔高、塔径、物性性质、分离效率、操作弹性以及塔的安装、检修等因素有关。设计时通常根据塔径的大小，由表3-4列出的塔板间距的经验数值选取。表3-4塔间距参考数值塔径D/m0.3-0.50.5-0.80.8-1.61.6-2.02.0-2.42.4板距HT/mm200-300300-350350-450450-600500-800600综合考虑取板间距2、 板上液层高度h一般常压塔取hl=50100m，减压塔取hL=2530mm，故取板上液层高度hL=80mm，则液滴沉降高度为HT-hL=520mm。查取史密斯关联图可知：液相表面张力时的气体负荷因子C20=0.081m/s，由于所处理的液相表面张力为=0.0104213N/m，则需矫正：C=C20l0.020.2=0.081(0.01042130.02)0.2=0.071m/s则可求得泛点气速为：uf=CL-VV=0.071561.632-11.992611.9926=0.71m/s取，即u=0.57m/s，则可求得塔径为：塔径圆整后，D=2.9。综上，计算结果与AspenPlusV9.0水力学校核相吻合。故塔直径最终设计为1.5m。3.4.2溢流装置液体在塔板上的流动路径是由降液管的布置方式决定的。常用的布置方式有以下几种形式：U形流、单流型、双流型、阶梯流型。下表列出了溢流类型、塔径、液体负荷之间的关系。表3-5液体负荷与板上流型的关系塔径（mm）液体流量（m3/h）U形流单流型双流型阶梯流型10007以下45以下14009以下70以下200011以下90以下90160300011以下110以下110200200300400011以下110以下110230230350500011以下110以下110250250400600011以下110以下110250250450根据塔体液相负荷和初算塔径1.5m，所以溢流装置定为单溢流。根据AspenPlusV9.0中塔内部功能，分别对精馏段塔段、提馏段塔段进行了详细的溢流装置设计。详细结果如下：1、 精馏段溢流装置根据AspenPlusV9.0中水力学校核，得到精馏段降液管结构剖面图（如下图3-13）、精馏段降液管详细几何尺寸表（如下图3-14）、精馏段溢流堰尺寸表（如下图3-15)图3-13精馏段塔体结构剖面图图3-14精馏段降液管几何尺寸表图3-15精馏段溢流堰几何尺寸表2、 提馏段馏段溢流装置根据AspenPlusV9.0中水力学校核，得到精馏馏段降液管结构剖面图（如下图3-16）、提馏段详细几何尺寸图（如下图3-17）、提馏段溢流堰尺寸表（如下图3-18）图3-16提馏段塔体结构剖面图图3-17提馏段降液管几何尺寸表图3-18提馏段溢流堰尺寸表3.5塔机械结构设计3.5.1塔高的确定3.5.1.1实际总板数与加料板的确定Aspen给出的设备理论塔板数及进料板位置：表3-6理论塔板数及进料名称理论塔板数加料板位置T0201醋酸精制塔2512当塔板设计合理且操作条件在正常范围内时，则板效率比较固定，不易受设计条件或操作条件的变化而变化。因此，物料性质是影响塔板效率的最重要的因素，取Oconnell法计算塔效率:经计算得所以实际塔板数实际进料塔板3.5.1.2塔直径的确定根据水力学校验以及圆整的结果可以得到塔的直径确定为2.9m。3.5.1.3塔顶空间高度塔顶空间高：塔顶空间高度的作用是安装塔板和开人孔的需要，同时考虑回流口的大小及除沫器的需要，也使气体中的液体自由沉降，减少塔顶出口气中的液滴夹带，空间高度一般取1.02.0m，这里取=1.5m；3.5.1.4塔板间距由上面计算可知板间距为0.6m；开设人孔的板间距：设有人孔的上下两塔板间距应大于等于600mm，这里取=1000mm。3.5.1.5人孔数及尺寸这里取10块板设置一个人孔，实际塔板40块，所以设4个人孔，直径为450mm。3.5.1.6进料空间高度进料段高度取决于进料口结构形式和物料状态，一般HF要比HT大，取。3.5.1.7塔底空间高度塔底空间高度具有贮存槽的作用，塔底釜液最好能在塔底有515min的储量，以保证塔底料液不至排完。取15min的储量，由Aspen数据塔底料液出口体积流量V=25.9m/h。塔径D=2.9m，t=15min，则3.5.1.8裙座高度裙座高度：裙座的型式分为圆柱形和圆锥形两种。裙座高度是指从塔底封头切线到基础环之间的高度。以圆柱形裙座为例，裙座高度由塔底封头切线至出料管中心线的高度U和出料管中心线至基础环的高度V两部分组成。则裙座高度为：m故裙座高度取4m。3.5.1.9开人孔的高度每隔56m开设一个人孔，共需6个人孔。开孔处塔板间距为0.8m。故高度3.5.1.10塔筒体高度筒体高度3.5.1.11上封头高度封头选取标准椭圆形封头，根据GB/T25198-2010压力容器封头可得，D=2.9m时，上封头直边段h=40mm，曲面高度为375mm，总高度为H=415mm。3.5.2接管设计3.5.2.1塔顶气体出口接管取塔顶气体流速为20m/s，气体体积流量为0.453m3/s，则管径圆整后选取管子规格19410mm实际流速为3.5.2.2回流管取回流进料管液相流速为u=1.5m/s，进料体积流量为0.01m3/s，则管径圆整后选取管子规格为1025mm实际流速为3.5.2.3进料管取进料管液相流速为u=1.5m/s，进料体积流量为0.009m3/s，则管径圆整后选取管子规格为10810mm实际流速为3.5.2.4塔底气体进料管取再沸进料管气体流速为20m/s，气相体积流量为0.443m3/s，则管径为圆整后取管子规格为19410mm实际流速为3.5.2.5塔底液体出料管取塔底出料管液体流速为1.5m/s，液相体积流量0.01m3/s，则管径为圆整后取管子规格为1025mm实际流速为表3-7开孔方位及尺寸汇总表接管名称体积流量m3/s实际流速m/s接管尺寸方位图塔顶气体出口管0.4531919410精馏塔T0201设备装配图回流管0.011.31025精馏塔T0201设备装配图进料管0.009110810精馏塔T0201设备装配图塔底气体管0.44318.619410精馏塔T0201设备装配图塔底液体出料管0.011.31025精馏塔T0201设备装配图3.5.3壁厚设计操作环境中CH3COOH、C2H2、VAC这三种介质对碳钢耐腐蚀性能优良，最终采用工业特别是石油化工上广泛应用的316L来作为T0201的材料。取腐蚀余量C2为2mm。采用100%无损探伤，故取焊缝系数为1。3.5.3.1筒体壁厚计算圆筒计算厚度：式中：Pc计算压力，在液柱低时可认为与设计压力P近似相等；筒体内径，1.5；材料在设计温度下许用应力，为117MPa；焊缝系数为1；腐蚀余量，取2mm；从而为c=PCDi2t-Pc=3.5mm在如此小的厚度下，取壁厚负偏差C1为0.3mm，因此=c+C1+C2=3.5+0.3+2=5.8mm向上圆整则名义厚度为6mm。3.5.3.2封头壁厚计算封头设计厚度公式：从而为：c=PCDi2t-0.5Pc=3.528mm取壁厚负偏差C1为0.3mm，因此封头名义厚度为下封头同理则算得名义厚度为6mm。3.5.4裙座的设计3.5.4.1选材裙座材料选用取Q345R。3.5.4.2裙座的结构1、 裙座与筒体的连接当直径较大时，为了制造方便，裙座一般选用圆筒形，与筒体的连接采用对接，焊缝采用全焊透连续焊。焊接长度：l=2e=26=12mm根据JB/T4710-2005中规定确定裙座筒体缺口尺寸：当封头厚度为1018mm时，宽度K=100mm，半径R=50mm。2、 裙座厚度裙座厚度不得小于筒体厚度，结合SW6计算结果确定裙座厚度为20mm。3、 排气管塔内温度约120，故设置保温层，保温层的厚度为50mm，密度为300kg/m3。塔内为易燃易爆物质，故考虑裙座的防火问题，由于裙座直径大于1000mm，在裙座的内外层敷设防火层。防火层厚度50mm，防火层材料为石棉水泥层。基于以上的结构，根据系列标准，设置4个排气管，规格为，排气管距裙座筒体上部的距离为180mm。4、 引出管通道引出管公称直径为100mm时，采用卷焊管，通道内径管规格250mm。5、 检查孔裙座上必须开设检查孔，以方便检修。选择圆形检查孔，由于裙座直径在10002800mm之间，所以圆形检查孔数量为2，直径D=450mm，M=250mm，中心高H=900mm。3.5.5人孔塔体上采用垂直吊盖人孔，人孔中心高度比操作平台高0.8m，人孔公称直径选择DN=500mm，开孔方位参照HG/T21599-2014标准及设备装配图。3.5.6地脚螺栓地脚螺栓座位外螺栓做结构型式，当直径为2900mm时，数目为2025个，这里取24个。螺栓规格为M24，材料为16Mn。基础环的厚度为24mm。3.6强度校核塔设备校核计算单位天津大学仁爱学院GreemChem团队计算条件塔型板式容器分段数（不包括裙座）1压力试验类型液压封头上封头下封头材料名称Q235RQ235R名义厚度(mm)66腐蚀裕量(mm)22焊接接头系数11封头形状椭圆形椭圆形圆筒设计压力(Mpa)设计温度()长度(mm)名义厚度(mm)内径/外径(mm)材料名称(即钢号)10.131331830062600316L圆筒腐蚀裕量(mm)纵向焊接接头系数环向焊接接头系数外压计算长度(mm)试验压力(立)(Mpa)试验压力(卧)(Mpa)121100.16410.347547内件及偏心载荷介质密度kg/m30塔釜液面离焊接接头的高度mm0塔板分段数12345塔板型式浮阀塔板层数0每层塔板上积液厚度mm0最高一层塔板高度mm0最低一层塔板高度mm0填料分段数12345填料顶部高度mm填料底部高度mm填料密度kg/m3集中载荷数12345集中载荷kg集中载荷高度mm集中载荷中心至容器中心线距离mm塔器附件及基础塔器附件质量计算系数1.2基本风压N/m2100基础高度mm200塔器保温层厚度mm0保温层密度kg/m30裙座防火层厚度mm50防火层密度kg/m3300管线保温层厚度mm0最大管线外径mm0笼式扶梯与最大管线的相对位置90场地土类型I场地土粗糙度类别A地震设防烈度低于7度设计地震分组第一组地震影响系数最大值amax3.2e-66阻尼比0.01塔器上平台总个数0平台宽度mm0塔器上最高平台高度mm0塔器上最低平台高度mm0裙座裙座结构形式圆筒形裙座底部截面内径mm1500裙座与壳体连接形式对接裙座高度mm5000裙座材料名称Q345R裙座设计温度120裙座腐蚀裕量mm2裙座名义厚度mm20裙座材料许用应力MPa140裙座与筒体连接段的材料裙座与筒体连接段在设计温度下许用应力MPa裙座与筒体连接段长度mm裙座上同一高度处较大孔个数2裙座较大孔中心高度mm800裙座上较大孔引出管内径（或宽度）mm500裙座上较大孔引出管厚度mm20裙座上较大孔引出管长度mm300地脚螺栓及地脚螺栓座地脚螺栓材料名称16Mn地脚螺栓材料许用应力MPa170地脚螺栓个数23地脚螺栓公称直径mm24全部筋板块数72相邻筋板最大外侧间距mm70筋板内侧间距mm70筋板厚度mm15筋板宽度mm100盖板类型整块盖板上地脚螺栓孔直径mm40盖板厚度mm25盖板宽度mm0垫板有垫板上地脚螺栓孔直径mm27垫板厚度mm20垫板宽度mm50基础环板外径mm1680基础环板内径mm1360基础环板名义厚度mm20计算结果容器壳体强度计算元件名称压力设计名义厚度(mm)直立容器校核取用厚度(mm)许用内压(MPa)许用外压(MPa)下封头660.000第1段圆筒660.335第1段变径段第2段圆筒第2段变径段第3段圆筒第3段变径段第4段圆筒第4段变径段第5段圆筒第5段变径段第6段圆筒第6段变径段第7段圆筒第7段变径段第8段圆筒第8段变径段第9段圆筒第9段变径段第10段圆筒上封头660.000裙座名义厚度(mm)取用厚度(mm)2020风载及地震载荷00AA裙座与筒体连接段11(筒体)11(下封头)2233操作质量14268.113457.29199.939199.93最小质量14268.113457.29199.939199.93压力试验时质量1114281106179199.939199.93风弯矩1.292e+081.219e+088.567e+078.567e+07Mca(I)Mca(II)顺风向弯矩(I)顺风向弯矩(II)组合风弯矩1.292e+081.219e+088.567e+078.567e+07地震弯矩注:计及高振型时,此项按B.24计算0000偏心弯矩0000最大弯矩需横风向计算时1.292e+081.219e+088.567e+078.567e+07垂直地震力0000应力计算22.8422.841.681.502.992.994.133.694.364.362.992.9928.8328.8313.1112.292.992.991.241.111.311.31st140.00140.00118.02111.00B134.82134.8235.0635.40组合应力校核(内压),(外压)24.2124.21许用值141.62133.20(内压),(外压)5.815.197.357.35许用值161.78161.7842.0742.4827.1527.15许用值162.00211.5014.3413.404.294.29许用值151.57151.5736.6242.48122.28122.28许用值162.00211.50校核结果合格合格合格合格注1:sij中i和j的意义如下i=1操作工况j=1设计压力或试验压力下引起的轴向应力（拉）i=2检修工况j=2重力及垂直地震力引起的轴向应力（压）i=3液压试验工况j=3弯矩引起的轴向应力（拉或压）st设计温度下材料许用应力B设计温度下轴向稳定的应力许用值注2:sA1:轴向最大组合拉应力sA2:轴向最大组合压应力sA3:液压试验时轴向最大组合拉应力sA4:液压试验时轴向最大组合压应力s:试验压力引起的周向应力注3:单位如下质量:kg力:N弯矩:Nmm应力:MPa计算结果地脚螺栓及地脚螺栓座基础环