《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：
2006 年 月 日 1
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
2
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（板式塔）设计。各个同学按照自己的工艺参数确定设计题目：填料塔（板式塔）DNXXX设计。
设计题目：
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。
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、课程设计题目
管壳式换热器的设计
二、课程设计内容
1．管壳式换热器的结构设计
包括：管子数n，管子排列方式，管间距的确定，壳体尺寸计算，换热器封头选择，容器法兰的选择，管板尺寸确定塔盘结构，人孔数量及位置，仪表接管选择、工艺接管管径计算等等。
2. 壳体及封头壁厚计算及其强度、稳定性校核
（1）根据设计压力初定壁厚；
（2）确定管板结构、尺寸及拉脱力、温差应力；
（3）计算是否安装膨胀节；
（4）确定壳体的壁厚、封头的选择及壁厚，并进行强度和稳定性校核。
3. 筒体和支座水压试验应力校核
4. 支座结构设计及强度校核
包括：裙座体（采用裙座）、基础环、地脚螺栓
5. 换热器各主要组成部分选材，参数确定。
6. 编写设计说明书一份
7. 绘制2号装配图一张，Auto CAD绘3号图一张（塔设备的）。
三、设计条件
气体工作压力
管程：半水煤气0.75MPa
壳程：变换气 0.68 MPa
壳、管壁温差55℃，tt＞ts
壳程介质温度为220-400℃，管程介质温度为180-370℃。
由工艺计算求得换热面积为140m2，每组增加10 m2。
四、基本要求
1.学生要按照任务书要求，独立完成塔设备的机械设计；
2.设计说明书一律采用电子版，2号图纸一律采用徒手绘制；
3.各班长负责组织借用绘图仪器、图板、丁字尺；学生自备图纸、橡皮与铅笔；
4.画图结束后，将图纸按照统一要求折叠，同设计说明书统一在答辩那一天早上8：30前，由班长负责统一交到HF508。
5.根据设计说明书、图纸、平时表现及答辩综合评分。
五、设计安排 2 内 容 化工设备设计的基本知识 管壳式换热器的设计计算 管壳式换热器结构设计 管壳式换热器设计制图 设计说明书的撰写
设计人 李海鹏
吴彦晨 王宜高
六、说明书的内容
1.符号说明
2.前言
（1）设计条件；
（2）设计依据；
