设计计算说明书—乙醇水浮阀精馏塔设计

1、山东大学机械工程学院本科课程设计说明书设计题目乙醇-水浮阀精馏塔设计姓 名 陈鑫 学 院 机械工程学院 专 业 过程装备与控制工程 年 级 2009级过控班 指导教师 唐委校 宋清华 2013年1月16日山东大学课程设计（论文）成绩评定表学院：机械工程学院 专业：过程装备与控制工程 年级：2009级姓 名陈鑫设计（论文）成绩设计（论文）题目乙醇-水浮阀精馏塔设计指 导 教 师 评 语评定成绩： 签名： 年 月 日评 阅 人 评 语评定成绩： 签名： 年 月 日答 辩 小 组 评 语答辩成绩： 组长签名： 年 月 日目录山东大学课程设计（论文）成绩评定表1摘要- 1 -abstract- 2 -

2、第1章 绪论- 3 -1.1 设计背景- 3 -1.2 设计任务- 3 -1.2.1 设计任务书- 3 -1.2.2 设计任务分析- 4 -1. 3 设计内容- 4 -第2章 塔总体结构设计- 5 -2.1 总体结构- 5 -2.2 主体尺寸- 5 -2.2.1 塔高- 5 -2.2.2 设计参数及材料指标- 6 -2.2.3 筒体和封头壁厚- 6 -第3章 塔盘结构设计与校核- 7 -3.1 塔盘整体形式与结构- 7 -3.2 塔盘材料- 7 -3.3 塔盘零部件设计- 7 -3.3.1 浮阀- 7 -3.3.2 塔盘组装结构- 8 -3.3.3 塔盘板- 8 -3.3.4 升气孔排列- 1

3、0 -3.3.5 降液板- 11 -3.3.6 受液盘- 12 -3.3.7 入口堰- 12 -3.3.8 出口堰- 12 -3.3.9 液封盘- 13 -3.4 塔盘强度校核- 13 -3.4.1 塔盘载荷计算- 13 -3.4.2 通道板强度校核- 14 -3.4.3 塔盘板强度校核- 14 -第4章 塔体载荷分析与校核- 16 -4.1 塔体载荷分析- 16 -4.1.1 质量载荷- 16 -4.1.2 风载荷和风弯矩- 18 -4.1.3 地震载荷- 21 -4.1.4 偏心载荷- 24 -4.1.5 计算截面处载荷- 24 -4.1.6 最大弯矩- 24 -4.2 筒体强度及稳定性校

4、核- 25 -4.2.1 操作工况- 25 -4.2.2 液压试验- 26 -4.3 裙座壳体轴向应力校核- 27 -4.3.1 裙座底部截面的校核- 27 -4.3.2 通道口中心截面的校核- 28 -第5章 零部件设计- 29 -5.1 保温层与保温圈- 29 -5.1.1 保温层- 29 -5.1.2 保温圈- 29 -5.2 裙座- 29 -5.2.1 裙座形式及材料- 29 -5.2.2 裙座与封头连接结构- 29 -5.2.3 地脚螺栓座- 30 -5.2.4 排气管- 30 -5.2.5 塔底接管引出孔- 31 -5.2.6 裙座检查孔- 31 -5.3 塔顶吊柱- 31 -5.

5、4 除沫器- 31 -第6章 裙座地脚螺栓座校核计算- 32 -6.1 基础环强度计算- 32 -6.1.1 基础环尺寸- 32 -6.1.2 基础环所受载荷- 32 -6.2 地脚螺栓强度计算- 32 -6.3 筋板强度计算- 33 -6.3.1 筋板压应力- 33 -6.3.2 筋板许用应力- 33 -6.4 盖板强度计算- 33 -6.5 裙座与筒体对接焊缝的校核- 34 -第7章 开孔及开孔补强设计- 35 -7.1 开孔结构设计- 35 -7.1.1 接管选择- 35 -7.1.2 法兰选择- 35 -7.1.3 法兰连接尺寸- 36 -7.1.4 法兰结构尺寸- 36 -7.1.5

6、 法兰密封面形式选择- 36 -7.2 开孔补强设计- 37 -7.2.1 补强分析- 37 -7.2.2 气体出口补强设计- 37 -7.2.3 人孔补强设计- 38 -7.2.4 气体入口补强设计- 39 -7.2.5 液体出口管补强设计- 39 -致谢- 42 -参考文献- 43 -摘要塔设备是化工及石油化工生产中最重要的单元设备之一。塔设备通过其内部的结构可以使气液两相或液液两相之间充分接触，完成质量或热量传递。浮阀塔是指塔盘上开有一定形状的阀孔，孔中安装可在适当范围内上下浮动的阀片的一种板式塔。浮阀塔具有蒸汽负荷量大、操作弹性大、效率高等优点，在设计和选用塔型时常是被首选的板式塔。本

7、设计以乙醇-水为介质，主要依据gb150-2010固定式压力容器、jb24710-2005钢制塔式容器、化工设备设计手册对浮阀精馏塔进行了较全面结构设计。关键词： 精馏；浮阀塔；结构设计abstracttower is one of the most important unit in the chemical and petrochemical production equipment. tower equipment through its internal structure can make the gas-liquid two-phase or liquid-liquid full

8、contact between the two phases, the completion of the mass or heat transfer. the float valve tower means to open the valve hole of a certain shape on the tray, a plate tower mounted floating up and down within the appropriate range of the valve sheet hole. float valve tower has a large amount of ste

9、am load, operating flexibility, and high efficiency in the design and selection of tower type is often preferred plate tower. the design to ethanol - water as a medium, mainly based on the gb150-2010 fixed pressure vessel jb24710-steel the tower container, chemical equipment design manual more compr

10、ehensive structural design of floating valve distillation column .keywords: distillation; floating valve tower; mechanical design第1章 绪论1.1 设计背景塔设备是化工生产中不可或缺的一种过程设备，广泛应用于工业生产的各个领域。浮阀塔是在筛板塔基础上，在每个筛孔处安装一个可上下移动的阀片。当筛孔气速高时，阀片被顶起上升，空速低时，阀片因自身重而下降。阀片升降位置随气流量大小自动调节，从而使进入液层的气速基本稳定。又因气体在阀片下侧水平方向进入液层，既减少液沫夹带量，

11、又延长气液接触时间，故起到很好的传质效果。塔盘是浮阀塔完成工艺的主要功能结构，塔的工艺性能主要取决于塔盘的结构形式和尺寸。 目前，我国大部分石油化工企业使用的浮阀塔版为f1型塔板，该类型塔板优点是效率较高，但塔板的寿命较低。改进浮阀形式可以提高塔设备的整体性能，但此内容超出本设计范围，故不再讨论。1.2 设计任务1.2.1 设计任务书表1-1 设计任务书内径1600mm精馏段提馏段介质乙醇-水平均压力（mpa）0.810.82液相比重850kg/m3平均温度（）8293浮阀数128-160个塔板数157保温材料岩棉塔板间距（mm）450保温厚度100mm塔顶压力（mpa）0.8保温层密度200

12、 kg/m3塔底压力（mpa）0.82材质壳体、封头q345r塔底液柱高度（m）2板q345r塔底工作压力（mpa）0.84裙座q235-af设计压力（mpa）0.9允许腐蚀裕度2mm设计温度（）150封头标准椭圆封头压力容器等级i弓形高150mm裙座高（mm）2000塔外附件重3500kg地震烈度8当地风压350pa场地类型b设备估重参数平台宽900mm（半圆形），平台重150 kg/m2，平台构件投影面积a=0.5 m2。笼式扶梯40 kg/m2，开式扶梯20 kg/m2。1.2.2 设计任务分析塔设备设计应包括工艺设计和结构设计两部分。工艺设计主要是根据工艺要求确定塔设备的各工艺参数，使

13、塔设备可以满足工艺要求。结构设计是基于工艺设计的结果，对塔设备的整体和各部分结构作全面设计，使塔可以正常运行并达到工艺要求。本设计假设工艺设计完成，仅进行机械结构设计。1. 3 设计内容本设计将主要依据以gb150-2010固定式压力容器、jb24710-2005钢制塔式容器、化工设备设计手册为主要依据对乙醇-水浮阀精馏塔进行了较全面结构设计。设计内容包括塔的总体结构设计、塔盘结构设计及强校核、塔体载荷分析、塔体校核计算、塔设备零部件（包括保温层、裙座、塔顶吊柱及除沫器等）设计、地脚螺栓座校核计算、塔体开孔及开孔补强设计等。下面各章节将针对以上内容一一展开。第2章 塔总体结构设计2.1 总体结

14、构总体结构如总装图所示，包括封头、筒体、裙座、塔盘、塔附件、塔内件、开孔与接管等。2.2 主体尺寸2.2.1 塔高2.2.1.1 塔顶空间高度塔顶空间高度是指塔顶部第一块塔板至塔顶封头切线之间的垂直距离。取塔顶空间高度。2.2.1.2 封头高度，直边段高度。2.2.1.3 塔板间距塔板间距，人孔板间距，进料板间距。2.2.1.4 塔底空间高度塔底空间高度是指塔底第一块塔板至塔底切线的距离。取塔底第一块塔板至塔釜液面高度为1400mm，塔釜液面高度为2000mm，以此，计算塔底空间高度。2.2.1.5 裙座高度取裙座高度。2.2.1.6 人孔布置在塔顶空间、塔底空间、精馏段、提馏段各布置一个人孔

15、，即人孔数目n=4。2.2.1.7 塔板布置精馏段塔板数，提馏段塔板数，实际塔板数。2.2.1.8 全塔高全塔高： 2.2.1.9 圆筒高度圆筒高： 2.2.2 设计参数及材料指标设计压力，设计温度取，塔底液柱静压力为。由于，故液柱静压力可忽略不计。筒体、封头材料均为q345r，根据gb150.2-2010固定式压力容器，设计温度下的许用应力（设壁厚为316mm），。2.2.3 筒体和封头壁厚2.2.3.1 筒体取焊接系数，钢板厚度负偏差，；筒体计算厚度厚度；筒体设计厚度；设计厚度加上钢板厚度负偏差，并圆整，取筒体名义厚度；筒体有效厚度。2.2.3.2 封头取焊接系数为，厚度负偏差，；则封头的

16、计算厚度；封头设计厚度；设计厚度加上钢板厚度负偏差，并圆整，取封头名义厚度；封头有效厚度。第3章 塔盘结构设计与校核3.1 塔盘整体形式与结构塔盘整体为分块式浮阀塔盘，采用单液流程，结构如下图：图4-1 塔盘总体结构3.2 塔盘材料无特殊声明，各零部件选用q345r材料。3.3 塔盘零部件设计3.3.1 浮阀浮阀采用f1型浮阀，升气孔尺寸为。根据标准jb/t1118-2001f1形浮阀，选用f1z-4a规格浮阀，其基本参数和尺寸为：表3-1 f1z-4a型浮阀标记基本参数踏板厚度尺寸材质f1z-4a阀厚阀重4hlabc0cr13232.712.516.510.25.334.63.3.2 塔盘组

17、装结构塔盘（狭义，塔盘板组成）分2个切角塔盘板、2个塔盘边板、通道板组装而成。塔盘板厚度取。根据塔体内径，化工设备设计手册表11-56，塔盘板的其它相关尺寸如下：塔盘直径，塔盘支撑圈宽高，塔盘与支撑圈紧固用螺栓至塔盘边板距离。塔盘板长度。3.3.3 塔盘板3.3.3.1 切角塔盘板塔盘上在通道板两侧设置两块切角塔盘板，其结构及相关尺寸如下图：图3-2 切角塔盘板为增加塔盘刚度，塔盘板设有幅板，根据化工设备设计手册表11-57，取幅板高度，螺孔边距。3.3.3.2 通道板为使检修时方便通过各层塔盘，塔盘上设置有通道板，通道板与其周围零部件的连接方式应设计为双面可拆结构。塔盘板长度，根据要求，每层

18、塔盘的通道板应分为两块设置。通道板结构如下图：图3-3 带幅板塔盘通道板图3-4 无幅板塔盘通道板为方便拆、装通道板，通道板设有提手，提手尺寸，厚度取。图3-5 通道板提手3.3.3.3 塔盘边板由下图可知，塔盘连接尺寸方程式：图3-6 塔盘连接尺寸以此，塔盘边板弓高。根据标准推荐，塔盘边板与支撑圈紧固用螺孔所在中心线半径为：。塔盘边板的结构及尺寸如下图所示：图3-7 塔盘边板3.3.4 升气孔排列塔盘板上的升气孔采用等腰三角形排列，底边尺寸取，高度取。各塔盘板上的升气孔排列如下：图3-8 切角塔盘板升气孔排列每个切角塔盘板布置42个升气孔。图3-9 通道板升气孔排列每个通道板布置22个升气孔

19、。图3-10 塔盘边板板升气孔排列每个通道板布置3个升气孔。3.3.5 降液板3.3.5.1 降液板形式降液板形式采用倾斜式降液板。3.3.5.2 降液板分块规格与塔体连接形式采用分块式连接结构：取降液板总高度，因，为便于通过人孔，采用分块式连接结构。降液板厚度取与塔盘板等厚，。3.3.5.3 降液板与其支撑件的尺寸弓形高，查化工设备设计手册表11-44，弓形降液管弦长；弓形所对半弦角；，；连接板宽度；降液板长度。3.3.6 受液盘3.3.6.1 受液盘形式受液盘形式采用凹形受液盘。3.3.6.2 受液盘及其支撑件尺寸取凹受液盘宽度，深度，厚度与塔盘板等厚，；连接板厚度取与支撑圈等厚，；连接板

20、高度；弦高，查化工设备设计手册表11-44，；连接板处半弦角；连接板宽度；凹形受液盘结构直径；受液盘长度。3.3.6.3 泪孔为检修时排出凹受液盘中残液，在凹受液盘上设有泪孔。泪孔直径，孔中心至受液盘竖直段外沿距离为。3.3.7 入口堰受液盘采用凹形受液盘，降液板高度比较大，为避免入口堰与见夜班间隙过小导致液流速度过大，不设入口堰。3.3.8 出口堰3.3.8.1 出口堰形式出口堰形式采用可调（高度）式平堰。3.3.8.2 出口堰板结构尺寸取出口堰高度，厚度与塔盘板等厚，；出口堰板高度；出口堰板长度与降液板等长，；取出口堰板与降液板连接螺栓间距。3.3.9 液封盘3.3.9.1 液封盘结构形式

21、液封盘结构形式采用可拆连接结构。3.3.9.2 受液盘结构尺寸取液封盘宽度，深度，厚度与塔盘板等厚，；弦高，查化工设备设计手册表11-44，；连接板处半弦角；连接板高度；液封盘外径与塔盘外径相等，；液封盘长度。，。卡子孔距密封盘上端面高度。3.3.9.3 泪孔为检修时排出液封盘中残液，在液封盘上设有泪孔。泪孔直径，孔中心至受液盘竖直段外沿距离为。3.4 塔盘强度校核3.4.1 塔盘载荷计算3.4.1.1 塔盘载荷取塔盘上液层高度高于溢流堰，；塔盘上液层引起的集中载荷，取；塔盘自身重量引起的均布载荷，取。3.4.1.2 受液盘载荷取受液盘上液层高度为；受液盘上液层引起的集中载荷，根据标准，受液盘

22、上的均布载荷要求不小于，取。3.4.1.3 液封盘载荷取液封盘所受均布载荷；取停工检修时承受的集中载荷，作用点位于塔盘板中心处。3.4.2 通道板强度校核如图3-11所示，将通道板视为简支梁模型：图3-11 通道板简化模型操作工况下，通道板承受均布载荷；，所以板中心最大应力；板中心最大挠度；综上，通道板强度校核安全。3.4.3 塔盘板强度校核同上，对塔盘板进行简化，取组合惯性矩。3.4.3.1 操作工况下强度校核操作工况下，塔盘承受的载荷：；载荷集度；塔盘中心出所受最大弯矩：；最大应力：；最大挠度：。3.4.3.2 停工检修时强度校核塔盘自身均布载荷，载荷集度；集中载荷在塔盘中心产生的最大弯矩

23、：；塔盘自身重量在塔盘中心产生的最大弯矩：；最大弯矩：；最大应力：；综上，塔盘板强度校核安全。第4章 塔体载荷分析与校核4.1 塔体载荷分析4.1.1 质量载荷塔体封头、筒体材料选用q345r，裙座可选用q235-af，其密度均为。4.1.1.1 封头、筒体、裙座质量（1）封头质量对，的标准椭圆封头，根据jb/t4746-2002钢制压力容器用封头表b-2，封头质量。（2）筒体质量。（3）裙座质量。封头、筒体、裙座质量：。4.1.1.2 塔内构件质量取浮阀塔盘质量载荷；塔内构件质量：。4.1.1.3 保温层质量保温层厚度，保温层密度，覆盖上下封头、筒体及裙座在裙座与筒体焊缝以下范围内。因此，保

24、温层质量：。4.1.1.4 平台及扶梯质量（1）平台质量平台与人孔配合，数量为4，半圆环形平台宽900mm，重；平台质量：；（2）扶梯质量裙座上扶梯采用开式扶梯，筒体处采用笼式扶梯；。4.1.1.5 操作时的物料质量液相比重，塔盘出口堰高，塔板上液层高度，塔盘持液高度；查标准jb/t4736-2002钢制压力容器用封头表b-1，标准椭圆封头容积；。4.1.1.6 附件质量附件质量。4.1.1.7 水压试验时充水质量。4.1.1.8 偏心质量取。4.1.1.9 各工况下的质量载荷将以上各种质量列于表4-2：表4-2 质量载荷/kg载荷数值5688.93315.81654.22938.68074.

25、13500100031015.4正常操作时的质量：水压试验时的最大质量：停工检修时的最小质量：4.1.2 风载荷和风弯矩4.1.2.1 塔高分段沿塔高将塔分为5段，从塔底部起，第1段为01m，第2段为12m，第3段为27m，第4段为712m，第5段为12m以上部分。各段数据如表4-3：表4-3 塔高分段数据塔段12345hi/mm50015004500950014500li/mm10001000500050005350m01+ma/kg529.6529.62648.12648.12833.5m02/kg001080.11080.11155.7m03/kg00538.8538.8576.5m04

26、/kg2020758.8758.8783.4m05/kg00263026302814.1mw/kg0010102.710102.710809.9me/kg500500000m0/kg1049.61049.67655.98253.38166.8(注：指每段长度，指每段中心到塔底面的距离)4.1.2.2 塔的自振周期查标准gb150.2-2010固定式压力容器表b-13，在设计温度（150）下，q345(碳素钢)的弹性模量。由jb4710-2005钢制塔式容器公式：。4.1.2.3 水平风力计算塔第i段所受的水平风力。（1）基本风压（2）高度变化系数查表得各段高度变化系数如下：地面粗糙度类别为b类

27、，各段距地面高度h1t=1m、h2t=2m、h3t=7m、h4t=12m、h5t=17.35m，查风压高度变化系数表，有内插法可得：。（3）体形系数对细长圆柱形塔体，取。（4）风振系数塔高小于20m，取风振系数=1.7。（5）塔设备迎风面的有效直径笼式扶梯与塔顶管线布置成180，则；塔设备段等径，；各段保温层的厚度，；塔顶管线外径，=0.3m；管线保温层的厚度，=0.1m；笼式扶梯的当量宽度，操作平台的当量宽度，；由此，各段迎风面有效直径：，。（6）各段所受水平风力：，。4.1.2.4 随风向风振塔的高径比，且，因此，不再考虑随风向风阵的影响。4.1.2.5 风载荷计算数据将上述计算结果列于表

28、4-4：表4-4 风载荷计算数据塔段号12345q0350pak10.7k2i1.7k4000.20.20.19fi1.001.001.001.061.18dei/m2.7162.7162.9162.9162.903pi/n113111316073643776334.1.2.6 风弯矩塔体危险截面包括：0-0截面（裙座底部截面），i-i截面（裙座检查孔中心所在截面），ii-ii截面（裙座与筒体焊接处截面）。0-0截面： i-i截面：ii-ii截面：4.1.3 地震载荷4.1.3.1 水平地震力第k段塔节重心处产生的相当于第一振型的水平地震力，。（1）综合影响系数取。（2）地震影响系数取设计地震

29、分组第二组，场地土类型ii，查化工设备设计手册表11-4，场地土特征周期值，查地震影响系数图，此位于曲线下降段；地震影响系数，；地震烈度8，地震影响系数的最大值；取塔的阻尼比，；衰减指数，；阻尼调整系数， ；故，地震影响系数：。（3）对应第一振型的振型参与系数对应第一振型的振型参与系数，；，；（4）各段重心处产生的相当于第一振型的水平地震力：，。4.1.3.2 垂直地震力地震烈度为8级，应考虑垂直地震力。在地面垂直运动下，对于多质点系，塔设备底部截面上的垂直地震，；垂直地震影响系数最大值，；塔的当量质量，取； ；塔任意质量中心i处的垂直地震力，；，；各段垂直地震：，。4.1.3.3 地震弯矩（

30、1）0-0截面0-0截面地震弯矩：（2）i-i截面i-i截面地震弯矩：（3）ii-ii截面ii-ii截面地震弯矩： 4.1.4 偏心载荷取偏心距，。4.1.5 计算截面处载荷将上述各截面处的载荷计算结果列于表4-5：表4-5 计算截面处载荷截面风弯矩地震弯矩偏心弯矩0-0i-iii-ii4.1.6 最大弯矩4.1.6.1 正常操作或停工检修工况计算截面处最大弯矩，（取其中较大值）。（1）0-0截面；（地震弯矩控制）。（2）i-i截面（地震弯矩控制）（3）ii-ii截面处的最大弯矩（地震弯矩控制）4.1.6.2 液压试验取最大弯矩，；液压试验时，各截面最大弯矩：将上述计算结果列于表4-6：表4-

31、6 最大弯矩工况0-0截面i-i截面ii-ii截面正常操作及停工检修液压试验4.2 筒体强度及稳定性校核4.2.1 操作工况4.2.1.1 筒体轴向应力由内压引起的轴向应力，；由重力和垂直地震力引起的轴向应力：；ii-ii截面以上塔设备承受的质量，ii-ii截面以上塔设备所受垂直地震力；最大弯矩引起的轴向应力：。4.2.1.2 轴向压应力校核轴向许用压应力，（取其中较小者）；，查标注gb150固定式压力容器图6-4，得；最大组合压应力，；，校核安全。4.2.1.3 轴向拉应力校核许用轴向拉应力，；筒体最大组合拉应力， ；，校核安全。4.2.2 液压试验4.2.2.1 轴向应力试验压力引起的轴向

32、应力， ；重力引起的轴向应力，；ii-ii截面以上塔设备液压试验时承受质量：，；最大弯矩引起的轴向应力：。4.2.2.2 轴向压应力校核轴向许用压应力，（取其中较小值）；最大组合压应力为；，校核安全。4.2.2.3 轴向拉应力校核轴向许用拉应力，；最大组合拉应力为：；，所以校核安全。4.3 裙座壳体轴向应力校核4.3.1 裙座底部截面的校核4.3.1.1 操作工况轴向许用压应力，（取其中较小值），；最大组合压应力：；，校核安全。4.3.1.2 液压试验轴向许用压应力，（取其中较小值），；最大组合压应力：；，校核安全。4.3.2 通道口中心截面的校核4.3.2.1 正常工况i-i截面通过检查孔中

33、心，加强管长度，人孔水平方向宽度，加强管厚度；i-i截面以上塔设备承受质量，；i-i截面以上塔设备的垂直地震力，；i-i截面处裙座截面积：；i-i截面处裙座断面系数：；最大组合压应力，；，校核安全。4.3.2.2 液压试验下i-i截面以上塔设备液压试验时承受的质量：；最大组合压应力，;，校核安全。第5章 零部件设计5.1 保温层与保温圈5.1.1 保温层塔内操作温度大于环境温度，且不允许塔壁散热或防止高温塔壁烫伤人体，塔体需设置保温层。此外，塔的温度较高，塔体与裙座间的温度差会引起不均匀热膨胀，使裙座与塔体的连接焊缝处受力情况恶化，因此须对裙座加以保温。保温层材料选用岩棉，截面为圆环状，厚度为

34、，密度为200kg/m3。塔外保温层布置在从塔顶封头至塔底封头连接焊缝以下处。5.1.2 保温圈为支撑保温层，塔体上须设置保温层。保温圈材料选用q235a，单个保温圈由四个环块组成，宽度为70mm，厚度为8mm。保温圈与塔体直接焊接，类型分为塔顶保温圈、塔体保温圈及塔底封头保温圈三类。塔顶保温圈置于塔顶封头焊缝处；塔体保温圈最底层置于裙座与封头焊缝线以下400mm处，之间各块间距33.5m；塔底封头保温圈至下封头切线的距离取h=291mm。具体布置结构见总装图。5.2 裙座5.2.1 裙座形式及材料裙座采用圆筒形裙座结构，材料选用q235-af。5.2.2 裙座与封头连接结构5.2.2.1 连

35、接形式采用焊接连接，接头形式采用对接接头，焊缝为全焊透连续焊，且与塔底封头外壁圆滑过渡。5.2.2.2 连接处尺寸裙座内径和厚度均与壳体相等，。裙座顶部到底封头切线的距离：。5.2.2.3 底封头焊缝处裙座缺口设计为避免焊缝重叠，在封头拼接焊缝处，裙座设置有缺口。查化工设备设计手册表11-46，取缺口宽w=70mm，缺口半径r=35mm。5.2.3 地脚螺栓座5.2.3.1 地脚螺栓座形式地脚螺栓座形式采用外螺栓结构形式，包括有筋板、盖板、垫板等零件。5.2.3.2 地脚螺栓座结构尺寸根据化工设备设计手册表11-17推荐的结构尺寸，选取尺寸如下：表5-1 地脚螺栓座尺寸(mm)螺栓规格bcd(

36、d)3008070220（260）100202620190150100516570并初定，后面章节将对上述结构尺寸进行强度校核。5.2.3.3 地脚螺栓查化工设备设计手册表11-21，由裙座直径，取地脚螺栓数n=12。螺栓材料采用q235a，常温下的许用应力。地脚螺栓间距，。，地脚螺栓座盖板形式采用连续环形盖板。5.2.4 排气管裙座上端与底封头对接焊缝以下400mm高度内设置有保温层，因此，应在裙座上设置排气管。查化工设备设计手册表11-22，排气管规格选用钢管，数量为2。排气管中心至裙座筒体上端距离；查化工设备设计手册表11-23，取封头参数，。5.2.5 塔底接管引出孔塔体底封头处液体出

37、口接管需伸出裙座壳壁外，故应在裙座上设置引出孔。查化工设备设计手册表11-24，引出管公称直径，引出孔直径取（引出管不保温）。查化工设备设计手册表11-25，取引出孔中心至封头切线高度h=700mm，在介质温度（t=150）下，取支撑板与引出管间隙c=2mm。5.2.6 裙座检查孔检查孔选用圆形，查化工设备设计手册表11-26，取检查孔尺寸d=450mm，数量取n=1。检查孔加强管长度取m=250mm，检查孔中心至基础环的距离取h=1000mm。5.3 塔顶吊柱根据起吊载荷重量和塔径，选用hg/t21639塔顶吊柱标准化吊柱。最大起吊载荷，取w=500kg。塔外径为do=1616mm，初设e=

38、250mm，s取两者较大者并向上圆整，取s=1200mm。综上，根据标准，选用塔顶吊柱的标记为：塔顶吊柱 g=500 s=1200 hg/t21639-2005吊柱材料选用20号无缝钢管。吊柱竖直中面与人孔中心线的夹角取75。5.4 除沫器除沫器选用丝网除沫器。根据人孔设置在除沫器下方的条件，采用下装式除沫器，气液过滤网型式采用sp型。丝网及格栅、支撑件材料均选用q235a.根据塔内径，查hg/t21618-1998丝网除沫器表5.0.1.6，将丝网除沫器主要外形尺寸列于表5-2：表5-2 丝网除沫器主要外形尺寸/mm公称直径dnhh1d16001502261520其标记为：hg/t21618

39、 丝网除沫器 x1600-150 sp q235a/q235a第6章 裙座地脚螺栓座校核计算6.1 基础环强度计算6.1.1 基础环尺寸根据上章中对裙座地脚螺栓座的设计：基础环外径，；基础环内径，；基础环截面系数，；基础环截面积， ；6.1.2 基础环所受载荷混凝土基础上的最大压应力： ；，经测算，；查化工设备设计手册表11-10，由内插法得：；6.2 地脚螺栓强度计算地脚螺栓承受的最大拉应力（取下式中较大值），；地脚螺栓的小径：故选用12个m48的地脚螺栓满足要求。6.3 筋板强度计算6.3.1 筋板压应力一个地脚螺栓对应2个筋板，筋板宽度，筋板厚度；地脚螺栓承受最大拉力，；地脚螺栓承受最大

40、应力，=11.25mpa。6.3.2 筋板许用应力筋板材料采用q235-af，室温下，其弹性模量e=200000mpa，许用应力；筋板临界细长比；细长比；，；，校核安全。6.4 盖板强度计算盖板上设有垫板，盖板最大应力，；，校核安全。6.5 裙座与筒体对接焊缝的校核对接焊缝截面j-j处的拉应力， ；焊缝许用应力，；，校核安全。第7章 开孔及开孔补强设计7.1 开孔结构设计7.1.1 接管选择根据开孔公称直径，查化工设备设计手册表2-72选取接管尺寸。接管及其联接法兰的外伸长度受保温层厚度的限制，根据标准hg20592-2009确定其长度。接管材料选用20g。接管与壳体的连接根据开孔的工艺作用确

41、定，对无特殊要求的接管优先采用内壁平齐式连接，用于排气和排液的接管必须采用内壁平齐式连接。各处开孔接管相关数据如表7-1所示：表7-1 接管数据表标号用途数量公称直径/mm接管尺寸外伸长度/m材料与壳体连接形式内伸长度/mma12液位计接口28089620020g内伸式16c12压力计接口22533.7415020g平齐式0d蒸汽入口15060.3515020g内伸式180g回流口13242.4415020g内伸式16h进料口15060.3515020g内伸式180k气体出口1300323.91020020g平齐式0m14人孔45005081225020g平齐式0s气体入口1600630202

42、5020g平齐式0t液体出口1250273820020g平齐式0(注：在内伸式连接结构中，对无特殊工艺要求的开孔，本设计取)7.1.2 法兰选择根据hg/t20592-2009钢制管法兰表3.1.4对各类法兰适用范围的限定，对各开孔处接管连接法兰选取如表7-2：表7-2 各开孔处接管连接法兰型号标号标记代号标准类型dn接管系列pn密封面型式材料a12hg20592-2009s080a25fm20c12hg20592-2009so25a25fm20dhg20592-2009so50a16fm20ghg20592-2009so32a16fm20hhg20592-2009so50a16fm20khg

43、20592-2009so300a16fm20m14hg20592-2009so500a16fm20shg20592-2009so600b16fm20thg20592-2009so250a16fm207.1.3 法兰连接尺寸根据上述法兰型号，查hg/t20592-2009钢制管法兰表8.1.1确定法兰的连接尺寸：表7-3 各开孔处接管连接法兰连接尺寸标号a12c12dghkm14st法兰外径d200115165140165460715840405螺孔中心直径k160851125100125410650770355螺孔直径l181418181826333626螺栓thm16m12m16m16m16

44、m24m30m33m24螺孔数量n84444122020127.1.4 法兰结构尺寸根据公称直径，查hg/t20592-2009钢制管法兰表8.2.2.2和表8.2.2.3确定法兰结构尺寸：表7-4 各开孔处接管连接法兰结构尺寸标号a12c12dghkm14st法兰厚度c241818181828445426法兰内径b190.534.561.543.561.5328513636276.5法兰颈n11852846084350559678298法兰颈倒角r8456512121212法兰高度h402828302846738346坡口高度b65555111212107.1.5 法兰密封面形式选择查hg/

45、t20592-2009钢制管法兰表3.2.5.1确定法兰密封面尺寸：表7-5 各开孔处接管连接法兰密封面尺寸标号a12c12dghkm14stf1222222222f34.04.04.04.04.04.55.05.04.0y12158886688364576676313d13868102781023786107253207.2 开孔补强设计7.2.1 补强分析根据gb 150规定，当在设计压力小于或等于2.5mpa的壳体上开孔时，两相邻开孔中心的间距（对曲面间距以弧长计算）大于两开孔直径之和的两倍，且接管公称外径小于或等于89mm时，只要接管最小厚度满足表7-4要求，就可不另行补强。表7-4 不另行补强的接管最小厚度接管公称外径253238454857657689最小厚度3.54.05.06.0由以