3-1 塔设备计算说明书

广西广维化工有限责任分公司 10万吨/年VAC项目 塔设备计算说明书61目录塔设备设计说明书11.1 塔设备设计依据11.2 塔设备设计概述11.2.1. 塔设计目标11.2.2.1 塔类型的选择原则21.2.2.2 板式塔的塔板类型与选择31.2.2.3 填料塔的填料类型与选择41.2.2.4 塔型的结构与选择51.2.2.5 塔设备选型方法说明61.3 填料塔设计（HAC-VAC-乙烯粗分塔T0302）71.3.1.塔选型71.3.1.1 选择填料塔71.3.1.2 填料选取81.3.2 AEPEN模拟过程说明81.3.2.1 ASPEN塔设备优化81.3.2.2 流股信息121.3.2.3 设备相关数据121.3.3 结构设计131.3.3.1 筒体、封头及裙座设计131.3.3.2 接管设计161.3.3.2.1 进料孔161.3.3.2.2 出料孔161.3.3.2.3 回流孔及再沸孔161.3.3.3 塔内件171.3.3.3.1 液体分布器171.3.3.3.2 液体再分布装置211.3.3.3.3 床层定位器211.3.3.3.4 填料支撑板221.3.3.3.4.1 栅板尺寸221.3.3.3.4.2 栅条强度校核221.3.3.3.5 除沫器231.3.4 塔高241.3.4.1 塔顶高度241.3.4.2 填料高度241.3.4.3 封头241.3.4.4 塔釜高度251.3.4.5 填料内件及接孔所占高度251.3.4.6 变径段高度251.3.4.7 吊柱261.3.4.8 裙座的设计261.3.4.8.1 选材261.3.4.8.2 裙座的结构261.3.4.8.3 裙座高度281.3.4.9 地脚螺栓281.3.5 强度校核281.3.5.1 风载荷及地震载荷计算、耐压试验校核291.3.5.2 SW6计算书301.3.6 设备条件图561.3.7 设备装配图571.4 总结581.5 塔设备选型一览表59塔设备设计说明书1.1 塔设备设计依据本项目塔设备设计及选型主要参考如下标准：压力容器封头GB/T 25198-2010固定式压力容器GB 150-2011钢制化工容器结构设计规定HG/T 20583-2011塔顶吊柱HG/T 21639-2005钢制人孔和手孔的类型与技术条件HG/T 21514-2005钢制塔式容器JB/T 4710-2005钢制管法兰、垫片、紧固件HG/T 2059220635-2009化工设备设计全书塔设备设计 化工设备设计基础规定 设备及管道保温设计导则 钢制压力容器焊接规程 塔器设计技术规定 HG/T20643-2012GB 8175-2008JB/T4709-2007HG20652-19981.2 塔设备设计概述1.2.1. 塔设计目标塔设备应用于工业，应满足以下基本要求：（1） 分离效率高，塔的高度尽可能低。（2） 生产能力大，单位塔截面积处理量大，弹性好。（3）塔压降尽可能小，应最大限度满足工艺要求。（4）气体阻力尽可能小，降低气体输送功率。1.2.2. 塔类型的初步设计1.2.2.1 塔类型的选择原则塔设备由于要满足不同的生产需求，因此选择时需要考虑多方面的因素，如物料性质、操作条件、塔设备的性能等因素。对于不同的塔需考虑不同因素，但均应着重考虑以下几个方面：（1）操作条件大的液体负荷，可选用填料塔。若气相传质阻力大，宜采用填料塔。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。液气比波动的适应性，板式塔优于填料塔。（2）物性操作过程中有热效应的系统，用板式塔为宜。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。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。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。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。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。（3）其他因素对于多数情况，塔径大于800mm地，宜用板式塔，小于800mm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。大塔以板式塔造价较廉。一般填料塔比板式塔重。1.2.2.2 板式塔的塔板类型与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。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。表1-1 不同塔板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且阻力小操作弹性窄、效率低分离要求较低的闪蒸塔表1-2 主要塔板性能的量化比较塔板类型生产能力塔板效率操作弹性压降结构成本泡罩板1.01.051复杂1浮阀板1.2-1.31.11.290.6一般0.7-0.9筛板1.2-1.41.130.5简单0.4-0.5舌型板1.3-1.51.130.8简单0.5-0.6为使塔板不同区域气液稳定、均匀分布及减少塔板“非活化区”对塔板效率的影响，本项目中反应精馏塔使用筛板塔，从而提高装置分离效率、减少生产能耗。1.2.2.3 填料塔的填料类型与选择塔填料是填料塔的核心构件，它为气液两相间热、质传递提供了有效的相界面，只有性能优良的塔填料再辅以理想的塔内件，才有望构成技术上先进的填料塔。因此，人们对塔填料的研究十分活跃。对塔填料的发展、改进与更新，其目的在于改善流体的均匀分布，提高传递效率，减少流动阻力，增大流体的流动通量以满足降耗、节能、设备放大、高纯产品制备等各种需要。表1-3 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填料的选取包括确定其种类、规格、及材质等。颗粒填料包括拉稀环、鲍尔环、阶梯环等，规整填料主要有波纹填料、格栅填料、绕卷填料等。国内学者采用模糊数学方法对九种常用填料的性能进行了评价如表所示：表1-4 主要填料性能的量化比较填料名称评估值排序丝网波纹填料0.861孔板波纹填料0.612金属Intalox0.593金属鞍形环0.574金属阶梯环0.535金属鲍尔环0.516瓷Intalox0.417瓷鞍形环0.388瓷拉西环0.369填料的选择包括确定填料的种类、规格及材质等。所选填料既要满足生产工艺的要求，又要使设备投资和操作费用最低。1.2.2.4 塔型的结构与选择除了塔板结构之外，塔的其他附件也十分重要，塔设备的总体结构均包括：塔体、内件、支座及附件。塔体是典型的高大直立容器，多由筒节、封头组成。当塔体直径大于800mm时，各塔节焊接成一个整体；直径小的塔多分段制造，然后再用法兰连接起来。内件是物料进行工艺过程的地方，由塔盘或填料支承等件组成。支座常用裙式支座。附件包括人、手孔，各种接管、平台、扶梯、吊柱等。图1-1A 板式塔说明图1吊柱；2排气口；3回流液入口； 4精馏段塔盘；5壳体；6进料口； 7人孔； 8提馏段塔盘；9进气口； 10裙座； 11排液口；12裙座人孔 图1-1B 填料塔说明图1吊柱；2排气口；3喷淋装置； 4壳体；5液体再分配器；6填料；7卸填料人孔； 8支撑装置；9进气口；10排液口； 11裙座； 12裙座人孔1.2.2.5 塔设备选型方法说明塔内参数由多方面决定，尤其与工艺参数有着密切的关系。所以在设备选型主要应用Aspen Plus V9.0、SW6-2011进行塔设备的设计，其中Aspen Plus V9.0为了模拟水力学参数及选型结果核算； SW6-2011是为了塔机械强度设计。此外设计标准主要参考化工设备设计全书 塔设备设计以及国标等。1.3 填料塔设计（HAC-VAC-乙烯粗分塔T0302）1.3.1.塔选型1.3.1.1 选择填料塔填料塔具有以下优势：（1）操作弹性大与板式塔相比，填料塔的操作弹性不会受到塔板液泛、雾沫夹带及降液管能力的限制，因而填料塔的操作弹性更大，还可以根据实际需要确定调整填料塔的操作弹性。（2）压力降小填料塔由于空隙率较高,故其压降远远小于板式塔。一般情况下,板式塔压降高出填料塔5倍左右,压力降的减小意味着操作压力的降低,在大多数分离物系中,操作压力下降会使相对挥发度上开这对于真空操作尤为重要。对于新塔可以大幅度降低塔高,减小塔径。对于老塔可以减小回流比以求节能或提高严量与产品质量。低压降的塔对于实现热泵精馏和双效蒸馏等节能性作更为有利。（3）持液量小持液量随操作负荷的变化而有增减,对于填料塔，持液量一般小于6%,而板式塔则高达8%12%，当持液量大时，对于难分离物系于相对挥发度很小，达到塔的各部稳定组成的时间就更长，更难以分离，故开工时间很长,对于间歇蒸馏或经常处于开停工状态的分离操作,即便相对挥发度不小,持液量大也会使开工时间加长,会大大增加操作周期及操作费用。对于热敏物系的分离操作，持液量大意味着停留时间的加长，这对于防止热敏物料的分解或聚合也是不利的。由于性能优良的新型填料相继问世，特别是规整填料及新型塔内件的不断开发应用，使得填料塔逐步取代板式塔。故综合考虑，我们将HAC-VAC-乙烯粗分塔T0302选为填料塔。1.3.1.2 填料选取考虑到处理气量较大，且液气比较小，因此选用规整填料塔。填料则选择使用性能优良的350Y波纹板规整填料。这种填料的喷淋密度范围较广，喷淋密度最小可达0.2m3/（m2h），最大可达200m3/（m2h）。350型规整填料每理论级压力降为30100pa，压力降小；且操作压力的范围大，可以动负压至加压。价格相对于丝网填料便宜。此外，它具有稳定的操作性能，一般塔器的液泛范围均较窄，操作不慎易出事故，而350型填料的液泛点不明显，往往有一个相对稳定的范围，这就有可能争取时间、排除事故。良好的几何结构所带来的抗堵塞性能，进一步扩大了应用范围。该塔采用变径塔，自上而下第一段塔径为2.3m，第二段塔径为1.8m，第三段塔径为2.3m.第一段的喷淋密度：U=QA=31.992.324=7.07m3（m2h）第二段的喷淋密度： U=QA=39.701.824=12.58m3（m2h）第三段的喷淋密度：U=QA=39.702.324=7.70m3（m2h）故符合要求。1.3.2 塔设备设计条件1.3.2.1 ASPEN塔设备优化通过灵敏度分析，对回流比、总板数、进料板位置进行优化，分析他们对塔顶VAC含量、塔底HAC损失量的影响。 图1-2 ASPEN模拟VAC与HAC分离塔示意图图1-3 回流比-VAC含量图图1-4 回流比-HAC含量图图1-5 回流比-负荷图精馏塔进料共189.3kmol/hVAC，由图3-2看出，在R=1.7之前，随着回流比的增大，塔顶VAC含量迅速增加，之后速度变慢，由图3-3看出，回流比取1.7时损失量最低，由图3-3看出，回流比越大，HAC回收率越高，要求损失量在0.1kmol/h以下，回流比应大于1.6。由图3-5看出，随着回流比增大，冷凝器再沸器热负荷线性增大，回流比每增大0.1，冷凝器再沸器负荷均增加200kw左右，因此回流比不应过大。最后取回流比R=1.7以进料板为参变量，分析优化精馏塔总板数以及进料板位置。VAC物流优化：图1-6 进料板-VAC含量图图1-7 进料板-HAC含量图图1-8 理论塔板数-HAC含量图图1-9 理论塔板数-VAC含量图由图1-9可以看出，进料板为21时塔顶HAC含量最少，塔底VAC含量最少，总板数为27时效果较优，之后增加塔板效果不再明显。因此选择此物流进料板为21，总板数优选27或28。综合设备投资，HAC原料价格较便宜，以及含水量、HAC损失量在可接受的范围内的考虑，最后选取总板数为27。1.3.2.2 流股信息表1-5 分离塔流股信息Stream NameUnits进料流股塔釜采出塔顶液相采出Phase-LiquidLiquidLiquidTemperature86.98 91.59 46.76 Pressurebar5.80 1.11Mass Flowskg/hr65363.648447.3498.69 WATER-0.0660.0700.053C2H4-2.37104E-072.01851E-169.16155E-07O2-000CO2-000HAC-0.680.922.58144E-05BXQ-000CSJZ-0.00666.25886E-060.025YSYZ-000YIQQUAN-2.18171E-071.1334E-138.42998E-07ETHYL-01-000JIASUAN-000VAC-0.230.000320.91ETHANOL-0.00150.000100.0058YWC-0.000580.000740.00013DX-000YM-1.34978E-056.14523E-063.45552E-05H2-000YQ000KOH000H3O+3.53044E-134.37108E-153.08638E-11OH-3.15648E-133.90318E-152.75948E-11Volume Flowcum/hr70.8152.54 19.221.3.2.3 设备相关数据采用350Y型板波纹填料，用ASPEN模拟得到：（1）理论级数（不包括再沸器与冷凝器）：25（2）塔顶温度：64.3；塔釜温度：118.3（3）工作压力：1.2bar（4）采用变径塔，上段塔径为2300mm，即在ASPEN中第2-7块理论板，填料层高度为4m；中段塔径为1800mm, 即在ASPEN中第8-20块理论板，填料层高度为4m；下段塔径为2300mm，即在ASPEN中第21-26块理论板，填料层高度为4m。（5）加料位置：流股进料，第二段填料与第三段填料之间，即变径处，在ASPEN中即第21块理论板上。进料组成、流量见上表。（6）能力因子：0.81.3.3 结构参数设计该分离塔的设计参照了JB/4710-2005钢制塔式容器、GB/T25198-2010压力容器封头标准、HG/T21618-1998丝网除沫器标准、HG/T21639-2005塔顶吊柱等标准。对塔的设计温度、设计压力、采用的材料进行了确定。在此基础上，利用内压容器壁厚计算公式，对塔体壁厚、封头壁厚进行初步估算并利用SW6对估得的壁厚进行校核，从而最终确定需要的塔壁厚和封头厚度。之后根据文献选取裙座的材料和厚度，以及螺栓材料和型号，同样对这些数据进行SW6强度校核。1.3.3.1 筒体、封头及裙座设计塔作为压力容器的一种，应当根据GB150-2011对压力容器操作压力、设计压力、操作温度、设计温度的定义和计算方法，对T0302的设计温度和设计压力进行确定。压力容器操作压力指压力容器顶部气相压力，对于T0302而言，为1.2bar，故设计压力取1.32bar。自上而下第一段的操作温度最高为70.6，设计温度要比操作温度高15，取设计温度为86。由于乙烯具有很强的腐蚀性，最终采用S30408来作为T0106的材料。其具有良好的耐腐蚀能力，S30408在该温度下的腐蚀速率为0.1mm/a，以设计寿命20年计，取腐蚀余量C2为2mm。部分探伤，故取焊缝系数为0.85。圆筒计算厚度：c=PcDi（2t-Pc）式中：Pc为计算压力，在液柱低时可认为与设计压力P近似相等；Di为筒体内径2.3m；t为材料在设计温度下许用应力，为189MPa；为0.85；取壁厚负偏差C1为0.3mm，因此：向上圆整，则名义厚度为11mm。顶部采用椭圆形封头，公称直径2300mm，查自GB/T 25198-2012知封头曲面高度600mm，直边高度25mm，厚8mm，内表面积6.41m2，容积1.93m3，质量403.3kg底部采用椭圆形封头，公称直径2300mm，查自GB/T 25198-2012知封头曲面高度600mm，直边高度25mm，厚8mm，内表面积6.41m2，容积1.93m3，质量403.3kg。封头计算厚度：c=PcDi（2t-0.5Pc）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2.3m；为材料在设计温度下许用应力，为189MPa；为0.85。从而为：则：同理可得第二段塔的名义厚度为。同理可得第三段塔的名义厚度为，下封头的名义厚度也为。由于需要在塔上开孔，故在塔壁和封头的厚度需要增加，取用SW6进行校核，同时设计裙座以及地脚螺栓。SW6强度校核表见表3-7，通过SW6可得：（1）塔筒体材料：S30408壁厚：8mm（2）上封头壁厚：10mm；下封头壁厚：10mm（3）裙座材料：Q345R壁厚：10mm（4）地脚螺栓大小：M3010（5）地脚螺栓个数：20（6）裙座上圆形检查孔个数：2 中心线高度：950mm 引出管水平方向内径：500mm 名义厚度：10mm 引出管长度：250mm（7）裙座防火层厚度：50mm 密度：300kg/m31.3.3.2 接管设计 1.3.3.2.1 进料孔VAC与HAC的进料流速设为2m/s，流量为,求得孔径为：圆整后取1085.4。直管进料，孔开在筒壁上，变径段上方，距离中段填料底部300mm。1.3.3.2.2 出料孔塔顶气相出料流速设为20m/s，流量为0.0054m3s，求得孔径为：d=4Qu=40.005420=0.0185m=18.5mm圆整后取19.14。孔开在上封头中央，并装设锥形挡板，用于除沫。塔釜液相出料流速设为2m/s，流量为0.0134m3s，求得孔径为：d=4Qu=40.01342=0.0292m=29.2mm圆整后取294。孔开在下封头中央，并装设防碎填料挡板。1.3.3.2.3 回流孔及再沸孔塔顶液相回流流速设为2m/s，流量为0.00391m3s，求得孔径为：d=4Qu=40.003912=0.0499m=49.9mm圆整后取504。孔开在筒壁上，上封头下方，第一段填料上方，距离第一段填料顶部700mm。塔釜气相再沸流速设为20m/s，流量为5.444m3s，求得孔径为：d=4Qu=45.44420=0.589m=589mm圆整后取60010。孔开在筒壁上，下封头上方，下段填料下方，距离下段填料底部800mm。1.3.3.3 塔内件1.3.3.3.1 液体分布器初始时液体分布均匀要靠液体分布器实现,故液体分器的设计要给予足够的重视。对于难分离物系,由于所需理论级数较多,需选用高性能液体分布器。对于填料层中理论级数多,且接近最小回流比Rmin或最小液气比（L/V）min分布点数要尽可能的多,或者采取其他分布措施，以防止在塔顶形成乘紧点；对于理论级数较少的填料塔则不可过高地追求分布点数,以免增加造价。总之,液体分布器的设计,包括结构形式、几何尺寸，液位高度或压头大小（操作弹性）及每平方米的分布点数,阻力等都要考虑周到。它们取决于分离程度、理论级数、分布质量、填料形式及尺寸、液体流率、塔径、堵塞的可能性、加料状态及造价等。 液体分布装置一般安装在距填料层顶平面150-300mm处，以提供足够的液体喷射空间和气体自由流动空间。塔内可以设置一个或多个液体分布器。为使液体初始分布更加均匀，设计中应合理增加单位塔截面积上的喷淋点数。不过，喷淋点数不应过多，否则一定的液体流量由于喷淋点过多，造成每个喷淋点的液流量太小，反而难以保证分配均匀。液体分布器按出液推动力可分为重力型和压力型两种,按结构形式可分为槽式、管式、喷射式、盘式等。液体分布器种类较多，工业上常用的有两大类。（1）压力型压力分布器，有莲蓬头式液体分布器，多孔单直管式液体分布器、多孔直列排管式液体分布器。（2）重力型液体分布器，有单管式液体分布器、多孔型直列排管式液体分布器、带升气管盘式筛孔液体分布器、堰槽式液体分布器。不同类型的液体分布器，使用情况不同。莲蓬头式适用于DN600mm的小塔，而多孔直列排管式液体分布器效果不佳难以达到要求。重力型分布器，则以槽盘式和槽式最为常见。区别在于槽盘式具有盖有挡板的升气管，而安装槽式分布器则气体经由分布槽间缝隙流通。表1-6 各类型液体分布器性能比较管式孔流型喷淋型盘式孔流型板式孔流型盘式溢流型槽式溢流型液流动力压力压力重力重力重力重力分布质量中低-中高高低-中低-中处理量0.25-2.5广广广广广适用塔径0.45m任意通常0.6m通常0.6m易堵塞程度高高中中低低气体阻力低低高低高低对水平度要求无无中中高高腐蚀影响高高高高低低受液面波动影响无无中中高高液体夹带高高低低低低自重低低高中高中根据该反应特点，选择可拆型槽盘气液分布器（HG/T21585.1-1998），安装在填料塔塔顶及各填料层上部，用于液体及气体分布。分布器分标准升气管型和高升气管型。分布器底板和升气管等组成分布板部件，分布板有单升气管型分布板和双升气管型分布板。单升气管型（图1-10）用于塔径8001800mm的标准升气管型及高升气管型，双升气管型用塔径2000mm的标准升气管型。可拆型槽盘气液分布器结构为带挡液帽。图1-10 双升气管型分布板b升气管宽；L分布板宽；h1下层喷淋孔中心与底板距离；h2上、下层喷淋孔中心距；H分布器总高；L1升气管高；L2分布板底距下端高度；W挡液帽高安装位置应高于填料层表面150300mm，以提供足够的自由空间。这里取200mm。由于在分布器所在位置有进液口时，如进液口设计位置低于分布器升气管上沿时，选用不带挡液帽的可拆型操盘液体分布器，此时进液口方位朝向分布器升气管间，或深入分布器升气管间布置进液管。查表得：塔径为2300mm时，可拆型槽盘气液分布器的总高度为468mm，升气管高度L1=255mm，分布板底距下端高度L2=95mm，分布板宽度L=452mm，故无挡液帽，升气管宽度b=120mm，喷淋孔径为d1的孔数n=110个。而孔径为d1的孔数等于孔径为d2的孔数。采用标准升气管，且d2d1。4(d12+d22)200mm2分布器液流总量：Q=2826d2nCd2gh式中，d喷淋孔径d1或d2，m； n喷淋孔径，个； h液位高，液面非喷淋孔中心距，m； Cd喷淋孔流量系数，取Cd=0.50.7； d2上层喷淋孔直径，取d2d1。计算喷淋密度：L=QA m3（m2h）式中Q分布器液流总量，m3h； A塔体圆筒内截面积，m2。常用范围L=250m3（m2h）。正常流量Q计算喷淋量的液位（仅下层喷淋孔喷流）：h0.5h2式中，h2上、下层喷淋孔中心距，m。根据计算，取d2=12mm；d1=10mm；h2=200mm; Cd=0.6代入得：h0.50.2=0.1mQ=28260.01221100.629.810.1=37.62m3hL=QA=37.622.424=8.3m3（m2h）满足喷淋密度在250m3（m2h）塔内若要安装该分布器，需要有支持圈，内径D1=2300mm，厚度t1=12mm，分布器支承梁数量1个，翼缘宽度100mm，翼缘厚度12mm。安置在塔顶。图1-11 分布器支承梁与支持圈的结构T1分布器支持圈厚度；b2分布器支承梁翼缘宽度；T2分布器支承梁翼缘宽度；D塔内径；D1支持圈内径1.3.3.3.2 液体再分布装置由于采用的是规整填料，液体趋壁效应不明显，因而不用考虑采用对趋壁液体有强收集效果的锥桶型及花式液体收集器。选择有KOCH公司开发的产品段间液体再分布器，支承板不固定在塔体上，而是支承在在分布器的筒体上，并与之固定，筒体下部开孔以收集壁流。同时考虑到液体再分布器也和液体分布器一样，是槽式液体分布器，液体再分布器中间有一个布液槽，因此选择采用组合式液体分布器中斜板型液体再分布器中的双流斜板型。斜板复合式再分配器的导流-集液板，而分布槽既是收集器又是再分布器。该装置的特点是：结构高度较低，液体的均布性能耗，导流-集液板的上下两面均能用作液体导流，无论在大液量或小液量下均可确保收集全部液体，操作弹性大、适应性好。因此，该装置适宜在液体负荷变化较大的场合下使用。塔壁上只有一个塔圈用以固定在分布器。这样可以减小再分布器所占的空间。支承板与再分布器总高为400mm，再分布器底板距下段填料表面200mm，占据空间为600mm，全塔共2个。图1-12 段间液体再分布器1.3.3.3.3 床层定位器由于规整填料有固定的结构，因而它的床层定位器比较简单，用栅条间距为300mm的栅板即可，即为床层定位栅板。采用分块独立式结构，用螺栓与塔壁连接，便于分别调节水平度。栅板圈用厚5mm的扁钢弯制而成，高度为50mm，塔内共设3个。1.3.3.3.4 填料支撑板1.3.3.3.4.1 栅板尺寸本填料塔采用支承栅板，填料塔上段塔径2.3m，填料层高度共4m；中段塔径1.8m,填料层高度4m。采用分块式栅，每块宽度350mm，同时由于塔径超过2m，则应加设一个中间支承梁；下段塔径2.3m,填料层高度4m。采用分块式栅，每块宽度350mm，同时由于塔径超过2m，则应加设一个中间支承梁；栅条间距为75mm，栅板圈与栅条高100mm，为增加栅板的刚度，须加设上下连接板，支撑圈还需用支持板来加强，上段栅板外直径2360mm，栅条高度厚度=8012mm，支持圈外径2324mm，内径2300mm，厚度12mm；下段栅板外直径2160mm，栅条高度厚度=6010mm，支持圈外径2124mm，内径2100mm，厚度12mm。1.3.3.3.4.2 栅条强度校核以精馏段为例：PP=HLtpg=9.814.22.30.075250=1854.1N对于规整填料：PL=0.05HLtLg=0.059.814.22.30.075774.79=287.30NP=PL+PP=2141.4N式中，P为栅条总负荷，N；PP为栅条上填料的重量，N；H为填料层高度，m；L为栅条长度，m；t为栅条间距，m；p为填料的堆积密度，kg/m3；PL为填料层持液量负荷，N；L为液体密度kg/m3.简支梁最大弯矩为M=PL8，保险起见：M=PL6=2141.42.36=856.6Nm栅条的抗弯截面模量W=16S-Ch-C2=160.012-0.0020.08-0.0022=1.01410-5m3=MW=856.61.01410-5=8.45107Pa=84.5MPa强度满足条件=75MPa故，支撑栅板高度为100mm，塔内共设3个。1.3.3.3.5 除沫器随着新型高效填料的开发,有时塔内操作气速很高,造成塔顶雾沫夹带严重,不但造成物料的损失,也使塔的效率降低。同时还可能造成对环境的污染。为了避免这种情况,需要在塔顶设置除雾沫装置。对于气体吸收过程还能保证气体的纯度,使后续过程能正常运行。最常用的除沫装置有丝网除沫器、折流板除沫器及旋流板除沫器。最简单的除沫器是在塔的出口加挡板。对除沫器的要求是除沫效率高、压力降小、不易堵塞、结构简单等。图1-13 填料丝网除沫器结构形式a、b、c平放式除沫器 d、e、f、g、h导液式除沫器i多通道式除沫器我们考虑了丝网除沫器其具有比表面积大、空隙率大、结构简单、使用方便以及除沫效率高、压力降小等优点，因而选用了丝网除沫器应用于填料塔的除雾沫操作中。它的主要元件是针织金属或塑料丝网。图1-13中a由于截面积较大而不易发生二次夹带，因而应用较为广泛。它的除沫效率高。单层，平放式，标准型（N）型，网层厚度为100mm。全塔共1个。1.3.4 塔高Z总=Z塔板+Z填料+Z顶+Z釜+Z塔内件全塔设四个孔，分别在塔顶、塔釜、两块进料板。1.3.4.1 塔顶高度塔的顶部空间高度是指塔顶填料层压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，本项目取1.2m。1.3.4.2 填料高度根据上述计算，填料高度为12m。1.3.4.3 封头顶部采用椭圆形封头，公称直径2300mm，查自GB/T 25198-2012知封头曲面高度600mm，直边高度25mm，厚10mm，内表面积6.41m2，容积1.93m3，质量403.3kg底部采用椭圆形封头，公称直径2300mm，查自GB/T 25198-2012知封头曲面高度600mm，直边高度25mm，厚10mm，内表面积6.41m2，容积1.93m3，质量403.3kg。1.3.4.4 塔釜高度塔的底部空间高度是指塔底支承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。塔底料液停留时间t=5min，DN=2300的直边高为25mm，封头容积为1.93 m3，z1=4（LB,vt60-V封头）D2=4（20.83560-1.93）1.62=0.98m塔底液面至最下层间距取z2=1m。ZB=z1+z2=0.98+1=1.98m1.3.4.5 填料内件及接孔所占高度塔内件及接孔总计高度：Z塔内件=0.5+0.2+0.053+0.13+0.07+0.45+0.1+0.6=2.37m1.3.4.6 变径段高度变径段高度取670mm，为收集再分布装置处。故，总塔有效高度（不包括裙座）为：Z总=1.2+12+1.98+2.37+1.252+0.575=22.925m圆整为23m。塔径为2300mm的塔高为：Z2.4=4+1.5+0.5+0.2+0.05+0.1=6.35m塔径为2300mm的塔高为：Z2.2=4+1.5+0.5+0.2+0.05+0.1=6.35m塔径为1800mm的塔高为：Z1.8=4+0.05+0.1+0.45+1.122+0.575=6.297m中间变径过渡段锥壳厚度为1.25m。1.3.4.7 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。1.3.4.8 裙座的设计塔体常由裙座支承，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。1.3.4.8.1 选材裙座材料选用取Q345R。1.3.4.8.2 裙座的结构（1）裙座与筒体的连接H/DN=15/2.2=6.82当DN1m，且H/DN25或DN1m，且H/DN30用圆锥形。故本塔裙座选用圆筒形，与筒体的连接采用对接，焊缝采用全焊透连续焊。a. 焊接长度：l=2n=20mmb. 裙座筒体上端面至塔釜椭圆封头切线距离h查塔设备书得D=2300mm，壁厚n=10mm时，h=75mm。c. 裙座筒体缺口尺寸：当封头厚度为10mm时，宽度K=70mm，半径R=35mm。（2）排气管塔内温度约64.3，塔釜温度达118.3。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。塔内氢气等介质为易燃物质，故考虑裙座的防火问题，由于裙座直径大于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。基于以上的结构，根据系列标准，设置4个排气管，规格为894mm，排气管距裙座筒体上部的距离为180mm。图1-14 排气管（3）检查孔采用圆形检查孔，查表得：裙座上设检查孔，直径为500mm，长度为250mm,中心高度为950mm，厚度为0.7裙=7mm。设两个。表1-7 圆形检查孔结构、尺寸、数量表图1-15 检查孔示意图1.3.4.8.3 裙座高度选用圆筒形群座，裙座高度H=2+1.5D2=3.8m1.3.4.9 地脚螺栓地脚螺栓座位外螺栓做结构型式，当直径为2400mm时，数目为1220个，这里取20个。螺栓规格为DN30，材料为Q235。基础环的厚度为18mm。1.3.5 强度校核用SW6计算出风载荷、地震载荷和对耐压试验校核，同时接管开孔校核。1.3.5.1 风载荷及地震载荷计算、耐压试验校核根据该塔建设处的地质条件、风力条件，及T0302的附件数量。与风载荷及地震载荷计算相关的设置如下：图1-16 SW6 载荷数据设置计算校核结果如下：表1-7 T0302载荷数据结果表垂 直 地 震 力 17742.917695.216379.916373.816373.8应 力 计 算11.489.994.223.953.293.232.819.098.145.176.295.472.382.0721.7418.918.598.177.962.041.780.000.000.000.000.00st189.00189.00189.00137.00137.00B79.2879.2879.2855.7459.68根据载荷计算结果，可以认为减压产品塔在当地的气候及地质条件下，能够保持自身为稳定性，具有良好的抗风及抗震能力。耐压试验均采用水压试验进行，用来检测内压容器宏观强度，检验焊接接头的致密性以及密封结构的密封性能。试验压力 ，之后要求 。检验结果在之前的筒体、上封头、下封头校核结果处已经出现，为合格。1.3.5.2 SW6计算书表1-8 T0302 SW6强度核算表 塔 设 备 校 核计算单位压力容器专用计算软件计算条件塔型 填料容器分段数（不包括裙座） 3压力试验类型 液压封头上封头下封头材料名称 S30408 S30408名义厚度(mm) 10 10腐蚀裕量(mm) 1 1焊接接头系数 0.85 0.85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)10.132128.269400082