年产18万吨丙烷资源化利用项目设备选型与典型设备设计

XX炼化18万吨丙烷资源化利用项目XX炼化18万吨丙烷资源化利用项目设备选型与典型设备设计完成时间：2016年8月XX炼化18万吨丙烷资源化利用项目设备选型与典型设备设计PAGE3/=NUMPAGES89-863目录第一章塔设备设计 11.1塔设备设计依据 11.2塔设备简介 11.3T0103脱重组分塔设计 21.3.1塔设备选择要求 21.3.2塔型选择一般原则 31.3.3板式塔的塔盘种类和选型 41.4板式浮阀塔的设计计算 51.4.1使用软件列表 61.4.2实际塔板数与塔径的计算 61.4.3溢流装置 81.4.4塔板结构设计 101.4.5塔板流体力学验算 131.4.6塔板负荷性能图 151.4.7Cup-Tower在塔盘工艺结构计算的运用 171.5塔机械工程设计 231.5.1塔高的计算 231.5.2接管的计算 241.5.3塔体和封头选材 251.5.4裙座的设计 261.5.5塔设备附件 271.5.6塔机械强度校核 271.6塔设备计算说明书 281.7新型高效3D圆阀塔板的运用 371.7.1设计依据 371.7.2新型塔板简介 37第二章换热器设计 392.1换热器设计依据 392.2换热器工艺方案的确定 392.2.1换热器概述 392.2.2换热器选型 402.2.3换热管规格选择 412.2.4壳程数和台数 422.2.5工艺条件选择 422.3换热器（以E2013冷却器为例）设计 432.3.1工艺模拟数据 432.3.2类型选择 442.3.3类型选择 442.3.4温度 442.3.5压力 442.3.6传热系数 452.3.7尺寸 452.3.8详细结构 462.3.9换热器的机械设计及校核 472.4换热器设计说明书 48第三章气液分离器的设计 673.1设计依据 673.2气液分离器（V0201）的设计 673.2.1设计任务 673.2.2分离器类型的选择 673.2.3立式重力分离器的尺寸设计 68第四章储罐及回流罐的选型 714.1储罐选型依据 714.2概述 714.3甲醇储罐（V0403）的选型 724.3.1甲醇的基本性质 724.3.2工艺要求 724.3.3选型结果 724.4回流罐（V0305PO预分离塔回流罐）的选型 734.4.1工艺要求 734.4.2选型结果 73第五章泵的选型 745.1泵的概述及选型依据 745.2泵的选型原则 745.3泵的类型及特点 755.3新型节能屏蔽泵的应用 765.4新型屏蔽泵（P0307）的选型 775.4.1选型方法 775.4.2进出口液体流速 775.4.3扬程计算 785.4.4选型结果 78第六章压缩机选型 806.1概述及选型依据 806.2压缩机类型及特点 806.3选型原则 816.4压缩机（C0201）的选型 816.4.1工艺条件 816.4.2工艺计算 816.4.3选型结果 82第七章反应器的设计 83PAGE1/=NUMPAGES89-683第一章塔设备设计1.1塔设备设计依据表1-1塔设备设计依据内容出版日期及标准号《化工设备设计全书——塔设备》2003-5《压力容器》GB150-2011《塔式容器》NB/T47041-2014《压力容器封头》GB/T25198-2010《化工配管用无缝及焊接钢管尺寸选用系列》HG/T20553-2011《钢制管法兰、垫片和紧固件》HG/T20592~20635-2009《补强圈》JB/T4736-20021.2塔设备简介塔设备是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一。它可使气（或汽）液或液液两相进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的。可在塔设备中完成的常见操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等。此外，工业气体的冷却与回收、气体的湿法静制和干燥，以及兼有气液两相传质和传热的增湿、减湿等。塔主要有板式塔和填料塔两种，它们都可以用作蒸馏和吸收等气液传质过程，但两者各有优缺点，要根据具体情况选择。板式塔塔内装有一定数量的塔盘，是气液接触和传质的基本构件；属逐级（板）接触的气液传质设备；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。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。两种塔型的比较见下表：表1-2填料塔与板式塔的比较塔型项目填料塔板式塔压降小尺寸填料，压降较大，大尺寸及规整填料，压降较小。较大空塔气速（生产能力）小尺寸填料气速较小，大尺寸及规整填料气速较大。较大塔效率传统填料，效率较低，新型乱堆及规整填料效率较高。较稳定、效率较高液-气比对液体量有一定要求。适用范围较大持液量较小较大安装、检修较难较容易材质金属及非金属材料均可一般用金属材料造价新型填料，投资较大大直径时造价较低1.3T0103脱重组分塔设计1.3.1塔设备选择要求（1）生产能力大。在较大的气液流速下，仍不致发生大量的雾沫夹带、拦液或液泛等破坏正常操作的现象。（2）操作稳定、弹性大。当塔设备的气液负荷量有较大的波动时，仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作。并且塔设备应能保证长期连续操作。（3）流体流动的阻力小，即流体通过塔设备的压力降小。这将大大节省生产中的动力消耗，以降低经常操作费用。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、材料耗用量小、制造和安装容易。这可以减少基建过程中的投资费用。（5）耐腐蚀和不易堵塞，方便操作、调节和检修。1.3.2塔型选择一般原则选择时应考虑的因素有：物料性质、操作条件、塔设备性能及塔的制造、安装、运转、维修等。优先适用情况如下：表1-3填料塔与板式塔的优先适用情况填料塔板式塔在分离程度要求高的情况下，因某些新型填料具有很高的传质效率，故可采用新型填料以降低塔的高度。塔内液体滞液量较大，操作负荷变化范围较宽，对进料浓度变化要求不敏感，操作易于稳定。对于热敏性物料的蒸馏分离，因新型填料的持液量较小，压降小，故可优先选择真空操作下的填料塔。液相负荷较小。具有腐蚀性的物料，可选用填料塔。因为填料塔可采用非金属材料，如陶瓷、塑料等。含固体颗粒，容易结垢，有结晶的物料，因为板式塔可选用液流通道较大的塔板，堵塞的危险较小。容易发泡的物料，宜选用填料塔。在操作过程中伴随有放热或需要加热的物料，需要在塔内设置内部换热组件，如加热盘管，需要多个进料口或多个侧线出料口。这是因为一方面板式塔的结构上容易实现，此外，塔板上有较多的滞液以便与加热或冷却管进行有效地传热在较高压力下操作的蒸馏塔仍多采用板式塔。综合考虑，本项目采用板式塔。1.3.3板式塔的塔盘种类和选型1.3.3.1板式塔的塔板种类根据塔板上气、液两相的相对流动状态，板式塔分为穿流式和溢流式。目前板式塔大多采用溢流式塔板。穿流式塔板操作不稳定，很少使用。1.3.3.2各种塔盘的性能比较工业上需分离的物料及其操作条件多种多样，为了适应各种不同的操作要求，迄今已开发和使用的塔板类型繁多。这些塔板各有各的特点和使用体系，现将几种主要塔板的性能比较列表1-4如下：表1-4几种主要塔板的性能比较塔盘类型优点缺点适用场合泡罩板较成熟、操作稳定结构复杂、造价高、塔板阻力大、处理能力小特别容易堵塞的物系浮阀板效率高、操作范围宽浮阀易脱落分离要求高、负荷变化大筛板结构简单、造价低、塔板效率高易堵塞、操作弹性较小分离要求高、塔板数较多舌型板结构简单、塔板阻力小操作弹性窄、效率低分离要求较低的闪蒸塔浮动喷射板压降小、处理量大浮板易脱落、效率较低分离要求较低的减压塔表1-5给出了几种主要塔板性能的量化比较。表1-5几种主要塔板性能的量化比较塔盘类型塔板效率处理能力操作弹性压降结构成本泡罩板1.01.051.0复杂1.0筛板1.2～1.41.430.5简单0.4～0.5浮阀板1.2～1.31.590.6一般0.7～0.9舌型板1.1～1.21.530.8简单0.5～0.6由上面两个表可知，浮阀塔兼有泡罩塔和筛板塔的优点，现在已成为国内应用广泛的精馏塔塔型之一，并且在石油、化学工业中使用最为普遍。1.3.3.3浮阀塔的优点（1）生产能力大由于浮阀塔板具有较大的开孔率，而且气流是水平喷出的，减少了液沫夹带，故其生产能力比泡罩塔高20%~40%，与筛板塔近似。（2）操作弹性大由于阀片可随气体负荷变化而升降，使阀片与塔板的间隙大小得以自动调整，阀孔气速几乎不随气体负荷的变化而变化，在较大的气体负荷范围内，可以保证气液间的良好接触，故操作弹性比泡罩塔和筛板塔都宽，可以达到7～9。（3）塔板分离效率高因上升气体以水平方向吹入液层，故气液接触时间较长而液沫夹带量较小，板效率较高，比泡罩塔高10%左右。（4）气体压强降及液面落差较小因为气体通道比泡罩塔简单得多，塔板上没有复杂的障碍物，所以塔板上的气流分布较均匀，气液流过浮阀塔板时所遇到的阻力较小，故气体的压强降及板上的液面落差都比泡罩塔板小。（5）塔的造价较低因构造简单、易于制造，浮阀塔的造价一般为泡罩塔的60%～80%，但比筛板塔的造价贵，为筛板塔的120%～130%。尽管浮阀塔具有上述诸多优点，但浮阀塔不易处理易结焦或黏度大的系统，因为结焦或黏度大的流体会妨碍浮阀升降的灵活性。但对于黏度稍大或有一般聚合现象的系统，浮阀塔尚能正常操作。从以上各点可以看出：浮阀塔在蒸汽负荷、操作弹性、效率和价格等方面都比泡罩塔优越，结合本项目实际情况，初步选择浮阀塔。1.4板式浮阀塔的设计计算1.4.1使用软件列表表1-6使用软件列表名称用途来源AspenPlusV7.2分离性能设计AspenTech公司CUP-Tower流体力学设计中国石油大学（华东）SW6-2011塔体强度结构设计全国化工设备设计技术中心站AutoCAD2012精馏塔平面布置图绘制Autodesk公司1.4.2实际塔板数与塔径的计算（1）物性参数提取Aspenplus各塔板上的物性参数，选取塔板上气液相负荷最大的第24塔板进行手工计算和校核，然后再用CUP-Tower进行软件计算，通过比较来检查计算的正确性。第38块物性参数如表1-7：表1-7浮阀塔塔板参数液相质量流量Lkg/h气相质量流量Vkg/h液相密度ρLkg/m3气相密度ρVkg/m3液相体积流量LSm3/s气相体积流量VSm3/s混合液表面张力δN/m116865.285107854.927472.715638.811190.06870.77190.00411（2）塔径的计算由于带有降液管，所以溢流式的塔板的塔截面实际分为了两个部分，即气体流通截面和降液管所占截面。若为塔板截面积，为气体流通截面积，为降液管截面积，则：若设气体流通截面上的适宜气速为，当塔内处理的气体体积流量为，塔板的计算中，通常是以泛点气速作为的上限。一般取：根据索德尔斯和布朗公式：式中CQUOTE为气体负荷因子，由QUOTEC=C20σl0.020.2计算,其中的QUOTEC20由史密斯关联图查取。如图1-1图1-1史密斯关联图关联图横坐标即气液两相流动参数的确定：沉降高度的确定：（1）塔板间距HT：塔板间距HT的选取与塔高、塔径、物性性质、分离效率、操作弹性以及塔的安装、检修等因素有关。设计时通常根据塔径的大小，由表9-8列出的塔板间距的经验数值选取。表1-8塔间距参考数值塔径D/m0.3~0.50.5~0.80.8~1.61.6~2.02.0~2.4>2.4板距HT/mm200~300300~350350~450450~600500~800≥600通过估算可以塔径为2米左右，故取板间距HT（2）板上液层高度hL一般常压塔取hL=50~100mm，减压塔取hL=25~30查取史密斯关联图可知：液相表面张力时的气体负荷因子C20=0.081mC=C则可求得泛点气速为：取，即QUOTE，则可求得塔径为：塔径圆整后，D=2.2m。1.4.3溢流装置液体在塔板上的流动路径是由降液管的布置方式决定的。常用的布置方式有以下几种形式：U型流、单溢流、双溢流、多溢流。降液管主要有弓形、圆形和矩形三种。目前多采用弓形，因其结构简单，特别适合于塔径较大的场合。考虑分块塔板固定区域取D=2.2m，所以根据经验与工艺要求，溢流装置定为双溢流。（1）弓形降液管尺寸降液管面积由《化工原理（下）》（叶世超等编.科学出版社）图11.19弓形降液管的参数图查得。图1-2弓形降液管的参数对于堰长与塔内径D的比值，一般单流型可取lwD=0.6~0.8，双流型可取l因此可查得AfAT实际塔板截面积，故：QUOTE弓形降液管面积弓形降液管宽度为降低气泡夹带，液体在降液管内应有足够的停留时间以使气体从液相中分离出，一般要求不应小于3～5s，而对于高压下操作的塔以及易起泡的物系，停留时间应更长些，为此，必须进行校核。则液体在降液管的停留时间为由于停留时间，故降液管尺寸设合理。（2）溢流堰尺寸溢流堰长l采用平直堰，求得横坐标，查液体收缩系数计算图：图1-3液体收缩系数计算图可得，E=1.06，则堰上液层高度可由下式计算出口堰高h取降液管低隙处液体流速u这降液管底隙高度为：1.4.4塔板结构设计a.受液区和降液区：一般这两个区域的面积相等，均可按降液管截面积Af计；b.边缘区：在塔壁边缘留出一定宽度的环形区域供固定塔板用；c.入口安定区和出口安定区，通常宽度相等；d.有效传质区：余下的塔板上有浮阀孔的区域。于此处考虑，有经验可知：a.塔径D>900mm，采用分块组装式；b.塔径在2.5m以下，边缘宽度取WC=0.05m；c.分布区宽度取0.08m;脱气区宽度取0.08m；d.根据之前计算可知，降液管宽度为Wd=0.385m。e.浮阀选用F1重型浮阀，其阀孔为=0.039m。（1）浮阀数初取阀孔动能因数F0每层塔板上浮阀数目为：可取N=336个。（2）浮阀排列现按所设定的尺寸画出塔板，并在塔板的鼓泡区内依排列方式进行试排，从而确定出实际的阀孔数。已知降液管宽度wd=0.385m，分布区宽度w's取0.08m，脱气区宽度取0.08m，边缘区宽度取为0.05m。由于选用的塔板为双溢流形式，故鼓泡区面积可由单溢流塔板鼓泡区面积计算公式计算出大概面积，已知单溢流塔板鼓泡区面积计算公式如下：其中带入数据得浮阀的排列方式采用等腰三角形叉排，使相邻的浮阀容易吹开，鼓泡更匀。取同一横排的阀孔中心距，则相邻两排间的距离为t=由于双溢流鼓泡区面积比单溢流小，故t值应该比计算值小，取t=80由于塔直径D=2.2m，按同一横排的阀孔中心距，相邻两排间的距离的等腰三角形叉排方式得到最终的浮阀数，如图9-4所示。图1-4塔盘上浮阀排列可排出阀孔数为330个，重新衡算一下参数：阀孔气速：动能因数：在适应的范围8-12内。塔板的开孔率为：。根据经验，加压塔的开孔率应,所以塔板设计满足要求。1.4.5塔板流体力学验算（1）塔板压降塔板压降可用下式计算：h临界孔速：因阀孔气速u0=1.959m/s,可取充气系数为，为则板上气液层阻力为由于表面张力引起的阻力较小，此处忽略不计。单板压降：h可知压降在QUOTE合理范围内。（2）溢流液泛校核为防止降液管液泛现象发生，需控制降液管内液层高度，忽略液面落差的影响，不设进口堰，可利用下式计算：式中QUOTE则H取降液管中泡沫层相对密度为，则有：显然，QUOTE，符合溢流液泛要求。（3）液体在降液管内的停留时间可见，所夹带气体可以被释放出。（4）雾沫夹带量校核依下面两式分别计算泛点率F，即：或其中有Z由泛点符合因子图：图1-5泛点符合因子图得，并查物性系数表取K=1.0，将以上数据代入上式，得：QUOTE。对于大塔，为避免过量雾沫夹带，应控制泛点率不超过80%，故可知雾沫夹带能够满足要求。（5）严重漏液校核前面已计算出可见不会发生严重漏液。1.4.6塔板负荷性能图（1）气相负荷下限线即漏液线，对于F1型重阀，取阀孔动能因子时的气体负荷为操作的下限值。与之相应的气相流量：（2）气相负荷上限线即过量液沫夹带线，根据前面雾沫夹带校核可知，对于直径0.8m以上的大塔，取泛点率F1=0.8，则：整理变形，得：V雾沫夹带线为直线，由两点即可确定。（3）液相负荷下限线对于平直堰，其堰上液层高度how必须要大于0.006m。取how=0.006m，就可作出液相负荷下限线取E=1.06，代入数值，则可求得：L据此方程可以作出液相负荷下限线。（4）液相负荷上限线亦称气泡夹带线，液体的最大流量应保证在降液管中停留时间不低于3-5s，取3s作为液体在降液管中停留时间的下限，则（5）溢流液泛线由公式求得液泛线方程。已知：

塔板不设进口堰时QUOTE联立上式可得：V得到的板式塔塔板性能负荷图：图1-6负荷性能曲线操作线交气相负荷下限线于点A，气相负荷上限线于点B。由此可见，此塔板操作负荷上下限受液相负荷下限线和气相负荷上限线的控制。现将浮阀塔精馏段塔板工艺设计结果列于表1-9表1-9浮阀塔精馏段塔板工艺设计计算结果项目数值及说明备注塔径D/m2.2-塔间距HT/m0.65-塔板型双溢流降液管分块式塔板适宜气速u’/m·s-10.1677-溢流堰长lw/m1.65-溢流堰出口高hw/m0.015-板上液层高度HL/m0.1-降液管底隙高度h0/m0.1665-浮阀数/个330等腰三角形叉排阀孔气速u0/m·s-11.959-阀孔动能因数F011.78-临界阀孔气速u0c/m·s-11.414-孔心距t’/m0.075同一排的中心线距离排间距t/m0.080相邻二横排的中心线距离单板压降ΔPp/Pa583.17-液体在降液管内停留时间τ/s5.3177-降液管内清液层高度Hd/m0.0858-泛点率%42.67-液相负荷上限（VS）max/m3·s-10.0988-液相负荷下限（VS）min/m3·s-10.0013操作弹性3.36-1.4.7Cup-Tower在塔盘工艺结构计算的运用根据AspenPlus塔板设计结果及CupTower校核结果，得到T0103塔径为2200mm，选定塔间距为650mm，开孔率选用10.37%，溢流堰选用平口堰，降液管选用斜式降液管。将其水力学数据输入Cup-Tower中，其操作界面如下所示。（1）塔板信息输入图1-7塔板信息输入CupTower示意图（2）工艺条件输入图1-8工艺条件输入CupTower示意图（3）塔板结构参数输入图1-9T0103塔板结果参数输入CupTower示意图图1-10T0103塔板平面总示意图（4）浮阀校核结果CupTower校核T0103塔结果如下图所示。图1-11CupTower校核T0103塔板工艺参数结果图1-12CupTower校核T0103塔板结构参数结果针对上述选取的流体力学数据，使用CUP-Tower进行塔的主体结构设计，计算结果以及计算说明书如下：表1-10浮阀校核塔板编号(实际)#—#塔板层数1塔内径，m2.2板间距，mm650液流程数2Ａd/Ａt,%10.41开孔率,%10.37堰长，mm1320/2193堰高，mm50底隙/侧隙，mm166/166降液管宽，mm220/180受液盘宽，mm220/180受液盘深，mm堰型平堰塔板形式圆形浮阀溢流强度，m3/mh58.99停留时间，s5.95降液管液泛，%52.48阀孔动能因子，(m/s)(kg/m3)0.511.19单位塔板压降，Pa543.47降液管内线速度,m/s0.11降液管底隙速度,m/s0.19表1-11水力校核正常操作110%操作90%操作空塔气速m/s0.19640.21600.1768空塔动能因子m/s(kg/m3)0.51.16041.27641.0444空塔容量因子m/s0.05660.06220.0509孔速m/s1.89392.08331.7045孔动能因子m/s(kg/m3)0.511.190012.309010.0710漏点气速m/s0.84630.84630.8463漏点动能因子m/s(kg/m3)0.55.00005.00005.0000相对泄露量kg液/100kg液溢流强度m3/(h.m)58.985564.884053.0869流动参数/0.20930.20930.2093板上液层高度m0.09300.09590.0901堰上液层高度m0.04300.04590.0401液面梯度m板上液层阻力m液柱0.04650.04790.0451干板压降m液柱0.07530.09110.0610总板压降m液柱0.12180.13900.1060雾沫夹带kg液/kg气0.02120.02940.0147降液管液泛%52.478657.529847.7782降液管内液体高度m0.22040.24160.2007降液管停留时间s5.94575.40526.6063降液管内线速度m/s0.10930.12030.0984降液管底隙速度m/s0.19140.21050.1722降液管底隙阻力m液柱0.00560.00680.0045稳定系数/2.23802.46182.0142降液管最小停留时间s3.00003.00003.0000正常操作110%操作90%操作空塔气速m/s0.19640.21600.1768空塔动能因子m/s(kg/m3)0.51.16041.27641.0444空塔容量因子m/s0.05660.06220.0509孔速m/s1.89392.08331.7045孔动能因子m/s(kg/m3)0.511.190012.309010.0710漏点气速m/s0.84630.84630.8463漏点动能因子m/s(kg/m3)0.55.00005.00005.0000负荷性能图参数操作点横坐标m3/h155.72操作点纵坐标103m3/h2.69操作上限百分比110操作下限百分比9050%漏液时漏点动能m/s(kg/m3)0.510%漏液时漏点动能m/s(kg/m3)0.5X液相体积流量m3/hY气相体积流量103*m3/h0-操作线0-操作线2-液相上限线2-液相上限线4-雾沫夹带线4-雾沫夹带线通过比较软件计算出来的结果和手算结果还可以得到以下结论：CupTower计算结果和详细设计计算结果都能够满足工艺要求，在设定结果参数时，CupTower调整起来比较方便，通过反复调整可获得较合理的设计结构，保证塔盘的操作弹性。并且CupTower可以用于不同类型的塔板，计算方便，便于塔盘选型。由校核结果可见，塔盘设计合理，操作点、操作上限点、操作下限点均处于液相上限线、液相下线线、漏液线和液泛线之间较合适的位置，塔设备的操作弹性较大。在核算过程中，本项目塔是以气液负荷最大的塔板为依据来校核得到负荷性能图，且各塔板的气液流量均处于负荷性能图中较合适的位置。此外，模拟使用的是实际板的气液物性数据，所以这样核算比用理论板设计更加合理。1.5塔机械工程设计1.5.1塔高的计算（1）实际塔板数N由Aspenplus提取的数据可以知道，精馏塔效率可由Drickaner-Bradford方法计算出，即：由AspenPlus模拟出的物性数据可得，实际塔板数为N=40（2）塔顶空间高HD塔顶空间高度的作用时安装塔板和开人孔的需要，也使气体中的液体自由沉降，减少塔顶出口气中的液滴夹带，空间高度一般取1.0~1.5m，这里取HD=1m。（3）塔板间距HT（4）开设人孔的板间距HT’设有人孔的上下两塔板间距应大于等于600mm，这里取。（5）人孔数S这里取10块板设置一个人孔，实际塔板40块，所以开5个人孔（包括塔顶和塔底人孔数）。（6）进料段空间高度进料段高度取决于进料口结构形式和物料状态，一般要比大，取。（7）塔底空间高度HB塔底空间高度具有贮存槽的作用，塔底釜液最好能在塔底有10~15min的储量，以保证塔底料液不至排完。对于塔底产量较大的塔，塔底容量可取小些，取2~5min的储量。提取Aspen数据塔底料液出口体积流量V=19.1，塔径D=2.2m，t=5min（8）塔筒体高度H（9）裙座高度筒体高度大于10m，塔径4.0m>1m，故采用圆柱形裙座，裙座高度为：结合工艺条件，裙座高度定为3.8m.（10）封头高度封头选取标准椭圆形封头，根据JB/T4746-2002，取直边段h=40mm，曲面高度H=550mm。1.5.2接管的计算（1）塔顶蒸汽接管取塔顶蒸汽流速uv=20m/s,提取Aspen数据V=2701.3m圆整后选取管子规格为Φ219x6mm实际流速（2）回流管取回流液体流速uv=2m/s，液相体积流量L=155.2m圆整后取管子规格为Φ219x6mm实际流速QUOTE。（3）进料管取进料管液体流速为uv=2m/s，液相体积流量为L=67.0m圆整后管径Φ108x4mm实际流速QUOTE。（4）塔底液体出料管径取料液流速为uv=2m/s，液相体积流量L=19.1m圆整后取管子规格Φ76x4mm实际流速QUOTE。（5）塔底气体进料管径取气体流速为uv=20m/s，气相体积流量L=2834.3m圆整后取管子规格Φ245x7mm实际流速QUOTE。1.5.3塔体和封头选材综合考虑材料性能，选取Q345R做为塔体和封头的材料。1.5.4裙座的设计1.5.4.1选材裙座材料选用取Q235-B。1.5.4.2裙座的结构（1）裙座与筒体的连接当直径较大时，为了制造方便，裙座一般选用圆筒形，与筒体的连接采用对接，焊缝采用全焊透连续焊。焊接长度：裙座筒体上端面至塔釜椭圆封头切线距离查塔设备书得D=2200，壁厚时，裙座筒体缺口尺寸：当封头厚度为10~18mm时，宽度，半径。（2）排气管塔内温度约100度，故设置保温层，保温层的厚度为50mm，密度为300kg/m3。塔内丙烷等介质为易燃物质，故考虑裙座的防火问题，由于裙座直径大于1000mm，在裙座的内外层敷设防火层。防火层厚度50mm，防火层材料为石棉水泥层。基于以上的结构，根据系列标准，设置4个排气管，规格为，排气管距裙座筒体上部的距离为180mm。（3）引出管通道引出管公称直径为250mm时，采用卷焊管，通道内径管规格400mm。（4）人孔设置两个长圆形人孔，直径为450mm，以方便检修。1.5.4.3地脚螺栓地脚螺栓座位外螺栓做结构型式，当直径为2200mm时，数目为12~20个，这里取20个。螺栓规格为，材料为16Mn。基础环的厚度为18mm。1.5.5塔设备附件（1）除沫器由于丝网除沫器具有比表面积大、重量轻、空隙率大以及使用方便等优点。特别是它具有除沫器效率高，压力降小的特点。所以这里选用丝网除沫器。具体尺寸请见《塔器设计、丝网除沫器》一书。（2）吊柱安装在室外、无框架的整体塔设备，为了安装及拆卸内件，更换或补充填料，往往在塔顶设置吊柱。具体尺寸请见HG/T21693。1.5.6塔机械强度校核本设计采用机械强度常规设计软件SW6-2011，对塔的强度进行常规设计。基本参数包括：设计压力、设计温度、设备直径及计算长度等输入如图所示：图1-13SW6-2011校核筒体参数输入1.6塔设备计算说明书塔设备计算数据如下：表1-12输入数据值项目设计压力/MPa设计温度/℃设备直径/mm计算长度/mm备注输入数据1.65105220026100见表1-15由SW6-2011计算校核结果如下：表1-13核算内容表核算内容核算结果备注风载荷计算合格见表1-16地震载荷计算合格见表1-16表1-14计算结果表项目计算结果/mm备注设备筒体壁厚12见表1-17下封头壁厚12见表1-18上封头壁厚12见表1-19裙座壁厚12见表1-20地脚螺栓大小及个数20/M30见表1-21表1-15输入数据塔设备校核XX大学XX团队板式1液压封头材料名称Q345RQ345R名义厚度(mm)1212腐蚀裕量(mm)22焊接接头系数11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)1.6510526100122200Q345R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)21102.062.32183表1-16风载荷、地震载荷核算风载及地震载荷0－0A－A裙座与筒体连接段1－1(筒体)1－1(下封头)2－23－32607325330.122241.322158.722158.72607325330.122241.322158.722158.712837912763612454722158.722158.76.441e+086.121e+085.093e+085.06e+085.06e+08顺风向弯矩顺风向弯矩6.441e+086.121e+085.093e+085.06e+085.06e+08注:计及高振型时,此项按B.24计算0000000000需横风向计算时6.441e+086.121e+085.093e+085.06e+085.06e+08

0000093.5693.563.823.423.253.243.2417.4716.2313.8113.7213.723.243.24116.80116.8018.7917.2218.223.243.245.244.874.144.124.12[]t115.25115.25112.50189.00189.00B106.85106.85106.85106.61106.61

组合应力校核(内压),(外压)104.04104.04226.80226.80(内压),(外压)21.2819.6517.0716.9716.97128.23128.23128.23127.93127.93117.68117.68310.50310.5024.0322.0822.377.367.36106.85106.85106.85109.88131.86264.46264.46310.50310.50合格合格合格合格合格表1-17内压圆筒校核内压圆筒校核计算单位XX大学XX团队计算所依据的标准GB150.3-2011计算条件筒体简图计算压力Pc1.65MPa设计温度t105.00C内径Di2200.00mm材料Q345R(板材)试验温度许用应力189.00MPa设计温度许用应力t189.00MPa试验温度下屈服点s345.00MPa钢板负偏差C10.30mm腐蚀裕量C22.00mm焊接接头系数1.00厚度及重量计算计算厚度==9.65mm有效厚度e=n-C1-C2=9.70mm名义厚度n=12.00mm重量17084.97Kg压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值PT=1.25P=2.3218(或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平TT0.90s=310.50MPa试验压力下圆筒的应力T==264.46MPa校核条件TT校核结果合格压力及应力计算最大允许工作压力[Pw]==1.65932MPa设计温度下计算应力t==187.94MPat189.00MPa校核条件t≥t结论合格表1-18下封头校核下封头校核计算计算单位XX大学XX团队计算所依据的标准GB150.3-2011计算条件椭圆封头简图计算压力Pc1.65MPa设计温度t105.00C内径Di2200.00mm曲面深度hi550.00mm材料Q345R(板材)设计温度许用应力t189.00MPa试验温度许用应力189.00MPa钢板负偏差C10.30mm腐蚀裕量C22.00mm焊接接头系数1.00压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值PT=1.25Pc=2.3218(或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力tT0.90s=310.50MPa试验压力下封头的应力T==263.88MPa校核条件TT校核结果合格厚度及重量计算形状系数K==1.0000计算厚度h==9.62mm有效厚度eh=nh-C1-C2=9.70mm最小厚度min=3.30mm名义厚度nh=12.00mm结论满足最小厚度要求重量510.16Kg压力计算最大允许工作压力[Pw]==1.66297MPa结论合格表1-19上封头校核上封头校核计算计算单位XX大学XX团队计算所依据的标准GB150.3-2011计算条件椭圆封头简图计算压力Pc1.65MPa设计温度t105.00C内径Di2200.00mm曲面深度hi550.00mm材料Q345R(板材)设计温度许用应力t189.00MPa试验温度许用应力189.00MPa钢板负偏差C10.30mm腐蚀裕量C22.00mm焊接接头系数1.00压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值PT=1.25Pc=2.3218(或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力tT0.90s=310.50MPa试验压力下封头的应力T==263.88MPa校核条件TT校核结果合格厚度及重量计算形状系数K==1.0000计算厚度h==9.63mm有效厚度eh=nh-C1-C2=9.70mm最小厚度min=3.30mm名义厚度nh=12.00mm结论满足最小厚度要求重量510.16Kg压力计算最大允许工作压力[Pw]==1.66297MPa结论合格表1-20裙座计算结果裙座圆筒形mm2200对接mm4000Q235-B℃40mm2mm12MPa115.25裙座与筒体连接段的材料Q235-B裙座与筒体连接段在设计温度下许用应力MPa112.5裙座与筒体连接段长度mm1002mm900mm450mm15裙座上较大孔引出管长度mm250表1-21地脚螺栓及地脚螺栓座结果 16MnMPa17020mm300mm0mm80mm14mm120整块mm45mm20mm0有mm33mm14mm70mm2392mm2032mm18mm36.43906e+08mm21.25086e+06Nmmmm13.70合格MPa1.31MPa0.80MPa0.05mm22.3066mm26.211合格MPaMPaMPa0.00MPa147合格kg22158.7Nmm5.06024e+081.7新型高效3D圆阀塔板的运用1.7.1设计依据该新型塔板通过参考文献——周三平.新型高效3D圆阀塔板的实验研究[J].过程工程学报,2008,7(4):657-660.以及专利ZL01265985.1设计。1.7.2新型塔板简介1.7.2.1设计目的克服现有工业中常用的F1型浮阀存在的不足，近年来国内外相继开发了许多其他类型的高效浮阀，如条形浮阀等。但是圆形浮阀仍然还在大批量使用。同时如果将现役塔设备F1型浮阀全部废弃，损失巨大，因此开发出高效的圆形浮阀十分必要，以便于对老式F1浮阀塔进行改造。在此本项目采用了一种新型高效3D圆阀，是在现有F1型浮阀上改造而成，从而提高塔板效率。1.7.2.23D浮阀简介该类浮阀设计了一个为板上气液两相构造一个分层次多方位的立体鼓泡传质模型，极大提高气液两相的接触面积，从而显著提高塔板效率。将3D圆阀周边设计成锯齿状的下凹导流片结构，使气液接触周长比同样开孔面积的F1浮阀周长增加．为了减少阀顶的传质死区，3D圆阀中央向下开出3个鼓泡口，鼓泡口连着下凹的导向片，其主要特点如下：（1）圆阀周边的下凹导流片和圆阀顶端开设的下凹导向片使上升的气流从多个方位进入液层，形成了一个分层次多方位的鼓泡立体传质模型，使鼓泡均匀细化，传质更加充分，提高了传质效率；（2）减弱了低负荷下部分浮阀关闭所引起的脉动现象，降低了总板压降；（3）阀孔的特殊设计使3D圆阀克服了F1型浮阀在阀孔中旋转、导致浮阀易磨损和脱落且不稳定的缺点等；（4）在塔板的弓形区域合适的方向布置该阀，通过阀的顺流导向，可以减弱或消除塔盘弓形区域的涡流和滞流死区；（5）阀顶导向片和周边区域的导流片的低位设计，使从阀顶鼓泡口和周边导流片的缝隙斜向鼓出的气泡通过板上液层的距离加大，气液两相接触时间增长，从而气液两相传质更加充分，也减少了雾沫夹带。1.7.2.3新型塔板结构我们对该塔板进行了三维结构的设计，运用SolidWorks三维软件对其三维结构进行构建。其具体结构如下所示。图1-143D圆阀结构示意图图1-153D圆阀鼓泡状态示意图 第二章换热器设计2.1换热器设计依据表2-1换热器设计依据内容出版日期及标准号《化工设备设计全书—换热器》2003-5《热交换器》GB/T151-2014《压力容器》GB150-2011《化工配管用无缝及焊接钢管尺寸选用系列》HG/T20553-2011《钢制管法兰、垫片和紧固件》HG/T20592~20635-2009《容器支座》JB/T4712-2007《补强圈》JB/T4736-20022.2换热器工艺方案的确定2.2.1换热器概述在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器，简称换热器。在换热器中至少要有两种温度不同的流体，一种流体温度高，放热；另一种流体温度低，吸热。在工程实践中有时也会有两种以上流体参加换热的换热器，但其基本原理与前一致。化工、石油、动力、食品等行业中广泛使用各种换热器，它们是上述这些行业的通用设备，占有十分重要的地位。随着工业的迅速发展，能源消耗量不断增加，能源紧张已成为一个世界性问题。为缓和能源紧张的状况，世界各国竞相采取节能措施，大力发展节能技术，已成为当前工业生产和人民生活中一个重要课题。换热器在节能技术改造中具有很重要的作用，表现在两方面：一是在生产工艺流程中使用着大量的换热器，提高这些换热器效率，显然可以减少能源的消耗；另一方面，用换热器来回收工业余热，可以显著地提高设备的热效率。2.2.2换热器选型换热器选型时需要考虑的因素很多，主要是流体的性质；压力、温度及允许压力降得范围；对清洗、维修的要求；材料价格；使用寿命等。换热器种类很多，按热量交换原理和方式，可分为混合式、蓄热式和间壁式三类。间壁式换热器有夹套式、管式和板式换热器。管壳式换热器又称列管式换热器，该类换热器具有可靠性高、适应性广等优点，在各工业领域中得到最广泛的应用。近年来，尽管受到了其他新型换热器的挑战，但反过来也促进其自身的发展。在换热器向高参数、大型化发展的今天，管壳式换热器仍占主导地位。列管式换热器可根据其结构特点，分为固定管板式、浮头式、U形管式、填料函式和釜式重沸器五类。各类换热器特性如下表。表2-2各类换热器特性分类名称特性相对费用耗用金属kg/m³管壳式换热器固定管板式使用广泛；壳程不易清洗，管壳两物料温差大于60℃时应设膨胀节，最大使用温差不应大于60℃。1.030浮头式壳程易清洗；管壳两物料温差可大于120℃；内垫片易渗漏。1.2246调料函式优缺点同浮头式；造价高，不宜制造大直径设备。1.28U形管式制造安装方便，造价较低；管程耐高压；结构不紧凑，管子不易更换，不易机械清洗。1.01列管换热器中常用的是固定管板式和浮头式两种。一般要根据物流的性质、流量、腐蚀性、允许压降、操作温度与压力、结垢情况和检修清洗等要素决定选用列管换热器的型式。从经济角度看，只要工艺条件允许，应该优先选用固定管板式换热器。但遇到以下两种情况时，应选用浮头式换热器。1、壳壁与管壁的温差超过70℃；壁温相差50~70℃。而壳程流体压力大于0.6MPa时，不宜采用有波形膨胀节的固定管板式换热器。2、壳程流体易结垢或腐蚀性强时不能采用固定管板式换热器。综合考虑本次设计任务及制造、经济等个方面，本次设计主要采用浮头式和固定管板式换热器。2.2.3换热管规格选择管子的外形：列管换热器的管子外形有光滑管和螺纹管两种。一般按光滑管设计。当壳程膜系数低，采取其他措施效果不显著时，可选用螺纹管，它能强化壳程的传热效果，减少结垢的影响。管子的排列方式：相同壳径时，采用正三角形排列要比正方形排列可多排布管子，使单位传热面积的金属耗量降低。一般壳程流体不易结垢或可以进行化学清洗的场合下，推荐用正三角形排列。必须进行机械清洗的场合，则采用正方形排列。管子直径：管径越小换热器越紧凑、越便宜。但是，管径越小换热器的压降越大，为了满足允许的压力降一般选用Ф19mm的管子。对于易结垢的物料，为方便清洗，采用外径为25mm的管子。对于有气液两相流的工艺物流，一般选用较大的管径。直径小的管子可以承受更大的压力，而管壁较薄，有利传热；相同的壳径，可以排较多的小管子，使传热面积增大，单位传热面积的金属耗量降低。所以，在管程结垢不是很严重，又允许压力降较高的情况下，采用Φ19mm×2mm的管子是合理的。管长：无相变换热时，管子较长，传热系数增加。在相同传热面时，采用长管管程数较少，压力降小，而且每平方米传热面的比价也低。但是，管子过长给制造带来困难。壳径较大的换热器采用较长的管子可降低单位传热面积的金属耗量，更为经济。因此，一般选用管长4~6m。对于大面积或无相变的换热器可以选用8~9m的管长。管心距：管心距小、设备紧凑，但将引起管板增厚、清洁不便、壳程压降增大，一般选用范围为管外径的1.25~1.5倍。上述情况，在选用标准系列设备或设计非定型设备时，结合任务的要求，作出适当的选择。2.2.4壳程数和台数换热器的壳径越大，传热面积也越大，单位传热面积的金属耗量程压力降比单壳程约增加越低。采用一台较大的换热器比采用多台小换热器更经济，阻力也更小，且便于操作管理。通常采用单壳程换热器。双壳程的隔板在制造和检修时都较困难，若把两个换热器的壳程串联起来使用，就相当于双壳程了，但壳程压力降比单壳程约增加6~8倍。只有壳程流量很小，采用最小板间距壳程流速仍很低，以致于壳程一侧流体成为主要的控制热阻，同时壳程又允许较大的压力降时，可考虑用两个换热器串联代替双壳程。2.2.5工艺条件选择2.2.5.1温度（1）冷却水9.的出口温度不宜高于60℃，以免结垢严重。（2）高温端的温差不应小于20℃，低温端的温差不应小于5℃。当在两工艺物流之间进行换热时，低温端的温差不应小于20℃。（3）在冷却或者冷凝工艺物流时，冷却剂的入口温度应高于工艺物流中易结冻组分的冰点，一般高5℃。（4）在对反应物进行冷却时，为了控制反应，应维持反应物流和冷却剂之间（5）当冷凝带有惰性气体的工艺物料时，冷却剂的出口温度应低于工艺物料的露点，一般低5℃。（6）换热器的设计温度应高于最大使用温度，一般高15°C。2.2.5.2压力降增强工艺物流流速，可增大传热系数，使换热器结构紧凑，但增加流速将关系到换热器的压力降，磨蚀和振动破坏加剧等。压力降增加使动力消耗增强，因此，最大允许的压力降范围一般限制如下表。表2-3允许的压力降范围工艺物流的压力/Pa允许压力降△P/Pa2.2.5.3物流安排（1）高温物流，一般走管程，除此有时为了节省保温层和减少壳体厚度，也可以使高温物流走壳程。（2）较高压的物流应走壳程，在壳程可以得到较高的传热系数。（3）较粘的物流应走壳程，在壳程可以得到较高的传热系数。（4）腐蚀性较强的物流应位于管程。（5）对压力降有特定要求的工艺物流，应位于管程，因管程的传热系数和压降计算误差小。（6）较脏和易结垢的物流应走管程，以便清洗和控制结垢。若必须走壳程，则应采用正方形管子排列，并可用可拆式（浮头式、填料函式、U形管式）换热器。（7）流量较少的物流应走壳程，因为在壳程易使物流成为湍流状态，从而增加传热系数。（8）给热系数较小的物流，像气体，应走壳程，易于提高给热系数。2.3换热器（以E2013冷却器为例）设计2.3.1工艺模拟数据在对工艺流程的换热器设计与选型中，先按照实际工业实施情况以及成本因素，对车间进行了热集成，优化了换热网络，然后针对特定的换热任务，确定合适的换热工艺参数，并进行换热费用的优化，再根据国家标准GB/T151-2014《热交换器》以及《化工工艺设计手册（下）》第四版，使用AspenExchangerDesignandRatingV7.2进行换热设备的设计，以此作为参考从工艺手册上选取换热器。以E0105换热器为例，初步选定换热器的形式后，根据任务要求利用Aspen进行模拟计算，模拟出来的换热器工艺参数如图所示。表2-4工艺参数操作条件参数壳程管程物流热流体冷流体介质丙烯、丙烷等冷却水质量流量/（kg/s）172.17139.62进口温度/℃69.325.0出口温度/℃54.635.0进口压力/MPa1.9500.400出口压力/MPa1.9000.3982.3.2类型选择选择工业上最常见的管壳式换热器，由于传热温差不大，选用固定管板式换热器，封头为椭圆形封头，单管程，后管箱也为椭圆形。2.3.3类型选择该换热器的作用是用循环冷却水冷却从热泵精馏中压缩机出来的气相丙烯丙烷混合物，进入丙烯精馏塔，由于工艺物料为被冷却物质，且为气相，为了加快冷却速度，使其走壳程，一方面能与管程的冷却水换热，另一方面壳程外的空气也能与之换热移走一部分热量。2.3.4温度该换热器的壳程工作温度为69.3-54.6℃，管程工作温度为25-35℃，进出口温差大于10℃，符合工业实际。设计温度以工作温度为依据。这里取壳程的设计温度为85℃，管程的设计温度为85℃。2.3.5压力这里取壳程设计压力为2.20MPa,管程的设计压力为0.45MPa。EDR中换热器的压降设置为自动默认值，也可自己设置压降，出口绝压小于0.1MPa（真空条件），压降不大于进口压强的40%，出口绝压大于0.1MPa，压降不大于进口压强的20%。2.3.6传热系数传热系数基于传热膜系数、固壁热阻和污垢热阻计算得到，其中传热膜系数和固壁热阻为EDR自动默认值。该换热器的管程为冷却水，根据《化工工艺设计手册》（第四版）上册，冷却水平均污垢系数为0.00017m2K/W，壳程为有机化合物气相，同样查得手册上的平均污垢系数为0.000085m2K/W。2.3.7尺寸根据EDR推荐的设计方案，选择其中较为合理的一组。结合GB/T28712.2-2012《热交换器形式与基本参数》第2部分：《固定管板式热交换器》规定，选择换热管内径为19mm，壁厚2mm，管心距25mm，排列方式为正三角形，壳程工程直径（内径）为700mm，壁厚10mm，换热管长度3000mm，折流板间距为450mm。换热管数量为607根。其余参数为EDR默认值。图2-1计算结果表由上述计算结果可以看出，换热管换热面积为105.1㎡，设计余量为36%，符合设计要求；壳程流速为15.14m/s，管程流速为0.44m/s，均为湍流态，且满足经济流速范围；流态分布均匀，无气液混合进出料，且压降均在合理范围内。总传热系数为737.8W/（m2﹒K），进而确定换热器E0213型号为其表示意义为：封头管箱：700-换热器公称直径（mm），0.44-管程设计压力（MPa），2.20-壳程设计压力（MPa），105.1-换热面积（㎡），3-换热管长（m），19-换热管外径（mm），1-单管程，Ⅱ–Ⅱ级管束。其他换热器采用同样的方法计算选型。选型结果请见《附录三设备选型一览表》。2.3.8详细结构换热器设备结构图和换热管排布图如下：图2-2设备尺寸图图2-3换热管排布图2.3.9换热器的机械设计及校核2.3.9.1选材结合实际情况，壳体选择Q345R钢板制造，换热管用20钢管。2.3.9.2管板的选择管板式管壳式换热器的一个重要元件，它除了与管子和壳体等连接外，还是换热器中的一个主要受压元件。对于管板的设计，除满足强度要求外，同时应合理考虑其结构设计。（1）管板结构管板与法兰连接的密封面为凸面，管板用来固定换热管并起着分隔管程、壳程的作用，这里选择固定式管板兼作法兰的管板，根据选定的换热器公称直径及操作压力查表可得管板数据如表：表2-5换热器管板数据（mm）DNDD1D2D3D4D5d2bfb700895840798700785700306680（2）管箱与管板的连接结构管箱与管板的连接结构形式较多，随着压力的大小、温度的高低以及物料性质、耐腐蚀情况不同，连接处的密封要求、法兰形式也不同，所以在设计中应合理选择连接形式。本换热器选用的管板兼作法兰，其与管箱法兰的连接形式比较简单，采用气密性较高可选用凹凸面形式。（3）换热管与管板连接结构换热管与管板的连接在，在管壳式换热器的设计中，是一个比较重要的结构部分。它不仅加工工作量大，而且必须使每个连接处在设备的运行中，保证介质无泄漏及承受介质压力的能力。由于强度胀接结构简单，换热管修补容易，本换热器采用带环形槽的强度胀接，以提高抗拉脱力及增强密封性。（4）折流板本换热器采用单弓形折流板，圆缺率为40%，查阅相关资料标准可取，折流板的间距为450mm，板数为7块，厚度为12mm。（5）拉杆与定距管拉杆应尽量均匀布置在管束的外边缘。对于大直径的换热器，在布置区内或靠近折流板缺口处应布置适当数量的拉杆。取拉杆直径为12mm，数量为8根，定距管规格取为φ19×2。2.4换热器设计说明书设计初步完成后，使用SW6-2011对换热器进行强度校核，形成设计说明书。其中输入数据如下：表2-6输入数据值项目管程/壳程设计压力/MPa管程/壳程设计温度/℃设备直径/mm计算长度/mm备注输入数据2.20/0.4585/857003000见表2-8、表2-14由SW6-2011计算结果如下：表2-7计算结果表项目计算结果/mm备注设备筒体壁厚10见表2-9、表2-11、表2-13上封头壁厚10见表2-10上封头壁厚10见表2-12管板壁厚42见表2-15设备法兰复核合格见表2-16表2-8输入数据固定管板换热器设计计算计算单位XX大学XX团队设计计算条件壳程管程设计压力2.20MPa设计压力0.45MPa设计温度85设计温度85壳程圆筒内径Di700mm管箱圆筒内径Di700mm材料名称Q345R材料名称Q345R简图计算内容壳程圆筒校核计算前端管箱圆筒校核计算前端管箱封头(平盖)校核计算后端管箱圆筒校核计算后端管箱封头(平盖)校核计算管箱法兰校核计算管板校核计算表2-9前端管箱筒体计算前端管箱筒体计算计算单位XX大学XX团队计算所依据的标准GB150.3-2011计算条件筒体简图计算压力Pc2.20MPa设计温度t85.00C内径Di700.00mm材料Q345R(板材)试验温度许用应力189.00MPa设计温度许用应力t189.00MPa试验温度下屈服点s345.00MPa钢板负偏差C10.30mm腐蚀裕量C22.00mm焊接接头系数1.00厚度及重量计算计算厚度==6.04mm有效厚度e=n-C1-C2=7.70mm名义厚度n=10.00mm重量139.68Kg压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值PT=1.25P=2.7500(或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平TT0.90s=310.50MPa试验压力下圆筒的应力T==68.93MPa校核条件TT校核结果合格压力及应力计算最大允许工作压力[Pw]==4.11276MPa设计温度下计算应力t==50.55MPat189.00MPa校核条件t≥t结论筒体名义厚度大于或等于GB151中规定的最小厚度5.00mm,合格表2-10前端管箱封头计算前端管箱封头计算计算单位XX大学XX团队计算所依据的标准GB150.3-2011计算条件椭圆封头简图计算压力Pc2.20MPa设计温度t85.00C内径Di700.00mm曲面深度hi175.00mm材料Q345R(板材)设计温度许用应力t189.00MPa试验温度许用应力189.00MPa钢板负偏差C10.30mm腐蚀裕量C22.00mm焊接接头系数1.00压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值PT=1.25Pc=2.7500(或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力tT0.90s=310.50MPa试验压力下封头的应力T==54.50MPa校核条件TT校核结果合格厚度及重量计算形状系数K==1.0000计算厚度h==6.04mm有效厚度eh=nh-C1-C2=7.70mm最小厚度min=3.00mm名义厚度nh=10.00mm结论满足最小厚度要求重量46.11Kg压力计算最大允许工作压力[Pw]==5.20196MPa结论合格表2-11后端管箱筒体计算后端管箱筒体计算计算单位XX大学XX团队计算所依据的标准GB150.3-2011计算条件筒体简图计算压力Pc2.20MPa设计温度t85.00C内径Di700.00mm材料Q345R(板材)试验温度许用应力189.00MPa设计温度许用应力t189.00MPa