乙醇水精馏塔设计方案机械设计方案部分Word文档下载推荐.docx

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0.0044

设计寿命a

20

工作温度º

C

99.05

浮阀个数

设计温度º

120

浮阀间距

介质名称

乙醇、水

保温材料厚度/mm

100

介质密度kg/m3

1000

保温材料密度kg/m3

300

基本风压Pa

存留介质高度mm

52.5/49

地震烈度

7

壳体材料

Q-235A

场地类别

Ⅱ

内件材料

塔形

筛板塔

裙座材料

塔板数目

48

偏心质量kg

3000

塔板间距mm

450

偏心距mm

接管表

符号

公称

尺寸

连接面形式

用途

公称尺寸

a1,2

450mm

－

人孔

g

45

mm

突面

回流口

b1,2

温度计

h1-3

25

取样口

c

进气口

i1,2

液面计

d1,2

38mm

加料口

j

38

出料口

e1,2

压力计

k1-3

450mm

f

127

排气口

条件内容修改

修改标记

修改内容

签字

日期

备注

乙醇-水精馏塔设计

单位名称

化工系3班李黎

工程名称

提出人

李黎

06.6.28

三.塔设备已知条件

塔体内径

1200

场土地类别

塔体高度

24900

偏心品质

设计压力

偏心距

设计温度/º

塔保温层厚度

塔

体

材料

保温材料密度

许用

应力

113

裙

座

Q-235B

许用应力

设计温度下弹性模量

2×

10-5

常温屈服点

235

厚度附加量

2

塔体焊接头系数

0.85

人孔、平台数

5

介质密度

地脚螺线

塔盘数

147

每块塔盘存留介质层高度

50

腐蚀裕量

3

基本分压值

个数

4

地震设防烈度

表二：

已知条件列表

四．塔设备设计计算

1、选择塔体和裙座的材料

设计压力是指设定的容器顶部的最高压力，由“工艺部分”的工艺条件可知塔顶表压为4kPa；

通常情况下将容器在正常操作情况下容器顶部可能出现的最高工作压力称为容器的最大工作压力用表示，即＝0.004MPa；

取设计压力

0.0044MPa。

设计温度是指容器在正常操作情况下，在相应设计压力下，设定的受压组件的金属温度，其值不得低于容器工作是器壁金属达到的最高温度。

本设计塔内最高温度塔底取得º

C，设计温度可以取为º

C。

从上可知，设计压力和设计温度都属于低压、低温状态，塔体和裙座的材料可用：

Q235-A，GB912，热轧，厚度为3~4mm，常温下强度指标375MPa、235MPa，设计温度下的许用应力113MPa。

（查表8-6）

2、塔体和封头壁厚的计算

2.1塔体壁厚的计算

塔体的壁厚是值塔体计算出来的有效厚度，有效厚度可以用下式计算

（式中为理论计算厚度，mm；

为除去负偏差以后的圆整值，mm；

为名义厚度，mm；

为钢板厚度负偏差，mm；

为腐蚀裕量，mm。

）

2.1.1理论计算厚度

，其中指塔体的内径，由工艺部分计算可知=1.2m；

为焊接头系数，本设计采用双面焊、局部无损探伤，=0.85。

=0.03mm

对于碳素钢和低合金钢制容器，，而<

，且（钢板厚度按8~25mm计）。

假设腐蚀裕量=2mm。

=+=5mm

=5－0.5－2=2.5mm

2.2封头壁厚的确定

根据塔径=1200mm，取用标准椭圆形封头，（查表8-27）可选用EHA的标准椭圆形封头（JB/T4746-2002），公称直径DN=1200mm，曲面高度300mm，直边高度25mm，内表面积1.665m2，容积0.255m3，厚度6mm，质量77kg。

3、设备质量载荷计算

塔设备的操作质量：

塔设备的最大质量：

塔设备的最小质量：

3.1塔体质量

单位长度筒体的质量：

=148.5kg/m

由工艺部分计算可知塔高H=21.6m，取裙座高度h=3m；

筒体质量：

=3207.6kg

裙座质量：

445.5kg

由前面可知一个封头质量G=77kg，则有封头质量：

77×

2=154kg

=3807.1kg

3.2塔段内件质量

查数据可知筛板塔质量；

由工艺部分计算可知塔盘数为N=48块

3526.8kg

3.3保温层质量

保温材料密度为300kg/m3，厚度为100mm

筒体部分保温层的质量：

=

封头部分保温层的质量：

直边部分＋曲面部分

直边部分：

曲面部分近似计算为：

内表面积×

厚度×

密度1.665×

0.1×

300=50kg

封头部分质量＝2×

（0.166+50）=100.23kg

所以，=143+100.23=243.23kg

3.4平台、扶梯质量

本设计用5个钢制平台，笼式扶梯，查资料可知刚直平台和笼式扶梯的单位质量分别为：

，。

==3442.6kg

3.5操作时塔内物料质量

由工艺部分计算可知精馏段塔盘数为39，，，

；

提馏段塔盘数为9，，，

==0.785×

=3335.66kg.

3.6附件质量

按经验取附件质量=0.25=0.25×

3807.1=951.78kg

3.7充液质量

=24926.6kg

3.8偏心质量

当塔设备的外侧挂有分离器、再沸器、冷凝器等附属设备时，可将其视为偏心载荷。

本设计中将再沸器挂于塔上，所以再沸器构成塔的偏心质量，再沸器质量为3000kg，偏心距为1000mm。

所以=3000kg。

3.9操作质量、最小质量、最大质量

=3807.1+3526.8+243.23+3442.6+3335.66+951.78+3000=18308.23kg

=3807.1+0.2×

3526.8+243.23+2950.89+951.78+3000=12150.13kg

=3807.1+3526.8+243.23+2950.89+24926.6+951.78+3000=39898.13kg

4、风载荷和风弯距的计算

塔设备受风压作用时，塔体会发生弯曲变形。

吃到塔设备迎风面上的风压值，随设备高度的增加而增加。

为了计算简便，将风压值按塔设备的高度分为几段，假设每段风压值各自均匀分布于塔设备的应分面上。

本设计中结合塔高，将风压值分为3段，请参考下图所示。

图一：

塔设备的风压示意图

4.1各段水平风力的计算

各段的水平风力可以用下式计算

式中各符号的含义：

－塔设备各计算段的水平风力；

－空气动力系数，对于圆筒形设备=0.7；

－风振系数，当H20m时，取=1.70，当H20m时，按下式计算

=（－脉动增大系数；

－第i段的脉动影响系数；

－第i段振型系数；

风压高度变化系数），本设计中H20m；

－基本分压值，厂址建在重庆的市区，基本分压为300Pa；

－第i段计算段长度；

－塔设备各计算段有效直径，当笼式扶梯与塔顶管线布置成180度时（本设计中按180度处理），

=。

=，通过查表近似估算处各段的值分别为1.06，1.06，1.21，1.8，1.8

对0-1段，

=0.7×

1.06×

300×

0.54×

1×

（1210+200+400+127）×

10-3

=232.84N

对1-2段

=0.7×

10-3

=465.67N

对2-3段

1.21×

5.9×

（1210+200+400+300+127+2×

100）×

=1927.9N

对3-4段

1.8×

0.71×

8×

=5232.34N

对4-5段

0.94×

=9274.91N

4.2危险界面风弯距的计算

塔设备的危险接口应取在其较薄弱的部位，如：

塔设备的底部0－0、裙座上人孔或较大管线出孔处的接口1－1、塔体与裙座连接焊缝处的截面2－2，本设计将计算这三处塔设备的风弯距。

风弯距可以按下式进行计算：

……….

塔底部的风弯距0－0：

=273861N.m

裙座上人孔或较大管线出孔处的界面1－1：

=256844N.m

塔体与裙座连接焊缝处的截面2－2

=223508N.m

5、地震载荷和地震弯距计算

塔设备在地震波的作用下有三个方向的运动：

水平方向振动、垂直方向振动和扭转，其中以水平方向振动危害较大。

地震时使塔设备相对于地面运动的惯性力称为地震力。

在一般计算中只考虑水平地震力对设备的作用。

5.1地震载荷

5.1.1水平地震载力

任意高度处的集中品质引起的基本振型水平地震力/N按下式计算：

式中：

－综合影响系数，取0.5；

－距地面处的集中品质；

－对应于塔设备自振周期他T1的地震影