4-典型设备计算说明书

典型设备设计说明书天铁轧二54万Nm3/h烟气处理项目 典型设备设计说明书目录第一章总论61.1设计依据61.2化工中常见的设备71.3全厂设备概况7第二章塔设备选型及设计82.1塔设备选型设计依据82.2塔设备选型82.2.1塔设备简介82.2.2塔型选择原则102.3塔设备设计方法132.4CO2吸收塔的设计选型132.4.1设计条件132.4.2塔径的计算162.4.3液体喷淋密度192.4.4填料装填高度计算202.4.5填料层的压力降202.4.6接管202.4.7CupTower水力学校核212.5塔体强度校核232.5.1设计条件232.6脱硫塔喷淋吸收段342.6.1填料的初步选择362.6.2塔径的计算362.6.3填料塔流体力学性能的评价372.7Sulpak软件的使用392.7.2喷淋塔除雾区高度设计432.7.3脱硫塔浓缩段472.7.4积液池高度472.7.5进口尺寸482.8设计强度校核48第三章反应器设计693.1反应器概述693.2反应器选型693.2.1反应原理723.2.2动力学参数723.2.3反应条件733.2.4催化剂床层直径753.2.5催化剂床层高度753.2.6装填催化剂的量753.2.7反应器管数753.2.8反应器壳体内径763.2.9折流板的设计773.2.10换热773.2.11核算换热面积773.2.12反应器的床层压降783.2.13反应器设计计算793.3反应器机械校核843.4SCR反应器1053.4.1基本设计参数1053.4.2脱硝入口处烟气物性参数1063.4.3热力计算1073.4.4SCR反应器中的物料平衡1073.4.5SCR反应器的能量平衡1073.4.6还原剂消耗量估算1083.4.7稀释风量估算1093.4.8NOx脱除效率1093.4.9SCR尺寸计算估算1103.4.10SCR反应器工艺计算结果汇总1123.4.11SCR催化剂1123.5数值方法1293.6导流板的模拟过程及结果分析129第四章换热器选型及设计1324.1换热器选型设计1324.1.1换热器选型设计依据1324.1.2换热器类型简介1324.2换热器选型原则1344.2.1换热器类型1344.2.2换热器选型软件1374.3选型范例1384.3.1类型选择1394.3.2管壳程选择1394.3.3温度1394.3.4压力1404.3.5传热系数1404.3.6尺寸1404.3.7选型结果1414.3.8接管1434.3.9详细尺寸1444.3.10技术特性1454.4设备校核146第五章泵选型设计1675.1工业用泵的分类和适用范围1675.2化工装置对泵的要求1685.3泵的选型原则1695.4工业常用泵情况介绍1705.5泵选型过程1725.5.1工艺参数和安装尺寸1725.5.2进出口液体流速1735.5.3扬程计算1735.5.4选型结果174第六章储罐选型设计1756.1选型依据1756.2选型简述1756.2.1选型原则1756.3储罐设计1766.3.1储罐设计的一般程序1766.3.2罐区基本情况1776.3.3罐区防护要求1776.4储罐计算举例178第七章气液分离器设计1797.1设计依据1797.2设计目标1797.3气液分离器类型1797.4设计过程179第八章压缩机选型设计1828.1概述1828.2选型原则1828.3工艺参数和选型结果183第九章其他设备1839.1分子筛脱水罐1849.1.1选型依据1849.1.2分子筛脱水简介1849.1.3分子筛的选择1849.1.4流程选择1859.1.5再生方法选择1869.1.6工艺参数优选1879.2双效蒸发器1889.2.1估计各效蒸发量和完成液浓度1889.2.2加热蒸汽消耗量与蒸发器的热负荷1889.2.3蒸发器的传热面积估算1899.3电袋除尘器的设计选型1909.3.1概述1909.3.2电袋除尘器选型计算1919.3.3壳体参数199 Keep on Innovation 14天铁轧二54万Nm3/h烟气处理项目 典型设备设计说明书第一章 总论1.1 设计依据固定式压力容器GB150-2011设备及管道保温设计导则GB8175-1987压力容器封头GB/T25198-2010塔器设计技术规定HG20652-1998钢制化工容器结构设计规定HG/T20583-2011工艺系统工程设计技术规范HG/T20570-1995塔顶吊柱HG/T21639-2005不锈钢人、手孔HG21594-21604钢制人孔和手孔的类型与技术条件HG/T21514-2005钢制塔器容器JB/T4710-2005钢制球形储罐型式与基本参数 GBT 17261-1998石油化工储运系统罐区设计规范 SH/T 3007-2007钢制立式圆筒形固定顶储罐系列 HG 21502.1-1992钢制卧式椭圆封头储罐系列 HG 21504.1-1992浮头式换热器和冷凝器型式与基本参数 JB/T 471492固定管板式换热器型式与基本参数 JB/T 471592立式热虹吸式重沸器型式与基本参数 JB/T 471692管壳式换热器 GB 151-1999化工设备设计全书-球罐和大型储罐 化工设备设计全书塔设备工业泵选用手册化工机械手册：流体输送机械1.2 化工中常见的设备（1）反应器化学反应过程是化工生产流程中的中心环节，产品的附加价值主要是在反应单元。因此反应器的设计往往会占有很重要的地位。虽然反应单元的设备投资往往只占总设备投资的很小一部分，但却是化工生产流程中的中心环节。（2）塔设备塔设备是化工及石油化工生产中最重要的单元设备之一。化工生产过程概括的讲是由动量传递、质量传递、热量传递等过程组成。塔设备则是通过其内部设备结构使气液两相或液液两相之间充分接触，进行质量传递和热量传递。通过塔设备完成的单元操作有精馏、吸收、解析、萃取、洗涤、冷却及气体增湿等。（3）换热器换热器是用于物料之间进行热量传递的过程设备。通过这种设备使物料能打到指定的温度以满足工艺的要求。在目前大型化工及石油化工装置中，采用各种换热器的组合，就能充分合理地利用各种等级的能量，产品的单位的单位能耗降低，从而降低产品成本，以获得更好的经济效益。（4）泵设备离心泵是常用的液体输送设备，广泛应用于石化，化工，轻工等工业部门以及需要输送液体的其他部门。流体输送在生产过程中必不可少，因此离心泵是这些行业持续稳定生产必不可少的设备之一。1.3 全厂设备概况全厂主要设备包括反应器3台，塔设备3台，储罐缓冲罐11个，泵设备38台，换热器16台，压缩机2台，引风机与鼓风机10台，气液分离器7台，干燥器1台，分子筛脱水罐2台，结晶器1台，稠厚器1台，离心机1台。共计96台设备。在此，对脱硫塔，CO2吸收塔，碳酸丙烯酯合成反应器，液氨储罐，脱硫塔喷淋泵，硫酸铵溶液冷却换热器和硫酸铵气液分离器进行详细的计算，编制了计算说明书，并对全厂其它所有设备进行了选型，详见设备计算说明书。第二章 塔设备选型及设计2.1 塔设备选型设计依据化工设备设计全书塔设备固定式压力容器GB150-2011设备及管道保温设计导则GB8175-1987压力容器封头GB/T25198-2010塔器设计技术规定HG20652-1998钢制化工容器结构设计规定HG/T20583-2011工艺系统工程设计技术规范HG/T20570-1995塔顶吊柱HG/T21639-2005不锈钢人、手孔HG21594-21604钢制人孔和手孔的类型与技术条件HG/T21514-2005钢制塔器容器JB/T4710-20052.2 塔设备选型2.2.1 塔设备简介可以从不同的角度对塔设备进行分类。例如：按操作压力分为加压塔、常压塔和减压塔；按单元操作分为精馏塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔、反应塔和干燥塔；按形成相际接触界面的方式分为具有固定相界面的塔和流动过程中形成相界面的塔；也有按塔釜形式分类的，但是长期以来最常用的分类是按塔的内件结构分为板式塔和填料塔。填料塔以填料作为气液接触元件，气液两相在填料层中逆向连续接触。它具有结构简单、压力降小、易于用耐腐蚀非金属材料制造等优点，对于气体吸收、真空蒸馏以及处理腐蚀性流体的操作，颇为适用。当塔径增大时，引起气液分布不均、接触不良等，造成效率下降，即称为放大效应。同时，填料塔还有重量大、造价高、清理维修麻烦、填料损耗大等缺点，以致使填料塔在很长时期以来不及板式塔使用广泛。但是随着新型高效填料的出现，流体分布技术的改进，填料塔的效率有所提高，放大效应也在逐步得以解决。板式塔是分级式接触型气液传质设备，种类繁多。根据目前国内外实际使用的情况，主要的塔型是泡罩塔、筛板塔、浮阀塔、舌形塔、浮动喷射塔、等等表 2.21各种板式塔的优缺点及用途塔盘型式结构优点缺点主要应用范围泡罩塔圆形泡罩复杂弹性好无泄漏费用高板间距大压力降比较大用于具有特定要求的场合S型泡罩塔板稍简单简化了泡罩的型式，因此性能相似费用高板间距大压力降比较大用于具有特定要求的场合浮浮阀塔条形浮阀简单操作弹性较好；塔板效率较高；处理能力较大没有特别的缺点适用于加压及常压下的气液传质过程重盘式浮阀有简单的和稍复杂的T型浮阀简单穿流型筛板（溢流式）简单正常负荷下的效率高；费用最低；压力降小稳定操作范围窄；要么扩大孔径，否则易堵物料；容易发生液体泄漏适于处理量变动少且不析出固体物的系统波纹筛板简单比筛板压力降稍高，但具有同样的优点；气液分布好栅板简单处理能力大；压力降小；费用便宜适用于粗蒸馏表 2.22各种塔盘的比较塔盘型式蒸汽量液量效率操作弹性压力降价格可靠性泡罩良优良超差良优筛板优优优良优超良浮阀优优优优良优优穿流式优超差差优超可结论：浮阀塔盘在蒸汽负荷、操作弹性、效率和价格等方面都比泡罩塔盘优越，筛板塔盘造价低、压力降小，除操作弹性较差外，其他性能接近于浮阀塔盘2.2.2 塔型选择原则塔型的合理选择是做好塔设备设计的首要环节。选择时考虑的因素有：物料性质、操作条件、塔设备性能，以及塔设备的制造、安装、运转和维修等。(一) 与物性有关的因素(1) 易起泡的物系，如处理量不大时，以选用填料塔为宜。因为填料能使泡沫破裂，在板式塔中则易引起液泛。(2) 具有腐蚀性的介质，可选用填料塔。如必须用板式塔，宜选用结构简单、造价便宜的筛板塔盘、穿流式塔盘或舌形塔盘，以便及时更换。(3) 具有热敏性的物料须减压操作，以防过热引起分解或聚合，故应选用压力降较小的塔型。如可采用装填规整填料的散堆填料等，当要求真空度较低时，也可用筛板塔和浮阀塔。(4) 黏性较大的物系，可以选用大尺寸填料，板式塔的传质效率较差。(5) 含有悬浮物的物料，应选择液流通道较大的塔型，以板式塔为宜。可选用泡罩塔、浮阀塔、栅板塔、舌形塔和孔径较大的筛板塔等。不宜使用填料。(6) 操作过程中有热效应的系统，用板式塔为宜。因塔板上积有液层，可在其中安放换热管，进行有效的加热或冷却。(二) 与操作条件有关的因素(1) 若气相传质阻力大（即气相控制系统。如低黏度液体的蒸馏，空气增湿等），宜采用填料塔，因填料层中气相呈湍流，液相为膜状流。反之，受液相控制的系统（如水洗CO2），宜采用板式塔，因为板式塔中液相呈湍流，用气相在液层中鼓泡。(2) 大的液体负荷，可选用填料塔，若用板式塔时，宜选用气液并流的塔型或选用板上液流阻力较小的塔型。导向筛板塔盘和多降液管筛板塔盘都能承受较大的液体负荷。(3) 低的液体负荷，一般不宜采用填料塔。因为填料塔要求一定量的喷淋密度，但网体填料能用于低液体负荷的场合。(4) 液气比波动的适应性，板式塔优于填料塔，故当液气比波动较大时宜用板式塔。(三) 其他因素(1) 对于多数情况，塔径小于800mm时，不宜采用板式塔，宜用填料塔。对于大塔径，对加压或常压操作过程，应优先选用板式塔；对减压操作过程，宜采用新型填料。(2) 一般填料塔比板式塔重。(3) 大塔以板式塔造价较廉。因填料价格约与塔体的容积成正比，板式塔按单位面积计算的价格，随塔径增大而减小。表 2.23 塔型选用顺序表考虑因素选择顺序塔径800mm一下，填料塔大塔径，板式塔具有腐蚀性的物料填料塔穿流式塔筛板塔喷射型塔污浊液体大孔径筛板塔穿流式塔喷射型塔浮阀塔泡罩塔操作弹性浮阀塔泡罩塔筛板塔真空操作填料塔导向筛板网孔塔板筛板浮阀塔板大液气比多降液管筛板塔填料塔喷射型塔浮阀塔筛板塔存在两液相的场合穿流式塔填料塔塔器选型分析及结果本次流程总共需要选型设计3个塔，选取脱硫塔和CO2吸收塔作为计算示例进行设计：(一) 与操作条件有关的特性：气液负荷较大；(二) 其他特性：脱硫塔塔径很大，初步估算5000mm以上；2.3 塔设备设计方法2.3.1.1 使用软件列表表 2.31使用软件列表名称用途来源Aspen Plus V8.4分离性能设计Aspen Tech公司Sulpak流体力学设计苏尔寿化工有限公司CupTower流体力学设计中国石油大学SW6-2011塔体强度结构设计全国化工设备设计技术中心站AutoCAD2014精馏塔平面布置图绘制Autodesk公司塔设备选择塔设备选型设计需要对本次厂区使用的3个塔进行选型设计，并且选择脱硫塔T0101和填料塔CO2吸收塔进行详细设计。2.4 CO2吸收塔的设计选型2.4.1 设计条件对CO2吸收塔T0102进行设计：CO2吸收塔T0102，操作压力22bar，塔顶温度54，塔底温度78，理论塔板数16块。进塔介质和组成详见表 2.41。CO2吸收塔T0102的详细计算过程如下文所述。表 2.41进塔介质和组成物流编号3-73-253-27Temperature C7853.566Pressure bar2019.621.77Vapor Frac100Mole Flow kmol/hr1728.1183315.6361158.039Mass Flow kg/hr50198.8689895.131783.99Volume Flow cum/hr2509.86789.54130.767Enthalpy Gcal/hr-8.87-236.467-84.294Density gm/cc0.021.0041.033Mole FracH2O0.0240.910.897N20.78645 PPBtraceO20.145353 PPBtraceCO20.0432 PPM70 PPMSO29 PPM015 PPMCO0.001089 PPMSO300NO8 PPM00NO229 PPM00MDEA00.0890.067MDEA+0574 PPM0.019流体力学数据填料塔：塔内装有一定高度的填料，是气液接触和传质的基本构件；属微分接触型气液传质设备；液体在填料表面呈膜状自上而下流动；气体呈连续相自下而上与液体作逆流流动，并进行气液两相的传质和传热；两相的组分浓度或温度沿塔高连续变化。其水力学数据如下表 2.42所示。天铁轧二54万Nm3/h烟气处理项目 典型设备设计说明书表 2.42水力学数据表填料液相质量流量气相质量流量液相体积流量气相体积流量液相密度气相密度液相粘度气相粘度表面张力kg/hrkg/hrcum/hrcum/hrkg/cumkg/cumcPcPdyne/cm192199.3646683.4993.902313.03981.8320.180.63390.019463.1220292222.2646706.3993.932311.64981.7420.200.63360.019463.1093392226.0146710.1493.942309.86981.7120.220.63340.019463.1051492228.6546712.7993.942309.65981.6820.220.63270.019463.0941592234.2746718.4193.962315.87981.5820.170.63000.019563.0519692290.7246774.8594.032337.42981.4720.010.61850.019662.91737124707.9347316.08126.042361.39989.4220.030.58540.019662.88538124716.9447325.09126.052359.33989.3820.050.58540.019662.88169124720.2147328.36126.062357.21989.3620.070.58530.019662.879710124723.8947332.04126.062355.79989.3520.090.58500.019662.875211124732.4647340.61126.072357.38989.3520.080.58400.019662.858712124767.547375.65126.082369.85989.5119.990.57970.019762.79671312494147549.14126.082409.69990.9019.730.56460.019962.601214125569.4648177.60125.962481.80996.8819.410.52950.020262.178815126663.65649271.7644125.722555.591007.4519.270.49340.020361.645616127590.67550198.7624125.552586.961016.2419.400.47930.020361.2918 Keep on Innovation 15天铁轧二54万Nm3/h烟气处理项目 典型设备设计说明书由于本吸收塔吸收液分两部分进入吸收塔，由水力学数据表也可看出第二段吸收液由吸收塔的第七块板进入吸收塔。故分别设计和校核吸收塔的上部和下部。首先对吸收塔的上部进行设计。2.4.2 塔径的计算查阅文献资料可知CO2吸收塔一般选用金属鲍尔环散装填料，查询填料手册可知，该类型填料的特性总结如表 2.43所示：表 2.43金属鲍尔环散装填料的特性数据表公称直径外径高厚空隙率比表面积堆积密度干填料因子Dn/mmdh/ mmmmmm/%a/m2/m3p/Kg/m3/m-150 50500.89610519879得到水力学参数表后，从中选择流量最大的塔板，作为设计的计算依据：目前工程设计中广泛采用埃克特（Eckert）通用关联图来计算填料塔的压力降及泛点气速。此图所关联的参数比较全面，计算结果在一定范围内尚能符合实际情况。通用关联图如图 2.41埃克特（Eckert）通用关联图 所示，横坐标为wLwVVL0.5，纵坐标为u2gVLL0.2；图 2.41埃克特（Eckert）通用关联图则wLwVVL0.5=92290.7246774.8620.01981.480.5=0.28式中：wL-液相质量流量 Kgh； wL-气相质量流量 Kgh； V-气相密度 Kgm3； L-液相密度 Kgm3；由图 2.41埃克特通用关联图中的散装填料泛点线可查出，横坐标为0.28时的纵坐标值为0.07，即umax2gVLL0.2=0.07金属鲍尔环散装填料的特性数据表可知填料因子=79m-1；液体密度校正系数=水L=1000981.48=1.02；液体黏度L=0.62mPas。泛点气速为umax=0.07gLVL0.2=0.079.81981.48791.0220.010.620.2=0.63取空塔气速为泛点气速的70%，即u=0.7umax=0.70.68=0.48ms则D=4Vsu=42337.433.140.48=1.43m圆整塔径D=1.6m。再计算空塔气速，即u=Vs4D2=42337.433600*3.141.62=0.33m/s泛点率uumax=0.330.63=52.4%，在0.50.8范围内，故泛点率校核合格。因填料尺寸为50mm50mm0.8mm，塔径与填料尺寸之比大于8。为使填料获得更好的润湿，还应使塔内液体的喷淋量不低于某一极限值，此极限值称为最小喷淋密度，以Umin表示，定义为单位时间内单位塔截面积上喷淋的液体体积。最小喷淋密度能维持填料的最小润湿率。它们之间的关系为Umin=Lwmin式中 -填料的比表面积，m2m3； Umin-最小喷淋密度，m3m2h； Lwmin-最小润湿速率，m3mh；因填料尺寸小于75mm，故取Lwmin=0.08m3ms，=105m2/m3，则Umin=Lwmin=0.08105=8.4m3m2h操作条件下的喷淋密度为U=Lh4D2式中：U-液体喷淋密度，m3m2h；Lh-液体喷淋量，m3h;D-填料塔直径，m则U=94.0341.62=46.79m3m2hUmin经核算，选用塔径1.6m符合要求。用同样的方法对吸收塔下段塔径进行设计得：wLwVVL0.5=127590.6750198.7619.401016.240.5=0.35式中：wL-液相质量流量 Kgh； wL-气相质量流量 Kgh； V-气相密度 Kgm3； L-液相密度 Kgm3；由图 2.41埃克特通用关联图中的散装填料泛点线可查出，横坐标为0.28时的纵坐标值为0.06，即umax2gVLL0.2=0.06金属鲍尔环散装填料的特性数据表可知填料因子=79m-1；液体密度校正系数=水L=10001016.24=0.98；液体黏度L=0.48mPas。泛点气速为umax=0.06gLVL0.2=0.069.811016.24790.9819.400.480.2=0.71取空塔气速为泛点气速的70%，即u=0.7umax=0.70.71=0.50ms则D=4Vsu=42586.963.140.50=1.44m圆整塔径D=1.6m。再计算空塔气速，即u=Vs4D2=42586.963600*3.141.62=0.36m/s泛点率uumax=0.360.71=51%，在0.50.8范围内，故泛点率校核合格。2.4.3 液体喷淋密度因填料尺寸为50mm50mm0.8mm，塔径与填料尺寸之比大于8。为使填料获得更好的润湿，还应使塔内液体的喷淋量不低于某一极限值，此极限值称为最小喷淋密度，以Umin表示，定义为单位时间内单位塔截面积上喷淋的液体体积。最小喷淋密度能维持填料的最小润湿率。它们之间的关系为Umin=Lwmin式中 -填料的比表面积，m2m3； Umin-最小喷淋密度，m3m2h； Lwmin-最小润湿速率，m3mh；因填料尺寸小于75mm，故取Lwmin=0.08m3ms，=105m2/m3，则Umin=Lwmin=0.08105=8.4m3m2h操作条件下的喷淋密度为U=Lh4D2式中：U-液体喷淋密度，m3m2h；Lh-液体喷淋量，m3h;D-填料塔直径，m则U=125.55241.62=62.48m3m2hUmin由计算可知此吸收塔为等径塔，塔径为1.6m。2.4.4 填料装填高度计算等板高度取HETP=0.91m；理论板数NT=16，则填料层高度：Z=HETP（NT-2）=12.74m填料堆积设计高度：采用上述方法计算出填料层高度后，还应留出一定的安全系数。根据设计经验，填料层的高度一般设计为Z=（1.21.5）Z则Z=1.3Z=19.11m由于Zhmax，故填料层分四段，半贫液进料上部分两段，每段4.1m，半贫液进料下部分两段，每段5.45m。段间设置液体再分布器。填料装填体积：V=Z S=38.40m32.4.5 填料层的压力降纵坐标u2gVLL0.2=0.5120.06=0.016横坐标wLwVVL0.5=127590.6750198.7619.401016.240.5=0.35根据以上数值在图1-2中确定塔的操作点，此点位于此店位于P/Z=150Pa/m与P/Z=200Pa/m两条等压线之间。用内插法估值可求得每米填料层的压力降约为190Pa/m。则P=16.56190=3146Pa，即填料层的总压力降为3146Pa。计算结果在工业推荐数值范围内。2.4.6 接管吸收液进料(第一块塔板)体积流量：89.828m3/h，液相进料，取流速u=1.5m/s管径d=145.57mm圆整取公称直径DN=150mm。同理，可以计算得到贫液回流管直径为80mm、气体进口管直径为250mm、吸收液出口管直径为150mm、静烟气出口管直径为120mm。2.4.7 CupTower水力学校核使用CupTower进行水力学校核，下图为参数输入图 2.42 CupTower参数输入图结果如下页表中所示，塔操作条件都在填料塔全负荷的40%80%之间，气体动能因子在经济适宜的F范围内，喷淋密度符合范围之内，填料层总压降为3661Pa，持液量10%左右。软件计算结果与手动计算结果相似，进一步验证了计算过程与结果的正确性，设计是合理的。表 2.44 散装填料工艺参数详单基本信息1项目名称2客户名称7塔板名称鲍尔环3项目号8计算人4装置名称9校核人5塔的名称10日期5/23/2020 3:24 上午6塔段号1112说明工艺设计条件液相气相1质量流量kg/h92002.44质量流量kg/h46776.242密度kg/m3981.53945密度kg/m320.013053粘度cp.61997466体系性质不起泡体系1塔的结构参数1填料种类/鲍尔环8塔径m1.62材料/金属9床层高度m12.733尺寸mm50104厚度mm111比表面积m2/m31055填料因子m-18912空隙率%966干填料因子m-17913堆积个数#/m360407堆积密度Kg/m319814每米理论板数/1.1工艺计算参数1液泛分率%57.57填料层总压降Pa2323.2252空塔气速m/s0.3238单位填料层压降Pa182.53泛点气速m/s0.5629持液量m3/m38.8574气体动能因子Pa0.51.44510喷淋密度m3/(m2.h)46.64255气体负荷因子m/s0.04711最低喷淋密度m3/(m2.h)0.000006流动参数/0.28112理论级数/14.00操作负荷性能图1操作点横坐标0.28092操作点纵坐标0.01793操作上限百分比120%4操作下限百分比80%备注： Keep on Innovation 203天铁轧二54万Nm3/h烟气处理项目 典型设备设计说明书2.5 塔体强度校核2.5.1 设计条件T0102操作压力19.1bar，属于中压容器(1.610MPa)，塔顶温度54，塔底温度78，属于常温容器，因其设备体积庞大，负荷高，因此为第二类压力容器。由计算和校核的结果，可取填料塔公称直径DN=1600mm公称压力PN=19.1bar=1.91Mpa设计压力Pd=1.1PN=2.1Mpa运用SW6进行强度校核。表 2.51强度校核数据 塔 设 备 校 核计 算 单 位辽宁石油化工大学-Keep on Innovation计 算 条 件塔 型 填料容 器 分 段 数（不 包 括 裙 座） 1压 力 试 验 类 型 液压封头上 封 头下 封 头材料名称 Q345R Q345R名义厚度(mm) 18 18腐蚀裕量(mm) 2 2焊接接头系数 0.85 0.85封头形状 椭圆形 椭圆形圆筒设计压力(Mpa)设计温度()长度(mm)名义厚度(mm)内径/外径(mm)材料名称(即钢号)12.1862400161600Q345R2345678910圆筒腐蚀裕量(mm)纵向焊接接头系数环向焊接接头系数外压计算长度(mm)试验压力(立) (Mpa)试验压力(卧)(Mpa)121102.6252.651812345678910内 件 及 偏 心 载 荷介 质 密 度kg/m3 740塔 釜 液 面 离 焊 接 接 头 的 高 度mm 2000塔 板 分 段 数12345塔 板 型 式 塔 板 层 数 每 层 塔 板 上 积 液 厚 度mm 最 高 一 层 塔 板 高 度mm 最 低 一 层 塔 板 高 度mm 填 料 分 段 数12345填 料 顶 部 高 度mm 9450 16500 22200 28000 填 料 底 部 高 度mm 4000 11050 18100 23900 填 料 密 度kg/m3 198 198 198 198 集 中 载 荷 数12345集 中 载 荷kg 集 中 载 荷 高 度mm 集 中 载 荷 中 心 至 容 器 中 心线 距 离mm 塔 器 附 件 及 基 础塔 器 附 件 质 量 计 算 系 数 1.2基 本 风 压N/m2 350基 础 高 度mm 100塔 器 保 温 层 厚 度mm 100保 温 层 密 度kg/m3 350裙 座 防 火 层 厚 度mm 0防 火 层 密 度kg/m3 0管 线 保 温 层 厚 度mm 50最 大 管 线 外 径mm 150笼 式 扶 梯 与 最 大 管 线 的 相 对 位 置 90场 地 土 类 型 II场 地 土 粗 糙 度 类 别 B地 震 设 防 烈 度 7度(0.1g)设 计 地 震 分 组 第二组地震影响系数最大值 amax0.08阻 尼 比0.01塔 器 上 平 台 总 个 数 0平 台 宽 度mm 0塔 器 上 最 高 平 台 高 度mm 0塔 器 上 最 低 平 台 高 度mm 0裙 座裙 座 结 构 形 式圆筒形裙 座 底 部 截 面 内 径mm 1600裙 座 与 壳 体 连 接 形 式对接裙 座 高 度mm 4000裙 座 材 料 名 称Q345R裙 座 设 计 温 度 200裙 座 腐 蚀 裕 量mm2裙 座 名 义 厚 度mm 20裙 座 材 料 许 用 应 力MPa170裙座与筒体连接段的材料裙座与筒体连接段在设计温度下许用应力MPa 裙座与筒体连接段长度mm裙 座 上 同 一 高 度 处 较 大 孔 个 数1裙 座 较 大 孔 中 心 高 度mm 1000裙 座 上 较 大 孔 引 出 管 内 径（或 宽 度）mm400裙 座 上 较 大 孔 引 出 管 厚 度mm 6裙座上较大孔引出管长度mm250地 脚 螺 栓 及 地 脚 螺 栓 座地 脚 螺 栓 材 料 名 称Q345地 脚 螺 栓 材 料 许 用 应 力MPa 170地 脚 螺 栓 个 数 16地 脚 螺 栓 公 称 直 径mm 30全 部 筋 板 块 数 32相 邻 筋 板 最 大 外 侧 间 距mm 245.541筋 板 内 侧 间 距mm 80筋 板 厚 度mm 14筋 板 宽 度mm 120盖 板 类 型 整块盖 板 上 地 脚 螺 栓 孔 直 径mm 45盖 板 厚 度mm 20盖 板 宽 度mm 0垫 板 有垫 板 上 地 脚 螺 栓 孔 直 径mm 33垫 板 厚 度mm 14垫 板 宽 度mm 70基 础 环 板 外 径mm 1800基 础 环 板 内 径mm 1440基 础 环 板 名 义 厚 度mm 16计 算 结 果容 器 壳 体 强 度 计 算元 件 名 称压 力 设 计名 义 厚 度 (mm)直 立 容 器 校 核取 用 厚 度 (mm)许 用 内 压 (MPa)许 用 外 压 (MPa)下 封 头 18 18 2.110 第 1 段 圆 筒 16 16 3.209 第 1 段 变 径 段 第 2 段 圆 筒 第 2 段 变 径 段 第 3 段 圆 筒 第 3 段 变 径 段 第 4 段 圆 筒 第 4 段 变 径 段 第 5 段 圆 筒 第 5 段 变 径 段 第 6 段 圆 筒 第 6 段 变 径 段 第 7 段 圆 筒 第 7 段 变 径 段 第 8 段 圆 筒 第 8 段 变 径 段 第 9 段 圆 筒 第 9 段 变 径 段 第 10 段 圆 筒上 封 头 18 18 2.110 裙 座名 义 厚 度 (mm)取 用 厚 度 (mm) 20 20风 载 及 地 震 载 荷00AA裙座与筒体连接段11(筒体)11(下封头)2233操 作 质 量 11526.710527.97095.257095.25最 小 质 量 7252.886254.052821.42821.4压 力