任务书DN4000水煤气洗涤塔设计

摘要煤制油是以煤炭为原料生产液体燃料和化工原料的煤化工技术简称。

通常有两种技术路线，直接液化和间接液化。

本次设计采用煤间接液化中的多元料浆气化技术。

多元料浆气化是一种气流床加压气化专利技术，该技术主要有料浆制备和气化两部分组成，料浆制备是以一种或多种的含碳固态物质为原料，经一次湿磨制成气化料浆，浆体呈非牛顿型流体中的假塑性流体特征，料浆稳定，易于泵送；料浆气化是通过加料泵加压送入气化炉，与氧气在气化炉内进行气化反应，生成以CO和H为主要组成的粗合成气。

2在上述基础上，参考相关的资料和标准对气化、变换工段的设备进行了合理布局；并编制了气化、变换设备一览表，物料流程图，工艺管道及仪表流程图，设备平面布置图和立面布置图。

关键词：煤制油；间接液化；水煤浆；气化AbstractThe Coal liquefaction is the abbreviation of the coal chemical technology to produce industrial chemicals and liquid fuel with coal for raw material. Usually, there are two technical routes: direct coal liquefaction and indirect coal liquefaction.This design uses indirect coal liquefaction of the multiple pulp gasification technology. Multiple pulp gasification is a kind of air bed pressurized gasification patent technology, the technology is mainly two parts : pulp preparation and gasification. the preparation of The pulp uses one or more of the solid material containing carbon as raw material, after a wet grinding into gasification pulp, Paste is the fluid of Newton plastic fluid characteristics of false, Pulp stable, easy to pumping; The gasification of slurry into the gasifier is pressurized through the feed pump , with oxygen in the gasifier ,the gasification reaction of the crude synthesis gas composed mainly of CO and H2.On the basis of the above,reference materials and standard for gasification, transformation process and equipment to carry out the reasonable layout.And the preparation of gasification, transform equipment list, process flow diagram, process piping and instrumentation diagrams, equipment layout and vertical layout.Key words: coal to liquids; indirect liquefaction; coal water slurry; gasification目录引言 (1)第1章总论 (2)1.1项目概述 (2)1.2 设计依据 (2)1.3 设计指导思想 (2)1.4设计原则 (2)1.5 厂址概况 (2)1.6 厂地的水文地质状况及气候条件 (2)第2章煤制油简介 (4)2.1 煤制油的意义 (4)2.2 煤气化方案的分类 (4)2.2.1 移动床气化 (4)2.2.2 流化床气化 (5)2.2.3 气流床气化 (5)2.3 工艺说明 (6)2.3.1 多元料浆制备系统 (6)2.3.2 多元料浆气化系统 (7)第3章气化、变换工艺计算 (10)3.1 气化过程 (10)3.1.1 气化炉计算实例 (10)3.1.2 水洗塔计算 (20)3.2 变换过程 (22)3.2.1 变换炉计算 (22)3.2.2 低压蒸汽发生器 (25)第4章设备的计算与选型 (29)4.1 气化炉 (29)4.1.1 已知条件 (29)4.1.2 计算 (29)4.2 变换炉 (30)4.3 低压蒸汽发生器 (31)4.3.1 传热面积的确定 (32)4.3.2 管子数的确定 (32)4.3.3 管子的排列方式 (33)4.3.4 壳体直径的确定 (33)4.3.5 壳体厚度的计算 (33)4.3.6 换热器封头的确定 (33)结论 (35)参考文献 (36)谢辞 (37)引言在我国的自然资源中, 基本特点是富煤、贫油、少气。

DN1400泡罩塔设计开题报告设计开题报告题目DN1400 泡罩塔设计学生姓名班级学号专业1、课题研究目的与意义塔设备是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一。

它可使气液或液液两相间进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的。

可在塔设备中完成常见的单元操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等。

此外，工业气体的冷却与回收、气体的湿法净制和干燥以及兼有气液两相传质和传热的增湿、减湿等。

在化工、石油化工、炼油厂中，塔设备的性能对于整个装置的产品质量和环境保护等各个方面都有重大影响。

塔设备的设计和研究受到化工炼油等行业的极大重视。

板式精馏塔中溶液经过一块塔板即相当于一次相平衡，塔板的数目越多则分离效果越明显，但同时塔板费用也越高，故需要根据实际的费用及操作要求来确定塔板的数目。

塔板是板式塔的主要构件，分为错流式塔板和逆流式塔板两类，工业中以错流式为主，常用的错流式塔板有：泡罩塔板，筛孔塔板，浮阀塔板。

泡罩塔是典型的板式塔，长期以来在蒸馏、吸收等单元操作所使用的塔设备中曾占有主要地位，近几十年来由于塔设备有很大进展，出现了许多性能良好的新塔型，才使泡罩塔的应用范围和在塔设备中所占的比重都有所减少。

但泡罩塔并不因此失去重要性，因为其具有以下优点：（1）塔板效率较高。

（2）操作弹性较大，在负荷变动范围较大时仍能保持较高的效率。

（3）生产能力较大。

（4）液气比的范围大。

（5）不易堵塞，能适应多种介质。

（6）操作稳定可靠。

泡罩塔的不足之处在于结构复杂、造价高、安装维修麻烦以及气相压力降较大。

然而泡罩塔经过长期的实践，积累的经验比其他任何塔型都丰富。

常用的泡罩已经标准化。

给定设计参数如下：塔内径：1400mm塔高：36m 设计压力：0.26MPa设计温度：120℃ 腐蚀余量：4mm安装地区：自定2、国内、外现状及发展趋势当今世界上已在工业装置上使用的板式塔类型已不下几十种，但常用的主要类型则为浮阀塔、筛板塔及泡罩塔，其中浮阀塔和筛板塔占大多数，泡罩塔及其他类型约占20%左右，我国目前最通用的板式塔类型也是上述三大类，只是还没有各类塔型所占比例的明确统计，不过从某些局部数据来看，泡罩塔所占比重比国外高。

课程设计吸收塔-完成版⽬录设计任务书 (1)1、流程及流程说明 (2)2、物料衡算 (2)3、填料塔的⼯艺尺⼨计算 (3)3.1塔径D的计算 (3)3.2液体喷淋密度的核算 (4)3.3填料层⾼度的计算 (4)3.3.1传质单元⾼度的计算 (4)3.3.2传质单元数的计算 (4)3.4塔附属⾼度的计算 (6)4、填料层压降的计算 (7)5、其他附属塔内件的选择 (7)5.1液体分布器的选择 (7)5.1.1布液计算 (8)5.2液体再分布器的选择 (8)5.3填料⽀承装置的选择 (9)6、吸收塔流体⼒学参数计算 (9)7、吸收塔主要接管的尺⼨计算 (9)7.1液体进料接管 (10)7.2⽓体进料接管 (10)8、总结 (10)附表 (12)参考⽂献 (12)设计任务书⼀、设计题⽬：填料吸收塔的设计⼆、设计任务：设计⽤⽔吸收SO2的常压填料塔，操作温度20℃，操作压⼒101.325KPa。

三、设计条件：1、⽓体混合物成分：空⽓和SO2；2、SO2的含量：4%3、混合⽓体流量：4000 m3/h4、操作温度：293K；5、混合⽓体压⼒：101.325KPa；6、回收率：95%四、设计项⽬：1、确定吸收流程；2、物料衡算，确定塔顶、塔底的⽓液流量和组成；3、选择填料、计算塔径、填料层⾼度、填料的分层、塔⾼的确定。

4、流体⼒学特性的校核：液⽓速度的求取，喷淋密度的校核，填料层压降△P的计算。

5、附属装置的选择与确定：液体喷淋装置、液体再分布器、⽓体进出⼝及液体进出⼝装置、栅板。

五、设计要求：1、设计说明书内容包括：⑴、⽬录和设计任务书；⑵、流程图及流程说明；⑶、计算（根据计算需要，作出必要的草图，计算中所采⽤的数据和经验公式应注明其来源）；⑷、设计计算结果表；⑸、对设计成果的评价及讨论；⑹、参考⽂献。

2、设计图纸：绘制⼀张填料塔装置图1.流程及流程说明：⼆氧化硫炉⽓经由风机从塔底⿎⼊填料塔中，与由离⼼泵送⾄塔顶的清⽔逆流接触，在填料的作⽤下进⾏吸收。

化工原理课程设计任务书设计题目填料吸收塔设计—15主要内容1、设计方案简介：对给定或选定的工艺流程、主要设备进行简要论述；2、主要设备的工艺设计计算：物料衡算、能量衡算、工艺参数的选定、填料塔结构设计和工艺尺寸的设计计算；3、辅助设备的选型4、绘流程图：以单线图的形式描绘，标出主体设备和辅助设备的物料方向、物流量、能流量。

5、吸收塔的设备工艺条件图6、编写设计计算说明书设计参数用清水吸收空气中的NH3气体，混合气体处理量5000m3/h，其中NH3含量为0.14kg/m3干空气（标态），干空气温度为25℃，相对湿度为70%，要求净化气中NH3含量不超过0.07%（体积分数），气体入口温度40℃，入塔吸收剂中不含NH3，水入口温度30℃。

设计计划进度布置任务，学习课程设计指导书，其它准备……………0.5天主要工艺设计计算…………………………………………2.5天辅助设备选型计算／绘制工艺流程图……………………1.0天绘制主要设备工艺条件图…………………………………1.0天编写设计计算说明书（考核）……………………………1.0天合计：（1周）………………………………………………6.0天主要参考文献1. 《化工原理课程设计》，贾绍义等编，天津大学出版社，2002.082.《化工原理》（上、下册），夏清，陈常贵主编，天津大学出版社，2005.013. 《化工原理课程设计》，大连理工大学编，大连理工大学出版社，1994.074.《化工工艺设计手册》（第三版）（上、下册），化学工业出版社，2003.085.《化学工程手册》（第二版）（上、下卷），时钧等主编，化学工业出版社，1998.116.《化工设备机械基础》，董大勤编，化学工业出版社，2003.017.《化工数据导引》，王福安主编，化工出版社，1995.108.《化工工程制图》，魏崇光等主编，化学工业出版社1994.059.《现代填料塔技术指南》，王树楹主编，中国石化出版社，1998.08设计文件要求1.设计说明书不得少于7000字，A4幅面；2.工艺流程图为A2幅面；3.设备工艺条件图为A3幅面；备注目录一前言 (3)二设计任务 (4)三设计条件 (4)四设计方案 (5)1．吸收剂的选择 (5)2．流程图及流程说明 (5)3．塔填料的选择 (7)五工艺计算 (11)1．物料衡算，确定塔顶、塔底的气液流量和组成 (11)2．塔径的计算 (12)3. 填料层高度计算 (14)4. 填料层压降计算 (16)5. 液体分布装置 (17)6. 液体再分布装置 (19)7. 填料支撑装置 (20)8. 流体进出口装置 (21)9. 水泵及风机的选型 (22)六设计一览表 (23)七对本设计的评述 (23)八参考文献 (24)九主要符号说明 (24)十致谢 (25)一前言在石油化工、食品医药及环境保护等领域，塔设备属于使用量大应用面广的重要单元设备。

目录目录 (1)第一章前言 (1)1.1 焦炉煤气制甲醇工艺技术 (1)1.2甲醇合成工艺简介 (2)1.2.1合成工艺说明 (2)1.2.2工艺流程说明 (3)1.3 水洗塔的作用 (3)第二章设计方案简介 (5)2.1 装置流程的确定 (5)2.2 吸收剂的选择 (5)第三章水洗塔的化工工艺设计 (6)3.1塔填料的选择以及特性数据 (6)3.2 吸收剂用量的确定 (7)3.3 塔径的计算 (8)3.3.1 塔底液泛气速计算 (10)3.3.2 塔径计算 (11)3.3.3 塔径校核 (11)3.4 填料层高度计算 (13)3.4.1传质单元高度计算 (13)3.4.2传质单元数计算 (16)3.4.3填料层高度确定 (17)3.4.4填料层压降计算 (18)3.5 塔附属高度估算 (18)1第四章筒体、封头、裙座的设计 (19)4.1筒体设计 (19)4.1.1 筒体厚度计算 (19)4.1.2 筒体厚度验算 (20)4.2 封头设计 (20)4.2.1 封头厚度计算 (20)4.2.2 封头厚度校核 (21)4.3 裙座设计 (22)第五章填料塔主要附件结构设计 (23)5.1 液体分布装置 (23)5.2 填料支承装置 (23)5.3 液体再分布装置及填料压板 (24)5.4 气体分布装置 (25)5.5 除雾沫器 (25)5.6 裙座 (25)5.7 吊柱 (26)第六章管口结构设计 (27)6.1 进出口管的确定 (27)6.1.1 液体进口管 (27)6.1.2 液体出口管 (28)6.1.3气体进口管 (28)6.1.4气体出口管 (29)6.2 管法兰选择 (30)6.3 平台、扶梯的选择 (30)6.4钢制管法兰紧固件 (31)6.5 人孔与卸料孔 (31)26.6 焊接结构 (31)第七章开孔补强 (32)7.1 液体进口管补强 (32)7.2液体出口管补强 (32)7.3气体进口管补强 (32)7.4气体出口管补强 (35)7.5人孔补强 (38)第八章塔的强度和稳定性的计算 (42)8.1 设计条件 (42)8.2 塔的高度计算（估算） (43)8.3 塔的质量载荷计算 (43)8.4 塔的自振周期 (46)8.5 地震载荷计算 (47)8.5.1 确定危险截面 (47)8.5.2地震影响系数 (47)8.5.3 地震弯矩 (48)8.6 风载荷计算 (51)8.6.1 风力计算 (51)8.6.2 风弯矩的计算 (53)8.6.3最大弯矩 (54)8.7 各种载荷引起的轴向力 (55)8.8 筒体和裙座危险截面的强度和稳定性校 (58)8.8.1 筒体的强度与稳定性校核 (58)8.8.2 裙座的稳定性校核 (59)8.9筒体和裙座水压试验应力校核 (59)8.9.1 筒体水压试验应力校核 (59)38.9.2 裙座水压试验应力校核 (61)8.10 裙座基础环设计 (62)8.11 地脚螺栓的计算 (64)主要符号说明 (65)结论 (67)致谢 (68)参考文献 (69)外文翻译 (71)附录 (92)4第一章前言1.1 焦炉煤气制甲醇工艺技术2004年底，世界上第一套8万t/ a焦炉煤气制甲醇项目在云南曲靖建成投产以来，目前国内已有近10套焦炉煤气制甲醇装置已投入商业运行，单套装置设计规模多为10～20万t/a。

转炉煤气回收系统设计说明书XXXX特钢有限公司转炉煤气回收系统设计说明书XXXX冶集团有限公司2012年4月1一、概述3 转炉冶炼时产生的温度在1450,1600?、含尘量在150mg/m左右的高温烟气(即转炉煤气)，经活动烟罩、固定汽化冷却烟罩冷却到900?后进入溢流文氏管(一文)，在一文内粗除尘降温后再进入重力脱水器脱水，脱水后的烟气进入喉口文氏管(二文)，经二文净化后进入90?弯头脱水器、湿旋脱水器进行气水分离，最后脱水净化后的合格煤气经风机、在风机出口管处设置CO、O2成分分析仪，合格煤气(CO浓度大于35%,且O2浓度小于1%)经气动三通阀、气动水封逆止阀、V型[CM(22]水封阀进入通往煤气柜的管道。

不合格煤气则经气动三通阀进入放散烟囱放散。

合格煤气通过管道输送往煤气柜，因为经过长距离的管道运输，进柜前管道上设置CO、O2成分分析仪，合格煤气(CO浓度大于35%,且O2浓度小于1%)通过盲板阀，密闭蝶阀进入煤气柜。

不合格煤气进入放散管。

煤气柜采用橡胶布帘密封型干式煤气柜。

图1:煤气回收系统简图2ti31(转炉 2.活动烟罩3.气化冷却烟道4.一文5.重力脱水器6.二文7.弯头脱水器8.旋湿脱水器9.风机10.三通阀11.旁通阀12.烟囱13.水封逆止阀14.盲板阀15.密闭蝶阀16.盲板阀17.密闭蝶阀18.储气柜19.放散20.密闭蝶阀21.盲板阀22.吹扫放散及人孔23.加压机24.调节蝶阀25.盲板阀26.密闭蝶阀27.盲板阀28.密闭蝶阀29.加压机30.调节蝶阀31.盲板阀32.密闭蝶阀33.盲板阀34.密闭蝶阀35.盲板阀36.密闭蝶阀37.密闭蝶阀38.盲板阀二、转炉一次除尘及风机房改造1. 功能概述:转炉一次除尘及煤气回收系统主要功能对转炉冶炼产生的高温烟气(主要成分转炉煤气)降温及脱水除尘后进行回收。

2. 主要工艺流程:转炉煤气经过一文降温粗除尘后再经重力脱水器后进入二文进行精除尘，再经90?弯头脱水器粗脱水，湿旋脱水器精脱水，进入引风机升压，在煤气回收状态送至煤气柜，在煤气放散状态将煤气经烟囱排放至大气。

煤化工Coal Chemical Industry第49卷第5期

2021年10月

Vol.49 No.5Oct. 2021

水煤气变换系统运行问题及技术改造实践邓文刚(中海石油华鹤煤化有限公司,黑龙江 鹤岗154100

)

摘要针对水煤气变换系统出现的高温冷凝液闪蒸槽压力低、变换炉催化剂低温活性得不到充分利用、蒸 汽汽提系统结晶等问题，进行了原因分析，根据工艺实际运行情况，采取了在闪蒸槽引入高压氮气、在煤气预热器

壳程管道前增加现场阀门、在易堵位置增加伴热和喷射蒸汽、在原料气分离器后增加预变换炉和髙压蒸汽混合器 等措施，改造后有效解决了水煤气变换系统出现的问题，延长了催化剂寿命、避免了原料气过滤器、煤气预热器和 汽提系统堵塞等，降低了运行成本

。

关键词水煤气变换系统;高温冷凝液闪蒸槽;催化剂活性;结晶;堵塞；中压废锅排污

文章编号:1005-9598 (2021) -05-0048-03 中图分类号:TQ536

文献标识码

：B

中海石油华鹤煤化有限公司(简称华鹤公司)以 煤为原料,设计生产30万t/a合成氨、52万t/a尿素， 于2015年3月投料生产，煤气化装置采用6. 5 MPa(G) 德士古水煤浆工艺，变换系统采用耐硫深度变换工 艺，气体净化精制采用低温甲醇洗和液氮洗工艺，合 成采用丹麦托普索合成技术。2015年4月开车接气后，在实际运行中发现水 煤气变换系统出现了第一变换炉催化剂入口温度高 且低温活性得不到充分应用、高温冷凝液闪蒸槽压力 低、

煤气预热器频繁结垢堵塞

、汽提系统结晶和中压

废热锅炉排污水不能回收等问题，导致运行成本增

加，严重制约了装置长周期稳定运行。根据2015年一

2018年装置的实际运行情况，进行了多项技术改造，

现将其介绍如下。

1变换系统工艺流程

水煤气变换系统工艺流程示意图见图1,图中虚

线为改造新增部分。

15 I虚线A

rHxl*-

粗煤隼14M-I

J-lxKW*U\\4

6蒸汽

r— ~

各专业完整优秀毕业论文设计图纸题目： DN400甲醇回收塔设计摘要甲醇作为重要的基本有机化工原料之一 ,在世界经济中起着十分重要的作用。

随着世界能源的日趋紧缺 ,甲醇又逐步发展成为重要的能源替代品 ,以甲醇为原料合成二甲醚、烯烃等化工产业也得到了迅速的发展。

甲醇回收塔是针对工厂废液等的进行甲醇提纯回收，不仅能更有效的保护环境，还能回收有用产品，节约能源，是一件大有裨益的事。

本次设计的甲醇回收装置采用的是填料塔结构，主要内容可分为四个部分：第一部分为概述，主要阐述了塔的设计背景，基本知识及原始数据；第二部分为塔的工艺计算，主要对其进行物料衡算、热量衡算以及理论塔板数的确定等；第三部分为塔的结构设计，对塔的各零部件尺寸，总体结构进行设计；第四部分为强度计算，根据已有数据，对塔在一些不同环境下的强度计算。

另外，采用AutoCAD软件绘制了总装配图和部分零件图等施工图。

关键词：甲醇回收塔；填料；工艺计算；结构设计；强度The design of DN400 methanol recovery tower College of Mechanical Engineering ,Zhejiang University of TechnologyAbstractMethanol as one of the important basic organic chemical raw materials, plays an important role in the world economy. As the world's energy becomes more scarce, methanol developed into important energy alternatives gradually ,chemical industry used methanol as raw materials for the synthesis of dimethyl ether, olefins and so on, has also been a rapid development. The methanol recovery column purification for factory waste to have a methanol recovery, not only can give more effective protection to the environment, but also can recover useful products, energy conservation, it is a great benefit.The design of methanol recovery is packed tower structure. The main contant can be divided into four parts. The first part is a overview about the designing background of tower, basic information and original data; The second part is parameter calculation on material, heat, the number of theoretical tray etc.; The third part is about the construction of column which mainly including the size of different components and the whole size of tower construction; The fourth part involves testifying the strength of each part.In addition, draw with AutoCAD, including the assembly drawing and several component drawings, just intending to add integrity on this whole task.Keyword: methanol recovery tower; filler; calculation of parameter; constructional design; intensity目录摘要 (i)Abstract (ii)第一章概述 (1)1.1前言 (1)1.2甲醇回收塔的设计背景 (1)1.3回收塔主要工艺流程 (2)1.4基础数据及设计内容 (2)第二章精馏塔工艺计算 (4)2.1精馏塔的物料衡算 (4)2.2理论塔板数 (5)2.3实际塔板数 (7)2.4精馏塔的工艺条件及物性数据 (9)2.5热量衡算 (13)2.6填料 (16)第三章精馏塔的结构设计 (19)3.1附属设备及主要附件 (20)3.2塔内件设计 (20)3.3筒体连接法兰 (24)3.4塔管径的计算及其法兰的选择 (26)3.5手孔 (30)3.6裙座 (34)第四章精馏塔的强度计算 (37)4.1厚度计算 (37)4.2开孔补强 (38)4.3自振周期 (40)4.4风载荷及地震载荷 (44)4.5应力校核 (50)4.6裙座的机械设计 (52)第五章结论 ............................................................................................... 错误！未定义书签。

化工原理课程设计任务书目录一前言 (3)二设计任务 (4)三设计条件 (4)四设计方案 (5)1．吸收剂的选择 (5)2．流程图及流程说明 (5)3．塔填料的选择 (7)五工艺计算 (11)1．物料衡算,确定塔顶、塔底的气液流量和组成 (11)2．塔径的计算 (12)3. 填料层高度计算 (14)4. 填料层压降计算 (16)5. 液体分布装置 (17)6. 液体再分布装置 (19)7. 填料支撑装置 (20)8. 流体进出口装置 (21)9. 水泵及风机的选型 (22)六设计一览表 (23)七对本设计的评述 (23)八参考文献 (24)九主要符号说明 (24)十致谢 (25)一前言在石油化工、食品医药及环境保护等领域,塔设备属于使用量大应用面广的重要单元设备;塔设备广泛用于蒸馏、吸收、萃取、洗涤、传热等单元操作中;所以塔设备的研究一直是国内外学者普遍关注的重要课题;在化学工业中,经常需要将气体混合物中的各个组分加以分离,其主要目的是回收气体混合物中的有用物质,以制取产品,或除去工艺气体中的有害成分,使气体净化,以便进一步加工处理,或除去工业放空尾气中的有害成分,以免污染空气;吸收操作是气体混合物分离方法之一,它是根据混合物中各组分在某一种溶剂中溶解度不同而达到分离的目的;塔设备按其结构形式基本上可分为两类：板式塔和填料塔;以前在工业生产中,当处理量大时多用板式塔,处理量小时采用填料塔;近年来由于填料塔结构的改进,新型的、高负荷填料的开发,既提高了塔的通过能力和分离效能又保持了压降小、性能稳定等特点;因此,填料塔已经被推广到大型气、液操作中,在某些场合还代替了传统的板式塔;如今,直径几米甚至几十米的大型填料塔在工业上已非罕见;随着对填料塔的研究和开发,性能优良的填料塔必将大量用于工业生产中;氨是化工生产中极为重要的生产原料,但是其强烈的刺激性气味对于人体健康和大气环境都会造成破坏和污染, 氨对接触的皮肤组织都有腐蚀和刺激作用,可以吸收皮肤组织中的水分,使组织蛋白变性,并使组织脂肪皂化,破坏细胞膜结构;氨的溶解度极高,所以主要对动物或人体的上呼吸道有刺激和腐蚀作用,常被吸附在皮肤粘膜和眼结膜上,从而产生刺激和炎症;可麻痹呼吸道纤毛和损害粘膜上皮组织,使病原微生物易于侵入,减弱人体对疾病的抵抗力;氨通常以气体形式吸入人体,氨被吸入肺后容易通过肺泡进入血液,与血红蛋白结合,破坏运氧功能;进入肺泡内的氨,少部分为二氧化碳所中和,余下被吸收至血液,少量的氨可随汗液、尿液或呼吸排出体外; 短期内吸入大量氨气后会出现流泪、咽痛、咳嗽、胸闷、呼吸困难、头晕、呕吐、乏力等;若吸入的氨气过多,导致血液中氨浓度过高,就会通过三叉神经末梢的反射作用而引起心脏的停搏和呼吸停止,危及生命;因此,吸收空气中的氨,防止氨超标具有重要意义;本次课程设计的目的是根据设计要求采用填料吸收塔吸收的方法来净化含有氨气的空气;设计采用填料塔进行吸收操作是因为填料可以提供巨大的气液传质面积而且填料表面具有良好的湍流状况,从而使吸收过程易于进行,而且,填料塔还具有结构简单、压降低、填料易用耐腐蚀材料制造等优点,从而可以使吸收操作过程节省大量人力和物力;二 设计任务完成填料塔的工艺设计与计算,有关附属设备的设计和选型,绘制吸收系统的工艺流程图和填料塔装置图,编写设计说明书;三 设计条件查表知,25C 下水的饱和蒸气压为,干空气的密度为m 3,20C 下氨气的密度为m 3; 水蒸气的饱和分压为：KPa P P S V 2183.27.0169.3=⨯=⨯=ϕ 湿空气的湿度：绝干气水汽kg /01393.02183.23.1012183.2622.0622.0kg P P P H VV =-⨯=-= 湿空气的比体积：绝干气湿空气kg m t H v H /8621.012732984.221801393.02913.1013.1012732734.22182913=⨯⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⨯+⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛+= 标准状态下,湿空气干空气339359.02982730216.11m m =⨯=氨气的体积分数=%68.19%1009359.07601.014.0=⨯⨯ 回收率=%64.99%1001968.00007.01968.0=⨯- 综上所述,本课程设计中填料塔的主要设计参数如下：1、气体混合物成分：空气和氨气；2、氨的含量： ％体积；3、混合气体流量： 5000m 3/h ；4、操作温度：303K ；5、混合气体压力：；6、回收率： ％;四 设计方案吸收剂的选择吸收过程是依靠气体溶质在吸收剂中的溶解来实现的,因此,吸收剂性能的优劣,是决定吸收操作效果的关键之一,选择吸收剂时应着重考虑以下几方面;1溶解度吸收剂对溶质组分的溶解度要大,以提高吸收速率并减少吸收剂的用量; 2选择性吸收剂对溶质组分要有良好的吸收能力,而对混合气体中其他组分不吸收或吸收甚微,否则不能直接实现有效分离;3挥发度要低操作温度下吸收剂的蒸气压要低,以减少吸收和再生过程中吸收剂的挥发损失;4黏度吸收剂在操作温度下的黏度越低,其在塔内的流动性越好,有助于传质速率和传热速率的提高;5其他所选用的吸收剂应尽可能满足无毒性、无腐蚀性,不易燃易爆、不发泡、冰点低、价廉易得以及化学性质稳定等要求;吸收剂对溶质的组分要有良好地吸收能力,而对混合气体中的其他组分不吸收,且挥发度要低;所以本课程设计选择用清水作吸收剂,氨气为吸收质;水廉价易得,物理化学性能稳定,选择性好,符合吸收过程对吸收剂的基本要求;且氨气不作为产品,故采用纯溶剂;流程选择及流程说明吸收装置的流程主要有以下几种：1逆流操作气相自塔底进入由塔顶排出,液相自塔顶进入由塔底排出,此即逆流操作;逆流操作的特点是传质平均推动力大,传质速率快,分离效率高,吸收剂利用率高;工业生产中多用逆流操作;2并流操作气、液两相均从塔顶流向,此即并流操作;并流操作的特点是,系统不受液流限制,可提高操作气速,以提高生产能力;并流操作通常用于以下情况：当吸收过程的平衡曲线较平坦时,流向对推动力影响不大；易溶气体的吸收或处理的气体不需吸收很完全；吸收剂用量特别大,逆流操作易引起液泛;3吸收剂部分再循环操作在逆流操作系统中,用泵将吸收塔排除液体的一部分冷却后与补充的新鲜吸收剂一同送回塔内,即为部分再循环操作;通常用于以下操作：当吸收剂用量较小,为提高塔的液体喷淋密度；对于非等温吸收过程,为控制塔内的温升,需取出一部分热量;该流程特别适宜于相平衡常数m值很小的情况,通过吸收液的部分再循环,提高吸收剂的使用效率;应当指出,吸收剂部分再循环操作较逆流操作的平均推动力要低,且需设置循环泵,操作费用增加;4多塔串联操作若设计的填料层高度过大,或由于所处理物料等原因需经常清理填料,为便于维修,可把填料层分装在几个串联的塔内,每个吸收塔通过的吸收剂和气体量都相等,即为多塔串联操作;此种操作因塔内需留较大空间,输液、喷淋、支撑板等辅助装置增加,使设备投资加大;5串联-并联混合操作若吸收过程处理的液量很大,如果用通常的流程,则液体在塔内的喷淋密度过大,操作气速势必很小否则易引起塔的液泛,塔的生产能力很低;实际生产中可采用气相作串联、液相作并联的混合流程；若吸收过程处理的液量不大而气相流量很大时,可采用液相作串联、气相作并联的混合流程;列出几种常见的吸收过程如图1;（a）并流 b逆流图1 吸收流程属高溶解度的吸收过程,为提高传质效率和分离效率,所以本设计选用用水吸收NH3逆流吸收流程;该填料塔中,氨气和空气混合气体,经由填料塔的下侧进入填料塔中,与从填料塔顶流下的水逆流接触,在填料的作用下进行吸收;经吸收后的混合气体由塔顶排除,吸收了氨气的水由填料塔的下端流出;塔填料选择塔填料简称为填料是填料塔的核心构件,它提供了气、液两相相接触传质与传热的表面,其性能优劣是决定填料塔操作性能的主要因素;填料的比表面积越大,气液分布也就越均匀,传质效率也越高,它与塔内件一起决定了填料塔的性质;因此,填料的选择是填料塔设计的重要环节;塔填料的选择包括确定填料的种类、规格及材料;填料的种类主要从传质效率、通量、填料层的压降来考虑,填料规格的选择常要符合填料的塔径与填料公称直径比值D/d;填料种类的选择要考虑分离工艺的要求,通常考虑一下几个方面：1传质效率传质效率即分离效率,它有两种表的方法：一是以理论级进行计算的表示方法,以每个理论级当量的填料层高度表示,即HETP值；另一方面是以传质速率进行计算的表示方法,以每个传质单元相当高度表示,即HTU值;在满足工艺要求的前提下,应选用传质效率高,即HEYP或HTU值低的填料;对于常用的工业填料,其HEYP或HTU值可由有关手册或文献中查到,也可以通过一些经验公式来估算;2通量在相同的液体负荷下,填料的泛点气速愈高或气相动能因子愈大,则通量愈大,塔的处理能力亦越大;因此在选择填料种类时,在保证具有较高传质效率的前提下,应选择具有较高泛点气速或气相动能因子的填料;对于大多数常用填料其泛点气速或气相动能因子可由有关手册或文献中查到,也可以通过一些经验公式来估算;3填料层的压降填料层的压降是填料的主要应用性能,填料层的压降越低,动力消耗越低,操作费用越小;选择低压降的填料对热敏性物系的分离尤为重要;比较填料的压降有两种方法,一是比较填料层单位高度的压降△P/Z；另一是比较填料层单位传质效率的比压降△P/NT;填料层的压降可用经验公式计算,亦可从有关图表中查出;4填料的操作性能填料的操作性能主要指操作弹性、抗污堵性及抗热敏性等;所选填料应具有较大的操作弹性,以保证塔内气、液负荷发生波动时维持操作稳定;同时,还应具有一定的抗污堵、抗热敏能力,以适应物料的变化及塔内温度变化;此外,所选的填料要便于安装、拆卸和检修;填料种类很多,根据填料方式不同,可分为散装填料和规整填料两大类;1、散装填料散装填料是一个个具有一定几何形状和尺寸的颗粒体,一般以随机的方式堆积在塔内,又称为乱堆填料或颗粒填料;散装填料根据结构特点不同,可分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料及球形填料等;现介绍几种典型的散装填料;1拉西环填料其结构为外径与高度相等的圆环,可用陶瓷、塑料、金属等材质制造;拉西环填料的气液分布较差,传质速率低,阻力大,通量小,目前工业上已很少用了;2鲍尔环填料鲍尔环是在拉西环的基础上改进而得;其结构为在拉西环的侧壁上开出两排长方形的窗孔,被切开的环壁的一侧仍与壁面相连,另一侧向环内弯曲,形成内伸的舌叶,诸舌叶的侧边在环中心相搭,可用陶瓷、塑料、金属等材质制造;鲍尔环由于环壁开孔,大大提高了环内空间及环内表面的利用率,气体阻力小,液体分布均匀;与拉西环相比,其通量可增加50%左右;鲍尔环是目前应用较广的填料之一;3阶梯环填料阶梯环是对鲍尔环的改进,与鲍尔环相比,阶梯环高度减少了一半,并在一端增加了一个锥形翻边;由于高径比减少,使得气体绕填料外壁的平均路径大为缩短,减少了气体通过填料层的阻力;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间隙,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;阶梯环的综合性能优于鲍尔环,成为目前使用的环形填料中最为优良的一种;4弧鞍填料弧鞍填料属鞍形填料的一种,其形状如同马鞍,一般采用瓷质材料制成;弧鞍填料的特点是表面全部敞开,不分内外,液体在表面来那个侧均匀的流动,表面利用率高,流道呈弧形,流动阻力小;其缺点是易发生套叠,致使一部分填料表面被重合,使传质效率降低;弧鞍填料强度较差,容易破碎,工业生产应用不多;5矩鞍填料将弧鞍填料两端的弧形面改成矩形面,且两面大小不等,即成为矩鞍填料;矩鞍填料堆积时不会套叠,液体分布较均匀;矩鞍填料一般采用瓷质材料制成,其性能优于拉西环;目前国内绝大多数应用瓷拉西环的场合,均已被矩鞍填料所取代;6环矩鞍填料环矩鞍填料是兼顾环形和鞍形结构特点而设计出的一种新型填料,该填料一般以金属材质制成,故又称为金属环矩鞍填料;环矩鞍填料将环形填料和鞍形填料两者的优点集于一体,其综合性能优于鲍尔环和阶梯环,是工业应用最为普遍的一种金属散装填料;下图为几种实体填料：拉西环鲍尔环阶梯环弧鞍形填料矩鞍形填料图2 几种实体填料2、规整填料规整填料是按一定的几何图形排列,整齐堆砌的填料;规整填料种类很多,根据几何结构可分为格栅填料、波纹填料、脉冲填料等;工业上应用的规整填料绝大部分为波纹填料;波纹填料按结构分为网波纹填料和板波纹填料两大类,可用陶瓷、塑料、金属等材质制造;金属丝网波纹填料是网波纹填料的主要形式,是由金属丝网制成的;其特点是压降低、分离效率高,特别适用于精密精馏及真空精馏装置,为难分离物系、热敏性物系的精馏提供了有效的手段;尽管其造价高,但因性能优良仍得到广泛使用;金属板波纹填料是板波纹填料的主要形式;该填料的波纹板片上冲压有许多φ的小孔,可起到粗分配板片上的液体,加强横向混和作用;波纹板片上轧成4φmm6~mm细小沟纹,可起到细分配板片上的液体、增强表面润湿性能的作用;金属孔板波纹填料强度高,耐腐蚀性强,特别适用于大气直径塔及气、液负荷较大的场合;波纹填料的优点是结构紧凑,阻力小,传质效率高,处理能力大,比表面积大;其缺点是不适用于处理黏度大、易聚合或有悬浮物的材料,且装卸、清理困难,造价高;综上所述,经分析各填料特点、性能,本课程设计选择散装阶梯环填料;工业上,填料的材质分为陶瓷、金属和塑料三大类;1陶瓷填料陶瓷填料具有良好的耐腐蚀性及耐热性,一般能耐除氢氟酸以外的常见的各种无机酸、有机酸的腐蚀,对强碱介质,可以选用耐碱配方制造的耐碱陶瓷填料;陶瓷填料因其质脆、易碎,不易在高冲击强度下使用;陶瓷填料价格便宜,具有很好的表面润湿性,工业上,主要用于气体吸收、气体洗涤、液体萃取等过程;2金属填料金属填料可用多种材质制成,金属材料的选择主要根据物系的腐蚀性和金属材质的耐腐蚀性来综合考虑;碳钢填料造价低,且具有良好的表面湿润性能,对于无腐蚀或低腐蚀性物系应优先考虑使用；不锈钢填料耐腐蚀性强,一般能耐cl 以外常见物系的腐蚀,但其造价较高；钛材、特种合金钢等材质制成的填料造价级高,一般只在某些腐蚀性极强的物系下使用;,与同种类型、同种规格的陶瓷、塑料填料相比,它的通量金属填料可制成薄壁结构~大、气体阻力小,且具有很高的抗冲击性能,能在高温、高压、高冲击强度下使用,工业应用主要以金属填料为主;3塑料填料塑料填料的材质主要包括聚丙烯、聚乙烯及聚氯乙烯等,国内一般多采用聚丙烯材质;塑料填料的耐腐蚀性能较好,可耐一般的无机酸、碱和有机溶剂的腐蚀;其耐温性良好,可长期在100℃以下使用;聚丙烯填料在低温低于0℃时具有冷脆性,在低于0℃的条件下使用要谨慎,可选用耐低温性能好的聚氯乙烯填料;塑料填料具有轻质、廉价、耐冲击、不易破碎等优点,多用于吸收、解吸、萃取、除尘等装置中;塑料填料的缺点是表面润湿性能较差,在某些特殊应用场合,需要对其表面进行处理,以提高表面润湿性能;所以本次课程设计选用聚丙烯填料;通常,散装填料与规整填料的规格标示方法不同,选择地方法亦不尽相同;①散装填料规格的选择散装填料的规格通常是指填料的公称直径;工业塔常用的散装填料主要有DN16、DN25、DN38、DN50、DN76等几种规格;同类填料,尺寸越小,分离效率越高,但阻力增加,通量减小,填料费用也增加很多;而大尺寸的填料应用于小塔径中,又会产生液体分布不良及严重的壁流,使塔的分离效率降低;本课程设计处理量不大,所用的塔直径不会太大,故选用38mm;②规整填料规格的选择 工业上常用规整填料的型号和规格的表示方法很多,国内习惯用比表面积表示,主要有125、150、250、350、500、700等几种规格;同种类型的规整填料,其比表面积越大,传质效率越高,但阻力增加,通量减小,填料费用也明显增加;选用时应从分类要求、通量要求、场地要求、物料性质及设备投资、操作费用等方面综合考虑,使所选填料既能满足工艺要求,又具有经济合理性;应当指出,一座填料塔可以选用同种类型、同一规格的填料,也可以使用同种类型、不同规格的填料；可以选用同种类型的填料,也可以选用不同类型的填料；有的塔段可选用规整填料,而有的塔段可选用散装填料;综上所述选用38mm 聚丙烯阶梯环塔填料,其主要性能参数查表1得：比表面积a ：32/m m空隙率ε：干填料因子Φ：16.175-m表1 国内阶梯环特性数据五 工艺计算查表知,30C 下空气和水的物理性质常数如下：空气：)/(067.01086.1/165.153h m kg s Pa m kg ⋅=⋅⨯==-μρ粘度：密度：水：253kg/h 940896dyn/cm 72.61007.80/7.995==⋅⨯==-L L L sPa m kg σμρ表面张力：粘度：密度：物料衡算,确定塔顶、塔底的气液流量和组成查表知,30C 下氨在水中的溶解度系数)/(4146.03kpa m kmol H ⋅= 亨利系数SLHM E ρ=相平衡常数3156.13.10102.184146.07.995=⨯⨯===P HM PE m S Lρ;进塔气相摩尔比为：2450.01968.011968.01=-=Y出塔气相摩尔比为：0008821.01968.01)9964.01(1968.02=--⨯=Y对于纯溶剂吸收过程,进塔液相组成为：02=X 清水 混合气体的平均摩尔质量为：混合气体的密度为：333/037.1313314.81064.26103.101m kg RT M P v =⨯⨯⨯⨯==-ρ 混合气体流量：)/(688.1944.2213132735000h kmol =⨯⨯惰性气体流量：)/(373.156)1968.01(688.194h kmol V =-⨯=最小液气比：3109.103156.12450.00008821.02450.0)(21212121min =--=--=--=*X m Y Y Y X X Y Y V L 取实际液气比为最小液气比的倍,则可得吸收剂用量为：液气比 069.1037.1500002.18484.307=⨯⨯=V L ωω经计算该吸收过程为低浓度吸收过程,溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据;混合气体的黏度可近似取为空气的黏度;塔径计算采用贝恩Bain-霍根Hougen 泛点关联式计算泛点速度： 气体质量流量：液相质量流量可近似按纯水的流量计算,即： 填料总比表面积：32/5.132m m a t = 水的黏度：s mPa L ⋅=8007.0μA 、K 取值可由表2查得;取泛点率为,即s m u u F /781.2973.37.07.0=⨯== 则 m uV D S7976.0781.214.33600/500044=⨯⨯==π圆整后取 D=常用的标准塔径为400、500、600、700、800、1000、1200、1400、1600、2000、2200 泛点率校核：s m u /765.28.0785.03600/50002=⨯=6959.0973.3/765.2/==F u u 对于散装填料,其泛点率的经验值为85.0~5.0/=F u u填料规格校核：805.2138800>==d D 液体喷淋密度校核：取最小润湿速率为：)/(08.0)(3min h m m L W ⋅= 所以 )/(6.105.13208.0)(23min min h m m a L U t W ⋅=⨯=⋅=经以上校核可知,填料塔直径选用m D 8.0=合理;填料层高度计算查表知, 0C , kpa 下,3NH 在空气中的扩散系数s cm D /17.02=o由23))((oo o T TP P D D G =,则303k ,kpa 下,3NH 在空气中的扩散系数为： 液相扩散系数s m D L /10105.229-⨯=液体质量通量为)/(785.110288.0785.002.18484.30722h m kg U L ⋅=⨯⨯= 气体质量通量为)/(462.103208.0785.0037.1500022h m kg U V ⋅=⨯⨯= 脱吸因数为6691.05.13109.13156.1=⨯==L mV S气相总传质单元数为：气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算： 不同材质的бc 值见表3;表3 不同材质的бc 值查表知,2/427680/33h kg cm dyn c ==σ所以,3560.0})5.1329408967.995785.11028()1027.17.9955.132785.11028()883.25.132785.11028()940896427680(45.1exp{12.0205.08221.075.0=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯--=-t w a a气膜吸收系数由下式计算：)/(1206.0)303314.81036001988.05.132()3600101988.0037.1067.0()067.05.132462.10320(237.0)()()(237.0243147.0317.0kpa h m kmol RTDa D a U V t V V V v t V G ⋅⋅=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅⋅=--ρμμκ液膜吸收系数由下式计算：6524.0)7.9951027.1883.2()360010105.27.995883.2()883.25.1323560.0785.11028(0095.0)()()(0095.031821932312132=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅⋅⋅⋅⋅⋅=---LL L L L L w L L gD a U ρμρμμκ表4 各类填料的形状系数查表4得：45.1=ψ 则ha a kpa h m kmol a a w L L w G G 170.3545.15.1323560.06524.0)/(561.845.15.1323560.01206.04.04.031.11.1=⨯⨯⨯=⋅⋅=⋅⋅=⨯⨯⨯=⋅⋅=ψκκψκκ由a u ua a u ua L FLG FGκκκκ⋅-⋅+='⋅-⋅+='])5.0(6.21[])5.0(5.91[2.24.1 得,则)/(173.826.384146.0186.16111113kpa h m kmol a H a a L GG ⋅⋅=⨯+='⋅+'=κκκ由m P a V a K V H G Y OG 3759.08.0785.03.101173.8373.1562=⨯⨯⨯=Ω⋅⋅=Ω⋅=κ由 m N H Z OG OG 142.568.133759.0=⨯=⋅= 设计取填料层高度为：m Z 7= 对于阶梯环填料,m h Dh615~8max ≤=， 将填料层分为2段设置,每段,两段间设置一个液体再分布器; 取12=Dh,则填料塔总高度为：m D h 6.98.01212=⨯== 填料层压降计算采用Eckert 通用关联图计算填料层压降： 横坐标为：03449.0)7.995037.1(037.1500002.18484.307)(5.05.0=⨯⨯⨯=L V V L ρρωω 查表知：1116-=Φm P纵坐标为：09006.08007.07.995037.181.91116765.22.022.02=⨯⨯⨯⨯=⋅⋅ΦL L V P g u μρρψ查图3得,m pa ZP/8.735=∆ 填料层压降为：kpa pa P 151.578.735=⨯=∆图3 通用压降关联图液体分布装置液体分布器的作用：液体分布装置设于填料层顶部,用于将塔顶液体均匀分布在填料表面上,液体的分布装置性能对填料塔效率影响很大,特别是大直径、低填料层的填料塔,尤其需要性能良好的液体分布装置;由于液体在填料塔内分布均匀,可以增大填料的润湿表面积,以提高分离效果;因此,液体在塔顶的初始均匀喷淋,是保证填料塔达到预期分离效果的重要条件;从喷淋密度考虑,应保证每602m 的塔截面上约有一个喷淋点,这样,可以防止塔内壁流和沟流现象; 常用的液体分布装置有莲蓬式、盘式、齿槽式及多孔管式分布器等;莲蓬式喷淋器：液体经半球形喷头的小孔喷出;小孔直径为3~10m,做同心圆排列,喷洒角不超过︒80;这种喷淋器结构简单,但只适用于直径小于600mm 的塔中,且小孔易堵塞;盘式分布器：盘低开有筛孔的称为塞孔式,盘底装有垂直短管的称为溢流管式;液体加至分布盘上,经筛孔或溢流短管流下;筛孔式的液体分布效果好,而溢流管式自由截面积较大,且不易堵塞;盘式分布器常用于直径较大的塔中,基本可保证液体分布均匀,但其制造较麻烦;齿槽式分布器：液体先经过主干齿槽向其下个条形做第一级分布,然后再向填料层上面分布;这种分布自由截面积大,不易堵塞,多用于直径较大的填料塔;多孔环管式分布器：由多孔圆形盘管、联接管及中央进料管组成;这种分布器气体阻力小,特别使用于液量小而气量大的填料吸收塔;液体分布装置的安装位置,须高于填料层表面200mm,以提供足够的自由空间,让上升气流不受约束地穿过分布器;根据氨气易溶解的性质,可选用目前应用较为广泛的多孔型布液装置中的排管式喷淋器;多孔型布液装置能提供足够均匀的液体分布和空出足够大的气体通道自由截面一般在70%以上,也便于制成分段可拆结构;液体引入排管喷淋器的方式采用液体由水平主管一侧引入,通过支管上的小孔向填料层喷淋;排管式喷淋器采用塑料制造; 分布点密度计算：为了使液体初始分布均匀,原则上应增加单位面积上的喷淋点数;但是,由于结构的限制,不可能将喷淋点设计得很多;根据Eckert 建议,当mm D 750≈时,每260cm 塔截面设一个喷淋点;则总布液孔数为： 布液计算： 由 H g n d L o S ∆Φ=242π取60.0=Φ,mm H 160=∆则 mmm Hg n L d So 70.4004696.016.081.926.08414.3001546.0424==⨯⨯⨯⨯⨯⨯=∆⋅Φ=π液体再分布装置实践表明,当喷淋液体沿填料层向下流动时,不能保持喷淋装置所提供的原始均匀分。

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；（3）设备结构形式概述。

3.材料选择（1）选择材料的原则；（2）确定各零、部件的材质；（3）确定焊接材料。

4.绘制结构草图（1）换热器装配图（2）确定支座、接管、人孔、控制点接口及附件、内部主要零部件的轴向及环向位置，以单线图表示；（3）标注形位尺寸。

（4）写出图纸上的技术要求、技术特性表、接管表、标题明细表等5.壳体、封头壁厚设计（1）筒体、封头及支座壁厚设计；（2）焊接接头设计；（3）压力试验验算；6.标准化零、部件选择及补强计算：（1）接管及法兰选择：根据结构草图统一编制表格。