毕业设计-500万吨年常减压装置常压汽提塔机械设计

1、第一章：绪论第一章绪论一 设计任务、设计思想、设计特点（一）设计任务500万吨/年常减压装置常压汽提塔机械设计第5页主要参数如下：操作压力：0.07MPa设计压力：0.24MPa最高操作温度：390 C塔总高：31675 mm塔基础高：4500 m地震烈度：8度基本风压值：500Pa（二）设计思想塔内直径：1400/1800塔内塔盘数：24保温层厚度：硅酸铝镁120/150伽容器类别：一类塔内介质平均密度：830Kg/m3其他参数：参照茂石化四蒸馏建造场地类别：U类1根据GB钢制压力容器与JB钢制塔式容器等国家标准为基础进行设计。2满足工艺和操作要求，所设计出来的流程和设备能保证得到质量稳定的

2、产品，设 计的流程与设备需要一定的操作弹性，可方便地进行流量和传热量的调节。3满足经济上的要求，设计省热能和电能的消耗，减少设备与基础的费用，选择合 适的回流比，节省冷却水，设计时要全面考虑，力求总费用尽可能低一些。4保证生产安全，保证塔设备具有一定的刚度和强度。设计中设计压力确定壁厚，再校核其他载荷作用下容器的应力，是容器有足够的腐蚀裕度。5采用某些高新技术（如：一脱三注）或应用某些工艺系统来降低原料的含硫量，减缓腐蚀，延长设备的使用寿命。（三）设计特点1塔设备是石油、化工、轻工、食品等工业部门中重要的设备之一，塔设备通过其 内部的结构使气（汽）液两相或液液之间充分接触，进行质量传递和热量传

3、递。通过塔 设备完全的单元操作有：精流、吸收、解吸、萃取、冷却等。2塔的结构形式各异，但根据塔内件，一般可将塔分成板式塔和填料塔两大类， 两 者的基本结构可以概括为：塔体、内件、支座、附件等。3塔设备安置在室外，在风力作用下产生振动破坏，而必须做好防振工作，除外， 塔设备还要承受介质正压力，重力载荷、风载荷、地震载荷、偏心载荷等，这些都会给 塔体造成破坏，因此塔设备必须有足够的刚度和强度。4对于化工容器考虑腐蚀、设备疲劳、蠕变、振动以及技术的更新换代，本塔设计 寿命为2030年。由于本塔介质易燃易爆，故要求密封性能好。二 本设备所在装置的简单工艺流程和装置中的作用（一）工艺流程1常顶油气，水蒸

4、气从塔顶挥发线出来，进入冷却器，经冷凝冷却器冷凝的油气进 入容器，在容器里进行油、水、气分离。冷凝液由泵踌躇，一部分返回塔顶作冷回流， 另一部分送至轻烃回收装置的吸收塔或碱洗后出装置。末冷凝的气体与初顶不凝气合并经初常顶油气冷凝器后去轻烃回收装置或去火炬。2常顶循环回流线自塔顶层馏出，由泵送去换热器，换热后返回塔内。3常一线自塔内馏出，进入气提塔上段，油气返回塔内，馏出油由泵抽出，经换热 器材换热后，进入冷却器冷却至 4060 C后作煤油脱臭原料。4常一中自塔内馏出，由泵抽送至换热器换热后与初侧线合并返回塔内。5常二线自塔内馏出，进入气提塔中上段，油气返回塔内，馏出油由泵抽出，经换 热器换热后

5、，进入冷却器冷却至50 70 C,进入柴油电精制塔，再经柴油沉降罐，盐脱 水罐后出装置。6常二中自塔内馏出，由泵抽送至换热器换热后返回塔内。7常三线自塔内馏出，进入气提塔中下段，油气返回塔内，馏出油由泵抽出，经换 热器换热后，进入冷却器冷却至50 70C,并作重柴油出装置，亦可经柴油电精制系统 后作柴油出装置。8常四线自塔内馏出，进入气提塔下段，油气返回塔内，馏出油由泵抽出，经换热 器换热后，进入冷却器材冷却后作催化料出装置。9过气化油自塔内抽出，返回塔内。10常底重油由泵抽出，进入加热炉加热至 390C后进入减压塔。（二）本设计在装置中的作用在石油炼制过程中，用得最多的是分馏塔，也叫精馏塔。

6、为了把低沸点得组分排除 掉，故用到汽提塔，汽提塔又可将常压塔分出得低沸点组成分分成汽油、煤油及润滑油。（三）工艺流程图见下图：三 主要设计参数的确定和说明（一）设计压力设计压力是指确定的容器，顶部的最高压力与相应的设计温度作为设计载荷条件， 它的值不低于工作压力，稍高于最高工作压力。容器的最大工作压力是指在正常操作条 件下容器可能出现的最高表压力。本设计的设计压力为：0.24 MPa（二）设计温度设计温度是指容器在工作过程中在相应设计压力下壳体壁或部件金属可能达到的 最高温度和最低温度。设计温度不得低于元件金属在工作状态下可能达到的最高温度， 对于0C以下的金属温度，设计温度不得高于元件金属可

7、达到的最低温度。本设计的设计温度为：390 C（三）焊缝系数焊缝系数表示金属与母材的强度比值，反映容器强度受削弱的程度。大多数容器 采用焊接结构。焊接时由于可能出现焊接缺陷，如未焊透、夹渣、气孔等。焊缝往往是 容器强度比较薄弱的环节。因此在设计中用焊缝系数表示焊缝金属母材强度的比值。它 的大小视焊缝接头形式和无损探伤的要求而定。具体按下表选择：本设计焊缝系数=0 .85（四）壁厚附加量壁厚附加量由两部分组成：钢板或钢管厚度的负偏差Cl与腐蚀余量C2,按相应钢板或钢管选取。当钢板厚度负偏差不超过 0.25时，且不超过名义厚度的6%时，可取 C： =0,对于C2当钢板为碳素钢或合金钢时，取 C2不

8、小于1 mm对于不锈钢，当介质的腐 蚀极微时，取C2 =0。此外壁厚附加量不应计入加工制造的减薄量中去。压力容器元件的 加工制造减薄量由制造单位依据各自的加工工艺和加工能力自行选取。只要保证压力容器的实际厚度不小于名义厚度减去钢材壁厚负偏差就可以了。（五）许用应力许用应力是容器壳体等受压元件的材料许用强度，取材料的极限强度除以相应的安全系数。 根据我国标准钢制压力容器（GB150,钢板许用应力值由GB150表4-3 查得：20R在390C下的许用应力为87Mpa安全系数的选定对容器的安全性，先进性和 经济性有着直接的关系。充分考虑钢才的各方面特性，取筒体的安全系数为ns=1.5，地脚螺栓的安全

9、系数为ns=1.6。第二章材料的选择和论证塔设备是石油、化工等工业部门中最重要的设备之一， 气液或液液两相在塔内充分 接触，可达到相传热或传质的目的。塔设备与其他化工设备一样，是置于室外的无框架的自支承式塔体， 绝大多数是采 用钢材制造，这是由于钢材具有足够的强度和塑性，制造性能较好，设计制造的经验也 较成熟，在大型设备中优势明显。钢板的选择一般要注意以下问题：各类钢板在不同厚度和热处理状态下，允许使用 的介质、压力及温度范围。为节约不锈钢和降低成本，且厚度较厚时，可尽量选择不锈 复合钢板或用碳钢的结构。此外，选材的另一个方面就是考虑装置的腐蚀形态和材料的防腐性能。由于本塔的操作介质是高含硫原

10、油，在加工过程中必然带来一系列严重的腐蚀问题。因此，以下是 根据装置的压力、温度、介质腐蚀形态、防腐措施等方面对设备材料进行选择论证：一考虑机械性能对设备材料进行选择论证钢材应满足强度，延塑性和韧性的要求。机械强度是材料抵抗外力作用而避免产生屈服和断裂破坏的能力，它是决定钢材许用应力的依据。钢材级数的提高总是伴随着延 塑性和冲击韧性的下降，对应力集中比较敏感，从而带来制造工艺的困难和防止脆性性 能破坏性的下降，抵抗循环破坏的能力也差。延塑性是反映材料塑性变形的能力，一般 是以钢材在断裂前塑性变形量的大小来计算。韧性是反映钢材延塑性和强度的综合指 标，反映钢材在断裂破坏前吸收能量的能力。二考虑腐

11、蚀方面对设备材料进行选择论证（一）采用“一脱三注”工艺防腐措施腐蚀理论与实践证明，充分脱除原油中盐类及减少水解后产生HN是控制三塔及凝气系统中的N离子关键步骤，是防止停汽时可能产生不锈钢应力开裂的有效措施，同时,它还可以脱镍、钒、钠离子，防止原油杂技对后部的二次加工生产催化剂中毒等不利影 响。“三注”措施即在三塔发挥线上设置注水、注氢和注缓蚀剂。（二）应用耐蚀材料本筒体按加工高含硫原油选材，根据原油含硫腐蚀突出的特点，综合考虑材料的强 度、刚度、防腐性能，膨胀系数以及使用温度、压力、厚度等方面因素，确定筒体和封 头都选用20R+0Cr13不锈复合钢板。根据各种材料在使用性能上的区别，具体分析如

12、下：1在强度方面，Q235-A符合要求，却不能满足其他性能要求 16Mn强度高，但价 钱昂贵，反而会提高成本，不符合经济性能。 对于18-8钢，由于它的膨胀系数与20R 相差较大，在设计温度下使用易出现钢板脱层现象，故不用 18-8钢，而0Cr13与20R 的膨胀系数较接近，采用。2衬里材料要求结构强度低，以降低施工难度，又因其易出现鼓泡，龟裂和渗漏现 象，所以还是使用复合钢板较好，这样既节省了不锈钢，又有较高的结构强度和风度， 且0Cr13的可焊性良好使设备方便。3采用防腐措施主要以抗高温硫和低温H2S+HCI腐蚀为主，易腐蚀部位用20R+0Cr13复合不锈钢板。（三）优化结构设计由于工艺防

13、腐措施存在着很大的局限性，因此，除了合理地选择材料之外，还必须依 靠合理的结构设计，可减少或防止腐蚀的产生。三各主要部件材料的选择与论证钢材要有良好的冶金质量，应该满足强度、塑性与韧性要求，而且有良好的可焊性 和冷热加工性。选择材料时，还要考虑各钢材在不同厚度和热处理状态下允许使用的介 质、压力、温度等，非压力容器用钢应该有条件的选用合适的钢材。（一）塔盘塔盘材料的选用应该考虑材料的防腐性能，加工性能及耐热性能，故塔盘材料选用1Cr18Ni9Ti, 1Cr18Ni9Ti不仅有足够的强度和刚度，还可以抵抗高温下的硫侵蚀，对本 塔塔盘加工高含硫原油有很好的防腐作用。支承梁也用1Cr18Ni9Ti，

14、属于耐热不锈钢。（二）裙座由于裙座与介质不直接接触，也不承受容器内的介质压力，因此不受压力容器用材 所限，可以选用较经济的碳素结构钢。裙座的选材还应考虑到载荷、塔的操作条件，以 及塔釜封头的材料等因素，在室外操作的塔还要考虑环境温度。考虑到塔设备在常温下操作，而且必须有足够的强度以承受载荷作用，故选用Q235-A,而Q235-A有缺口敏感及夹层等缺陷，因此仅能在常温操作且不是以风载或地 震载荷确定裙座壁厚的场合。而且因为塔釜封头材料为20R+0Cr13,考虑到操作条件、环境、温度等因素，塔体 与裙座之间应有过渡段，由于塔体温度较高，裙座温度较低，但两者材料不同，为保证 焊接质量，过渡段应选用与

15、塔体相同的 20R。而地脚螺栓则选用Q235-A。（三）法兰塔内介质为高含硫原油，腐蚀较严重，且操作温度较高，选用耐腐蚀的1Cr18Ni9Ti 作为法兰的材料。（四）其余部位选材考虑到经济问题，及材料的加工性能及耐热，耐蚀性能，其他的盖板，垫板，筋板，环 板均采用Q235-A钢，而补强圈,爬梯扶手,管嘴均采用1Cr18Ni9Ti。考虑到封头与筒体 焊接在一起,为了保证各焊接性能,选各封头的材料为筒体的材料：20R + 0Cr13复合不 锈钢板。第一章：绪论第三章结构型式的选择与论证塔设备按内件结构可分为板式塔、填料塔和转盘塔等。由于板式塔的空塔速度较高， 因而生产能力较大，塔板效率稳定，造价低

16、，检修、清理方便，在工业广泛应用，本设 计也选用板式塔。而板式塔是分级接触气液传质设备，种类繁多，主要塔型有浮阀，筛板及泡罩塔（一）泡罩塔泡罩塔操作稳定可靠，操作弹性大，在负荷变化范围较大时仍能保持较高的效率， 生产能力大，气液比范围大，不易堵塞，能适应多种介质。但其结构复杂、造价高、安 装维修麻烦以及气相压力降较大。（二）筛板塔筛板塔结构简单，易于加工，造价约为泡罩塔60%为浮阀80流右，处理能力比泡罩塔大，塔板效率高，压降较低。但其安装水平度要求较高，易造成气液接触不匀， 操作弹性小，而且小筛板容易堵塞。（三）浮阀塔浮阀塔与50年代初期在工业上开始推广使用。浮阀塔兼有泡罩塔和筛板塔的优点。

17、 它的处理能力大，比同塔径的泡罩塔可增 20%40%。而接近于筛板塔，操作弹性大， 一般约为59，比筛板，泡罩，的操作弹性要大得多。塔板效率高，比泡罩塔高15%左右。气体压强降及液面落差较小。使用周期长，黏度稍大以及有一般聚合现象的系统 也能正常操作。构造简单，易于制造，故造价低，起制造费约为泡罩塔的60%80%，而为筛板塔的120%130%。几种塔盘的性能比较塔盘形式蒸汽量流量效率操作弹性单板压降价格可靠性泡罩良优良超1000MPa良优筛板优优优良520MPa超优浮阀优优优超630MPa优良穿流式优超优差超可综合考虑后，本设计选用浮阀塔型。而浮阀 又可分为两类：分别是盘状浮阀，和条状浮阀。考

18、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：一塔盘、封头、裙座、法兰、进出口结构型式的选择（一）塔盘结构形式的选择与论证1塔盘选择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效率较差，因此使用溢流式塔盘。而对于溢流式塔盘又可以分为整块式与分块式塔盘。一般塔径在800m叶900mm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800m叶900mn以上时，人 可以在塔内进行装拆，可米用分块式塔盘。而本设塔径为1400mm与

19、1800mm因而采用分 块式塔盘。且其可再分为单流与双流塔盘。综合以上各点，在本设计中对于 1400mm 塔径段采用分块式的单流型塔盘，对于1800mm塔径段采用分块式的双流型塔盘。结构图如右： 2降液管节M双溢版分块式塔盘支承结枸常用的降液管形式有垂直式，倾斜式和阶梯式，本设计采用倾斜式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。 降液 管有圆形和弓形两种。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

20、用弓形 降液管。3受液盘町拆式平型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。如右图为可拆式平形受液盘。4溢流堰溢流堰的作用是维持板上有一定液层，并使液流均匀，除了个别情况(如很小的塔)外，在降液管前均应设置出口堰。单流型：lw =(0.6-0.8)D;双流型：lw =(0.5-0.7)D(D为塔盘直径)由于本塔设备采

21、用凹形受液盘，故不设入口堰。5折流挡板塔盘上容易发生液流短路的地方(如主梁上方，靠近塔壁处)应设置折流挡板。折 流挡板的高度为溢流堰高度的2倍，折流挡板的厚度不小于塔盘板厚度。折流挡板可制 成可拆结构或焊与塔盘上的固定结构。本设计采用可拆式折流挡板。6排液孔(泪孔)板式塔在停止操作时，塔盘，受液盘，液封盘等均应能自行排净存液，否则就要开 设排液孔。通常此孔都开在塔盘溢流堰附近，这在正常操作时对塔板效率的影响很小。 此外，在塔板最低处，也应开设少量排液孔，是塔盘集液能完全排尽。排液孔的直径及孔数，根据液体流动性及规定的排空时间而定。 而排液孔一般取3.0cm。对受液盘，封液盘则不论面积大815m

22、m开孔数可按每 m塔盘面积有1.0 小，至少设一个10mn!勺排液孔。7塔盘的紧固件(1) 螺纹紧固件 螺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。如右图为上可拆连接：(2) 卡子适用于板式塔塔盘中下列零部件之间的连接：塔盘板与支撑圈的连接;受液盘与支撑圈、连接板的连接；密封盘与支撑圈、连接板的连接第9页500万吨/年常减压装置常压汽提塔机械设计8塔板的布置整个塔板可分为如图可分为四个区域:(1) 鼓泡区图中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

23、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。9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:N=4Vs/3.14 :d2uo式中：Vs上升气体的流量，m3/s；d阀孔的直径，d=0.039m。浮阀在塔板鼓

24、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孔率在10%-14%之间。2咂排,应该算塔板开孔率，对常压塔或减压塔开第#页(二) 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, 封头的型式主要有以下几种：承载能力和制造技术，作出全面的评论第一章：绪论圉2-卫常见容善封头的型式( -半琲带封头* (b) SI幣封头* (c) 一攜0S誓封矣.(dl 一无折边琢形鮭負丄(*) 一无

25、折(f)折血*靈甘头| (叩一平證封头1半球形封头这种封头的几何形状实际是半个球壳， 有薄膜应力分析可知，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。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

26、形圭寸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圭寸头强度并不理想，但在生产工艺应用中，锥形圭寸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

27、压元件之一。6平板圭寸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。综合考虑受力情况和封头造价，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，本设计的上、下封头均采用椭圆形封头；内封头用球面封 头。(三) 裙座结构形式的选择与论证为了制造方便，裙座一般选用圆筒形，对直径小而细高的塔(当Dg25或Dg 1m且H/Dg 30)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

28、座直接焊在塔釜封头上，焊接形式有搭接和对节两种。如图(a)与(b)所示：第13页1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。如图所示：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，不得采用加班费 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

29、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。2地脚螺拴地脚螺栓座是由筋板和压板组成如图所示：地脚螺栓较多时，筋板可以均匀布置。如图(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(b)所示：3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10 20层塔板或5 10m塔板,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

30、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350C,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。4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

31、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=(50 100)mm孔中心至封头切线距离H=(130 300)mm(四) 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

32、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 500万吨/年常减压装置常压汽提塔机械设计结构型式的不同，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。如下图所示：(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

33、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。如下图所示：(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：S 0 15mm D/ s 0 300,p 2.4间距HT,m200-300300-350350-450450-600500-800 800本设计的塔径已给定

34、，根据塔径来确定塔板间距，且因为本设计要求塔的操作弹性 比较大，因此应该选用比较大的塔板间距，具体数据如下：1400塔段塔板间距：500mm1800塔段塔板间距：600mm五塔体简图与开孔一览表塔体简图如右图第31页开孔一览表如下：开口说明编号名称数量压力宜径接管长管口型式埠捋类型备注1第一气相出口12.0350250凸台面43型人孔8500见图凸台面42型3常一油入口12.0250250凸台面3型4汽提蒸汽入口12.0100200凸台面31型常一油也口 112.0200250凸台面42型6-18压差液位计口81.6髄形螺纹42型7第二气相出口1己0350250凸台面42型8常二油入口1E.0

35、250E50凸台面31型91气体蒸汽入:12.0100r 200凸台面21型W第二常油出口12.0?00见图凸台面42型11第三气相出口12.0300250凸台而42型12第三油入口1巳020050凸台面3型131气体蒸汽入口1己08000凸台面14常三油出口12.0150200凸台面42型15第四汽相出口12.0250250凸台面31型16常四油出口12.0150E0D凸台面31型17 1气体蒸汽入口12.080f 202凸台面42型18常四油出口1E.0150200凸台面4E型19检查孔12.0500见图4E型20引出孔12.0500见图斗己型第四章强度与稳定性计算筒体封头壁厚的计算（一）

36、筒体的壁厚计算公式：tPDi2七p式中：p设计压力，MPa P=0.24PaDi圆筒内直径，mmDi= 1400/ 1800mm一设计温度下圆筒许用应力，MPa 筒体材料选用20R+0Cr13,根据GB150-1998 20R在 390E下的许用应力=87MPa焊缝系数=0.85t1PDi2七p0.24 14002 87 0.85 0.242.28mmt2PD2七p0.24 18002 87 0.85 0.242.93mm由于本设计为一直立高耸的塔设备， 塔体必须考虑到各种载荷，为了防止筒体的强 度稳定性不够，必须筒体的壁厚适当加大。由于介质是腐蚀性的原油一一高含硫原油， 但因内层有复合板0C

37、r13,故不需考虑腐蚀裕量 C2=0,估算筒体厚度在825mm,取 钢板负偏差C1=0.8mm。则上面设计厚度：tc1 t1 C 2.28 0.8 3.08mmtc2 t2 C 2.93 0.8 3.73mm内层复合材料为2mm则圆整后得到筒体的名义厚度为t1400=14+2mmt1800=14+2mm（二）封头的壁厚计算1底釜处的封头厚度计算（椭圆形封头）公式：t 竺20.5P式中：p设计压力，MPa P=0.24PaDi-圆筒内直径，mm Di= 1400t设计温度下圆筒许用应力，MPa 封头材料选用20R+0Cr13，根据GB150-1998 20R在 390T下的许用应力t = 87M

38、Pa焊缝系数=0.85tPDj0.24 14002 t 0.5P2 87 0.85 0.5亦 2.27mm2塔顶处的封头厚度计算（椭圆形封头）0.24 1800t 严0.5P2 87 0.85 0.5 0.242.92mm与计算筒体壁厚时必须将计算结果加大的原因一样， 又由于封头和筒体连接处会产 生不连续应力，为了减少不连续应力，应尽可能使封头的壁厚接近筒体的壁厚。故所以 上下封头的厚度为：11400如0014 2mm3对于塔内封头厚度计算（无折边球形封头） 受内压公式:tQPD2 t P式中:Q系数，查化工容器及设备图 2-35得Q=3.45 F设计温度下圆筒许用应力，GB150-1998

39、0Cr18Ni10TiMPa 封头材料选用 在390C下的许用应力0Cr18Ni10Ti，根据t =110MPa切00QPDi2 t P3.45 0.24 14002 110 0.85 0.246.21mm切00QPDi2 t P3.45 0.24 18002 110 0.85 0.247.98mm受外压设tn=16mm 令te 16 1.814.2mmRo 700 14.2te 14.2系数A为:A啤Ro /te0.12550.300.0025查GB150-1998图6-8得B=91MPa,许用外压为:911.80MPa50.30由于设计压力P=0.24MPa, PvP故所选壁厚合适 所以t

40、 16mm满足设计要求故中间封头名义厚度切00如00 16mm（三）锥形封头的壁厚计算塔体上的变径段是一个锥形封头锥壳半顶角arcta n18 1400 29.1 v 303600 2故可采用无折边结构1无折边锥形封头大端计算厚度trQPDi2 t P1.78 0.24 18002 110 0.85 0.244.05mm公式：tQPDitrt2P式中：Q系数，查 GB150-1998 图 7-12 得 Q=1.78Di圆筒内直径，mm Di= 1800mm查GB150-1998图7-11,得锥壳大端在筒体连接时，需要在连接处进行加强，必须 设置加强段，锥壳得加强段与圆筒的加强段应具有相同的厚度

41、。2无折边锥形封头小端计算厚度公式：trQPDs2 t P式中：Q系数，查 GB150-1998 图 7-14, 得 Q=1.9Dis圆筒内直径，mm Di= 1400trQPDs2 t P1.9 0.24 14002 110 0.85 0.243.42mm查GB150-1998图7-13得知锥壳小端需要加强，在锥壳与圆筒之间设置加强段, 锥壳加强段与圆筒加强段应有相同的厚度。3无折边封头锥壳计算厚度公式：PDc1tcct2P cos式中：Dc-锥壳计算内径Dc D tc costcPDtcos 20.24 1800COS29.12 110 0.852.64mm4无折边锥形封头厚度圭寸头计算厚度取上述三者之大值：t=4.05mm封头设计厚度：td=t+C2=4.85mm与计算筒体壁厚时必须将计算结果加大的原因一样，又由于变径处会产生不连续应力，为了减少不连续应力，应尽可能使封头的壁厚接近筒体的壁厚，故所以锥形封头的 厚度为16mm。（四）裙座的厚度为了保证裙座壳与塔壳下圭寸头的焊接质量， 裙座