甲醇精馏塔毕业设计

1、目录1精馏塔工艺计算31.1任务书31.2物料衡算31.2.2进料液、馏出液、塔釜残液的摩尔分数41.2.3平均相对分子质量41.2.4物料衡算方程41.2.5塔顶、塔釜摩尔质量41.2.6馏出液、塔釜残液的流量41.2.7物料衡算结果41.3理论塔板数的确定51.3.1甲醇水气液平衡关系及平衡数据51.3.2塔顶气相温度（）、液相温度（）、进料温度（）和塔釜温度（）51.3.3回流比确定61.3.4理论塔板数（作图法）71.4热量衡算71.4.1冷凝器的热负荷71.4.2冷却水的消耗量81.4.3加热器热负荷81.4.4全塔热量衡算91.4.5热量衡算结果101.5物性参数101.5.1塔顶

2、条件下的流量及物性参数101.5.2塔底条件下的流量及物性参数111.5.3进料条件下的流量及物性参数111.5.4精馏段的流量及物性参数121.5.5提馏段的流量及物性参数131.6填料141.6.1填料的选择141.6.2塔径确定141.6.3填料层高度计算151.6.4压降和持液量162精馏塔结构计算172.1附属设备及主要附件172.1.1液体分布器172.1.2填料支撑装置172.1.3液体再分布器182.1.4填料压板及床层限制器192.1.5除沫器202.2冷凝器212.3再沸器212.4塔管径的计算以及法兰的选择222.4.1进料管232.4.2回流管242.4.3塔顶蒸汽接管

3、252.4.4再沸器出料接管262.5筒体连接法兰262.5.1精馏段筒体与封头连接法兰272.5.2再沸器与封头连接法兰282.6手孔282.6.1精馏段筒体手孔282.6.2再沸器手孔312.7裙座312.8塔总体高度设计322.8.1塔顶部空间高度322.8.2进料部位空间高度322.8.3塔的总体高度323精馏塔的强度计算333.1厚度计算333.1.1材料选择333.1.2厚度计算333.2塔的各部分质量343.2.1圆筒质量343.2.2封头质量343.2.3裙座质量343.2.4塔内件质量353.2.5人孔、法兰、接管质量353.2.6保温层材料质量353.2.7平台扶梯质量35

4、3.2.8操作时塔内物料质量353.2.9冲水质量353.2.10全塔操作质量363.2.12全塔最大质量363.4风载荷373.4.1每段水平风力373.4.2风弯矩383.5地震载荷393.5.1水平地震力393.5.2垂直地震力403.5.3地震弯矩403.5.4最大弯矩413.6应力校核413.6.1筒体轴向应力413.7圆筒的稳定性、拉应力校核423.7.1圆筒轴向许用压应力按下式求取423.7.2圆筒最大组合压应力423.7.3圆筒拉应力校核433.8塔设备应力试验时的应力校核433.9裙座的设计443.10开孔补强453.10.1塔顶出气管补强453.10.2手孔补强463.10

5、.3人孔开孔补强473.1.1基础环设计483.1.2螺栓座的设计493.1.3裙座与塔体连接焊缝49第一阶段计算（纯计算内容）1精馏塔工艺计算1.1任务书设计一套甲醇回收装置，进料温度86，回流液温度63，进料中含甲醇76.39%（质量），进料流量2000kg/h，塔顶出料中含甲醇99.5%，经精馏后残液含甲醇1%。精馏塔直径为700，设计压力0.55MPa，设计温度160，介质为甲醇和水的混合物；再沸器直径为1100，采用内置管盘加热，管内压力为0.9MPa，设计温度200，介质为水蒸汽。再沸器采用立式容器结构，整套装置支撑在裙座上。1.2物料衡算进料F精馏塔塔顶D塔釜W1.2.1已知：进

6、料：摩尔质量：摩尔质量：1.2.2进料液、馏出液、塔釜残液的摩尔分数1.2.3平均相对分子质量1.2.4物料衡算方程1.2.5塔顶、塔釜摩尔质量1.2.6馏出液、塔釜残液的流量1.2.7物料衡算结果塔顶出料D塔釜出料W进料F质量流量（kg/h）1530.778469.2222000质量分数（%）99.5176.39摩尔流量（kmol/h）48.021725.954873.9765摩尔分数（%）99.120.5664.541.3理论塔板数的确定1.3.1甲醇水气液平衡关系及平衡数据1.3.2塔顶气相温度（）、液相温度（）、进料温度（）和塔釜温度（）内插法：塔顶：塔釜：进料：精馏段平均温度：提馏段

7、平均温度：1.3.3回流比确定选择泡点进料q=1，利用作图法。从图中可得截距为b=0.587。操作回流比可取最小回流比的1.12.0倍。取：1.3.4理论塔板数（作图法）由图可知：精馏段：8块（不包含加料板）提馏段：5块1.4热量衡算加热介质：饱和水蒸汽冷凝剂：水和空气杭州地区：最热月份平均气温：33.9选用25冷却水，选升温10，冷却水出口温度351.4.1冷凝器的热负荷塔顶上升蒸汽的焓塔顶馏出液的焓 蒸汽潜热H/()甲醇64.71101513.15水1002257648.15塔顶：甲醇：蒸发潜热：水：蒸发潜热：1.4.2冷却水的消耗量查表：1.4.3加热器热负荷甲醇、水不同温度下的比热容塔

8、顶塔釜进料精馏段提馏段温度/64.9499.2570.5667.7584.905甲醇1.060.820.981.050.92水111111.4.3.1精馏段甲醇：水：1.4.3.2提馏段甲醇：水：1.4.3.3塔顶1.4.3.4塔釜1.4.3.5塔顶、塔釜馏出液热量为简化计算，以进料温度下70.56的焓为准。1.4.4全塔热量衡算加热器理想热负荷加热器实际热负荷塔顶馏出液带出热量塔釜馏出液带出热量由于塔釜热损失为10%，加热蒸汽消耗量：1.4.5热量衡算结果符号(kJ/h)(kg/h)（kcal/h）(kcal/h)(kcal/h)(kcal/h)（kg/h）数值3.610628450-926

9、2.564713437.747629.610518531.5物性参数1.5.1塔顶条件下的流量及物性参数l 气相平均相对分子质量l 液相平均相对分子质量l 气相密度l 液相密度，利用内插法求解。甲醇：水：l 液相粘度l 出口质量流量1.5.2塔底条件下的流量及物性参数l 液相相对分子质量l 气相密度l 液相密度l 液相粘度l 塔底流量1.5.3进料条件下的流量及物性参数l 气相相对分子质量l 液相平均相对分子质量l 气相密度l 液相密度甲醇：水：l 液相粘度l 进料流量1.5.4精馏段的流量及物性参数l 气相平均相对分子质量l 液相平均相对分子质量l 气相密度l 液相密度l 气相流量l 液相粘

10、度l 液相流量1.5.5提馏段的流量及物性参数l 气相平均相对分子质量l 液相平均相对分子质量l 气相密度l 液相密度l 液相粘度l 气相流量l 液相流量1.6填料1.6.1填料的选择250Y型波纹填料。填料是填料塔的核心构件，它提供了气液两相接触的传质与传热表面，与塔内件一起决定了填料塔的性质。目前，填料的开发与应用仍是沿着散装填料与规整填料两个方面进行。本次设计选用规整填料，250Y型金属板波纹填料。规整填料在整个塔截面上，几何形状规则、对称、均匀。它规定了气液流路，改善了沟流和壁流现象，压降可以很小。同时与散装填料相比它可以提供更大的比表面积，在同等溶剂中可以达到更好的传质、传热效果5,

11、6。250Y型板波纹填料是最早研制并应用于工业生产的板波填料，通过多年的研究及工业应用表明，它有以下特点：l 比表面积与通用散装填料相比，提高近一倍，压降较低，通量和传质效率均有较大幅度提高。l 与各种通用板式塔相比，不仅传质面积大幅度提高，而且全塔压降及效率有很大改善。l 工业生产中气液均可能带入“第三相”物质，导致散装填料及某些板式塔无法维持操作，鉴于250型填料整齐的几何结构，显示出良好的抗堵性能，因而能在某些散装填料塔或板式塔不适宜的场合使用，扩大了填料塔的应用范围。l 该填料甚至能在高压下保持良好的传质性能，充分显示出其通用特性。1.6.2塔径确定干填料因子液体粘度，250Y型为0.

12、291液体气体质量流速，m/s气体、液体密度重力加速度，1.6.2.1精馏段空塔气速：体积流量：圆整后取，空塔气速1.6.2.2提馏段空塔气速：体积流量：圆整后取，空塔气速1.6.3填料层高度计算1.6.3.1精馏段填料层高度计算动能因子：每米理论板数2.5块，每块理论压力降约为100Pa。1.6.3.2提馏段动能因子：1.6.4压降和持液量1.6.4.1压降l 精馏段压降l 提馏段压降l 全塔总压降1.6.4.2持液量l 精馏段持液量l 提馏段持液量l 总持液量2精馏塔结构计算本次设计的DN700甲醇回收塔的具体结构包括内径为700mm的精馏塔筒体、内径为1100mm的再沸器及内径为1100

13、mm的裙座三大部分组成。精馏塔部分包括精馏段和提馏段，包括除沫器、液体分布器、液体再分布器、填料压板、填料支撑板，筒体上设有人孔、手孔、温度计孔，回流管，进料管和气体进出口等内件和结构。再沸器主要是加热料液，提供蒸馏所需能量等作用，其结构主要有加热盘管，物料进出 口，温度计口，手孔，釜底液体出料孔等组成。裙座根据承受载荷情况不同，可分为圆筒形和圆锥形两类，当塔高和塔径比达到某一特定值时（DN25，或DN1m,且H/DN30），为防止风载或地震载荷引起的弯矩造成塔侧翻，就只能圆锥形结构，本次设计数值未达到此临界值，故采用了圆筒形，其上主要结构有裙座筒体、基础环、地脚螺栓座、人孔、排气孔等。2.1

14、附属设备及主要附件2.1.1液体分布器填料塔的液体喷淋装置是十分重要的，它直接影响到塔内填料表面有效利用率。喷淋装置的结构形式很多，目前工业应用的有管式喷淋器、莲蓬式喷淋器、冲击式淋洒器等。本设计选用多孔直管式喷淋器。多孔直管式喷淋器可根据液量大小在直管下方开35排小孔，孔径为38mm。这种喷淋器可用于、液体均布要求不高的场合。2.1.2填料支撑装置填料支撑装置的作用是支撑塔内的填料。这里采用波纹板网支撑板，板网支撑结构简单，重量轻，自由截面大。该支撑板用金属板网按规定尺寸压制成波纹形状，然后放入扁钢圈内焊接固定而成。网孔尺寸是根据最小填料的支撑要求确定的，为了不使填料卡在孔内，网孔尺寸应小于

15、填料外径的0.60.8。当塔径时，最小填料为，塔径时，最小填料为。其主要参数如下：塔径D板外径板高近似重量N700mm685mm40mm86波纹板网支撑板2.1.3液体再分布器液体再分布器的结构设计与液体分布装置相同，但需配置适宜的液体收集装置。再设计液体再分布装置时，应尽量少占用塔的有效高度。本设计采用多孔盘式再分布器。分布盘上孔数按喷淋点数确定，孔径为。塔径分布盘外径升气管数量700mm685mm4多孔盘式再分布器2.1.4填料压板及床层限制器床层限制器，用于防止高气速高压降或塔的操作突然波动时填料向上移动而造成填料层出现空洞，使传质效率下降。由于规整填料有固定的结构，因而选用的床层定位器

16、较简单，用栅条间距100500mm的栅板即可，栅板圈用厚46mm的扁钢弯制而成，高度50mm左右。对于筒体用法兰连接的小塔，栅板圈周边均布打孔，在孔眼处焊接螺母，用螺钉顶住塔壁并用一螺母锁住，即可将床层定位器固定。床层限制器对于本次设计，由于塔径为700mm，属于小塔，该结构适用。当塔径，床层定位器的外径比塔的内径小1015mm；当时，定位器外径比塔径小2538mm。2.1.5除沫器为了减少由于塔顶雾沫夹带严重造成的物料损失，确保气体的纯度以及对环境的保护，需要在塔顶设置除沫器。最常用的除沫装置有丝网除沫器、折流板式除沫器以及旋流板除沫器。本次设计中为清洁介质，可采用丝网除沫器，其具有比表面积

17、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。本次设计的塔径为DN600，根据标准HG21618-1998，在DN7001600范围内，故选用上装式丝网除沫器。公称直径D质量/kg700mm10021862023.0选取不锈钢标准型除沫器8，气液过滤网型式为SP型，其堆积密度为168kg/m3，空隙率为97.88%，比表面积为529.6m2/m3，材料选择不锈钢0Gr18Ni9。上装式丝网除沫器2.2冷凝器杭州地区，选用25冷却水，升温10。传热面积：选用管壳式冷凝器，。2.3再沸器本设计采用直径1100mm，内置盘管加热，管内压力为0.9MPa，设计温度200，介质为水蒸汽

18、。采用立式容器结构，整套装置支撑在裙座上。取0.5MPa下饱和水蒸气，其温度为151.7。取传热系数。蒸汽压为时，蒸汽的比体积为，前面已经算了加热蒸汽用量，选择蒸汽流速。取标准盘管直径，根据公式，可得，取盘管的盘绕直径为750mm，根据，得到，圆整取得14。取管间距为36mm，则垂直高度为再沸器盘管到精馏塔塔体需有一段距离，上下空间分别取为，因此再沸器的高度为。2.4塔管径的计算以及法兰的选择一般：液体流速；蒸汽流速选用直管式接管。直管式2.4.1进料管l 进料管直径取，圆整后取得。40453.57661040155120150l 进料管连接法兰管法兰型式可根据标准HG2059220635-2

19、009选取。此处根据标准HG20592-2009，选用法兰为板式平焊钢制管法兰PL，密封面型式为突面RF，材料类别号为1C1，碳素钢16Mn（标准编号为JB4726），其在设计温度下的最大允许工作压力为1.0MPa。 进料管连接法兰尺寸（mm）项目（内管/外管）尺寸（内管/外管）项目（内管/外管）尺寸（内管/外管）公称直径DN40/80螺栓孔直径L18/18公称压力P/bar10/10螺栓孔数量n4/8钢管外径B45/89螺纹ThM16/M16法兰外径D150/200法兰厚度C18/20螺栓孔中心圆直径K110/160法兰内径B46/91 法兰理论质量分别为1.5kg和3kg，其中突台高度为2

20、mm， 该法兰可标记为：内管：HG/T20592 法兰 PL50-10 RF 16Mn；外管：HG/T20592 法兰 PL100-10 RF 16Mn。 垫片：根据HG/T20606，选择石棉橡胶板（GB/T3985），代号XB350，RF型突面法兰用RF型垫片尺寸公称尺寸DN垫片内径D1垫片外径D2垫片厚度T4049921.580891421.5可标记为：HG/TT20606 垫片 RF 50-10 XB350，垫片 RF 80-10 XB350 螺栓：根据HG/T20613-2009，采用六角头螺栓，数量为4个，尺寸分别为M1250，M1660型式如下： 接管处板式平焊（PL）钢制管法兰

21、 图3.10 RF型垫片2.4.2回流管l 回流管直径取，圆整后取。50573.57661550205120150l 回流管连接法兰根据标准HG20592-2009，选用法兰为板式平焊钢制管法兰PL，密封面型式为突面RF，材料类别号为1C1，碳素钢16Mn（标准编号为JB4726），尺寸为：（mm）回流管连接法兰项目（内管/外管）尺寸（内管/外管）项目（内管/外管）尺寸（内管/外管）公称直径DN50/100螺栓孔直径L18/18公称压力P/bar10/10螺栓孔数量n4/8钢管外径B57/108螺纹ThM16/M16法兰外径D165/220法兰厚度C19/22螺栓孔中心圆直径K125/180法

22、兰内径B59/110法兰理论质量分别为1.5kg和3.5kg，其中突台高度为2mm， 该法兰可标记为：HG/T20592 法兰 PL50-10 RF 16Mn；HG/T20592 法兰 PL100-10 RF 16Mn。 垫片：根据HG/T20606，选择石棉橡胶板（GB/T3985），RF型，代号XB350突面法兰用RF型垫片尺寸公称尺寸DN垫片内径D1垫片外径D2垫片厚度T50611071.51001151621.5 可标记为：HG/TT20606 垫片 RF 50-10 XB350，垫片 RF 100-10 XB350 螺栓：根据HG/T20613-2009，采用六角头螺栓，数量为4个，

23、尺寸分别为M1250，M16602.4.3塔顶蒸汽接管l 塔顶蒸汽接管直径取， 圆整后取得。2002196273825210956150200l 塔顶蒸汽接管连接法兰根据标准HG20592-2009，选用法兰为板式平焊钢制管法兰PL，密封面型式为突面RF，材料类别号为1C1，碳素钢16Mn（标准编号为JB4726），尺寸为：（mm）塔顶蒸汽管连接法兰项目尺寸螺栓孔直径L22公称直径DN200螺栓孔数量n8公称压力P/bar10螺纹ThM20钢管外径B212法兰厚度C24法兰外径D340法兰内径B222螺栓孔中心圆直径K295法兰理论质量/kg7其中突台高度为2mm，该法兰可标记为：HG/T20

24、592 法兰 PL200-6 RF 16Mn。垫片：根据HG/T20606，选择石棉橡胶板（GB/T3985），代号XB350 突面法兰用RF型垫片尺寸公称尺寸DN垫片内径D1垫片外径D2垫片厚度T2002202731.5可标记为：HG/TT20606 垫片 RF 200-6 XB350。螺栓：根据HG/T20613-2009，采用六角头螺栓，数量为8个，尺寸M16702.4.4再沸器出料接管l 再沸器出料接管直径取，取。2002534551020104120150l 再沸器出料接管连接法兰根据标准HG20592-2009，选用法兰为板式平焊钢制管法兰PL，密封面型式为突面RF，材料类别号为1

25、C1，碳素钢16Mn（标准编号为JB4726），尺寸为：（mm）再沸器出料接管连接法兰项目尺寸螺栓孔直径L12公称直径DN20螺栓孔数量n4公称压力P/bar6螺纹ThM10钢管外径B25法兰厚度C14法兰外径D90法兰内径B26螺栓孔中心圆直径K65法兰理论质量/kg1其中突台高度为2mm， 该法兰可标记为：HG/T20592 法兰 PL32-6 RF 16Mn。 垫片：根据HG/T20606，选择石棉橡胶板（GB/T3985），代号XB350。突面法兰用RF型垫片尺寸公称尺寸DN垫片内径D1垫片外径D2垫片厚度T2027541.5可标记为：HG/TT20606 垫片 RF 200-6 XB

26、350。螺栓：根据HG/T20613-2009，采用六角头螺栓，数量为4个，尺寸M102.5筒体连接法兰压力容器法兰型式的选择按照标准JB47004707-2000。本设计采用甲型平焊法兰。其中法兰的材料为Q345R，其在工作温度-20200时，最大允许工作压力为0.65MPa。2.5.1精馏段筒体与封头连接法兰平密封面非金属垫片法兰参数公称直径DN法兰，mm螺柱DD1D2D3D4d规格数量7008307907557457424623M2032垫片参数公称直径Dd700mm744/754704/710A型等双长头螺柱项目尺寸r6d20d220L050公称尺寸L120C2.5单件质量0.250k

27、g螺柱材料选为35，调质处理。2.5.2再沸器与封头连接法兰采用乙型平焊法兰，其中法兰的材料为Q345R，其在工作温度-20200时，最大允许工作压力为1.0MPa。法兰参数公称直径DN法兰，mm螺柱DD1D2D3D4d规格数量1100126012151176115611536427M2432Ha162652118垫片参数公称直径Dd1100mm11551105A型等双长头螺柱项目尺寸r6d24d224L060公称尺寸L160C3单件质量0.480kg2.6手孔手孔是指手和手提灯能伸入的设备孔口，用于不便进入或不必进入设备即能清理、检查或修理的场合。手孔又常用于小直径填料塔装卸填料，在每段填料

28、层的上下方各设置一个手孔。2.6.1精馏段筒体手孔l 手孔的选择根据标准HG21530-2005，筒体处选择手孔为带颈平焊法兰手孔，公称压力，公称直径DN150，密封面型式为突面RF。 板式平焊法兰手孔的型式手孔明细表件号1234567标准编号GB/T8163HG20613HG20594HG20606HG20601GB/T700名称筒节六角头螺栓b螺母法兰非金属平垫片NM法兰盖把手材料（类材料）20钢管8.8级35CrMoA8级30CrMo16Mn石棉橡胶板XB35016MnQ235-AF 公称压力1.0MPa下，在设计温度下最高无冲击工作压力为0.55MPa，基本符合要求。 上图中，根据标准

29、HG20606，垫片为非金属平垫片，名称代号NM，型式为不带内包边，材质为石棉橡胶板，代号为XB350，垫片圈代号为NM-XB350。 筒体手孔尺寸参数表密封面型式突面RFb122公称压力PN/MPa1.0b224公称直径DN/mm150H11601594.5H290D285螺栓、螺母数量8D1240螺栓 直径长度M2085b24总质量/kg25.9l 手孔法兰的选择与筒体手孔相配的法兰尺寸如下（HG2059220635-2009）：（mm） 手孔处板式平焊钢制管法兰筒体手孔法兰尺寸项目尺寸螺栓孔数量n8公称直径DN150螺纹ThM20公称压力P/bar10法兰厚度C24法兰外径D285法兰内

30、径B170.5螺栓孔中心圆直径K240钢管外径A168.3螺栓孔直径L22法兰理论质量/kg5其中突台高度为2mm。同理，手孔的法兰盖（盲板法兰）尺寸相配法兰其型式为： 法兰盖l 法兰处垫片：根据HG/T20606，选择石棉橡胶板（GB/T3985），代号XB350。突面法兰用RF型垫片尺寸公称尺寸DN垫片内径D1垫片外径D2垫片厚度T1501692181.5l 螺栓：根据HG/T20613-2009，采用六角头螺栓，数量为8个，尺寸M2085。2.6.2再沸器手孔l 手孔选择再沸器处根据标准HG21529-2005选择手孔为板式平焊法兰手孔，公称压力，公称直径DN250，密封面型式为突面RF

31、。再沸器手孔尺寸表密封面型式突面RFb124公称压力PN/MPa1.0b226公称直径DN/mm250H11902738H292D395螺栓、螺母数量12D1350螺栓 直径长度M2090b26总质量/kg51.1l 手孔法兰的选择 与再沸器手孔相配的法兰尺寸如下（HG2059220635-2009）：（mm）再沸器手孔法兰尺寸项目尺寸螺栓孔数量n12公称直径DN250螺纹ThM20公称压力P/bar6法兰厚度C26法兰外径D395法兰内径B276.5螺栓孔中心圆直径K350钢管外径A273螺栓孔直径L22法兰理论质量/kg9其中突台高度为2mm。 l 法兰处垫片：根据HG/T20606，选择

32、石棉橡胶板（GB/T3985），代号XB350 突面法兰用RF型垫片尺寸公称尺寸DN垫片内径D1垫片外径D2垫片厚度T2502733281.5l 螺栓：根据HG/T20613-2009，采用六角头螺栓，数量为12个，尺寸M2090。2.7裙座裙座的结构有圆筒形和圆锥形两种，均由裙座筒体、基础环、地脚螺栓座、人孔、排气孔、引出管通道、保温支撑圈等组成。本设计采用圆筒形裙座。材料为Q235B.裙座应开设检查孔，检查孔分圆形和长圆形两种。对再沸器直径D等于1100mm，圆形孔外径D取450mm，数量为2个，M为250，中心高H取900mm。2.8塔总体高度设计2.8.1塔顶部空间高度取除沫器到提馏段

33、填料上部的距离为900mm；塔顶部空间高度1200mm。2.8.2进料部位空间高度提馏段上部到精馏段填料的下部1000mm。2.8.3塔的总体高度l 筒体封头高度175mml 筒体高度精馏段和提馏段填料层高度为5200mm；床层限制器50mm，支撑板40mm，液体再分布器240mm，除沫器100mm，液体分布器240mm，分布器上方空隙180mm；筒体与再沸器部分封头的过度筒节取250mm；塔顶上方空隙400mm。故筒体高度为6700mm。l 再沸器高度2500mml 裙座高度1800mm塔的总体高度为。3精馏塔的强度计算已知精馏塔直径为700mm，设计压力0.55MPa，设计温度160，再沸

34、器直径1100mm，管内压力0.9MPa，设计温度200。3.1厚度计算3.1.1材料选择l 筒体和封头材料选用16MnR，l 裙座材料选用Q235B， l 塔体与封头、裙座与再沸器对接焊接，接头系数3.1.2厚度计算3.1.2.1筒体厚度取腐蚀裕量，厚度负偏差，设计厚度，名义厚度。对碳素钢、低合金钢制的容器，规定了不包括腐蚀裕量的最小厚度，再根据钢材的标准规格，取名义厚度。3.1.2.2再沸器厚度取腐蚀裕量，厚度负偏差，设计厚度，名义厚度。3.1.2.3封头厚度同理上，取名义厚度。3.1.2.4裙座厚度同理上，取名义厚度。3.2塔的各部分质量3.2.1圆筒质量塔体圆筒高度，再沸器高度3.2.

35、2封头质量3.2.3裙座质量裙座高度1.8ml3.2.4塔内件质量金属波纹填料的堆积密度为，l3.2.5人孔、法兰、接管质量l3.2.6保温层材料质量l3.2.7平台扶梯质量塔体上在回流处、进料处和再沸器上分别开设一个手孔，相应的在手孔处安装操作平台，平台宽为B=900mm，单位质量150kg/m3，包角360，笼式扶梯的单位质量为40kg/m。l3.2.8操作时塔内物料质量假设料液在塔内停留5min釜液密度：l3.2.9冲水质量l3.2.10全塔操作质量3.2.11全塔最小质量3.2.12全塔最大质量3.3自震周期本设计，可将容器分为三段：裙座、再沸器、筒体。三段数据：，,，代入数据得：该塔

36、的当量直径：因为，由于，所以不必考虑高阶振型。3.4风载荷本设计精馏塔可分成6个危险截面。l 裙座底截面0-0截面l 裙座人孔处的1-1截面l 裙座与再沸器连接焊缝处的2-2截面l 再沸器上部封头与精馏部分的连接处3-3截面l 精馏段与提馏段分界处4-4截面l 塔顶封头与筒体连接处5-5截面整座塔可分为5段。3.4.1每段水平风力第i段所受的水平风力公式：式中：第i段迎风面的有效直径，m；风压高度变化系数；各地区基本风压值；各段的计算高度；体型系数；第i计算段的风振系数。选用舟山地区的最大风速，设笼式扶梯与塔顶管线布置成180，各塔段的有效直径：。各塔段的有效直径项目塔段号12345Doi11

37、0011001100700700200100100100K3400K4009009009002732100Dei18731873287324732473各塔段的水平风力项目塔段号12345K10.7K2i1.7562.51.171.171.171.381.52900900267530003700Dei18731873287324732473Pi132013206019685393103.4.2风弯矩l 0-0截面：l 1-1截面：l 2-2截面：l 3-3截面：l 4-4截面：3.5地震载荷浙江舟山地区地震烈度8级。危险截面选取和计算风载荷时相同。3.5.1水平地震力式中：集中于单质点的质量，

38、kg；地震影响系数。（8级时）设计基本地震加速度为0.15g，则。场地土的特性周期（类场地土类别，第二组）。（参照设备设计P307）式中：对应于塔基本固有周期的地震影响系数第k段塔节的集中质量，kg。各塔段的水平地震力项目塔段号123450.24g9.814506752675597593250.020150.074810.22300.63871.2620294.6211.9473.71941.42824.414.037.3248.72919.48392.03.5.2垂直地震力式中：垂直地震影响系数的最大值，取；塔设备的当量质量，取；塔任意点i处垂直地震力为3.5.3地震弯矩l 0-0截面：l

39、1-1截面：l 2-2截面：l 3-3截面：l 4-4截面：3.5.4最大弯矩由于本次设计在塔设备之外并无悬挂再沸器、冷凝器等设备，故不必考虑偏心作用，因此也就不用计算偏心弯矩。塔式容器任意计算截面I-I截面处的最大弯矩按下式计算： 塔式容器底截面0-0截面处的最大弯矩按下式计算： l 0-0截面最大弯矩：l 1-1截面最大弯矩：l 2-2截面最大弯矩：l 3-3截面最大弯矩：l 4-4截面最大弯矩：3.6应力校核3.6.1筒体轴向应力3.6.1.1内压或外压在筒体中引起的轴向应力：；3.6.1.2重力及垂直地震力在筒壁产生的轴向应力3.6.1.3最大弯矩在筒体中引起的轴向力（）轴向应力汇总计

40、算截面2-2截面3-3截面pc0.90.55Di1100mm700mm6mm13545.4kg13333.5kg41.25MPa16.0MPa6.4MPa9.9MPa18.8MPa34.4MPa3.7圆筒的稳定性、拉应力校核3.7.1圆筒轴向许用压应力按下式求取式中：外压圆通的计算材料；K载荷组合系数，取K=1.2。所以取得：筒体：裙座：3.7.2圆筒最大组合压应力对于内压容器：。l 2-2截面：l 3-3截面：3.7.3圆筒拉应力校核对于内压容器： l 2-2截面： l 3-3截面： 因此，都满足要求。3.8塔设备应力试验时的应力校核对内压容器，试验压力按下式确定：， 其中， 因此，为使液压

41、试验时容器材料处于弹性状态，在压力试验前必须按下式校核试验时圆筒的薄膜应力。 试验压力引起的周向应力：试验压力引起的轴向应力：重力引起的轴向应力：式中，试验时，计算截面2-2以上的质量（只计入塔壳、内构件、偏心质量、保温层、扶梯及平台质量），这里=13545.4kg。弯矩引起的轴向应力：压力试验时，圆筒材料的许用轴向压应力按下式确定： 校核判断： 周向应力 液压试验 轴向压应力所以，校核通过，塔设备运行在正常范围。3.9裙座的设计裙座底截面应满足下列条件：操作时：水压试验时： 式中，基底截面的最大弯矩，前面已算得为； 基底截面的风弯矩，前面已算得为； 塔设备的操作质量，； 塔设备的最大质量，；

42、 裙座圆筒底部的抗弯截面系数， ； 裙座圆筒底部的截面积， ； 裙座圆筒底部的内直径，为1100mm； B按GB150-2011里查取， 根据系数，查得B=117MPa； 设计温度下座体材料的许用应力，； 座体有效厚度，取5mm； K载荷组合系数，取K=1.2。 项仅在最大弯矩为地震弯矩参与组合时计入。 计算得， 所以，裙座基底截面符合条件。3.10开孔补强由于各种工艺和结构上的要求，不可避免的要在容器上开孔并安装接管。开孔以后，除削弱器壁的强度外，在壳体和接管的连接处，因结构的连续性被破坏，会产生很高的局部应力，给容器的安全操作带来隐患，因此压力容器设计必须充分考虑开孔的补强问题。精馏塔上主

43、要开孔处有回流管、进料管、塔顶出气管、再沸器出料管、DN150的手孔和DN250的手孔，根据GB150钢制压力容器，当壳体开孔满足如下要求时，可不另行补强，即：（1）设计压力小于等于2.5MPa；（2）两相邻开孔的中心间距不小于两孔直径之和的两倍；（3）接管公称外径小于等于89mm；（4）接管最小壁厚满足下表要求。 接管公称外径253238454857657689最小壁厚3.54.05.06.0由于进料管、出料管以及回流管满足如上要求，故可不另行补强，因此下面只对塔顶出气管、手孔以及人孔的开孔进行补强计算。3.10.1塔顶出气管补强所需最小补强面积：采用等面积补强法计算；对受内压的圆筒，所需要的补强面积A为：式中：A开孔削弱所需要的补强面积，mm2； d开孔直径，圆形孔等于接管内直径加2倍厚度附加量，d=206mm； 壳体开孔处的计算厚度，=1.58mm； 接管有效厚度，； 强度削弱系数，等于设计温度下接管材料与壳体材料许用应力之比，当该值大于1时，取