塔设备机械设计说明
第一章绪论
1.1塔设备概述
塔设备是石油、化工、轻工等各工业生产中仅次与换热设备的常见设备。在上述各工业生产过程中，常常需要将原料中间产物或粗产品中的各个组成部分（称为组分）分离出来作为产品或作为进一步生产的精制原料，如石油的分离、粗酒精的提纯等。这些生产过程称为物质分离过程或物质传递过程，有时还伴有传热和化学反应过程。传质过程是化学工程中一个重要的基本过程，通常采用蒸馏、吸收、萃取。以及吸附、离子交换、干燥等方法。相对应的设备又可称为蒸馏塔、吸收塔、萃取塔等。
在塔设备中所进行的工艺过程虽然各不相同，但从传质的必要条件看，都要求在塔内有足够的时间和足够的空间进行接触，同时为提高传质效果，必须使物料的接触尽可能的密切，接触面积尽可能大。为此常在塔内设置各种结构形式的内件，以把气体和液体物料分散成许多细小的气泡和液滴。根据塔内的内件的不同，可将塔设备分为填料塔和板式塔。
在板式塔中，塔内装有一定数量的塔盘，气体自塔底向上以鼓泡喷射的形式穿过塔盘上的液层，使两相密切接触，进行传质。两相的组分浓度沿塔高呈阶梯式变化。
不论是填料塔还是板式塔，从设备设计角度看，其基本结构可以概括为：
（1）塔体，包括圆筒、端盖和联接法兰等；
（2）内件，指塔盘或填料及其支承装置；
（3）支座，一般为裙式支座；
（4）附件，包括人孔、进出料接管、各类仪表接管、液
体和气体的分配装置，以及塔外的扶梯、平台、保温层等。
塔体是塔设备的外壳。常见的塔体是由等直径、等壁厚的圆筒及上、下椭圆形封头所组成。随着装置的大型化，为了节省材料，也有用不等直径、不等壁厚的塔体。塔体除应满足工艺条件下的强度要求外，还应校核风力、地震、偏心等载荷作用下的强度和刚度，以及水压试验、吊装、运输、开停车情况下的强度和刚度。另外对塔体安装的不垂直度和弯曲度也有一定的要求。
支座是塔体的支承并与基础连接的部分，一般采用裙座。其高度视附属设备（如再沸器、泵等）及管道布置而定。它承受各种情况下的全塔重量，以及风力、地震等载荷，因此，应有足够的强度和刚度。
塔设备强度计算的主要的内容是塔体和支座的强度和刚度计算。
化工生产对塔设备的基本要求
塔设备设计除应满足工艺要求外，尚需考虑下列基本要求：（1）气、液处理量大，接触充分，效率高，流体流动阻力小。
（2）操作弹性大，即当塔的负荷变动大时，塔的操作仍然稳定，效率变化不大，且塔设备能长期稳定运行。
（3）结构简单可靠，制造安装容易，成本低。
（4）不易堵塞，易于操作、调试及检修。
1.2板式塔
板式塔具有物料处理量大，重量轻，清理检修方便，操作稳定性好等优点，且便于满足工艺上的特殊要求，如中间加热或或冷却、多段取出不同馏分、“液化气”较大等。但板式塔的结构复杂，成本较高。由于板式塔良好的操作的性能和成熟的使用经验，目前在化工生产的塔设备中，占有很大比例，广泛用于蒸馏、吸收等传质过程。
板式塔内部装有塔盘，塔体上有进料口、产品抽出口以及回流口等。此外，还有很多附属装置，如除沫器、入手孔、支座、
扶梯平台等。
一般各层塔盘结构是相同的，只有最高一层、最低一层和进料层的结构和塔盘间距有所不同。最高一层塔盘和塔顶之间，要有一定的距离，以便能良好的除沫。有时，在该段上还装有除沫器。最低一层塔盘到塔顶的距离一般也高于塔盘间距离，因为塔底空间起着贮槽作用，以保证液体有足够的贮存，使塔底液体不致流空。塔底大多是直接通入从塔外再沸器来的蒸汽，有时则以列管或蛇管将塔底的液体加热汽化。进料塔盘的间距也比较高。对于急剧汽化的料液在进料塔底上须装上挡板、衬板或除沫器，此时进料塔盘间距还得更高一些。此外，开有人孔的塔盘间距也较大，一般为700mm。
为了塔体的保温，在塔体上有时焊有保温材料的支承圈。为检修方便，有时还在塔顶装有可转动的吊柱。
可见，板式塔与填料塔的区别仅在于内部结构不同。对于板式塔来说，内部的主要结构是塔盘结构，包括塔板、降液管及受液盘、溢流堰、紧固件和支撑件等。
1.3浮阀塔
浮阀塔从五十年代起已大量应用于工业生产用以完成加压、常压、减压下的精馏、吸收、解析等过程。大型浮阀塔的塔径可达10m，塔高达83m，塔板有数百块之多。
浮阀塔的塔板上，按一定中心距开阀孔，阀孔里装有可以升降的阀片。
浮阀能随着气速的增减在相当宽的气速范围内自由升降，以保持稳定操作。因此浮阀塔能在较宽的流量范围内保持高效率，其操作弹性比筛板、泡罩和舌形塔盘大得多；由于气液接触状态良好，且蒸汽以水平方向吹入液层，故雾沫夹带较少，塔板效率比泡罩塔高15%左右；由于气流通过浮阀只有一次收缩、扩大及转弯，故单板压力降比泡罩塔低；浮阀形状简单，液面落差小；由于阀盘大多用不锈钢制造，加之浮阀不停的浮动，所以不易积
垢堵塞，故操作周期较泡罩塔长，清理也节省时间；另外。其结构比较简单，安装容易，制造费仅为泡罩塔的60%~80%，（但为筛板塔的120%~130%）。
1.4原油的分馏
石油是由超过8000种不同分子大小的碳氢化合物（及少量硫化合物）所组成的混合物。石油在使用前必须经过加工处理，才能制成适合各种用途的石油产品。常见的处理方法为分馏法，利用分子大小不同，沸点不同的原理，将石油中的碳氢化合物予以分离，再以化学处理方法提高产品的价值。工业上先将石油加热至400℃~500℃之间，使其变成蒸气后输进分馏塔。在分馏塔中，位置愈高，温度愈低。石油蒸气在上升途中会逐步液化，冷却及凝结成液体馏分。分子较小、沸点较低的气态馏分则慢慢地沿塔上升，在塔的高层凝结，例如燃料气、液化石油气、轻油、煤油等。分子较大、沸点较高的液态馏分在塔底凝结，例如柴油、润滑油及蜡等。在塔底留下的黏滞残余物为沥青及重油，可作为焦化和制取沥青的原料或作为锅炉燃料。不同馏分在各层收集起来，经过导管输离分馏塔。这些分馏产物便是石油化学原料，可再制成许多的化学品。
1.5 设计任务和思想
1.5.1.设计任务
设计课题为浮阀塔，设计包括结构设计和强度设计。结构设计需要选择适用合理、经济的结构形式，同时满足制造、检修、装配、运输和维修等要求；而强度计算的内容包括浮阀塔的材料，确定壁厚和要结构尺寸，满足强度、刚度和稳定性等要求。
1.5.2 .设计思想
尽可能采用先进的技术、国家与行业标准，使生产达到技术先进，经济合理的要求，符合优质、高产、安全、低消耗的原则，具体有如下几点：
1) 根据GB150-1998《钢制压力容器》和GB151-1999〈〈管壳
式浮阀塔〉〉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，可方便地进行流量的调节。
3）满足经济上的要求，考虑省热能和电能的消耗，设备投资与运行费用，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，保证浮阀塔具有一定的刚度和强度。设计中根据设计压力确定壁厚,再校核其他零件的强度,进行水压试验，容器是否有足够的腐蚀裕度。
第二章浮阀塔的主体结构设计
浮阀塔的总体结构如图2-1所示
图2-1 浮阀塔的总体结构图
浮阀塔由塔体、内件、及支座等部件组成，如图1、图2所示。
塔体由钢板焊接。为了满足工艺要求及制造安装的需要，在塔体上设有许多的零部件及接管，如液面计、入孔、手孔、进料管、
进气管、出料管、回流管、产品抽样管以及安装温度计及压力表的接管等。为了安装、检修及操作，在塔体上还装有吊柱、平台及扶梯。为了安装保温材料，在塔底上焊有一定数量的支撑圈。浮阀塔采用裙座支承。
板式塔内件主要包括塔盘、降液管、受液管、除沫器等。
各层塔盘间距相等。但是底层塔盘到塔底的距离（塔底空间）一般比塔底空间要高得多，因为它起着贮槽的作用，使塔底液体不致流空。顶层塔板到塔顶的距离（塔顶空间）也较大，一般取1.2-1.5m，目的是减少塔顶排气中携带的液体量。为了更好的分离气体中携带的液体以提高产品质量，还在塔顶设置除沫装置。进料段空间高度取决于进料介质的状态，因为为液相进料，取为与塔板间距相同。此外，在开入孔处的塔盘间距要考虑人员进入的需要，设为700mm。裙座高度由工艺配置决定。
第三章材料选择及零部件结构设计
3.1 浮阀塔的材料选择
塔设备与其他化工设备一样，置于室外，无框架的自支承式塔体，绝大多数是采用钢材制造的。这是因为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。
本设计的浮阀塔的塔径不大，主要的材料选用钢材。为了满足腐蚀性介质或低温要求，采用有色金属材料（如钛、铝、铜、银等）或非金属耐腐蚀材料。
浮阀塔的塔盘以及浮阀，由于结构较为复杂，加之安装工艺和使用方面的要求，（如浮阀应能自由浮动），所以以钢材为主，其他材料为辅。
3.2浮阀塔的零部件结构设计
3.2.1 浮阀塔盘的结构设计
塔盘分为整块式和分块式两种。当塔径小于900mm时采用整块式塔盘；当塔径大于800mm时，由于人能在塔内安装、拆卸，可采用分块式塔盘；根据本设计的条件，塔径为1600mm，故采用分块式塔盘。
采用分块式塔盘时，为便于安装、检修、清洗，常将塔板分成数块，通过人孔送入塔内，装在焊于塔体内壁的塔盘支撑件上。此时，塔体为一焊制整体圆筒，不分塔节。分块式塔盘一般采用自身梁式塔板，他的特点是结构简单，制造方便，由于将塔板冲压折边，使其具有足够的刚性，这样不仅简化了塔盘结构，而且可以节约材料。为进行塔内清洗和检修，使人能进入各层塔盘，可在塔板接近中央处设置一块内部通道板。又因在一般情况下，塔体设有两个以上的人孔，人可以从上面或下面进入，故通道板应是上、下均可拆的。
3.2.2裙座的结构设计
为了制作方便，裙座一般选用圆筒形。裙座与塔体的连接采用焊接，焊接接头采用对接型式。裙座筒体与塔釜封头的外径相等，裙座筒体与塔釜封头的连接焊缝采用全焊透的连续焊，且与塔釜封头外壁圆滑过渡。
3.3浮阀塔其他零部件结构设计
3.3.1．降液管及受液盘
（1）降液管
降液管一般分为圆形和弓形两种，
圆形降液管通常在液体负荷或塔径较小时使用，可采用一根或数根圆形或长圆形降液管。为了增加溢流周边，并提供足够的分离空间，可在降液管前方设置溢流堰，也可将圆形降液管伸出塔盘表面兼做溢流堰，如上图3-1根据本设计的条件，选用圆形降液管。
图3-1 凹形受液盘
1-塔壁；2-降液板；3-塔板；4-受液盘；5-支座
为防止气体从降液管底部窜入，降液管必须有一定的液封高度'w h 。降液管底端到下层塔盘受液盘的间距0h 应低于溢流堰高度w h ，通常取0()612w h h mm -=-，本设计取0()10w h h mm -=。 降液管的尺寸，应该使夹带气泡的液流进入降液管后，能分离出
气泡，从而仅有清流流往下层塔盘。
（2）受液盘
为保证降液管出口处的液封，在塔盘上设置受液盘。受液盘有平形和凹形两种。
对于易聚合的物料，为避免在塔盘上形成死角，应采用平形受液盘。
当液体通过降液管与受液盘的压力降大于250Pa时，应采用凹形受液盘，如上图图3-1所示。
凹形受液盘对液体流向有缓冲作用，可降低塔盘人口的液封，使得液流平稳，有利于塔盘人口区更好地鼓泡。凹形受液盘的深度一般大于50mm，但不能超过塔板间距的1/3，否则须加大塔板间距。根据本设计的条件，选用凹形受液盘。
在塔或塔段最低一层塔盘的降液管末端应设液封盘，以保证降液管出口处的液封。用于弓形降液管的液封盘液封盘上应开设泪孔，供停工时排液。
3.3.3．其他附属装置
（1）进料口
对于液体进料，直接引入加料板。板上有进口堰，使液体能均匀的通过塔板，并且可以避免由于进料泵及控制阀所引起的波动的影响。图3-10为液态进料常用的可拆接管型式。
(2)出料口
常用的塔底出料接管见图3-2。
图3-2 液体进料口
一般在出料管端部装有防涡挡板，以防止液体造成漩涡而将气体夹带至出料泵。
塔顶气体引出管的直径不宜过小，以减少压降，并避免夹带液滴。在塔顶设置除沫器。
（3）人孔、手孔及其他
由于塔体采用分块式塔盘结构，开设人孔。可在在塔高6000mm处设一人孔。在塔顶和塔顶另各设一人孔。
人孔或手孔的布置应与降液管错开，保证人员能顺利出入。人孔开在塔壁的同一经线面内，方便装拆和作业。
在塔体上采用回转盖人孔，因为有保温要求。在操作平台处，人孔中心高度一般比操作平台高800~1000mm。人孔中心离中心离塔内可站立内件的高度超过1000mm时，在塔壁内部应设置用直径18~22园钢制成的把手或爬梯。
第四章 强度计算与校核
4.1浮阀塔的设计参数
表4-1 浮阀塔的设计参数如下
浮阀塔的设计参数
最高工作压力/MPa
0.05 介质密度kg/m 3
972 工作温度t/℃ 140 安装地区 辽宁地区 设计压力c p /MPa 0.15 地震烈度 8级 设计温度t/℃ 150 场地类型 Ⅱ 腐蚀速率 0.15年
/mm
塔板数 20 偏心质量/kg 2300 塔内径i D /mm 1800 偏心距/mm
530 塔板上存留介质高度/mm
100 保温材料密度/mm
300 保温材料厚度/mm
110
4.2按计算压力计算塔体和封头厚度
4.2.1.塔体厚度计算
[]mm 14.115
.0-85.014021800
15.0p -2p c t
i c =⨯⨯⨯==
ϕσδD 考虑厚度附加量C=3.3mm ，经圆整后取δn =10mm 。
4.2.2封头厚度计算
[]mm 13.115
.0×0.5-85.014021800
15.00.5p -2p c t
i c =⨯⨯⨯==
ϕσδD
考虑厚度附加量C=3.3mm ，经圆整后取δn =10mm 。
4.3塔设备质量载荷计算
4.3.1.筒体圆筒、封头、裙座质量01m
圆筒质量： kg 96.4619589.07850m 1=⨯= 封头质量： m 2 =297×2=594kg 裙座质量： kg 75.89206.3596m 3=⨯=
kg 35.610675.89259496.4619m m m m 32101=++=++=
说明：（1）塔体总高(不包括封头和裙座）：H=10.75
（2） 查的DN1800mm ，厚度10mm 的椭圆形封头质量为
297kg/个（封头曲面深度450mm ，直边高度40mm ）；
（4）裙座高度2000mm ，厚度按10mm 计。
4.3.1.塔内构件质量02m
m 02=
04.381775208.14
2=⨯⨯⨯π
（浮阀塔盘质量752/kg m ）
4.3.2保温层质量03m
()()[]()()[]()kg
91.207030023.107.22300
33.1111.02210.0211.0282.1785.022224
m 2
203
202
n 203=⨯-⨯+⨯⨯⨯+-⨯+⨯+=++-++=
m
H D D i s n i ρδδδπ
其中，'
03m 为封头保温层的质量
其保温层外容积为
2200
(22)4
z
S i n s V D h r dz π
δδπ=
+++⎰
椭圆封头的曲面方程为
2222
21x y z a b
++= 2222
22(1)z r x y a b =+=- 所以
()2
245
.00
2
2020207.2)11.011.01()
12.0012.05.0(1(04.0)1.0211.022(785.0224
m dz
z
dz
r h D V z
s n i S =++⨯++-
+
⨯⨯+⨯+⨯=+++=
⎰
⎰ππδδπ
其壳体外容积为
'
2
2002
0.512
2
22
2
(2)40.785(220.012)0.04(1)(10.012)(0.50.012)
1.23z S
i n V D h r dz
z dz m πδππ=++=⨯+⨯⨯+-⨯++=⎰⎰
4.3.3.平台、扶梯质量04m
22041
[(222)(22)]42
i n s i n s P F F m D B D nq q H π
δδδδ=
+++-+++kg
79.305314
4015042
1
])1.082.111.022()9.021.082.111.0282.1[785.02
2=⨯+⨯⨯⨯⨯+⨯+-⨯+⨯+⨯+⨯=
说明：由表8-1查得平台单位面积质量2150/P q kg m =，笼式扶梯单位长度质量40/F q kg m =；笼式扶梯总高H F =19m ，平台数量为4。
4.3.4.操作时物料质量05m
kg
V h D N h D m f i w i 5.9227972865.09725.18.1785.0972201.08.1785.04
4221
102
12
05=⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=++
=
ρρπ
ρπ
说明：物料密度ρ=972kg/m 3，封头内容积V f =0.865m 3，塔釜圆筒部分深度020.50.04 1.46h m =--=，塔板数N=20，塔板上液层高度0.1w h m =。
4.3.
5. 附件质量a m
按经验取附件质量为
kg m m a 59.152635.610625.025.001=⨯==
4.3.6.充水质量为
22020.785 1.811.33100020.8651000300274
w i w f w m D H V kg
π
ρρ=
+=⨯⨯⨯+⨯⨯= 其中31000/w kg m ρ=
4.3.7.各种质量载荷汇总
（1）塔体操作时的质量：
00102030405
5214381720173054922823384m m m m m m kg
=++++=++++=
（2）塔体与裙座操作时的质量：
0010203040506
5214381720713054922824277m m m m m m m kg
=+++++=++++=
（3）塔设备的最大质量为：
max 01020304050652143817207130548933002745076e w m m m m m m m m m kg
=+++++++=+++++=
（4）塔设备的最小质量为：
min 01046
521430548939161m m m m kg
=++=++≈
4.4风载荷与风弯矩计算
4.4.1.风载荷计算
eio i D L f q K K P 1041=
式中：
1K ——体形系数，对圆筒形容器，10.7K =
0q ——10m 高处基本风压值，q 0=45×10-5
MPa
f 1——风压高度变化系数
f 1值如下：6.4—10m 段 L 1=10-6.4=3.6m 查表f 1=0.9 10—18.4m 段 L 2=18.4-10=8.4m 查表f 2=1.15
3l ——计算段长度
3e D ——塔的有效直径。设笼式扶梯与塔顶管线成90°，取下a 、b 中较大者。
30334.2e i s a D D K K δ=+++ 30340.22e i s ps b D D K d δδ=++++
3400K mm =，0400d mm =，3120s ps mm δδ==
40010000
105.042264=⨯⨯⨯==
∑L
A K
D ei =1820+2×110+400+400=2840 塔体各段风力：
)
(98.478110
284036009.000045.065.17.0106
611102111N D l f q K K P e =⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=)
(03.14259102840840015.100045.065.17.0106622202212N D l f q K K P e =⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=4.4.2.风弯矩计算
裙座底部（0—0截面）弯矩：
⎪⎭⎫ ⎝
⎛++++++⋯+⎪⎭⎫ ⎝⎛
++=-2 22654321621211
0l l l l l l P l l P l P M w =7274×2800＋2376.5×(5600＋7000)=50×106N ·mm
塔底部（H 面）弯矩：
⎪⎭⎫ ⎝
⎛
+++++⋯+⎪⎭⎫ ⎝⎛++=-22265432632322
1
1l l l l l P l l P l P M w =4782×1800×14259×﹙3600＋4200﹚=119.83×106N ·mm
4.5地震载荷计算
取第一振型阻尼比为10.02ξ= 则衰减指数0.050.02
0.90.950.550.02
γ-=+
=+⨯
=1T 0.8772s
塔的总高度 H=1400mm
全塔操作质量 =0m 23384kg ，重力加速度 29.81/g m s = 地震影响系数1211max [0.2(5)]g T T γαηηα=-- 由表8-2查的16.0max =α（设防烈度8级） 由表8-3查的g 0.30T =
110.02(0.05)/80.02(0.050.02)/80.024ηξ=+-=+-=
1210.050.050.02
11 1.3190.06 1.70.06 1.70.02
ξηξ--=+
=+=++⨯
[]s 043.016.030.05-876.0024.0-2.0319.195.01=⨯⨯⨯⨯=）
（α 计算截面距地面高度h ：
0-0截面：h=0，1-1截面：h=2000mm
等直径、等厚度的塔，/14000/18007.7815i H D ==<，按下列方法计算地震弯矩。 0-0截面：
00'00
101635E E M M m gH α--==
16
0.043233849.811400035
=⨯⨯⨯⨯ 80.63310N mm =⨯⋅
1-1截面：
11'11 3.5 2.5 3.5
102.5
8(10144)175E E m g M M H H h h H
α--==
-+
3.5 2.52.5
80.043233849.81(10140001414000200017514000
⨯⨯⨯=⨯-⨯⨯⨯ 3.542000)+⨯650.5310N mm =⨯⋅
4.6偏心弯矩计算
7e 23009.812200 4.96310e M m ge ==⨯⨯=⨯
4.7塔体的强度及轴向稳定性校核
4.7.1.塔底危险截面的各项轴应力计算
MPa D P e i c 75.67
.6415
.0180041=⨯⨯==
δσ 112233849.8 4.051800 6.7i e m g MPa D σπδπ-⨯===⨯⨯
116
122
119.8310 4.710.7850.7851800 6.7
W i e M MPa D σδ-⨯===⨯⨯
其中mm e 7.63.310=-=δ
4.7.2.塔底1-1截面抗压强度及轴向稳定性校核
1-1截面： []t
σσσσ≤+=32max
MPa 76.871.475.4max =+=σ []MPa t
140=σ
[]MPa R E i e t cr
2.69900/7.7107
3.106.0/06.05=⨯⨯⨯==δσ
由于MPa 76.871.475.4max =+=σ＜140MPa 因此塔1-1截面满足抗拉强度轴向稳定条件。
4.7.3.塔底1-1截面抗拉强度校核
[][][]max 123max 1400.851196.75 4.05 4.717.41t t t MPa
MPa σσσσσφ
σφσσφ
=-+≤=⨯==-+=<
故满足抗拉强度条件
上述各项校核表面：塔体厚度10n mm δ=，可满足塔体强度、刚度及稳定性要求
4.8裙座的强度及稳定性计算
设裙座厚度10n mm δ=附件厚度C=1，则裙座有效厚度9eg mm δ=
4.8.1.裙座底部0-0截面轴向应力计算
0002450769.81
8.683.1418009
i e m g MPa D σπδ-⨯===⨯⨯
裙座的有效厚度7.63.310=-=-=C n es δδ 风载荷引起0-0截面弯曲应力
00006
max max 32
2
5010 2.810.785180094
sb is es M M MPa Z D S σπ--⨯====⨯⨯ 4.8.2.裙座底部0-0截面弯曲应力
[]t
σσσσ≤+=32max
塔设备机械设计说明
第一章绪论 1.1塔设备概述 塔设备是石油、化工、轻工等各工业生产中仅次与换热设备的常见设备。在上述各工业生产过程中，常常需要将原料中间产物或粗产品中的各个组成部分（称为组分）分离出来作为产品或作为进一步生产的精制原料，如石油的分离、粗酒精的提纯等。这些生产过程称为物质分离过程或物质传递过程，有时还伴有传热和化学反应过程。传质过程是化学工程中一个重要的基本过程，通常采用蒸馏、吸收、萃取。以及吸附、离子交换、干燥等方法。相对应的设备又可称为蒸馏塔、吸收塔、萃取塔等。 在塔设备中所进行的工艺过程虽然各不相同，但从传质的必要条件看，都要求在塔内有足够的时间和足够的空间进行接触，同时为提高传质效果，必须使物料的接触尽可能的密切，接触面积尽可能大。为此常在塔内设置各种结构形式的内件，以把气体和液体物料分散成许多细小的气泡和液滴。根据塔内的内件的不同，可将塔设备分为填料塔和板式塔。 在板式塔中，塔内装有一定数量的塔盘，气体自塔底向上以鼓泡喷射的形式穿过塔盘上的液层，使两相密切接触，进行传质。两相的组分浓度沿塔高呈阶梯式变化。 不论是填料塔还是板式塔，从设备设计角度看，其基本结构可以概括为： （1）塔体，包括圆筒、端盖和联接法兰等； （2）内件，指塔盘或填料及其支承装置； （3）支座，一般为裙式支座； （4）附件，包括人孔、进出料接管、各类仪表接管、液
体和气体的分配装置，以及塔外的扶梯、平台、保温层等。 塔体是塔设备的外壳。常见的塔体是由等直径、等壁厚的圆筒及上、下椭圆形封头所组成。随着装置的大型化，为了节省材料，也有用不等直径、不等壁厚的塔体。塔体除应满足工艺条件下的强度要求外，还应校核风力、地震、偏心等载荷作用下的强度和刚度，以及水压试验、吊装、运输、开停车情况下的强度和刚度。另外对塔体安装的不垂直度和弯曲度也有一定的要求。 支座是塔体的支承并与基础连接的部分，一般采用裙座。其高度视附属设备（如再沸器、泵等）及管道布置而定。它承受各种情况下的全塔重量，以及风力、地震等载荷，因此，应有足够的强度和刚度。 塔设备强度计算的主要的内容是塔体和支座的强度和刚度计算。 化工生产对塔设备的基本要求 塔设备设计除应满足工艺要求外，尚需考虑下列基本要求：（1）气、液处理量大，接触充分，效率高，流体流动阻力小。 （2）操作弹性大，即当塔的负荷变动大时，塔的操作仍然稳定，效率变化不大，且塔设备能长期稳定运行。 （3）结构简单可靠，制造安装容易，成本低。 （4）不易堵塞，易于操作、调试及检修。 1.2板式塔 板式塔具有物料处理量大，重量轻，清理检修方便，操作稳定性好等优点，且便于满足工艺上的特殊要求，如中间加热或或冷却、多段取出不同馏分、“液化气”较大等。但板式塔的结构复杂，成本较高。由于板式塔良好的操作的性能和成熟的使用经验，目前在化工生产的塔设备中，占有很大比例，广泛用于蒸馏、吸收等传质过程。 板式塔内部装有塔盘，塔体上有进料口、产品抽出口以及回流口等。此外，还有很多附属装置，如除沫器、入手孔、支座、
浅谈石油化工塔型设备基础的结构设计及设计要点
浅谈石油化工塔型设备基础的结构设计 及设计要点 摘要：塔式设备在石油、化工等行业中占有很大的比重，塔式设备包括设备 本体、附属构筑物和支撑塔式设备的地基。其中辅助结构包括操作平台、扶手、 梯子等。塔基支撑塔式设备的受力分为竖向荷载和横向荷载两种。因此，必须采 用合理的结构设计，保证塔基的坚固、适用、经济、合理。塔基的设计要考虑到 风荷载和地震效应，在进行塔基结构设计时，必须清楚塔基上的载荷。因此本文 主要对石油化工塔形设备的相关基础结构设计要求和要点等进行简单的介绍，希 望能够为行业内的相关人员提供一定的参考。 关键词：塔型设备；附属构筑物；结构设计；要点；参考 引言：塔形设备基础结构是一种较为重要的高耸建筑，在石油化工等行业都 有应用。按生产工艺分为吸收塔、裂解塔、热再生塔、蒸发塔等。从受力上看， 这种结构具有较高的挠度，而且有一定的横向干扰，其干扰形式为风荷载和地震 作用。由于受以上两种水平作用力的影响，塔身结构的地基就成了塔的关键。为 保证该塔的安全运行，既要保证该塔的设计工作正常进行，又要保证该塔的设计 与其紧密相连，并与之相适应。所以，结构设计师必须对相关的知识有足够的了解。 1.石油化工塔形设备概述 石油化工塔型装置是石化工业中经常使用的一种装置，其对工艺的生产能力、产品质量、能耗、原料消耗、环保等都有很大的影响。根据统计，石化行业的能 源消耗在整个行业的能源消耗中占有相当大的比重，60%以上的能源都被用在了 蒸馏装置上。化工、石化项目总投资约占总投资30%~40%。塔式设备的分离效率，是产品纯度，产品回收率，工业过程的能源消耗。总体上可划分为：地面框架塔、底部框架塔、边框框架塔、排塔。最常用的是斜塔和斜塔。
汽提塔机械设计_15904(1)
汽提塔机械设计 摘要 汽提塔根据GB150-1998《钢制压力容器》和JB4710-2005《钢制塔式容器》标准设计。本设计内容包括说明部分和计算部分。 塔设备是化工，炼油，医药等各工业生产中重要的传质传热设备。它的作用是实现气-液相或液-液相之间的充分接触，从而达到相际间进行传质及传热的目的。塔设备广泛用于蒸馏、吸收、气提、萃取等单元操作中。 本设计中，说明部分主要包括塔设备的作用，分类，构造，以及汽提塔总体结构的说明，设备所用材料及结构的选择，制造工艺说明，设备的检验，安装和运输。 计算部分主要包括塔体壁厚计算，水压试验校核，开孔补强，补强圈设计等;质量载荷，地震载荷，风载荷的计算，塔体强度和轴向稳定性验算，裙座设计以及筒体与裙座对接焊缝的验算。 汽提塔属于压力容器，主要用于汽提出油气中的轻组分，同时把轻组分汽提到分馏塔中，提高汽油产率。此次设计着重结构设计与计算，通过计算与校核得到可行的数据，以这些数据作为尺寸依据从而绘制了装配图和零部件图。整个设计由翻译，说明书和图纸组成。 关键词：汽提塔，设计计算，强度校核
Stripper mechanical design Abstract The stripping tower is based on GB150—1998‘steel pressure vessel’and JB4710—2005‘steel tower vessel’.This design consists of two parts: declarations and calculations. Tower is an important mass transfer and heat transfer equipment in chemical industry, refining oil, pharmaceutical industry and other industrial production. Its role is to realize the gas phase or liquid phase contact fully, so as to achieve the mass transfer and heat transfer purpose between phases. Tower is widely used in distillation, absorption, gas extraction, extraction and unit operation. In this design, declarations part mainly includes the function, classification and structure of the tower equipment; general structure instruction of stripper tower, materials and structure choice of the equipment , manufacturing process description, the inspection, installation and transportation of the equipment. The computation part mainly includes the thickness calculation of the tower body wall, hydraulic pressure test, opening reinforcement, circle strengthen design; calculations of quality load, earthquake load and the wind load; tower body strength and axial stability checking, skirt holder and butt weld checking. The stripper belongs to pressure vessel, mainly used for stripping the light component of oil, at the same time the light component was stripped to the fractionating tower, improves the yield of gas. The design focuses on the structure design and calculation, through calculation and checking get feasible data, use these data as a basis
蒸馏塔与裙座的机械设计
《化工设备基础及设计》课程设计蒸馏塔与裙座的机械设计
目录 板式塔设备机械设计任务书 (1) 1. 设计任务及操作条件 (1) 2. 设计内容 (1) 3. 设计要求 (1) 1、塔的设计条件及主要物性参数表 (2) 2、塔设备设计计算程序及步骤 (3) 按设计压力计算塔体和封头厚度 (3) 塔设备质量载荷计算 (3) 自振周期计算 (5) 地震载荷与地震弯矩计算 (5) 风载荷与风弯矩计算 (7) 偏心弯矩 (9) 最大弯矩 (9) 圆筒轴向应力校核和圆筒稳定校核 (10) 塔设备压力试验时的应力校核 (11) 裙座轴向应力校核 (12) 基础环设计 (14) 地脚螺栓计算 (15) 3、设计结果汇总表 (16) 4、设计评论 (17) 5、参考资料 (18) 附图1 浮阀塔装配图
板式塔设备机械设计任务书 1. 设计任务及操作条件： 试进行一蒸馏塔与裙座的机械设计。 已知条件为：塔体内径Ｄi＝1800mm，塔高40m，工作压力为1.2MPa，设计温度为350℃，介质为原油，安装在湛江郊区，地震强度为7度，塔内安装45层浮阀塔板，塔体材料选用20R，裙座选用Q235A。 2. 设计内容 （1）根据设计条件选材； （2）按设计压力计算塔体和封头壁厚； （3）塔设备质量载荷计算； （4）风载荷与风弯矩计算； （5）地震载荷与地震弯矩计算； （6）偏心载荷与偏心弯矩计算； （7）各种载荷引起的轴向应力； （8）塔体和裙座危险截面的强度与稳定校核； （9）塔体水压试验和吊装时的应力校核； （10）基础环设计； （11）地脚螺栓计算； （12）板式塔结构设计。 3. 设计要求： （1）进行塔体和裙座的机械设计计算； （2）进行裙式支座校核计算； （3）进行地脚螺栓座校核计算； （4）绘制装备图（2＃图纸）
精馏塔设计说明书(最全)
引言 塔设备是化学工业，石油化工，生物化工，制药等生产过程中广泛采用的传质设备。根据塔内气液接触构件的结构形式，可分为板式塔和填料塔两大类。 板式塔为逐级接触式气液传质设备，塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡形式或喷射形式通过塔板上的液层，正常条件下，气相为分散相，液相为连续相，气相组成呈阶梯变化，它具有结构简单，安装方便，压降低，操作弹性大，持液量小等优点，被广泛的使用。本设计的目的是分离苯—甲苯的混合液，故选用板式塔。 设计方案的确定和流程说明 1.塔板类型 精馏塔的塔板类型共有三种：泡罩塔板，筛孔塔板，浮阀塔板。 浮阀塔板具有结构简单，制造方便，造价低等优点，且开孔率大，生产能力大，阀片可随气流量大小而上下浮动，故操作弹性大，气液接触时间长，因此塔板效率较高。本设计采用浮阀塔板。 2. 加料方式 加料方式共有两种：高位槽加料和泵直接加料。 采用泵直接加料，具有结构简单，安装方便等优点，而且可以引入自动控制系统来实时调节流量及流速。故本设计采用泵直接加料。 3. 进料状况 进料方式一般有两种：冷液进料及泡点进料。 对于冷液进料，当进料组成一定时，流量也一定，但受环境影响较大；而采用泡点进料，不仅较为方便，而且不受环境温度的影响，同时又能保证精馏段和提馏段塔径基本相等，制造方便。故本设计采用泡点进料。 4. 塔顶冷凝方式 苯和甲苯不反应，且容易冷凝，故塔顶采用全凝器，用水冷凝。塔顶出来的气体温度不高，冷凝后的回流液和产品无需进一步冷却，选用全凝器符合要求。 5. 回流方式 回流方式可分为重力回流和强制回流。 本设计所需塔板数较多，塔较高，为便于检修和清理，回流冷凝器不适宜塔
塔设备
塔设备设计 一、塔设备的结构设计 塔设备在石油、化工等生产中，广泛用于精馏、吸收、萃取、气体增湿、离子交换等单元操作中。虽然所进行的工艺过程（单元操作）各不相同，其结构形式各异但根据塔的内件结构可将塔设备划分为板式塔和填料塔两大类。不论是板式塔还是填料塔，均由以下几部分组成： 塔体由筒体、封头、联接法兰等组成。 内件由塔盘、填料及支承装置组成。 支座一般采用裙式支座。 附件包括人孔、手孔、各种接管、吊柱、操作台、扶梯、保温层等。 （一）板式塔 图5-1 板式塔
1板式塔的总体结构及其分类 板式塔的结构示意图如图5-1所示。 板式塔的主体部分由塔体和裙座构成。 塔体和裙痤多采用钢板焊制。裙座为上端与塔体底封头焊接在一起，下端通过地脚螺栓固定在基础上。有的塔体需用铸钢制造时，采用以每层塔盘为一段，用法兰联接的形式。 板式塔的内件主要由多层塔盘组成。各层塔盘的结构相同，由气液接触元件（如浮阀、筛孔、泡罩等）、塔盘板、溢流装置、降液管受液盘以及支承件、紧固件等元件组成。一般塔盘间距相同。开有人孔的塔盘间距较大，通常为700mm。最底一层塔盘到塔底的距离也比塔盘间距高，因为塔底空间起着贮槽的作用，保证料液有足够的储存，使塔底液体不致流空。最高一层塔盘和塔项距离也高于塔盘间距，在这一段上往往装有除沫器。 塔盘结构有整块式和分块式两种。采用形式与塔径大小有关，当直径小于700mm的板式塔采用整块式塔盘，由于塔体分段，所以塔盘的安装可在塔外进行，塔体不需开设人孔。当塔的直径大于700mm时，应采用分块式塔盘，塔体上开设人孔，塔盘的装、拆可以在塔内进行。 按塔盘上气、液两相接触元件结构的不同，板式塔又可分为：泡罩塔、筛板塔、浮阀塔、舌形塔以及各种复合型塔。目前，国内石油化工生产中使用较多的板式塔为筛板塔和浮阀塔。1．整块式塔盘结构 采用整块式塔盘的塔体是由若干塔节组成，各塔节之间用法兰联接，每个塔节安装一至数块塔盘。根据塔盘的支承方式，整块式塔盘分为定距管式和重叠式两类。 图5-2 定距管式塔盘塔节 (1)定距管式塔盘 定距管式塔盘（见图5-2）由塔盘板、塔盘圈及带溢流的降液管组成。支承是由定距
塔设备机械设计
塔设备机械设计
成绩 华北科技学院环境工程学院 《化工设备机械基础》课程设计报告 设计题目塔设备机械设计 学生姓名张森 学号201101034210 指导老师任学军 专业班级化工B112班 教师评语 设计起止日期： 2014年6月16日至2014年6月29日
化工设备机械基础课程设计 塔设备设计任务书 一、设计内容 1、根据操作条件选择塔体、裙座材料； 2、法兰选型； 3、塔设备机械设计； 4、塔设备结构设计； 5、编写设计计算说明书，主要内容： ①目录； ②设计任务书（题目）； ③设计方案的确定，包括材料选择、塔设备结构设计等； ④塔设备机械设计过程； ⑤标准零部件的选择，如法兰等； ⑥设计小结； ⑦参考资料； ⑧附图： 总装图 法兰结构图 塔盘板结构示意图； 塔板连结结构示意图； 塔盘支撑结构示意图； 裙座与塔体焊缝结构图； 1
16MnR s []183a, []189MPa, 345t MP MPa σσσ=== 51.9110E MPa =⨯ Q235-B MPa MPa MPa s t 235,113][,113][===σσσ 9、 塔体与裙座对接焊接，焊接接头系数0.85ϕ=； 10、塔体与封头厚度附加量C=2mm ，裙座厚度附加量C=2mm 。 二、按计算压力计算塔体和封头厚度 1、塔体厚度计算 []mm 74.72 .1-85.0183220002.1p -2p c t i c =⨯⨯⨯==ϕσδD 考虑厚度附加量C=2mm ，经圆整后取12n mm δ=。 2、封头厚度计算 mm P D P c t i c 73.72 .15.085.0183220002.15.0][2=⨯-⨯⨯⨯=-=ϕσδ 考虑厚度附加量C=2mm ，经圆整后取12n mm δ=。 三、塔设备质量载荷计算 1、筒体圆筒、封头、裙座质量01m 圆筒质量： kg 1442921.24596m 1=⨯= 封头质量： 24382876m kg =⨯= 裙座质量： kg 182406.3596m 3=⨯= kg 17129182487614429m m m m 32101=++=++= 说明：（1）塔体总高度
反应操作单元(固定床、流化床、釜式、管式、塔式反应器)机械化、自动化设计指导方案
反应操作单元（固定床、流化床、釜式、管式、塔式反应器）机械化、自动化设计指导方案 目录 1 反应物系的相态 (2) 2 反应器类型 (2) 2.1固定床反应器 (2) 2.2流化床反应器 (2) 2.3釜式反应器 (3) 2.4管式反应器 (4) 2.5塔式反应器 (4) 3 反应器操作方式 (5) 3.1间歇操作 (5) 3.2连续操作 (5) 4 机械化、自动化操作要求 (6) 4.1间歇操作 (6) 进料 (6) 4.1.2出料 (8) 4.1.3反应过程 (9) 4.2连续操作 (9) 进料 (9) 4.2.2出料 (10) 4.2.3反应过程 (10) 4.3其他 (10) 5集中控制要求 (11) 6 典型反应器单元设计方案 (11) 6.1工艺简述 (11) 6.2釜式反应器间歇操作的机械化和自动化实施方案 (12) 进料 (12) 反应过程 (12) 出料 (12)
1 反应物系的相态 化学反应是指分子破裂成原子，原子重新排列组合生成新分子的过程。按反应物系的相态来分类，化学反应分为均相反应和多相反应，其中均相反应分为气相均相、液相均相、固相均相三类；多相反应分为气-固、气-液、液-液、液-固、固-固、气-液-固等六类。 2 反应器类型 反应器是一种实现反应过程的设备，根据不同特性，有不同的分类，工业生产中常用的五种反应器有固定床反应器、流化床反应器、釜式反应器、管式反应器、塔式反应器。 2.1固定床反应器 化学工业中最为常用的气固相反应器主要是固定床反应器。凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置都称作固定床反应器，其中尤以用气态的反应物料通过由固体催化剂所构成的床层进行反应的气-固相催化反应器占最主要的地位。如炼油工业中的催化重整，异构化，基本化学工业中的氨合成、天然气转化，石油化工中的乙烯氧化制环氧乙烷、乙苯脱氢制苯乙烯等等。此外还有不少非催化的气-固相反应，如水煤气的生产，氮与电石反应生成石灰氮（CaCN2）以及许多矿物的焙烧等，也都采用固定床反应器。 2.2流化床反应器 流态化技术是一种强化流体（气体或液体）与固体颗粒间相互作用的操作，可使操作连续，生产强化，过程简化。具有传热效率较高、床层温度分布均匀、相间接触面积很大、固体粒子输送方便等优点。流态化的过
化工机械设备课程设计浮阀塔设计书
化工机械设备课程设计浮阀塔设计书 1.1 研究的现状及意义 1.1.1塔设备的发展与现状 塔设备是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一。在塔设备中完成的常见单元操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等。此外，工业气体的冷却与回收、气体的湿法冷制和干燥，以及兼有气液两相传质和传热的增湿、减湿等。 塔器技术的发展经历了一个漫长的过程。泡罩塔是出现较早并获得广泛应用的一种塔型，工业规模的填料塔始于1881年的蒸馏操作中，1904年才用于炼油工业。20世纪初，随着炼油工业的发展和石油工业的兴起，塔设备开始得到广泛应用，并逐渐积累了有关设计、制造、安装、操作等方面的数据和经验。20世纪中期，为了适应各种化工产品的生产和发展，不仅需要新建大量的塔，还要对原有塔设备进行技术改造，因此陆续出现了一批能适应各方面要求的新塔型。近年来，随着对筛板塔研究工作的不断深入和设计方法的日趋完善，筛板塔已成为生产上广泛应用的塔型之一。同时，填料塔也进入了一个新的阶段，一些新型高效塔内件和塔填料的问世，加上人们对传质工程的仿真模拟及放大效应的解决，使填料塔在以板式塔为主的应用场合中，尤其是大型塔的应用中得到了很好的发展，并取得了一定的经济效益。 塔器的性能直接关系到生产装置的投资、产能、质量、能耗及成本。据统计，石油和化学工业的能耗占工业总能耗的绝大部分，而其中约60%的能耗用于精馏过程，而精馏过程是由塔设备来实现的。塔设备的投资巨大，约占化工、石化项目总投资的30%-40%，其分离效率对产品的纯度、产品的回收率、工业过程的总能耗，都起着至关重要的作用。塔设备在各种分离过程中对装置的平稳运行、保证产品质量等也起着至关重要的作用，如果在装置中有一个塔器设计的不理想，就有可能影响整个装置的正常运行。由此可见塔设备的设计在整个工艺流程设计中的重要性。气液传质设备在化工生产过程中有着广泛的用途，是用来进行蒸馏、吸收、洗涤、增减湿以及气液的直接接触换热等过程的单元设备。气液传质设备的类型很多，其中应用较为广泛有填料塔和板式塔两类。 1.1.2浮阀塔的分类 1.方形浮阀 它的阀盖呈方形，在孔内不会转动，其周边有波纹。这种波纹设计有利于减少雾沫夹带，并提供浮阀与塔板的平衡接触点，便于阀体顺利开启。它在低气速下的泄漏较少，具有低的操作下限。它的鼓泡面积大，可减少单位塔板面积上的阀数，降低成本。 2.圆形浮阀 圆形浮阀自开发成功后，因其具有操作弹性大、效率高等诸多优点在工业生产中得到广泛的应用。但随着塔器技术不断进步，发现上述传统圆形浮阀塔板依然存在着不足，比如：阀阀盖上方无鼓泡区，其上方气液接触状况较差，造成塔板传质效率降低；塔板上液面梯度较大，气体在液体流动方向上分布不均匀；从阀孔出来的气体向四周吹出，导致塔板上液体返混程度较大；在操作中，浮阀和阀孔易被磨损，浮阀易脱落。为此，国内外对浮阀
精馏塔课程设计说明书
精馏塔课程设计说明书 精馏塔课程设计说明书 一、课程设计目的 本次课程设计旨在让学生深入了解精馏塔的工作原理、设计方法和工程应用，掌握精馏塔的设计步骤和技巧，提高学生的实践能力和创新能力。 二、课程设计内容 本次课程设计的主要内容包括: 1. 精馏塔工作原理和流程分析; 2. 精馏塔设计计算方法; 3. 精馏塔设备选型和结构设计; 4. 精馏塔的模拟和优化。 三、课程设计流程 1. 前期准备：学生需要收集有关精馏塔的文献和资料，了解精馏塔的基本原理和设计方法，并进行市场调研，了解市场需求和行业发展状况。 2. 中期报告：学生需要根据课程设计的具体要求，撰写精馏塔设计分析报告，包括精馏塔工作原理、流程分析、设计计算方法、设备选型和结构设计等内容。 3. 课程设计答辩：学生需要根据中期报告的内容，进行精馏塔设计答辩，回答评委老师的提问和质疑，展示自己的设计思路和创新能力。
四、课程设计成果 通过本次课程设计，学生需要最终实现以下成果: 1. 熟练掌握精馏塔的工作原理和设计方法; 2. 能够独立完成精馏塔的设计和计算; 3. 具备良好的团队合作和沟通能力，能够参与实际的工程设计和项目开发。 五、课程设计拓展 1. 精馏塔的设计计算主要包括以下步骤: (1) 确定精馏塔的流程和分离要求; (2) 计算精馏塔的尺寸和负荷; (3) 选择精馏塔的设备型号和材料; (4) 进行精馏塔的模拟和优化。 2. 精馏塔的选型和结构设计需要考虑的因素包括: (1) 分离目标和分离效率; (2) 设备材质和耐腐蚀性能; (3) 设备制造工艺和安装要求; (4) 设备效率和节能降耗。 3. 精馏塔的应用领域广泛，涉及到化工、石油、医药、食品等多个领域。在设计精馏塔时，需要考虑市场需求和行业发展趋势，以便更好地满足行业需求和用户体验。
填料塔设计—机械设计
目录 第一章前言 (2) 1.1 塔设备设计简介 (2) 塔设备是化工、石油化工、生物化工、制药等生产过程中广泛采用的气液传质设备。塔设备的设计主要包括填料的选择、塔径的计算、填料层总高度的计算、压力降的计算、结构设计、机械设计等方面。其中塔设备的机械设计为本设计的主要部分，包括设计计算塔体壁厚，考虑操作压力、内件及物料重力、荷载等条件，进行塔体应力校核，水压试验等。本设计选用填料塔为设计对象，在操作压力为101.3kpa，温度为20摄氏度时，完成填料塔的机械设计。 (2) 1.2 填料塔结构简介 (2) 第二章设计方案的确定 (3) 2.1 装置流程的确定 (3) 2.2 吸收剂的选择 (3) 2.3 填料的选择 (3) 2.4 材料选择 (3) 第三章工艺参数 (4) 第四章机械设计 (5) 4.1 塔体厚度计算 (5) 4.2 封头厚度计算 (5) 4.3 填料塔的载荷分析及强度校核 (5) 4.4 塔体的水压试验 (6) 4.4.1 水压试验时各种载荷引起的应力 (6) 4.4.2 水压试验时应力校核 (7) 第五章零部件选型 (8) 5.1 人孔 (8) 5.2 法兰 (8) 5.3 除雾沫器 (8) 5.4 填料支撑板 (8) 第六章总结 (9)
第一章前言 1.1塔设备设计简介 塔设备是化工、石油化工、生物化工、制药等生产过程中广泛采用的气液传质设备。塔设备的设计主要包括填料的选择、塔径的计算、填料层总高度的计算、压力降的计算、结构设计、机械设计等方面。其中塔设备的机械设计为本设计的主要部分，包括设计计算塔体壁厚，考虑操作压力、内件及物料重力、荷载等条件，进行塔体应力校核，水压试验等。本设计选用填料塔为设计对象，在操作压力为101.3kpa，温度为20摄氏度时，完成填料塔的机械设计。 1.2填料塔结构简介 填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。气体从塔底送入，经气体分布装置分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变化，在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。 图1-1 填料塔结构图 填料塔不但结构简单，且流体通过填料层的压降较小，易于用耐腐蚀材料制造，所以它特别适用于处理量肖，有腐蚀性的物料及要求压降小的场合。液体自塔顶经液体分布器喷洒于填料顶部，并在填料的表面呈膜状流下，气体从塔底的气体口送入，流过填料的空隙，在填料层中与液体逆流接触进行传质。因气液两相组成沿塔高连续变化，所以填料塔属连续接触式的气液传质设备。
塔设备的机械设计
第八章塔设备的机械设计 本章重点：板式榙的基本结构和塔设备的应力校核 本章难点：风载荷的计算 建议学时：4 学时 基本结构：塔体；包括筒节、端盖、和联接法兰等； 内件：塔板或填料及其支承装置； 支座：一般为裙式支座； 附件：包括人孔、进出料接管、各类仪表接管液体和气体的分配装置，以及塔外 的扶梯、平台、保温层等。） 第一节塔体与裙座的机械设计 一、塔体厚度的计算： 1．按计算压力计算塔体及封头厚度：
根据我们以前第 4 章和第 5 章所学知识计算 2．塔体承受的各种载荷计算 自支承式塔设备的塔体除承受工作介质压力之外，还承受自重载荷，风载荷，地震载荷，偏心载荷的作用。如图 8-3 （1）塔设备自重载荷的计算 主要要求计算正常操作下、水压试验时和吊装时各自的质量。分别为最大质量，最小质量和 操作质量。（ 2）地震载荷 当发生地震时，塔设备作为悬壁梁，在地震载荷作用下产生弯曲变形。所以，安装在7 度及 7 度以上地震烈度地区的塔设备必须考虑它的抗震能力，计算出水平地震力，垂直地震 力和地震弯矩。 （3）风载荷 风对塔体的作用之一是造成风弯矩，在迎风面的塔壁和裙座体壁引起拉应力，背风面一 侧引起压应力；作用之二是气流在风的背向引起周期性旋涡，即卡曼涡街，导致塔体在垂直 于风的方向产生周期振动，这种情况仅仅出现在H/D 较大，风速较大时比较明显，一般不予
以考虑。 计算步骤 ①分段，图 8-8 ②选危险截面 0-0 截面，塔设备的基底截面； 1-1 截面，裙座上人孔或较大管线引出孔处的截面；2-2 截面，塔体与裙座连接焊缝处的截面。 ③两相邻计算截面间的水平风力 ④风弯矩 塔设备作为悬臂梁，在风载荷作用下产生弯曲变形。 （4）偏心载荷计算 3.塔体稳定校核 1) 先假定筒体有效厚度 S ei, 计算压力在塔体中引起的轴向应力σ 1 重量载荷及垂直地震力在塔体中引起的轴向应力σ 2 弯矩在塔体中引起的轴向应力σ 3 2)求出最大组合压应力 3)最大组合压应力 内压操作的塔设备，最大组合轴向压应力出现在 停车情况；图 (a) 外压操作的塔设备，最大组合轴向压应力出现在正常操作情况；(b) 4.塔体拉应力校核
筛板式精馏塔机械设计说明书
一、塔设备课程设计任务书 ㈠设计课题 筛板式精馏塔机械设计 ㈡工艺条件 物料名称：甲醇-水 设计压力：a MP 设计温度：C 100 物料平均密度：3 957m kg 产品特性：易燃、有毒 设计大体风压值：2 300m N 地震烈度：7度 1、筛板精馏塔机械设计及整体结构设计。 2、绘制筛板式精馏塔装配图（一张一号图纸） 二、设计方式及步骤 一、材料选择
设计压力MPa p 1.0=，属于低压分离设备，一类容器，未提技术要求；产品特性为易燃、易挥发；设计温度为C 100,介质为甲醇和水，年侵蚀欲度很小，考虑到设备材料经济性，筒体，封头和补强圈材料选用R Q 245，裙座选用A Q 235。 二、塔设备主要结构尺寸的肯定 ㈠塔高 1）塔主体高度 ()mm H Z 2450050011733=⨯-+= 2）塔的顶部空间高度 mm H a 1500= 3）塔的底部空间高度 mm H b 2000= 4）裙座高度 mm H S 3000= 5）封头高度 mm H c 390= 6）塔高 mm H H H H H H c S b a Z 3139039030002000150024500=++++=++++= 取m mm H 3232000== m mm H H H H H S b a Z 3131000300020001500245001==+++=+++= ㈡塔径 1）筒体厚度计算 []mm p pD t i 56.01 .085.014721400 1.02=-⨯⨯⨯= -= φσδ 式中：[]t σ——材料的许用应力。R Q 245在C 100厚度为3~16mm 时， []MPa t 147=σ。 φ——塔体焊接接头系数。采用双面对接焊，局部无损探伤，85.0=φ 名义厚度mm C n 86.23.256.0=+=+=δδ 厚度附加量mm C C C 3.223.021=+=+=
精馏塔的设计详解
目录 一.前言 (3) 二.塔设备任务书 (4) 三.塔设备已知条件 (5) 四.塔设备设计计算 (6) 1、选择塔体和裙座的材料 (6) 2、塔体和封头壁厚的计算 (6) 3、设备质量载荷计算 (7) 4、风载荷与风弯距计算 (9) 5、地震载荷与地震弯距计算 (12) 6、偏心载荷与偏心弯距计算 (13) 7、最大弯距计算 (14) 8、塔体危险截面强度和稳定性校核 (14) 9、裙座强度和稳定性校核 (16) 10、塔设备压力试验时的应力校核 (18) 11、基础环设计 (18) 12、地脚螺栓设计 (19) 五.塔设备结构设计 (20) 六.参考文献 (21) 七.结束语 (21)
前言 苯(C6H6)在常温下为一种无色、有甜味的透明液体，并具有强烈的芳香气味。苯可燃，有毒，也是一种致癌物质。它难溶于水，易溶于有机溶剂，本身也可作为有机溶剂。苯具有的环系叫苯环，是最简单的芳环。苯分子去掉一个氢以后的结构叫苯基，用Ph表示。因此苯也可表示为PhH。苯是一种石油化工基本原料。苯的产量和生产的技术水平是一个国家石油化工发展水平的标志之一。 甲苯是有机化合物，属芳香烃，分子式为C6H5CH3。在常温下呈液体状，无色、易燃。它的沸点为110．8℃，凝固点为－95℃，密度为0．866克／厘米3。甲苯不溶于水，但溶于乙醇和苯的溶剂中。甲苯容易发生氯化，生成苯—氯甲烷或苯三氯甲烷，它们都是工业上很好的溶剂；它还容易硝化，生成对硝基甲苯或邻硝基甲苯，它们都是染料的原料；它还容易磺化，生成邻甲苯磺酸或对甲苯磺酸，它们是做染料或制糖精的原料。甲苯的蒸汽与空气混合形成爆炸性物质，因此它可以制造梯思梯炸药。甲苯与苯的性质很相似，是工业上应用很广的原料。但其蒸汽有毒，可以通过呼吸道对人体造成危害，使用和生产时要防止它进入呼吸器官。 苯和甲苯都是重要的基本有机化工原料。工业上常用精馏方法将他们分离。精馏是分离液体混合物最早实现工业化的典型单元操作，广泛应用于化工，石油，医药，冶金及环境保护等领域。它是通过加热造成汽液两相体系，利用混合物中各组分挥发度的差别实现组分的分离与提纯的目的。 实现精馏操作的主要设备是精馏塔。精馏塔主要有板式塔和填料塔。板式塔的核心部件为塔板，其功能是使气液两相保持密切而又充分的接触。塔板的结构主要由气体通道、溢流堰和降液管。本设计主要是对板式塔的设计。
化工原理精馏塔设计说明书
课程设计说明书 目录 摘要 (1) 1 引言 (2) 1.1化工原理课程设计的目的和要求 (2) 1.2通过课程设计达到如下目的 (2) 2 概述 (3) 2.1精馏操作对塔设备的要求 (3) 2.2板式塔类型 (3) 2.2.1筛板塔 (4) 2.3精馏塔的设计步骤 (4) 3 设计方案 (5) 3.1操作条件的确定 (5) 3.1.1操作压力 (5) 3.1.2 进料状态 (5) 3.1.3加热方式 (6) 3.1.4冷却剂与出口温度 (6) 3.1.5回流方式的选择 (6) 3.1.6热能的利用 (6) 3.2确定设计方案的原则 (7) 3.2.1 满足工艺和操作的要求 (7) 3.2.2 满足经济上的要求 (7) 3.2.3保证安全生产 (8) 3.3设计方案的确定 (8) 4 具体计算过程 (9) 4.1精馏塔的物料衡算 (9) 4.1.1原料业及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (9) 4.1.2.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (9) 4.1.3.物料衡算 (9) 4.2理论塔板数NT的求取 (9) 4.2.1求最小回流比及操作回流比 (11) 4.2.2求精馏塔的气、液相负荷 (11) 4.2.3求操作线方程 (11) 4.2.4图解法求理论塔板数 (11) 4.2.5实际板层数的求取 (11)
化工原理 课程设计说明书 4.3精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (12) 4.3.1操作压力计算 (12) 4.3.2操作温度计算 (12) 4.3.3平均摩尔质量计算 (12) 4.3.4平均密度计算 (13) 4.3.5液体平均表面张力计算 (14) 4.3.6.液体平均粘度计算 (15) 4.4精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (16) 4.4.1塔径的计算 (16) 4.4.2精馏塔有效高度的计算 (18) 4.5塔板主要工艺尺寸的设计 (18) 4.5.1溢流装置计算 (18) 4.5.2塔板布置 (19) 4.6筛板的流体力学验算 (20) 4.6.1塔板压降 (20) 4.6.2液面落差 (21) 4.6.3液沫夹带 (21) 4.6.4漏液 (21) 4.6.5液泛 (22) 4.7塔板负荷性能 (22) 4.7.1漏液线 (22) 4.7.2液沫夹带线 (23) 4.7.3液相负荷下限线 (23) 4.7.4液相负荷上限线 (24) 4.7.5液泛线 (24) 4.9计算结果 (26) 5 总结 (27) 参考文献 (28) 致谢.................................................. 错误！未定义书签。
(完整word版)化工机械设备课程设计浮阀塔的设计
摘要 (3) 1 前言 (3) 1。1 研究的现状及意义 (3) 1.2 设计条件及依据 (10) 1。3 设备结构形式概述 (12) 2 设计参数及其要求 (15) 2.1 设计参数 (15) 2。2设计条件 (16) 2.3设计简图 (17) 3 材料选择 (18) 3。1 概论 (18) 3。2塔体材料选择 (18) 3。3裙座材料的选择 (18) 4 塔体结构设计及计算 (19) 4。1塔体和封头厚度计算 (19) 4.1。1 塔体厚度的计算 (19) 4.1。2封头厚度计算 (20) 4。2塔设备质量载荷计算 (20) 4。3风载荷与风弯矩的计算 (24) 4。4地震弯矩的计算 (28) 4.4。1地震弯矩的计算 (28) 4.4。2偏心弯矩的计算 (30) 4。5各种载荷引起的轴向应力 (30) 1
4.6塔体和裙座危险截面的强度与稳定校核 (32) 4。6.1塔体的最大组合轴向拉应力校核 (32) 4。6。2。塔体和裙座的稳定校核 (33) 4.7塔体水压试验和吊装时的应力校核 (36) 4。7.1水压试验时各种载荷引起的应力 (36) 4。7.2水压试验时应力校核 (37) 4。8基础环的设计 (38) 4.8.1 基础环尺寸 (38) 4。8。2基础环的应力校核 (38) 4。8.3基础环的厚度 (39) 4.9地脚螺栓计算 (40) 4.9.1地脚螺栓承受的最大拉应力 (40) 4.9。2地脚螺栓的螺纹小径 (41) 符号说明 (42) 小结 (46) 参考文献................................................................................................................... 错误!未定义书签。谢辞........................................................................................................................... 错误!未定义书签。图纸........................................................................................................................... 错误!未定义书签。 2
常压塔毕业设计说明书
1.绪论 课题目的、背景 1813年Cellcer提出袍罩塔，1832年开始用于酿造工业，1881年工业规模的填料塔开始用于蒸馏操作，当时的填料是碎砖瓦，小石块和管子短节等。二十世纪初期，随着炼油工业的发展和石油化学工业的兴起，塔设备被广泛采用。当时炼油工业多采用袍罩塔，无机工业以填料塔为主。二十世纪中期，为了适应各种化工产品的生产，开发了一些新型的塔盘，如条形袍罩塔盘、S形塔盘、筛板塔盘、浮阀塔盘、舌形塔盘等。目前我国常用的板式塔仍为袍罩塔、浮阀塔、筛板塔和舌形塔盘塔。近年来，开发使用了斜控塔盘、导向筛板、网孔塔盘、大孔筛板、浮阀-筛板复合塔盘以及浮动喷射塔板、旋流塔板、旋叶塔板等。 常压塔是常减压蒸馏装置中重要的设备之一，而常减压蒸馏又是炼油厂原油加工的第一道工序，它是采用蒸馏的方法将原油分馏成不同的馏分及渣油,作为炼油厂的产品或下一个工序的原料，因此常压塔设计的好坏直接影响到全厂的生产。 本课题是对大庆炼油厂常压塔进行的机械设计，目的是使原油通过常压塔达到各组分的希望的收率。常压塔设计的关键在于能否获得高收率、高质量馏分油。 为了保证常压塔在使用过程中的安全性，同时考虑到风等自然因素对塔的影响，本设计对常压塔的强度及稳定性进行了校核计算，对常压塔的保温也进行了设计。考虑到常压塔的体积和重量的庞大，对起安装和运输也做了设计。结合相关资料，对常压塔安装过程中的塔体组装、附件安装、焊接进行了详细的设计，还对常压塔的防腐防爆作了一些说明，以求设备在工作中的安全，达到充分发挥设备效能，提高经济效益的目的。 国内外研究技术现状及我国未来的发展方向 中国炼油行业在2 1 世纪将面临严峻挑战。要迎接挑战, 全面提高国际竞争力, 根本出路在于依靠科技进步, 大力开发和应用新技术, 加大炼油科技的开发、转化和推广力度。开发清洁汽油生产技术。与欧美不同, 我国汽油调和组分中催化汽油( F C C ) 组分比例过高, 重整和烷基化汽油组分过低, 使成品汽油的高辛烷值组分比例不高, 汽油中烯烃和硫偏高。为满足环保法规和汽油低烯烃、低硫、高辛烷值要求, 我国炼油工业必须从炼油生产工艺、催化剂、汽油配方、添加剂等多方面开发适合国情的专有技术，1包括降低F C C汽油烯烃和硫的技术; 扩大生产高辛烷值汽油组分的装置的能力, 特别是催化重整装置的能力;开发固体酸烷基化、轻汽油醚化和碳五、碳六异构化技术; 新配方汽油研究