設計計算說明書乙醇水浮閥精餾塔設計

1、山東大學機械工程學院本科課程設計說明書設計題目乙醇-水浮閥精餾塔設計姓 名 陳鑫 學 院 機械工程學院 專 業(yè) 過程裝備與控制工程 年 級 2009級過控班 指導教師 唐委校 宋清華 2013年1月16日山東大學課程設計（論文）成績評定表學院：機械工程學院 專業(yè)：過程裝備與控制工程 年級：2009級姓 名陳鑫設計（論文）成績設計（論文）題目乙醇-水浮閥精餾塔設計指 導 教 師 評 語評定成績： 簽名： 年 月 日評 閱 人 評 語評定成績： 簽名： 年 月 日答 辯 小 組 評 語答辯成績： 組長簽名： 年 月 日目錄山東大學課程設計（論文）成績評定表1摘要- 1 -abstract- 2 -

2、第1章 緒論- 3 -1.1 設計背景- 3 -1.2 設計任務- 3 -1.2.1 設計任務書- 3 -1.2.2 設計任務分析- 4 -1. 3 設計內容- 4 -第2章 塔總體結構設計- 5 -2.1 總體結構- 5 -2.2 主體尺寸- 5 -2.2.1 塔高- 5 -2.2.2 設計參數及材料指標- 6 -2.2.3 筒體和封頭壁厚- 6 -第3章 塔盤結構設計與校核- 7 -3.1 塔盤整體形式與結構- 7 -3.2 塔盤材料- 7 -3.3 塔盤零部件設計- 7 -3.3.1 浮閥- 7 -3.3.2 塔盤組裝結構- 8 -3.3.3 塔盤板- 8 -3.3.4 升氣孔排列- 1

3、0 -3.3.5 降液板- 11 -3.3.6 受液盤- 12 -3.3.7 入口堰- 12 -3.3.8 出口堰- 12 -3.3.9 液封盤- 13 -3.4 塔盤強度校核- 13 -3.4.1 塔盤載荷計算- 13 -3.4.2 通道板強度校核- 14 -3.4.3 塔盤板強度校核- 14 -第4章 塔體載荷分析與校核- 16 -4.1 塔體載荷分析- 16 -4.1.1 質量載荷- 16 -4.1.2 風載荷和風彎矩- 18 -4.1.3 地震載荷- 21 -4.1.4 偏心載荷- 24 -4.1.5 計算截面處載荷- 24 -4.1.6 最大彎矩- 24 -4.2 筒體強度及穩(wěn)定性校

4、核- 25 -4.2.1 操作工況- 25 -4.2.2 液壓試驗- 26 -4.3 裙座殼體軸向應力校核- 27 -4.3.1 裙座底部截面的校核- 27 -4.3.2 通道口中心截面的校核- 28 -第5章 零部件設計- 29 -5.1 保溫層與保溫圈- 29 -5.1.1 保溫層- 29 -5.1.2 保溫圈- 29 -5.2 裙座- 29 -5.2.1 裙座形式及材料- 29 -5.2.2 裙座與封頭連接結構- 29 -5.2.3 地腳螺栓座- 30 -5.2.4 排氣管- 30 -5.2.5 塔底接管引出孔- 31 -5.2.6 裙座檢查孔- 31 -5.3 塔頂吊柱- 31 -5.

5、4 除沫器- 31 -第6章 裙座地腳螺栓座校核計算- 32 -6.1 基礎環(huán)強度計算- 32 -6.1.1 基礎環(huán)尺寸- 32 -6.1.2 基礎環(huán)所受載荷- 32 -6.2 地腳螺栓強度計算- 32 -6.3 筋板強度計算- 33 -6.3.1 筋板壓應力- 33 -6.3.2 筋板許用應力- 33 -6.4 蓋板強度計算- 33 -6.5 裙座與筒體對接焊縫的校核- 34 -第7章 開孔及開孔補強設計- 35 -7.1 開孔結構設計- 35 -7.1.1 接管選擇- 35 -7.1.2 法蘭選擇- 35 -7.1.3 法蘭連接尺寸- 36 -7.1.4 法蘭結構尺寸- 36 -7.1.5

6、 法蘭密封面形式選擇- 36 -7.2 開孔補強設計- 37 -7.2.1 補強分析- 37 -7.2.2 氣體出口補強設計- 37 -7.2.3 人孔補強設計- 38 -7.2.4 氣體入口補強設計- 39 -7.2.5 液體出口管補強設計- 39 -致謝- 42 -參考文獻- 43 -摘要塔設備是化工及石油化工生產中最重要的單元設備之一。塔設備通過其內部的結構可以使氣液兩相或液液兩相之間充分接觸，完成質量或熱量傳遞。浮閥塔是指塔盤上開有一定形狀的閥孔，孔中安裝可在適當范圍內上下浮動的閥片的一種板式塔。浮閥塔具有蒸汽負荷量大、操作彈性大、效率高等優(yōu)點，在設計和選用塔型時常是被首選的板式塔。本

7、設計以乙醇-水為介質，主要依據gb150-2010固定式壓力容器、jb24710-2005鋼制塔式容器、化工設備設計手冊對浮閥精餾塔進行了較全面結構設計。關鍵詞： 精餾；浮閥塔；結構設計abstracttower is one of the most important unit in the chemical and petrochemical production equipment. tower equipment through its internal structure can make the gas-liquid two-phase or liquid-liquid full

8、contact between the two phases, the completion of the mass or heat transfer. the float valve tower means to open the valve hole of a certain shape on the tray, a plate tower mounted floating up and down within the appropriate range of the valve sheet hole. float valve tower has a large amount of ste

9、am load, operating flexibility, and high efficiency in the design and selection of tower type is often preferred plate tower. the design to ethanol - water as a medium, mainly based on the gb150-2010 "fixed pressure vessel jb24710-steel the tower container", "chemical equipment design

10、 manual" more comprehensive structural design of floating valve distillation column .keywords: distillation; floating valve tower; mechanical design第1章 緒論1.1 設計背景塔設備是化工生產中不可或缺的一種過程設備，廣泛應用于工業(yè)生產的各個領域。浮閥塔是在篩板塔基礎上，在每個篩孔處安裝一個可上下移動的閥片。當篩孔氣速高時，閥片被頂起上升，空速低時，閥片因自身重而下降。閥片升降位置隨氣流量大小自動調節(jié)，從而使進入液層的氣速基本穩(wěn)定。又因氣

11、體在閥片下側水平方向進入液層，既減少液沫夾帶量，又延長氣液接觸時間，故起到很好的傳質效果。塔盤是浮閥塔完成工藝的主要功能結構，塔的工藝性能主要取決于塔盤的結構形式和尺寸。 目前，我國大部分石油化工企業(yè)使用的浮閥塔版為f1型塔板，該類型塔板優(yōu)點是效率較高，但塔板的壽命較低。改進浮閥形式可以提高塔設備的整體性能，但此內容超出本設計范圍，故不再討論。1.2 設計任務1.2.1 設計任務書表1-1 設計任務書內徑1600mm精餾段提餾段介質乙醇-水平均壓力（mpa）0.810.82液相比重850kg/m3平均溫度（）8293浮閥數128-160個塔板數157保溫材料巖棉塔板間距（mm）450保溫厚度1

12、00mm塔頂壓力（mpa）0.8保溫層密度200 kg/m3塔底壓力（mpa）0.82材質殼體、封頭q345r塔底液柱高度（m）2板q345r塔底工作壓力（mpa）0.84裙座q235-af設計壓力（mpa）0.9允許腐蝕裕度2mm設計溫度（）150封頭標準橢圓封頭壓力容器等級i弓形高150mm裙座高（mm）2000塔外附件重3500kg地震烈度8當地風壓350pa場地類型b設備估重參數平臺寬900mm（半圓形），平臺重150 kg/m2，平臺構件投影面積a=0.5 m2?；\式扶梯40 kg/m2，開式扶梯20 kg/m2。1.2.2 設計任務分析塔設備設計應包括工藝設計和結構設計兩部分。工藝

13、設計主要是根據工藝要求確定塔設備的各工藝參數，使塔設備可以滿足工藝要求。結構設計是基于工藝設計的結果，對塔設備的整體和各部分結構作全面設計，使塔可以正常運行并達到工藝要求。本設計假設工藝設計完成，僅進行機械結構設計。1. 3 設計內容本設計將主要依據以gb150-2010固定式壓力容器、jb24710-2005鋼制塔式容器、化工設備設計手冊為主要依據對乙醇-水浮閥精餾塔進行了較全面結構設計。設計內容包括塔的總體結構設計、塔盤結構設計及強校核、塔體載荷分析、塔體校核計算、塔設備零部件（包括保溫層、裙座、塔頂吊柱及除沫器等）設計、地腳螺栓座校核計算、塔體開孔及開孔補強設計等。下面各章節(jié)將針對以上內

14、容一一展開。第2章 塔總體結構設計2.1 總體結構總體結構如總裝圖所示，包括封頭、筒體、裙座、塔盤、塔附件、塔內件、開孔與接管等。2.2 主體尺寸2.2.1 塔高2.2.1.1 塔頂空間高度塔頂空間高度是指塔頂部第一塊塔板至塔頂封頭切線之間的垂直距離。取塔頂空間高度。2.2.1.2 封頭高度，直邊段高度。2.2.1.3 塔板間距塔板間距，人孔板間距，進料板間距。2.2.1.4 塔底空間高度塔底空間高度是指塔底第一塊塔板至塔底切線的距離。取塔底第一塊塔板至塔釜液面高度為1400mm，塔釜液面高度為2000mm，以此，計算塔底空間高度。2.2.1.5 裙座高度取裙座高度。2.2.1.6 人孔布置在

15、塔頂空間、塔底空間、精餾段、提餾段各布置一個人孔，即人孔數目n=4。2.2.1.7 塔板布置精餾段塔板數，提餾段塔板數，實際塔板數。2.2.1.8 全塔高全塔高： 2.2.1.9 圓筒高度圓筒高： 2.2.2 設計參數及材料指標設計壓力，設計溫度取，塔底液柱靜壓力為。由于，故液柱靜壓力可忽略不計。筒體、封頭材料均為q345r，根據gb150.2-2010固定式壓力容器，設計溫度下的許用應力（設壁厚為316mm），。2.2.3 筒體和封頭壁厚2.2.3.1 筒體取焊接系數，鋼板厚度負偏差，；筒體計算厚度厚度；筒體設計厚度；設計厚度加上鋼板厚度負偏差，并圓整，取筒體名義厚度；筒體有效厚度。2.2.

16、3.2 封頭取焊接系數為，厚度負偏差，；則封頭的計算厚度；封頭設計厚度；設計厚度加上鋼板厚度負偏差，并圓整，取封頭名義厚度；封頭有效厚度。第3章 塔盤結構設計與校核3.1 塔盤整體形式與結構塔盤整體為分塊式浮閥塔盤，采用單液流程，結構如下圖：圖4-1 塔盤總體結構3.2 塔盤材料無特殊聲明，各零部件選用q345r材料。3.3 塔盤零部件設計3.3.1 浮閥浮閥采用f1型浮閥，升氣孔尺寸為。根據標準jb/t1118-2001f1形浮閥，選用f1z-4a規(guī)格浮閥，其基本參數和尺寸為：表3-1 f1z-4a型浮閥標記基本參數踏板厚度尺寸材質f1z-4a閥厚閥重4hlabc0cr13232.712.5

17、16.510.25.334.63.3.2 塔盤組裝結構塔盤（狹義，塔盤板組成）分2個切角塔盤板、2個塔盤邊板、通道板組裝而成。塔盤板厚度取。根據塔體內徑，化工設備設計手冊表11-56，塔盤板的其它相關尺寸如下：塔盤直徑，塔盤支撐圈寬高，塔盤與支撐圈緊固用螺栓至塔盤邊板距離。塔盤板長度。3.3.3 塔盤板3.3.3.1 切角塔盤板塔盤上在通道板兩側設置兩塊切角塔盤板，其結構及相關尺寸如下圖：圖3-2 切角塔盤板為增加塔盤剛度，塔盤板設有幅板，根據化工設備設計手冊表11-57，取幅板高度，螺孔邊距。3.3.3.2 通道板為使檢修時方便通過各層塔盤，塔盤上設置有通道板，通道板與其周圍零部件的連接方式

18、應設計為雙面可拆結構。塔盤板長度，根據要求，每層塔盤的通道板應分為兩塊設置。通道板結構如下圖：圖3-3 帶幅板塔盤通道板圖3-4 無幅板塔盤通道板為方便拆、裝通道板，通道板設有提手，提手尺寸，厚度取。圖3-5 通道板提手3.3.3.3 塔盤邊板由下圖可知，塔盤連接尺寸方程式：圖3-6 塔盤連接尺寸以此，塔盤邊板弓高。根據標準推薦，塔盤邊板與支撐圈緊固用螺孔所在中心線半徑為：。塔盤邊板的結構及尺寸如下圖所示：圖3-7 塔盤邊板3.3.4 升氣孔排列塔盤板上的升氣孔采用等腰三角形排列，底邊尺寸取，高度取。各塔盤板上的升氣孔排列如下：圖3-8 切角塔盤板升氣孔排列每個切角塔盤板布置42個升氣孔。圖3

19、-9 通道板升氣孔排列每個通道板布置22個升氣孔。圖3-10 塔盤邊板板升氣孔排列每個通道板布置3個升氣孔。3.3.5 降液板3.3.5.1 降液板形式降液板形式采用傾斜式降液板。3.3.5.2 降液板分塊規(guī)格與塔體連接形式采用分塊式連接結構：取降液板總高度，因，為便于通過人孔，采用分塊式連接結構。降液板厚度取與塔盤板等厚，。3.3.5.3 降液板與其支撐件的尺寸弓形高，查化工設備設計手冊表11-44，弓形降液管弦長；弓形所對半弦角；，；連接板寬度；降液板長度。3.3.6 受液盤3.3.6.1 受液盤形式受液盤形式采用凹形受液盤。3.3.6.2 受液盤及其支撐件尺寸取凹受液盤寬度，深度，厚度與

20、塔盤板等厚，；連接板厚度取與支撐圈等厚，；連接板高度；弦高，查化工設備設計手冊表11-44，；連接板處半弦角；連接板寬度；凹形受液盤結構直徑；受液盤長度。3.3.6.3 淚孔為檢修時排出凹受液盤中殘液，在凹受液盤上設有淚孔。淚孔直徑，孔中心至受液盤豎直段外沿距離為。3.3.7 入口堰受液盤采用凹形受液盤，降液板高度比較大，為避免入口堰與見夜班間隙過小導致液流速度過大，不設入口堰。3.3.8 出口堰3.3.8.1 出口堰形式出口堰形式采用可調（高度）式平堰。3.3.8.2 出口堰板結構尺寸取出口堰高度，厚度與塔盤板等厚，；出口堰板高度；出口堰板長度與降液板等長，；取出口堰板與降液板連接螺栓間距。

21、3.3.9 液封盤3.3.9.1 液封盤結構形式液封盤結構形式采用可拆連接結構。3.3.9.2 受液盤結構尺寸取液封盤寬度，深度，厚度與塔盤板等厚，；弦高，查化工設備設計手冊表11-44，；連接板處半弦角；連接板高度；液封盤外徑與塔盤外徑相等，；液封盤長度。，?？ㄗ涌拙嗝芊獗P上端面高度。3.3.9.3 淚孔為檢修時排出液封盤中殘液，在液封盤上設有淚孔。淚孔直徑，孔中心至受液盤豎直段外沿距離為。3.4 塔盤強度校核3.4.1 塔盤載荷計算3.4.1.1 塔盤載荷取塔盤上液層高度高于溢流堰，；塔盤上液層引起的集中載荷，取；塔盤自身重量引起的均布載荷，取。3.4.1.2 受液盤載荷取受液盤上液層高度

22、為；受液盤上液層引起的集中載荷，根據標準，受液盤上的均布載荷要求不小于，取。3.4.1.3 液封盤載荷取液封盤所受均布載荷；取停工檢修時承受的集中載荷，作用點位于塔盤板中心處。3.4.2 通道板強度校核如圖3-11所示，將通道板視為簡支梁模型：圖3-11 通道板簡化模型操作工況下，通道板承受均布載荷；，所以板中心最大應力；板中心最大撓度；綜上，通道板強度校核安全。3.4.3 塔盤板強度校核同上，對塔盤板進行簡化，取組合慣性矩。3.4.3.1 操作工況下強度校核操作工況下，塔盤承受的載荷：；載荷集度；塔盤中心出所受最大彎矩：；最大應力：；最大撓度：。3.4.3.2 停工檢修時強度校核塔盤自身均布

23、載荷，載荷集度；集中載荷在塔盤中心產生的最大彎矩：；塔盤自身重量在塔盤中心產生的最大彎矩：；最大彎矩：；最大應力：；綜上，塔盤板強度校核安全。第4章 塔體載荷分析與校核4.1 塔體載荷分析4.1.1 質量載荷塔體封頭、筒體材料選用q345r，裙座可選用q235-af，其密度均為。4.1.1.1 封頭、筒體、裙座質量（1）封頭質量對，的標準橢圓封頭，根據jb/t4746-2002鋼制壓力容器用封頭表b-2，封頭質量。（2）筒體質量。（3）裙座質量。封頭、筒體、裙座質量：。4.1.1.2 塔內構件質量取浮閥塔盤質量載荷；塔內構件質量：。4.1.1.3 保溫層質量保溫層厚度，保溫層密度，覆蓋上下封頭

24、、筒體及裙座在裙座與筒體焊縫以下范圍內。因此，保溫層質量：。4.1.1.4 平臺及扶梯質量（1）平臺質量平臺與人孔配合，數量為4，半圓環(huán)形平臺寬900mm，重；平臺質量：；（2）扶梯質量裙座上扶梯采用開式扶梯，筒體處采用籠式扶梯；。4.1.1.5 操作時的物料質量液相比重，塔盤出口堰高，塔板上液層高度，塔盤持液高度；查標準jb/t4736-2002鋼制壓力容器用封頭表b-1，標準橢圓封頭容積；。4.1.1.6 附件質量附件質量。4.1.1.7 水壓試驗時充水質量。4.1.1.8 偏心質量取。4.1.1.9 各工況下的質量載荷將以上各種質量列于表4-2：表4-2 質量載荷/kg載荷數值5688.

25、93315.81654.22938.68074.13500100031015.4正常操作時的質量：水壓試驗時的最大質量：停工檢修時的最小質量：4.1.2 風載荷和風彎矩4.1.2.1 塔高分段沿塔高將塔分為5段，從塔底部起，第1段為01m，第2段為12m，第3段為27m，第4段為712m，第5段為12m以上部分。各段數據如表4-3：表4-3 塔高分段數據塔段12345hi/mm50015004500950014500li/mm10001000500050005350m01+ma/kg529.6529.62648.12648.12833.5m02/kg001080.11080.11155.7m0

26、3/kg00538.8538.8576.5m04/kg2020758.8758.8783.4m05/kg00263026302814.1mw/kg0010102.710102.710809.9me/kg500500000m0/kg1049.61049.67655.98253.38166.8(注：指每段長度，指每段中心到塔底面的距離)4.1.2.2 塔的自振周期查標準gb150.2-2010固定式壓力容器表b-13，在設計溫度（150）下，q345(碳素鋼)的彈性模量。由jb4710-2005<鋼制塔式容器公式：。4.1.2.3 水平風力計算塔第i段所受的水平風力。（1）基本風壓（2）高度

27、變化系數查表得各段高度變化系數如下：地面粗糙度類別為b類，各段距地面高度h1t=1m、h2t=2m、h3t=7m、h4t=12m、h5t=17.35m，查風壓高度變化系數表，有內插法可得：。（3）體形系數對細長圓柱形塔體，取。（4）風振系數塔高小于20m，取風振系數=1.7。（5）塔設備迎風面的有效直徑籠式扶梯與塔頂管線布置成180°，則；塔設備段等徑，；各段保溫層的厚度，；塔頂管線外徑，=0.3m；管線保溫層的厚度，=0.1m；籠式扶梯的當量寬度，操作平臺的當量寬度，；由此，各段迎風面有效直徑：，。（6）各段所受水平風力：，。4.1.2.4 隨風向風振塔的高徑比，且，因此，不再考慮

28、隨風向風陣的影響。4.1.2.5 風載荷計算數據將上述計算結果列于表4-4：表4-4 風載荷計算數據塔段號12345q0350pak10.7k2i1.7k4000.20.20.19fi1.001.001.001.061.18dei/m2.7162.7162.9162.9162.903pi/n113111316073643776334.1.2.6 風彎矩塔體危險截面包括：0-0截面（裙座底部截面），i-i截面（裙座檢查孔中心所在截面），ii-ii截面（裙座與筒體焊接處截面）。0-0截面： i-i截面：ii-ii截面：4.1.3 地震載荷4.1.3.1 水平地震力第k段塔節(jié)重心處產生的相當于第一振

29、型的水平地震力，。（1）綜合影響系數取。（2）地震影響系數取設計地震分組第二組，場地土類型ii，查化工設備設計手冊表11-4，場地土特征周期值，查地震影響系數圖，此位于曲線下降段；地震影響系數，；地震烈度8，地震影響系數的最大值；取塔的阻尼比，；衰減指數，；阻尼調整系數， ；故，地震影響系數：。（3）對應第一振型的振型參與系數對應第一振型的振型參與系數，；，；（4）各段重心處產生的相當于第一振型的水平地震力：，。4.1.3.2 垂直地震力地震烈度為8級，應考慮垂直地震力。在地面垂直運動下，對于多質點系，塔設備底部截面上的垂直地震，；垂直地震影響系數最大值，；塔的當量質量，取； ；塔任意質量中心

30、i處的垂直地震力，；，；各段垂直地震：，。4.1.3.3 地震彎矩（1）0-0截面0-0截面地震彎矩：（2）i-i截面i-i截面地震彎矩：（3）ii-ii截面ii-ii截面地震彎矩： 4.1.4 偏心載荷取偏心距，。4.1.5 計算截面處載荷將上述各截面處的載荷計算結果列于表4-5：表4-5 計算截面處載荷截面風彎矩地震彎矩偏心彎矩0-0i-iii-ii4.1.6 最大彎矩4.1.6.1 正常操作或停工檢修工況計算截面處最大彎矩，（取其中較大值）。（1）0-0截面；（地震彎矩控制）。（2）i-i截面（地震彎矩控制）（3）ii-ii截面處的最大彎矩（地震彎矩控制）4.1.6.2 液壓試驗取最大彎

31、矩，；液壓試驗時，各截面最大彎矩：將上述計算結果列于表4-6：表4-6 最大彎矩工況0-0截面i-i截面ii-ii截面正常操作及停工檢修液壓試驗4.2 筒體強度及穩(wěn)定性校核4.2.1 操作工況4.2.1.1 筒體軸向應力由內壓引起的軸向應力，；由重力和垂直地震力引起的軸向應力：；ii-ii截面以上塔設備承受的質量，ii-ii截面以上塔設備所受垂直地震力；最大彎矩引起的軸向應力：。4.2.1.2 軸向壓應力校核軸向許用壓應力，（取其中較小者）；，查標注gb150固定式壓力容器圖6-4，得；最大組合壓應力，；，校核安全。4.2.1.3 軸向拉應力校核許用軸向拉應力，；筒體最大組合拉應力， ；，校核

32、安全。4.2.2 液壓試驗4.2.2.1 軸向應力試驗壓力引起的軸向應力， ；重力引起的軸向應力，；ii-ii截面以上塔設備液壓試驗時承受質量：，；最大彎矩引起的軸向應力：。4.2.2.2 軸向壓應力校核軸向許用壓應力，（取其中較小值）；最大組合壓應力為；，校核安全。4.2.2.3 軸向拉應力校核軸向許用拉應力，；最大組合拉應力為：；，所以校核安全。4.3 裙座殼體軸向應力校核4.3.1 裙座底部截面的校核4.3.1.1 操作工況軸向許用壓應力，（取其中較小值），；最大組合壓應力：；，校核安全。4.3.1.2 液壓試驗軸向許用壓應力，（取其中較小值），；最大組合壓應力：；，校核安全。4.3.2

33、 通道口中心截面的校核4.3.2.1 正常工況i-i截面通過檢查孔中心，加強管長度，人孔水平方向寬度，加強管厚度；i-i截面以上塔設備承受質量，；i-i截面以上塔設備的垂直地震力，；i-i截面處裙座截面積：；i-i截面處裙座斷面系數：；最大組合壓應力，；，校核安全。4.3.2.2 液壓試驗下i-i截面以上塔設備液壓試驗時承受的質量：；最大組合壓應力，;，校核安全。第5章 零部件設計5.1 保溫層與保溫圈5.1.1 保溫層塔內操作溫度大于環(huán)境溫度，且不允許塔壁散熱或防止高溫塔壁燙傷人體，塔體需設置保溫層。此外，塔的溫度較高，塔體與裙座間的溫度差會引起不均勻熱膨脹，使裙座與塔體的連接焊縫處受力情況

34、惡化，因此須對裙座加以保溫。保溫層材料選用巖棉，截面為圓環(huán)狀，厚度為，密度為200kg/m3。塔外保溫層布置在從塔頂封頭至塔底封頭連接焊縫以下處。5.1.2 保溫圈為支撐保溫層，塔體上須設置保溫層。保溫圈材料選用q235a，單個保溫圈由四個環(huán)塊組成，寬度為70mm，厚度為8mm。保溫圈與塔體直接焊接，類型分為塔頂保溫圈、塔體保溫圈及塔底封頭保溫圈三類。塔頂保溫圈置于塔頂封頭焊縫處；塔體保溫圈最底層置于裙座與封頭焊縫線以下400mm處，之間各塊間距33.5m；塔底封頭保溫圈至下封頭切線的距離取h=291mm。具體布置結構見總裝圖。5.2 裙座5.2.1 裙座形式及材料裙座采用圓筒形裙座結構，材料

35、選用q235-af。5.2.2 裙座與封頭連接結構5.2.2.1 連接形式采用焊接連接，接頭形式采用對接接頭，焊縫為全焊透連續(xù)焊，且與塔底封頭外壁圓滑過渡。5.2.2.2 連接處尺寸裙座內徑和厚度均與殼體相等，。裙座頂部到底封頭切線的距離：。5.2.2.3 底封頭焊縫處裙座缺口設計為避免焊縫重疊，在封頭拼接焊縫處，裙座設置有缺口。查化工設備設計手冊表11-46，取缺口寬w=70mm，缺口半徑r=35mm。5.2.3 地腳螺栓座5.2.3.1 地腳螺栓座形式地腳螺栓座形式采用外螺栓結構形式，包括有筋板、蓋板、墊板等零件。5.2.3.2 地腳螺栓座結構尺寸根據化工設備設計手冊表11-17推薦的結構

36、尺寸，選取尺寸如下：表5-1 地腳螺栓座尺寸(mm)螺栓規(guī)格bcd(d)3008070220（260）100202620190150100516570并初定，后面章節(jié)將對上述結構尺寸進行強度校核。5.2.3.3 地腳螺栓查化工設備設計手冊表11-21，由裙座直徑，取地腳螺栓數n=12。螺栓材料采用q235a，常溫下的許用應力。地腳螺栓間距，。，地腳螺栓座蓋板形式采用連續(xù)環(huán)形蓋板。5.2.4 排氣管裙座上端與底封頭對接焊縫以下400mm高度內設置有保溫層，因此，應在裙座上設置排氣管。查化工設備設計手冊表11-22，排氣管規(guī)格選用鋼管，數量為2。排氣管中心至裙座筒體上端距離；查化工設備設計手冊表1

37、1-23，取封頭參數，。5.2.5 塔底接管引出孔塔體底封頭處液體出口接管需伸出裙座殼壁外，故應在裙座上設置引出孔。查化工設備設計手冊表11-24，引出管公稱直徑，引出孔直徑取（引出管不保溫）。查化工設備設計手冊表11-25，取引出孔中心至封頭切線高度h=700mm，在介質溫度（t=150）下，取支撐板與引出管間隙c=2mm。5.2.6 裙座檢查孔檢查孔選用圓形，查化工設備設計手冊表11-26，取檢查孔尺寸d=450mm，數量取n=1。檢查孔加強管長度取m=250mm，檢查孔中心至基礎環(huán)的距離取h=1000mm。5.3 塔頂吊柱根據起吊載荷重量和塔徑，選用hg/t21639塔頂吊柱標準化吊柱。

38、最大起吊載荷，取w=500kg。塔外徑為do=1616mm，初設e=250mm，s取兩者較大者并向上圓整，取s=1200mm。綜上，根據標準，選用塔頂吊柱的標記為：塔頂吊柱 g=500 s=1200 hg/t21639-2005吊柱材料選用20號無縫鋼管。吊柱豎直中面與人孔中心線的夾角取75°。5.4 除沫器除沫器選用絲網除沫器。根據人孔設置在除沫器下方的條件，采用下裝式除沫器，氣液過濾網型式采用sp型。絲網及格柵、支撐件材料均選用q235a.根據塔內徑，查hg/t21618-1998絲網除沫器表5.0.1.6，將絲網除沫器主要外形尺寸列于表5-2：表5-2 絲網除沫器主要外形尺寸/

39、mm公稱直徑dnhh1d16001502261520其標記為：hg/t21618 絲網除沫器 x1600-150 sp q235a/q235a第6章 裙座地腳螺栓座校核計算6.1 基礎環(huán)強度計算6.1.1 基礎環(huán)尺寸根據上章中對裙座地腳螺栓座的設計：基礎環(huán)外徑，；基礎環(huán)內徑，；基礎環(huán)截面系數，；基礎環(huán)截面積， ；6.1.2 基礎環(huán)所受載荷混凝土基礎上的最大壓應力： ；，經測算，；查化工設備設計手冊表11-10，由內插法得：；6.2 地腳螺栓強度計算地腳螺栓承受的最大拉應力（取下式中較大值），；地腳螺栓的小徑：故選用12個m48的地腳螺栓滿足要求。6.3 筋板強度計算6.3.1 筋板壓應力一個地

40、腳螺栓對應2個筋板，筋板寬度，筋板厚度；地腳螺栓承受最大拉力，；地腳螺栓承受最大應力，=11.25mpa。6.3.2 筋板許用應力筋板材料采用q235-af，室溫下，其彈性模量e=200000mpa，許用應力；筋板臨界細長比；細長比；，；，校核安全。6.4 蓋板強度計算蓋板上設有墊板，蓋板最大應力，；，校核安全。6.5 裙座與筒體對接焊縫的校核對接焊縫截面j-j處的拉應力， ；焊縫許用應力，；，校核安全。第7章 開孔及開孔補強設計7.1 開孔結構設計7.1.1 接管選擇根據開孔公稱直徑，查化工設備設計手冊表2-72選取接管尺寸。接管及其聯(lián)接法蘭的外伸長度受保溫層厚度的限制，根據標準hg2059

41、2-2009確定其長度。接管材料選用20g。接管與殼體的連接根據開孔的工藝作用確定，對無特殊要求的接管優(yōu)先采用內壁平齊式連接，用于排氣和排液的接管必須采用內壁平齊式連接。各處開孔接管相關數據如表7-1所示：表7-1 接管數據表標號用途數量公稱直徑/mm接管尺寸外伸長度/m材料與殼體連接形式內伸長度/mma12液位計接口28089×620020g內伸式16c12壓力計接口22533.7×415020g平齊式0d蒸汽入口15060.3×515020g內伸式180g回流口13242.4×415020g內伸式16h進料口15060.3×515020g內

42、伸式180k氣體出口1300323.9×1020020g平齊式0m14人孔4500508×1225020g平齊式0s氣體入口1600630×2025020g平齊式0t液體出口1250273×820020g平齊式0(注：在內伸式連接結構中，對無特殊工藝要求的開孔，本設計取)7.1.2 法蘭選擇根據hg/t20592-2009鋼制管法蘭表3.1.4對各類法蘭適用范圍的限定，對各開孔處接管連接法蘭選取如表7-2：表7-2 各開孔處接管連接法蘭型號標號標記代號標準類型dn接管系列pn密封面型式材料a12hg20592-2009s080a25fm20c12hg20

43、592-2009so25a25fm20dhg20592-2009so50a16fm20ghg20592-2009so32a16fm20hhg20592-2009so50a16fm20khg20592-2009so300a16fm20m14hg20592-2009so500a16fm20shg20592-2009so600b16fm20thg20592-2009so250a16fm207.1.3 法蘭連接尺寸根據上述法蘭型號，查hg/t20592-2009鋼制管法蘭表8.1.1確定法蘭的連接尺寸：表7-3 各開孔處接管連接法蘭連接尺寸標號a12c12dghkm14st法蘭外徑d200115165

44、140165460715840405螺孔中心直徑k160851125100125410650770355螺孔直徑l181418181826333626螺栓thm16m12m16m16m16m24m30m33m24螺孔數量n84444122020127.1.4 法蘭結構尺寸根據公稱直徑，查hg/t20592-2009鋼制管法蘭表8.2.2.2和表8.2.2.3確定法蘭結構尺寸：表7-4 各開孔處接管連接法蘭結構尺寸標號a12c12dghkm14st法蘭厚度c241818181828445426法蘭內徑b190.534.561.543.561.5328513636276.5法蘭頸n11852846

45、084350559678298法蘭頸倒角r8456512121212法蘭高度h402828302846738346坡口高度b65555111212107.1.5 法蘭密封面形式選擇查hg/t20592-2009鋼制管法蘭表3.2.5.1確定法蘭密封面尺寸：表7-5 各開孔處接管連接法蘭密封面尺寸標號a12c12dghkm14stf1222222222f34.04.04.04.04.04.55.05.04.0y12158886688364576676313d13868102781023786107253207.2 開孔補強設計7.2.1 補強分析根據gb 150規(guī)定，當在設計壓力小于或等于2.5mpa的殼體上開孔時，兩相鄰開孔中心的間距（對曲面間距以弧長計算）大于兩開孔直徑之和的兩倍，且接管公稱外徑小于或等于89mm時，只要接管最小厚度滿足表7-4要求，就可不另行補強。表7-4 不另行補強的接管最小厚度接管公稱外徑253238454857657689最小厚度3.54.