板式精馏塔设计方案

1、板式精储塔设计方案一、设计方案确定1.1精微流程精储装置包括精储塔，原料预热器，再沸器，冷凝器，釜液冷却器和产品冷却器等，为保持塔的操作稳定性，流程中用泵直接送入塔原料，乙醇、水混合原料液经预热器加热至泡点后，送入精储塔。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝后经分配器一部分回流，一部分经过冷却器后送入产品储槽，塔釜采用间接蒸汽再沸器供热，塔底产品经冷却后为冷却水循环利用。塔板是板式塔的主要构件，分为错流式塔板和逆流式塔板两类，工业中以错流式为主，常用的错流式塔板有：泡罩塔板，筛孔塔板，浮阀塔板。泡罩塔板是工业上应用最早的塔板，其主要的优点是操作弹性较大，液气比围较大，不易堵塞；但由于生产能力及板效率底，

2、已逐渐被筛孔塔板和浮阀塔板所替代。筛孔塔板优点是结构简单，造价低，板上液面落差小，气体压强底，生产能力大；具缺点是筛孔易堵塞，易产生漏液，导致操作弹性减小，传质效率下降。而浮阀塔板是在泡罩塔板和筛孔塔板的基础上发展起来的，它吸收了前述两种塔板的优点。浮阀塔板结构简单，制造方便，造价底；塔板开孔率大，故生产能力大；由于阀片可随气量变化自由升降，故操作弹性大；因上升气流水平吹入液层，气液接触时间长，故塔板效率较高。但浮阀塔板也有缺点，即不易处理易结焦、高粘度的物料，而设计的原料是乙醇水溶液，不属于此类。故总结上述，设计时选择的是浮阀塔板。1.2 设计方案论证及确定1.2.1生产时日及处理量的选择：

3、设计要求塔年处理11.5万吨乙醇一水溶液系统,年工作日300d,每天工作24h01.2.2选择用板式塔不用填料塔的原因：因为精储塔精储塔对塔设备的要求大致如下：(1)生产能力大：即单位塔截面大的气液相流率，不会产生液泛等不正常流动。(2)效率高：气液两相在塔保持充分的密切接触，具有较高的塔板效率或传质效率。(3)流体阻力小：流体通过塔设备时阻力降小，可以节省动力费用，在减压操作是时，易于达到所要求的真空度。(4)有一定的操作弹性：当气液相流率有一定波动时，两相均能维持正常的流动，而且不会使效率发生较大的变化。(5)结构简单，造价低，安装检修方便。(6)能满足某些工艺的特性：腐蚀性，热敏性，起泡

4、性等。故选用板式塔。1.2.3板式精储塔选择浮阀塔的原因：(1)生产能力大，由于塔板上浮阀安排比较紧凑，具开孔面积大于泡罩塔板，生产能力比泡罩塔板大20%40%与筛板塔接近。(2)操作弹性大，由于阀片可以自由升降以适应气量的变化，因此维持正常操作而允许的负荷波动围比筛板塔，泡罩塔都大。(3)塔板效率高，由于上升气体从水平方向吹入液层，故气液接触时间较长，而雾沫夹带量小，塔板效率高。(4)气体压降及液面落差小，因气液流过浮阀塔板时阻力较小，使气体压降及液面落差比泡罩塔小。(5)塔的造价较低，浮阀塔的造价是同等生产能力的泡罩塔的50%80%但是比筛板塔高20%30%1.操作压力：常压精微对于乙醇-

5、水体系，在常压下已经是液态，且乙醇-水不是热敏性材料，在常压下也可成功分离，所以选用常压精储。因为高压或者真空操作会引起操作上的其他问题以及设备费用的增加，尤其是真空操作不仅需要增加真空设备的投资和操作费用，而且由于真空下气体体积增大，需要的塔径增加，因此塔设备费用增加。综上所述，选择常压操作。1.q值得选择：泡点进料进料状态有五种，如果选择泡点进料，即q=1时，操作比较容易控制，且不受季节气温的影响，止匕外，泡点进料时精储段和提储段的塔径相同，设计和制造时比较方便。1.加热方式：间接蒸汽加热蒸储釜的加热方式通常采用间接蒸汽加热，设置再沸器。直接蒸汽加热只能用于塔底产物基本是水，由于蒸汽的不断

6、通入，对塔底溶液起了稀释作用，在塔底易挥发物损失量相同的情况下，塔底残液中易挥发组分的浓度应较低，因而塔板数稍有增加，成本增加，故采用间接加热。1回流比：回流比的选择主要从经济观点出发，力求操作费与设备费最低，R=1.2Rmin。1工艺流程草图及说明1.6工艺草图1工艺流程说明一整套精储装置应该包括精储塔、原料预热器、再沸器、冷凝器、釜液冷却器和产品冷却器等设备。热量自塔釜输入，物料在塔经多次部分气化与部分冷凝进行精微分离，由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走。乙醇一水混合液原料经预热器加热到泡点温度后送入精储塔进料板，在进料板上与自塔上部下降的的回流液体汇合后，逐板溢流，最后流入塔底。在每

7、层板上，回流液体与上升蒸汽互相接触，进行热和质的传递过程。操作时，连续地从再沸器取出部分液体作为塔底产品，部分液体气化，产生上升蒸汽，一起通过各层塔板。塔顶蒸汽进入冷凝器中被冷凝，并将部分冷凝液送回塔顶作为回流液，其余部分经冷凝器冷凝后送出作为塔顶产品，经冷凝器冷却后送入贮槽。塔釜采用再沸器加热。塔底产品经冷却后送入贮槽。工艺计算物料衡算5将质量分数转换成摩尔分数4046.0684406046.068418.014894xD二46,0684c0.859676D94646,068418.01480.0546,068418.01482.1.2,平均摩尔质量46,06840.8597(10.8597

8、)18.014842.1318kg/kmolMF0.206846.0684(10.2068)18.014823.8159kg/kmolMW0.000195646.0684(10.0001956)18.014818.0203kg/kmol2.1.3,物料衡算XF0.206876XW46.06840.0599.950.0001956MDDW4861.14.%20.94D0.0005W0.44861.1解方程组，得D2067.02443W2794.07562.1.4.摩尔流量的计算FFMF4861.123.8159204.1112kmol/hDDMD2067.0244342.131849.0609k

9、mol/hWWMW2794.075618.0203155.05164kmol/h2.2塔板数确定2,.理论塔板数M的求取由乙醇一水相平衡数据画得相平衡图，作出对角线y=x,取点(0.859676,0.859676)蒸汽中酒精质蒸汽中液体中酒精质量质量沸点液体中酒精摩尔分酒精摩量分数分数/C数尔分数0.010.1399.90.0040.0530.11.399.80.040.510.151.9599.70.0550.770.22.699.60.081.030.33.899.50.121.570.44.999.40.161.980.56.199.30.192.480.67.199.20.232.90

10、.78.199.10.273.30.89990.313.7250.99.998.90.354.12110.7598.750.394.51219.797.650.798.76327.296.651.1912.75433.395.81.6116.3453794.952.0118.68641.194.152.4321.45744.693.352.8623.96847.692.63.2926.2195091.93.7328.121052.291.34.1629.921154.190.84.6131.561255.890.55.0733.061357.489.75.5134.571458.889.25.

11、9835.831560896.4636.981661.188.36.8638.061762.287.97.4139.161863.287.77.9540.181964.387.48.4141.272065878.9242.092165.886.79.4242.942266.686.49.9343.822367.386.210.4844.61246885.951145.412568.685.711.5346.082669.385.412.0846.92769.885.212.6447.492870.38513.1948.082970.884.813.7748.683071.384.714.354

12、9.33171.784.514.9549.773272.184.315.5550.273372.584.216.1550.783472.983.816.7751.273573.283.7517.4151.673673.583.718.0352.043773.883.518.6852.43387483.419.3452.683974.383.32053.094074.683.120.6853.464174.882.9521.3853.764275.182.7822.0754.124375.482.6522.7954.544475.682.523.5154.84575.982.4524.2555.

13、224676.182.352555.484776.382.325.7555.744876.582.1526.5356.034976.88227.3256.44507781.928.1256.715177.381.828.9357.125277.581.729.857.415377.781.630.6157.7547881.531.4758.115578.281.432.3458.395678.581.333.2458.785778.781.2534.1659.1587981.235.0959.555979.281.136.0259.846079.58136.9860.296179.780.95

14、37.9160.58628080.8538.9561.026380.380.754061.446480.580.6541.0261.766580.880.642.0962.22668180.543.1762.526781.380.4544.2762.996881.680.445.4163.436981.980.346.5563.917082.180.247.7264.217182.480.148.9264.77282.88050.1665.347383.179.9551.3965.817483.479.8552.6866.287583.879.755466.937684.179.7255.34

15、67.427784.579.756.7168.077884.979.6558.7168.767985.479.5559.5569.598085.879.561.0270.298186.379.462.5271.148286.779.364.0571.868387.279.265.6472.718487.779.167.2773.618588.378.9568.9274.698688.978.8570.6275.818789.578.7572.3676.938890.178.6574.15788990.778.675.9979.269091.378.577.8880.42919278.479.8

16、281.839292.6578.381.8283.159393.478.2783.8784.7原设回流比与所求最优回流比相差不大，符合要求。JJ1J2J3J 为精福塔总费用,3为精福塔塔体的折旧费以及维修费,J3为再沸器折旧费及操作费用,J1Fc0.06CTCH式中 FC是塔体折旧率，a1,Fc-;810CT是塔板的费用，元CH是塔体的费用，元949595.5794.278.285.9795.0578.1888.1595.5778.1589.4186.488.2589.41K，859676。.80420.8596760.77880.68594由此可得R一=Kmin1K0.685942.1841

17、0.68594经编程(13.1）可得Rmin=2.21Rot=1.2Rmin1.22.212.652从像图中可知在点(0.7788;0.8042)处有斜率最大值。设其值为K.CT278.38FLFTFNexp0.57DTNEFL为美元对人民币的汇率取6.5171FT为塔板类型因子，浮阀塔FT1FN为板数因子，由于%20,FN取为1DT为塔径，mN为理论塔板数；E为总板效率2HCHFLexp6.950.1808InWS0.02468lnWS0.0158DTNHHTJHDHBWSDTH0.8116DTbWS为塔体的质量，KgH 为筒体的长度加两端封头直边的长度，mHT为塔板间距，0.45mHD塔顶

18、空间高度，1mHB塔底空间高度，3m,可取 35min 的储量b 塔壁厚取 0.018mm为塔壁材料密度，20R 钢的密度取为 7850Kgm3,CWR1DrDJ2Cpt2t1CW为冷却水的价格，0.5元KgR为回流比D为塔顶储出液的流率D49.0609KmoI/hm为塔顶储出物的气化潜热，Kj/Kgcp为冷却水的比热容，Kj/Kg.C匕力冷却水进出口温度，C(CZOJ3CZITS)(DRqFB)Q396.6(374.1TS)0.31CZ。、CZ1为饱和水蒸气的价格系数，0.18元/kg、1.46103元/(kgC)TS为加热用饱和水蒸气温度，q为进料热状况参q=1F、B为进料和塔底产品流率,

19、B为塔釜物料的气化潜热，133.6oC,F=204.1kmol/h,D=46.06Kmol/h40638.2kJ/kmol为操作时间，h/aJ由编程得JJJ419554.31 元583399.56 元4699909 元5702863 元2.2.2.各物理参数的计算2.2.2.1.温度在XD=0.859676时，塔顶温度=78.2C;进料温度丁2=83.1;塔底温度丁3=99.86.精储段平均温度tmiT278.2083.10oc80.65oC22提溜段平均温度tm2T2T383.1C99.86C2391.73C222.2.2.2.塔顶、底平均摩尔质量的计算由于yXD0.859676,由插法得：

20、X10.854359且XF0.2067876,yF0.534593塔顶平均摩尔质量MVDM0.85967646.0684(10.859676)18.014842.1318IM40.85435946.06841(10.854359)18.014841.9826塔底平均摩尔质量MVFM0.53459346.0684(10.534593)18.014833.0121MLFM0.206787646.0684(10.2067876)18.014823.81592.2.3.1.液相平均密度mL1精微段:塔顶t178.2C时，10.725103kg/m3塔底t283.1oC时，20.721103kg/m3以

21、上为通过查液体密度与温度关系图求的乙醇密度有插法求得83.1-80.0,、3水2971.8(965.3-971.8)969.8kg/m390-800.40.63耘寂8得进料852.167kg/m2提留段:RD2.65249.0609130.1095Kmol/hLLF130.1095204.1112334.2207Kmol/hVLW366.9934155.05164179.1691Kmol/h此时 yw介于(0,0.00053)之间在提留段Xw4yw1.955810MVDMMVFM2MLMLLDMLFM242.131833.0121241.982623.8159237.571932.899397

22、7.878.2-7080-70(971.8-977.8)972.9kg/m3t2时,1由mD0.947250.06徂972.9mD736.255kg/m31由进料故故mLmD 进料2794.211kg/m3在提留段时L3965.3Kg/m3958.4Kg/m乙醇的密度从液体密度与温度关系图中查得醇714Kg/m31.955810411.9558104852.1670Kg/m313万(Fwm)905.2995Kg/m32.3.2.气相密度精储段在塔顶T78.2C时P醇)101KPa;p(7K)44.1656KPa在进料段T83.1C时P(醇)123.8045KPa;p(水)53.8865KPa%

23、0.859767101(1-0.859767)44.165693.02477KPa0.00400.00053-(0.000195580)1.47611031.95584410446.0684(1-1.9558104)18.014818.02031.476110-346.0684(1-1.476110-3)18.014818.0616水的密度水在t=99.86C时965.3958.4965.3(99.8690)10090958.4966Kg/m3在 90C 时在 100C 时wm714958.4966wm958.4234Kg/m3mVPmMmVRTFfe料0.2067876123.8045(1-

24、0.2067876)53.886568.34468KPa1R精微)ma(R页P*)PmMVm(精微)(93.2044768.34468)80.68473KPamv（精微）RT80.6847337.571931.03103Kg/m8.314(27380.65)V（R1）D（2.6521）49.0609179.1704Kmol/hLRD2.65249.0609130.1095Kmol/hVMVm（精微）179.170437.5179,3,VS1.8137m/s3600V似精储）36001.03103,LMLm（精微）130.109532.8993.八-33,LS（一1.479110m/s3600L

25、m（精微）3600794.2111在 99.86C 时水的饱和蒸汽压为 PSK在 t199C 时 PS97.75022KPa在 t2100C 时 PS7K2101.325KPa用1.955810-4224.8053（1-1.955810-4）100.8245100.8487KPa嘘料68.34468KPa25.5162VMvm（提）179.169125.5162d3,1.7828m/s3600釜Vni36000.7132M提储 L18.0616M井料L23.8159LM塔釜 LmM提储 LM进料 L220.9388塔釜 VmPm 底M提微VRT84.596725.51628.314（91.48

26、273）30.7123Kg/m在提留段温度 T在 TI90C 时 PSI在丁2100C 时 PS299.86C 时乙醇的饱和蒸汽压为 PS158.271KPa225.75KPaPS158.27，等（99.869。）出8053幅PS 水97.75022101.325-97.75022100-99（99.86-99）100.8245KPaPm 塔釜Pa料 P底2100.848768.34468284.5967KPaM提留V18.0203M进料V33.0121LMLm(提)334.220720.93382.14710-3m3/s3600Lm(釜)3600905.29952.3.3塔效率的确定在精储段

27、时：板间距HT0.45m,上液层厚度hi0.06mHThl0.450.060.39mu0.7umax0.72.62641.8385m/s实际空塔气速u1丝D241.81371.1788m/s3.141.42在提留段:1905.2995n()20.10330.7123u20.7u2max1.8440m/sD2D1以精储段直径为主粘度的计算温度6080100乙醇0.6010.4950.361水0.46880.35650.2838Ki)KV1_321.47911031.81371794.21112()20.022911.03103查史密斯关联图得 C00.083CC20()0.20.0832038.

28、649620产 0.09469umaxC；-LV0.09469,V794.21111.031032.6264m/s1.03103查史密斯关联图得 C00.086C2C20(产 0.0862055.845220产 0.1056u2maxC2LV0.1056905.29950.71233.7632m/s0.7123Di4V4s2.1473101.782842.10901.2070mD23.141.8440t1t278.299.86t-222求在 t 下的值0.361-0.495/、乙醇0.495（89.03-80）0.4345mpaS100-80水0.35650.28380.3565（89.038

29、0）0.3237mpaS10080进料板m0.2067876醇（1-0.2067876）水0.3466mpaS全塔效率 ET0.170.616logm0.170.616log0.3466三实际板数4.塔尺寸1塔高塔高为H(不含底座)H(nnFnp1)HTnpHFnHpHDHBn 为实际踏板数HF为进料板出板间距取为 0.6mH0为人孔处板间距取为 0.6mpHD塔顶空间取 1mHB为塔底空间高度取 3mnF进料板数np 人孔个数 np9511.8812 个人孔pp8H(951121)0.4510.6120.61348.25m裙座高h23m塔总高为ho48.25351.25m在塔顶 t178.2

30、C,在塔底 t299.86C89.03C0.4535由编程可知塔板数为 48,塔板效率为 NT0.453548n 一NT94.5295 块0.45351塔径D1.4m1溢流装置选用单溢流降液管堰长 lw（0.6 到 0.8）D取堰长 lw0.7D0.71.40.98m堰高hwhi0.06mLhLS36001.874210336006.74712m3/hhwhihow0.060.010280.04792m验算根据0.1-howhw0.05how0.10.010280.047920.050.01028成立故hw0.04792m,how0.01028m降液管底隙高度h,取液体通过降液管底隙的流速为0

31、.1m/shL0.00187420.01885m符合液封要求1wu0.980.11塔板布置及浮阀数目1降液管宽度与截面积验算液体在降液管中停留时间thihwhowLh6.747120.986.8848100m3/h平直堰how-22.84Lh3E()1000lw_22.84,6.7471231()310000.980.01028m由kDAf0.7从弓形堰校正系数图上AT0.089Af0.089D24查得Wd0.14Wd0.141.40.196mD3.14220.0891.420.1369m24HT0.45m均使用符合要求1流体力学验算阀空数的计算取阀空动能因子F011,求阀空气速（采用型重阀）

32、每层塔板上浮阀数精福段：NI41.813785.3 取 86 块d02u013.140.05210.8332提留段：N2-2-42210982.5 取 83 块d0u023.140.0513.0335取板上浮阀数为 86 块精储段1AH0.13690.45提留段2LSAHLS1.47911030.13690.452.357810341.1496s5s26.1375s5s精储段：U01提留段：U02_F0_一V1F0VV21110.8332m/s1.0310311,0.713213.0335m/s1塔板开孔率Wd0.14Wd0.141.40.196mD取边缘区宽度 WC0.05m两边安定区宽度

33、WS0.0635m浮阀排列方式采用等腰三角形叉排，取等边三角形高t=75mm=0.075m则排间距 ta 且 AP为鼓泡区面积Nt22、2.X、AP2(x(rx)rarcsin)180r浮阀空数图(WdWS)1.42(0.1960.0635)0.4405mDr 一2AP21.40.050.65m0.4405(0.6520.44052)3.141802.0.65arcsin0.44050.6521.05m4.4.4单板压降压降，hc气体通过干板压降，加为气体痛过上液层的压降提留段：U0c1誓73.112.65m/s、0.7123由于U02U0c所以hc 提储25.370.712313.03352

34、2905.29959.81Nt860.0751.050.16m塔板开孔率4d02ND2d020.052N(0)100%86()100%11%D1.4在常压操作时开孔率在10唯J14%句，所以验算准确。阀全开前（U0阀全开后（U0临界空速：U0CC精储段：u0U0C0.175U0C)hc19.9上一L2U0C)hc5.372Lg1.82573.11.0310310.33m/s21.0310310.83322入5.37-29.81794.21110.0417mhphch1hp 为气体通过一层塔板的p0.03658mhL湿板压降hi%hh1为板上有效液层厚度h10.4hwh0w0.40.049720

35、.010280.03071mhp 精微hc 精微二精微0.04170.030770.07247mhp 提储hc 提储,提储0.036580.030930.06751m单板压降pfhpw 留Lg0.07427794.21119.81564.63pa单板压降 ph(提储)Lg0.06751905.29959.81599.56Pah为表面张力所产生的压降hgLd0精储段h638.65103提留段h9.81794.211150103655.84521035.953104m9.81 905.2995hL 精微hih精微0.03017501035.95310-47.55104m0.03077mhL 提微h

36、h提储0.03071-47.55100.03093m4.4.5淹塔校核与液（雾）沫夹带为防止淹塔现象要控制降液管中请液层高度Hd（HThw）Hdhp儿hd精微段hp0.07247m,hL0.06m前已经选定 HT0.45m,hw0.04972m,取 0.5（HThw）0.5（0.450.04972）0.24986mHd 精微与 Hd 提储均小于（HThw）所以在设计塔板的结构给定条件下降液管不会发生液泛1雾沫夹带计算泛点百分率校核雾沫夹带V：V泛点率L一-100%0.78KCFA在精储段：V11.8137m3/s22A3-1.53886m2查泛点负荷系数图得CF0.1144V11.03103k

37、g/m3,L1794.2111kg/m3,取K011.031031.87.794.2111-1.03103提储段hp0.06751mphd液体通过降液管的压头损失在精储段：Hd 精微0.2（上）2lwh0山精微hpihhdi0.07247在提留段：hd 提储0.2生）2lwh0Hd 提储hp2hihd20.065730.2(1.497110)22.1104m0.980.047320.062.11040.1372m2.3578103、240.2()25.2104m0.980.04732-_40.065.21040.12803m49.53%小于80%精储段泛点0.7810.111.5386在提留段

38、：在99.9C,L905.2955kg/m3,V0.7123kg/m355.85dyc/cm,水蒸气0.0127mpas,乙醇气0.0112mpa.sV1.9558104醇气(1-1.955810-4)水蒸气1.955810-40.0122(1-1.955810-4)51.2710567pa.sm5.63105(一)0.295()37VVm5,55.8、0.295/905.29550.71235.6310()(50.71231.20710在提留段V22.109m3/sV20.7123kg/m3,L2905.2995kg/m3,查泛点负荷图得CF20.097取K01提留段泛点0.71232.10

39、9,9052995-0.7123100%50.84%小于80%0.7810.0971.5386以上均符合要求4.4.5.2验算雾沫夹带50.295m5.6310()V 精微L-v)0.425v38.65103N/m（查图求的）精微段在 78.2C,7K蒸气0.0119mpa.s,乙醇气Vm0.859767乙醇气(1-0.859676)0.0127mpa.s-5水蒸气1.2610pa.sm5.63105(J8,)0.295(794.21111.03103)0.4250.33841.031031.26105(0.052hL1.72)u37$e-L2-(一).由 HT400mmB0.159,0.95

40、HTm的值(0.60.8)取 0.7 空塔气速为 1.1788m/sAp1.0541.420.68420.159(0.052601.72)4500.950.72(1.1788)3.757%0.33840.68420.0127(0.052hL1.72)HT2（一产m)0.4250.4409520.159(0.052601.72)(450.0.7)1.178837()21.6%0.440.68244.4.6漏液选取的又型重阀，重量为 33g,选 F06气相最小负荷 Vsmin-doNUominUominUomin 精微5.909m/s,umin 提储7.1092m/s233.Vsmin 精微一0.

41、05865.9090.9973m/s1.7753m/s4233VSmin提储一0.052837.10921.580m3/s1.7394m3/s4不会发生过量液漏4.4.7负荷性能图极限雾沫夹带线取极限夹带e10%V；V1.36LZL精微段：泛点L一V100%KCFAP按泛点80%计算ZLD2Wd1.420.1961.008mAp1.05m2,CF0.097,K01整理得V38.0277L2.2602在提留段ZL1.008m,件1.05m2,CF0.097,K01整理得：V48.856L2.90384.4.7.2液泛线Hd(HThow)0.5(0.450.04972)0.2499Hd(hwhow

42、)(0.4hwhow)hdhc2在精福段液泛线为：1.3541L3108.9476L23.553110&22在提留段液泛线为：1.3541L3108.9476L22.1535104U022Vd2uN4d 为阀空直径，N 为阀空数0.18030.1803液相流量 Lm3/so541.510310334.5100.0090.018精微段阀空气速u0:m/22.3965s22.286320.625519.933817.824511.6688精福段阀空气体体积流量3一VS:m3/S3.78003.76413.48113.36431.96943.0083提留段阀空气速uo:m/36.9524s3

43、6.770634.030432.891922.895415.5388提留段阀空气体体积流里 V:r6.01913n/s5.98955.54315.35773.72942.5311L/(nP/s)4.4.7.4液相下限线L/Gl?/S)4.7.2.2 图提留段负荷性能图精福段：由图上可读出 Vmax2.18,Vmin0.9973操作弹性 VmaxW8_2.1859Vmin0.9973提留段：由图上可读得 Vmax2.27,Vmin1.1580操作弹性 Vmax3 红 1.96Vmin1.1584.4.7.3降液管液相负荷上限线液体最大流量应保证在降液管中停留时间不低于 35s现在选取液体在降液管

44、中停留时间为 4s 作为在降液管中停留时间下限AfHTAH40.13690.4540.0154m3/sDJQCDD.0O50.Q100m5O.QO平直堰上最小液层厚度为6mm,求液相负荷L的下限值L2L-精微段：0.0060.668E()30.6681()3L8.34104m3/slw0.98提留段：L8.34104m3/s4.4.7.5 气相负荷下限对于Fi型重型取F。U0%6为气体最小负荷比标准，求出气相负荷V的下限值重阀直径为50mm时在精储段：V精微段u0A0N精微段5.9090.052860.9973m3/s4在提留段：V提留段u0AoN提留段7.10920.0556831.1580

45、m3/s4五、机械强度计算塔底强度校核圆筒体厚度261320.850.1.一2D,21400.按刚度要求需min2.8mmHmin不小于2.8mm10001000考虑到塔体较高，径较小，应适当增加厚度且取为17mms用，则有效厚度为15mm封头壁厚圆筒体厚度dPDi2tPC2常压操作P0.1MPa,t在为20R,100C时为132MPa采用双面对接焊0.85,C22mm0.11.4103八.载荷与应力分析质量载荷计算采用标准椭圆封头dPDi2tPC20.11.422.73mm21320.850.1为了便于等厚焊接取封头与筒体n18mm2.6242mm他体质量m1(D2外-D2内)H14.3D外

46、1.40.01821.434m,D内1.4m,Hi48.25m,7850kg/m3314224h(1.43621.42)48.2578502.5243104kg4塔体与裙座的质量为 m2，裙座高度为 3m22、.m2(D外-D内)H24D外1.436m,D内1.4m,H248.25351.25m22_4m2(1.4361.4)51.2578502.681310kg4人孔法兰接管等质量 m30.2m20.22.68131045.363103kg内构件质量m4AfNhN 为塔板数目 N43193.52 取为 94 块，Af0.1396m20.4535h 为塔板厚度标准有 2mm,3mm,4mm 三

47、种，取 h4mm_4_m40.1396944107850412.0434kg保温层质量ms-(D2#2-D2)H取保温层厚度100mm,2300kg/m3,D外2143021001630mm1.63m3.14223m5(1.6321.4342)48.253006.9541103kg4扶梯平台质量扶梯单位长度上的质量为40kg/m,操作平台共n层平台间距(2m8m取5m操作平台宽1200mm密度150kg/m3直角 180C操作时塔物料质量-2一，m7-DNhLL4塔顶塔釜进料794.2111958.4324852.167，3868.6702kg/m48.2559.65 取 10 层m651.2

48、540(1.631.22)21.6324150101803601.0135104kg3.149Qm7-p1.42940.06868.27027.5346103kg3.14充水质重 mw-D2H1 水1.4248.251037.4238104kg445.3塔体与裙座操作质量4,m0m2m3m4m5m6m75.721210kg塔体操作质量 m0m1m3m4m5m6m75.5642104kg最大操作质量 mmaxm0mw6.77841047.1161041.3145105kgia 入 w最小操作质量 mminm2m3m5m64.9265104kg5.4.1塔自震周期5.721210451.25103

49、2.11051614003式中，H51.25103mm,m05.7212104kgE2.1105MPa,e18216mm,DL1.4m1400mm5.4.2风载荷与风弯矩风载荷:将塔沿高度分成五段：P=KK2qofiliDe其最大值为一，计算塔段10m中有层平台,K4=(2X5X0.4X106)/1000=400mmKI=0.7,K2=1.4m,若在郊区建厂,3-10.25m10.25-20.5m20.5-30.75m30.75-41m41-51.25m则LLLLL扶梯的附加宽度：操作平台的附加量:塔高=51.25m,De=1.4m,fi如下：1=10.25-3=7.25m2=20.5-10.

50、25=10.25m3=30.75-20.5=10.25m4=41-30.75=10.25m5=51.25-41=10.25mK=200mm(斜梯)K4=2E(A/li)fffffo=30X10-5MPa1=1.002=1.253=1.424=1.565=1.67T90.33103HmHEeDL390.3352.252.70每层平台迎风面积为0.5m2De=D0+26i+K+K=1824+2X100+200+400=2624mm塔体各段风力：5-10.25m:P尸KGqofI14=0.7X1.75X300X1.0义7.25义2.3902=4611.592N10-20m:P2=KGqf2l24=0

51、.7X1.75X30X10-5义10000X1.14义2624=10993.25N20-30m:P3=K1&qof3l3Q3=0.7X1.75X30X10X-5X10000X1.42义2624=12825.46N30-33.4m:P4=K&qof4l4。4=0.7X1.75X30X10-5X1.56X3400X2624=4786.88N风弯矩:575087.62Nm地震载荷地震烈度为7时，地震影响系数最大值错误！未指定书签。II类场地上T0.3s,则g各截面的风弯矩为：MWiPlPIHli1-2若0-0截面为裙座基底截面,体焊缝处截面0-0处截面弯矩)1-1Pn(lili1li

52、2截面为裙座人孔处截面,%2-2截面为裙座与塔0Mw525肛0.71.7530105100001.0026429643.2NKKq。fol1De0.71.753010570001.0026426750.24NMW2267507/24786.88(710993.25 (710103.4/2)10/2)12825.46(71010/2)(Tg)0.90.23(-03)0.90.03184T2.70C结构系数，小于1,取C=0.5,立式设备考略高振影响确定危险截面：0-0截面为裙座基座截面maxH由于D51.251.4536.617.塔体任意点的地震载荷为：Sx-C3一15 人 3HMdCQ360.

53、50.03184364.2698105Nm4H3Rh/H31.3145 1059.81351.254451.25311451.253110Md1.25Md1.234.26982-2截面地震弯矩Md2ACQ3H44H屋36H550.50.031841.31451059.81361055.3373105Nm351.254451.25355451,2533.8146105Nm222Md1.25Md21.253.81461054.7683105Nm强度与稳定性验算塔底危险截面2-2轴向应力及稳定性条件判断PDi4mgDi4MW2D2iPDi40.1013251.42.3642MPa40,016mogD

54、i5.56421043.141.40.0169.818.2780MPa1-1截面为裙座人孔处截面2-2截面为塔底焊缝处截面0-0截面地震弯矩055MdCQH0.50,031841.31451059.8151.2512124.3838105NmMd001.25Md01.254.38381055.4798地震弯矩510Nm1-1截面Kt0.71.75113138.425MPaKcrtK0.06Ete/R0.71.750.062.11050.015/0.7330.75MPa由于max238.27870.176478.4544MPaKmax234MD2i41.619623.141.420.01670.

55、1764MPa故塔底2-2截面满足抗压强度及轴向稳定条件。5.5.2塔底（2-2）截面上的抗拉强度校核塔底（2-2）截面上的最大拉应力：max122.36428.27870.176464.2626MPamiax 2Kt0.71.751320.85137.445MPa由于maxKt,因此该截面满足抗拉强度要求。lux综合以上各项计算表明，在各种不同危险截面达到要求时，塔体壁厚取6n=18mm可以满足强度、刚度、稳定性要求。.裙座的强度和稳定性计算裙座强度校核:裙座厚度6=18mm厚度附加量C=2mm则有效厚度6es=18-2=16mm.裙座底部 0-0 截面轴向应力计算:操作时全塔质量引起的压应

56、力:裙座底部0-0截面强度及轴向稳定性校核max12minKt,Kcrst所以，裙座材料采用20R钢，查表钢制压力容器中使用钢板许用应力得:m0g2Dieses风载荷引起的0Mw5.72121049.81.7.0929MPa3.141.40.0160-0截面弯曲应力:1.736810630.785D2ies0.7851.420.016es75.2545MPat2132MPa,t50.015而c0.06Ees/R0.062.1105378MPaP0.5即裙座出现失稳之前，材料已达弹性极限，因此强度时主要因素。由于max237.092875.254582.3474MPaKt161.7MPamax因

57、此满足了强度及稳定性要求。裙座人孔处1-1截面轴向应力计算全塔质量引起的压应力27.0929MPa风载荷一起的1-1截面弯曲应力裙座人孔处1-1截面强度及轴向稳定性校核max23minKt,Kcrstmax237.092972.576879.6697Kt161.7MPa故满足强度及稳定性要求。焊缝强度此塔裙座与塔体采用对接焊，局部无损探伤，焊缝承受的组合拉应力为：M|axmg1.61961065.72121049.812一/，-Di2esDies型 1.420.0163.141.40.016461.6648MPa20R在操作温度下的许用应力wt132MPa而0.6K;0.61320.71.75

58、97.02MPa33因此焊缝的强度满足.水压试验时塔的强度和稳定性验算11Mw一DAes41.675106.142-1.420.016472.5768MPa式中，P为液柱静压力，因塔体高约51.25m,故取P=0.51MPa0.9(TSX小=0.9X235X0.85=179.775MPa因此满足水压试验强度要求5.8.2水压试验时压力引起的轴向应力:PTDi0.1251.4-i2.9172MPa4e40.016因此满足轴向稳定性要求。裙座基础环设计:裙座通过基础环)(PTP)。口0.9ss由于T(PTP)(Die)(0.1250.51)(1.40.016)20.0160.8535.2363MP

59、a0.9ss5.8.3水压试验时重力引起的轴向应力:22mmaxg6(1.3145105(mmaxmm2)2.52431042.6813104)9.8119.3225MPa3.140.0161.45.8.4由弯矩引起的轴向应力:_220.3Mw/Ie0.31.619610621.0529MPa3141.420.01645.8.5最大组合轴向拉应力将设备质量和风载荷校核:2max22_32.917219.322521.052937.4582MPa0.9Kss0.90.71.752350.85220.2244MPa22maxDobDos160-400mm取Dob16403001940mm圆整至20

60、00mmDos为塔外径与保温层之和DosD内2壁厚保温层140022021001640mm基础环径DibDos160400取Dib16403001340mm圆整至1500mm设计时选取 Dob2000mm,Dib1500mm基础环壁厚的确定：采用n=20个均布的地脚螺栓，将基础环固定在混凝土基础上，基础环上筋板（设厚度224mm）间的距离为：Dob3.14200012n30基础环外伸宽度：两筋板间基础环部分的长宽比:由矩形板力矩查表得:0.97 介于 0.91.0 之间24185.3mmDobDos200016402180mm180185.30.97bmax4.92792.71.5370.7810.970.7812