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1、目錄 第1章 工藝綜述 1 1.1 催化裂化工藝流程 1 1.2壓縮機(jī)潤(rùn)滑油工藝流程 1 1.3工藝流程圖 2 第2章 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 3 2.1塔板的工藝設(shè)計(jì) 3 2.1.1精餾塔設(shè)計(jì)題目 3 2.1.2全塔物料衡算 3 2.1.3物性參數(shù)計(jì)算 4 2.1.4 塔板數(shù)的確定 10 2.1.5 塔徑的初步設(shè)計(jì) 11 2.1.6 溢流裝置 13 2.1.7 塔板分布、浮閥數(shù)目與排列 14 2.2 塔板的流體力學(xué)計(jì)算 16 2.2.1氣相通過(guò)浮閥塔板的壓降 16 2.2.2 淹塔 17 2.2.3 霧沫夾帶 18 2.2.4 塔板負(fù)荷性能圖 18 第3章 結(jié)構(gòu)設(shè)

2、計(jì) 21 3.1 塔總體高度計(jì)算 21 3.1.1 塔頂封頭 21 3.1.2 塔頂空間 21 3.1.3 塔底空間 21 3.1.4 進(jìn)料板處板間距 22 3.1.5 裙座 22 3.2 塔的接管 22 3.2.1 進(jìn)料管 22 3.2.2 回流管 22 3.2.3 塔底出料管 23 3.2.4 塔頂蒸氣出料管 23 3.2.5 塔底蒸氣進(jìn)氣管 23 第4章 強(qiáng)度校核 24 4.1 塔的強(qiáng)度校核 24 4.1.1 塔體和封頭的壁厚計(jì)算 24 4.1.2 確定危險(xiǎn)截面位置 25 4.1.3 質(zhì)量計(jì)算 25 4.2 塔的自振周期計(jì)算 28 4.3 風(fēng)載荷計(jì)算

3、 28 4.3.1 水平風(fēng)壓 28 4.3.2 各危險(xiǎn)截面風(fēng)彎矩計(jì)算 29 4.4 地震載荷計(jì)算 29 4.5 各危險(xiǎn)截面地震彎矩計(jì)算 30 4.6 裙座應(yīng)力驗(yàn)算 31 4.6.1裙座厚度確定 31 4.6.2操作時(shí)裙座中應(yīng)力驗(yàn)算 31 4.6.3 水壓試驗(yàn)裙座應(yīng)力驗(yàn)算 33 4.7 圓筒軸向應(yīng)力校核 34 4.7.1 圓筒軸向應(yīng)力計(jì)算 34 4.7.2 圓筒穩(wěn)定性校核 34 4.7.3 圓筒拉應(yīng)力校核 35 4.8 容器液壓試驗(yàn)時(shí)壓力校核 35 4.8.1 殼體應(yīng)力校核 35 4.8.2 應(yīng)力校核 36 4.9 基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計(jì) 36 4.9.1 基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)外徑計(jì)算

4、 36 4.9.2 基礎(chǔ)環(huán)厚度計(jì)算 36 4.10 地腳螺栓的設(shè)計(jì) 37 4.11 裙座與殼體的對(duì)接焊縫驗(yàn)算 38 第5章 全塔工藝設(shè)計(jì)結(jié)果 39 參考文獻(xiàn) 41 II 石化裝備設(shè)計(jì)綜合實(shí)訓(xùn)總結(jié)報(bào)告 第1章 工藝綜述 1.1 催化裂化工藝流程 原料油由罐區(qū)或其他裝置(常減壓、潤(rùn)滑油裝置)送來(lái)，進(jìn)入原料油罐，由原料泵抽出，換熱至200—300℃左右，分餾塔來(lái)的回?zé)捰秃陀蜐{一起進(jìn)入提升管的下部，與由再生器再生斜管來(lái)的650～700℃再生催化劑接觸反應(yīng)，然后經(jīng)提升管上部進(jìn)入分餾塔(下部)；反應(yīng)完的待生催化劑進(jìn)入沉降器下部汽提段。被汽提蒸汽除去油氣的待生劑通過(guò)待生斜

5、管進(jìn)入再生器下部燒焦罐。由主風(fēng)機(jī)來(lái)的空氣送人燒焦罐燒焦，并同待生劑一道進(jìn)入再生器繼續(xù)燒焦，燒焦再生后的再生催化劑由再生斜管進(jìn)人提升管下部循環(huán)使用。 煙氣經(jīng)一、二、三級(jí)旋分器分離出催化劑后，其溫度在650～700℃，壓力 (表)，進(jìn)人煙氣輪機(jī)作功帶動(dòng)主風(fēng)機(jī)，其后溫度為500—550℃，壓力為 (表)左右，再進(jìn)入廢熱鍋爐發(fā)生蒸汽，發(fā)汽后的煙氣(溫度大約為200℃左右)通過(guò)煙囪排到大氣。 反應(yīng)油氣進(jìn)入分餾塔后，首先脫過(guò)熱，塔底油漿(油漿中含有左右催化劑)分兩路，一路至反應(yīng)器提升管，另一路經(jīng)換熱器冷卻后出裝置。脫過(guò)熱后油氣上升，在分餾塔內(nèi)自上而下分離出富氣、粗汽油、輕柴油、回?zé)捰?。回?zé)捰腿ヌ嵘?/p>

6、再反應(yīng)，輕柴油經(jīng)換熱器冷卻后出裝置，富氣經(jīng)氣壓機(jī)壓縮后與粗汽油共進(jìn)吸收塔，吸收塔頂?shù)呢殮膺M(jìn)入再吸收塔由輕柴油吸收其中的，再吸收塔頂干氣進(jìn)入干氣脫硫塔脫硫后作為產(chǎn)品出裝置，吸收塔底富吸收油進(jìn)入脫吸塔以脫除其中的。塔底脫乙烷汽油進(jìn)入穩(wěn)定塔，穩(wěn)定塔底油經(jīng)堿洗后進(jìn)入脫硫醇單元脫硫醇后出裝置，穩(wěn)定塔頂液化氣進(jìn)入脫硫塔脫除，再進(jìn)入脫硫醇單元脫硫醇后出裝置。(見(jiàn)表1-1) 1.2壓縮機(jī)潤(rùn)滑油工藝流程 潤(rùn)滑油箱，開(kāi)車(chē)前，首先電加熱器對(duì)油箱中的油進(jìn)行加熱，當(dāng)油溫達(dá)到20℃時(shí)，即可啟動(dòng)油泵。同時(shí)，氮?dú)膺M(jìn)去油箱液體上部，提供壓力。 油泵，首先啟動(dòng)輔助油泵，使系統(tǒng)建立起所需油壓，穩(wěn)定后汽輪機(jī)運(yùn)作，帶動(dòng)壓縮機(jī)工作

7、。壓縮機(jī)啟動(dòng)后，主油泵工作，正常后切斷輔助油泵。在油箱的主油泵吸入口處裝有止回閥，避免主油泵在啟動(dòng)時(shí)吸空。在油泵出口處，通過(guò)調(diào)節(jié)閥將部分潤(rùn)滑油返回潤(rùn)滑油箱，調(diào)節(jié)泵出口的壓力。 冷卻器，來(lái)自管RW5001的循環(huán)水進(jìn)入冷卻器到管RW5002進(jìn)行循環(huán)，降溫。冷卻器降溫后出來(lái)的潤(rùn)滑油通過(guò)調(diào)節(jié)閥將部分潤(rùn)滑油返回潤(rùn)滑油箱，調(diào)節(jié)潤(rùn)滑油的壓力。 油過(guò)濾器，兩臺(tái)濾油器，一臺(tái)工作，一臺(tái)備用，兩臺(tái)濾油器的進(jìn)出口用一臺(tái)連續(xù)流轉(zhuǎn)換閥連接在一起，且在兩臺(tái)濾油器之間設(shè)置了一條旁通管線，在旁通管線中設(shè)有截止閥及節(jié)流孔板，在濾油器頂部出來(lái)的過(guò)濾的潤(rùn)滑油通過(guò)調(diào)節(jié)閥將部分潤(rùn)滑油返回油箱，對(duì)潤(rùn)滑油壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。 儲(chǔ)能器，過(guò)濾后

8、的壓力適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑油對(duì)汽輪機(jī)和壓縮機(jī)進(jìn)行潤(rùn)滑。為防止油泵突然停止或其他因素導(dǎo)致的液體急速變化產(chǎn)生的壓力，儲(chǔ)能器可以穩(wěn)定油的壓力。在特殊情況下，高位油箱，發(fā)生潤(rùn)滑油泵停運(yùn)或停電造成潤(rùn)滑油泵停運(yùn)，高位油箱的潤(rùn)滑油及時(shí)的進(jìn)行補(bǔ)充，在機(jī)組惰走過(guò)程中為軸承供油，防止干磨，防止機(jī)組在高速運(yùn)轉(zhuǎn)中燒壞軸瓦。 1.3工藝流程圖 見(jiàn)附圖1。 表1-1 催化裂化工藝流程圖 第2章 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 2.1塔板的工藝設(shè)計(jì) 2.1.1精餾塔設(shè)計(jì)題目 在常壓操作的連續(xù)精餾塔中分離含甲醇0.4和水0.6（均為摩爾分率）的溶液，要求餾出液組成為0.78，釜?dú)堃航M成為0.025（均為摩爾分率），請(qǐng)自由選擇每天處

9、理混合物的質(zhì)量（kg）并對(duì)此分餾塔進(jìn)行設(shè)計(jì)。 回流比取為2.0，進(jìn)料方式為泡點(diǎn)進(jìn)料。 表2-1 常壓下甲醇-水溶液的平衡數(shù)據(jù) 溫度t ℃ 液相中甲醇 的摩爾分?jǐn)?shù) 氣相中甲醇 的摩爾分?jǐn)?shù) 溫度t ℃ 液相中甲醇的摩爾分?jǐn)?shù) 氣相中甲醇的摩爾分?jǐn)?shù) 100 96.4 93.5 91.2 89.3 87.7 84.4 81.7 78.0 0.0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.15 0.20 0.30 0.0 0.134 0.234 0.304 0.365 0.418 0.517 0.579 0.66

10、5 75.3 73.1 71.2 69.3 67.6 66.0 65.0 64.5 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 0.95 1.0 0.729 0.779 0.825 0.870 0.915 0.958 0.979 1.0 2.1.2全塔物料衡算 每天處理10噸 原料液甲醇的摩爾分率： 塔頂產(chǎn)品甲醇的摩爾分率： 塔底產(chǎn)品甲醇的摩爾分率： 進(jìn)料量： 全塔物料衡算： (2-1)

11、 (2-2) 2.1.3物性參數(shù)計(jì)算 2.1.3.1溫度的計(jì)算 進(jìn)料溫度：℃ 塔頂溫度：，℃ 塔底溫度：，℃ 精餾段平均溫度：℃ 提餾段平均溫度：℃ 2.1.3.2密度的計(jì)算 利用式 （為質(zhì)量分?jǐn)?shù)） (2-3) （平均相對(duì)分子量） (2-4) 計(jì)算混合液體密度和混合氣體密度 塔頂溫度：℃ 氣相組成：， 塔底溫度：℃ 氣相組成：， 進(jìn)料溫度：℃ 氣相組成： 精餾段平均液相組成： 精餾段平均氣相組成： 精餾段液相平均分子量： 精餾段氣相平均分子量： 提餾段平均液相組成： 提餾段

12、平均液相組成： 提餾段液相平均分子量： 提餾段氣相平均分子量： 表2-2 不同溫度下甲醇和水的密度 溫度 /℃ 50 60 70 80 90 100 760 751 743 734 725 716 988.1 983.2 977.8 971.8 965.3 958.4 根據(jù)表中數(shù)據(jù)確定進(jìn)料溫度、塔頂溫度、塔底溫度下甲醇和水的密度。 ℃，進(jìn)料中甲醇的密度：， 進(jìn)料中水的密度：， 進(jìn)料中甲醇的質(zhì)量分率： ， ，餾出液中甲醇的密度：， 餾出液中水的密度： 餾出液中甲醇的質(zhì)

13、量分率： ， ，殘液中甲醇的密度：， 殘液中水的密度： 殘液中甲醇的質(zhì)量分率： ， 所以 2.1.3.3 混合液體表面張力計(jì)算 表2-3 不同溫度下甲醇和水的表面張力 溫度 /℃ 甲醇的表面張力 / 水的表面張力 / 60 70 80 90 100 18.76 17.82 16.91 15.82 14.89 66.2 64.3 62.6 60.7 58.8 根據(jù)表中數(shù)據(jù)確定進(jìn)料、塔頂、塔底的甲醇和水的表面張力（單位） 進(jìn)料溫度：

14、℃ ， ， 塔頂溫度：℃ ， ， 塔底溫度：℃ ， ， 精餾段平均表面張力： 提餾段平均表面張力： 2.1.3.4 混合物的粘度計(jì)算 表2-4 不同溫度下甲醇和水的粘度 粘度 甲醇 水 60 70 80 90 100 0.350 0.306 0.277 0.251 0.225 0.479 0.414 0.362 0.321 0.288 根據(jù)表中數(shù)據(jù)確定進(jìn)料、塔頂、塔底 確定粘度 （單位） 進(jìn)料溫度：℃ ， ， 塔頂溫度：℃ ， ， 塔底溫度：℃ ， ，

15、 精餾段平均粘度： 提餾段平均粘度： 2.1.3.5 相對(duì)揮發(fā)度計(jì)算 ，， ，， , ， 精餾段平均揮發(fā)度： 提餾段平均揮發(fā)度： 2.1.4 塔板數(shù)的確定 2.1.4.1 理論塔板數(shù)確定 操作回流比，泡點(diǎn)進(jìn)料。 精餾段操作線方程： 提餾段操作線方程： ， 根據(jù)圖2-1，可知全塔理論板數(shù)塊，加料板為第2塊理論板。 精餾段理論板數(shù)：塊 提餾段理論板數(shù)：塊 圖2-1 理論塔板層數(shù) 2.1.4.2 實(shí)際塔板數(shù)確定 精餾段：， 塊 提餾段：， 塊 全塔效率為，實(shí)際加料板位置在第四塊板。 2.1

16、.5 塔徑的初步設(shè)計(jì) 2.1.5.1 氣液相體積流量的計(jì)算 精餾段： ， ， 液相質(zhì)量流量： 氣相質(zhì)量流量： 液相體積流量： 氣相體積流量： 提餾段： ， ， 液相質(zhì)量流量： 氣相質(zhì)量流量： 液相體積流量： 氣相體積流量： 2.1.5.2 塔徑的計(jì)算與選擇 (2-5) 精餾段： 橫坐標(biāo)數(shù)值：（史密斯關(guān)聯(lián)圖）[1] 取板間距：，， 查圖可知： 塔徑： 塔徑圓整： 塔橫截面積： 空塔氣速： 提餾段： 橫坐標(biāo)數(shù)值： 取板間距：，， 查圖可知：

17、塔徑： 塔徑圓整： 塔橫截面積： 空塔氣速： 2.1.6 溢流裝置 2.1.6.1 堰長(zhǎng) 單溢流 堰上高度： (2-6) 溢流收縮系數(shù)： 精餾段 ： 溢流堰高： 提餾段： 溢流堰高： 2.1.6.2 降液管的寬度和橫截面 查圖得：， ， 2.1.6.3 驗(yàn)算降液管內(nèi)停留的時(shí)間 精餾段：，降液管可用。 提餾段：，降液管可用。 2.1.6.4 降液管底隙高度 精餾段： 取降液管底隙流速： 提餾段取降液管底隙流速： 2.1.7 塔板分布、浮閥數(shù)目與排列 2.1.7.1 塔板分布 塔徑，采用

18、整塊式塔板。 2.1.7.2 浮閥數(shù)目與排列 精餾段 取閥功能因子： 孔速： 每層塔板上浮閥數(shù)目： 取邊緣區(qū)寬度： 破沫區(qū)寬度： 塔板上的鼓泡區(qū)面積 (2-7) 其中： ， 則： 浮閥排列采用等邊三角形叉排，，作圖排得閥數(shù)個(gè)。 在之內(nèi)。 提餾段： 取閥功能因子： 孔速： 每層塔板上浮閥數(shù)目：個(gè) 浮閥排列采用等邊三角形叉排，，作圖排得閥數(shù)個(gè)。 ， 在之內(nèi)。 精餾段及提餾段浮閥數(shù)排布見(jiàn)圖2-2。 圖2-2 塔板浮閥數(shù)排布 2.2 塔板的流體力學(xué)計(jì)算 2.2.1氣相通過(guò)浮閥塔板的壓降 依據(jù)

19、 (2-8) (2-9) 精餾段： 干板阻力： ， 板上充氣液層阻力：， 液體表面張力所造成的阻力很小，忽略不計(jì)。 與氣體流經(jīng)塔板的壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋? 提餾段： 干板阻力： ， 板上充氣液層阻力：，， 液體表面張力所造成的阻力很小，忽略不計(jì)。 與氣體流經(jīng)塔板的壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨葹椋? 2.2.2 淹塔 為了防止淹塔現(xiàn)象的發(fā)生，要求控制降液管中的清液層高度： (2-10)

20、 (2-11) 精餾段： 單層氣體通過(guò)塔板的壓降相當(dāng)?shù)囊褐? 液體通過(guò)塔板的壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋? 板上液層高度：, ?。海?， 符合防止淹塔的要求。 提餾段 單層氣體通過(guò)塔板的壓降相當(dāng)?shù)囊褐? 液體通過(guò)塔板的壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋? 板上液層高度：， ?。海?， 所以符合淹塔的要求。 2.2.3 霧沫夾帶 精餾段： 泛點(diǎn)率= （2-12） 板上液體流經(jīng)的長(zhǎng)度： 板上液流面積： 取物性系數(shù)： 泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)： 泛點(diǎn)率= 直徑小于，泛點(diǎn)率小于，霧沫夾帶滿足要求。 提餾段 取物性系數(shù)： 泛

21、點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)： 泛點(diǎn)率= 直徑小于，泛點(diǎn)率小于，霧沫夾帶滿足要求。 2.2.4 塔板負(fù)荷性能圖 2.2.4.1 霧沫夾帶線 精餾段： 按泛點(diǎn)率 泛點(diǎn)率， 提餾段： 泛點(diǎn)率， 2.2.4.2 泛液線 （2-13） 由此確定泛液線，忽略式中 （2-14） （2-15） 精餾段： 提餾段： 2.2.4.3 液相負(fù)荷上限線 液體的最大流量應(yīng)保證降液管內(nèi)停留時(shí)間不低于5s （2-16） 2.2.4.4 漏液線 對(duì)于型重閥，依作為規(guī)定氣體

22、最小負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn) （2-17） 精餾段： 提餾段： 2.2.4.5 液相負(fù)荷下限線 取堰上液層高度作為液相負(fù)荷下限線條件作出液相負(fù)荷下限線，該線為與汽相無(wú)關(guān)的直線。 ，計(jì)算得 圖2-3 精餾段塔板負(fù)荷性能圖 圖2-4 提餾段塔板負(fù)荷性能圖 第3章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 塔總體高度計(jì)算 塔總體高度利用下式計(jì)算[4] （3-1） 式中：——塔板數(shù)； ——進(jìn)料板個(gè)數(shù)； ——人孔個(gè)數(shù)； ——進(jìn)料板處板間距； ——人孔處板間距；

23、 ——塔頂空間； ——塔底空間； ——封頭高度； ——裙座高度。 3.1.1 塔頂封頭 采用橢圓封頭，公稱直徑，曲面高度，直邊高度，內(nèi)表面積，容積 封頭高度 3.1.2 塔頂空間 塔頂間距： 要安裝除沫器后，塔頂空間 3.1.3 塔底空間 釜液停留，塔底液面至最下一層塔板之間距離為 3.1.4 進(jìn)料板處板間距 進(jìn)口處安裝防沖設(shè)施，取進(jìn)料板處板間距 3.1.5 裙座 考慮再沸器，取裙座高 總高度： 3.2 塔的接管 ,, 3.2.1 進(jìn)料管 采用直管進(jìn)料管 ， （3-2） 3.2.2 回

24、流管 采用直管進(jìn)料管 ， 3.2.3 塔底出料管 采用直管進(jìn)料管 ， 3.2.4 塔頂蒸氣出料管 采用直管進(jìn)料管 ， 3.2.5 塔底蒸氣進(jìn)氣管 采用直管進(jìn)料管 ， 第4章 強(qiáng)度校核 4.1 塔的強(qiáng)度校核 本設(shè)計(jì)以強(qiáng)度設(shè)計(jì)為主，設(shè)計(jì)壓力，介質(zhì)無(wú)腐蝕性，選用碳鋼板，設(shè)計(jì)溫度，選取材料。 4.1.1 塔體和封頭的壁厚計(jì)算 4.1.1.1 筒體壁厚 按式（3-1）計(jì)算[2] （4-1） 式中：——計(jì)算壓力， ——焊縫系數(shù)， ——設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力， ——設(shè)備內(nèi)

25、直徑， ——壁厚附加量， ——鋼板負(fù)偏差， ——介質(zhì)腐蝕欲度， 設(shè)計(jì)厚度： 由碳素鋼，低合金鋼制容器，考慮塔具有振動(dòng)、運(yùn)輸、剛度等問(wèn)題， 4.1.1.2 封頭厚度 按式（5-1）計(jì)算： （4-2） 式中：——橢圓形封頭[7]，形狀系數(shù)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭， ——焊縫系數(shù)， 設(shè)計(jì)厚度： 為了保證封頭與筒體能很好的滿足焊接要求，取封頭壁厚。 4.1.1.3 裙座壁厚 由于裙座厚度[6]不得小于，因此取裙座厚度為。 4.1.2 確定危險(xiǎn)截面位置 圖4-1 危險(xiǎn)截面圖 圖中0-0，I-I，II-II

26、為危險(xiǎn)截面。 4.1.3 質(zhì)量計(jì)算 4.1.3.1 容器殼體和裙座質(zhì)量 由，查表得高筒節(jié)鋼板質(zhì)量為，封頭質(zhì)量 筒體總質(zhì)量 封頭質(zhì)量 裙座質(zhì)量，鋼板質(zhì)量為 4.1.3.2 容器內(nèi)構(gòu)件質(zhì)量 查表得浮閥塔盤(pán) 4.1.3.3 保溫材料質(zhì)量 塔體采用外保溫層設(shè)計(jì)，材料選用保溫棉，密度，厚度為，覆蓋整個(gè)塔體保溫層高度，設(shè)為封頭保溫層質(zhì)量，封頭展開(kāi)面積 保溫層總質(zhì)量 4.1.3.4 平臺(tái)扶梯質(zhì)量 采用籠式扶梯與塔板管線布置成，單位質(zhì)量，扶梯總高度，扶梯寬度，在手孔處設(shè)置操作平臺(tái)，平臺(tái)選用半圓形，查得平臺(tái)質(zhì)量 （4-3） 4.1.3.5 操作時(shí)

27、塔內(nèi)物料的質(zhì)量 塔盤(pán)上存留液體質(zhì)量 （4-4） 式中：——精餾段塔板上液層高度， ——提餾段塔板上液層高度， ——精餾段塔板數(shù)， ——提餾段塔板數(shù)， ——精餾段液相平均密度， ——提餾段液相平均密度， 塔釜物料質(zhì)量 下封頭城液體體積： 筒體承液體： 所以 4.1.3.6 附件質(zhì)量 塔體附件包括人孔，接管，法蘭等，按經(jīng)驗(yàn)取附件質(zhì)量為塔體質(zhì)量 則 4.1.3.7 容器內(nèi)充水質(zhì)量 封頭體積： 筒體體積： 充水后總質(zhì)量： 4.1.3.8 容器偏心質(zhì)量 4.1.3.9 各階段質(zhì)量 操作質(zhì)量： （

28、4-5） 最大質(zhì)量： 最小質(zhì)量： 4.2 塔的自振周期計(jì)算 對(duì)于等直徑，等厚度按式（8-5）計(jì)算[3] （4-6） 式中：——設(shè)計(jì)溫度下的彈性模量， 4.3 風(fēng)載荷計(jì)算 已知設(shè)備地區(qū)的基本風(fēng)壓值，塔高為 4.3.1 水平風(fēng)壓 按式（8-17）計(jì)算 （4-7） 式中：——體型系數(shù)， ——風(fēng)振系數(shù) （4-8） 當(dāng)塔高時(shí)， ——脈動(dòng)增大系數(shù) ——第段脈動(dòng)影響系數(shù) ——第段陣型影響系數(shù) ——基本風(fēng)壓， ——風(fēng)壓高度變化系數(shù)

29、， ——計(jì)算段長(zhǎng)度， ——容器各段有效直徑， （4-9） ——籠式扶梯當(dāng)量寬度， ——操作平臺(tái)當(dāng)量寬度， ——塔殼保溫層厚度， ——管線保溫層厚度， ——塔頂管線外直徑， ——容器各段外直徑， 水平風(fēng)力 4.3.2 各危險(xiǎn)截面風(fēng)彎矩計(jì)算 截面： 截面： 截面： 4.4 地震載荷計(jì)算 對(duì)于等直徑，等壁厚塔 （4-10） 式中：——對(duì)于容器基本自振周期的地震影響系數(shù)值 ——地震影響系數(shù)，前面已計(jì)算得 其計(jì)算公式為 （4-11） ——地震影響系數(shù)的最大值，

30、已知地震強(qiáng)度為7度，則 ——各類(lèi)場(chǎng)地土的特征周期， ——曲線下降段的衰減指數(shù)，根據(jù)塔式容器的阻尼比按下式計(jì)算 （4-12） ——第階陣型阻尼比，通常應(yīng)根據(jù)實(shí)測(cè)值確定 所以 ——阻尼調(diào)整系數(shù)，按下式計(jì)算 所以 ——計(jì)算截面距地面的高度 4.5 各危險(xiǎn)截面地震彎矩計(jì)算 截面 截面 截面 因此，所以不需要考慮高階陣型的影響。 截面的最大彎矩組合： (4-13) 取其中較大值， 由此得 4.6 裙座應(yīng)力驗(yàn)算 4.6.1裙座厚度確定 裙座選

31、用， 當(dāng)時(shí)，， 取裙座壁厚： 有效厚度： 裙座內(nèi)徑： 裙座外徑： 取 則， 4.6.2操作時(shí)裙座中應(yīng)力驗(yàn)算 截面： 操作時(shí)： (4-14) 圓筒形支座， 滿足強(qiáng)度及穩(wěn)定性要求。 截面： 操作時(shí)： (4-15) 式中：——手孔處裙座殼的截面積， (4-16) ——手孔處裙座截面的內(nèi)直徑， ——手孔水平方向最大寬度， (4-17) ——手孔管加強(qiáng)段長(zhǎng)度， ——手孔截面處的裙座殼的截面系

32、數(shù) (4-18) ——， 所以， 滿足強(qiáng)度及穩(wěn)定性要求。 II-II截面： (4-19) 其中： 滿足強(qiáng)度及穩(wěn)定性要求。 4.6.3 水壓試驗(yàn)裙座應(yīng)力驗(yàn)算 截面： (4-20) 截面： (4-21) 截面： 滿足操作和水壓試驗(yàn)要求。 4.7 圓筒軸向應(yīng)力校核 4.7.1 圓筒軸向應(yīng)力計(jì)算 由內(nèi)壓引起的軸向應(yīng)力按下式計(jì)算 操作時(shí)重力引起的軸向應(yīng)力按下式計(jì)算 (4-22) 式中：—

33、—計(jì)算截面以上筒體承受的操作質(zhì)量載荷 彎矩在筒中引起的軸向應(yīng)力按下式計(jì)算 4.7.2 圓筒穩(wěn)定性校核 圓筒許用軸向應(yīng)力按下式計(jì)算 (4-23) 取最小值。 值按經(jīng)驗(yàn)公式求?。? ， 故?。? 圓筒最大組合壓應(yīng)力，對(duì)內(nèi)壓時(shí)按下式計(jì)算： 4.7.3 圓筒拉應(yīng)力校核 對(duì)內(nèi)壓容器按下式計(jì)算 4.8 容器液壓試驗(yàn)時(shí)壓力校核 4.8.1 殼體應(yīng)力校核 對(duì)I-I截面： 由試驗(yàn)壓力引起的環(huán)向應(yīng)力按下式計(jì)算[5] (4-24)

34、式中按JB4170-2005式（5-5） ，靜液柱壓力： 由試驗(yàn)壓力引起的軸向應(yīng)力按下式計(jì)算 由試驗(yàn)壓重力引起的軸向應(yīng)力按下式計(jì)算 由彎矩引起的軸向應(yīng)力按下式計(jì)算 4.8.2 應(yīng)力校核 液壓試驗(yàn)時(shí)圓筒材料的需用軸向應(yīng)力按下式計(jì)算 取其中最小值。 各向應(yīng)力滿足下列要求 4.9 基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計(jì) 4.9.1 基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)外徑計(jì)算 基礎(chǔ)環(huán)外徑： 基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)徑： 4.9.2 基礎(chǔ)環(huán)厚度計(jì)算 混凝土上的最大壓力 (4-25) 取較大值。 式中：——基礎(chǔ)環(huán)面積 ——基礎(chǔ)環(huán)的抗彎截面系數(shù) 取 基

35、礎(chǔ)環(huán)厚度（采用有筋板的基礎(chǔ)環(huán)） (4-26) 式中：——基礎(chǔ)環(huán)材料許用應(yīng)力 —— 采用Q245R材料，則 取，當(dāng)?shù)啬_螺栓為時(shí)， 查表可得 則： 實(shí)際基礎(chǔ)板厚度。 4.10 地腳螺栓的設(shè)計(jì) 地腳螺栓承受的最大拉應(yīng)力按下式計(jì)算 (4-27) 取較大值 因,則容器必須設(shè)計(jì)地腳螺栓，取，地腳螺栓尺寸及個(gè)數(shù)計(jì)算時(shí)考慮用4倍地腳螺栓數(shù)量n，求地腳螺栓根部直徑 (4-28) 式中：——腐蝕欲量， ——地腳螺栓材料的許用應(yīng)力選用低

36、碳鋼 ——地腳螺栓個(gè)數(shù)，取 則 采用的地腳螺栓，螺紋小徑 滿足穩(wěn)定要求。 4.11 裙座與殼體的對(duì)接焊縫驗(yàn)算 對(duì)接焊縫的拉應(yīng)力按下式校核[8] (4-29) 式中： ——設(shè)計(jì)溫度下焊縫材料許用應(yīng)力，取兩側(cè)材料許用應(yīng)力的最小值 ， 滿足強(qiáng)度要求。 第5章 全塔工藝設(shè)計(jì)結(jié)果 全塔工藝設(shè)計(jì)一覽表 序號(hào) 項(xiàng)目 精餾段 提餾段 備注 1 塔徑/m 0.6 0.6 2 板間距/m 0.35 0.35 3 塔板類(lèi)型 單溢流弓形降液管 整塊式塔板 4 空塔氣速/(m/s) 0.75 0.77

37、 5 堰長(zhǎng)/m 0.3 0.3 6 堰高/m 0.0449 0.0454 7 板上層高度/m 0.05 0.05 8 降液管底隙高度/m 0.005 0.0044 9 浮閥個(gè)數(shù)/個(gè) 19 19 正三角叉排 10 閥孔氣速/(m/s) 11.76 12.7 11 浮閥動(dòng)能因子 9.4 9.5 12 臨界閥孔氣速/(m/s) 10.72 11.18 13 孔心距/mm 100 100 相鄰孔心距 14 排間距/mm 86.6 86.6 臨排中心距 15 單板降壓/pa 568.9

38、8 594.51 16 降液管內(nèi)清液層高度/m 0.1297 0.1246 17 泛點(diǎn)率/% 37.65 33.85 18 汽相負(fù)荷上限/(m3 /s) 5.8810-4 5.8810-4 霧沫夾帶控制 19 汽相負(fù)荷下限/(m3 /s) 5105 5105 漏液控制 全塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果匯總 設(shè)計(jì)內(nèi)容 符號(hào)及單位 設(shè)計(jì)結(jié)果 塔高 封頭厚度 筒體厚度 保溫層厚度 基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)徑 基礎(chǔ)環(huán)外徑 基礎(chǔ)環(huán)厚度 容器的操

39、作質(zhì)量 容器的最大質(zhì)量 容器的最小質(zhì)量 塔的自振周期 裙座厚度 裙座高度 地腳螺栓個(gè)數(shù) 地腳螺栓規(guī)格 進(jìn)料管 回流管 塔底出料管 塔頂蒸汽出料管 塔底進(jìn)氣管 參考文獻(xiàn) [1]鄭津洋，董其伍，桑芝富.過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì) [M] .北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010. [2]GB150-2011，壓力容器 [S] . [3]JB 4710－2005，鋼制塔式容器 [S] . [4]SH3098-2011，石油化工塔器設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. [5]董大勤,董俊華.化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)（第四版）[M].化學(xué)工業(yè)出版社. [6]李芳主.化工原理及設(shè)備課程設(shè)計(jì)[M].化學(xué)工業(yè)出版社 [7]GBT25198-2010，壓力容器封頭[S]. [8]SH-T3098-2011，石油化工塔器設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. 41