4-1设备设计及选型说明书

宁夏宝塔石化年产20万吨醋酸乙烯项目 典型设备选型计算说明书目录第一章 塔设备设计11.1 塔设备设计依据11.2 设计要求11.3 塔设备简介11.3.1 板式塔21.3.2 填料塔31.3.3 塔型选择一般原则61.4 填料塔设计（以T0102B为例）81.4.1 介质组成与选材81.4.2 填料塔结构设计91.4.3 T0102B内部构件选型与设计161.4.4 塔T0102B结构设计221.4.5 塔T0102B强度校核281.4.6 填料塔设计小结311.4.7 塔设备条件图321.4.8 SW6强度校核计算说明书331.5 T0302水洗塔-创新性扩增设计(超重力旋转填料床的设计)531.5.1 超重力旋转填料床技术介绍531.5.2 超重力技术应用531.5.3 超重力旋转填料床的设计541.5.4 超重力旋转填料床设计小节651.6 塔设备选型结果66第二章 换热器设计672.1 换热器的选型设计依据672.2 换热器概述672.2.1 换热器分类672.2.2 换热器的结构参数672.2.3 换热器的工艺条件682.3 固定管板式换热器E0408计算示例692.3.1 换热器设计条件692.3.2 结构参数设计722.3.3 使用EDR的Rating/Checking工具进行校核762.3.4 换热器设备条件图772.3.5 换热器强度计算782.3.6 机械强度校核802.3.7 E0408换热器设计小结1002.4 浮头式换热器E0201计算示例1002.4.1 换热器设计条件1012.4.2 结构参数设计1032.4.3 使用EDR的Rating/Checking工具进行校核1072.4.4 换热器设备条件图1082.4.5 换热器强度计算1092.4.6 机械强度校核1092.5 换热器选型一览表117第三章 反应器设计121第四章 容器设备设计选型1234.1 储罐1234.1.1 概述1234.1.2 设计依据1234.1.3 容器类型选择1234.1.4 储罐容积选择1244.1.5 设计实例（以储罐V0501为例）1244.1.6 储罐选型结果1264.2 回流罐1274.2.1 选型原则1274.2.2 回流罐选型(以V0103为例)1274.2.3 回流罐选型结果1284.3 缓冲罐1294.3.1 选型原则1294.3.2 缓冲罐(以V0101为例)1294.3.3 缓冲罐选型结果1304.4 气液分离器的设计（以V0104为例）1314.4.1 设计原则1314.4.2 立式和卧式丝网分离器1314.4.3 设计目标1314.4.4 气液分离器V0104工艺参数1324.4.5 类型选择1324.4.6 尺寸设计1324.4.7 气液分离器选型结果1374.5 液液分相器1384.5.1 概述1384.5.2 设计步骤1384.5.3 设计实例1394.5.4 液液分相器选型结果140第五章 加热炉设计1415.1 概述1415.2 工业炉的炉型1415.3 设计原则1415.4 加热炉热效率1415.5 设计实例1425.5.1 工艺计算1425.5.2 辐射室尺寸计算1435.5.3 对流段设计计算(对流管横向排列)1455.5.4 烟囱计算1475.5.5 加热炉设计结果148第六章 泵设备选型1496.1 泵设备概述1496.2 泵选型原则1496.3 设计实例（以高压塔进料泵P-0106为例）1506.3.1 离心泵设计选型1506.4 新型泵的选型1556.4.1 磁力驱动离心泵选型1556.4.2 屏蔽泵选型1576.5 泵设备选型结果159第七章 压缩机的选型1617.1 选型依据1617.2 选型原则1627.3 压缩机选型1627.3.1 压缩机工艺参数1627.3.2 压缩机选型实例（以C0101为例）1637.4 压缩机选型结果164第八章 膜分离的设计选型1668.1 膜分离特点1678.2 膜分离工艺流程1678.3 膜分离器选型与设计1678.3.1 膜分离材质及形状的选择1678.3.2 膜分离工艺操作条件及详细计算1678.4 膜组件选型结果169第九章 空气预热器设计与选型1709.1 概述1709.2工艺计算1719.2.1 冷热流体基本参数1719.2.2 热管基本参数1719.2.3 结构设计1729.3 传热过程计算1739.3.1 传热物性参数确定1739.3.2 热管外壁传热系数1749.3.3 热管内传热系数1759.3.4 总传热系数1769.3.5 传热平均温差T1779.3.6 换热面积和热管数量1779.3.7 热管强度计算1789.4 热管式空气预热器选型结果178第一章 塔设备设计1.1 塔设备设计依据化工设备设计全书塔设备化工设备设计基础规定 HG/T20643-2012设备及管道保温设计导则 GB 8175-2008钢制人孔和手孔的类型与技术条件 HG/T 21514-2014钢制化工容器结构设计规定 HG/T 20583-2011工艺系统工程设计技术规范 HG/T 20570-1995钢制压力容器焊接规程 JB/T4709-2007塔器设计技术规定 HG20652-1998不锈钢人、手孔 HG21594-21604-2014压力容器封头 GB/T 25198-2010钢制塔式容器 NB/T47041-2014塔顶吊柱 HG/T 21639-20051.2 设计要求（1）分离效率高，达到一定分离程度所需塔的高度低；（2）生产能力大，单位塔截面积的处理量大；（3）操作弹性大，对一定的塔器，操作时气液流量的变化会影响分离效率。若将分离效率最高时的气液负荷作为最佳负荷点，可把分离效率比最高效率下降15%的最大负荷与最小负荷之比称为操作弹性，易于稳定操作；（4）气体阻力小可使气体的输送功率消耗小。对真空精馏来说，降低塔器对气流的阻力可减小塔顶、塔底间的压差，降低塔底操作的压强，从而可降低塔底溶液泡点，降低对塔釜加热剂的要求，还可防止塔底物料的分解；（5）结构简单，设备取材面广便于加工制造与维修，价格低廉，适用面广。1.3 塔设备简介塔设备是化工、石油等工业中广泛使用的重要生产设备之一。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。在化工生产中，分离的能耗占主要部分，塔设备的投资费用占整个工业设备费用的25.93%。因此塔设备的设计和研究对化工、石油等工业的发展起着重要作用。经过长期发展，塔设备形成了形式繁多的结构，从不同的角度对塔设备进行分类，按单元操作分为精馏塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔、反应塔和干燥塔；按操作压力分为加压塔、常压塔和减压塔；按塔内结构分为板式塔和填料塔。其中，板式塔和填料塔都是常用的精馏塔类型，各有优缺点，要根据具体情况选择。1.3.1 板式塔板式塔是分级接触传质设备，广泛应用于精馏和吸收，有些类型也用于萃取，在塔内有多层塔板，传热传质过程基本上在每层塔板上进行。板式塔一般由塔壳体、塔板、工艺管口、进气分布器、液体分布器、丝网除沫器等组成。根据目前国内外实际使用的情况，主要的塔型是筛板塔、舌形板塔、斜孔板塔、波纹形板塔、泡罩塔、浮阀塔、喷射板塔、波纹传流塔、浮动喷射塔。对塔型的评价具体可以从生产能力、塔板效率、操作弹性、气体通过塔盘的压力降、造价和操作是否方便等方面来考虑。下面现将简单介绍几类主要塔的性能：表1-1 几类主要塔的性能比较性能塔型泡罩塔浮阀塔筛板塔穿流式生产能力差良优优分离效果良优优良操作弹性优优良优造价高良良优压力降差良优优表1-2 各类塔板性能量化比较指标塔盘型式F型浮阀十字架型条型浮阀筛板舌形板喷射塔板圆形泡罩条形泡罩S形泡罩栅板筛孔板波纹板气液负荷高444444213444低555233333233操作弹性555334434112压力降233324000433雾沫夹带量334343112444分离效率554433434444单位体积设备处理量444444213444制造费用334443213553材料消耗444454223554安装检修434443113553污垢对操作的影响232123100244注：0差；1及格；2中；3良；4优；5超1.3.2 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。填料塔中的传热和传质主要在填料表面上进行，因此，填料的选择是填料塔的关键。填料的种类很多，有拉西环填料、鲍尔环填料、矩鞍形填料、阶梯形填料、波纹填料、波网（丝网）填料、螺旋环填料、十字环填料等。填料塔制造方便，结构简单，便于采用耐腐蚀材料，特别适用于塔径较小的情况，使用金属材料省，一次投资较少，塔高相对较低。表1-3 填料分类与名称填料类型填料名称散装填料环形拉西环形拉西环，十字环，内螺旋环开孔环形鲍尔环，改进鲍尔环，阶梯环鞍形弧鞍形，矩鞍形，改进矩鞍形环鞍形金属环矩鞍形，金属双弧形，纳特环其他新型塑料球形，花环形，麦勒环形规整填料波纹型垂直波纹型网波纹型，板波纹型水平波纹型Spraypak,Panapak栅格形Glitsch Grid非波纹型板片形压延金属板，多孔金属板1.3.2.1 散装填料（1）拉西环：目前已被淘汰 图1-1 拉西环 图1-2 矩鞍填料（2）矩鞍填料：属于乱堆敞开式填料（3）鲍尔环：是在拉西环壁面上开一层或两层长方形小窗 图1-3 钢环鲍尔环 图1-4 瓷环鲍尔环（4）金属环矩鞍：由美国诺顿公司开发成功，它结合了鲍尔环的空隙大和矩鞍填料流体均布性好的优点，是目前应用最广的一种散装填料可用金属、陶瓷做成。 图1-5 金属矩鞍环 图1-6 特纳环（5）阶梯环： 图1-7 阶梯环1.3.2.2 规整填料目前常用的规整填料为波纹填料，其基本类型有丝网形和孔板形两大类，均是20世纪60年代以后发展起来的新型规整填料，主要是由平行丝网波纹片或（开孔）板波纹片平行（波纹）、垂直排列组装而成，盘高约40300mm，具有以下特点：填料由丝网或（开孔）板组成，材料细（或薄），孔隙率大，加之排列规整，因而气流通过能力大，压降小。能适用于高真空及精密精馏塔器。由于丝网（或开孔）板波纹材料细（或薄），比表面积大，又能从选材（或加工）上确保液体能在网体或板面上形成稳定薄液层，使填料表面润湿率提高、避免沟流现象，从而提高传质效率。气液两相在填料中不断呈Z形曲线运动（如图）、液体分布良好、充分混合、无积液死角，因而放大效应很小。适用于大直径塔设备。 图1-8 丝网型 图1-9 孔板型近年来波纹填料发展较快，有逐步取代其他填料及部分板式塔的倾向，但造价、安装要求较高，因而受到某种程度的影响。波纹填料的几何特征参数见下：表1-4 常见波纹填料名称类型材料比表面积a(m2/m3)水力直径dx/mm倾角/孔隙率/%密度/(kg/m3)丝网波纹填料金属丝网AX不锈钢250153095125BX5007.53090250CY70054585350塑料丝网BX聚丙烯/聚丙腈4507.53085120板波纹填料金属薄板Mellapak125Y/125X不锈钢碳钢铝125-45/3098.5100250Y/250X2501545/3097200350Y/350X350-45/3095280500Y/500X500-45/3093400塑料薄板Mellapak125Y聚丙烯聚偏氯乙烯1254598.537.5250Y25015459775陶瓷薄片Karapak BX陶瓷45063075550Melladur250-45-表1-5 工业常用波纹填料性能以及应用范围填料类 型气体负荷F/(m/s)(kg/m3)0.5每块理论板压降/Pa(mmHg)每米填料理论板数滞留量/%操作压力/Pa(mbar)填料适用范围AX2.53.5约40(约0.3)2.52102103(11000)要求处理量与理论板不多的蒸馏BX22.440(0.3)54102105(11000)热敏性，难分离物系的真空精馏CY1.32.467(0.5)1065103105(501000)理论板的有机物蒸馏，限制高度的塔塑料丝网波纹BX22.4约60(约0.45)约5815102105(11000)低温(80)下，脱除强臭味物质，回收溶剂Mellapak 250Y2.253.5100(0.75)2.535104(100)中等真空度以上压力及有污染的有机物蒸馏，常压和高压吸收(解吸)。1.3.3 塔型选择一般原则1.3.3.1 填料塔与板式塔比较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。表1-6 填料塔和板式塔相比较项目填料塔板式塔散堆填料规整填料空塔气速较小大比散堆填料大压降较小小一般比填料塔大塔效率小塔效率高高（几乎无放大效应）较稳定，效率较高液气比对液体喷淋量有一定要求范围大适应范围大持液量较小较小较大材质可用非金属耐腐蚀材料适应各类材料金属材料造价小塔较低较板式塔高大直径塔较低安装检修较困难适中较容易1.3.3.2 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。1）下列情况优先选用板式塔：a.塔内液体滞流量较大，液相负荷较小，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.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；c.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。一方面板式塔的结构上容易实现，此外，塔板上有较多的滞流液以便与加热或冷却管进行有效地传热；d.在较高压力下操作的蒸馏塔仍多采用板式塔。2）下列情况优先选用填料塔：a.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；b.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；c.具有腐蚀性且易发泡的物料，可选用填料塔。综上，塔设备的选型可以依照下列顺序：表1-7 塔型选用顺序表考虑因素选择顺序塔径800mm 800mm填料塔有降液管板式塔有强腐蚀性物料填料塔穿流式筛板塔固舌板塔污垢物料大孔筛板塔穿流式固舌板塔浮阀塔泡罩塔高弹性比浮阀塔泡罩塔筛板塔真空操作填料塔浮阀塔筛板塔泡罩塔斜喷式板塔大液气比导向筛板塔多降液管板式塔填料塔浮阀塔筛板塔条型泡罩塔液相分层穿流式填料塔1.4 填料塔设计（以T0102B为例）对高压醋酸丙酸分离塔T0102B进行设计，考虑到分离要求较高，而且介质为乙酸，丙酸和水的强腐蚀性混合物，因此选用规整填料塔，而且规整填料塔对塔径增大而导致的放大效应几乎没有。填料则选择使用SULZER公司研究开发的性能优良,抗腐蚀性能好的陶瓷板波纹450型KERAPAK。查现代填料技术指南可知，陶瓷板波纹450型KERAPAK的等板高度HETP=0.20.25 m。密度为550kg/m3，安装角度为30。1.4.1 介质组成与选材设备内介质名称及组成（摩尔分数）：表1-8设备内介质名称及组成介质摩尔流量/kmol/h摩尔分数CH3COOH158.8770.7987C3H6O240.02840.2012H2O0.00030.0001由其操作环境中主要存在酸和水，查腐蚀数据手册可得，乙酸，丙酸对碳钢腐蚀严重，故选用不锈钢材料，综合考虑后选择S30408作为筒体及封头的材料。1.4.2 填料塔结构设计在Aspen PlusV10中，在塔模块T0102B下的“Column Internals”中进行填料塔初步设计。若只用一段填料，则算出来填料高度为11m，而且进料位置也必须分段，故在进料位置第23块理论板上将填料塔分成两段。设计过程如下：首先将塔分成两段，输入相应的参数：图1-10 Interactive sizing设计进入CS-1,选择Interactive Sizing模式，输入等板高度等参数，如下：图1-11 Interactive sizing设计同理，输完CS-2的参数。点击“view hydraulic Plots“，可见塔的负荷性能曲线均合理：图1-12 Interactive sizing设计结果CS-1,CS-2结果如下：图1-13 Interactive sizing设计结果图1-14 Interactive sizing设计结果由结果可见能力因子微微超标，因此调整塔径并圆整到1.8m后，塔段CS-1,CS-2 结果如下：图1-15 Interactive sizing设计结果图1-16 Interactive sizing设计结果塔负荷性能图均合理。图1-17 Interactive sizing设计结果各塔板参数如下：图1-18 Interactive sizing设计结果图1-19 Interactive sizing设计结果由此可见，两段填料的总高度均为5.5m，在46m的合理范围内。各塔板的填料层能力因子（%Capacity Constant L/V）均在0.40.8正常范围之间。然后将各参数带入到Rating 模式中，如下：图1-20 Rating设计同理，对CS-2塔段做相同操作后，点击view Hydraulic Plots结果如下：图1-21 Rating设计结果由图可见，各塔板在校核模式下负荷性能曲线依然都合理。各塔板参数如下：图1-22 Rating设计结果图1-23 Rating设计结果由各塔板参数可知，两段填料总高度均为5.5m，均在合理填料高度46m之间，整个填料层的能力因子均在0.40.8之间。故该填料塔T0102B设计合格，水力学校核通过。表1-9塔T0102B结构参数汇总塔板类型填料段数填料类型安放角度填料密度 /kg/m3等板高度/ m第一段填料高度/ m第一段填料高度 /m填料塔两段陶瓷板波纹450型KERAPAK305500.255.55.51.4.3 T0102B内部构件选型与设计1.4.3.1 概述塔内件是填料塔的组成部分，它与填料及塔体共同构成一个完整的填料塔。所有的塔内件的作用都是为了使气液在塔内内更好地接触，以便挥发填料塔的最大效率和最大生产能力，故塔内件设计的好坏直接影响填料性能的发挥和整个填料塔的性能。另外，填料塔的“放大效应”，除填料本身固有因素外，塔内件对它的影响也很大。塔内件主要包括以下几部分：1）液体分布装置。2）料支撑装置。3）液体收集再分布及出料装置。4）除沫装置。1.4.3.2 液体分布装置的选择为了减少由于液体不良分布所引起的放大效应，充分发挥填料的效率，必须在填料塔中安装液体分布器，把液体均匀地分布于填料层顶部。液体初始分布的质量不仅影响着填料的传质效率，而且还会对填料的操作弹性产生影响。因此，液体分布器是填料塔内极为关键的内件，分布器的种类比较多，选择的依据主要有分布质量、操作弹性、处理量、气体阻力、对水平度等许多方面。液体分布装置可分为：1、按分布器流体动力分：重力型液体分布器（孔型、堰型、压力型液体分布器，喷淋式、多孔管式）。2、按分布器的形状分：管式、双层排管 、槽式、盘式、冲击式、喷嘴式、宝塔式、莲蓬式、组合式等。3、按液体离开分布器的形式分：孔流型、溢流型。4、按液体分布的次数分：单级、多级。5、按分布器组合方式分:管槽式、孔槽式、槽盘式。液体分布器的作用是把液体在填料顶部或某一高度上进行均匀的初始分布或再分布，用来提高传质、传热的有效表面，改善相间接触，从而提高塔的效率。实验证明，在填料层内液体的流动不是均匀的注塞流，而是存在沟流、偏流、壁流现象。这将造成填料塔的放大效应及端效应，合理设计选用液体初始分布器及再分布器的目的的是减少和防止填料塔的放大效应，从而减少塔高和塔径，降低造价或操怍费用。液体在填枓塔内的不良分布分为大规模和小规模的。小规模不良分布由填料层内液体沟流引起，大规模不良分布由液本分布器引起，会使整个塔的效率严重下降。试验表明：填料效率越高，液体分布质量对填料性能影响越大。例如，当液体分布质量达到50%时，每米填料理论板数等于20的填料，实际理论板数只有11.5块，而每米填料理论板数等于8的填料，实际理论板数只有5.5块。从下图可以看出各种类型分布器的优缺点：图1-24分布器性能比较图因为在该塔中压降不大，因此无需特别大的动力，受腐蚀性不大，塔中也不含有易堵塞的物质，因此，综合考虑，选用盘式孔流分布器。对于较小的塔径，其装置图如下，宽度为200mm：图1-25 分布器装置图1.4.3.3 填料支撑装置的选择填料塔除了主体传质元件填料外，尚有填料支承板，它与填料共同构成一个完整的填料塔，其作用是促进气液的均匀分布及良好接触，以便填料塔发挥出最大的生产能力和最高的效率。对于填料支承板除了要有足够的强度外，还要求具有足够大的自由面积；对气液的流动阻力小；有利于气液的再分配；安装拆卸方便。确定填料支承板开孔面积的原则是，支承板开孔率必须大于填料层孔隙率，否则在支承区易构成“瓶颈”区，降低了整个填料塔的极限负荷。现代填料支承板的开孔面积通常占塔横截面积的70%100% ，开孔面积与结构、材质、塔径等有关；某些材质为陶瓷、碳钢、塑料制作的通用型支承板，开孔率也有小于65%的。金属支承板开孔率的下限值是80%，最好大到100%。为防止填料从开口漏出，支承板开口尺寸必须小于填料颗粒，且所有开口需均匀分布。圆孔直径为12.5mm，在支承板上加盖线网的办法是不可取的，有实践证明它会促进支承区液泛的产生，较好的方法是在支承板上先整齐排列高度约300mm尺寸较大的填料，面后再堆积小填料。但绝不能将大填料散堆，以免大小填料混合面降低了孔隙率。支承板的材质应很好选择，结构和强度设计十分重要。一般讲所选材质的耐腐蚀能力应该比填料层更强，如有时尽管塔填料可用碳钢，但支承板必须用不锈钢。因为即使是局部腐蚀也会降低板的支承强度，一旦形成空洞还会漏下填料。当塔内可能产生压力脉动时，承受冲击载荷是强度设计中要考虑的主要问题。对于易结焦的物料，在支承板底部排除滴流是非常重要的，因为滴下的液体会形成“钟乳石”状悬挂于底部。此外，支承板还应满足一般的经济技术要求，如材料省、重量轻、结构简单且有利于气、液的均布、安装维修方便等。填料支承板必须具备下列功能：1、可靠地承受施加于其上的各种负荷。2、确保气、液流畅通无阻。3、防止填料颗粒或碎片从板的开孔处漏出。因此，它不仅要有足够的机械强度，而且开孔率要高，开孔尺寸不能太大。支承板承受的载荷随床层结构和操作工况而异。液泛状态床层对支承板施加了最大的作用力，塔内可能产生的操作压力脉动亦会形成冲击力，此外其他内构件如填料压板、液体再分布器等也可能有些额外载荷。设计者需根据操作工况对诸因素作认真分析，尽可能准确地按最危险情况计算总载荷，进行结构和强度设计。在本设计中，选用格栅式支撑板，格栅式支承板是由一定数量栅条平行排列而成，为便于安装和使用常将栅条分组连接拼接成格栅块，再成块安装于支承面上，块的宽度宜小于人孔直径，以便从人孔送入塔内，塔径较大时栅条必须分段。下图表示由两段、16块组成的格栅式支承板，板搁置于其底部的支承环和中心支承梁上，宽度为100mm。图1-26 格栅式支撑板1.4.3.4 液体收集装置综合考虑，液体收集装置选择整体式遮板式收集装置，宽度为200mm。图1-27 整体式遮板式收集装置1.4.3.5 除沫装置的选择除沫器是指在蒸发操作时，二次蒸汽中夹带大量的液体,虽然在分离室中进行了分离,但是为了防止损失有用的产品或污染冷凝液体,还需设法减少夹带的液沫,因此在蒸汽出口附近设置除沫装置。除沫器形式很多,经常采用的形式可直接安装在蒸发器的顶部,不常采用的安装在蒸发器外部。国家标准：HG/T21618-1998是替代在原工部标准(HG5-1404-81、HG5-1405-81、HG5-1406-81)的基础上，结合丝网除沫器的使用经验及引进装置中的先进技术修定而成，将原三个标准合并为一个标准，只分上装式、下装式。除沫器用于分离塔中气体夹带的液滴，以保证有传质效率，降低有价值的物料损失和改善塔后压缩机的操作，降低含水量，延长压缩机的寿命，一般多在塔顶设置除沫器。可有效去除35um的雾滴，塔盘间若设置除沫器，不仅可保证塔盘的传质效率，还可以减小板间距。所以丝网除沫器主要用于气液分离，亦可在空气过滤器上用于气体分离。当带有雾沫的气体以一定速度上升通过丝网时，由于雾沫上升的惯性作用，雾沫与丝网细丝相碰撞而被附着在细丝表面上。细丝表面上雾沫的扩散、雾沫的重力沉降，使雾沫形成较大的液滴沿着细丝流至两根丝的交接点。细丝的可润湿性、液体的表面张力及细丝的毛细管作用，使得液滴越来越大，直到聚集的液滴大到其自身产生的重力超过气体的上升力与液体表面张力的合力时，液滴就从细丝上分离下落。气体通过丝网除沫器后，基本上不含雾沫。分离气体中的雾沫，以改善操作条件，优化工艺指标，减少设备腐蚀，延长设备使用寿命，增加处理量及回收有价值的物料，保护环境，减少大气污染等。结构简单体积小，除沫效率高，阻力小，重量轻，安装、操作、维修方便，丝网除沫器对粒径35um的雾沫，捕集效率达98%99.8%，而气体通过除沫器的压力降却很小，只有250500Pa，有利于提高设备的生产效率。本设备的除沫装置宽度选为100mm。1.4.3.6 除沫器安装的改进改进依据：文献“除沫器安装的改进”，作者：王丽博。见1-设备设计依据里的1-3。中图分类号：TQ051.8；TE96作为化工、医药、轻工、环保等行业立式圆筒形设备使用的气液分离装置，丝网除沫器固定安装时，一般采用焊接的方法。支撑部件与筒体内壁焊接，对焊接工艺和检测要求严格，实际制造有一定难度，检修时拆改也不方便。特别检修时现场操作不方便，除沫器从容器取出需要具备一定的条件，而丝网除沫器的维护要求定.期检查、清洗，需要拆换除沫网，支撑部件再利用率低。由上述对现有除沫器安装特点的分析，依据实际工程经验，采用托架与设备法兰配合使用，在不需要焊接设备的前提下，方便快捷的拆装除沫器，只为提高更换效率。具体形式如下面的说明和图1-28所示。 图1-28一体式托架结构示意图结构说明：一体式托架代替原有安装除沫器所需的挡圈、支撑圈、格栅、定距杆等支撑件部分，化零为整。托架出厂时为一个整体，由上盖板、中体、底板组成，能够实现现有支撑件的支撑和固定丝网的作用。原理说明：与设备法兰的配合部分参考法兰盖板尺寸和防震孔板的原理，上盖板加工出跨中均布的四个螺栓孔，与设备法兰紧固件配合(可以依据实际情况增加螺栓孔数量)。操作步骤：除沫器托架制作过程中进行整体加固，避免网块松动和脱落。安装时，托架下端与筒体内壁要相互紧贴，允许存在可接受的缝隙。之后只需扳手拧紧设备法兰紧固件即可。丝网除沫器更换维护时，先松法兰紧固件，再利用上盖板提出中体20mm，露出中体上端开孔，用铁丝或绳索穿过两个开孔，之后拆下上盖板，利用铁索固定住中体不下落，再进入罐子内部，从气口下端取出中体和底板的整体件(一般情况人孔都比气口大，对应的底板、中体取出没有问题)。功能介绍：一体式托架可以取出，放入丝网，清理罐子后再安装已经替换新丝网的托架。针对卧式小开孔处的除沫器丝网，衍生出可拆分托架，拆分上盖板、中体与底板两部分，分别从上下两个方向取出的方法。由此可见，托架式安装结构便于安装、检修，避免焊接安装的拆卸问题，减少对本体的损伤风险，不需要动用焊接设备，操作简单，特别是不能动火的现场，对操作条件要求不高，方便快捷，并且提高支撑件的利用率，还可以和开孔管板的减震结构配合使用。此结构可以作为其他内部件安装形式，代替焊接固定的方法。1.4.4 塔T0102B结构设计1.4.4.1 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1.8m。1.4.4.2 塔顶空间设计塔顶空间高HD：塔顶空间高度的作用是安装液体分布器和开人孔的需要，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1.01.5m，本设计中取HD=1.5m。1.4.4.3 塔底空间设计塔底空间具有储存槽以及开设人孔的作用，塔底富液最好能在塔底有1015min的储量，以保证塔底料液不至排完。对于塔底产量较大的塔，塔底容量可取小一些，取25min的储量。根据Aspen的模拟结果，塔底出料为1.029 m3/min，塔径为1.8m，取塔底液体停留时间3min，则塔底空间高度计算为：液相空间：经验值选取气相空间：故塔底空间高度为：1.4.4.4 填料段间空间设计（含人孔）在每个填料段间设置有液体再分布器，间距一般取150mm300mm，在本工艺的塔中，考虑到塔结构以及射流稳定性长度大小，取液体再分布器与分布器与填料段的距离为，液体再分布器宽度取200mm，同时填料支撑装置高度取100mm，填料段间，塔底以及分布器顶部开设人孔，用作安装内部构件以及装卸填料所用，因此该填料塔一共开设有3个人孔，人孔直径取500mm。因此，开人孔以及液体分布器的总高度（塔顶塔底有富余空间作开人孔用）： 1.4.4.5 设备筒体壁厚计算 圆筒计算厚度：式中：Pc为计算压力，一般与设计压力P近似相等；Di为筒体内径1.8m；为材料在设计温度下许用应力，选材为S30408，设计温度为225，该温度下其许用应力为126MPa；为0.85；塔顶及进料位置的压力分别为0.593MPa，0.55MPa。由于筒体分两段，故上下两段筒体的设计压力分别为：第二段压力以进料位置第23块板上的压力为准其值为0.55MPa。则其设计压力为：从而两段筒体壁厚分别为为取壁厚负偏差，腐蚀裕量，圆整值因此筒体的名义厚度为：为了确保水压试验合格，以及一些其他不确定性因素，取筒体最终名义厚为1.4.4.6 封头设计本设计采用标准椭圆形封头，材料与筒体相同为S30408,参照椭圆形标准封头JB 1154-73,公称直径，曲边高度，直边高度，厚度。封头高度：封头计算厚度：式中：Pc为计算压力，对于上封头可认为与设计压力P近似相等；Di为筒体内径1.8m；为材料在设计温度下许用应力，为126MPa；为0.85。从而为：取壁厚负偏差，腐蚀裕量，圆整值名义厚度为：由计算可知，椭圆形标准封头JB 1154-73中的厚度大于计算求得的名义厚度，符合要求。在进行强度校核时取封头厚度。1.4.4.7 吊柱安装在室外、无框架的整体塔设备，为了安装及拆卸内件，更换或补充填料，往往在塔顶设置吊柱。1.4.4.8 裙座设计(1) 裙座的结构当筒体直径D1000mm且高径比H/D30时，选用圆锥形裙座。本工艺中高径比H/D30，故选择圆筒形裙座，与筒体的连接采用对接，焊缝采用全焊透连续焊。裙座计算高度如下：裙座直径：裙座厚度：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220mm。图1-29 排气管(2) 裙座材料裙座材料选用取Q-235B。塔釜最高温度达206。故设置保温层，保温层的厚度为50mm，密度为300kg/m3，同时设定塔底最低层保温圈。裙座直径大于1500mm，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，密度为1900kg/m3。（3）检查孔采用圆形检查孔，查表得：裙座上设检查孔，直径为D为450mm，长度M为250mm,中心高度H为900mm，厚度为。设两个检查孔。表1-10 圆形检查孔结构、尺寸、数量表图1-30 检查孔示意图1.4.4.9 地脚螺栓地脚螺栓座位外螺栓结构型式，当直径为1800mm时，数目取18个为宜。螺栓规格为即可满足要求，材料为Q235。基础环的厚度为18mm。1.4.4.10 塔体总高1.4.4.11 接管设计（1）进料接管根据Aspen的模拟结果，进料为液体进料，体积流量为0.0039m3/s，取流体经济流速为2m/s。则管道内径为：根据HGT 20553-2011，选择规格的无缝钢管，材料为S30408,该开孔接管在两填料段段段间，具体方位见设备条件图。（2）塔顶蒸气接管根据Aspen的模拟结果，可以得到塔顶蒸汽出口流量为1.354m3/s，接近于过热蒸汽，取气体流速为40 m/s根据HGT 20553-2011，选择规格的无缝钢管，材料为S30408,该开孔接管在塔的上封头，具体方位见设备条件图。（3）塔底至再沸器液体接管设计根据Aspen的模拟结果，可以得到塔底液体进入再沸器的流量为0.0172m/s，取液体经济流速为2m/s根据HGT 20553-2011，选择规格的无缝钢管，材料为S30408，该开孔接管在塔下封头处，具体方位见设备条件图。（4）塔顶回流接管设计根据Aspen的模拟结果，可以得到冷凝器回流进入塔的流量为0.0116m3/s，取液体经济流速为2m/s根据HGT 20553-2011，选择规格的无缝钢管，材料为S30408，该开孔接管在第一填料段与塔顶富余空间处，具体方位见设备条件图。（5）塔底返塔蒸气接管设计根据Aspen的模拟结果，可以得到再沸器气体出口的流量为1.072m3/s，接近过热蒸汽，取气体流速为40m/s根据HGT 20553-2011，选择2038mm规格的无缝钢管，材料为S30408，该开孔接管在第二填料段与塔底富余空间处，具体方位见设备条件图。1.4.5 塔T0102B强度校核1.4.5.1 塔体、封头、地脚螺栓强度校核（1）塔体强度校核试验压力计算：由于气压试验比较危险，因此选择液压试验。上段筒体液压试验压力为0.806Mpa。下段筒体液压试验压力为0.822MPa。利用SW6对筒体进行强度校核，其结果如下:图1-31 筒体强度校核结果（2）封头强度校核利用SW6对封头进行强度校核，其结果如下（软件计算压力有误，已校正）：上封头校核结果：图1-32 上封头强度校核结果下封头校核结果：图1-33 下封头强度校核结果（3）地脚螺栓校核利用SW6对地脚螺栓进行强度校核，其结果如下：图1-34 地脚螺栓强度校核结果1.4.5.2 风载荷，地震载荷等校核校核结果如下：图1-35风载及地震载荷校核结果风载荷，地震载荷，附件等详细的强度校核见SW6说明书。1.4.6 填料塔设计小结表1-11 塔T0102B设计小结表操作压力/MPa0.539操作温度/206设计压力/MPa0.593/0.605设计温度/225操作介质醋酸，丙酸，水塔直径/mm1800总理论板数（含再沸器）45进料位置第23块理论板处塔类型填料塔填料类型KERAPAK 450型等板高度/m0.25填料层高度(两段)/m5.5/5.5裙座高度/m3.4壳体材料S30408塔总高(不含裙座)/m18液体分布器类型盘式孔流分布器液体分布器宽度/mm200填料支撑装置格栅式支撑板支撑板宽度/mm100人孔数目（含裙座）5筒体壁厚/mm10封头壁厚/mm20封头材料S30408裙座厚度/mm10地脚螺栓材料Q235地脚螺栓大小M24地脚螺栓数量16水压试验压/MPa0.806/0.822注：塔T0102B分为两段设计，故设计压力和水压试验压力有两个不同的值。1.4.7 塔设备条件图图1-36塔T0102B设备条件图1.4.8 SW6强度校核计算说明书塔 设 备 校 核计 算 单 位UPC-秋刀鱼计算依据：NB/T 47041-2014计 算 条 件塔 型填料容 器 分 段 数（不 包 括 裙 座）2压 力 试 验 类 型液压封头上 封 头下 封 头材料名称S30408S30408名义厚度(mm)2020腐蚀裕量(mm)22焊接接头系数0.850.85封头形状椭圆形椭圆形圆筒设计压力(Mpa)设计