吸收塔塔体和裙座的课程设计

课程设计 题 目 学 院 专 业 班 级 学 生 学 号 指导老师 二〇一五年 一月 十日 II 目 录 1. 前言1 2. 设计概述1 3. 塔体选材2 4. 按设计压力计算筒体和封头壁厚2 4.1 筒体壁厚2 4.2 封头壁厚2 5. 各种载荷计算3 5.1 设备自重3 5.1.1 塔体重3 5.1.2 内构件重3 5.1.3 保温层重5 5.1.4 平台重6 5.1.5 物料重6 5.1.6 附件重6 5.1.7 充水重6 5.2 风载7 5.2.1 各段风载7 5.2.2 各段风弯矩10 5.2.3 地震载荷11 6. 各载产生的轴向应力14 6.1 设计压力产生的轴向应力14 6.2 操作重量产生轴向压应力14 6.3 最大弯矩产生的轴向应力15 7. 按组合轴向应力验算塔体和裙座壁厚16 7.1按轴向拉应力验算筒体壁厚16 7.2按组合轴向压应力验算筒体和裙座壁厚16 7.3验算水压试验应力16 7.3.1强度验算17 8. 基础环设计17 8.1选取基环直径17 8.2基础环厚度计算18 9. 地脚螺栓直径的计算19 9.1底座环上最大拉应力19 10. 焊缝结构设计19 结论19 参考文献20 III 1 前言 塔设备的设计和选型是建立在对循环汲取工段、精制工段流程的模拟、优化的基础上。在满意工艺要求的条件下，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实力、分别效果、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。 在化工、炼油、医药、食品及环境爱护等工业部门，塔设备是一种重要的单元操作设备。塔设备操作性能的优劣，对于整个装置的产品产量、质量、成本、能耗、“三废”处理及环境爱护等均有重大影响。其作用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过程。它广泛用于蒸馏、汲取、萃取、等单元操作，随着石油、化工的快速发展，塔设备的合理造型设计将越来越受到关注和重视。 2 设计概述 汲取塔是实现汲取操作的设备。操作时，从塔顶喷淋的液体汲取剂与由塔底上升的气体混合物在塔中各层填料或塔盘上亲密接触，以便进行汲取。伴有化学反应的汲取叫化学汲取。按汲取时气液作用方式汲取塔可分为表面式、膜式、喷淋式和鼓泡式等。 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，为保证塔设备的平安牢靠运行，其安装基础特别重要，必需进行牢靠、合理的设计。裙座是指在设备下部一圈焊接支撑筒体。为了增加设备的稳定性降低地脚螺栓和基础环支承面上的应力，可采纳圆锥裙座。裙座干脆焊在塔釜封头上，可采纳对接焊缝，此焊缝应予以修磨，特殊是低温塔及高寒地区的室外自支撑塔，为了削减应力集中，不得采纳加高焊缝的结构，对较高或瘦长的塔，焊缝应进行探伤检查。采纳此结构时，若裙座与封头等厚，封头切线至裙座顶之距离h可查有关设计规定。搭接焊缝因承受剪切载荷，受力状况差，只是因为安装便利，才在一些小塔或焊缝受力较小的状况下采纳。 由于裙座与介质不干脆接触，也不承受容器内的介质压力，因此，不受压力容器用材所限，可选用较经济的一般碳素结构钢。此外，裙座的选材还应考虑到载荷、塔的操作条件，以及塔釜封头的材料等因素，对于室外操作的塔，还得考虑环境温度。常用的裙座材料为Q235F和Q235。因Q235F有缺口敏感及夹层等缺陷，故此仅能用于塔在常温操作、裙座设计温度高于-20℃、且不以风载荷确定裙座壁厚的场合。当裙座设计温度等于或低于-20℃时，裙座筒体材料应选择16Mn，而且材料应具有在相应温度下必保的冲击韧性指标。裙座往往有保温或防火层，这时裙座材料应考虑到保温或防火层敷设的详细状况塔釜封头的材料为低合金钢或高合金钢时，裙座顶部应增设与塔封头相同材料的短节；操作温度低于O℃或高于350℃时，短节长度按温度影响范围确定，当不作这项计算时，短节的长度一般取其为保温层厚度的4倍，而且不小于500mm；。 3 塔体选材 据工作压力0.5MPa，工作温度常温，属于低压常温。工作介质微腐，故选Q235-A。 4 按设计压力计算筒体和封头壁厚 4.1 筒体壁厚 设[σ]t113MPa P设计压力，应略大于工作压力 用单面对接焊，局探， 则 查 取 查[σ]t无改变，故合适。 4.2 封头壁厚 采纳标准椭圆形封头，取封头壁厚为10mm。 5 各种载荷计算 5.1.设备自重 5.1.1塔体重m1 5.1.2内构件重 塔中填料重为1500kg，所以 内构件板式塔的塔盘有整块式（塔径1m以下）和分块式（塔径1m以上）两种。 A、整块式塔盘塔 1塔盘 有小孔通气相; 有液封受液装置接受液相; 有溢流管排放液相 2盘壁间密封结构 塔盘圈焊在塔盘上，其高度溢流堰高度； 填料支持圈（板）焊在塔盘圈上，其位置视填料高度而定； 填料塞在密封处； 压圈压在填料上； 压板压在压圈上； 螺栓焊在塔盘圈另一侧，用于固定压紧压板。 3降液管 焊在塔盘上，多为弓形。 4塔节内塔盘的固定 塔节下部内壁焊有支座，用于固定底层塔盘，每上层塔盘由定距管支承，管内有拉杆穿过各层塔盘，拧紧拉杆上的螺母即把塔节内各层塔盘紧固。 5塔节由法兰联接组成全塔。 B、分块式塔盘 1塔身为整体圆筒，不分塔节，而塔盘板分为数块安装。 2据塔径不同，塔盘可分单、双多流结构，泄流。 3图3-7解说 筋板、受液盘、支持圈（板）、降液板都被焊在塔壁上，是支承塔板的固定件。 弓形板固定在支持板、受液盘和支持圈上； 矩形板固定在支持板、受液盘和弓形板上； 通道板固定在支持板、受液盘、弓形板和矩形板上。