畢業(yè)設(shè)計（論文）-年產(chǎn)3.2萬噸乙烯加壓精餾塔設(shè)計

1內(nèi)容摘要全套圖紙加V信153893706或扣3346389411精餾塔設(shè)備是煉油、煤化工、石油化工等生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一，化工企業(yè)生產(chǎn)中所處理的原料，中間產(chǎn)物，粗產(chǎn)品幾乎都是由若干組分組成的混合物，其中一些混合物需要通塔設(shè)備將這些混合物分離為較純凈或幾乎純態(tài)的物質(zhì)。目前對精餾塔設(shè)備的設(shè)計和研究，已經(jīng)受到化工行業(yè)的極大重視。并且隨著石油化工的迅速發(fā)展，塔設(shè)備的合理造型及設(shè)計將對這些相關(guān)行業(yè)越來越重要。精餾主要是利用混合物中各組分的揮發(fā)度不相同而加熱控制溫度將各組分加以分離的一種分離過程。塔設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)這一工藝過程，是分離裝置，因此在乙烯的制取中則需要合適的塔設(shè)備來滿足生產(chǎn)要求。需要分離的混合液體從塔的進料管進入塔體，經(jīng)過再沸器的加熱，蒸汽上升，與塔頂冷凝回流下來過程中的液體接觸，難揮發(fā)的組分向下降液中轉(zhuǎn)移，易揮發(fā)組分隨著蒸汽上升，所以易揮發(fā)組分濃度愈高，從而達到分離的目的。本次設(shè)計為年產(chǎn)3.2萬噸乙烯精餾篩板塔。設(shè)計內(nèi)容包括兩個部分，第一部分為塔設(shè)備的工藝計算，包括對進出塔組分的分析，回流比的計算，塔直徑的確定，塔高，塔板結(jié)構(gòu)以及流體演算和塔附屬設(shè)備的計算。第二部分為塔設(shè)備的強度校核，包括對殼體的強度計算，質(zhì)量載荷計算，地震以及風彎矩的計算，以及裙座和裙座附屬結(jié)構(gòu)的計算。通過這次設(shè)計我了解到篩板塔主要優(yōu)點有:結(jié)構(gòu)比浮閥塔更簡單，易于加工，方便安裝檢修等操作；處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加10～15%；塔板效率高，氣液可以在塔內(nèi)保持充分的接觸，其效率比泡罩塔高15%左右；壓降較低，每板壓力比泡罩塔約低30%左右。塔體總高27.65m，塔體直徑1600mm，塔殼壁厚14mm，42塊篩孔塔板，裙座高為2.1米，塔內(nèi)操作壓力為2.1Mpa。滿足生產(chǎn)需求以及工藝和操作的要求，塔體符合壓力容器安全技術(shù)規(guī)定，實現(xiàn)了安全，經(jīng)濟的要求。關(guān)鍵詞：精餾塔；篩板塔；乙烯；操作壓力AbstractRectifyingcolumnisoilrefining,chemical,petrochemicalandotherproductionequipment,oneofthemostimportantequipmentinchemicalenterpriseproductionintheprocessingofrawmaterials,intermediateproducts,coarseproductarealmostcomposedofseveralcomponentsmixture,needtopasssomeofthemixturewillseparatethemixturefortowerequipmentispureoralmostpuresubstances.Atpresent,thedesignandresearchofdistillationtowerequipmenthavebeenpaidgreatattentionbychemicalindustry.Andwiththerapiddevelopmentofpetrochemicalindustry,reasonablemodelinganddesignoftowerequipmentwillbemoreandmoreimportanttotheserelatedindustries.DistillationisaseparationprocesswhichUSESdifferentvolatilitiesofthecomponentsinthemixturetoseparatethecomponentsbyheatingandcontrollingthetemperature.Towerequipmentcanachievethisprocess,isaseparationdevice,soinethyleneproductionneedstheappropriatetowerequipmenttomeettheproductionrequirements.Themixedliquidtobeseparatedentersthetowerbodyfromthefeedairofthetower.Afterbeingheatedbythereboiler,thesteamrisesandcontactswiththeliquidintheprocessofcondensationandrefluencecomingdownfromthetopofthetower.Thedifficultvolatilecomponentsaretransferredtothedescendingliquid.Thisdesignisanannualproductionof32,000tonsofethylenedistillationsieveplatetower.Thedesignconsistsoftwoparts.Thefirstpartistheprocesscalculationoftowerequipment,includingtheanalysisofcomponentsinandoutoftower,calculationofrefluxratio,determinationoftowerdiameter,towerheight,towerplatestructure,fluidcalculationandcalculationoftowerauxiliaryequipment.Thesecondpartisthestrengthcheckoftowerequipment,includingthestrengthcalculationofshell,massloadcalculation,earthquakeandwindbendingmomentcalculation,andthecalculationofskirtandskirtaccessorystructure.Throughthisdesign,Ilearnedthatthemainadvantagesofsieveplatetowerare:thestructureissimplerthanthefloatingvalvetower,easytoprocess,convenienttoinstallandrepairandotheroperations;Theprocessingcapacityislargerthanthatofblistertowerwiththesamediameter,whichcanbeincreasedby10~15%.Theefficiencyofthetrayishigh,andthegas-liquidcontactcanbemaintainedinthecolumn,whichisabout15%higherthanthatofthebubbletower.Thepressuredropwasrelativelylow,about30%lowerperplatethanthebubbletower.Thetotalheightofthetoweris27.65m,thediameterofthetoweris1600mm,thethicknessofthetowershellis14mm,42sievetrayplates,theheightoftheskirtis2.1m,andtheoperatingpressureinthetoweris2.1mpa.Tomeettherequirementsofproduction,processandoperation,thetowermeetsthetechnicalrequirementsofpressurevesselsafety,realizingtherequirementsofsafetyandeconomy.Keywords:Rectifyingcolumn;Sieveplatecolumn;ethylene;Operatingpressur目錄第一部分工藝計算 第一部分工藝計算1.1物料衡算對于C2H4對各個組分進行物料衡算：因為塔頂乙烷含量<0.0015(摩爾分率)，塔釜的乙烯含量<0.035(摩爾分率)，所以可取XDC2H6=0.0015XWC2H4=0.035

對于CH4：0.00658F=XDCH4①

對于C2H4：0.88989F=DXDC2H4+0.035W②

對于C2XDCH4+XDC2XWC2H4+XWC聯(lián)立上式，并代入數(shù)據(jù)，解得：

F=179.11kmol/h

D=160.15kmol/h

W=18.96kmol/h

所以又可求：XDC2H4=0.991143、總結(jié)摩爾分率計算結(jié)果列入下表：組分合計塔頂產(chǎn)品流量/(Kmol/h)1.18158.730.240160.15組成0.007360.991140.001501.0塔底產(chǎn)品流量/(Kmol/h)00.6617.390.9118.96組成00.0350.916840.048161.01.2確定塔溫塔頂溫度假設(shè)溫度為-23℃，根據(jù)P-T-K圖查得合計0.007360.991140.001501.05.051.00.680.180.001460.991140.0022100.99481因為xi<1，所以重新假設(shè)溫度為-23℃假設(shè)溫度為-24℃，根據(jù)P-T-K圖查得合計Y0.007360.991140.001501.0K5.010.990.660.16X0.001461.001150.0022701.00488因為xi>1，所以在-23℃與-24℃之間用插值法可求得塔頂溫度為-23.5℃2、塔底溫度假設(shè)溫度為-2℃，根據(jù)P-合計00.0350.916840.048161.05.91.551.010.33=00.0540.92600.01590.9959xi≈1,∴塔頂溫度為-2℃3、進料溫度合計X0.006580.889890．98430．00511.0K15．01.00.680.18Y=X·K0.032900.889890.066930.000920.9909xi≈1,∴進料溫度為-23℃（泡點進料）1.3、塔板數(shù)的計算1、確定最小回流比各組分相對揮發(fā)度的計算（對重關(guān)鍵組分）：組分XDKDKW0.006580.0073605.025.96.620.889890.991140.0351.01.551.510.098430.00150.916840.671.011.00.0051000.048160.170.330.29假設(shè)塔內(nèi)各組分的相對揮發(fā)度恒定，且為衡分子流，取乙烯為輕關(guān)鍵組分，乙烷為重關(guān)鍵組分，由恩德伍德公式試差得：=1-q因為q=1所以=0代入數(shù)據(jù)解方程得：θ=1.0由式Rmin=-1=2.12∵R=(1.1-2.0)所以取實際回流比R=42、確定最小理論板數(shù)全塔平均相對揮發(fā)度：α由=0.99114即最小理論板數(shù)為22.7塊3、確定理論板數(shù)取實際回流比R=4則由=4-2.124+1=0.376查吉利蘭圖得:N-NminN+2=取N=36塊（不包括再沸器）。4、實際板數(shù)板效率，利用康奈爾的經(jīng)驗公式ET=0.49（αuL）-0.245由各組分物性參數(shù)公式可求得各組分黏度組分塔頂uLi（mPa·s）4.4896×10-66.1638×10-27.9036×10-2—塔釜uLi（mPa·s）—5.0308×10-25.942×10-20.114∴uD=xiuLi=6.121×10-2mPa·suW=xiuLi=6.173×10-2mPa·suL=uD·uW=6.1469×10-2∴ET=0.49（αuL）-0.245=87.7%∴N實=NET∴N實=42（層）5、確定進料板的位置設(shè)精餾段和提餾段所需要的理論板數(shù)分別為n和m（m包括塔釜）lgnm=0.206lgWD代入n+m–1=N取m=18（層）n=25（層）則進料位置在塔頂往下26層板上。1.4塔徑的計算1氣液相負荷及重度（1）塔頂各組分的臨界性質(zhì):XDPc（MPa）Pc%（分子）Tc(k)Tc×%分子量MM×%(分子)0.007364.5990.0338190.561.402160.11780.991145.0404.997282.34279.8382827.75190.00154.8720.00731305.320.458300.045合計1.05.038281.69827.91對比壓力：Pr===0.417對比溫度：Tr===0.886由《輕碳氫化合物數(shù)據(jù)手冊》（一）查得壓縮系數(shù)：Z=0.72N=V=L+D=RD+D=800.75Kmol/h體積流量：VSD===569.565（m3/h）(2)進料的各組分臨界性質(zhì)：組分XFPc（MPa）Pc×%（分子）Tc（K）Tc×%M（分子量）M×%（分子）0.006584.5990.0303190.561.254160.10530.889895.0404.485282.34251.2522824.9170.098434.8720.479305.3230.053302.9530.005104.6650.0238365.571.864420.2142合計1.05.0181284.42328.1895對比壓力：Pr===0.418對比溫度：Tr===0.879由《輕碳氫化合物數(shù)據(jù)手冊》（一）查得壓縮系數(shù)：Z=0.71體積流量：===576.105（m3/h）（3）塔底的各組分臨界性質(zhì)：組分Pc（MPa）Pc×%（分子）Tc（K）Tc×%M（分子量）M×%（分子）0.0355.0400.1764282.348.492280.840.916844.8724.4668305.32281.1063027.6090.048164.6650.2247365.5718.143422.0874合計1.04.8679307.74130.5364對比壓力：Pr==0.436對比溫度：Tr==0.881由《輕碳氫化合物數(shù)據(jù)手冊》（一）查得壓縮系數(shù)：Z=0.69體積流量：VSw===592.868（m3/h）精餾段氣相負荷：VS=提餾段氣相負荷：V’S=精餾段氣相密度：kg/m3提餾段氣象密度:kg/m3液相密度：塔頂：==查《輕碳化合物數(shù)據(jù)手冊》得：=424.5kg/m3=467kg/m3推出=426.362kg/m3同上計算的塔底數(shù)據(jù)如下：=0.03212=0.90158=0.06630查《輕碳化合物數(shù)據(jù)手冊》得：=427kg/m3=350kg/m3=555kg/m3所以由得=430.541（kg/m3）同上計算進料可得：=0.88722=0.10515=0.00763查《輕碳化合物數(shù)據(jù)手冊》得：=424kg/m3=465kg/m3=582.5kg/m3所以由得=428.867（kg/m3）精餾段液相密度：==427.613（kg/m3）提餾段液相密度：=429.703（kg/m3）精餾段液相負荷：Ls=RDMDρL=提餾段液相負荷：==55.9692、塔徑的估算（1）精餾段：氣相密度=40.971kg/液相密度=427.613kg/m液氣動能參數(shù)：查《塔設(shè)備》表2-11取板間距：HT=0.5m塔板上清夜層高度：hL=0.075m∴HT-hL=0.5-0.075=0.425m查史密斯關(guān)聯(lián)圖有：C20=0.067查《碳氫化合物數(shù)據(jù)手冊》第一冊，圖（4-1）和圖（4-3）有塔頂溫度下混合液表面張力：=3.40（達因/厘米）=6.10（達因/厘米）=3.4×0.99114+6.10×0.0015=3.379（達因/厘米）則C=C2020δm0.2允許最大空塔氣速：m/s選取：u=0.7=0.1009m/s塔徑：=1.42m塔徑圓整為1.6m實際空塔截面積：==2.0110m2（取標準）精餾段實際空塔氣速：u==0.0791m/s（2）提餾段：氣相密度ρs＇=液相密度ρV＇=429.703液氣動能參數(shù)：板間距：HT=0.5m塔板上清夜層高度：hL=0.075m查表3-1（史密斯關(guān)聯(lián)圖），有：C20=0.061塔底溫度下混合液表面張力：δC2H4=1.28（達因/厘米）δC2H6=3.58（達因/=1.28×0.035+3.58×0.91684+10.46×0.04816=3.83（達因/厘米）則==允許最大空塔氣速：m/s選取：u=0.75塔徑：塔內(nèi)徑圓整為1.6m實際空塔截面積：==2.0110m2（取標準）提餾段實際空塔氣速：u1.5、塔內(nèi)物件的工藝尺寸1、精餾段⑴溢流程數(shù)的選擇D=1.6m和液體流量Ls=41.812m3/h，采用分塊式單流塔盤。并選用弓形降液管。⑵校核溢流強度，100米3/米小時①堰長lw，?。簂w=0.7D=0.71.6=1.12m（取標準）溢流強度校核：Li=L∴合格，采用平堰⑶溢流堰高度h選平直堰，堰上液層高度由下式計算由Lslw2.5=41.8121.122.5=則堰上液層高度=2.84堰高hw=0.075-0.032=0.043圓整取塔板上的實際清夜層高度hL=0.05+0.032=0.082m⑷校核液體在降流管內(nèi)的停留時間由《化工原理（下冊）》圖3-10查得:Wd/D=0.14A/A故弓形溢流管截面積Ad=0.091×2.0110=0.175m2弓形溢流管寬度Wd=0.143×1.6=0.229m氣體流道截面積A=1.828m2液體在溢流降液管中停留時間θ=3600AdHTL故溢流管設(shè)計合理溢流管中液體的流速:m/s⑸降液管下端距塔盤的距離ho查《塔設(shè)備》表4-10或者《化工原理》下冊表3-12取降液管底隙高度ho=hw-0.006=0.044m取ho=0.04m則液體通過降液管底隙時的速度ud'=LSl選用凹形受液盤深度h'w=50mm⑹安定區(qū)和無效區(qū)安定區(qū)：∵D=1.6m>1.5m,∴破沫區(qū)寬度：Ws=80～110mm取Ws=100mm無效區(qū)：Wc=60m⑺開孔效率選用δ=4mm碳鋼板，篩孔直徑d0=5㎜，將篩孔按照正三角形排列。取篩孔的中心距t=4d0=20㎜φ0=0.907d0⑻塔盤布置①開孔區(qū)面積(塔盤分為四塊)==1.6/2-(0.229+0.1)=0.462m=1.6/2-0.06=0.74m故==1.2722∵φ0=A0②篩孔計算及其排列篩孔數(shù)：n=A0π4取篩孔數(shù)n=3674個篩板孔氣速：u2、提餾段⑴溢流程數(shù)的選擇D=1.6m和液體流量LS＇=55.969m3⑵校核溢流強度，100米3/米小時①堰長lw，取：lw=0.7D=0.71.6=1.12m（取標準）溢流強度校核：Li=Lslw==4<100所以合格，所以采用平堰⑶溢流堰高度h選平直堰，堰上液層高度由下式計算由Lslw2.5=55.9691.122.5=則堰上液層高度=2.841000ELsl堰高=0.075-0.039=0.036圓整取=0.05m塔板上的實際清夜層高度hL'=0.05+0.039=0.08⑷校核液體在降流管內(nèi)的停留時間由《化工原理（下冊）》圖3-10查得:Wd/D=0.14A/A故弓形溢流管截面積Ad=0.091×2.0110=0.183m2弓形溢流管寬度Wd=0.143×1.6=0.229m氣體流道截面積A=1.828m2液體在溢流降液管中停留時間θ=3600AdHTL故溢流管設(shè)計合理溢流管中液體的流速:m/s⑸降液管下端距塔盤的距離ho查《塔設(shè)備》表4-10或者《化工原理》下冊表3-12取降液管底隙高度ho=hw-0.006=0.034m取ho=0.04m則液體通過降液管底隙時的速度ud'=LSlwh選用凹形受液盤深度h'w=50mm⑹安定區(qū)和無效區(qū)安定區(qū)：∵D=1.6m>1.5m,∴破沫區(qū)寬度：Ws=80～110mm取Ws=100mm無效區(qū)：Wc=60m⑺開孔效率選用δ=4mm碳鋼板，篩孔直徑d0=5㎜，將篩孔按照正三角形排列。取篩孔的中心距t=4d0=20㎜φ0=0.907d0⑻塔盤布置①開孔區(qū)面積(塔盤分為四塊)==1.6/2-(0.229+0.1)=0.462m=1.6/2-0.06=0.74m故==1.2722∵φ0=A0②篩孔計算及其排列選用δ=4mm碳鋼板，篩孔直徑，將篩孔按照正三角形排列。篩孔數(shù)：n=A0π4取篩孔數(shù)n=3674個篩板孔氣速：u1.6、流體力學(xué)驗算1、精餾段⑴、氣體流過的塔板的壓降h①干板壓力降h氣體通過篩孔的速度為W0d0S=54=1.25查《塔設(shè)備》圖2h②液層阻力βhL=0.082m∴h則單板壓降?⑵、淹塔為了防止淹塔現(xiàn)象發(fā)生。要求控制漿液管中清液液層高度故取液體通過降液管的壓頭損失=0.153液柱0.0728+0.082+0.0103=0.1651m液柱取Φ=0.50.5（0.5+0.005）=0.275m液柱>0.1651m液柱可見符合防止淹塔的要求⑶霧沫夾帶ev=0.0057σunHT-unhev=0.0057σunHT-h故，霧沫夾帶量在允許的范圍內(nèi)⑷漏液量對篩板塔，取漏液量10%時的氣象動能因子為F則u實際孔速u0=2.212、提餾段⑴、氣體流過的塔板的壓降h①干板壓力降h氣體通過篩孔的速度為W0d0S=54=1.25查《塔設(shè)備》圖2h②液層阻力βhL'∴h則單板壓降?⑵、淹塔為了防止淹塔現(xiàn)象發(fā)生。要求控制漿液管中清液液層高度故取液體通過降液管的壓頭損失=0.153m液柱Hd'=0.0736+0.079+0.0184取Φ=0.50.5（0.5+0.004）=0.252m液柱>0.171m液柱可見符合防止淹塔的要求⑶霧沫夾帶ev=0.0057σunHT-unhev'=0.0057σunHT-hf故，霧沫夾帶量在允許的范圍內(nèi)⑷漏液量對篩板塔，取漏液量10%時的氣象動能因子為F則u實際孔速u0=2.251.7、塔的操作負荷性能圖1、精餾段的操作負荷性能圖⑴、霧沫夾帶線以ev=0.1kg液/kg氣ev=0.0057σhf=2.5hwh故hf=0.125+1.548Le整理得V操作范圍內(nèi),任取幾個值,依上式計算值結(jié)果列于表中0.00100.00550.01000.01450.01902.3542.1391.9851.8521.733由上表數(shù)據(jù)即可作出霧沫夾帶線⑵、液相負荷下限線對于平直堰,取堰上液層高度how=0.006m作為最小液體負荷標準.由式h則LS,min=由此可做出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負荷下限線⑶、液相負荷上限以θ=5s作為液體在降液管中停留時間的下限θ=AdH由此可做出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負荷上限⑷、漏液線前已求得u0,minV據(jù)此可作出與液體流量無關(guān)的水平漏液線⑸、液泛線令Hd由H聯(lián)立得忽略,將與,與,與的關(guān)系帶入上式,并整理得式中φ=0.5，β=0.425將有關(guān)的數(shù)據(jù)代入得：a=b=0.5×0.5+c=d=2.84×故1.506V在操作范圍內(nèi),任取幾個值,依上式計算結(jié)果列于表中0.00100.00550.01000.01450.01900.3590.3390.3210.2990.274由上表數(shù)據(jù)即可作出液泛線在負荷性能圖上，做出操作點A，鏈接OA，即作出操作線。由圖可看出，該篩板的操作上限為液泛控制，下限為漏液控制。由圖查得Vs,max,=0.247m32、提餾段的操作負荷性能圖⑴、霧沫夾帶線以ev=0.1kg液/kg氣ev=0.0057σhf=2.5hwh故hf=0.1+1.548Le整理得V操作范圍內(nèi),任取幾個值,依上式計算值結(jié)果列于表中0.00100.00550.01000.01450.01902.5182.3032.1492.0161.897由上表數(shù)據(jù)即可作出霧沫夾帶線⑵、液相負荷下限線對于平直堰,取堰上液層高度how=0.006m作為最小液體負荷標準.由式h則LS,min=由此可做出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負荷下限線⑶、液相負荷上限以θ=5s作為液體在降液管中停留時間的下限θ=Ad＇由此可做出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負荷上限⑷、漏液線前已求得u0,minV據(jù)此可作出與液體流量無關(guān)的水平漏液線⑸、液泛線令Hd由H聯(lián)立得忽略,將與,與,與的關(guān)系帶入上式,并整理得式中φ=0.5，β=0.425將有關(guān)的數(shù)據(jù)代入得：a=b=0.5×0.5+c=d=2.84×故1.5V在操作范圍內(nèi),任取幾個值,依上式計算結(jié)果列于表中0.00100.00550.01000.01450.01900.3680.3480.3300.3090.285由上表數(shù)據(jù)即可作出液泛線在負荷性能圖上，做出操作點A，鏈接OA，即作出操作線。由圖可看出，該篩板的操作上限為液泛控制，下限為漏液控制。由圖查得Vs,max,=0.188m3如上計算可知，塔的各項參數(shù)如下：型式精餾段提餾段型式精餾段提餾段數(shù)值及說明備注數(shù)值及說明備注數(shù)值及說明備注數(shù)值及說明備注塔徑D/m1.601.60單板壓降△P305.39P310.25P塔板間距（m）0.50.5液體在降液管內(nèi)停留的時間θ/s7.885.89塔板形式單溢流，弓形降液管分塊式塔板單溢流，弓形降液管分塊式塔板堰長l1.121.12堰高h0.050.05板上液層高度h0.0820.089堰上清液高度h0.0320.039降液管底隙高度h0.040.04降液管內(nèi)清液高度H0.16510.1710開孔率%5.675.67有效傳質(zhì)區(qū)域面積A1.27221.2722篩孔直徑d/m0.0050.005篩孔中心距t/m0.020.02篩孔數(shù)N/個3674正三角排列3674正三角排列篩孔氣速u2.212.251.8、附屬設(shè)備的選擇⑴全凝器在塔頂溫度為-23.5℃時查T-H圖得全凝器熱量衡算表甲烷乙烯乙烷M162830Hv158150156HL07665XD0.007360.991140.0015H=HLP=28即:=（R+1）×D×（-）=(4+1)×160.15×(4188.41-2112.07)=1662629.255kcal/h總傳熱系數(shù)K的取值范圍為500—1500Kcal取k=出料溫度：-23.5℃（汽）→-23.5℃采用液氨冷卻：-35℃→-25℃△則A=⑵、再沸器的熱量衡算在塔底溫度為-2℃時查T-H圖得再沸器熱量衡算表乙烯乙烷丙烯M283042Hv157160160HL928269Xw0.0350.916840.04816H=HLW=28即:=（R+1）×W×（-）=(4+1)×18.96×(4878.33-2485.15408)=226873.0772kcal/h總傳熱系數(shù)K的取值范圍為500—1500Kcal取k=出料溫度：-2℃（液）→-2℃（汽）選擇20℃的水：=20—（-2）=22℃則A=⑶回流泵的選擇①求塔高H：初估塔高：塔頂空間H塔底空間H封頭高度H1=0.4m（總深度裙座頂端到封頭切線距離h=76mm每10層塔板設(shè)置一人孔，共np=3個人孔，人孔處板間距裙座上開一個直徑為550mm的人孔，H2共2.1米所以：H=N-n==27.65m②選取回流泵揚程把泵設(shè)計在地面上：H=△Z=5m△P=2.0MPa△u2=1m/s所以：H=481.8m1.9、管徑的確定（1）塔頂蒸汽管取WV=10m/s（查《化工原理》上冊表1-1查表取：外徑159mm公稱直徑150mm厚壁4.5mm，法蘭外徑D=300mm。（2）塔頂回流管為用泵回流取WR=1m/sd查表?。和鈴?33mm公稱直徑125mm厚壁4.5mm，法蘭外徑D=270mm。（3）進料管取Wd查表?。和鈴?9mm公稱直徑80mm厚壁4.5mm，法蘭外徑D=200mm。(4)塔釜出料管取Wwd查表取：外徑32mm公稱直徑25mm厚壁3.5mm，法蘭外徑D=115mm。(5)釜液進再沸器管取uLD查表?。和鈴?59mm公稱直徑150mm厚壁4.5mm，法蘭外徑D=300mm。(6)再沸器蒸汽入塔管取蒸汽速度uD查表取：外徑159mm公稱直徑150mm厚壁4.5mm，法蘭外徑D=300mm。第二部分強度及穩(wěn)定性計算由于Dn=1.6m>1.0m，但是HD塔上每個人孔外設(shè)一個操作平臺。共5個平臺，寬1.2m，單位質(zhì)量150Kg/m2,180°包角，再沸器操作質(zhì)量3500Kg.筒體采用16MnDR材料，σ2.1封頭與圓筒厚度的確定計算壓力p1、圓筒厚度的計算加上材料厚度負偏差C1=0.3mm,腐蝕裕量并向上圓整后?。好x厚度δn=14mm有效水壓試驗P∵σ∴校核合格2、標準橢圓封頭厚度的計算橢圓形封頭：Di/(2hi)=2計算厚度δ加上厚度負偏差C1=0.3mm,并向上圓整后?。好x厚度δn=14mm有效2.2質(zhì)量載荷的計算⑴圓筒殼，裙座殼和封頭質(zhì)量：m⑵人孔、法蘭、接管等附件質(zhì)量：ma=0.25m01=3945kg⑶內(nèi)部構(gòu)建質(zhì)量：m02=π4×1.6⑷保溫材料質(zhì)量：m03=π4×(1.8282-⑸平臺和扶梯的質(zhì)量：m04=25×40+π⑹操作時塔內(nèi)物料質(zhì)量：m05=π⑺充水質(zhì)量：mw=（π4×⑻塔器的操作質(zhì)量：m0=m01+m⑼塔器的最大質(zhì)量：mmax=m01+m⑽塔器的最小質(zhì)量：mmin=m01+0.2將塔沿高度分成6部分，第一段為群座2.1m，其他每段高為5110mm，其質(zhì)量列入下表:123456m01+ma17893587.23587.23587.23587.23587.2m02-657.51095.91095.91095.9657.5m03840.74840.74840.74840.74840.74m04841060.11060.11060.11060.11060.1m05-422.8704.6704.6704.6422.8mw-1026910269102691026910269m018736568.347288.547288.547288.546568.34mmax187316414.516852.916852.916852.916414.5mmin18735619..55707.25707.25707.25619..52.3塔的自振周期因為H/D=17.28>15且H>20m，所以必須考慮高振型的影響。==T2=162.4地震載荷及地震彎距計算將塔沿高度方向分成6段，每一段的連續(xù)分布質(zhì)量按質(zhì)量靜力等效原則分別集中于該段的兩端，一端點處相鄰單元的集中質(zhì)量應(yīng)予疊加。各階振型下各集中質(zhì)量引起的水平地震力分別列于下表。表格SEQ表格\*ARABIC1一階水平地震力塔段號i123456m4220.76928.47288.57288.56928.43284.2h2100721012320174302254027650X0.00980.10520.27810.49980.74621.0000m41.4728.92026.93642.85170.03284.2m0.476.7563.71820.73857.83284.2A/BA=k=16mkX1k=14894.2B=k=1η0.0151990.1631550.4313050.7751401.1572821.550914系數(shù)取ξ1=0.01，γ=0.9+η2=1+0.05-ξ10.08+1.6αα1=TgT1γF29.5519.01443.22593.83681.22338.5表格2二階水平地震力塔段號i123456m4220.76928.47288.57288.56928.43284.2h2100721012320174302254027650X﹣0.0559﹣0.4417﹣0.7155﹣0.52140.13581.0000m﹣235.9﹣3060.3﹣5214.9﹣3800.2940.93284.2m13.21351.73731.31981.4127.83284.2A/BA=k=16mkX1k=﹣8086.2B=k=16mη0.0430920.3404970.5515630.401936﹣0.104685﹣0.770878系數(shù)取ξ1=0.01，γ=0.9+η2=1+0.05-ξ10.08+1.6αα2=η2αmaxF202.22622.14468.23256.1﹣806.2﹣2813.9表格3三階水平地震力塔段號i123456m4220.76928.47288.57288.56928.43284.2h2100721012320174302254027650X0.14260.73930.3144﹣0.5728﹣0.31851.0000m601.95122.22291.5﹣4174.9﹣2206.73284.2m85.83786.8720.42391.4702.83284.2A/BA=k=16mkX1k=4918.2B=k=1η0.0639240.3314100.140938﹣0.256772﹣0.1427760.448275系數(shù)取ξ1=0.01，γ=0.9+η2=1+0.05-ξ10.08+1.6αα3=0.773T3+0.036F191.41628.6728.6﹣1327.4﹣701.61044.2各計算截面的組合地震彎矩:（1）0-0截面的地震彎矩（2）Ⅰ-Ⅰ截面的地震彎矩M（3）Ⅱ-Ⅱ截面的地震彎矩M表格4垂直地震力塔段號i123456m4220.76928.47288.57288.56928.43284.2h021007210123201743022540m01.45×105.26×108.98×101.21×107.40×10k=1k=1ααvmax=0.65αmax=0.65mmeq/kFFF00.0587.52135.13638.34902.32998.1F14261.314261.313673.811538.77900.42998.12.5風載荷和風彎矩計算1順風向載荷計算水平風力按下式計算：p各段計算結(jié)果列于下表項目段號123塔段長度，m0-1010-2020-27.65，45×9.81=441.450.7（B類）2.26（B類）0.720.790.810.1940.601.0（B類）1.001.251.38K1.3161.8572.327，mm10000100007650，mm400，mm600，mm3980(扶梯與頂管成90度),N16347.8828835.5030517.050-0截面風彎矩

M代入數(shù)據(jù)得MW0-Ⅰ-Ⅰ截面風彎矩M代入數(shù)據(jù)得MWⅠ-Ⅰ=1.17Ⅱ-Ⅱ截面風彎矩M代入數(shù)據(jù)得MWⅡ-Ⅱ=1.2.6最大彎矩（1）0-0截面MMe=0MW0ME0所以Mmax0-（2）Ⅰ-Ⅰ截面M所以MmaxⅠ-Ⅰ=1.17（3）Ⅱ-Ⅱ截面M所以MmaxⅡ-Ⅱ2.7圓筒的應(yīng)力校核驗算塔殼Ⅱ-Ⅱ界面處的穩(wěn)定和強度，計算結(jié)果見表計算截面Ⅱ-Ⅱ塔殼有效厚度δe10.7計算截面以上操作質(zhì)量m037257.8計算截面橫截面積A=πDi53756.8計算截面斷面系數(shù)Z=π42.15×10計算截面最大彎矩MmaxN·1.09×10許用軸向壓縮應(yīng)力σcr138許用軸向拉應(yīng)力σt=1.2217.2操作壓力引起的軸向應(yīng)力σ1=MPa78.50重力引起的軸向σ2=m6.8Mmax引起的軸向應(yīng)力σ3=50.70組合壓應(yīng)力σc=57.50＜138組合拉應(yīng)力σt=122.4＜217.22.8裙座殼軸向應(yīng)力校核群座殼材料選用Q245R[ReL=245MPa，σt=147MPa]，因裙座殼為圓筒形（即cosβ=1）查GB150.3圖4-4，B=136MPa（1）0-0截面KB許用軸向拉應(yīng)力σB=136MPa0.9許用軸向壓應(yīng)力σ因為ZM0.30-0截面安全（2）Ⅰ-Ⅰ截面（人孔所在截面）人孔：=250mm，=450mm，=16mmh=1000mm則=2=8000===2.379==I-I截面安全2.9基礎(chǔ)環(huán)厚度計算基礎(chǔ)環(huán)外徑1600+400=2000mm基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)徑=1600-400=1200mm=====∴基礎(chǔ)環(huán)筋板間距：取筋板厚度t=18mm，n=16，=374.5mm基礎(chǔ)環(huán)外伸寬度：=200mm則兩筋板間基礎(chǔ)環(huán)部分長寬比為查表得：∵∴因此基礎(chǔ)環(huán)的厚度（）為：故取2.10地腳螺栓==σ取==1.816Mpa地腳螺栓螺紋小徑d1（30CrMoAσbt=取地腳螺栓為M485，16個。2.11筋板一個地腳螺栓所承受最大拉力：F==1.816×結(jié)構(gòu)中：=300mm，=200mm，=20mm，=2筋板細長比：=臨界細長比：=∵筋板的許用壓應(yīng)力：其中：=筋板的壓應(yīng)力：=∴σG2.12蓋板機構(gòu)中：=200mm，=100mm，=100mm，=51mm，=65mm，=20mm,=26mm則故取蓋板26mm，墊板20mm2.13裙座與塔殼對接連接焊縫的驗算對接焊縫的拉應(yīng)力：其中==1600mm，=10.7mm因為最大彎矩中不含地震彎矩，所以不計入=0.6×1.2×181=130.32Mpa校核合格2.14開孔補強的計算根據(jù)GB150的規(guī)定可采用補強圈補強1、塔頂蒸汽管⑴開孔所需補強面積A=dδ+2δδ接管有效厚度為δ開孔直徑d=所以A=158⑵殼體有效厚度減去計算厚度之外多余的