DN1600苯甲苯筛板塔机械设计论文

摘 要 本课题研究的目的主要部分是针对给定的筛板塔的设计要求，通过查阅资料、分析设计条件，根据一些基本计算来确定筛板塔的结构及工艺。本次设计时要考虑实际要求，遵循塔设备的设计原则，要经历需求分析、目标界定、总体结构设计、零部件结构设计、参数设计和设计实施这几个过程。在这个不断决策的过程中，应当结合多方面考虑，使方案更加合理与准确，最终确定的设计方案就越理想。设备设计最终必须综合平衡产品性能、成本和环境这三个方面的要求。 通过分析筛板塔的设计条件，确定零部件的设计加工步骤。完成对筛板塔的塔体、内件、群座、封头、筒体及附件等部件的材料选择、壁厚计算和强度校核。绘制符合要求的筛板塔的图纸，给出相关的技术要求。在筛板塔的结构设计过程中，要参考相关的标准要求进行设计，使设计能够符合相关标准。同时要使设计的结构要求满足生产的需要，达到安全生产的要求。 关键词：筛板塔；塔盘；设计；强度 ABSTRACT The purpose of this research is the main part for a given design requirements of sieve plate tower, through the check data, analysis, design conditions, according to some basic calculation to determine the structure and technology of the sieve plate tower.The purpose of this research is the main part for a given design requirements of sieve plate tower, through the check data, analysis, design conditions, according to some basic calculation to determine the structure and technology of the sieve plate tower.Completion of sieve plate tower, tower internals, group, head, cylinder parts and accessories, such as selection of materials, wall thickness calculation and strength check. Sieve plate tower drawing to meet the requirements of the drawings and relevant technical requirements.In the process of the structural design of the sieve plate tower, to refer to the requirement of standard design, make a design to comply with relevant standards. At the same time to make the structure of the design requirements to meet the needs of the production, to achieve the requirement of the safety in production.Key words: sieve plate tower; Tray; Design; The intensity of 目 录1.绪论.1 1.1塔设备概述.1 1.1.1塔设备概述.1 1.1.2对塔设备的要求.1 1.2板式塔.2 1.3 常压塔的主要结构.3 1.4原油的分馏.3 1.5设计任务和思想.4 1.5.1设计任务.4 1.5.2设计思想.42.筛板塔的主体结构设计.5 2.1筛板塔的结构.5 2.2.塔高的确定.5 2.3封头的结构设计.6 2.4裙座的结构设计.7 2.5 塔盘的结构设计.9 2.6 塔盘板.9 2.7筛板的结构尺寸.11 2.8其它零部件的设计.12 2.8.1降液管及受液盘.12 2.8.2人孔、手孔.12 2.8.3接管.13 2.9管法兰.13 2.10 吊柱.14 2.11 操作平台与梯子.16 2.12 保温层.163. 精馏塔设备强度和稳定性计算.17 3.1 材料的选择.17 3.1.1 筒体和封头材料的选择.17 3.1.2 裙座材料的选择.17 3.1.3 接管的材料.17 3.2 厚度计算.17 3.2.1 厚度计算过程步骤.17 3.2.2 厚度计算.18 3.3设备质量载荷计算.19 3.3.1塔体圆筒、封头、裙座质量.19 3.3.2操作时的物料质量.20 3.3.3附件质量.20 3.3.4冲水质量.20 3.3.5偏心质量.20 3.3.6风载荷计算.20 3.3.7 地震载荷计算.23 3.3.8最大弯矩计算.244.塔体和裙座危险截面的强度和稳定性校核.25 4.1塔设备的拉应力校核.25 4.2塔体液压试验的应力校核.26 4.3吊装时的应力校核.27 4.4 裙座的验算.27 4.4.1 座体.27 4.4.2 基础环.29 4.4.3 地脚螺栓.30 4.5 裙座与塔体对接焊缝的验算.315.筛板塔的制造、运输及其要求.32 5.1材料验收.32 5.2筛板塔的安装.32 5.3塔盘板的制造.32 5.4 塔体及塔盘的制造技术条件的规定.33 5.5塔体的运输.33参考文献.35致谢.3641.绪论 1.1塔设备概述1.1.1塔设备概述 塔设备是化工、石油化工和炼油、医药、环境保护等工业部门的一种首要的单位操作设备。它的功用是完成气液相或液液相之间的充沛接触，可以在常见的单元操作对塔设备做的事是：蒸馏，吸收,解吸，萃取。在各工业生产过程中，经常需要每个原料中间体或粗产品组件（称为组件）分离的产品或成品原料进一步生产，生产过程称为物质或材料的转移过程，有时还伴有传热和化学反应过程。传质过程是一个化学工程中最重要的基础课程，通常是通过蒸馏，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。不管是填料塔还是板式塔，从设备设计角度看，其根本结构能够归纳为：（1）塔身，由筒体，端盖、法兰等；（2）内部，托盘或包装及其配套装置；（3）支座，一般为裙式支座；（4）附件，分配装置包括人孔，进口材料，各种仪器来接管，液体和气体，以及塔的梯子，平台，绝缘等。 塔体是塔设备的外壳。习见的塔体是由等径直、等壁厚的圆筒及上、下卵形封头所组成。随着装配的大型化，为了节约原料，也有用不等径直、不等壁厚的塔体。塔体除应满足工艺条件下的强度需求外，还应校核风力、地动、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。此外对塔体安设的不笔直度和卷曲度也有必定的需求。 轴承支架是塔体和底座连接的部分，通常使用的裙座。高度重视辅助设备（如再沸器，泵及管道布置等）。它具有所有情况下的全塔的重量，风，地震荷载，因此，应具有足够的强度和刚度。 塔设备强度计算的主要的内容：塔设备的强度计算，塔体和轴承的刚度和强度计算。 1.1.2对塔设备的要求 成为主要用于传质过程的塔设备，首先必须使气液两相充分接触，以获得较高的传质效率。另外，为了满足工业生产的要求，塔设备还得考虑以下各项要求：( 1 ) 生产能力大。在气体和液体的速度大，还没有引起夹带，挡液或液泛等破坏现象的正常运行。 ( 2 ) 操作稳定、弹性大。当塔设备的气液负荷量较大，还可以在稳定的传质效率高的情况下操作。并且塔设备应保证能长期连续操作。 ( 3 ) 流体流动的阻力小，流体通过塔设备时压降。这将大大节省电力生产消费，降低经济运行成本。对于减压蒸馏操作，较大的压力降还将使系统无法维持必要的真空度。 （4）结构简单，材料消耗小，制造容易，安装。这可以减少基建过程中的投资费用。 ( 5 ) 耐腐蚀和不容易堵塞，方便操作，调解和检修。 事实上，对于现有的任何一种塔型，都不可能完全满足上述的所有要求，仅在某些方面具有独到之处。人们对于高效率大生产能力，稳定操作和低压力降的追求，推动着塔设备新结构型式的不断出现和发展。1.2板式塔 板式塔处理材料的体积，重量轻，便于清洗维护操作，具有良好的稳定性，且易于满足特殊要求，如中间加热或冷却，多段不同的分数，“液化气”大。但板式塔的结构复杂，成本较高。板式塔的操作性能好和成熟的经验，在塔设备的化工生产的现状，占有相当大的比重，广泛用于蒸馏，吸收传质过程。 板式塔内部装有塔盘，塔体上有进料口和产品抽出口以及回流口等。此外，有很多附件，如除沫器、入手孔、支座、扶梯平台等。 一般各层塔盘结构是相同的，只有最高层、最低层和进料层的结构和塔盘间距是不同的。最高层塔盘和塔的顶部之间，有一定的距离，以便了能够良好的除沫。有时，在该段上还装有除沫器。最低层塔盘到塔的顶部的距离上也高于塔盘底部间的距离，因为塔底空间确保起着贮槽作用，起到足够的存储空间，使塔底液体不流空。塔的底部大是和从塔外再沸器来的蒸汽直接通入，有时与管或管式液体蒸发塔底。进料塔盘的间距也比较高。对于急剧汽化的料液在进料塔底上须装上挡板、衬板或除沫器，此时进料塔盘间距还得更高一些。此外，开孔板间距较大，通常为700mm。 为了塔体的保温，塔体焊接支撑环有时用绝缘材料。为了易于维护，有时顶部设有可旋转吊架。可见，板式塔和填料的差异仅在不同的内部结构柱。对于板式塔来说，主体结构的塔盘结构内，包括塔板、降液管及受液盘、溢流堰、紧固件和支撑件等。1.3 常压塔的主要结构 在塔设备的类别中，由于目前工业上应用最广泛的是填料塔及板式塔，所以主要考虑这两种类别。板式塔较填料塔而言其效率更高，更稳定，液气比适用范围大，持液量较大，安装、检修更容易，造价更低。 板式塔是一种逐级（板）接触的气液传质设备。塔内以塔板作为基本构件，气体自塔底向上以鼓泡或喷射的形式穿过塔板上的液层，使气液相密切接触而进行传质与传热，两相的组分浓度呈阶梯式变化。塔板采用筛孔塔板简称筛板，塔板上开有许多均匀的小孔，筛孔在塔板上为正三角形排列。塔板上设置溢流堰，使板上能保持一定厚度的液层。操作时，气体经筛孔分散成小股气流，鼓泡通过液层，气液间密切接触而进行传热和传质。在正常的操作条件下，通过筛孔上升的气流，应能阻止液体经筛孔向下泄漏。其优点是结构简单、造价低，板上液面落差小，气体压降低，生产能力大，传质效率高；缺点是筛孔易堵塞，不宜处理易结焦、粘度大的物料。板式精馏塔的总体结构见装配图。板式塔除了各种内件之外，主要由塔体支座、人孔或手孔、除沫器、接管、吊柱及扶梯、操作平台组成。 塔体：塔体即塔设备的外壳，常见的塔体由等直径、等厚度的圆筒及上下封头组成。对于大型塔设备，为了节省材料也有采用不等直径、不等厚度的塔体。由于本文是大型塔设备，因此采用不等直径、不等厚度的塔体。塔设备通常安装在室外，因而塔体除了承受一定的操作压力（内压或外压）、温度外，还要考虑风载、地震载荷、偏心载荷。此外还要满足在试压、运输及吊装时的强度、刚度及稳定性要求。本设计中精馏塔为常压0.4MPa，采用等直径等不厚度型式。 支座：塔体支座是塔体与基础的连接结构。因为该塔设备较高、重量较大，为保证其足够的强度及刚度，故采用裙式支座。人孔及手孔：为安装、检修、检查等需要，本初馏塔体上设有人孔。接管：用于连接工艺管线，使塔设备与其他相关设备相连接。本初馏塔的主要接管见草图。吊柱：安装于塔顶，主要用于安装、检修时吊运塔内件。此外，还有法兰等其他结构。1.4原油的分馏 苯是一种无色具有特别芳香味的液体，沸点为度，甲苯、二甲苯属于苯的同类物质，都是煤焦油提炼或石油的分解产物。苯是一种碳氢化合物也是最单一的芳烃。它很难溶入水中，易溶入到有机溶剂中，本身可作有机溶剂使用。苯是一种石油化工的原材料。苯的产出量和生产技术水平是一个国家的石油化工的发展水平的标志. 甲苯是一种无色，带特殊别香味的容易挥发掉的液体,沸点为 110.8度。甲苯是芳香家族碳氢化合物的成员，它的性质和苯非常相似，经常替代有毒性的苯做为有机溶剂来使用，甲苯是一种经常用的化工原材料，可用于来生产炸药、农药、苯甲酸、染料、合成树脂和涤纶等物质，它同时是汽油的组成部分。甲苯折光，能和乙醇、乙醚、丙酮、氯仿、二硫化碳与冰乙酸互相溶和，很难微溶入水中，容易燃烧，蒸汽可以和空气变成爆炸性混合物，爆炸极限百分之1.2到百分之7低毒，一半数量会导致死亡。高浓度的甲苯汽体会麻醉和刺激生物。因为苯和甲苯互相混合，沸点不一样，可以通过蒸馏的方法将它们分离开来。1.5 设计任务和思想1.5.1设计任务 设计目标是筛板塔，设计的内容包括塔的结构设计和强度设计。结构设计需要选择适用合理、经济的结构形式，同时满足制造、检修、装配、运输和维修等要求；而塔德强度计算内容包括筛板塔的使用材料，确定塔壁的厚度和塔的结构尺寸，来满足塔的强度和刚度及稳定性等一些要求。1.5.2 设计思想 尽量的采用先进的制造技术、国家和行业的相关标准，使生产能够达到先进水平技术，经济尽量少的需求，超符合优质、高产、安全、低消耗的一系类准则，具体有下面几点： (1) 按照GB150-1998钢制压力容器与GB151-1999管壳式浮阀塔一些国家标准为基础部分进行标准设计。 （2）符合技术要求和操作，过程和设备的设计，保证产品质量稳定，工艺及设备设计需要一定的灵活性，可方便地调节流量。 （3）满足经济要求，考虑省能源消耗，设备投资和操作费用，设计必须考虑，以尽可能低的总成本。 (4）为保证生产的安全性，保证浮阀塔有一定的刚度和强度性能。设计中需要根据设计的压力来确定塔壁的厚度,再去校核其他的零件强度性能,进行水压试验时，需确定容器是否有足够的腐蚀裕度。2 筛板塔的主体结构设计2.1 筛板塔的结构 筛板塔的总体结构如图1所示 图1 筛板塔的总体结构图 2.2.塔高的确定 1.塔顶空间高度的确定 塔的顶部空间高度是指塔顶第一层塔盘到塔顶封头切线的距离。为了减少塔顶出口气体中夹带的液体量，顶部空间高度取 2.塔底空间高度的确定 塔的底部空间高度是塔底最末一层塔盘到塔底下封头切线处的距离。当进料系统有15分钟的缓冲时间容量时，釜液的停留时间可取35分钟。本文取塔底部空间高度为。 3.塔的主体高度的确定 由设计条件可知，本文的塔板数为90，人孔数为11。塔板之间的距离应主要考虑的因素有：雾沫夹带、物料的起泡性、操作弹性、安装和维修的要求。此外，塔板间距与液泛密切相关，塔板间距越大，越不易发生液泛。综合考虑以上因素，结合塔板间距标准系列，可取塔板间距为；人孔与上下塔板的距离为；则塔体的主体高度为：主体高度= 2.3封头的结构设计 封头和筒体能够直接去焊接，变成不能够拆卸的连接部件，也能够分别焊上法兰，用螺栓、螺母锁紧，变成能够拆分的连接。一般见到的封头样式有椭圆形（EHA、EHB）、碟形（DHA、DHB）、折边锥形（CHA、CHB、CHC）和球冠形（PSH）。 图2 封头的结构形式 根据JB/T4737-95，选用DN160018-16MnR JB/T4737型号封头作为封头,如图2,其参数如表1 图3 标准椭圆形封头 表1 椭圆形封头参数 DN/mm1） H/mm A/m2 V/m3 h/mmm/kg14004182.55 0.48725370 . 2.4裙座的结构设计 裙式支座简称裙座，是塔设备的主要支承形式。裙座最常见的形式是圆筒形。当需要增加裙座截面惯性或减少混凝土基础顶面锥形正压力。因为与介质的裙座不直接接触，也不承受容器内的压力，因此不能用于压力容器的限制材料。但是因为裙座对于整个塔器来说非常重要，撑着整个塔器，如果它被破坏会直接影响到塔器的正常操作使用，所以实际使用操作时往往需要提高它的材料质量。为了方便，一般用圆筒形裙座。本设计采用圆筒形裙座。裙座是通过焊接与塔体连接，对接接头的焊接。这个裙座筒体、塔头外径相等，焊接，裙筒体采用连续焊缝完全熔透的塔头，和塔头壁平滑过渡。 图3 圆筒形裙座，圆锥形裙座如图4 图4 圆筒形裙座 图5 圆锥形裙座 裙座与塔体的焊接接头有对接何搭接型式。搭接时接头受力情况很差，只是因为它是安装更方便，用于焊接头的情况下的一些小或较小的应力。接塔部位应该放在塔体的筒体上面，搭接焊缝必须被充满，裙座覆盖的塔头上全部对接接头必须被磨平，而且焊接接头必需进行百分之百射线或者超声检测。如果塔斧封头拼焊成型，裙座何塔斧封头连接，防止拼接焊头连接接头重叠，在封头接头的裙座上开一个缺口。缺口的形状见图5 图6 裙座与塔体的连接 裙座的高度：裙座高度的概念是从封头的切线位置开始一直延伸到达基础环所跨越的长度尺寸。裙座简图如图6所示，裙座高度是V+U所得。 U是由工艺所决定的，在本设计中可取裙座的总高度为3000mm。 图7裙座结构简图塔的总高度 H=1000+2450+45150+414+3000=52014mm2.5 塔盘的结构设计筛板的塔盘有二种基本的形式，其中包括有分块形式的塔盘跟整体形式的塔盘，它们各有优缺点，通过设计、计算、测验以及与老师同学的商量得出这次设计采用的形式是分块式的设备。2.6 塔盘板 本文采用自身梁式的分块塔板。块式塔板的进行过程是: 在块式筛板塔盘的设计中，其中的塔的直径径：的时候，本文设计的塔的直径1400毫米，所以，单流塔直径在这次设计的过程中就得到了应用。筛板被分成了数块，靠近塔壁的是两块弓形筛板，其他的筛板为矩形筛板。为了维修与保养的方便，将其中的矩形板中的其中的一片当做通道板。塔板的划分跟着塔板的数量以及塔的直径有着关系，通过查的下面的选取。无论塔板分块数是多少，其中间必须要有通道板安装。 表2 塔板分块数取的塔板分块数位4块。筛板块: 筛板最大宽度是以能够通过人孔门为标准，除此之外我们还需考虑强度、均匀性、互换性等。塔板可以分为矩形塔板、通道板和弓形板。 矩形板:如图7。 图8 矩形板 通道板:通道板为无自身钢梁的矩形平板，见图8 图9 通道板 弓形板:把弦的边当做为自身的一条梁，其中的长度跟矩形板的长度是差不多的。弧边的与塔径的和弧边至m的值相关系。当时，m=20mm；当时，m=30mm弧边直径。弓形板的宽度e与、m和塔板分块数n有关，即e=0.5Dg-377(n-3)-18(n-1)-400-2m=4142.7 筛板的结构尺寸 筛板的支撑部件以及其连接部件带都是被焊接的，将其焊接在塔设备塔体的内壁，其作用有二个，其中一是支撑塔盘板，还有一个作用是支撑降液板用的。 塔盘板的结构尺寸见下表3。 表3 塔板结构尺寸塔径/mm 支持圈宽度 支持板宽度 厚度1400mm50mm50mm 10mm 塔盘板外沿和塔内壁间隙为21mm塔盘板外沿直径1698mm支持圈紧固件取62mm塔盘板之间紧固件间距为110mm排液孔：排液孔直径为8mm2.8其它零部件的设计2.8.1降液管及受液盘 降液管选用弓形降液管。降液板间之的连接都用的是直径为12mm的圆孔。在降液板跟连接带相连接的部分，他们之间的结合地方。其连接的部件是的圆孔，降液板的上部所用的是的圆孔。凹形受液盘的深度设定为50mm。液体封液盘：在塔设备的最低层，是设置在塔盘上面的，降液管的端部，设置这种装置。 入口堰：当出口堰的顶部的实际的高度，相比降液管的下部高时，通常会设有直径大约是8毫米的圆钢。出口堰：在降液管中设置的出口堰，其所使用的材料为角钢。其中的塔盘那一部分的很小的厚度见下表4所示. 表4 塔盘零件的最小厚度材料 塔盘板 受液盘 降液板碳钢33 3 支承梁的设计：当主梁一定要安装在塔盘的上面的时候，应该尽最大的努力其降低主要支撑梁的高度，应设法尽量减少主梁高度，以降低其对在工艺的操作上面所产生的作用，在安装操作的时候，操作工人可以在梁底部顺利的经过，为操作提供方便。在塔盘类部件的夹紧部分的设计包括：在塔盘板上的结合部分，通过比较选用螺纹这种方式的连接比较可靠，用它来连接紧固部分，其连接的形式考虑用可以拆卸的方式。其中的卡板部分的紧固部分：塔盘板、支持板以及支持圈的结合部分选择这样的连接。卡子是由很多的部分组成的，比如卡板形式的、椭圆垫板形式的，还有就是由圆形形式的螺栓以及与之相对的螺母等等。其中的卡板部件跟具有圆形头形式的螺栓通过焊接的方式把它们形成一个部件，在进行点焊的形式焊接时，一下的方面需要注意的是，螺栓的尾部那一个槽的指向应该跟卡板部件的跨越方向之间的关系是相互平行的，这样就可以明确的分出那个是前端，哪个是尾部等。螺母被工人操作好之后，借助于椭圆形式的垫板跟与之相对应的卡板，将塔盘板跟具备支撑作用的支持圈上连接在一起，使之成为一个整体，这样的连接可靠。2.8.2 人孔、手孔 因为塔体选用分块式塔盘结构，开设人孔。可在在塔高6000毫米处设一人孔。在塔顶和塔顶另各设一人孔。人孔或手孔应设置和管交错开，保证人员能顺利进出。个孔设置在与塔壁同一垂直面内，便于安装和操作。在塔体上选用回转盖人孔，因为有绝缘要求。在操控平台处，人孔中心高度比操作平台高800到1000毫米。从人孔中心到中心塔可放置一个高度超过1000毫米的内件时，需要设置一个用直径18到22圆钢制成的把手或爬梯在塔壁内部。 2.8.3 接管（1） 进料口：在进料口结构设计中，液体不能淹没气体通道，导致气体传输不畅。进料口直径：40mm。伸出长度：150mm。直进料管尺寸可见表5. 表5 直进料管 （2） 釜液出口:釜液开始的时候从塔底得出口管处先流出，后会渐渐形成一个直线向下漩涡，使筛板塔釜液的液面不是很稳定，而且还能带走一部分气体。这种塔设备的塔釜处的出口部位可以辅助增加具备防涡流作用的挡块，以便涡流的产生。筛板塔其中的釜液的流出的管其直径的值设置为20，单位是毫米。其中在伸出的部位，把它的高方向上的长度的大小确定为150，单位是毫米。引出孔则需要安装在具备加强作用的管的上部，在普遍的情况下，还需要焊接具备支撑作用的板件作为加固用的支持。筛板塔裙座应开有提供给检测人员操作用的孔，以方便操作，这次论文采用的形式是形状是长圆形形状的以供方便检验的孔，在个数上面先考虑设2个这样的孔。取其DN450mm。本设计中起引出作用的引出孔跟方便检测操作的检查孔所取用的具备加强作用的加强管，以及裙座壳的联系部件全是采用全焊透的构造方式。 （3） 液面计口:在筛板塔监控调整塔釜内流量的过程中会有很多不便之处，为此本设计中在塔釜上面设置一个液面计口，以便于监控和调整塔釜内的流量。根据实际的筛板塔情况，本设计中所选择的是磁性液面计。液面计的个数选择为二个；其中需要伸出去的在高方向的长度设置为二百毫米；还有就是直径设置为二十五毫米。 （4） 其他接管形式见下表6. 表6 其他接管形式 紧固件的选用：通过查阅，这一次论文中选用的密封面的型式是凸面的形式。在筛板塔的紧固件的公称压力在不大于时，用性能等级是八点八的双头螺柱，其选用的材料是，需要了考虑的可靠性的级别为八级的螺母，其选用的材料是，采用的形式为粗牙的形式。（非剧烈循环场合）。2.9 管法兰 依照，本设计中取用的是包括有颈的通过焊接而成的，由钢制造而成的法兰，选择的联接形式是凹面方式的联接如图9。 图10 法兰 管法兰的公称通径与所连接的管子直径（一般是无缝钢管的公称直径，通常相当于外径）相等。压力容器法兰的公称通径与所连接的筒体（或封头）公称直径（通常是指内径）相等。 表7 管法兰的公称通径与钢管外径数据表公称通径DNmm101520253240506580钢管 A 17.2 21.3 26.933.742.448.360.376.188.9外径 /mm B 14 18 25 32 38 45 57 76 89凹凸面在装的时候，与其他的设备相比较，就可以显示这种方式的优点，其一就是方便对中，第二个好处就是可以可靠地阻止垫片，被其中的设备挤压出去，与压紧面相分离，这种方式的设备比较适合于其所承受的公称压力不大于的容器形式的法兰和管类形式的法兰。2.10 吊柱 对于有的塔设备而言，相对较高的无框架的设备不容易操作与安置，由于这一情况，通常的解决办法是在塔设备的顶部设置有一个可以填充与替换的吊柱，其作用是在填料的时候用，也方便在塔设备的内部进行安置操作、拆、卸等。在本设计中因为塔高45米，必须安装吊柱。 在吊柱设备的安装过程中时，需要注意的地方有，其中的方向是不是正确的，务必要保证的角度是：吊柱的中心线与人孔的中心线之间，这样的话可以使操作工人可以在塔顶部的平台上实现一系列的操做。 在本设计中吊柱的立柱选用20#钢管（无缝），别的零部件采用A3。衬板在材料的取用方面，经过考虑确认其与整体的材料时一样的。2.11 操作平台与梯子 操作平台的材料：平台全为钢结构，材料一般为Q235-AF 设置操作平台时需要考虑到主要设备等需要经常检修的或者经常操作的地方。在本设计中塔体上面每相隔5m安装一个平台，一共安装10层，平台宽度为1.2m，质量150kg/ m2 。 考虑到塔设备的保温以及涂漆工作，在平台的边缘和塔壁间应该留一定的低昂对间隙。塔设备有保温层时，间隙可设定为50mm。 本设计中考虑扶梯的样式时，初步确认是笼式的，笼梯设备的护圈中部的长度设置其值得大小是一点二，单位是米。 塔体跟具有保温作用的那一层的外表面之间的跨距确定其值是三百，单位毫米。最小的踏步级应当是比地面的要高，高出的部分的大小是三百，单位毫米。相邻踏步：300mm。梯子的材料一般采用。高温操作的塔，连接板应与塔体完全焊透，焊缝应打磨光洁，以减少热应力的影响。2.12 保温层 在本设计中起保温作用的部件其材料根据经验选用具有微孔的硅酸钠材料，其厚度值是一百，单位毫米。材料额密度确定为300。 裙座与塔体连接焊缝以上400mm（包括）设保温层。 原料具有易燃易爆的特性，一旦发生火灾，裙子由于高的温度变化和强度损失，使崩溃，所以裙子着火。内部和外部的石棉水泥层侧面应涂以50mm。3. 精馏塔设备强度和稳定性计算3.1 材料的选择3.1.1 筒体和封头材料的选择 在以刚度与其构造设计为重要的场合，应尽量使用普通碳钢。在以强度计划为主的场所，应依照其压力、温度、介质等利用的局限进行选择，采用系列的碳钢。由于容器设计压力为0.4MPa，使用温度为110，故筒体和封头都选用16MnR的钢板。由于椭圆形封头具备有半球形状的封头的受力比较的均匀和蝶形样式的封头受力比较浅等的好处，且椭圆那个地方的经线的曲率的改变是光滑且不间断的，应力的布局还是相对较匀称的，由于上面的优点选用椭圆形式的封头。3.1.2 裙座材料的选择 因为裙座是没有和塔内的介质相接触的，而且也不用承受来自塔内介质的压力，座椅没有材料选取的限制。本设计中采用的是经济型的碳素钢（16MnR）。3.1.3 接管的材料 其材料一般选择为，这种材料可以当做补强圈的材料，部分接管：。 3.2 厚度计算3.2.1 厚度计算过程步骤 大型塔常压蒸馏装置安装在室外的设备，除了由操作压力的影响，而且受地震，造成设备本身质量的重力，风荷载的影响，轴向应力引起的。所以很有可能会使轴向的组合应力相对因为设计压力带来的环向应力较大，从而会使得设备因轴向应力太大而破坏掉。所以我们的钢制塔式容器”的规定是高度大于10m，裙子，高径比大于5的自支撑塔。3.2.2 厚度计算 本设计主要是筒体和封头以及裙座壳的壁厚计算。圆筒和封头壁厚设计论文选用的压力值为，选用的温度值 筒体和封头材料均选16MnR，。 查GB1501998中表41可得： 关于对筒体的考虑：其焊接的方式可以考虑采用双面相对接的焊接方式，其边界没有被破坏。其中的焊接的接头那个系数通常经过查表可以知道，其值为：由此可以知道需要计算的那个值为：则筒体计算厚度 根据制压力容器的相关的要求，低合金钢制造的塔设备在塔壳的机械加工工艺及成型最小的有效厚度为，再加上一个腐蚀裕量的系数C,在这里的;取20米以下的筒体厚度为18mm，取20米以上的筒体厚度为16mm(由于塔体高度为50米,为了节省材料,取不同壁厚).其中C1=0，C2=2mm。 对于封头： 封头计算厚度： 6.2mm同样可取下封头名义厚度为18mm，上封头的名义厚度为16mm,其中C1=0，C2=2mm。这个设计的裙座壳的设计厚度:取其底壳的有效的值为，所设计的在名义上面的厚度为。3.3设备质量载荷计算3.3.1塔体圆筒、封头、裙座质量（1） 、圆筒质量:查常用容器压力设计手册表13-1.5有DN=1400 mm，的圆筒每米质量为519.4；DN=1400mm，的圆筒每米质量为669.6. 故（2）、封头质量:查常用容器压力设计手册表13-5-2有DN=1400mm，直边高度为40，曲面深度为400的标准椭圆形封头质量：当，；当，.则（3）、裙座质量:故 （4）塔内构件质量查化工容器及设备设计手册表16-1得筛板塔盘单位质量65 （5）、保温层质量已知保温材料密度为，故通过以下计算可求得保温层的质量 （6）平台、扶梯质量查化工容器及设备设计手册表16-1平台质量为150，笼式扶梯质量为40m，笼式扶梯总高为51m，平台数量为11，平台宽度为900，高度为1000。则3.3.2操作时的物料质量 由物料密度，封头容积为0.487，塔釜圆筒部分深度为=46，塔板层数N=90，塔板上液层高度=54.3.3.3附件质量按经验取附件质量为3.3.4冲水质量其中，3.3.5偏心质量因在塔釜安装再沸器，产生偏心质量。3.3.6 风载荷计算 取，查表查得，；其他值取值如下，查表查得， 该塔的自振周期为： 地面粗糙度类别是B类，查表得，脉动增大系数为。查表得，。查表得，。由求得，。 忽略管线的当量宽度，并假设笼式扶梯与进出口管线成90布置，则塔设备各段的有效直径。取（笼式扶梯）；，其最大值为第3或第4计算段，各有4层平台，假设每层平台投影面积为，则； 为简化计算和偏安全计，取 塔体各段风力计算如下； 01000mm段 10004400段 440010000mm段 1000019000mm段 19000mm28000mm段 28000mm33000mm 计算风弯矩 风弯矩计算公式 底部（0-0）截面风弯矩 裙座开孔（1-1）截面风弯矩 裙座与塔体连接（2-2）截面的风弯矩为： 3.3.7 地震载荷计算由于，故该塔计算截面-和底截面的地震弯矩按原公式的1.25倍计算。根据设计地震烈度为7度，查表得地震影响系数的最大值为。塔设备安装地为类场地上，根据塔设备基本自振周期的值与前面计算的，查图可得，可得，则塔底截面的地震弯矩为： 裙座开孔（1-1）截面的地震弯矩为： 裙座与塔体连接（2-2）截面的地震弯矩为： 3.3.8最大弯矩计算 计算任意危险截面的最大弯矩，按下式计算 取其中较大者。 偏心载荷所引起的弯矩 ，式中e 为偏心质量中心至塔设备中心线的距离，mm. 根据条件，由以上比较可知，无论是哪个截面，即 4塔体和裙座危险截面的强度和稳定性校核4.1塔设备的拉应力校核 设计的设备的最大的组合轴向中的拉应力之间的校核以及稳定性方面的校核,在下面做简要的计算说明：对于这一面1-1截面2-2截面B值计算： 4.2塔体液压试验的应力校核 由试验压力引起的环向应力的计算：，取液柱静压力为 ，则 由试验应力引起的轴向应力为： 由液压试验是重力引起的轴向应力为： 这里近似取。 由弯矩引起的轴向应力为 查表可知，20R材料的，按下式确定 取其中较小者。 由此可知 校核如下： 经验算，塔体的强度及稳定性均满足要求。4.3吊装时的应力校核 吊装时的应力校核如下：化工容器及设备设计简明设计手册图16-4高型直立容器吊装时的应设备力校核H为容器的总高度mmH为裙座高度mmq为按容器最小质量折算的容器筒体的均布载荷Z为容器的截面模数，B为系数（参见表16-2.2） 4.4 裙座的验算4.4.1 座体 座体采用与塔体同直径的圆筒体，与塔体进行对接焊。取座体名义厚度与塔体相同，壁厚附加量,则座体有效厚度 。座体人孔处截面各部分尺寸为：底部截面（0-0截面）的应力按下面两个式子校核。 正常操作时取其中较小者。 水压试验时取其中较小者。 以上两式中，=0，KB=87.6MPa。则：裙座上人孔处截面（1-1截面）的应力按下面两式校核： 正常操作时取其中较小值。 水压试验时 取其中较小值。 以上两式中，近似取 则 则可见座体满足强度和稳定性要求。4.4.2 基础环 根据下式 取基础环内、外直径分别为，混凝土基础上的最大压应力为：取其中较大值。 式中 所以故 查表可知，要使，则混凝土基础应选用100号以上的水泥。 采用24个均布的地脚螺栓，带筋板的基础环，设肋板厚度为24mm.则两相邻肋板最大外侧间距：则查表查得：故取。基础环材料选用低碳钢，取。则基础环的厚度为：圆整后可取（考虑腐蚀裕量）4.4.3 地脚螺栓 基础中由螺栓承受的最大拉应力按下式计算：取其中较大者。 式中故取。 地脚螺栓的螺纹小径按下式计算：上式中=147MPa（低碳钢），取=3mm.故可选用M42地脚螺栓24个。4.5 裙座与塔体对接焊缝的验算 对接焊缝的拉应力按下式验算：式中经估算裙座质量约为1562kg,故；取与材料相同，即=86MPa。则,因此对接焊缝满足强度要求。 5. 筛板塔的制造、运输及其要求 5.1 材料验收 材料选择需要考虑材料的限定条件，焊接性能，制造工艺和经济合理性，符合有关的准则。制造商从材料生产地获得材料的时候，需取得材料的质量保证书，其书内容应当齐全、清晰、并有材料生产地的质量检验章。在材料的显眼部位有清晰、牢固的标志，必须要有材料制造标准代码、材料生产单位名称和检验印鉴标志。从不生产材料单位获得材料的时候，也要同时拿到材料质量说明书原件或者盖了供材单位检验公章合经办人章的有效复印件的印鉴。如果选用外国材料的时候，必须采用外国压力容器允许使用且外国已有使用实例的材料，其使用范围必须符合材料生产国的相应规范合标准，技术要求不能低于国内相应的技术指标，并附有该材料的质量说明书。5.2 筛板塔的安装塔设备的有外形简单、高度和重量大、内部构造和工艺用途多种多样的特点。因此安装时必须根据塔设备的构造、工艺用途，采用相对应的安装技术方法。对浮阀塔来说，在安装过程中，必须确保塔内配件得相互位置的正确性，其中最重要的是确保安装塔盘的整体水平。塔盘水平度的差别受塔盘支持圈与塔体组焊正确性的决定。筛板塔安装的施工工艺包括准备工作、吊装工作、校正工作和内部构件的安装工作。本次设计中浮阀塔选用整