板式塔设备机械设计说明

1 板式塔设备机械设计任务书1.1 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：塔体径mm D i 2000=，塔高m 30，工作压力为MPa 2.1，设计温度为300℃，介质为原油，安装在郊区，地震强度为7度，塔安装55层浮阀塔板，塔体材料选用16MnR ，裙座选用A Q -235。

1.2 设计容（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。

1.3.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（A3图纸）2 塔设备已知条件及分段示意图已知设计条件分段示意图塔体径i D 2000mm 塔体高度H 30000mm 设计压力P 1.2MPa 设计温度t300℃ 塔 体材料16MnR 许用应力[σ]170MPa [σ]t144MPa设计温度下弹性模量E MPa 51086.1⨯常温屈服点s σ 345MPa 厚度附加量C 2mm 塔体焊接接头系数φ0.85介质密度ρ 3/800m kg塔盘数N55 每块塔盘存留介质层高度w h100mm 基本风压值0q 500N/㎡ 地震设防烈度 7度 场地土类别 II 类 地面粗糙度 B 类 偏心质量e m 4000kg 偏心距e 2000mm 塔外保温层厚度s δ 100mm保温材料密度2ρ 3/300m kg材料 Q235-A 裙许用应力t s ][σ 86MPa 常温屈服点s σ235MPa3 塔设备设计计算程序及步骤3.1 按设计压力计算塔体和封头厚度3.2 塔设备质量载荷计算3.3 自振周期计算3.4 地震载荷与地震弯距计算mgH3.5 风载荷与风弯距计算3.6 偏心弯距3.7 最大弯距3.8 圆筒轴向应力校核和圆筒稳定校核3.12 地脚螺栓计算3.13 计算结果4 计算结果总汇1 按设计压力计算塔体和封头厚度4 后记本设计的任务是进行一蒸馏塔与裙座的机械设计。

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。

塔设备设计说明书塔设备设计说明书概述塔设备的设计和选型是建⽴在对循环吸收⼯段、精制⼯段流程的模拟、优化的基础上。

在满⾜⼯艺要求的条件下，考虑设备的固定投资费⽤和操作费⽤，进⾏进⼀步模拟计算、设计和选型。

设计主要包括⼯艺参数设计、基本参数设计和机械设计。

⼯艺参数设计对该塔的⽣产能⼒、分离效果、物料和能量等操作参数作了设计；基本参数设计部分完成了塔设备的选型、填料的选型和参数设计塔板负荷性能校核等内容的设计；机械⼯程设计部分设计内容为塔设备的材质壁厚、封头、开⼝和⽀座地基等，同时对塔的机械性能做了校核。

我们完成了对全⼚2 座塔设备的⼯艺参数设计、基本参数设计和机械设计，并选取其中最有代表性的⼆氧化碳吸收塔给出了详细的计算和选型说明。

详细的设备装配图见⼯艺设计施⼯图。

烟道⽓吸收塔设计说明书第1 部分概要烟道⽓吸收塔是吸收的关键设备之⼀，其作⽤是贫液吸收烟道⽓中的⼆氧化碳，从⽽达到使⼆氧化碳从烟道⽓中分离的⽬的。

塔的吸收能⼒直接影响到⼆氧化碳的回收率。

吸收塔的设计应符合⼀下塔设备的基本要求：1⽣产能⼒⼤，即⽓液处理量⼤；2分离效率⾼，即⽓液相能充分接触；3 适应能⼒及操作弹性⼤，即对各种物料性质的适应性强并且在负荷波动时能维持操作稳定，保持较⾼的分离效率；4流体流动阻⼒⼩，即⽓相通过每层塔板或单位⾼度填料层的压降⼩；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；设计说明书包括⼯艺参数设计、基本结构设计和机械⼯程设计三部分。

⼯艺参数设计对该塔的⽣产能⼒、吸收效果、物料和能量等操作参数作了设计；基本参数设计部分完成了塔设备的选型、填料的选型和参数设计、塔板负荷性能校核等内容的设计；机械⼯程设计部分设计内容为塔设备的材质壁厚、封头、开⼝和⽀座地基等，同时对塔的机械性能做了校核。

第2 部分⼯艺参数设计2.1 ⽣产能⼒项⽬年产⼗万吨⼆氧化碳，根据物料横算，⽓体进料量为7119.88kg/h ，液体进料量为294619kg/h ，塔顶物流量为54990.8kg/h ，塔底物流量为309748Kg/h 。

一、设计任务1.结构设计任务完成各板式塔的总体结构设计，绘图工作量折合A1图共计4张左右，具体包括以下内容：⑴各塔总图1张A0或A0加长；⑵各塔塔盘装配及零部件图2张A1 02.设计计算内容完成各板式塔设计计算说明书，主要包括各塔主要受压元件的壁厚计算及相应的强度校核、稳定性校核等内容。

二、设计条件1.塔体内径D i = 2000mm，塔高巴=59.299m ;2.设计压力p c=2.36MPa，设计温度为t =90 C ;3.设置地区：山东省东营市，基本风压值q o=48OPa,地震设防烈度8度，场地土类别III类，地面粗糙度是B类；4.塔内装有N=94层浮阀塔盘；开有人孔12个，在人孔处安装半圆形平台12 个，平台宽度B=900mm，高度为1200mm ;5.塔外保温层厚度为S s=100mm，保温层密度p 2=350 kg / m3;三、设备强度及稳定性校核计算1.选材说明已知东营的基本风压值q°=480Pa，地震设防烈度8度，场地土类别III类；塔壳与裙座对接；塔内装有N=94层浮阀塔盘；塔外保温层厚度为S s=100mm，保温层密度p32=350kg/m ；塔体开有人孔12个，在人孔处安装半圆形平台12个，平台宽度B=900 mm，高度为1200 mm ；设计压力p c=2.36MPa，设计温度为t = 90 C ；壳3 mm，裙座厚度附加量2 mm ；焊接接头系数取为0.85；塔内径D = 2000mm。

通过上述工艺条件和经验，塔壳和封头材料选用Q345R。

对该塔进行强度和稳定计算。

2.主要受压元件壁厚计算本部分应包括常压塔的主要筒体及椭圆封头等重要受压元件的壁厚计算，裙座厚度先按经验值取。

I塔壳和封头材料选用Q345R[ R eL CR^oJ =325,[<j]t =l85MPa（16<6 兰36）] 直径D i = 2000mm段圆筒及封头：圆筒：p P c D 2.36 汉2000 “仆t 15.12mm2 <j]t © _ p 2 X 185 X 0. 85 — 2. 36封头：•P c DK 2.36 x 2000x 1、h c! 15.06mm 2[町5 _ 0 5p 2 x 185 x 0. 85 — 0. 5 x 2. 36经圆整后，塔壳厚度取为22mm，封头厚度取为24mm，裙座壳厚度取为18mm。