6 1-工艺设备选型

8万吨/年MMA生产项目 工艺设备选型目录第一章总述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第二章塔设备设计32.1塔设计依据32.2塔设备设计要求32.3塔设备选型原则32.4塔类型的选择42.4.1影响因素52.4.2板式塔的具体选择52.4.3填料塔的具体选择62.4.4塔设备选型方法82.5设计条件82.5.1结构参数设计82.6塔结构参数设计132.6.1塔的尺寸132.6.2内部的机构与尺寸142.6.3开孔方位及尺寸142.7塔强度核算152.7.1精馏塔塔高设计292.8塔设备设计校核结果302.8.1T103塔流体力学计算结果312.8.2T103塔校核结果322.9塔设备设计结果36第三章换热器选型383.1换热器设计依据383.2换热器简介383.3换热器选型原则393.3.1管壳式换热器的分类403.3.2换热器型号表示方法403.3.3工艺条件选择403.3.4换热器类型选择423.4换热器设计条件453.5换热器结构参数设计及强度计算46换热器各部件边沿内力方程组右端载荷项703.6换热器设计结果108第四章反应器设计1094.1反应器简介1094.1.1反应器设计的基本简介1094.1.2反应器设计基本方程1094.2反应器设计要求1104.3反应器分类1104.3.1固定床反应器1104.3.2流化床反应器1124.3.3移动床反应器1134.3.4各类反应器的特点1144.4反应器设计条件1154.5反应器设计过程1154.5.1反应器选型1154.5.2催化剂选择1164.5.3反应压力的确定1164.5.4反应温度的确定1174.5.5Aspen反应模拟物料1174.5.6反应原理1184.6反应器计算示例1204.6.1催化剂床层及反应器体积计算：1214.6.2反应器压降1254.6.3壳程换热设计1254.6.4管口设计1264.6.5裙座设计1264.6.6管板与壳体连接1264.6.7反应器强度校核1274.7反应器设计结果132第五章泵选型1335.1概述1335.2选型原则1335.3各类泵的性能参数1335.4典型化工用泵特点和选用要求1345.5泵选型1355.5.1P101选型1355.5.2P201选型1385.6泵选型结果142第六章压缩机的选型1446.1选型依据1446.2压缩机类型及特点1446.3选型原则1456.4C101选型1456.5C201选型1466.6压缩机选型结果147第七章储罐选型设计1487.1储罐选型依据1487.2储罐选型原则1487.2.1立式平底筒形储罐的选型方法1487.2.2球形储罐的选型方法1487.3MAL工段储罐1497.3.1异丁烯储罐V1011497.3.2甲醇原料储罐V3011497.3.3甲醇储罐V1021507.3.4甲醇储罐V1031507.3.5MAL储罐V1041517.3.6甲醇和MAL储罐V2011517.4MAL工段储罐1527.4.1甲醇储罐V2021527.4.2T201塔顶回流罐V2031527.4.3T202塔顶回流罐V2041537.4.4T203塔顶回流罐V2051537.4.5DMC储罐V2061547.4.6DMC储罐V2071547.4.7DMC存储缓冲罐V2081547.4.8阻聚剂存储罐 V3021557.4.9DMC原料存储罐V3031557.4.10二工段的甲醇储罐V3041567.4.11MMA存储罐V3051567.5储罐选型结果158第八章气液分离器的选型设计1598.1设计依据1598.2气液分离器类型1598.3气液分离器设计举例1598.4气液分离器选型结果162第九章余热锅炉1639.1概述1639.2余热锅炉的热力学计算1649.3传热计算1689.4传热面积的计算1709.5结构设计1739.6其他元件设计1759.7余热锅炉设计结果195IV8万吨/年MMA生产项目 工艺设备选型第一章 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。198第二章 塔设备设计22.1 塔设计依据化工设备设计基础规定HG/T 20643-2012钢制化工容器强度计算规定20582-2011钢制化工容器结构设计规定20583-2011石油化工塔型设备设计规范SH 3030-2009钢制压力容器GB 150-2011钢制塔制容器JB/T 4710-20052.2 塔设备设计要求（1） 塔设备主要用于传质过程，因此首先必须使气液两相充分接触，以获得较高的传质效率；同时还应保证塔设备的经济性。为了满足工业生产的需求，塔设备应满足以下基本要求： （2） 气液两相充分接触，相际传热面积大； （3） 生产能力大，即气液相处理能力大；在较大的气（汽）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。 （4） 操作稳定，弹性大； （5） 流体流动阻力小，流体通过塔设备的压力降小； （6） 结构简单、耗用材料少，制造与安装容易； （7） 耐腐蚀和不易堵塞，方便操作、调节和检修。2.3 塔设备选型原则（1） 生产能力大，弹性好。随着化工装置大型化，生产能力要求尽量地大，而根据生产经验，工艺流程中精馏往往是限制环节。很多精馏塔设计中考虑诸如造价、结构或压降、分离效率等因素较多，而常常未将塔的操作弹性放在重要位置，从而造成投产后设备不大适应工艺条件和生产能力的较大波动。（2） 满足工艺要求，分离效率高。工艺上要分离的液体有很多特殊要求，如沸点低、难分离、有腐蚀性、有污垢物等，对塔型要慎重选择。（3） 运转可靠性高，操作、维修方便。（4） 结构简单，加工方便，造价较低。（5） 塔压降小。对于真空塔或者要求塔压降低的塔来说，压降小的意义更为明显。（6） 通常选择塔型未必能满足所有的原则，应抓住主要矛盾，最大限度满足工艺要求。2.4 塔类型的选择工业上使用的塔类型主要是填料塔和板式塔两种，如何从中选取一个合适的类型有很多方面需要考虑，很难简单的进行判断。考虑操作性能和成本费用，两种塔可以进行如下比较：表2- 1 填料塔和板式塔的比较项目填料塔板式塔塔径适宜于大小塔径的塔，但对大塔要解决液体再分布的问题一般推荐使用塔径大于800mm的大塔压力降压力较小，较适于要求压力降小的场合压力降一般比填料塔大空塔气速空塔气速较大空塔气速大塔效率分离效率高，塔径1.5m以下效率高，随着塔径增大，效率常会下降效率较稳定，大塔板效率比小塔板有所提高液气比对液体喷淋量有一定要求适用范围较大持液量较小较大安装检修较困难较容易材料可用非金属耐腐蚀材料一般用金属材料造价直径800mm以下，一般比板式塔便宜，直径增大，造价显著增加直径大时一般比填料塔造价低重量较重较轻类型选择时需要考虑多方面的因素，如物料性质、操作条件、塔设备的性能，以及塔的制造、安装、运转和维修等。对于真空精馏和常压精馏，通常填料塔塔效率优于板式塔，应优先考虑选用填料塔，其原因在于填料充分利用了塔内空间，提供的传质面积很大，使得汽液两相能够充分接触传质。而对于加压精馏，若没有特殊情况，一般不采用填料塔。这是因为填料塔的投资大，耐波动能力差。同样，吸收过程也分为液膜控制、气膜控制和介于两者之间的共同控制吸收三种类型。气膜控制的吸收与真空精馏相似，应优先考虑选用高效规整填料塔；液膜控制的吸收与加压精馏相似，往往选用板式塔或汽液湍动大、持液量高的散装填料塔；介于两者之间的，宜采用比表面积大、持液量高、液相湍动大的填料塔，一般多采用散装填料塔。2.4.1 影响因素1. 与物性有关的因素（1） 易起泡的物系，如处理量不大时，以选用填料塔为宜。因为填料能使泡沫破裂，在板式塔中则易引起液泛。（2） 具有腐蚀性的介质，可选用填料塔。如必须用板式塔，宜选用结构简单、造价便宜的筛板塔盘、穿流式塔盘或舌形塔盘，以便及时更换。（3） 具有热敏性的物料须减压操作，以防过热引起分解或聚合，故应选用压力降较小的塔型。（4） 粘性较大的物系，可以选用大尺寸填料。板式塔的传质效率太差。（5） 含有悬浮物的物料，应选择液流通道大的塔型，以板式塔为宜。（6） 操作过程中有热效应的系统，用板式塔为宜。2. 与操作条件有关的因素（1） 若气相传质阻力大，宜采用填料塔。（2） 大的液体负荷，可选用填料塔。（3） 液气比波动的适应性，板式塔优于填料塔。（4） 操作弹性，板式塔较填料塔大，其中以浮阀塔最大，泡罩塔次之。3. 其他因素（1） 对于多数情况，塔径大于800 mm的，宜用板式塔，小于800 mm时，则可用填料塔。但也有例外，鲍尔环及某些新型填料在大塔中的使用效果可优于板式塔。（2） 一般填料塔比板式塔重。（3） 大塔以板式塔造价较廉。（4） 填料塔用于吸收和解吸过程，可以达到很好的传质效果，它具有通量大、阻力小、传质效率高等性能。因此实际过程中，吸收、解吸和气体洗涤过程绝大多数都使用填料塔。下面分别对填料塔与板式塔进行具体介绍。2.4.2 板式塔的具体选择板式塔主要有筛板塔、浮阀塔和泡罩塔。板式塔的设计主要是选择塔型、选择流体流动形式、操作状态鼓泡或喷射态等。板式塔一般认为用于大型塔是经济合理的，比一般填料塔具有效率高和能力大的优点。其中，浮阀塔具有以下优点：（1） 允许的蒸汽速度大，因此生产能力大，约比泡罩塔提高20%40%，与筛板塔相近。（2） 由于浮阀的开启高度可随着汽速的大小自动进行调节，因此操作弹性大，在较宽的汽速变化内板效率变化范围较小，其操作弹性范围可认为达到79（即最大负荷与最小负荷之比）。（3） 由于气液接触良好，以及汽从水平方向吹出雾沫夹带量小，因此塔板效率较高，比泡罩塔效率可高出15%左右。（4） 塔板上没有复杂结构的障凝物，因此液面梯度较小，蒸汽分配均匀。此外，塔板的压降比泡罩塔小。（5） 塔板的结构简单，安装容易。制造费用约为泡罩板的6080%。（6） 对于黏度较大及有一般聚合现象的系统，浮阀塔也能正常操作。对于普通分馏塔来说，长期以来最常用的塔盘是F1型浮阀塔盘。其基本原理是让汽相沿塔盘横向流过泡沫层，造成强烈的汽液混合，从而在两相之间产生良好的传热传质过程。但是浮阀塔盘的制造成本相对较高，过去往往采用单个面积较大的浮阀。大浮阀的使用使得流过单一浮阀的气速截面积过大，汽相接触的比表面积降低，反过来会影响传质效率。2.4.3 填料塔的具体选择填料是填料塔的核心元件，它提供了气液两相接触传质与换热的表面，与塔内件一起决定了填料塔的性能。目前，填料的开发与应用仍沿着散装填料与规整填料两个方向进行，常用填料的分类情况列于下表：表2- 2 常用填料的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，改进型鲍尔环，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非波纹型珊格形Glitsch Grid板片形压延金属板，多孔金属板绕圈形古德洛形，Hyperfil而目前，我国塔盘的研究进展迅速，技术创新成果卓越。而苏尔寿公司生产的Mellapak是板波纹填料的代表，其结构特征是：板波填料的波纹片上有若干压延小孔,孔刺向外突出,能起毛细管的作用，有利于填料的湿润与液体的均布。波纹片上打有若干的小孔起压力均衡作用，有利于汽液的均匀分布。它与网波填料相比，造价低，具有较强的抗污能力，与散堆填料相比，有更好的操作性能。图2- 1 MELLAPAK系列填料实物图图2- 2 MELLAPAK系列性能图表2- 3 APAK系列技术数据表Mellapak250.X250.Y170.X170.YSpecific surface area250m2/m3250m2/m3170m2/m3170m2/m3Element height(approx)500mm400mm500mm800mmSurface structuresmoothMaterial thickness0.5 to 2mmMaterialCeramic,plastic,stainless steel对于本厂区使用的填料塔，我们使用性能更为优异的250Y 型波纹板填料。2.4.4 塔设备选型方法塔内参数由多方面决定，尤其与工艺参数有着密切的关系。所以在设备选型中本着“两个标准，四个软件”的选型方法进行选型。表2- 4 塔设备选型方法项目工具来源作用两个标准化工设备设计全书塔设备设计化学工业部设备设计技术中心站主编（2002年）设计标准化工工艺设计手册中国石化集团上海有限公司主编（2003年）设计标准四个软件Aspen Plus V8.4Aspen Tech公司开发模拟水力学参数及选型结果核算CUP-TOWER中国石油大学开发塔水力学校核SW6-2011全国化工设备设计技术中心站塔机械强度设计与校核KG-TOWERkoch-glitsch板式塔水力学校核2.5 设计条件根据 Aspen 工艺计算结果得到工艺优化参数如下：设计压力0.22Mpa，设计温度130，塔板数29块，进料板位置第8块，摩尔回流比2.5，塔顶采出比0.525，进料流量为12040.2Kg/h，主要介质及组成（质量分数）：表2- 5 T103物料主要组成与介质介质水甲醇MALC2H4OC2H4O2C3H6O3C3H6C3H4O组成0.2340.1410.5830.0020.0110.0110.0070.0112.5.1 结构参数设计（1）塔板的选型由以上比较，综合考虑塔板的效率、分离效果和设备的成本、维修等，我们初步选择浮阀塔。（2）塔径的计算与校核提取Aspen plus各塔板上的物性参数，选取塔板上气液相负荷最大的第8块塔板进行手工计算和校核，然后再用Aspen plus进行塔的设计和校核，通过比较来检查计算的正确性。表2- 6 T-103第8块塔板物性参数液相质量流量Kgh气相质量流量Kg/h液相密度Kg/m气相密度Kg/m液相体积流量m/s气相体积流量m/s混合液体表面张力N/m29036.426103.7792.9893.049590.01017122.37770.0378358设气体流通截面上的适宜气速为u，塔板的计算中，通常是以泛点气速 uf作为u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 计算,其中的C20由史密斯关联图查取。图2- 3 史密斯关联图横坐标为LSVSPLPV=0.010172.3777792.9893.04959=0.06897(HT-hL)为板间距与塔板液体高度之差，计算如下：塔板间距HT：塔板间距HT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2.8 列出的塔板间距的经验数值选取。我们这里选取板间距600mm。表2- 7 塔间距参考数值塔径D/m0.30.50.50.80.81.61.62.02.02.42.4板距HT/mm200300300350350450450600500800600 板上液层高度hL一般常压塔hL=50100mm，减压塔hL=2530mm，我们取板上液层高度hL=100mm，则液滴沉降高度为HT-hL=350mm。查取史密斯关联图可知：液相表面张力=0.02N/m时的气体负荷因子C20=0.11m/s，由于所处理的液体表面张力为1=0.0378358N/m，矫正得到实际气体负荷因子：C=C201pv0.2=0.11*(0.0378358/0.02)0.2=0.1249m/s则可求得泛点速度为：Uf=CPl-PvPv=0.1249*（792.989-3.04959）/3.049591/2=2.0102取u=0.6uf,即u=1.206m/s，则可求得塔径为：D=4VSu=1.7175m塔径圆整后，D=1.8m。（3）溢流装置及尺寸由于带有降液管，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：降液管主要有弓形、圆形和矩形三种。目前多采用弓形，因其结构简单，特别适合于塔径较大的场合。考虑分块塔板固定区域取D=1.8m，所以根据经验与工艺要求，溢流装置定为双溢流。弓形降液管尺寸降液管面积由化工工艺设计手册（上）（吴德荣等编.化学工业出版社）图弓形降液管的参数图查得。图2- 4 弓形降液管的参数图对于堰长与塔内径D的比值，一般单流型可取双流型可取L/W=0.60.8，双溢流可取L/W=0.50.7，对易起泡物系可取更高些，以保证液体在降液管中有较长的停留时间。我们这里取L/W=0.7，因此可查得：， 则实际塔板截面积：AT =D2/4=2.55m2弓形降液管面积：Af= 0.088*2.55=0.2244m2弓形降液管宽度：Wd= 0.143*1.8=0.2574m为降低气泡夹带，液体在降液管内应有足够的停留时间以使气体从液相中分离出，一般要求不应小于35s，而对于高压下操作的塔以及易起泡的物系，停留时间应更长些，为此必须进行校核。液体在降液管的停留时间为：=HTAf/LS=0.45*0.2244/=9.929s5s故降液管尺寸设合理。溢流堰尺寸溢流堰长 ：Lw=0.7D=0.7*1.8=1.26m采用平直堰，求得横坐标： Ls*3600/（Lw）2=23.06查液体收缩系数计算图：图2- 5 液体收缩系数计算图可得，E=1.04，则堰上液层高度 可由下式计算How=2.84/1000*1.04*（3600*0.01017/1.26）2/3=0.0279m出口堰高：Hw=Hl-How=0.1-0.0279=0.0721m取降液管低隙处液体流速: 降液管底隙高度:Ho=0.01017/(1.26*0.025)=0.0322m（4）塔板结构设计a.受液区和降液区：一般这两个区域的面积相等，均可按降液管截面积Af计b.边缘区：在塔壁边缘留出一定宽度的环形区域供固定塔板用；c.入口安定区和出口安定区，通常宽度相等；d.有效传质区：余下的塔板上有浮阀孔的区域。于此处考虑，有经验可知a.塔径D900mm ，采用分块组装式；b.塔径在2.5m以下，边缘宽度取Wc=0.05m；c.分布区宽度取0.08m; 脱气区宽度取0.08m；d.根据之前计算可知，降液管宽度为Wd =0.2574m。e.浮阀选用F1重型浮阀，其阀孔为=0.039m。浮阀数初取阀孔动能因数，阀孔气速为Uo=FoPv=223.05=12.597m/s每层塔板上浮阀数目为：N=Vs/4do2uo=2.3777/(/4*0.0392*12.597)=158.3可取N=160个。浮阀排列现按所设定的尺寸画出塔板，并在塔板的鼓泡区内依排列方式进行试排，从而确定出实际的阀孔数。已知降液管宽度，分布区宽度，脱气区宽度和边缘区宽度。由于选用的塔板为双溢流形式，故鼓泡区面积可由单溢流塔板鼓泡区面积计算公式计算出大概面积，已知单溢流塔板鼓泡区面积计算公式如下： 其中 X=D/2-(Wd+Ws)=0.9-(0.2574+0.07)=0.5726mr=D/2-WC=0.86m代入数据得A=1.932m浮阀的排列方式采用等腰三角形叉排，使相邻的浮阀容易吹开，鼓泡更匀。取同一横排的阀孔中心距，则相邻两排间的距离t=A/(Nt)=1.932/(160*0.06)=0.20125m由于双溢流鼓泡区面积比单溢流小，故t值应该比计算值小，取t=200mm。由于塔直径D=1.8m，相邻两排间的距离的等腰三角形叉排方式得到最终的浮阀数，可排出阀孔数为178个，重新衡算一下参数：阀孔气速：Uo=11.188m/s动能因数：Fo=19.5376。塔板的开孔率为：=0.084=8.4%根据经验，常压塔的开孔率应,所以塔板设计满足要求。2.6 塔结构参数设计2.6.1 塔的尺寸2.6.1.1 塔板间距塔板间距与塔高相关，且计算塔径时也必须预定塔板间距。选择塔板间距时，主要考虑以下几个因素： （1） 雾沫夹带：在一定的气液负荷和塔径条件下，适当增加塔板间距，可减少雾沫夹带量。（2） 物料的起泡性：易起泡物料的塔板间距应选得大些。（3） 操作弹性：要求操作弹性较大时，可选较大的塔板间距。（4） 安装和维修要求：例如开人孔处的塔板间距不小于 600mm。由于塔板间距与处理能力、操作弹性及塔板效率以及塔径大小都密切相关，选用较大的塔板间距可允许较高的空塔气速，这样塔径可小些，但塔高增加了。对于塔板数较多或放在室内的塔，可选用较小的塔板间距，以适当增加塔径来降低塔高。当然，塔板间距的合理选择应通过塔盘液体力学计算和经济核算来确定，但从经济上看，增加塔高往往比增加塔径有利。2.6.1.2 底部空间及裙座高度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板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，顶部空间一般取 1.21.5m。 2. 塔的底部空间高度 塔的底部空间高度是指塔底最末一层塔板到塔底下封头切线处的距离。当进料系统有 15 分钟的缓冲时间时，釜液的停留时间可取 35 分钟，否则须取 15 分钟。但对釜液流量大的塔，停留时间一般也取 35 分钟。 3. 加料板的空间高度 加料板的空间高度取决于加料板的结构型式及进料状态。 4. 支座高度 塔体常由裙座支承，可分为圆柱和圆锥两种。裙座高度是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。裙座上的人孔通常为圆形，其尺寸为600（10001800）mm，以方便进出。2.6.2 内部的机构与尺寸见后文中强度校核表格。2.6.3 开孔方位及尺寸见后文中强度校核表格。2.7 塔强度核算由 Aspen 流程模拟数据可知，T103 脱水塔内最低温度为91，最高操作温度为122，操作压力为0.2MPa，考虑到设计裕量，设计温度采用130，设计压力采用0.25MPa。塔径采用上述计算结果。通过 Aspen 模拟数据、CUP-TOWER 设计数据，结合 GB150-2011压力容器对 T103脱水塔进行SW6机械强度校核，具体参数如下所示：表2- 8 T103机械校核参塔 设 备 校 核计 算 单 位雨花石团队计算依据：NB/T 47041-2014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Q345RQ345R名义厚度(mm)1111腐蚀裕量(mm)33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)设计温度()长度(mm)名义厚度(mm)内径/外径(mm)材料名称(即钢号)10.2513022600111700Q345R2345678910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)130.850.8500.31250.538622345678910表2- 9 内件及偏心载荷计算表内 件 及 偏 心 载 荷介 质 密 度kg/m31000塔 釜 液 面 离 焊 接 接 头 的 高 度mm3000塔 板 分 段 数12345塔 板 型 式条泡罩浮阀塔 板 层 数1512每 层 塔 板 上 积 液 厚 度mm5050最 高 一 层 塔 板 高 度mm1320018150最 低 一 层 塔 板 高 度mm600013650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kg200集 中 载 荷 高 度mm15000集 中 载 荷 中 心 至 容 器 中 心线 距 离mm1000塔 器 附 件 及 基 础塔 器 附 件 质 量 计 算 系 数1.2基 本 风 压N/m20基 础 高 度mm200塔 器 保 温 层 厚 度mm50保 温 层 密 度kg/m350裙 座 防 火 层 厚 度mm100防 火 层 密 度kg/m30管 线 保 温 层 厚 度mm10最 大 管 线 外 径mm100笼 式 扶 梯 与 最 大 管 线 的 相 对 位 置90场 地 土 类 型II场 地 土 粗 糙 度 类 别B地 震 设 防 烈 度8度(0.2g)设 计 地 震 分 组第三组地震影响系数最大值 amax0.16阻 尼 比0.01塔 器 上 平 台 总 个 数2平 台 宽 度mm800塔 器 上 最 高 平 台 高 度mm20000塔 器 上 最 低 平 台 高 度mm6000表2- 10 裙座计算裙 座裙 座 结 构 形 式圆筒形裙 座 底 部 截 面 内 径mm1800裙 座 与 壳 体 连 接 形 式对接裙 座 高 度mm3000裙 座 材 料 名 称Q345R裙 座 设 计 温 度130裙 座 腐 蚀 裕 量mm3裙 座 名 义 厚 度mm18裙 座 材 料 许 用 应 力MPa183.8裙座与筒体连接段的材料Q345R裙座与筒体连接段在设计温度下许用应力MPa183.8裙座与筒体连接段长度mm20裙 座 上 同 一 高 度 处 较 大 孔 个 数2裙 座 较 大 孔 中 心 高 度mm950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mm10裙座上较大孔引出管长度mm250地 脚 螺 栓 及 地 脚 螺 栓 座地 脚 螺 栓 材 料 名 称Q345地 脚 螺 栓 材 料 许 用 应 力MPa170地 脚 螺 栓 个 数16地 脚 螺 栓 公 称 直 径mm42全 部 筋 板 块 数32相 邻 筋 板 最 大 外 侧 间 距mm272.323筋 板 内 侧 间 距mm90筋 板 厚 度mm18筋 板 宽 度mm140盖 板 类 型整块盖 板 上 地 脚 螺 栓 孔 直 径mm60盖 板 厚 度mm24盖 板 宽 度mm0垫 板有垫 板 上 地 脚 螺 栓 孔 直 径mm45垫 板 厚 度mm18垫 板 宽 度mm90基 础 环 板 外 径mm2028基 础 环 板 内 径mm1608基 础 环 板 名 义 厚 度mm18表2- 11 容 器 壳 体 强 度 计 算计 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11111.452第 1 段 圆 筒11111.449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11111.452裙 座名 义 厚 度 (mm)取 用 厚 度 (mm)1818表2- 12 风载及地震载荷计算表风 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 37387.936429.934050.23403034030最 小 质 量 20900.419942.417562.717542.517542.5压 力 试 验 时 质 量79511.678553.676173.823456.623456.6风 弯 矩 00000Mca (I) Mca (II) 顺风向弯矩 (I)顺风向弯矩 (II)组合风 弯 矩 00000地 震 弯 矩 注:计及高振型时,此项按B.24计算5.567e+085.235e+084.539e+084.532e+084.532e+08偏 心 弯 矩 1.962e+061.962e+061.962e+061.962e+061.962e+06最 大 弯 矩 需横风向计算时 5.586e+085.255e+084.559e+084.552e+084.552e+08垂 直 地 震 力 28608.528575.328234.528230.128230.1应 力 计 算13.8013.804.764.964.367.437.4314.9314.2512.1926.0426.044.874.8717.2517.259.389.908.995.605.600.050.050.050.110.11st183.80183.80183.80189.00189.00B142.20142.20142.20107.45107.03表2- 13 组合应力校核表组合应力校核(内压),(外压)32.4132.41许 用 值192.78192.78(内压),(外压)19.6919.2016.5430.9230.92许 用 值170.63170.63170.63128.94128.4411.7711.77许 用 值310.50310.509.449.959.045.715.71许 用 值153.89153.89153.89111.92133.7759.7359.73许 用 值310.50310.50校 核 结 果合格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表2- 14 地脚螺栓及地脚螺栓座计算结果计 算 结 果地 脚 螺 栓 及 地 脚 螺 栓 座基 础 环 板 抗 弯 断 面 模 数 mm34.95198e+08基 础 环 板 面 积 mm21.1994e+06基 础 环 板 计 算 力 矩 Nmm5574.28基 础 环 板 需 要 厚 度mm15.08基 础 环 板 厚 度 厚 度 校 核 结 果合格混 凝 土 地 基 上 最 大 压 应 力MPa1.46受 风 载 时 基 础 环 板 与 基 础 表 面 间 虚 拟 的 最 大 拉 应 力 MPa-0.17受 地 震 载 荷 时 基 础 环 板 与 基 础 表 面 间 虚 拟 的 最 大 拉 应 力MPa0.85地 脚 螺 栓剪应力MPa地 脚 螺 栓 需 要 的 螺 纹 小 径 mm24.7963地 脚 螺 栓 实 际 的 螺 纹 小 径mm37.129地 脚 螺 栓 校 核 结 果合格筋 板 压 应 力 MPa18.35筋 板 许 用 应 力MPa94.98筋 板 校 核 结 果合格盖 板 最 大 应 力 MPa70.58盖 板 许 用 应 力MPa147盖 板 校 核 结 果合格裙 座 与 壳 体 的 焊 接 接 头 校 核焊 接 接 头 截 面 上 的 塔 器 操 作 质 量kg34030焊 接 接 头 截 面 上 的 最 大 弯 矩Nmm4.55