典型塔设备设计
1.1 塔设备设计依据
《压力容器》GB150-2011
《固定式压力容器安全技术监察规程》TSG 21-2016
《化工设备基础设计规定》HG/T 20643-2012
《石油化工塔器设计规范》SH/T 3098-2011
《钢制化工容器结构设计规定》HG/T 20583-2011
《塔顶吊柱》G/T 21639-2005
《压力容器封头》GB/T 25198-2010
1.2 塔设备概述
石化行业是国民经济中能耗较高的产业部门，其能耗占工业能耗接近1/5，占全国总能耗的14%左右。在目前占有工业能耗接近五分之一的石化行业中，较大的能耗主要来源于化学原料及化学制品制造业能耗、石油天然气开采业能耗、石油加工、炼焦及核燃料加工业能耗、橡胶制品业能耗。而在化工生产中，分离的能耗占主要部分，其中尤以精馏塔在分离设备中占有最大比例，因此，塔设计的好坏与否，对于整个工厂的经济效益有着很重要的作用。
所以在本设计中，对MTBE合成裂解联合车间中第二甲醇回收塔进行详细设计。
1.3塔型选择
精馏塔主要有板式塔和填料塔两种，它们都可以用作蒸馏和吸收等气液传质过程，但两者各有优缺点，要根据具体情况选择。
表1-1 精馏塔主要类型及特点
类型选择时需要考虑多方面的因素，如物料性质、操作条件、塔设备的性能，以及塔的制造、安装、运转和维修等。对于真空精馏和常压精馏，通常填料塔塔效率优于板式塔，应优先考虑选用填料塔，其原因在于填料充分利用了塔内空间，提供的传质面积很大，使得汽液两相能够充分接触传质。而对于加压精馏，若没有特殊情况，一般不采用填料塔。这是因为填料塔的投资大，耐波动能力差。
同样，吸收过程也分为液膜控制、气膜控制和介于两者之间的共同控制吸收三种类型。气膜控制的吸收与真空精馏相似，应优先考虑选用高效规整填料塔；液膜控制的吸收与加压精馏相似，往往选用板式塔或汽液湍动大、持液量高的散装填料塔；介于两者之间的，宜采用比表面积大、持液量高、液相湍动大的填料塔，一般多采用散装填料塔。
具体来讲，应着重考虑以下几个方面：
（1）与物性有关的因素
易起泡的物系，如处理量不大时，以选用填料塔为宜。因为填料能使泡沫破裂，在板式塔中则易引起液泛。
具有腐蚀性的介质，可选用填料塔。如必须用板式塔，宜选用结构简单、造价便宜的筛板塔盘、穿流式塔盘或舌形塔盘，以便及时更换。
具有热敏性的物料须减压操作，以防过热引起分解或聚合，故应选用压力降较小的塔型。
粘性较大的物系，可以选用大尺寸填料。板式塔的传质效率太差。
含有悬浮物的物料，应选择液流通道大的塔型，以板式塔为宜。
操作过程中有热效应的系统，用板式塔为宜。
（2）与操作条件有关的因素
若气相传质阻力大，宜采用填料塔。
大的液体负荷，可选用填料塔。
液气比波动的适应性，板式塔优于填料塔。
操作弹性，板式塔较填料塔大，其中以浮阀塔最大，泡罩塔次之。
（3）其他因素
对于多数情况，塔径大于800mm，宜用板式塔，小于800mm时，则可用填料塔。但也有例外，鲍尔环及某些新型规整填料在大塔中的使用效果也可优于板式塔。
一般填料塔比板式塔重。
大塔以板式塔造价较廉。
填料塔用于吸收和解吸过程，可以达到很好的传质效果，它具有通量大、阻力小、传质效率高等性能。因此实际过程中，吸收、解吸和气体洗涤过程绝大多
数都使用填料塔。
第二甲醇回收塔中，介质甲醇腐蚀性小，塔压为常压，操作条件下，物系不起泡且无悬浮物质，物系分离难度不大，充分考虑各物系特点等因素，最大化权衡塔的通量、分离效率、操作弹性造价、检修的难易程度等进行塔型的选取，最终确定第二甲醇回收塔为填料塔。
1.4 填料塔填料类型的选取
表1-2 常用填料的分类与名称
填料的几何特性数据主要包括比表面积、空隙率、填料因子等，是评价填料性能的基本参数。
（1）比表面积单位体积填料的填料表面积称为比表面积，以a表示，其单位为m2/m3。填料的比表面积愈大，所提供的气液传质面积愈大。因此，比表面积是评价填料性能优劣的一个重要指标。
（2）空隙率单位体积填料中的空隙体积称为空隙率，以ε表示，其单位为m3/m3，或以%表示。填料的空隙率越大，气体通过的能力越大且压降低。因此，空隙率是评价填料性能优劣的又一重要指标。
（3）填料因子填料的比表面积与空隙率三次方的比值，即a/ε3，称为填料因子，以φ表示，其单位为1/m。它表示填料的流体力学性能，φ值越小，表明流动阻力越小。
通常情况下，散堆填料应用于小直径塔，而规整填料因为其规定了气、液流径，改善了气、液分布状况，在低压降下也能提供很大的比表面积和高空隙率使塔的传质性能和生产能力得到大幅提高，且规整填料几乎无放大效应，应用于大直径塔，可以强化传质，降低塔高。综合考虑各类型填料性能、造价及更换成本，对于T0105小直径塔我们选用CMR阶梯环填料，其锥形翻边不仅增加了填料的机械强度，而且使填料之间由线接触为主变成以点接触为主，这样不但增加了填料间的空隙，同时成为液体沿填料表面流动的汇集分散点，可以促进液膜的表面更新，有利于传质效率的提高，同时节约成本。
1.5塔设备详细设计计算（T0105）
T0105 第一甲醇回收塔为填料塔，操作介质为甲醇、水、二异丁烯，操作温度100℃，操作压力0.1Mpa，由Aspen模拟结果知，塔顶温度64.33℃，塔底温度99.66℃，理论塔板数38，以下结合模拟数据对该塔进行详细计算。
1.5.1水力学参数的获取
由Aspen模拟得到塔内各板上气液相流量分布，取流量最大的30块塔板进行计算，其模拟得到结果如下：
表1-3 塔板水力学数据
Stage 液相温度
/℃
气相温度
/℃
液相质量流量 /
（kg/hr）
气相质量流量 /
（kg/hr）
30 81.30 90.64 6487.03 4609.40
液相体积流量/（m3/hr）气相体积流
量/（m3/hr）
液相分子
量
气相分子量
液相密度/
（kg/m3）
7.71 5959.5
1
21.81 23.19 841.66
表1-4散装填料特性数据
1.5.2填料塔工艺尺寸概算
（1）液泛气速和空塔气速
采用Bain-Hougen关联式，可以计算填料的泛点气速;
将上表中各参数带入式中求得
泛点率的选择主要考虑一下两方面的因素，一是物性的发泡情况，对于易起泡沫的物系，泛点率应取低限值，而无泡沫的物系，可以取较高的泛点率；二是填料塔的操作压力，对于加压操作的塔，应取较高的泛点率，对于减压操作的塔，应取较低的泛点率。
取空塔气速为泛点气速的80%，即：
(2)气相动能因子F与气相负荷因子Cs
(3)塔径的计算
经圆整后取塔径为800mm。
塔的横截面积
(4)填料装填计算
等板高度取HETP=0.4m，理论板数N T=38块，则填料层高度：
填料堆积设计高度：
填料装填体积：
填料装填质量：
(5)喷淋密度
润湿速率是指在塔的横截面上，单位长度的填料周边上液体的体积流量。对于直径不超过75mm的拉西环及其他填料，可取最小润湿速率（L w）min为;对于直径大于75mm的环形填料，应取为0.12。
此塔填料是直径为38mm的金属阶梯环填料，所以取最小润湿速率。
操作条件下的喷淋密度为：
经核算，选用塔径0.8m符合要求。
（6）塔板压降（湿填料压降）
纵坐标
横坐标
查埃克特通用关联图可知
所以工作状态下，填料层总压降：
(7)持液量
填料层的持液量是指在一定操作条件下，在单位体积填料层内所积存的液体体积，以（m3液体/m3填料，%）表示，持液量可分为静持液量、动持液量和总持液量，总持液量是指在一定操作条件下存留于填料层中的液体的总量，即总持液量为动静持液量之和。
关于持液量的计算既可由实验测定，也有相关的经验公式，本塔选用金属阶梯环作为填料，所以去持液量为3-5%。
1.5.3设计水力学校核
利用CUP-TOWER对设计进行水力学校核，
图1-1 CUP-TOWER校核结果
结果如下页表中所示，塔顶和塔顶的操作条件都在填料塔全负荷的80%左右，气体动能因子在经济适宜的F范围内，喷淋密度符合范围之内，填料层总压降为15.2kPa，持液量6.3%。软件计算结果与手动计算结果相似，进一步验证了计算过程与结果的正确性，设计是合理的。
T0105的流体力学校核结果如下表所示：
表1-5 流体力学校核结果
1 项目名称
2 客户名称7 塔板名称
5 塔的名称10 日期
6 塔段号
1 质量流量 4 质量流量
2 密度
2 材料9 床层高度
4 厚度11 比表面积
5 填料因子12 空隙率
1 液泛分率7 填料层总压降
2 空塔气速8 单位填料层压降
3 泛点气速9 持液量
1
1.5.4塔体附件设计
（1）接管
①进料管：
原料进料质量W=4711.797 kg/hr，密度，取流速u=2m/s，则：
选取DN=32mm, 规格为的热轧无缝钢管
实际流速:
②塔顶蒸汽接管：
取塔顶蒸汽流速u v=20m/s，根据Aspen模拟数据可知，塔顶气相体积流量Vs=5440.72 m3/hr，则：
选取DN=350mm，规格为的热轧无缝钢管
实际流速：
③塔底流出管：
取釜液流出速率u L=1.5m/s，根据Aspen数据V L=6.29m3/hr
则管径：
选取DN=40mm，规格为的热轧无缝钢管
实际流速：
④塔顶回流管直径
取回流液体流速为u l=0.5m/s，液相体积流量为L=4.46 m3/h
则管径：
选取DN=65mm，规格为的热轧无缝钢管
⑤裙座
塔体内径Di=800,取裙座壁厚14mm，选用圆筒形裙座。
基础环内径
基础环外径
（2）筒体和封头设计
本塔设备设计压力0.11Mpa，设计温度120℃，介质无腐蚀性，选用一般碳钢Q235B。综合考虑力学性能及制造成本，封头选取标准椭圆形封头。
①筒体：
小于碳素钢和低合金钢制容器最小厚度3mm，取腐蚀裕量C2=1mm，
考虑常压容器制造、运输、安装时的刚度要求，取名义壁厚：
②上封头Q:
对于标准椭圆封头，其最大薄膜应力位于椭球顶点，其厚度可与筒体取一致，以减弱应力集中。因此，取
③下封头：
计算过程同上封头，
1.5.5填料塔内件的设计
①液体分布装置
不良的流体初始分布难以达到填料层的自然流分布，会导致传递效率急剧下降，实践证明，没有良好的液体分布器，填料塔甚至不可能正常操作，新型高效填料的优越性难以发挥。性质优良的液体分布器除了常规的技术经济要求外，还必须满足操作的可行性、分布的均匀性、合适的操作，弹性和足够的气流通道。
选用管式再分布器，其特点是结构简单，供气体流过的自由截面积大，阻力小。
②填料支撑装置
填料支撑装置的作用是支撑塔内填料床层。常用的填料支撑装置有栅板型，孔管型，驼峰型等。
在填料塔的工程设计中，对填料支撑装置的基本要求是：应具有足够的强度和刚度，能承受填料的质量、填料层的持液量以及操作中附加的压力等；应具有大于填料层空隙率的开孔率，防止在此首先发生液泛，进而导致整个填料层的液泛；结构要合理，利于汽液两相均匀分布，阻力小，便于拆装。
此塔填料为散装填料，所以最终选用驼峰型填料支撑装置。
③填料压紧装置
为防止在高压力降下、瞬时符合波动等情况下填料床层发生松动和跳动，保持填料床层均匀一致的空隙结构，使操作正常稳定，在填料装填后于其上方要安装填料压紧装置。
填料压紧装置分为填料压板和床层限制两大类，其中床层限制板用于金属散装填料。塑料散装填料及所有规整填料。
④液体收集再分布装置
液体沿填料层向下流动时，有偏向塔壁流动的现象，这种现象称为壁流。壁流将导致填料层内汽液分布不均，使传质效率下降。为减少壁流现象，可间隔一定高度在填料层内设置液体在分布器。
选用槽盘式液体分布器，因为其具有集液和分液的功能，故槽盘式液体分布器是优良的液体收集及再分布装置。
1.5.6 SW6校核结果
第三部分 设备设计计算与选型 3.1苯∕甲苯精馏塔的设计计算 通过计算D=1.435kmol/h ， η=F D F D x x ，设%98=η可知原料液的处理量为F=7.325kmol/h ，由于每小时处理量很小，所以先储存在储罐里，等20小时后再精馏。故D=28.7h koml ,F=146.5kmol/h ,组分为18.0x =F ,要求塔顶馏出液的组成为90.0x D =,塔底釜液的组成为01.0x W =。 设计条件如下： 操作压力:4kPa （塔顶表压）； 进料热状况:自选； 回流比:自选； 单板压降:≤0.7kPa ； 全塔压降:%52=T E 。 3.1.1精馏塔的物料衡算 (1) 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 苯的摩尔质量 11.78M A =kg/kmol 甲苯的摩尔质量 13.92M B =kg/kmol 18.0x =F 90.0x D = 01.0x W = (2) 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 =F M 0.18×78.11+(1-0.18)×92.13=89.606kg/kmol =D M 0.9×78.11+(1-0.9)×92.13=79.512kg/kmol =W M 0.01×78.11+(1-0.01)×92.13=91.9898kg/kmol (3) 物料衡算 原料处理量 F=146.5kmol/h 总物料衡算 146.5=D+W 苯物料衡算 146.5×0.18=0.9×D+0.01×W 联立解得 D=27.89kmol/h W=118.52kmol/h
3.1.2 塔板数的确定 (1)理论板层数T N 的求取 苯—甲苯属理想物系，可采用图解法求理论板层数。 ①由物性手册查得苯—甲苯物系的气液平衡数据，绘出x —y 图，见下图3.1 图3.1图解法求理论板层数 ②求最小回流比及操作回流比。 采用作图法求最小回流比。在图中对角线上，自点e （0.45，0.45）作垂线ef 即为进料线（q 线），该线与平衡线的交点坐标为 667.0y q = 450.0x q = 故最小回流比为 1.1217 .0233 .045.0667.0667.09.0x y y x q q q min ==--= --= D R 取操作回流比为 R=22.21.12min =?=R ③求精馏塔的气、液相负荷 L=RD=2.2×27.89=61.358kmol/h
塔器设备的制作与安装方案分析 ——洪应波 一般塔器的直径大、高度高、吨位重、受热处理设备能力、运输条件及现场安装能力的限制，一般在制造厂内将塔器分段制造，发运到安装现场进行立置组装，制造安装难度很大。塔内件等与支承圈、联接板等均采用焊接连接形式，变形较大，公差很难保证，故而在制作、安装过程中需要采取相应的工艺措施进行严格控制。 1.设备的制作：a）塔体的分段，一般塔体高度很高，采取分段制作的手段必不可少。分段过程中尽量均匀、减少制作量、减小误差并利于下面的工序进行。b）要保证塔体的直线度就必须控制好每节筒节的圆度、直线度。卷圆过程中应应严格控制好每节筒节的纵向接头的对口错边量，使纵缝间隙保持一致，组焊后的棱角度、圆度、端面平行度、环向焊接接头的对口错边量必须严格按照工艺要求范围内进行。c）筒节组装成筒体时应按筒节的序号及上、下心线进行组装，每段筒体的筒节全部组装焊接、检验合格后在筒体外表面划出0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°共8条心线，检测每段塔体的直线度，并将8条心线
返至筒体内壁，以筒体下端面为基准，距下端面100 mm处的筒体内表面划出一条基准环线，以心线及基准环线作为划塔内支撑圈、接管开孔及分段口处用于现场组对的基准环线的基准。现场组对基准环线距下端面的理论距离为100mm。在各分段口处分别测量圆度、平面度及外圆周长并作好记录，以便进行现场调整组对。 2.塔内件的制作与安装：a)塔内件一般均采用焊接连接形式。此焊接至关重要，直接影响内件的顺利安装及工艺操作，故应严格按照焊接工艺卡和施工图纸的要求去施焊组装，塔体分段处留一层塔内件在塔体内不焊，现场合拢缝组对后再在塔内组装焊接。b）焊接完要进行焊渣清理。 3.塔器的预组装：塔体分别制造检验完毕后，在制造厂内按JB／T4710的规定进行无间隙预组装，对分段口处的超差圆度和总体直线度进行调整，预组装后的尺寸应满足图纸及相关标准的要求，预装检验合格后 每段塔体分段端口外表面处的0°、90°、180°、270°四条心线位置用白色油漆划出，并点焊现场组对定位工艺板，以便现场组对。 4.现场组对：a）塔体运至现场经复验合格后，将环缝从下至上一次进行空中组焊。b）检验基础是否满足安装要求，确定后把基础上表面清理干净。c）将裙座下段吊装到基础上，利用工艺垫铁进行主体找平、找正等相关工作。可采用经纬仪检查塔体的垂直度和其他要求。d）检验合格后做好检验记录，拧紧地脚螺栓、螺母，通过搭建的工装进行装配组对。e）采用经纬仪检查筒体的垂直度，利用钢尺检测塔体对口间隙和错边量，并复查管口方位。f）以上检测结果符合设计要求后点焊固定，焊缝的强度至少能够承受风载荷等其他外力。g）塔体周围应布置安全防护措施保
1压力容器主要由哪几部分组成分别起什么作用 压力容器由筒体，封头密封装置，开孔接管，支座，安全附件六大部件组成。筒体的作用：用以储存物料或完成化学反应所需要的主要压力空间。封头的作用：与筒体直接焊在一起，起到构成完整容器压力空间的作用。密封装置的作用：保证承压容器不泄漏开孔接管的作用：满足工艺要求和检验需要支座的作用：支撑并把压力容器固定在基础上安全附件的作用：保证压力容器的使用安全和测量，控制工作介质的参数 2固定式压力容器安全技术监察规程》在确定压力容器类别时，为什么不仅要根据压力高低，还要视压力与容积的乘积pV大小进行分类： 压力容器所蓄能量与其内部介质压力和介质体积密切相关：体积越大，压力越高，则储存的能量越大，发生爆破是产生的危害也就越大。而《固定式压力容器安全技术监察规程》在确定压力容器类别时是依据整体危害水平进行分类的，所以要这样划分. 3压力容器用钢的基本要求 较好的强度，良好的塑性，韧性，制造性能和与介质的相容性 4为什么要控制压力容器用钢的硫磷含量 硫能促进非金属夹杂物的形成，使塑性和韧性降低，磷能提高钢的强度，但会增加钢的脆性，特别是低温脆性，将硫磷等有害元素控制在较低的水平，就能大大提高钢材的纯净度，可以提高钢材的韧性，抗辐射脆化能力，改善抗应变时效性能，抗回火脆性和耐腐蚀性能 设计双鞍座卧式容器时，支座位置应该按照哪些原则确定试说明理由。 答：根据JB473规定，取A小于等于，否则容器外伸端将使支座界面的应力过大。因为当A=时，双支座跨距中间截面的最大弯矩和支座截面处的弯矩绝对值相等，使两个截面保持等强度。考虑到除弯矩以外的载荷，所以常区外圆筒的弯矩较小。所以取A小于等于。 当A满足小于等于时，最好使A小于等于。这是因为支座靠近封头可充分利用封头对支座处圆筒的加强作用。
浙江大学2003 —2004 学年第2学期期末考试 《过程设备设计》课程试卷 开课学院：材化学院任课教师：郑津洋 姓名：专业：学号：考试时间：分钟 １脆性断裂的特征是断裂时容器无明显塑性变形，断口齐平，并与轴向平行，断裂的速度快，常使容器断裂成碎片。（错误，断口应与最大主应力方向平行） ２有效厚度为名义厚度减去腐蚀裕量（错，有效厚度为名义厚度减去腐蚀裕量 和钢材负偏差） ３钢材化学成分对其性能和热处理有较大影响，提高含碳量可使其强度和可焊性增加。 （错误，提高含碳量可能使强度增加，但可焊性变差，焊接时易在热影响区出现裂纹） ４压力容器一般由筒体、封头、开孔与接管、支座以及安全附件组成。 （错，缺密封装置） ５盛装毒性程度为高度危害介质的容器制造时，容器上的焊接接头应进行100%射线或超声检测。 （对） ６承受均布载荷时，周边简支圆平板和周边固支圆平板的最大应力都发生在支承处。 （错周边简支发生在中心处） ７筒体是压力容器最主要的受压元件之一，制造要求高，因此筒体的制造必须用钢板卷压成圆筒并焊接而成。（错，也可以用锻造筒节、绕带筒体等） ８检查孔是为了检查压力容器在使用过程中是否有裂纹、变形、腐蚀等缺陷产生，所有压力容器必须开设检查孔。(错，在一定条件下，可以不开检查孔) 二、选择题（答案有可能多余于一个，每题2分,共16分） 1 《容规》适用于同时具备下列哪些条件的压力容器（ABCD） A 最高工作压力大于等于0.1MPa（不含液体静压力）； B 内直径（非圆形截面指其最大尺寸）大于等于0.15m； C 容积（V）大于等于0.025m3； D 盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。 2下列关于热应力的说法哪些不正确（AD） A 热应力随约束程度的增大而减小 B 热应力与零外载相平衡，不是一次应力 C 热应力具有自限性，屈服流动或高温蠕变可使热应力降低 D 热应力在构件内是不变的 3 下列说法中，正确的有（ BCD ）
User’s Request Specification 用户需求 提取前处理设备 二〇一三年六月
审批页： 修订历史纪录
目录 一、目的 二、范围 三、缩写与定义 四、依据的法律、法规及标准 五、工艺描述及原材料特性 六、主要指标 （一）生产能力： （二）设备技术描述： （三）设备材质： （四）设备焊接及处理 （五）工作环境及公用系统 （六）工艺指标 （七）功能描述 （八）主要配置 （九）安全控制 七、用户项目实施要求 （一）项目进度 （二）包装及运输 （三）设备吊装 （四）工厂验收测试FAT （五）现场最终验收测试SAT （六）培训 （七）维护要求 （八）提供文件 八、商务 （一）质保要求： （二）付款及发货条件 （三）其它
一、目的 用户需求文件（URS）是设备选型和设计的基本依据。此文件主要描述了该生产线的基本需求，包括：生产能力、生产工艺、操作需求、清洁需求、可靠性需求、防污染需求、防差错需求、法规要求等。 本文件的执行将记录和证明四川升和药业股份有限公司对供方提出的设备用户需求的具体内容.供方应以此为依据进行设备设计和制作。同时，这份用户要求文件也是开展后续相关验证工作的基础，并以此作为设备采购、招标及验收的依据。供应商应提供迄今为止被证实的标准技术，尤其是被证实符合本标准，同时供应商须指出其标准与本URS不符之处，并提供相应的解决方案及措施。 该标准由使用方提出，一旦与供应商商讨确认后，本（URS）文件将作为商务合同附件，具有其同等法律效应。 二、范围 （一）此文件所定义的URS是适用于本公司所需的生产设备及设施。 （二）文件中“必需”条款，需供应商制造时必须达到，制造商不可用其它技术代替。“期望”条款，需供应商制造时可选用不同的技术，但最终需符合使用方的需求。 （三）在本URS中用户仅提出基本的技术要求和设备的基本要求，并未涵盖和限制卖方设备具有更高的设计与制造标准和更加完善的功能、更完善的配置和性能、更优异的部件和更高水平的控制系统。投标方应在满足本URS的前提下，提供卖方能够达到的更高标准和功能的高质量设备及其相关服务。卖方的设备应满足中国GMP(2010年版）要求和有关设计、制造、安全、环保等规程、规范和强制性标准要求。如遇与卖方所执行的标准发生矛盾时，应按最高标准执行（强制性标准除外）。 （四）供货范围 设备组成如下：
《化工设备机械基础》 塔设备设计 课程设计说明书 学院：木工学院 班级：林产化工0 8 学号： 姓名：万永燕郑舒元 分组：第四组 目录
前言 摘要 塔设备是化工、石油等工业中广泛使用的重要生产设备。塔设备的基本功能在于提供气、液两相以充分接触的机会，使质、热两种传递过程能够迅速有效地进行；还要能使接触之后的气、液两相及时分开，互不夹带。因此，蒸馏和吸收操作可在同样的设备中进行。根据塔内气液接触部件的结构型式，塔设备可分为板式塔与填料塔两大类。板式塔内沿塔高装有若干层塔板(或称塔盘)，液体靠重力作用由顶部逐板流向塔底，并在各块板面上形成流动的液层；气体则靠压强差推动，由塔底向上依次穿过各塔板上的液层而流向塔顶。气、液两相在塔内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。填料塔内装有各种形式的固体填充物，即填料。液相由塔顶喷淋装置分布于填料层上，靠重力作用沿填料表面流下；气相则在压强差推动下穿过填料的间隙，由塔的一端流向另一端。气、液在填料的润湿表面上进行接触，其组成沿塔高连续地变化。目前在工业生产中，当处理量大时多采用板式塔，而当处理量较小时多采用填料塔。蒸馏操作的规模往往较大，所需塔径常达一米以上，故采用板式塔较多；吸收操作的规模一般较小，故采用填料塔较多。 板式塔为逐级接触式气液传质设备。在一个圆筒形的壳体内装有若干层按一定间距放置的水平塔板，塔板上开有很多筛孔，每层塔板靠塔壁处设有降液管。气液两相在塔板内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。板式塔的空塔气速很高，因而生产能力较大，塔板效率稳定，造价低，检修、清理方便 关键字 塔体、封头、裙座、。 第二章设计参数及要求 符号说明 Pc ----- 计算压力，MPa； Di ----- 圆筒或球壳内径，mm； [Pw]-----圆筒或球壳的最大允许工作压力，MPa； δ ----- 圆筒或球壳的计算厚度，mm； δn ----- 圆筒或球壳的名义厚度，mm； δe ----- 圆筒或球壳的有效厚度，mm；
大直径塔器裙座模板结构设计 摘要：本文以实例介绍大直径塔器裙座模板的结构和设计方法，提出了防止模板变形应采取的加强措施。 关键词：大直径塔器裙座模板结构设计 1.前言 塔器是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一。一般塔设备的高径比较大，要承受地震、风、偏心以及内压等载荷，为保证塔设备的安全可靠运行，其安装基础非常重要，必须进行可靠、合理的设计。但目前国内外有关塔设备基础设计的文献较少，有的只是定性介绍[1]，有的虽然有定量的介绍[2]，但不全面，特别是针对大直径塔器的基础设计几乎没有。为此，本文以实例介绍一种较为完整的大直径塔设备裙座基础模板的设计方法。 2.裙座模板 塔设备的基础一般由三部分组成：模板、混凝土地基及地脚螺栓。混凝土地基由土建专业设计，地脚螺栓一部分埋入混凝土地基中，裙座支撑的塔设备要用地脚螺栓固定在地基上。而裙座模板在地基之上，起到固定地脚螺栓位置的作用。模板制造材料一般为Q235-A。 现在以某公司的DN6000塔器的裙座模板为例，介绍模板结构，请看图一。因为直径比较大，无法整体运输，所以分为两部分，相互采取螺栓连接结构。为了防止运输时变形，设置了支撑角钢。 截面Z-Z请看图二。每个地脚螺栓外均套有一根定距管，定距管为标准钢管。此外，每间隔三个地脚螺栓间有一块支撑板，它和定距管一起，对模板起加强作用。
图一 图二
图三 A-A截面请看图三。上下支撑角钢与上下模板焊接，相互之间采用支撑板连接，同时在支撑板和支撑角钢上面打孔，采用螺栓连接使两部分模板联为一体。 C-C截面请看图四。此图进一步表示出上下支撑角钢和支撑板的关系。 E-E截面请看图五。此图表示出上下支撑角钢和上下模板的连接关系。 图六是I处放大图，更清楚地表示出定距管与上下模板的连接结构。 图四
过程设备设计试题及答案 浙江大学2003 —2004 学年第 2学期期末考试 《过程设备设计》课程试卷 开课学院: 材化学院任课教师: 郑津洋姓名: 专业: 学号: 考试时间: 分钟题序一二三四五六 ? 总分评阅人 得分 一、判断题(判断对或者错，错的请简要说明理由，每题2分，共16分) , 脆性断裂的特征是断裂时容器无明显塑性变形，断口齐平，并与轴向平行，断裂的速度快，常 使容器断裂成碎片。 (错误，断口应与最大主应力方向平行) , 有效厚度为名义厚度减去腐蚀裕量 (错，有效厚度为名义厚度减去腐蚀裕量 和钢材负偏差) , 钢材化学成分对其性能和热处理有较大影响，提高含碳量可使其强度和可焊性增加。 (错误，提高含碳量可能使强度增加，但可焊性变差，焊接时易在热影响区出现裂纹) , 压力容器一般由筒体、封头、开孔与接管、支座以及安全附件组成。 (错，缺密封装置) , 盛装毒性程度为高度危害介质的容器制造时，容器上的焊接接头应进行100%射线或超声检测。 (对) , 承受均布载荷时，周边简支圆平板和周边固支圆平板的最大应力都发生在支承处。 (错周边简支发生在中心处)
, 筒体是压力容器最主要的受压元件之一，制造要求高，因此筒体的制造必须用钢板卷压成圆筒 并焊接而成。(错，也可以用锻造筒节、绕带筒体等) , 检查孔是为了检查压力容器在使用过程中是否有裂纹、变形、腐蚀等缺陷产生，所有压力容器 必须开设检查孔。 (错，在一定条件下，可以不开检查孔) 二、选择题(答案有可能多余于一个，每题2分,共16分) 1 《容规》适用于同时具备下列哪些条件的压力容器 (ABCD) A 最高工作压力大于等于0.1MPa(不含液体静压力); B 内直径(非圆形截面指其最大尺寸)大于等于0.15m; 3C 容积(V)大于等于0.025m; D 盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。 2下列关于热应力的说法哪些不正确 (AD) A 热应力随约束程度的增大而减小 B 热应力与零外载相平衡，不是一次应力 C 热应力具有自限性，屈服流动或高温蠕变可使热应力降低 D 热应力在构件内是不变的 3 下列说法中，正确的有 ( BCD ) A 单层厚壁圆筒同时承受内压P和外压P时，可用压差简化成仅受内压的厚壁圆筒。 io B 承受内压作用的厚壁圆筒，内加热时可以改善圆筒内表面的应力状态。 C 减少两连接件的刚度差，可以减少连接处的局部应力。 D 在弹性应力分析时导出的厚壁圆筒微体平衡方程，在弹塑性应力分析中 仍然适用。
一、塔器的分类及用途 1.塔设备的作用： 2.塔器的分类:①按操作压力分②按单元操作分③按内件结构分：填料塔和 板式塔 3.填料塔的结构：①塔体②支座③人孔或手孔④吊柱及扶梯⑤操作平台 ⑥填料⑦除沫器，等等 4.板式塔的结构：①塔体②支座③人孔或手孔④吊柱及扶梯⑤操作平台⑥ 塔盘等。 5.填料塔使用场合：①分离程度要求高的情况②具有腐蚀性的物料的情况 ③容易发泡的物料的情况 6.板式塔使用场合：①液相负荷较小时②含固体颗粒，容易结垢，有结晶 的物料等。 二、填料塔 1.填料塔的特点： 2.填料分类：散装填料和规整填料 散装填料的分类：（1）环形填料（2）开孔环形填料（3）鞍形填料 （4）金属环矩鞍填料 规整填料分类：（1）丝网波纹填料（2）板波纹填料 填料的选用： 3.液体的分布器分类：（1）管式液体分布器：重力型和压力型（2）槽式液体 分布器（3）喷洒式液体分布器（4）盘式液体分布器 4.液体的分布器作用： 5.了解填料支撑的种类，结构 三、板式塔的种类 1、泡罩塔的结构 优点： 缺点： 2、浮阀塔的结构 优点： 缺点： 3、筛板塔的结构 优点： 缺点: 4、无降液管塔 5、导向筛板塔 6、斜喷型塔 四、板式塔的塔盘 1、板式塔的塔盘分类：溢流型和穿流型 2、板式塔的塔盘结构分类：①整块式塔盘：定距管式塔盘和重叠式塔盘 ②分块式塔盘 3、塔盘支撑结构种类，结构 五、塔设备的附件 1、除沫器的作用： 2、常用的除沫装置：丝网除沫器、折流板式除沫器、旋流板除沫器
3、吊柱的结构： 六、塔设备的计算 塔设备的各种载荷，计算中需要知道设计哪些载荷 塔设备标准的适用范围，什么样的设备，才算是塔设备 设计压力，设计温度如何考虑 材料的选择，负偏差，腐蚀裕量，最小厚度 1.了解塔设备的受力模型，塔设备受力模型的理论基础 地震受力模型 地震水平力如何计算， 地震垂直力如何计算；什么情况下考虑地震垂直作用力 地震弯矩如何计算 多质点的地震弯矩是如何叠加的 风载受力模型 风作用力的计算 风弯矩的计算 地震作用和风载作用是如何叠加的 2.塔设备强度计算包括哪些步骤 3.塔的固有周期，振型的概念是什么，又是如何参与到塔设备计算中的 七、塔设备零部件 1.裙座 1.1 裙座材料的选择，地脚螺栓的选择，许用应力的确定 1.2 裙座的类型，每种类型适用场合，每种结构有何要求 1.3 裙座与塔壳的连接形式，焊缝有和要求 1.4 排气孔，排气管和隔火圈的规格数量的确定 1.5 裙座上面引出管的结构如何设计 1.6检查孔规格，数量的确定 1.7地脚螺栓座的结构有哪些，每种结构尺寸如何确定的 2.塔壳 通常包括的元件有哪些，塔壳结构有哪些 3.静电接地板如何设置 4.地脚螺栓模板的用途，结构如何考虑 5.设置吊柱的目的（分段塔可不设置吊柱），结构尺寸的确定 6.塔设备吊耳如何选择，如何计算 八、设备法兰（专题讨论） 1）设备法兰的类型，以及各种类型的优缺点，各适用什么场合 2）设备法兰的标准号，在选用标准设备法兰需要注意什么 3）非标设备法兰如何计算，结构尺寸如何确定，怎样才算是最优设计 4）设备法兰材料有哪些，如何选择 5）设备法兰的制造，法兰的制造技术要求有哪些 九、螺栓和螺母， 1）螺栓材料选择，标准的选择，载荷计算
过程设备设计题解 1.压力容器导言 习题 1. 试应用无力矩理论的基本方程，求解圆柱壳中的应力（壳体承受气体内压p ，壳体中面半径为R ，壳体厚度为t ）。若壳体材料由 20R （ MPa MPa s b 245,400==σσ）改为16MnR （ MPa MPa s b 345,510==σσ）时，圆柱壳中的应力如何变化？为什么？ 解：○ 1求解圆柱壳中的应力 应力分量表示的微体和区域平衡方程式： δ σσθ φ z p R R - =+ 2 1 φσππ φsin 220 t r dr rp F k r z k =-=? 圆筒壳体：R 1=∞，R 2=R ，p z =-p ，r k =R ，φ=π/2 t pR pr t pR k 2sin 2== = φδσσφθ ○ 2壳体材料由20R 改为16MnR ，圆柱壳中的应力不变化。因为无力矩理论是力学上的静定问题，其基本方程是平衡方程，而且仅通过求解平衡方程就能得到应力解，不受材料性能常数的影响，所以圆柱壳中的应力分布和大小不受材料变化的影响。 2. 对一标准椭圆形封头（如图所示）进行应力测试。该封头中面处的长轴D=1000mm ，厚度t=10mm ，测得E 点（x=0）处的周向应力为50MPa 。此时，压力表A 指示数为1MPa ，压力表B 的指示数为2MPa ，试问哪一个压力表已失灵，为什么？ 解：○ 1根据标准椭圆形封头的应力计算式计算E 的内压力： 标准椭圆形封头的长轴与短轴半径之比为2，即a/b=2，a=D/2=500mm 。在x=0处的应力式为： MPa a bt p bt pa 1500250 102222 2 =???== = θθσσ ○ 2从上面计算结果可见，容器内压力与压力表A 的一致，压力表B 已失灵。 3. 有一球罐（如图所示），其内径为20m （可视为中面直径），厚度为20mm 。内贮有液氨，球罐上部尚有 3m 的气态氨。设气态氨的压力p=0.4MPa ，液氨密度为640kg/m 3 ，球罐沿平行圆A-A 支承，其对应中心角为120°，试确定该球壳中的薄膜应力。 解：○ 1球壳的气态氨部分壳体内应力分布： R 1=R 2=R ，p z =-p MPa t pR t pR pr t pR k 10020 210000 4.022sin 2=??===? = = = +θφφθφσσφδσσσ φ0 h
设备设计与选型 7.1全厂设备概况及主要特点 全厂主要设备包括反应器6台，塔设备3台，储罐设备8台，泵设备36台，热交换器19台，压缩机2台，闪蒸器2台，倾析器1台，结晶器2台，离心机1台，共计80个设备。 本厂重型机器多，如反应器、脱甲苯塔、脱重烃塔，设备安装时多采用现场组焊的方式。 在此，对反应器、脱甲苯塔等进行详细的计算，编制了计算说明书。对全厂其它所有设备进行了选型，编制了各类设备一览表（见附录）。 7.2反应器设计 7.2.1概述 反应是化工生产流程中的中心环节，反应器的设计在化工设计中占有重要的地位。 7.2.2反应器选型 反应器的形式是由反应过程的基本特征决定的，本反应的的原料以气象进入反应器，在高温低压下进行反应，故属于气固相反应过程。气固相反应过程使用的反应器，根据催化剂床层的形式分为固定床反应器、流化床反应器和移动床反应器。 1、固定床反应器 固定床反应器又称填充床反应器，催化剂颗粒填装在反应器中，呈静止状态，是化工生产中最重要的气固反应器之一。
固定床反应器的优点有： ①反混小 ②催化剂机械损耗小 ③便于控制 固定床反应器的缺点如下： ①传热差，容易飞温 ②催化剂更换困难 2、流化床反应器 流化床反应器，又称沸腾床反应器。反应器中气相原料以一定的速度通过催化剂颗粒层，使颗粒处于悬浮状态，并进行气固相反应。流态化技术在工业上最早应用于化学反应过程。 流化床反应的优点有： ①传热效果好 ②可实现固体物料的连续进出 ③压降低 流化床反应器的缺点入下： ①返混严重 ②对催化剂颗粒要求严格 ③易造成催化剂损失 3、移动床反应器 移动床反应器是一种新型的固定床反应器，其中催化剂从反应器顶部连续加入，并在反应过程中缓慢下降，最后从反应器底部卸出。反应原料气则从反应器底部进入，反应产物由反应器顶部输出，在移动床反应器中，催化剂颗粒之间没有相对移动，但是整体缓慢下降，是一种移动着的固定床，固得名。 本项目反应属于低放热反应，而且催化剂在小试的时候曾连续运行1000
常用塔器制作安装施工方案
塔器制作安装施工方案: 我公司承建贵公司的塔器的制作安装工作，已进入施工准备阶段，根据目前现场基本条件和设计要求，特编制施工方案如下，请审议。工程概况：我公司主要负责现场制作安装项目，总重量为Kg，_--年月日止年月的工期日，塔内件为不锈钢和碳钢组合件。 一、现场制作安装基本程序 1、塔体下料和预制按照设计和设计标准进行下料。筒体料预制，预制前视管口位置对钢板进行排列。取筒体直径展开长度，加工艺留量下料，并单边开设30 坡口，预制的单片弧板应与筒体的弧度相同。 2.下料时应保证每块板的两边要平行，对角线相等。 3、安装正装工具对基础进行放线，检查对角螺栓的位置，用经纬仪测°量标高是否正确，用标高为依据调整基础的水平度，并打出基础基准十字线。所有塔器现场安装采用正装，由底座
逐步向上制作安装，采用每4-6 米为一段向上组对主筒体。在空中作业进行组对和焊接时，汽车吊作为主要的施工工具，现场施工的台塔用25 吨吊车将筒体吊之塔高20 米左右，然后再用50 吨吊车进行吊装工作，距塔顶10 米左右时用110 吨吊车进行起吊，施工临时工作平台与工位祥见附图。 二.吊装注意事项 在每段筒体制作完成后，用吊车把上部塔体吊装到下部塔体上，由于起重重量较大并且是高空作业，在吊装前应做好以下工作： a、对下部塔体的上口水平找正，以确保整个塔体的垂直度，并焊接导向板，使上部筒体正确就位。 b、下部塔体的上部搭焊临时平台其标高应低与腰缘1100mm 左右，宽度不小500mm 便与施焊。 c、吊耳，吊耳厚度不小于40mm，宽度应大于300mm，四点吊装，保证吊装安全。超过额定负荷不吊（必须吊的物件，经有关部门研究审批，采取有效措施，方可吊运）； d、信号不明，重量不明，光线暗淡不吊；
塔设备设计 设计规范 塔设计规范如表。 表设计规范 规范标准号 《石油化工塔形设备设计规范》SH 3098-2011 《石油化工塔盘设备设计规范》SH 3088-1998 《石油化工钢制塔、容器现场组焊施工工艺标准》SH3524-1999 《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010 《建筑结构载荷规范》GB 50009-2001 设计要求 作为主要用于传质过程的塔设备，必须保证气液两相充分接触，以获得较高的传质效率；同时还应充分考虑设备的经济费用。为此，塔设备应满足以下基本要求： 1）气液两相充分接触，分离效率高； 2）生产能力大，即气液相处理量大； 3）操作弹性大，对气液相负荷波动具有较强的适应性，即能维持操作的稳定性，保持高的分离效率； 4）流体流动阻力小，流体通过塔设备的压降小； 5）结构简单可靠，材料耗用量少，制造安装容易，以降低设备投资，同时尽可能降低操作费用； 6）耐腐蚀和不易堵塞。 本厂有5个塔，我们对其进行了详细设计，并以精馏塔T201为例阐述详细
的计算和选型过程。 工艺参数设计 生产能力 根据Aspen模拟得到塔T201进料量为／h（泡点进料）,塔顶采出量为／h，塔底物料流量为／h。 操作参数 精馏塔T101操作参数如表。 表精馏塔T101操作参数 操作压力回流比进料状态理论板数进料位置 泡点进料301 物料衡算和能量衡算 （1）物料衡算 选取整个塔作为衡算系统，则其共有3股物料：进料、塔顶出料、塔底出料，故有 =+（单位：kmol / h）。 （2）能量衡算 同样选取整个塔作为衡算系统，则能量可分为两部分：加热负荷和冷却负荷。由Aspen 模拟结果可知，加热负荷为，冷凝负荷为。 基本结构设计 塔设备选型原则 气液传质分离用的最多的为塔式设备。它分为板式塔和填料塔两大类。板式塔和填料塔均可用作蒸馏、吸收等气液传质过程，但两者各有优缺点，根据具体
塔设备设计说明书 Prepared on 24 November 2020
《化工设备机械基础》 塔设备设计 课程设计说明书 学院：木工学院 班级：林产化工0 8 学号： 姓名：万永燕郑舒元 分组：第四组 目录
前言 摘要 塔设备是化工、石油等工业中广泛使用的重要生产设备。塔设备的基本功能在于提供气、液两相以充分接触的机会，使质、热两种传递过程能够迅速有效地进行；还要能使接触之后的气、液两相及时分开，互不夹带。因此，蒸馏和吸收操作可在同样的设备中进行。根据塔内气液接触部件的结构型式，塔设备可分为板式塔与填料塔两大类。板式塔内沿塔高装有若干层塔板(或称塔盘)，液体靠重力作用由顶部逐板流向塔底，并在各块板面上形成流动的液层；气体则靠压强差推动，由塔底向上依次穿过各塔板上的液层而流向塔顶。气、液两相在塔内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。填料塔内装有各种形式的固体填充物，即填料。液相由塔顶喷淋装置分布于填料层上，靠重力作用沿填料表面流下；气相则在压强差推动下穿过填料的间隙，由塔的一端流向另一端。气、液在填料的润湿表面上进行接触，其组成沿塔高连续地变化。目前在工业生产中，当处理量大时多采用板式塔，而当处理量较小时多采用填料塔。蒸馏操作的规模往往较大，所需塔径常达一米以上，故采用板式塔较多；吸收操作的规模一般较小，故采用填料塔较多。 板式塔为逐级接触式气液传质设备。在一个圆筒形的壳体内装有若干层按一定间距放置的水平塔板，塔板上开有很多筛孔，每层塔板靠塔壁处设有降液管。气液两相
在塔板内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。板式塔的空塔气速很高，因而生产能力较大，塔板效率稳定，造价低，检修、清理方便 关键字 塔体、封头、裙座、。 第二章设计参数及要求 符号说明 Pc ----- 计算压力，MPa； Di ----- 圆筒或球壳内径，mm； [Pw]-----圆筒或球壳的最大允许工作压力，MPa； δ ----- 圆筒或球壳的计算厚度，mm； δn ----- 圆筒或球壳的名义厚度，mm； δe ----- 圆筒或球壳的有效厚度，mm； t] [δ----- 圆筒或球壳材料在设计温度下的许用应力，MPa； t δ ------ 圆筒或球壳材料在设计温度下的计算应力，MPa； φ ------ 焊接接头系数； C ------- 厚度附加量，mm；
《化工设备设计基础》 课程设计计算说明书 学生姓名：学号： 所在学院： 专业： 设计题目： 指导教师： 2011年月日 目录 一.设计任务书 (2)
二.设计参数与结构简图 (4) 三.设备的总体设计及结构设计 (5) 四.强度计算 (7) 五.设计小结 (13) 六.参考文献 (14) 一、设计任务书 1、设计题目 根据《化工原理》课程设计工艺计算内容进行填料塔（或板式塔）设计。
设计题目： 各个同学按照自己的工艺参数确定自己的设计题目：填料塔（板式塔）DNXXX设计。 例：精馏塔（DN1800）设计 2、设计任务书 2.1设备的总体设计与结构设计 （1）根据《化工原理》课程设计，确定塔设备的型式(填料塔、板式塔)； （2）根据化工工艺计算，确定塔板数目(或填料高度)； （3）根据介质的不同，拟定管口方位； （4）结构设计，确定材料。 2.2设备的机械强度设计计算 （1）确定塔体、封头的强度计算。 （2）各种开孔接管结构的设计，开孔补强的验算。 （3）设备法兰的型式及尺寸选用；管法兰的选型。 （4）裙式支座的设计验算。 （5）水压试验应力校核。 2.3完成塔设备装配图 （1）完成塔设备的装配图设计，包括主视图、局部放大图、焊缝节点图、管口方位图等。 （2）编写技术要求、技术特性表、管口表、明细表和标题栏。 3、原始资料 3.1《化工原理》课程设计塔工艺计算数据。 3.2参考资料： [1] 董大勤.化工设备机械基础[M].北京：化学工业出版社，2003. [2] 全国化工设备技术中心站.《化工设备图样技术要求》2000版[S]． [3] GB150-1998.钢制压力容器[S]． [4] 郑晓梅.化工工程制图化工制图[M]．北京：化学工业出版社，2002. [5] JB/T4710-2005.钢制塔式容器[S]． 4、文献查阅要求
第五章储运设备 1 设计双鞍座卧式容器时，支座位置应按哪些原则确定？说明理由。双鞍座卧式储罐的受力状态可简化为受均布载荷的外伸简支梁，由材料力学可知当外伸长度A=0.207时，跨度中央的弯矩与支座截面处弯矩绝对值相等，所以一般近似取A≤0.02L，其中L为两封头切线间的距离，A为鞍座中心线至封头切线间距离2）当鞍座邻近封头时，封头对支座处的筒体有局部加强作用，为充分利用加强效应，在满足A≤0.2L下应尽量满足A≤0.5R0 （R0为筒体外径） 3卧式容器支座截面上部有时出现“扁塌”现象是什么原因？措施？原因：当支座截面处的圆筒不设加强圈，且A<0.5Ri时，由于支座处截面受剪力作用而产生周向弯矩，在周向弯矩作用下，导致支座处圆筒上半部发生变形，产生所“扁塌”现象。 措施： 1）设置加强圈 2)A<0.5Ri,使支座靠近封头布置，利用加强圈或封头的加强作用 3）补设加强圈，且A<0.5Ri 4 双鞍座卧式容器中应计算哪些应力？分析这些应力如何产生的？(1)圆筒上的轴向应力，由轴向弯矩引起 2）支座截面处圆筒和封头上的切应力和封头的附加拉伸应力，由横向剪力引起3）支座截面处圆筒的周向弯曲应力，由截面上切应力引起 4）支座截面处圆筒的周向压缩应力，通过鞍座作用于圆筒上的载荷所导致 5 鞍座包角对卧式容器筒体应力和鞍座自身强度有何影响？ 鞍座包角θ时鞍式支座设计时需要的一个重要参数，其大小不仅影响鞍座处圆筒截面上的应力分布，而且也影响卧式储罐的稳定性及储罐支座系统的重心高低。鞍座包角小，则鞍座重量轻，但是储罐一支座系统的重心较高，且鞍座处筒体上的应力较大。常用包角有120，135，150 6 在什么情况下应对双鞍座卧式容器进行加强圈加强？ 如卧式储罐支座因结构原因不能设置在靠近封头处，且圆筒不足以承受周向弯矩
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工艺设计及设备选型方案
一、基本设计条件 1、原有污水处理工艺流程 山西襄矿集团沁县华安焦化有限公司污水处理满足国家及相关行业标准。要求流量为130m3/h（其中年产130万吨的焦化装置焦化废水处理流量为：100m3/h，焦炉煤气综合利用制液化天然气（LNG）项目建成投产后将产生流量为30m3/h生产废水也将一并引至该污水处理厂集中处理）。 包括本工程及相关配套设施的设计、采购、施工、安装调试、负荷试车、试运行、完成功能考核、人员培训、技术服务直至竣工验收合格，以及缺陷修复、在质量保证期内的工程质量保证/保修义务全过程的交钥匙工程。 原来焦化废水处理系统设计文件包括：事故池及预处理、生化处理单元、高级氧化单元、膜法深度处理单元及配套所有辅助设施。但高级氧化单元、膜法深度处理单元没有施工。实际上，已建设施工的内容主要包括： 1）事故池1座（平面尺寸20*18） 2）调节池1座（平面尺寸12*18） 3）除油池1座（平面尺寸：12*7.85，分2格） 4）浮选系统1套
5）厌氧池2座（总体尺寸：26*9） 6）缺氧池2座（总体平面尺寸：26*13） 7）好氧池2座（总体尺寸：35*26*5.9） 8）二次沉淀池1座（Φ14m） 9）混凝沉淀池1座（Φ12m） 10）污泥浓缩池1座（Φ6m） 11）鼓风机3台，D60-1.7，N=185KW 12）综合厂房1座（平面尺寸：6*44.5） 13）1#集水池1座（平面尺寸：4*10） 14）2#集水池1座（平面尺寸：4*6） 15）3#集水池1座（平面尺寸：4*5） 16）清水池1座（平面尺寸：4*7） 17）污泥脱水机1套。 （2）、现有工艺流程： 蒸氨废水→除油池→气浮池→调节池→厌氧池→缺氧池→好氧池→二次沉淀池→混凝沉淀池→清水池（达标后送熄焦沉淀池）。现有工艺出水水质：
《化工过程设备设计》期末复习题及答案 一、名词解释 1．外压容器 内外的压力差小于零的压力容器叫外压容器。 2．边缘应力 由于容器的结构不连续等因素造成其变形不协调而产生的附加应力为边缘应力。 3．基本风压值 以一般空旷平坦的地面、离地面10米高处，统计得到的30年一遇10分钟平均最大风速为标准计算而得的值叫基本风压值。 4．计算厚度 由计算公式而得的壁厚叫计算壁厚。 5．低压容器 对内压容器当其设计压力为 1.6MPa P 1MPa 0<≤.时为低压容器。 6．等面积补强法 在有效的补强范围内，开孔接管处的有效补强金属面积应大于或等于开孔时减小的金属面积。 7．回转壳体 一平面曲线绕同一平面的轴旋转一周形成的壳体为回转壳体。 8．公称压力 将压力容器所受到的压力分成若干个等级，这个规定的标准等级就是公称压力。 9．计算压力 在相应设计温度下，用以确定容器壁厚的压力为计算压力。 10．20R 20表示含碳量为0.2%，R 表示容器用钢。 11．设计压力 设定在容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷，其值不低于工作压力。 12．强制式密封 完全依靠螺栓力压紧垫片使之密封为强制式密封。 13．强度 构件在外力作用下不至发生过大变形或断裂的能力。 14．临界压力
导致外压圆筒失稳的外压为临界压力。 15．主应力 在单元体的三对相互垂直的平面上只作用有正应力而无剪应力，这样的平面为主平面。在主平面上作用的正应力为主应力。 16．内压容器 内外压力差大于零的压力容器叫内压容器。 17．强度 构件抵抗外力作用不致发生过大变形或断裂的能力。 18．无力矩理论 因为容器的壁薄，所以可以不考虑弯矩的影响，近似的求得薄壳的应力，这种计算应力的理论为无力矩理论。 19．压力容器 内部含有压力流体的容器为压力容器。 20.薄膜应力 由无力矩理论求得的应力为薄膜应力。
一、前言 精馏是利用液体混合物中各组分挥发度的不同并借助于多次部分汽化和部分冷凝达到轻重组分分离的方法，是工业上应用最广的液体混合物分离操作，广泛用于石油、化工、轻工、食品、冶金等部门。为此，掌握气液相平衡关系，熟悉各种塔型的操作特性，对选择、设计和分析分离过程中的各种参数是非常重要的。 本设计包括设计方案的选取，主要设备的工艺设计计算——物料衡算、操作线方程、设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算，辅助设备的选型，工艺流程图，主要设备的工艺条件图等内容。通过对精馏塔的运算，调试塔的工艺流程、生产操作条件及物性参数是否合理，换热器和泵及各种接管尺寸的选用是否正确，以保证精馏过程的顺利进行并使效率尽可能的提高。 二．设计任务书 1．设计题目 精馏塔及其主要附属设备设计 2．工艺条件 生产能力：25吨/小时（料液） 年工作日：300工作日 原料组成：34%的二硫化碳和66%的四氯化碳（摩尔分率，下同） 产品组成：馏出液 97%的二硫化碳，釜液5%的二硫化碳 操作压力：塔顶压强为常压 进料温度：58℃ 进料状况：饱和液体泡点进料 加热方式：直接蒸汽加热 塔型：板式塔 3．设计内容 1．确定精馏装置流程; 2．工艺参数的确定； 基础数据的查取及估算，工艺过程的物料衡算及热量衡算，理论塔板效率，实际塔板数等。 3．主要设备的工艺尺寸计算； 板间距，塔径，塔高，溢流装置，塔盘布置等。 4．流体力学计算； 流体力学验算，操作负荷性能图及操作弹性。 5.主要附属设备设计计算及选型.
4.设计结果总汇 将精馏塔的工艺设计计算的结果列在精馏塔的工艺设计计算结果总 5.参考文献 列出在本次设计过程中所用到的文献名称、作者、出版社、出版日期。 三．精馏塔的设计计算 【主要基础数据】:
塔器设计要点 1.筒体分段原则: 1.1.计算自振周期和地震载荷时的计算分段 1.1.1.对于不等截面的塔(包括等直径不等厚或不等直径塔),在计算基本振型自振周期 和地震载荷时,将其视为多自由度体系(多质点),因此将塔沿高度分解为若干计算段,各段的质量可处理为作用在该段高度中以处的集中质量.考虑到足够高的计算精确度,宜将塔分为10个等高段. 1.1. 2.对于等直径等厚度的塔,计算自振周期无需分段,但在计算地震载荷时仍需将塔分 为若干等高段(10段为宜). 1.2.计算风载荷时塔的计算分段 1.2.1.对于等截面塔(等直径,等厚度),一般将距地面高度10m以下作第一计算段,其它 的计算段一般取每段小于或等于10m; 1.2.2. .对于不等截面的塔(不等直径,不等厚),宜按截面变化情况分段(即相同直径,相同 厚度为一段),当然也可取与自振同期地震载荷计算时相同段数. 1.3.壁厚分段 1.3.1对于塔壁厚取决于压力载荷(内压或外压),且为同一材料时,塔体(裙座除外)可取 同一厚度。但对满液操作的塔，需考虑液柱静压力。因此应根据不同高度处的计算压力决定是否采用同一厚度段。 1.3. 2.当塔壁厚是由风载荷或地震载荷控制时，由于风或地震载荷引起的弯矩随塔高 自上而下递增，因此从等强度及结构设计的合理性考虑，应将塔体分为自上而下逐段递增的厚度段。 其不同厚度段的划分原则如下： （1） 从制造、经济合理等因素考虑，不同壁厚段数不宜太多，以最多不超过5个壁厚段（不包括裙座） （2） 相邻段的壁厚不宜过大，碳钢和低碳钢塔体厚度差一般为2~4mm；不锈钢为1~2mm （3） 在保证强度和结构设计的前提下，同一壁厚段的长度宜控制在5~10m范围内，同时应尽量考虑钢板宽度规格，且是钢板宽度的整数倍。 （4） 有变径段（锥体）时，变径过渡段的锥壳厚度不得小于与其连接的上下圆筒的厚者。 2.裙座 2.1.当符合以下条件之一时，裙座应设与塔底封头（或筒体）材料相同的过渡短节。 （1）塔釜设计温度大于250℃或低于-20℃ （2）裙座筒体与塔釜封头相焊后，将影响塔釜材料性能（如不锈钢、铬钼钢、低温钢等） （3）过渡段的长度规定：当塔釜设计温度大于350℃或低于-20℃，过渡段长度是保温厚的4~6倍，且不小于500mm；当塔釜设计温度在-20℃~350℃之间时， 过渡段长度不小于300mm。