畢業(yè)設(shè)計(jì)----500萬噸年常減壓裝置常壓汽提塔機(jī)械設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　一 設(shè)計(jì)任務(wù)、設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)特點(diǎn)</p><p><b>　　(一) 設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　500萬噸/年常減壓裝置常壓汽提塔機(jī)械設(shè)計(jì)</p><p><b>　　主要參數(shù)如下：</b>&

2、lt;/p><p>　　操作壓力：0.07MPa 塔內(nèi)直徑：Φ1400/Φ1800</p><p>　　設(shè)計(jì)壓力：0.24MPa 塔內(nèi)塔盤數(shù)：24</p><p>　　最高操作溫度：390℃ 保溫層厚度：硅酸鋁鎂120/150㎜</p><p>　　塔總高：31675㎜

3、 容器類別：一類</p><p>　　塔基礎(chǔ)高：4500㎜ 塔內(nèi)介質(zhì)平均密度：830Kg/m3</p><p>　　地震烈度：8度 其他參數(shù)：參照茂石化四蒸餾</p><p>　　基本風(fēng)壓值：500Pa 建造場地類別：Ⅱ類 </p><p><b>　　(二)

4、 設(shè)計(jì)思想</b></p><p>　　1 根據(jù)GB《鋼制壓力容器》與JB《鋼制塔式容器》等國家標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　2 滿足工藝和操作要求，所設(shè)計(jì)出來的流程和設(shè)備能保證得到質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品，設(shè)計(jì)的流程與設(shè)備需要一定的操作彈性，可方便地進(jìn)行流量和傳熱量的調(diào)節(jié)。</p><p>　　3 滿足經(jīng)濟(jì)上的要求，設(shè)計(jì)省熱能和電能的消耗，減少設(shè)備與

5、基礎(chǔ)的費(fèi)用，選擇合適的回流比，節(jié)省冷卻水，設(shè)計(jì)時要全面考慮，力求總費(fèi)用盡可能低一些。</p><p>　　4保證生產(chǎn)安全，保證塔設(shè)備具有一定的剛度和強(qiáng)度。設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)壓力確定壁厚,再校核其他載荷作用下容器的應(yīng)力,是容器有足夠的腐蝕裕度。</p><p>　　5 采用某些高新技術(shù)（如：一脫三注）或應(yīng)用某些工藝系統(tǒng)來降低原料的含硫量，減緩腐蝕，延長設(shè)備的使用壽命。</p><

6、p><b>　　(三) 設(shè)計(jì)特點(diǎn)</b></p><p>　　1 塔設(shè)備是石油、化工、輕工、食品等工業(yè)部門中重要的設(shè)備之一，塔設(shè)備通過其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)使氣（汽）液兩相或液液之間充分接觸，進(jìn)行質(zhì)量傳遞和熱量傳遞。通過塔設(shè)備完全的單元操作有：精流、吸收、解吸、萃取、冷卻等。</p><p>　　2 塔的結(jié)構(gòu)形式各異，但根據(jù)塔內(nèi)件，一般可將塔分成板式塔和填料塔兩大類，兩者

7、的基本結(jié)構(gòu)可以概括為：塔體、內(nèi)件、支座、附件等。</p><p>　　3 塔設(shè)備安置在室外，在風(fēng)力作用下產(chǎn)生振動破壞，而必須做好防振工作，除外，塔設(shè)備還要承受介質(zhì)正壓力，重力載荷、風(fēng)載荷、地震載荷、偏心載荷等，這些都會給塔體造成破壞，因此塔設(shè)備必須有足夠的剛度和強(qiáng)度。</p><p>　　4 對于化工容器考慮腐蝕、設(shè)備疲勞、蠕變、振動以及技術(shù)的更新?lián)Q代，本塔設(shè)計(jì)壽命為20—30年。由于本塔

8、介質(zhì)易燃易爆，故要求密封性能好。</p><p>　　二 本設(shè)備所在裝置的簡單工藝流程和裝置中的作用</p><p><b>　　(一) 工藝流程</b></p><p>　　1 常頂油氣，水蒸氣從塔頂揮發(fā)線出來，進(jìn)入冷卻器，經(jīng)冷凝冷卻器冷凝的油氣進(jìn)入容器，在容器里進(jìn)行油、水、氣分離。冷凝液由泵躊躇，一部分返回塔頂作冷回流，另一部分送至輕烴回收

9、裝置的吸收塔或堿洗后出裝置。末冷凝的氣體與初頂不凝氣合并經(jīng)初常頂油氣冷凝器后去輕烴回收裝置或去火炬。</p><p>　　2 常頂循環(huán)回流線自塔頂層餾出，由泵送去換熱器，換熱后返回塔內(nèi)。</p><p>　　3 常一線自塔內(nèi)餾出，進(jìn)入氣提塔上段，油氣返回塔內(nèi)，餾出油由泵抽出，經(jīng)換熱器材換熱后，進(jìn)入冷卻器冷卻至40—60℃后作煤油脫臭原料。</p><p>　　4 常

10、一中自塔內(nèi)餾出，由泵抽送至換熱器換熱后與初側(cè)線合并返回塔內(nèi)。</p><p>　　5 常二線自塔內(nèi)餾出，進(jìn)入氣提塔中上段，油氣返回塔內(nèi)，餾出油由泵抽出，經(jīng)換熱器換熱后，進(jìn)入冷卻器冷卻至50—70℃，進(jìn)入柴油電精制塔，再經(jīng)柴油沉降罐，鹽脫水罐后出裝置。</p><p>　　6 常二中自塔內(nèi)餾出，由泵抽送至換熱器換熱后返回塔內(nèi)。</p><p>　　7 常三線自塔內(nèi)餾出

11、，進(jìn)入氣提塔中下段，油氣返回塔內(nèi)，餾出油由泵抽出，經(jīng)換熱器換熱后，進(jìn)入冷卻器冷卻至50—70℃，并作重柴油出裝置，亦可經(jīng)柴油電精制系統(tǒng)后作柴油出裝置。</p><p>　　8 常四線自塔內(nèi)餾出，進(jìn)入氣提塔下段，油氣返回塔內(nèi)，餾出油由泵抽出，經(jīng)換熱器換熱后，進(jìn)入冷卻器材冷卻后作催化料出裝置。</p><p>　　9 過氣化油自塔內(nèi)抽出，返回塔內(nèi)。</p><p>　　

12、10 常底重油由泵抽出，進(jìn)入加熱爐加熱至390℃后進(jìn)入減壓塔。</p><p>　　(二) 本設(shè)計(jì)在裝置中的作用</p><p>　　在石油煉制過程中，用得最多的是分餾塔，也叫精餾塔。為了把低沸點(diǎn)得組分排除掉，故用到汽提塔，汽提塔又可將常壓塔分出得低沸點(diǎn)組成分分成汽油、煤油及潤滑油。</p><p>　　(三) 工藝流程圖見下圖：</p><p&

13、gt;　　三 主要設(shè)計(jì)參數(shù)的確定和說明</p><p><b>　　(一) 設(shè)計(jì)壓力</b></p><p>　　設(shè)計(jì)壓力是指確定的容器，頂部的最高壓力與相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度作為設(shè)計(jì)載荷條件，它的值不低于工作壓力，稍高于最高工作壓力。容器的最大工作壓力是指在正常操作條件下容器可能出現(xiàn)的最高表壓力。</p><p>　　本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)壓力為：0.24 M

14、Pa</p><p><b>　　(二) 設(shè)計(jì)溫度</b></p><p>　　設(shè)計(jì)溫度是指容器在工作過程中在相應(yīng)設(shè)計(jì)壓力下殼體壁或部件金屬可能達(dá)到的最高溫度和最低溫度。設(shè)計(jì)溫度不得低于元件金屬在工作狀態(tài)下可能達(dá)到的最高溫度，對于0℃以下的金屬溫度，設(shè)計(jì)溫度不得高于元件金屬可達(dá)到的最低溫度。</p><p>　　本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)溫度為：390℃&l

15、t;/p><p><b>　　(三) 焊縫系數(shù)</b></p><p>　　焊縫系數(shù)表示金屬與母材的強(qiáng)度比值，反映容器強(qiáng)度受削弱的程度。大多數(shù)容器采用焊接結(jié)構(gòu)。焊接時由于可能出現(xiàn)焊接缺陷，如未焊透、夾渣、氣孔等。焊縫往往是容器強(qiáng)度比較薄弱的環(huán)節(jié)。因此在設(shè)計(jì)中用焊縫系數(shù)表示焊縫金屬母材強(qiáng)度的比值。它的大小視焊縫接頭形式和無損探傷的要求而定。具體按下表選擇：</p>

16、;<p>　　本設(shè)計(jì)焊縫系數(shù)Φ＝０.85</p><p><b>　　(四) 壁厚附加量</b></p><p>　　壁厚附加量由兩部分組成：鋼板或鋼管厚度的負(fù)偏差C１與腐蝕余量C２，按相應(yīng)鋼板或鋼管選取。當(dāng)鋼板厚度負(fù)偏差不超過0.25時，且不超過名義厚度的６％時，可取C１＝０，對于C２當(dāng)鋼板為碳素鋼或合金鋼時，取C２不小于１mm，對于不銹鋼，當(dāng)介質(zhì)的腐

17、蝕極微時，取C２=0。此外壁厚附加量不應(yīng)計(jì)入加工制造的減薄量中去。壓力容器元件的加工制造減薄量由制造單位依據(jù)各自的加工工藝和加工能力自行選取。只要保證壓力容器的實(shí)際厚度不小于名義厚度減去鋼材壁厚負(fù)偏差就可以了。</p><p><b>　　(五) 許用應(yīng)力</b></p><p>　　許用應(yīng)力是容器殼體等受壓元件的材料許用強(qiáng)度，取材料的極限強(qiáng)度除以相應(yīng)的安全系數(shù)。

18、 根據(jù)我國標(biāo)準(zhǔn)《鋼制壓力容器》（GB150），鋼板許用應(yīng)力值由GB150表4-3查得：20R在390℃下的許用應(yīng)力為87Mpa安全系數(shù)的選定對容器的安全性，先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)性有著直接的關(guān)系。</p><p>　　充分考慮鋼才的各方面特性，取筒體的安全系數(shù)為ns=1.5，地腳螺栓的安全系數(shù)為ns=1.6。</p><p>　　第二章 材料的選擇和論證</p><p>　　

19、塔設(shè)備是石油、化工等工業(yè)部門中最重要的設(shè)備之一，氣液或液液兩相在塔內(nèi)充分接觸，可達(dá)到相傳熱或傳質(zhì)的目的。</p><p>　　塔設(shè)備與其他化工設(shè)備一樣，是置于室外的無框架的自支承式塔體，絕大多數(shù)是采用鋼材制造，這是由于鋼材具有足夠的強(qiáng)度和塑性，制造性能較好，設(shè)計(jì)制造的經(jīng)驗(yàn)也較成熟，在大型設(shè)備中優(yōu)勢明顯。</p><p>　　鋼板的選擇一般要注意以下問題：各類鋼板在不同厚度和熱處理狀態(tài)下，允

20、許使用的介質(zhì)、壓力及溫度范圍。為節(jié)約不銹鋼和降低成本，且厚度較厚時，可盡量選擇不銹復(fù)合鋼板或用碳鋼的結(jié)構(gòu)。</p><p>　　此外，選材的另一個方面就是考慮裝置的腐蝕形態(tài)和材料的防腐性能。由于本塔的操作介質(zhì)是高含硫原油，在加工過程中必然帶來一系列嚴(yán)重的腐蝕問題。因此，以下是根據(jù)裝置的壓力、溫度、介質(zhì)腐蝕形態(tài)、防腐措施等方面對設(shè)備材料進(jìn)行選擇論證：</p><p>　　一 考慮機(jī)械性能對設(shè)

21、備材料進(jìn)行選擇論證</p><p>　　鋼材應(yīng)滿足強(qiáng)度，延塑性和韌性的要求。機(jī)械強(qiáng)度是材料抵抗外力作用而避免產(chǎn)生屈服和斷裂破壞的能力，它是決定鋼材許用應(yīng)力的依據(jù)。鋼材級數(shù)的提高總是伴隨著延塑性和沖擊韌性的下降，對應(yīng)力集中比較敏感，從而帶來制造工藝的困難和防止脆性性能破壞性的下降，抵抗循環(huán)破壞的能力也差。延塑性是反映材料塑性變形的能力，一般是以鋼材在斷裂前塑性變形量的大小來計(jì)算。韌性是反映鋼材延塑性和強(qiáng)度的綜合指標(biāo)

22、，反映鋼材在斷裂破壞前吸收能量的能力。</p><p>　　二 考慮腐蝕方面對設(shè)備材料進(jìn)行選擇論證</p><p>　　(一) 采用“一脫三注”工藝防腐措施</p><p>　　腐蝕理論與實(shí)踐證明，充分脫除原油中鹽類及減少水解后產(chǎn)生HN是控制三塔及凝氣系統(tǒng)中的N離子關(guān)鍵步驟，是防止停汽時可能產(chǎn)生不銹鋼應(yīng)力開裂的有效措施，同時，它還可以脫鎳、釩、鈉離子，防止原油雜技對

23、后部的二次加工生產(chǎn)催化劑中毒等不利影響。</p><p>　　“三注”措施即在三塔發(fā)揮線上設(shè)置注水、注氫和注緩蝕劑。</p><p>　　(二) 應(yīng)用耐蝕材料</p><p>　　本筒體按加工高含硫原油選材，根據(jù)原油含硫腐蝕突出的特點(diǎn)，綜合考慮材料的強(qiáng)度、剛度、防腐性能，膨脹系數(shù)以及使用溫度、壓力、厚度等方面因素，確定筒體和封頭都選用20R+0Cr13不銹復(fù)合鋼板。

24、根據(jù)各種材料在使用性能上的區(qū)別，具體分析如下：</p><p>　　1 在強(qiáng)度方面，Q235-A符合要求，卻不能滿足其他性能要求16Mn強(qiáng)度高，但價錢昂貴，反而會提高成本，不符合經(jīng)濟(jì)性能。 對于18-8鋼，由于它的膨脹系數(shù)與20R相差較大，在設(shè)計(jì)溫度下使用易出現(xiàn)鋼板脫層現(xiàn)象，故不用18-8鋼，而0Cr13與20R的膨脹系數(shù)較接近，采用。</p><p>　　2 襯里材料要求結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低，以

25、降低施工難度，又因其易出現(xiàn)鼓泡，龜裂和滲漏現(xiàn)象，所以還是使用復(fù)合鋼板較好，這樣既節(jié)省了不銹鋼，又有較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和風(fēng)度，且0Cr13的可焊性良好使設(shè)備方便。</p><p>　　3 采用防腐措施主要以抗高溫硫和低溫H2S+HCl腐蝕為主，易腐蝕部位用20R+0Cr13復(fù)合不銹鋼板。</p><p><b>　　(三)優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><

26、p>　　由于工藝防腐措施存在著很大的局限性,因此,除了合理地選擇材料之外,還必須依靠合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),可減少或防止腐蝕的產(chǎn)生。</p><p>　　三 各主要部件材料的選擇與論證</p><p>　　鋼材要有良好的冶金質(zhì)量，應(yīng)該滿足強(qiáng)度、塑性與韌性要求，而且有良好的可焊性和冷熱加工性。選擇材料時，還要考慮各鋼材在不同厚度和熱處理狀態(tài)下允許使用的介質(zhì)、壓力、溫度等，非壓力容器用鋼應(yīng)該有條

27、件的選用合適的鋼材。</p><p><b>　　(一) 塔盤</b></p><p>　　塔盤材料的選用應(yīng)該考慮材料的防腐性能，加工性能及耐熱性能，故塔盤材料選用1Cr18Ni9Ti，1Cr18Ni9Ti不僅有足夠的強(qiáng)度和剛度，還可以抵抗高溫下的硫侵蝕，對本塔塔盤加工高含硫原油有很好的防腐作用。支承梁也用1Cr18Ni9Ti，屬于耐熱不銹鋼。</p>

28、<p><b>　　(二) 裙座</b></p><p>　　由于裙座與介質(zhì)不直接接觸，也不承受容器內(nèi)的介質(zhì)壓力，因此不受壓力容器用材所限，可以選用較經(jīng)濟(jì)的碳素結(jié)構(gòu)鋼。裙座的選材還應(yīng)考慮到載荷、塔的操作條件，以及塔釜封頭的材料等因素，在室外操作的塔還要考慮環(huán)境溫度。</p><p>　　考慮到塔設(shè)備在常溫下操作，而且必須有足夠的強(qiáng)度以承受載荷作用，故選用Q2

29、35-A,而Q235-A有缺口敏感及夾層等缺陷，因此僅能在常溫操作且不是以風(fēng)載或地震載荷確定裙座壁厚的場合。</p><p>　　而且因?yàn)樗忸^材料為20R+0Cr13，考慮到操作條件、環(huán)境、溫度等因素，塔體與裙座之間應(yīng)有過渡段，由于塔體溫度較高，裙座溫度較低，但兩者材料不同，為保證焊接質(zhì)量，過渡段應(yīng)選用與塔體相同的20R。</p><p>　　而地腳螺栓則選用Q235-A。</p

30、><p><b>　　(三) 法蘭</b></p><p>　　塔內(nèi)介質(zhì)為高含硫原油，腐蝕較嚴(yán)重，且操作溫度較高，選用耐腐蝕的1Cr18Ni9Ti作為法蘭的材料。</p><p>　　(四) 其余部位選材</p><p>　　考慮到經(jīng)濟(jì)問題,及材料的加工性能及耐熱,耐蝕性能,其他的蓋板,墊板,筋板,環(huán)板均采用Q235-A鋼,

31、而補(bǔ)強(qiáng)圈,爬梯扶手,管嘴均采用1Cr18Ni9Ti。考慮到封頭與筒體焊接在一起,為了保證各焊接性能,選各封頭的材料為筒體的材料:20R + 0Cr13復(fù)合不銹鋼板。</p><p>　　第三章 結(jié)構(gòu)型式的選擇與論證</p><p>　　塔設(shè)備按內(nèi)件結(jié)構(gòu)可分為板式塔、填料塔和轉(zhuǎn)盤塔等。由于板式塔的空塔速度較高，因而生產(chǎn)能力較大，塔板效率穩(wěn)定，造價低，檢修、清理方便，在工業(yè)廣泛應(yīng)用，本設(shè)計(jì)也選

32、用板式塔。</p><p>　　而板式塔是分級接觸氣液傳質(zhì)設(shè)備，種類繁多，主要塔型有浮閥，篩板及泡罩塔。</p><p><b>　　(一) 泡罩塔</b></p><p>　　泡罩塔操作穩(wěn)定可靠，操作彈性大，在負(fù)荷變化范圍較大時仍能保持較高的效率，生產(chǎn)能力大，氣液比范圍大，不易堵塞，能適應(yīng)多種介質(zhì)。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價高、安裝維修麻煩以及氣相壓

33、力降較大。</p><p><b>　　(二) 篩板塔</b></p><p>　　篩板塔結(jié)構(gòu)簡單，易于加工，造價約為泡罩塔60%，為浮閥80%左右，處理能力比泡罩塔大，塔板效率高，壓降較低。但其安裝水平度要求較高，易造成氣液接觸不勻，操作彈性小，而且小篩板容易堵塞。</p><p><b>　　(三) 浮閥塔</b>&l

34、t;/p><p>　　浮閥塔與50年代初期在工業(yè)上開始推廣使用。浮閥塔兼有泡罩塔和篩板塔的優(yōu)點(diǎn)。它的處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增20％～40﹪。而接近于篩板塔，操作彈性大，一般約為5～9，比篩板，泡罩，的操作彈性要大得多。塔板效率高，比泡罩塔高15％左右。氣體壓強(qiáng)降及液面落差較小。使用周期長，黏度稍大以及有一般聚合現(xiàn)象的系統(tǒng)也能正常操作。構(gòu)造簡單，易于制造，故造價低，起制造費(fèi)約為泡罩塔的60％～80％，而為篩板塔

35、的120％～130％。</p><p><b>　　幾種塔盤的性能比較</b></p><p>　　綜合考慮后，本設(shè)計(jì)選用浮閥塔型。而浮閥</p><p>　　又可分為兩類：分別是盤狀浮閥，和條狀浮閥。</p><p>　　考慮到盤狀浮閥在操作過程中有時閥片會旋轉(zhuǎn)或</p><p>　　卡死等現(xiàn)象

36、，故采用條狀浮閥，如右圖: </p><p>　　一 塔盤、封頭、裙座、法蘭、進(jìn)出口結(jié)構(gòu)型式的選擇</p><p>　　(一) 塔盤結(jié)構(gòu)形式的選擇與論證</p><p><b>　　1 塔盤選擇</b></p><p>　　板式塔塔盤可分為溢流式和穿流式兩類。因?yàn)橐缌魇剿P有降液管，塔盤上的液層高度可通過溢流堰高度來控制

37、，因此溢流式塔盤操作彈性大，且可保證一定的效率，而穿流式塔盤的操作彈性效率較差，因此使用溢流式塔盤。</p><p>　　而對于溢流式塔盤又可以分為整塊式</p><p>　　與分塊式塔盤。一般塔徑在800mm－900mm以下時，為了便于安裝與檢修，建議采用整塊式塔盤；當(dāng)塔徑在800mm－900mm以上時，人可以在塔內(nèi)進(jìn)行裝拆，可采用分塊式塔盤。而本設(shè)塔徑為1400mm與1800mm，因而

38、采用分塊式塔盤。且其可再分為單流與雙流塔盤。</p><p>　　綜合以上各點(diǎn)，在本設(shè)計(jì)中對于1400mm塔</p><p>　　徑段采用分塊式的單流型塔盤，對于1800mm塔</p><p>　　徑段采用分塊式的雙流型塔盤。結(jié)構(gòu)圖如右:</p><p><b>　　2 降液管</b></p><p&

39、gt;　　降液管是塔板間液體流動的通道，也是溢流液中夾帶的氣體得以分離的場所。降液管有圓形和弓形兩種。圓形降液管的流通面積小，沒有足夠的空間分離溢流液中的氣泡，氣相夾帶嚴(yán)重，塔板效率較低。由于泡沫分離不好，容易產(chǎn)生攔液，影響塔板的操作彈性，塔板面積的利用率也較低，因此除液體負(fù)荷很小的小塔以外，一般均推薦采用弓形降液管。</p><p>　　常用的降液管形式有垂直式，傾斜式和階梯式，本設(shè)計(jì)采用傾斜式降液管。<

40、/p><p>　　各種形式降液管如下幾圖所示：</p><p><b>　　3 受液盤</b></p><p>　　為了保證降液管出口處液封，在塔盤上設(shè)置受液盤，</p><p>　　受液盤可分為凹形受液盤和平形受液盤。受液盤的型式對</p><p>　　側(cè)線取出、降液管的液封和液體流入塔盤的均勻性都

41、有影</p><p>　　響，考慮到以上因素，對于Φ800mm以上的大塔，一般采</p><p>　　用凹形受液盤，因?yàn)檫@種型式便于液體的側(cè)線抽出；在液</p><p>　　流量較低仍可形成良好的液封；對改變液體的流向具有緩</p><p>　　沖作用。如右圖為可拆式平形受液盤。</p><p><b>　　

42、4 溢流堰</b></p><p>　　溢流堰的作用是維持板上有一定液層，并使液流均勻，除了個別情況（如很小的塔）外，在降液管前均應(yīng)設(shè)置出口堰。單流型：lw =(0.6-0.8)D; 雙流型：lw =(0.5-0.7)D</p><p>　?。―為塔盤直徑）由于本塔設(shè)備采用凹形受液盤，故不設(shè)入口堰。</p><p><b>　　5 折流擋板

43、</b></p><p>　　塔盤上容易發(fā)生液流短路的地方（如主梁上方，靠近塔壁處）應(yīng)設(shè)置折流擋板。折流擋板的高度為溢流堰高度的2倍，折流擋板的厚度不小于塔盤板厚度。折流擋板可制成可拆結(jié)構(gòu)或焊與塔盤上的固定結(jié)構(gòu)。本設(shè)計(jì)采用可拆式折流擋板。</p><p><b>　　6 排液孔（淚孔）</b></p><p>　　板式塔在停止操作時

44、，塔盤，受液盤，液封盤等均應(yīng)能自行排凈存液，否則就要開設(shè)排液孔。通常此孔都開在塔盤溢流堰附近，這在正常操作時對塔板效率的影響很小。此外，在塔板最低處，也應(yīng)開設(shè)少量排液孔，是塔盤集液能完全排盡。</p><p>　　排液孔的直徑及孔數(shù)，根據(jù)液體流動性及規(guī)定的排空時間而定。而排液孔一般取Φ8—Φ15mm，開孔數(shù)可按每m塔盤面積有1.0—3.0cm。對受液盤，封液盤則不論面積大小，至少設(shè)一個Φ10mm的排液孔。<

45、/p><p><b>　　7 塔盤的緊固件</b></p><p>　　(1)螺紋緊固件 螺紋緊固件可用于塔盤板</p><p>　　之間的連接，有上可拆，下可拆與上下均可拆三</p><p>　　種型式。如右圖為上可拆連接：</p><p>　　(2)卡子 適用于板式塔塔盤中下列零部件之間的連

46、接：塔盤板與支撐圈的連接；受液盤與支撐圈、連接板的連接；密封盤與支撐圈、連接板的連接。</p><p><b>　　8 塔板的布置</b></p><p>　　整個塔板可分為如圖可分為四個區(qū)域：</p><p>　　(1) 鼓泡區(qū) 圖中虛線以內(nèi)的區(qū)域?yàn)楣呐輩^(qū)。塔板上氣、液接觸構(gòu)件（浮閥）設(shè)置在此區(qū)域內(nèi)，故此區(qū)為氣、液傳質(zhì)的有效區(qū)域。<

47、/p><p>　　(2) 溢流區(qū) 降液管及受液盤所占的區(qū)域?yàn)橐缌鲄^(qū)。</p><p>　　(3) 破沫區(qū) 鼓泡區(qū)與溢流區(qū)之間的區(qū)域?yàn)槠颇瓍^(qū)，</p><p>　　也稱安定區(qū)。此區(qū)域內(nèi)不裝浮閥，在液體進(jìn)入經(jīng)液管之前，</p><p>　　設(shè)置這段不鼓泡的安定地帶，以免液體大量夾帶泡沫進(jìn)入</p><p><b&

48、gt;　　經(jīng)液管。</b></p><p>　　(4) 無效區(qū) 無效區(qū)也稱邊緣區(qū)，因靠近塔壁的部分需要留出一圈邊緣區(qū)域，以供支承塔板的邊梁之用。</p><p>　　9 浮閥的數(shù)目與排列</p><p>　　浮閥塔的操作性能以板上所有浮閥處于剛剛?cè)_時的情況為最好，這時塔板的壓強(qiáng)降及板上液體的泄漏都比較小而操作彈性大。浮閥的開度與閥孔處氣相的動壓有關(guān)

49、，而動壓又取決與氣體的速度與密度。</p><p>　　閥孔氣速與每層板上的閥孔數(shù)N的關(guān)系如下：</p><p>　　N=4Vs/3.14×d2u0</p><p>　　式中：Vs—上升氣體的流量，m3/s；</p><p>　　d—閥孔的直徑，d=0.039m。</p><p>　　浮閥在塔板鼓泡區(qū)內(nèi)的排列

50、有正三角形與等腰三角形兩種方式，按照閥孔中心聯(lián)線與液流方向的關(guān)系，又有順排與叉排之分，如圖所示。叉排對氣、液接觸較好,故一般都采用叉排。 一層板上的閥孔總面積與塔截面積之比稱為開孔率,開孔率也是重塔氣速和閥孔氣速之比。塔板的工藝尺寸計(jì)算完畢,應(yīng)該算塔板開孔率,對常壓塔或減壓塔開孔率在10%—14%之間。</p><p>　　(二) 封頭結(jié)構(gòu)型式的選擇與論證</p><p>　　封頭的結(jié)構(gòu)設(shè)

51、計(jì)要充分考慮其幾何特性，承載能力和制造技術(shù)，作出全面的評論。封頭的型式主要有以下幾種：</p><p><b>　　1半球形封頭 </b></p><p>　　這種封頭的幾何形狀實(shí)際是半個球殼，有薄膜應(yīng)力分析可知，其最大應(yīng)力僅為同樣直徑圓筒筒體的一半，是各種封頭中受力最好的一種；在相同容積中球形封頭的表面積最小，因此最節(jié)省材料并廣為應(yīng)用。但從制造性能方面來看，其缺點(diǎn)

52、是深度大，當(dāng)直徑較小時，整體沖壓成型較難；當(dāng)直徑較大時，雖可采用分瓣沖壓技術(shù)，但拼焊工作量較大。</p><p><b>　　2碟形封頭 </b></p><p>　　這種封頭由三部分組成：球面、過渡段、圓筒直邊段。在三部分的連接處造成了經(jīng)線曲率發(fā)生突變，在過渡區(qū)邊界上的不連續(xù)應(yīng)力比內(nèi)壓薄膜應(yīng)力大得多，故其受力狀況不佳。但由于過渡段的存在降低了封頭的深度，其成型加

53、工還是比較方便的。</p><p><b>　　3橢圓形封頭 </b></p><p>　　這種封頭是由半個橢球面和一圓筒直邊段組成，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)充分吸取了半球形封頭受力好和碟形封頭深度淺的優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用最廣泛。由于橢圓形封頭幾何特性造成的經(jīng)線曲率平滑連續(xù)，故封頭中的應(yīng)力分布比較均勻。</p><p><b>　　4無折邊封頭 &

54、lt;/b></p><p>　　這種封頭是部分球面封頭與圓筒直接連接，其結(jié)構(gòu)造型簡單，由于球面與圓筒連接處曲率半徑發(fā)生突變，而且兩殼體因沒有公切線而存在橫向推力，所以產(chǎn)生相當(dāng)大的不連續(xù)應(yīng)力，所以這種封頭只能用在壓力不高的場合。</p><p><b>　　5錐形封頭 </b></p><p>　　錐形結(jié)構(gòu)的封頭強(qiáng)度并不理想，但在生產(chǎn)

55、工藝應(yīng)用中，錐形封頭有利于氣體的均勻進(jìn)出，也有利于懸浮或固體顆粒等的排放，并常作為不同直徑圓筒的過渡段，因此也是壓力容器最常用的受壓元件之一。</p><p><b>　　6平板封頭 </b></p><p>　　這是各種封頭結(jié)構(gòu)最簡單、制造最容易的一種封頭形式。因其承受橫向載荷造成圓平板彎曲，受力狀態(tài)最差，因此對于同樣直徑和壓力的容器，采用平板封頭的厚度最大，材

56、料消耗最多。但由于制造最容易，在壓力不高的場合仍可得到應(yīng)用。 </p><p>　　綜合考慮受力情況和封頭造價，根據(jù)工藝過程、承載能力、制造技術(shù)等方面進(jìn)行安全、經(jīng)濟(jì)、可靠的綜合分析，本設(shè)計(jì)的上、下封頭均采用橢圓形封頭；內(nèi)封頭用球面封頭。</p><p>　　(三) 裙座結(jié)構(gòu)形式的選擇與論證</p><p>　　為了制造方便，裙座一般選用圓筒形，對直徑小而細(xì)高的塔（當(dāng)

57、Dg≤1m，且H/Dg＞25或Dg＞1m且H/Dg＞30）為了提高設(shè)備的穩(wěn)定性及降低地腳螺栓和基礎(chǔ)環(huán)支承面上的應(yīng)力，可采用錐形裙座。裙座直接焊在塔釜封頭上，焊接形式有搭接和對節(jié)兩種。如圖(a)與(b)所示：</p><p>　　1 裙座與塔體封頭的連接</p><p>　　裙座直接焊在塔釜封頭上,焊接形式有搭接和對接兩種。如圖所示: 圖(b)為搭接型式,座體焊在塔體外側(cè),這種連接型式焊縫承

58、受剪切載荷,受力情況較差,只是因?yàn)榘惭b方便,才在一些小塔或焊縫受力較小的情況下采用。圖(a)為對接型式,裙座筒體外徑與塔體相同,焊縫承受壓縮載荷,且使封頭局部受載,為避免焊縫外應(yīng)力集中,焊縫處應(yīng)予以修磨,特別是低溫塔及高寒地區(qū)的室外自支承塔,為了減少應(yīng)力集中,不得采用加班費(fèi)高焊縫的結(jié)構(gòu)。對較高或細(xì)長的塔,焊縫應(yīng)進(jìn)行探傷檢查,采用對接焊縫時,若裙座與封頭等厚,封頭切線至裙座頂之距離h可查有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)定。</p><p&g

59、t;　　本設(shè)計(jì)選用對接式焊縫。</p><p><b>　　2 地腳螺拴</b></p><p>　　地腳螺栓座是由筋板和壓板組成如圖所示：</p><p>　　地腳螺栓較多時,筋板可以均勻布置。如圖(a)</p><p>　　所示,此時壓板可以制成圈。當(dāng)相鄰地腳螺栓的間距</p><p>　　較

60、大時,其間可布置幾塊筋板,如圖(b)所示：</p><p><b>　　3 手孔和人孔</b></p><p>　　人孔是安裝或檢修人員進(jìn)出塔器的唯一通道。人孔的位置應(yīng)便于人員進(jìn)入任何一層塔板,但由于設(shè)置人孔處的塔板間距要增大,且人孔設(shè)置過多會使制造時塔體的彎曲度難以達(dá)到要求。所以,一般板式塔每隔10—20層塔板或5—10m塔板,才設(shè)置一個人孔。板間距小的塔按塔板數(shù)考

61、慮,但在氣液進(jìn)出口等須經(jīng)常維修清理的部位,應(yīng)增設(shè)人孔,另外在塔頂和塔釜,也應(yīng)各設(shè)置一個人孔。</p><p>　　在設(shè)置人孔處,塔板間距不得小于600mm,塔體上宜采用垂直吊蓋人孔或回轉(zhuǎn)蓋人孔。 人孔的選擇應(yīng)考慮設(shè)計(jì)壓力,實(shí)驗(yàn)條件,設(shè)計(jì)溫度,物料特性及安裝環(huán)境等因素。人孔法蘭的密封面形式及墊片用材,一般與塔的接管法蘭相同,操作溫度高于350℃,應(yīng)采用對焊法蘭人孔。人孔應(yīng)用JB標(biāo)準(zhǔn),按設(shè)計(jì)壓力及公稱直徑選用,手孔是

62、為小直徑塔而設(shè),以便于塔內(nèi)部件的清理,檢查或拆裝。</p><p><b>　　4 排氣孔</b></p><p>　　塔運(yùn)行中可能有氣體逸出,就會聚積在裙座與塔座封頭之間的死角區(qū)中,它們或者是可燃的,或者是對設(shè)備有腐蝕作用的,并會危及進(jìn)入裙座的檢修人員,因此必須在裙座上部設(shè)置排氣管或排氣孔。當(dāng)裙座上方設(shè)的防火層或保溫層較厚時,排氣管兩端伸出裙座內(nèi)外壁的長度應(yīng)為敷設(shè)層

63、厚度加50mm。當(dāng)裙座上無敷設(shè)層時,可不用排氣管而僅開設(shè)排氣孔,排氣孔的數(shù)量和排氣管相同。孔直徑d2=(50—100)mm,孔中心至封頭切線距離H=(130—300)mm。</p><p>　　(四) 法蘭的結(jié)構(gòu)型式選擇與論證</p><p><b>　　1 法蘭類型</b></p><p>　　由于生產(chǎn)操作的需要以及制造、安裝、檢修、和運(yùn)輸上

64、的方便，壓力容器經(jīng)常要設(shè)計(jì)為可拆的結(jié)構(gòu)?？刹鹇?lián)接型式很多，其中法蘭聯(lián)接最為普遍。為了保證容器正常而且安全的運(yùn)行，可拆結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)：聯(lián)接處密封可靠；有足夠強(qiáng)度；能迅速并多次重復(fù)裝拆；經(jīng)濟(jì)合理。</p><p>　　在法蘭密封結(jié)構(gòu)中，法蘭為被聯(lián)結(jié)件，其作用是將擰緊聯(lián)接螺栓產(chǎn)生的壓緊力傳遞到密封墊片上，并與密封墊片均勻地緊密接觸，形成必要的密封條件。法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)是一個組合件，它由聯(lián)接件、被聯(lián)接件、和密封元件組成。

65、由于操作條件，墊片材料和結(jié)構(gòu)型式的不同，法蘭的受力也不同，加之安裝與拆卸的考慮和使用場合各異，法蘭按結(jié)構(gòu)可以分為以下幾種型式：</p><p>　　(1) 整體法蘭 這類法蘭通常帶有一個錐形截面的頸脖。由于錐頸的作用，這種法蘭的強(qiáng)度和剛度都較高，適用于壓力、溫度較高的重要場合。但是這類法蘭與殼體形成一整體，法蘭受力后會使容器產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力。如下圖所示：</p><p>　　(2) 活

66、套法蘭 這類法蘭并不直接固定于殼體上,只是松套在凸緣或翻邊上,故又稱為自由法蘭?；钐追ㄌm受力與整體法蘭不同，它不會在容器或管子上產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力?；钐追ㄌm的優(yōu)點(diǎn)是：形狀簡單，制造方便，安裝和更換方便；可以采用與設(shè)備不同種類的材料，從而可以節(jié)省貴重金屬。但由于法蘭要承受全部載荷，其厚度尺寸要大一些。如下圖所示：</p><p>　　(3) 平焊法蘭 這是中、低壓容器或管道上最常用的法蘭型式。這類法蘭的受力特

67、性介于整體法蘭與活套法蘭之間。這類法蘭結(jié)構(gòu)簡單，加工方便。我國國家標(biāo)準(zhǔn)（GB150-89）《鋼制壓力容器》規(guī)定對于平焊法蘭為簡易起見，當(dāng)滿足下列條件時也可按活套法蘭計(jì)算：δ0≤15mm，Di/δ0≤300,p≤2MPa,操作溫度小于或等于370℃。其中 δ0——法蘭頸部小端有效厚度，mm</p><p>　　Di——法蘭內(nèi)直徑，mm</p><p>　　綜合考慮，本設(shè)計(jì)選用活套法蘭

68、。</p><p><b>　　2 法蘭標(biāo)準(zhǔn)</b></p><p>　　法蘭的使用極其廣泛，按不同使用場合，使用要求，法蘭的尺寸多種多樣，為了便于成批生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，降低成本，保證質(zhì)量和便于互換，我國有關(guān)部門已制定了一系列法蘭標(biāo)準(zhǔn)。法蘭標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)不同的公稱直徑和不同的公稱壓力制定的。</p><p><b>　　3 法蘭密封&l

69、t;/b></p><p>　　一般說來，流體在密封口泄漏有兩種途經(jīng)：一是墊片泄漏，二是壓緊面泄漏。其情況</p><p>　　在實(shí)際工作中，影響法蘭聯(lián)接密封的因素是多方面的，有正常因素也有不正常因素。從設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的影響因素分析，影響法蘭密封的主要因素有：墊片性能；壓緊面型式；螺栓預(yù)緊力；法蘭剛度；操作條件等。其中最主要的是前兩者，應(yīng)從這兩方面考慮。</p><p

70、><b>　　4 壓緊面選擇</b></p><p>　　壓緊面主要根據(jù)工藝條件、密封口徑以及準(zhǔn)備采用的墊片等進(jìn)行選擇。壓緊面的幾何尺寸和表面加工質(zhì)量要求，必須與相應(yīng)的墊片相配合。</p><p>　　在中、低壓容器和管道中常用的法蘭壓緊面型式有三種：如圖所示</p><p>　　(1) 平面型密封面 </p><

71、p>　　這類密封結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，便于進(jìn)行防腐襯里。但這種壓緊面與墊片接觸面積較大，預(yù)緊時，墊片容易被擠到壓緊面兩側(cè)，不易壓緊，所以所需壓緊力較大，密封性能較差。一般適用于壓力不高，介質(zhì)無毒，非易燃易爆場合。</p><p>　　(2) 凹凸型密封面 </p><p>　　這類壓緊面是由一個凸面和一個凹面相配合組成。在凹面放置墊片，其優(yōu)點(diǎn)是便于對中，能防止軟質(zhì)墊片被擠出，而且壓

72、緊面比平面型密封面窄，較易密封。使用于公稱直徑DN≤800mm ,公稱壓力PN≤1.6—6.4MPa的法蘭聯(lián)接 。</p><p>　　(3) 榫槽型密封 </p><p>　　這類壓緊面是由一個榫面和一個槽面相配合組成，墊片放在槽內(nèi)。由于墊片較窄，又受槽的阻力，不會被擠出，故此以上兩種壓緊面均易獲得良好的密封效果。墊片較窄，壓緊墊片所需的螺栓力較小，壓力較高時，螺栓尺寸也不會過大。但

73、是其結(jié)構(gòu)與制造都比較復(fù)雜，更換墊片也較費(fèi)事。凸面部分容易破壞，拆卸是要十分小心。這類密封面適用于易燃易爆、有毒介質(zhì)，以及壓力較高的重要場合。</p><p>　　本設(shè)計(jì)，壓力并不太高，綜合考慮后選用凹凸型密封面。</p><p><b>　　5 墊片選擇</b></p><p>　　墊片是法蘭連接的核心，密封效果的好壞主要取決與墊片的密封性能。

74、在墊片選擇時，應(yīng)根據(jù)溫度、壓力及介質(zhì)的腐蝕性確定墊片的材料，結(jié)構(gòu)型式和尺寸。同時也應(yīng)考慮墊片的價格，制造容易，更換方便等條件。</p><p>　　常用墊片分為：非金屬、金屬、組合式墊片三種。</p><p>　　(1) 非金屬墊片 非金屬墊片的優(yōu)點(diǎn)主要是柔軟、耐腐蝕、價格便宜，但耐溫度和壓力性能較差。多用于常、中溫和中、低壓容器的法蘭密封。使用最多的是石棉、橡膠及合成樹脂材料。<

75、;/p><p>　　(2) 金屬墊片 金屬墊片具有耐高溫、耐高壓、耐油、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。金屬墊片材料一般并不要求強(qiáng)度高，而是要求韌性。常用材料有軟鋁、銅、軟鋼、不銹鋼、合金等。金屬墊片的截面形狀有平形、波形、齒形、八角形等。金屬墊片主要用于中、高溫和中、高壓的法蘭聯(lián)接密封。</p><p>　　(3) 組合式墊片 組合式墊片采用金屬和非金屬材料配合特制而成。一般是用不同材料的金屬薄板把非

76、金屬材料包裹起來，壓制而成。金屬材料在外層，可耐高溫、耐腐蝕，非金屬材料在內(nèi)層，使墊片具有良好的彈性和回彈能力。這樣一來，組合后的墊片可滿足高溫、振動、溫度波動、高壓等工作狀態(tài)下的密封要求。</p><p>　　綜上所述可知，墊片的作用是封住壓緊面之間的間隙，增大密封口阻力，阻止流體泄漏。因墊片與介質(zhì)直接接觸，所以，合理選用密封墊片，對法蘭密封效果及法蘭尺寸有很大影響。墊片選擇應(yīng)根據(jù)溫度、壓力，介質(zhì)腐蝕性來確定，

77、同時要考慮經(jīng)濟(jì)性，但是要全部滿足是不可能的，具體選用時要從實(shí)際綜合考慮。所以本設(shè)計(jì)選用金屬墊片。</p><p>　　（五）進(jìn)出口結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)</p><p>　　塔體上設(shè)置了各種接管，由于各類接管的設(shè)計(jì)要求不同，因此塔體上各種接管具有不同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)的出口主要是指氣體進(jìn)、出口管，塔壁的側(cè)線常油出口及塔底渣油出口。</p><p>　　1 氣體進(jìn)、出口管

78、</p><p>　　對于氣態(tài)進(jìn)料口，可安裝在塔板間的蒸氣空間內(nèi)，一般可將進(jìn)氣管做成斜切口以改善氣體分布或采用較大管徑使其流速降低。達(dá)到氣體均勻分布的目的。其錐形擋板有除沫作用。</p><p><b>　　2 氣液進(jìn)料管</b></p><p>　　在這種情況下,不僅要求進(jìn)料均勻,且要求液體通過塔板時蒸汽能分離出來,當(dāng)然也</p>

79、<p>　　用下圖的T型進(jìn)料管。但支管上方應(yīng)開排氣孔,液體進(jìn)料孔與垂直線成15°夾角,以免物料沖擊塔板。</p><p>　　3 塔底渣油出口 </p><p>　　釜液從塔底出口管流出時，會形成一個向下</p><p>　　的旋渦，使釜底液面不穩(wěn)定，且能帶走氣體。如</p><p>　　果出口管路有泵，氣體進(jìn)入泵

80、內(nèi)，會影響泵的正</p><p>　　常運(yùn)轉(zhuǎn)。故一般在塔釜出口管前應(yīng)裝設(shè)防渦流擋</p><p>　　板。塔釜出口的防渦流擋板結(jié)構(gòu)如右圖所示：</p><p>　　二 平臺梯子結(jié)構(gòu)形式的確定 </p><p>　?。ㄒ唬┢脚_結(jié)構(gòu)形式的確定</p><p>　　1 操作平臺的設(shè)置及尺寸</p><p&

81、gt;　　(1) 操作平臺應(yīng)設(shè)置在人孔、手孔、塔頂?shù)踔好嬗?jì)等需要經(jīng)常檢修和操作的地方。操作平臺的的布置使得檢修時不再需要另外設(shè)置腳手架和纜線。</p><p>　　(2) 布置在一起的塔，可將平臺連接起來，造成聯(lián)合平臺。</p><p>　　(3) 平臺下的地面往往是通道，所以低層平臺的凈空間高度不應(yīng)小于2.0m，各層平臺之間的最小間距也不得小于2.0m。若無特殊要求層間距也不應(yīng)大于8m

82、。</p><p>　　(4) 操作平臺的寬度應(yīng)根據(jù)檢修的需要而定，一般為0.8—1.2m，最小不得小于0.6m。</p><p>　　(5) 弧形平臺的包角應(yīng)依據(jù)工藝配管液面計(jì)接管及人孔等的位置而定。除塔頂外，一般設(shè)置全平臺。</p><p>　　(6) 平臺的內(nèi)緣與塔壁之間應(yīng)留有一定的間隙以便于進(jìn)行設(shè)備的保溫油漆工作。一般情況下無保溫層的間隙為100mm。有保溫

83、層時，至保溫層的表面的間隙為50mm.。</p><p>　　(7) 低溫塔的平臺，其焊在塔體上的連接板與平臺連接件之間應(yīng)墊以石棉或軟木，以減少熱交換與能量消耗。</p><p>　　(8) 支承平臺的槽鋼梁一般應(yīng)沿平臺外圍同等分安排，有鄰梁之間的最大間距不大于1.5m。</p><p><b>　　2 平臺的載荷</b></p>

84、<p>　　平臺的載荷應(yīng)根據(jù)具體的使用情況確定，一般按最小均布載荷為2000pa，集中載荷為4000N考慮。對于在操作維修中有可能長期堆置重物的平臺應(yīng)作特殊考慮。</p><p><b>　　3 平臺的材料</b></p><p>　　平臺全部為鋼結(jié)構(gòu)，材料一般用A3F，當(dāng)塔體材料采用不銹鋼時，塔體上補(bǔ)板及平臺連接板的材料應(yīng)選與塔體一樣。</p>

85、;<p><b>　　4 鋪板</b></p><p>　　平臺鋪板一般宜采用花紋鋼板或鋼板鋼。若采用一般鋼板時，須用模具在鋼板上敲出圓形膨點(diǎn)且開排水孔。</p><p>　　(二) 梯子結(jié)構(gòu)形式的確定</p><p>　　1 設(shè)置梯子的一般原則</p><p>　　(1) 不經(jīng)常操作的平臺，可采用直梯，若

86、采用斜梯則角度應(yīng)小于60°。</p><p>　　(2) 直梯高度一般不應(yīng)超過5m，若超過5m時，應(yīng)設(shè)中間休息平臺，當(dāng)直梯標(biāo)高超過4m時，應(yīng)設(shè)安全籠，從地面至安全籠第一圈的距離為2m—2.4m。</p><p>　　(3) 籠梯相鄰護(hù)圈的間距為1.0m—1.3m，不得大于1.5m，以免失去安全作用。</p><p>　　(4) 梯子至塔體、保溫層外表面的距

87、離至少為200mm，當(dāng)塔體上有加強(qiáng)圈時，則距離好須適當(dāng)加大。</p><p>　　(5) 低溫塔的梯子，其連接件及焊在塔上的連接板之間應(yīng)墊以石棉或軟木。</p><p>　　(6) 當(dāng)平臺距離地面高度大于4m或平臺間大于3m時，梯子應(yīng)設(shè)置安全門。</p><p>　　(7) 梯子的最底一級踏步應(yīng)高出地面（或平臺面）150—450mm，相鄰的踏步之間的間距一般為300

88、mm</p><p>　　(8) 塔內(nèi)，如易燃易爆的物料，則應(yīng)考慮到平臺上人員及時疏散和救火的方便。</p><p><b>　　2 梯子的載荷</b></p><p>　　梯子的踏步應(yīng)能承受1000N的短期集中載荷，整個梯子應(yīng)能承受4500N的集中載荷，扶手在任意點(diǎn)應(yīng)能承受任何方向作用的900N載荷。</p><p>

89、<b>　　3 梯子材料</b></p><p>　　梯子所有構(gòu)件一般均采用A3F，當(dāng)塔體為不繡鋼時與塔體相焊的連接板應(yīng)采用同種材料。高溫操作的塔，連接板應(yīng)與塔體完全焊透，焊縫應(yīng)打磨光潔，以減少熱應(yīng)力的影響。</p><p>　　(三) 本次設(shè)計(jì)的平臺和梯子的設(shè)置如下：</p><p><b>　　1 平臺的設(shè)置</b>&

90、lt;/p><p>　　每個人孔的下方位置設(shè)置一層平臺，每層平臺的包角為180°，內(nèi)徑為1800mm的塔段上的平臺的內(nèi)徑為2166mm，寬度為1m；內(nèi)徑為1400mm的塔段上的平臺的內(nèi)徑為1744mm，寬度為1m。平臺離人孔中心的距離為1m，平臺主保溫層表面的間隙為50mm。</p><p>　　2 梯子采用開式斜梯，角度為45°，寬為1m.</p><

91、p>　　三 塔頂、塔底與進(jìn)料空間高度的確定</p><p>　　(一) 塔頂空間高度的確定</p><p>　　塔頂空間是塔頂?shù)谝粔K塔板到塔頂切線的距離，為了減少塔頂出口氣體中攜帶液體量，塔頂空間一般取1.2—1.5m，以利于氣體中的液滴自由沉降，本設(shè)計(jì)取塔頂高度為1.5m。</p><p>　　(二) 塔底空間高度的確定</p><p&g

92、t;　　塔底空間是塔底第一塊塔板到塔底切線的距離，當(dāng)進(jìn)料沒有15min的緩沖時間的容量時，塔底產(chǎn)品的停留時間可取3—5min。否則需要15min左右。但對塔底產(chǎn)量大的塔，停留時間一般也是3—5min，對易結(jié)焦的介質(zhì)，塔底停留時間應(yīng)縮短，一般為1—1.5min.</p><p>　　(三) 進(jìn)料空間高度的確定</p><p>　　原料進(jìn)料段的高度，取決于進(jìn)料的結(jié)構(gòu)型式及介質(zhì)狀態(tài)。如果為液相進(jìn)

93、料，可取與塔板間距相同或稍大的數(shù)值。如果為氣相進(jìn)料，則可根據(jù)進(jìn)料型式?jīng)Q定，一般進(jìn)料管的大小均采用工藝管相同的直徑。</p><p><b>　　四 塔盤間距的確定</b></p><p>　　塔盤間距與以下因素有關(guān)：</p><p>　　霧沫夾滯：塔盤間距小，則塔盤的上開汽流中霧沫夾滯大，塔盤間距大，則塔盤的上開汽流中霧沫夾滯小，但將增加總塔高

94、度。</p><p>　　物料起泡性：起泡性大的物料，塔盤間距應(yīng)大，反之塔盤間距小。</p><p>　　操作彈性 ：塔盤的間距大，則塔的操作彈性大，塔盤的間距小，則塔的操作彈性小。</p><p>　　淹塔：塔盤間距過小，容易淹塔。一般塔盤間距大于或等于塔盤降液管中清液層高度的1.7—2.5倍。</p><p>　　安裝與檢修：在確定塔板間

95、距時，需要考慮安裝與檢修塔板所需的空間，列在開有人孔的地方，塔板間距應(yīng)不小于0.6m。因此，塔板間距的大小和處理能力、操作彈性、塔板效率、塔徑有密切的關(guān)系。一般較大的塔板間距可采用較高的空塔速度，選擇在一定的生產(chǎn)能力和操作條件下的塔徑可小些，但塔高相對增加。對板數(shù)較多或放在室內(nèi)的塔，可考慮較小的塔板間距，適當(dāng)增加塔徑以降低塔高。當(dāng)塔內(nèi)各段負(fù)荷不同時，也可考慮采用不同的塔板間距以適應(yīng)相同的塔徑。單從造價考慮，如果塔板數(shù)不多，塔板間距較大而

96、塔徑較小的塔，往往比較節(jié)省。</p><p>　　塔板間距與塔徑的關(guān)系</p><p>　　本設(shè)計(jì)的塔徑已給定，根據(jù)塔徑來確定塔板間距，且因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)要求塔的操作彈性比較大，因此應(yīng)該選用比較大的塔板間距，具體數(shù)據(jù)如下：</p><p>　　Φ1400塔段塔板間距：500mm</p><p>　　Φ1800塔段塔板間距：600mm</p&g

97、t;<p>　　五 塔體簡圖與開孔一覽表</p><p><b>　　塔體簡圖如右圖:</b></p><p><b>　　開孔一覽表如下:</b></p><p>　　第四章 強(qiáng)度與穩(wěn)定性計(jì)算</p><p>　　一 筒體封頭壁厚的計(jì)算</p><p>　

98、　(一) 筒體的壁厚計(jì)算</p><p><b>　　公式：</b></p><p>　　式中：p—設(shè)計(jì)壓力，MPa P=0.24Pa</p><p>　　Di——圓筒內(nèi)直徑，mm Di=1400/1800mm</p><p>　　[]t—設(shè)計(jì)溫度下圓筒許用應(yīng)力，MPa 筒體材料選用20R+0Cr13，根據(jù)

99、GB150-1998 20R在390℃下的許用應(yīng)力[]t =87MPa </p><p>　　—焊縫系數(shù) =0.85</p><p>　　由于本設(shè)計(jì)為一直立高聳的塔設(shè)備，塔體必須考慮到各種載荷，為了防止筒體的強(qiáng)度穩(wěn)定性不夠，必須筒體的壁厚適當(dāng)加大。由于介質(zhì)是腐蝕性的原油——高含硫原油，但因內(nèi)層有復(fù)合板0Cr13，故不需考慮腐蝕裕量C2=0，估算筒體厚度在8～25mm，取鋼板負(fù)偏差C

100、1=0.8mm。</p><p><b>　　則上面設(shè)計(jì)厚度：</b></p><p>　　內(nèi)層復(fù)合材料為2mm，則圓整后得到筒體的名義厚度為 </p><p>　　t1400=14+2mm t1800=14+2mm</p><p>　　(二) 封頭的壁厚計(jì)算</p><p>　　1

101、底釜處的封頭厚度計(jì)算（橢圓形封頭）</p><p><b>　　公式：</b></p><p>　　式中：p—設(shè)計(jì)壓力，MPa P=0.24Pa</p><p>　　Di——圓筒內(nèi)直徑，mm Di=1400</p><p>　　[]t—設(shè)計(jì)溫度下圓筒許用應(yīng)力，MPa 封頭材料選用20R+0Cr13，根據(jù)GB1

102、50-1998 20R在390℃下的許用應(yīng)力[]t =87MPa </p><p>　　—焊縫系數(shù) =0.85</p><p>　　2 塔頂處的封頭厚度計(jì)算（橢圓形封頭）</p><p>　　與計(jì)算筒體壁厚時必須將計(jì)算結(jié)果加大的原因一樣，又由于封頭和筒體連接處會產(chǎn)生不連續(xù)應(yīng)力，為了減少不連續(xù)應(yīng)力，應(yīng)盡可能使封頭的壁厚接近筒體的壁厚。故所以上下封頭的厚度為：&l

103、t;/p><p>　　3 對于塔內(nèi)封頭厚度計(jì)算（無折邊球形封頭）</p><p><b>　　(1) 受內(nèi)壓</b></p><p><b>　　公式：</b></p><p>　　式中：Q—系數(shù)，查《化工容器及設(shè)備》圖2-35得Q=3.45</p><p>　　[]t—設(shè)計(jì)溫度

104、下圓筒許用應(yīng)力，MPa 封頭材料選用0Cr18Ni10Ti，根據(jù)GB150-1998 0Cr18Ni10Ti在390℃下的許用應(yīng)力[]t =110MPa </p><p><b>　　(2) 受外壓</b></p><p><b>　　設(shè)=16mm 令 </b></p><p><b>　　系數(shù)A為:&l

105、t;/b></p><p>　　查GB150-1998 圖6-8 得B=91MPa,許用外壓為:</p><p>　　由于設(shè)計(jì)壓力 P=0.24MPa，P＜[P] 故所選壁厚合適</p><p><b>　　所以 滿足設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　故中間封頭名義厚度 </p><p&g

106、t;　　(三) 錐形封頭的壁厚計(jì)算</p><p>　　塔體上的變徑段是一個錐形封頭</p><p>　　錐殼半頂角 ＜30°</p><p><b>　　故可采用無折邊結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　1 無折邊錐形封頭大端計(jì)算厚度</p><p><b>　　公式：<

107、/b></p><p>　　式中：Q—系數(shù)，查GB150-1998 圖7-12 得Q=1.78</p><p>　　Di—圓筒內(nèi)直徑，mm Di=1800mm</p><p>　　查GB150-1998 圖7-11，得錐殼大端在筒體連接時，需要在連接處進(jìn)行加強(qiáng)，必須設(shè)置加強(qiáng)段，錐殼得加強(qiáng)段與圓筒的加強(qiáng)段應(yīng)具有相同的厚度。</p><p&g

108、t;　　2 無折邊錐形封頭小端計(jì)算厚度</p><p><b>　　公式：</b></p><p>　　式中：Q—系數(shù)，查GB150-1998 圖7-14，得Q=1.9</p><p>　　Dis—圓筒內(nèi)直徑，mm Di=1400</p><p>　　查GB150-1998圖7-13得知錐殼小端需要加強(qiáng)，在錐殼與圓筒之

109、間設(shè)置加強(qiáng)段，錐殼加強(qiáng)段與圓筒加強(qiáng)段應(yīng)有相同的厚度。</p><p>　　3 無折邊封頭錐殼計(jì)算厚度</p><p><b>　　公式：</b></p><p>　　式中：Dc——錐殼計(jì)算內(nèi)徑</p><p>　　4 無折邊錐形封頭厚度</p><p>　　封頭計(jì)算厚度取上述三者之大值：t=4.0

110、5mm</p><p><b>　　封頭設(shè)計(jì)厚度 :</b></p><p>　　td=t+C2=4.85mm</p><p>　　與計(jì)算筒體壁厚時必須將計(jì)算結(jié)果加大的原因一樣，又由于變徑處會產(chǎn)生不連續(xù)應(yīng)力，為了減少不連續(xù)應(yīng)力，應(yīng)盡可能使封頭的壁厚接近筒體的壁厚，故所以錐形封頭的厚度為16mm。</p><p><

111、b>　　(四) 裙座的厚度</b></p><p>　　為了保證裙座殼與塔殼下封頭的焊接質(zhì)量，裙座殼取與筒體、封頭相同的厚度，故 n =16mm。</p><p><b>　　二 最小厚度計(jì)算</b></p><p>　　為了滿足制造工藝要求以及運(yùn)輸和安裝過程中的剛度要求，根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，我國《鋼制壓力容器》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了不包括

112、腐蝕余量的最小厚度。</p><p>　　圓筒的最小厚度tmin按下列方法確定：</p><p>　　1 當(dāng)內(nèi)徑Di≤3800mm時，， 且不小于3mm。腐蝕余量另加；</p><p>　　2 當(dāng)內(nèi)徑Di≥3800mm時，容器的tmin按運(yùn)輸和現(xiàn)場制造，安裝條件確定；</p><p>　　3 對不銹鋼材，取tmin =2mm。</p&g

113、t;<p>　　由于本設(shè)計(jì)塔內(nèi)的直徑</p><p>　　1400 取tmin=3mm＜te=13.2mm</p><p><b>　　1800 ＜</b></p><p>　　故本設(shè)計(jì)塔內(nèi)的直徑均滿足最小厚度的要求。</p><p>　　三 水壓試驗(yàn)壓力校核</p><p&g

114、t;　　液壓試驗(yàn)壓力Pt規(guī)定</p><p>　　式中：—試驗(yàn)溫度下材料的許用應(yīng)力，MPa =133MPa</p><p>　　—設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力，MPa =87MPa</p><p>　　P—設(shè)計(jì)壓力 P=0.24MPa</p><p><b>　　由下式得:</b></p><p

115、>　　取較大值，所以Pt=0.45MPa</p><p>　　由于本設(shè)計(jì)屬直立容器，但再做液壓試驗(yàn)時是臥置的，故計(jì)算試驗(yàn)壓力時應(yīng)加上液柱靜壓力</p><p>　　式中：H—容器容積空間的高度，m H=2.78m</p><p>　　壓力試驗(yàn)時的應(yīng)力校核</p><p><b>　　公式：</b></p&g

116、t;<p>　　式中：—圓筒的薄膜應(yīng)力，MPa</p><p>　　Di—圓筒的內(nèi)直徑，㎜ </p><p>　　te—圓筒的有效厚度，te=tn-C，㎜</p><p>　　tn—圓筒的名義厚度，㎜</p><p>　　C—圓筒厚度附加量，㎜</p><p>　　式中：—試驗(yàn)溫度下，材料的屈服極限 =2

117、45MPa</p><p><b>　　因?yàn)?＜</b></p><p>　　所以應(yīng)力符合要求，筒體的宏觀強(qiáng)度足夠</p><p>　　四 塔體軸向穩(wěn)定與強(qiáng)度校核計(jì)算</p><p><b>　　(一) 載荷分析</b></p><p>　　塔體承受壓力（內(nèi)壓或外壓），彎