芳烃萃取塔机械设计

芳烃萃取塔机械设计 目录 1 前言 ................................................................... 5 1.1 本装置在石油化工生产中的地位作用 ................................. 5 1.2 设备总体结构说明及简图 ........................................... 5 1.2.1 本装置总体说明 ............................................. 5 1.2.2 本装置结构简图及工艺 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 ................................... 6 2 设备结构及所用材料的选择与论证 ......................................... 7 2.1 塔体 ............................................................. 7 2.2 封头 ............................................................. 8 2.3 塔体支座 ......................................................... 8 2.4 开孔接管 ......................................................... 9 2.4.1 进料接管 .................................................. 10 2.4.2 气体出口管 ................................................ 11 2.4.3 出料接管 .................................................. 11 2.4.4 液面计接口 ................................................ 11 2.4.5 塔底抽出管 ................................................ 11 2.5 人孔和手孔 ...................................................... 11 2.5.1 人孔 ...................................................... 11 2.5.2 手孔 ...................................................... 12 2.6 吊柱 ............................................................ 12 2.7 塔内部结构件 .................................................... 12 2.7.1 塔盘结构 .................................................. 12 2.7.2 加强圈 .................................................... 15 2.7.3 除沫器 .................................................... 15 1 2.7.4 爬梯踏步、笼梯及操作平台 .................................. 15 3 焊接、检验、水压试验的技术要求 ........................................ 153.1焊接技术要求 ..................................................... 16 3.1.1 焊接管理 .................................................. 16 3.1.2 焊接工艺 .................................................. 16 3.1.3焊后热处理 ................................................. 17 3.2 检验 ............................................................ 18 3.2.1 焊烽的有损检验 ............................................ 18 3.2.2 焊缝的无损检验 ............................................ 18 3.2.3 整体检验 .................................................. 18 3.3 水压试验 ........................................................ 19 4 塔的安装及检修 ........................................................ 19 4.1 塔的安装 ........................................................ 19 4.1.1 塔体的安装 ................................................ 19 4.1.2塔盘的安装 ................................................. 20 4.2 塔的检修 ........................................................ 21 4.2.1检修周期及检查、检修内容 ................................... 21 4.2.2塔设备的检修 ............................................... 22 4.2.3 塔设备检修质量标准 ........................................ 23 5 计算部分 .............................................................. 24 5.1 设计数据及设计依据标准 .......................................... 24 5.2 筒体的设计计算及强度校核 ........................................ 24 5.2.1 筒体的设计计算及强度校核 .................................. 24 5.3 封头的设计计算及强度校核 ........................................ 25 2 5.3.1 上封头的设计计算及强度校核 ................................ 25 .4 塔体裙座的设计计算 .............................................. 26 5 5.4.1 裙座的选材及选型 .......................................... 26 5.4.2 裙座壳的外径及壳壁 ........................................ 27 5.4.3 排气孔 .................................................... 27 5.4.4 引出孔 .................................................... 28 5.4.5 检查孔 .................................................... 29 5.5 地脚螺栓座 ...................................................... 30 5.6 塔顶吊柱 ........................................................ 30 5.7 塔式容器的质量计算 .............................................. 31 5.8 塔的基本自振周期的计算 .......................................... 32 5.9 地震力及地震弯矩的计算 .......................................... 32 5.9.1 危险界面的选取 ............................................ 32 5.9.2 水平及垂直地震力的计算 .................................... 33 5.9.3 各截面地震弯矩的计算 ...................................... 33 5.10 风载荷及风弯矩的计算 ........................................... 35 5.10.1 塔型分段以及有效迎风直径计算 ............................. 35 5.10.2 顺风向水平风力的计算 ..................................... 36 5.10.3 风弯矩的计算 ............................................. 37 5.11 偏心弯矩 ....................................................... 38 5.12 最大弯矩 ....................................................... 38 5.12.3 ?-?截面的最大弯矩 ...................................... 38 5.12.4 ?-?截面的最大弯矩 ...................................... 39 5.12.5 ?-?截面的最大弯矩 ...................................... 39 3 5.13 塔壳的轴向应力的校核 ........................................... 39 5.13.1 各塔段的B值 ............................................. 39 5.13.2 稳定及强度验算 ........................................... 40 5.14 裙座稳定性校核 ................................................. 41 5.14.1 裙座材料的确定 ........................................... 41 5.14.2 0-0截面(圆筒形裙座，cosβ=1) ........................... 41 5.14.3 ?-?截面(裙座大开孔处所在截面，两个孔，cosβ=1) ....... 41 5.15 液压试验时应力校核(校核?-?截面) ............................ 43 5.16 地脚螺栓座 ..................................................... 44 5.16.1 基础环板设计 ............................................. 44 5.16.2 地脚螺栓计算的设计及校核 ................................. 45 5.16.3 筋板 ..................................................... 46 5.17 裙座与塔壳连接焊缝 ............................................. 47 4 1 前言 1.1 本装置在石油化工生产中的地位作用 芳烃抽提也称芳烃萃取，用萃取剂从烃类混合物中分离芳的液液萃取过程。主要用于从催化重整和烃类裂解汽中回收轻质芳烃(苯、甲苯、各种二甲苯)，有时也用从催化裂化柴油回收萘。目前工业上广泛应用的是溶剂抽提法，其步骤是宽馏分重整汽油进入脱戊烷塔，脱戊烷塔顶流出戊烷成分，塔底物流进入脱重组分塔，塔顶分出抽提进料进入芳烃抽提部分，塔底重汽油送出装置。抽提进料得到芳烃物质和混合芳烃物质，非芳烃送出装置，混合芳烃经过白土精制，芳烃精馏后，得到苯，甲苯，二甲苯和邻二甲苯产品，重芳烃送出装置。 芳烃装置脱辛烷塔在石油化工生产中有着很重要的地位和作用，它将来自脱庚烷塔塔底的C8以上烃中的C8与C9以上烃分离，以生产辛烷(190#溶剂油)和C9以上烃(200#溶剂油)产品。本塔系利用老装置中的T102塔系统，经过管线改造来达到的;本塔系板式塔。塔釜温度通过调节进入再沸器的蒸汽流量来控制。塔顶采用空气冷凝器加水冷凝器的冷凝方式。塔顶物料通过全部冷凝，冷却到40?后进入回流罐。液体通过回流泵升压后，一部分作为回流返回至脱辛烷塔，另一部分作为辛烷(190#溶剂油)产品去罐区的辛烷(190#溶剂油)储罐。脱辛烷塔塔底物料用输送泵(P106A/B)送至E201与原料轻烃换热，被冷却到45?后去罐区C9以上烃(200#溶剂油)储罐。 1.2 设备总体结构说明及简图 1.2.1 本装置总体说明 在炼油化工生产工艺的不断改进、发展过程中，人们为了满足各种特定的工艺要求以及产品质量的要求，开发出各种形式和类型的塔设备。为了便于研究和比较，人们常常从不同的角度来对塔设备进行分类。人们常常根据设备内部构件的结构，将塔设备分为板式塔和填料塔。本装置为板式塔。 在板式塔中，塔内装有一层层相隔一定距离的塔盘，每层塔盘作为液体与气体互相接触的场所。气体以鼓泡或喷射的形式穿过塔盘上的液层，与液体密切接触，进行传质传热;液 5 体则在塔盘上按一定的方向流过溢流堰、降液管、受液盘而进入下一层塔盘，继续与上升的气体进行传质传热。两相的组分浓度沿塔高呈阶梯式变化。由于塔盘结构形式的不同，板式塔又常划分为圆泡帽塔、槽型塔盘塔、S型塔盘塔、浮阀塔、固舌塔、喷射塔、筛板塔、转盘塔等等。有时为了提高分馏的精度或处理量，也有在同一塔内安装多种形式的塔盘。在炼油化工行业中，各种形式的板式塔占有绝大部分的比例。本装置为筛板塔。 按照塔设备使用用途及工作原理，塔设备又常常分为分馏塔，吸收塔、解吸塔，抽提塔，洗涤塔，本装置为精馏塔。其工艺原理就是利用液体混合物中各组分的挥发程度不同来使各组分分离开来，如常压塔装置内的常压塔、减压塔等，可将原油分割成汽油、柴油、煤油以及润滑油等。有时为了得到更高要求的产品，需要反复多次地蒸馏，这个过程就称为精馏，而实现精馏操作的塔设备称为精馏塔，如铂重装置的各种精馏塔，可以分离出苯、甲苯、二甲苯等。 1.2.2 本装置结构简图及工艺流程 图1-1 板式塔结构简图 6 图1-2 工艺流程图 2 设备结构及所用材料的选择与论证 2.1 塔体 塔体即是塔设备的外壳，通常由筒体和封头组成。封头多采用半球形、椭圆形或碟形等形式，本装置采用椭圆形封头;筒体常见的都是上下等值径、等壁厚的圆通形状。随着近年来炼油化工装置的不断大型化，综合考虑各个方面的要求，也出现了不等直径、不等壁厚的塔体。本装置为等直径壁厚塔体。塔体作为塔设备的主体，不但满足工艺条件(如温度、压力、塔径、塔高等)下的强度、刚度要求，还必须考虑到当地风力、地震、偏心载荷所引起的强度、刚度方面的影响，以及设备制造、检验、运输、吊装、开停工等的影响。对于板式塔来说，还得考虑到塔体的不垂直度和弯曲度的影响。这是因为塔体的不垂直度和弯曲度将 7 直接影响塔体内的塔盘的水平度，而水平度对该板式塔的效率有非常明显的影响。为此，从塔体的设计、制造、检验到运输、吊装等各个环节，都应该严格保证达到规定要求。 ，裙座以及地脚螺栓材料均为Q235R-A。见 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 2-1。 选取塔体材料为Q345R 表2-1 设计数据表 设计压力 0.28MPa 最高设计压力 0.1MPa 容器类别 一类 3 设计温度 220? 场地土类别 II 全容器 161m 基本风压 500Pa 地震设防烈度 7度(0.1g) 焊接接头系数 1.0 操作介质 C+C 地震设计分组 第一组 腐蚀裕度 3mm 610 2.2 封头 该塔共两个封头，为上封头和下封头。封头形式选取标准椭圆形封头。标准椭圆形封头是由半个托球面和短圆筒组成。直边段的作用是避免封头焊缝连接处出现经向曲率半径突变，以改善焊缝的受力状况。由于封头的椭球部分经线曲率半径变化平滑，故应力分布较为均匀，且椭球形封头深度较半球形封头的深度小的多，易于冲压成型，是目前中、低压容器中较多的封头之一。由于该塔设计压力为0.28MPa，属于低压容器，并且鉴于椭球形封头的受力特点，选取该塔器封头为标准椭圆形封头。选取封头材料为Q345R。 2.3 塔体支座 塔体支座是将塔体安装到基础上的连接部分，使塔体与地基有效地连接成一个整体，并保证塔体能进行正常的操作。因此，塔体支座要具有足够的强度和刚度，能承受各种操作情况下的全塔重量及风力、地震等引起的载荷。一般来说，最常用的塔体支座是裙式支座，因而也常常把塔体支座称为裙座。 裙座与介质不直接接触，也不承受容器内的介质压力，因而不受压力容器用材的限制，一般来说，裙座材料常为Q235A。由于裙座要与塔底封头相焊接，一般在裙座的顶部增设一段与塔体封头相同材料的短节，当操作温度低于0?或高于350?时，短节的长度应以温度的影响范围来确定，粗略估算时，短节的长度一般取保温层厚度的4倍，且不小于500mm。 8 裙座与塔底焊接接于封头之间的焊接接头可分为对接以及搭接接头。本塔设备采用的是对接接头。采用对接接头时，裙座筒体外与塔体下封头外径相等，焊缝必须采用全融透的连续焊。 塔设备的裙座分为圆筒形和圆锥形两类，由如下几个部分组成:裙座筒体、基础环、地脚螺栓座、人孔、排气孔、引出管通道、保温支撑圈等。结构简图如图2-1。如下图中，各个结构部件的名称如下: 1—检查孔 2—盖板 3—地脚螺栓座 4—基础环 5—裙座壳 6—地脚螺栓 7—筋板 图2-1 裙座简图 2.4 开孔接管 塔设备的接管是通过工艺管线与其他相关设备连成系统的构件，使塔设备在工艺系统中承担相应的作用，以实现工艺要求。开孔接管表见表2-2。 表2-2 开孔接管表 数 公称直径 公称压力 管口外伸高度 名 称 焊接接头形式 量 (mm) (MPa) (mm) 气体出口 1 500 2.5 250 7 排气孔 1 50 2.5 200 3 人孔 5 500 1.60 220 6 9 续表 2-2 数 公称直径 公称压力 管口外伸高度 名 称 焊接接头形式 量 (mm) (MPa) (mm) 回流入口 1 2.5 100 200 6 温度出入口 1 M27*2 10 140 2 温度控制口 1 M27*2 10 140 2 进料口 1 250 2.5 250 6 压力计口 1 2G1/2 16 140 2 油气返回口 4 2G1/2 16 140 2 液面控制口 1 500 2.5 250 6 蒸汽吹扫口 2 400 4 200 2 液位计口 1 50 2.5 200 2 油出口 1 300 2.5 250 7 管线引出口 1 530 / 75 2 出入口 1 500 / 500 2 2.4.1 进料接管 可分为直管接管、弯管接管、T型接管，而T型接管又分成A型和B型两种。对于回流管和无闪蒸馏的液体进料管，其设计应满足一下要求: (1)液体不直接加到塔盘的鼓泡区; (2)尽量使液体均匀分布; (3)接管安装高度应不妨碍塔盘上液体流动; (4)液体内含有气体时，应设法排出; (5)管内的允许流速一般不超过1.5-1.8 m/s。 对于有闪蒸的回流管及进料管，不仅要求能使液体在塔内分布均匀地流进塔内，还须能 10 满足金了得气液分离。为保证气液分离，通常管出口与受液盘底的最小间距为430mm。对于大直径的塔器或要求避免产生碰撞飞溅的塔器，进料接管也常采用切向进入塔器的方式。 2.4.2 气体出口管 有两种，即开在塔壁上和安置在塔顶封头上，其锥形挡板有除沫的作用。 2.4.3 出料接管 当塔盘上液体全部采出时，可采用升气管式采出板结构，升气管的截面积约为塔横截面积的15%，在升气管上面设有帽盖。采出口接管下边应与采出板同高，以保证停工时能排净板上液体。当侧液体采出量不超过塔内液体总流量的60%时，多采用部分采出口方式。 2.4.4 液面计接口 为了监视、调整塔内液面，塔器上要设置液面计接口。其中液面计上方接口如直接开在塔壁上，由于沿塔壁下降的液体和塔内回流流入液面计上口，会造成液面计液面波动，读数不准。因此应该在液面计上接口上方设置挡板，以使液面显示准确、稳定。挡板的半圆管上部开1个三角形缺口，作为排气孔。而这个排气孔只能开在半圆管的侧壁，而不能开在盖板上，以防止液体通过排气孔流入液面计。 2.4.5 塔底抽出管 液体从塔底抽出管流出时，会形成一个向下的漩涡，使塔底液面不稳定，且会带出气体，气体进入出口管路中的泵内，就会引起汽蚀等问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，影响机泵的正常运转。因此在塔底抽出管前多装有防涡流挡板。 2.5 人孔和手孔 2.5.1 人孔 人孔是人们进出塔器的惟一通道。其设置应以人们方便进入任何一层塔板为条件。由于设置人孔处的塔板间距需要增大，且人孔设置过多会使制造时塔体的弯曲度难以达到要求，所以对板式塔来说，通常每隔10-20层塔盘或者5-10m塔段才设置一个人孔。在气液进出口等须经常维修清理的部位，应增设人孔。在设置操作平台的地方，人孔中心高度一般比操作 11 平台高0.7到1m，最大不宜超过1.2m，最小为600mm。另外在塔顶和塔釜也各设置一个人 孔。 人孔的选择应考虑设计压力、试验条件、设计温度、物料特性及安装环境等因素。塔体在制造厂出厂前一般要以卧置状态进行水压试验，所以塔体人孔的压力等级选择必须考虑到卧置状态时的试验压力。 本设计中的稳定塔的人孔公称压力为0.28MPa，设计温度为220?。故选用垂直吊盖带颈对焊法兰人孔。设计标准为:HG/T 21521—2005《垂直吊盖带颈对焊法兰人孔》 2.5.2 手孔 手孔是手和手提灯能介入的设备孔口。用于不便进入或不必进入设备即能清理、检查或修理的场合。手孔又常用作小直径填料塔装卸填料之用，在每段填料层的上下方各设置一个手孔。卸填料的手孔也常设有与人孔填料挡板类似的挡板以免反应生成物积聚在手孔内。 2.6 吊柱 对于高度在15米以上的整体塔设备，一般都要设置吊柱，以用来补充和更换填料、安装和拆卸塔内构件。吊柱设置方位应使吊柱中心线与人孔中心线间有合适的夹角，使人能站在平台上操纵手柄，让经过吊钩的垂直线可以转到人孔附近，以便于从人孔装入或取出塔设备的内件和填料。吊柱的结构以及塔体上的安装中，吊柱管通常采用20无缝钢管，其它部件可以采用Q235-A和Q235-A?F。吊柱与塔体连接的衬板应与塔体的材料相同。吊柱的主要尺寸参数可参考相关标准 HG/T 21639《塔顶吊柱》 2.7 塔内部结构件 2.7.1 塔盘结构 本装置共有50层塔盘， 1-25层为单溢流筛孔塔盘;26-38为中间溢流筛孔塔盘;39-50为双溢流筛孔塔盘。 液体从受液盘流入单溢流塔盘，横向流过整个塔盘，溢至降液管，其结构简单，液体流程较长，有利于提高分离效率，是一种常用形式。 单溢流塔盘也有很多种结构型式，如具 12 有凹形或平行受液盘、自身梁式或槽式塔盘板的单溢流塔盘，以及降液板可拆式等结构。 液体分为两部分从受液盘流入双溢流塔盘，各流过半边塔盘，溢至降液管。采用双流形式为了减少液面落差，它的结构比单溢流塔盘要复杂。双溢流塔盘也有凹形或平行受液盘、上下均可拆、自身梁式或槽式塔盘等多种结构形式。 (1)塔盘 塔盘板分为平板式、槽式和自身梁式3类，而槽式又以安装的方位分为上槽型和倒槽型两种。 平板式塔盘板制造方便。多数可做成可拆卸结构，但须在塔内设置支撑梁。由于塔内设梁，减少了有效面积，且紧固件的装拆件多，增加了材料消耗。槽式塔盘板和自身梁式塔盘可用通用模具冲压制成不同长度的塔盘板，然后按设计图纸拼装成塔盘。由于支撑梁直接从塔盘上压成，这样既简化了塔盘结构，又增大了塔盘板的刚性，耗材也少。自身梁式塔盘板还易于设计成上下均可拆结构，缺点是塔盘板的自身梁部位不能开孔 。本装置选择平板式塔盘板。 为了不断提高塔设备的处理能力、处理精度及降低生产能耗，人们不断开发出各种各样的塔盘以满足不同的需要。塔盘分为泡罩塔盘，浮阀塔盘，筛孔塔盘，舌形塔盘。本装置选用筛孔塔盘。 塔盘按照其塔径的大小及塔盘的结构特点可以分为整块式塔盘及分块式塔盘。当塔径DN?800mm时，采用分块式塔盘，而当塔径DN?700mm时宜采用整块式塔盘。该塔塔径DN=2600mm，800mm，故采用分块式塔盘。 (2)降液管 降液管的结构形式一般分为圆形降液管和弓形降液管两类。圆形降液管通常用于液体负荷低或者塔径小的场合。弓形降液管用适用于大液量及大直径的塔，它是将堰板与塔壁之间的全部截面用作降液面积。因此塔盘面积的利用率高，降液能力大，气液分离效果好。 降液管的作用为:是液体从上层塔盘流到下层塔盘的通道;使气液相介质在降液管内充 13 分的传质传热，达到气液相介质充分分离;同时降液管底部与受液盘之间形成液封。对降液管的要求是:夹带气泡的液流进入降液管后，应能分离出气泡，仅有清液流下层塔盘。所以设计降液管时，一般应遵循以下准则。 0.12m/s。 ?液体在降液管内的流速为0.03- ?液流通过降液管的最大压力降为250Pa。 ?液体在降液管内的停留时间为3-5s，通常<4s。 ?降液管内清层液的最大高度不超过塔板间距的一半。 ?液体越堰时的抛出距离不应射及塔壁。 降液管的尺寸主要取决于液相介质的流动状态及其停留时间。对于该塔而言，分块式塔盘的降液管，有垂直式和降液式。对于小直径或者负荷小的塔，可以选用垂直式降液管可简化结构;如果降液面积占塔盘总面积的比例超过12%以上时，应选用倾斜式降液管。该塔盘为筛板塔盘,可以选用垂直式降液管可简化结构。 (3)受液盘 为保证降液管的出口处形成液封，在塔盘上均设置有受液盘。受液盘有平形和凹形两种。受液盘的形式对侧线抽出、降液管的液封、液体流入塔盘的均匀性都有影响。 当液体通过降液管与受液盘的压力降大于25mm水柱，或使用倾斜式降液管时，应采用凹形受液盘，因为凹形受液盘对液体流动有缓冲作用，可降低塔盘入口处的液封高度，使液流平稳，有利于塔盘入口区更好地鼓泡。凹形受液盘的深度一般大于50mm，但不超过塔盘间距的1/3，否则应该增大塔板间距。对于易聚合的物料，为避免在塔盘上形成死角，多采用平形受液盘。平形受液盘分焊接式和可拆式两种结构，常用的是可拆式结构。该塔选择平形受液盘。 在塔或者塔段的最底层塔盘降液管末端应设置液封盘，以保证降液管出口的液封。液封盘上应该开设泪空以供停工时排液所用。 (4)溢流堰 14 溢流堰从用途来说有入口堰和出口堰之分。入口堰设置在液流流入端，其作用一是保证降液管有必要的液封，二是使液体均匀流入下层塔盘，同时减小液流水平方向的冲击。而为了维持塔盘上液层高度，并使液流均匀，必须设置出口堰。 )支持件结构 (5 塔盘上的降液管及受液盘，有可拆结构和焊接的固定结构。固定结构的降液板和受液盘，与支持圈、支持板(或支持角钢)一起，都焊在塔壁上，形成塔盘的固定件。这种结构既可以避免泄漏，又简化结构，方便制造。但若物料易于聚合、结焦和产生沉淀，而须经常清理时，应设计成可拆结构。 2.7.2 加强圈 由于该塔设备为外压容器，属于长圆通。因此可以再该塔体上加设加强圈，将长圆筒转化为短圆筒，可以有效减少计算长度，减小塔体厚度，提高塔体临界压力，提高塔体的稳定性。 其设计的主要要求是确定加强圈的间距，截面尺寸及结构设计，保证其有足够的稳定性。 2.7.3 除沫器 在塔内操作气速较大时，会出现塔顶雾沫夹带，这不但造成物料的流失，也使塔的效率降低，同时还会造成环境的污染。为了避免这种情况，需要在塔顶设置除沫装置，从而减小液体的夹带损失，确保气体的纯度，保证后续设备的正常操作。 常用的除沫装置有丝网除沫器、折流板除沫器以及旋流板除沫器。此外，还有多孔材料除沫器以及玻璃纤维除沫器。在分离要求不严格的情况下，也可以用干填料层作除沫器。 2.7.4 爬梯踏步、笼梯及操作平台 了便于操作人员上下塔体，因此需要在裙座处设置爬梯踏步以及在塔体上设置笼梯。为了便于操作人员通过塔上人孔进出塔体，因此需要在每一个人孔以及塔顶处设置操作平台。该塔共5个人孔，因此需要设置6个操作平台。 3 焊接、检验、水压试验的技术要求 15 3.1焊接技术要求 3.1.1 焊接管理 参加塔器现场组焊的焊接作业人员必须按《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规 国质检锅[2002]109号的要求进行考试合格，持有质量技术监督部门颁发的有效的合格则》 证书，并报验合格。 所有的设备进场后，按要求报验，检查合格后，方可投入使用。 本设备焊接为焊条电弧焊，焊机型号为ZX7-400和ZX7-630，焊机和焊接电源都应处于完好状态，并设专人对设备进行管理。 焊接施工前，应根据设计要求和施工需要，进行焊接工艺评定准备，施工前必须待焊接工艺评定报验合格后方可进行。 3.1.2 焊接工艺 (1)焊接坡口 焊接坡口的加工采用全部机械加工方法，如因现场条件局部进行火焰处理时，需对坡口表面进行打磨。 ?坡口表面应光滑，不得有裂纹、重皮、分层、夹渣等缺陷。局部凸凹值应小于1mm,并除净表面熔渣及氧化皮。 ?坡口边缘直线度最大允许偏差为1mm，钝边高度允许偏差为?1mm，坡口为对称的X型坡口，角度为50,55?。 ?坡口及其边缘50mm范围内应除净污锈并露出金属光泽。 (2)焊接施工工艺 ?焊接程序 现场设备为热处理设备，组焊时按吊装顺序从下至上分段进行组焊。 ?焊接预、后热 在环境温度低于0?时，应在始焊处100mm范围内用氧乙炔火焰预热至15?以上。焊后 16 不进行后热。 ) 焊接要求 (3 ?定位焊焊完检查无缺陷后进行正式的焊接，施焊过程中应保证起弧和收弧的质量。起弧不得在坡口外，收弧应将弧坑填满;焊接时采用多层多道焊，每层焊缝厚度不大于6mm，每道焊缝宽度不大于8mm，层道间焊接接头应错开。 ?焊接从打底至盖面应连续焊接完成，如果中断，则应保持焊缝的温度不低于预热温度的最低限，直到焊接恢复。 ?壳体焊接前预热完成后，先焊外侧坡口，在内侧进行清根并仔细检查，然后焊接内侧焊缝，环缝焊接时安排4,8名焊工均匀布置，采用分段退焊法焊接。 (4)定位焊 ?组对完毕后进行定位焊接，定位焊与正式焊接工艺相同，需预热的部分采用火焰加热的方法对坡口点焊部位进行预热，定位焊焊缝长度不小于80mm，焊缝厚度为8mm，相临两焊点间距不大于500mm。 ?定位焊收弧应引向一侧坡口，点焊焊缝的起止点应修磨成缓坡状。整条焊缝的定位焊点应均匀分布，其表面不得有裂纹等缺陷。定位焊完成后应尽快安排正式焊接工作，避免定位焊点长期受力。 ?临时部件拆除时，不得将附件从母材上敲掉，卡具和支撑件采用火焰割除的方法，余留部分下不小于2mm，然后用磨光机打磨光滑。 ?焊接清根时应将定位焊的熔敷金属清除，并用磨光机将渗碳层和氧化层打磨干净，打磨后的坡口形状，应宽窄深浅基本一致。 3.1.3焊后热处理 焊后热处理作业程序:作业准备?检查?固定热电偶?布置加热器?包保温棉?接线检查?通电升温?恒温?降温?热处理结束?硬度检测?记录整理。 17 3.2 检验 3.2.1 焊烽的有损检验 有损检验也叫破坏性试验，即取一块与设备材料，焊接工艺条件完全相同的试件进行一系列的试验，确定其是否符合要求。 焊缝的有损检验主要包括以下三种试验: (1)力学性能试验 (2)焊接接头的金相组织检验。金相组织检验是用来检查焊缝金属，过渡区及基本金属的组织特点以及确定内部缺陷的试验。 (3)焊缝金属的化学分析。在研究工作中和运用新的焊接工艺时，或者在力学性能试验和其它试验得到不满意的结果时，就需要进行焊接金属的化学分析。分析的试样可以从焊缝隙金属内钻取，也可以从作力学性能试验用的焊缝金属试件内取得。必须注意，取得的试样要纯净，不得混入杂质。 3.2.2 焊缝的无损检验 无损检验包括外观检查和内问微观检查 (1)外观检查 外观检查是简单而应用广泛的检查方法。焊缝的熔渣及污物清理以后，用肉眼或低于10倍的放大镜检查焊缝上有无可见的缺陷。 (2)焊缝内部缺陷检查 焊缝内部缺陷主要有气孔/、裂纹、夹渣及是否焊透等。这类缺陷要用射线探伤等手段来检验。 3.2.3 整体检验 塔类设备制造完成后，应按设计图纸要求进行相关的试验合格后，才能交付使用。试验内容有以下几个方面: (1)液压试验 (2)气压试验 (3)气密性试验 18 (4)煤油渗透试验 (5)氨渗透试验 3.3 水压试验 (1)对塔设备进行水压试验的目的有两个。 ?检验设备的强度，以便在投入生产前及时发现材质或制造过程中可能存在的缺陷，以便采取合适的措施加以修补。 ?可以起到部分地消除应力的作用。当进行水压试验时，在焊缝区产生局部屈服，使残余应力重新分配，从而降低了焊缝处的残余应力，减小了在一定外加载荷作用下脆性破坏的危险性。 (2)塔设备在制作安装任务完成之后，必须进行整体的水压试验，在水压试验之前应先对补强圈进行风压试验，风压压力一般为0.45MPa,用肥皂水试漏。具体的准备工作如下: ?水压试验必须选用合格压力表，量程为试验压力的1.,,,倍，压力表的精度等级应符合规范要求。 ?用做水压试验的水质必须洁净，对于不锈钢材质的塔类设备的水压试验，为防止氯离 ,6 子的含量不超过25?10。 ?试验温度包括水温和试验的环境温度，为防止材料特别是低合金高强度钢在试压中的低温脆性破坏，要求试验温度必须在材料无塑性转变温度以上的某一温度下进行。 4 塔的安装及检修 4.1 塔的安装 4.1.1 塔体的安装 塔设备安装的施工工艺过程主要包括:准备工作、吊装工作、校正工作和内部构件的安装工作等。 塔设备的安装方法一般分为分段吊装法和整体吊装法两种。分段吊装法时将分段的塔体吊起后，再组装成为一个整体，因此对抱杆的要求较低，但增加了现场高空作业的工作量; 19 整体吊装法是现在地面上将塔设备组装成一个卧置的整体，然后用抱杆将设备一次起吊，并安装到塔设备基础上就为。而整体吊装法又可分为单杆整体吊装法、双杆整体吊装法及联合整体吊装法3种。 为了使起重施工能够正确地、有程序地进行，并确保施工过程的安全，对于大中型吊装工作必须编制起重施工 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，并严格按起重施工方案执行。吊装方法应根据起重机具有的能力及施工水平选取，对于大型设备的吊装，可采用分段吊装或分段组合吊装、壳体组合吊装及整体组合吊装等方法。需要说明的是，无论是采取哪一种方法，对选用施工机具和设备都必须进行准确的强度和稳定核算。然后根据现场情况确定合理的运输路线及起吊方向。要求从起吊到就为整个过程，必须在统一指挥下进行吊装工作，且连续进行，中间不能停歇。塔体就为后，在抱杆煤油拆除前，还需要对塔体的标高、垂直度等指标进行检测，并根据检测结果进行必要的校正工作。 4.1.2塔盘的安装 塔盘是塔设备进行两相传质传热的关键场所，因此，塔盘的安装应是塔设备安装的重中之重。对于塔盘安装，主要就是要保证塔盘安装的整体水平度。通常可采用两种方式来安装塔盘: (1)立装塔盘 塔体就为并找正垂直度后，逐层安装塔盘、且及时校正塔盘的水平偏差。正两种方法的优点是测量、检查塔盘水平度比较方便。但这种施工方法要将内件从地面垂直运到各个人孔处，再一件件转入塔内，因此是高空作业，劳动强度大、需配合的工种多、施工条件差，因此施工进度缓慢。另外，日光的照射会使细长的塔体产生偏移，从而使塔盘水平度的测量出现较大的误差，为避免这种情况的出现，常选择无日照的时间进行测量，如阴天或早晨。 (2)卧装塔盘 卧装塔盘相对立装塔盘要安全的多，因为不需要高空作业。可以分组同时安装，且相互间不受彼此影响。但测量相对要麻烦的多，既有塔体本身的挠曲影响，也有日照因素 20 4.2 塔的检修 塔设备是炼油厂主要设备之一，种类繁多，但其检修内容、方法和要求基本一致，对于石油化工行业，应按照中国石油化工总公司制定的“石油化工设备维护检修规程(通用设备) 塔类设备维护检修规程”(SHS 01007——92)执行。该规程适用于炼油厂内操作压力在—— 10.00MPa以下，塔壁温度在550?以下的钢制板式塔和填料塔。 4.2.1检修周期及检查、检修内容 以前塔设备的停工检修周期多为1-2年，近些年，塔的检修周期逐步提高到3-4年，为保证正常生产期间塔设备的平稳运行，对停工检修期间的检修质量要求也越来越高。塔设备的检查仪外观检查为主，通过眼看、锤敲(0.5kg手锤)进行。有些部位在需要时还得用测量工具进行检查或进行理化检查。 (1)检查塔体的垂直度是否在允许范围以内，地脚螺丝是否松动。 (2)检查各附件是否齐全、灵活、准确、好用。 (3)检查塔体腐蚀、冲蚀、变形和各部焊缝情况，对塔壁、头盖进料口筒体出入口短节等处进行超声波测厚。 (4)检查塔盘的水平度，对圆泡帽和S形塔盘还要检查其密封性。 (5)检查塔盘、泡帽和支撑结构件等的腐蚀、冲蚀及变形情况。 (6)检查塔盘各支撑结构件与塔体连接焊缝的腐蚀、冲蚀、开裂等情况。 (7)检查塔盘上各处连接紧固件是否腐蚀和松动。 (8)对浮阀、浮动舌形、浮动喷射塔盘，应检查浮阀、浮动喷射板的灵活性， 是否有卡死、脱落、变形等现象。塔板浮阀孔知否增大。 (9)检查塔盘上各处是否有结焦和脏物。并进行塔内壁和塔盘等内件的清扫。 (10)检查破沫网、集油箱、喷淋装置和除沫器等内件的腐蚀、冲蚀、开裂及变形情况。 (11)检查安全阀、液位计、防爆膜等安全附件的完好情况。 (12)检查塔设备基础是否有裂纹、破损、倾斜和下沉等情况。 21 (13)检查塔体及附属管线的油漆、保温是否有破损、脱落等现象。 4.2.2塔设备的检修 )检修前的准备工作 (1 ?应将与塔设备连接管线加盲板，内部进行吹扫、置换、清洗干净，使之符合有关安全规定。 ?备齐必要的图纸、技术资料，必要时编制施工方案。 ?准备好机具、材料和劳动保护用具。 (2)塔壁上增加开孔是应注意一下几点 ?塔体开孔必须经过设备管理部门审查同意。 ?管孔和人孔均不应开在塔体焊缝上，尤其是要避开纵焊缝。直径在50mm以上的孔，必须加补强圈，并设报警孔。 ?所用材料和施工方法应符合原设计要求。 (3)塔体裂缝的检查与检修 检查裂缝可采用肉眼检查，必要时用煤油试漏或打压试漏等方法。判断裂缝的深度可用钻孔法较为简单。一般钢制塔体的裂缝大致可分为3类: ?不穿透的裂缝 深度不超过壁厚的40%时，应先将裂缝两端各钻一个小孔，阻止裂缝继续延伸。再从裂缝两侧铲出坡口，深度以铲去裂缝为准。然后采用分段倒退法进行焊接，以便减少热应力和热变形。 ?穿透的窄裂缝(宽度小于15mm)的检修，应先将裂缝两端各钻一个直径稍大于裂缝宽度的孔，并沿裂缝两侧铲出坡口。当厚度小于12-15mm时，可采用单面坡口;厚度大于12-15mm时，应采用双面坡口。当裂缝长度小于100mm时，可一次焊完。否则应采用分段倒退法进行焊接，以减少热应力。施焊时，应从裂缝的两端向中间施焊，并采用多层焊。凡受有集中应力的部位，不能有此法补焊。 ?穿透的宽裂缝(宽度大于15mm)的检修，应将带有整个裂缝的钢板切割一块下来， 22 在切口边缘加工出坡口，再补焊上一块喝切下来的钢板同样大小的钢板。切下来的钢板长度 100mm，宽度不小于250mm，以避免在焊接补板的两条平行焊缝时彼此有应比裂缝长度大50- 影响。焊接补板时应采用从中心向两端的对称分段焊接法，这样可使补板四周的间隙均匀。若采用从一端向另一端的对称焊接法，则补板的四周的间隙不均匀，给最后的焊接带来困难，影响质量。 (4) 塔体垂直度的检查 ?经纬仪法 用经纬仪测量时，应事先在塔体上互成90?角方向的2条垂直线的上、下各设2各测点。若事先没有设过这2各测点，也可用塔体上互成90o角的2条垂直线的轮廓线上、下各2各点来代替，但精确度较差，因为塔体的变形会影响测量的精确度。 ?铅垂线法 从塔顶互成90?角方向的两处各挂下一根带重锤的铅垂线到塔底;而后在这两条直线上、下各找2个点，用钢板尺或钢卷尺测量塔底和垂线间的距离，即可确定塔器的垂直度。 4.2.3 塔设备检修质量标准 (1)塔体垂直度允许偏差为高的1/1000，但最大不超过30mm。 (2)塔体各处的壁厚应符合设计规定的最小厚度，腐蚀严重处应进行补焊、堆焊后打磨或局部更换。 (3)塔盘及塔的内件所用材料应符合设计要求。塔盘及内构件必须紧固牢靠， 不得有松动现象。 (4)塔盘板的弯曲度及局部不平度在整个板面内均不得超过2mm。新更换的塔盘板长度偏差不得超过?4mm，宽度偏差不得超过?2mm。 (5)塔径1600-3200，水平度允差?4mm。 (6)筛孔塔盘中心距偏差不大于1mm。 (7)塔内检修工作结束后，塔内各处的油泥、污垢、铁锈和焊渣等杂物应清理干净，经检查合格后封闭入孔，然后安装好附件，都要进行气密性试验， 检 23 查连接处均不漏即认为合格。 (8)每次大修后，均应对腐蚀、冲蚀等部位做出详细记录，将塔体各点测厚和检查出缺陷记录在塔体展开图上，并计算设备部件的腐蚀或冲蚀率。 5 计算部分 5.1 设计数据及设计依据标准 本塔设备的设计参数及数据见表5—1设计数据表。 所依据的标准为GB150-1998《钢制压力容器》和JB/T4710-2005《钢制塔式容器》 表5-1 设计数据表 设计压力 0.28MPa 最高设计压力 0.1MPa 容器类别 一类 3 设计温度 220? 场地土类别 II 全容器 161m基本风压 500Pa 地震设防烈度 7度(0.1g) 焊接接头系数 1.0 操作介质 C+C 地震设计分组 第一组 腐蚀裕度 3mm 610 5.2 筒体的设计计算及强度校核 5.2.1 筒体的设计计算及强度校核 筒体材料选取Q345R。该塔体设计温度为220?。通过查阅GB150-1998《钢制压力容器》得，[σ]=170MPa，[σ]=164.4MPa，ReL=315MPa，腐蚀裕量C=3mm，焊接接头系数。 ,,,,,t=20t=2752 初选设计压力Pc=0.28MPa。 筒体的计算厚度为: pD0.28，2600ci,,,,2.216mm t2，164.41,0.282,,,,,pc ,,,，C,2.216，3,5.216mm设计厚度: d2 C,-0.3mm名义厚度:厚度负偏差 1 ,,,，C，,,5.216,0.3，,,12mm即 nd1 ,,,,(C，C),9.3mm有效厚度: en12 24 强度校核: ,P(D，)1.3，(2600，9.3)cie, ,,,32.98MPat,22，9.3e tt，所以筒体强度合格。 ,,,,,,39.28MPa,164.4MPa,,,水压试验校核: 本校核属于水压试验校核，属于液压试验。对于液压试验，参数=1.25，最大工作压, 力为P=0.1MPa。所以: ,,,170,9 P,,P，,gH,1.25，0.1，，1000，9.81，29450，10,0.418MPaTt164.4,,, ,P(D，)0.418，(2600，9.3)cie, ,,,58.64MPat,22，9.3e 对于液压试验来说, 0.9,R,0.9，1.0，315,283.5MPael 强度校核，,,58.64MPa,0.9,R,283.5MPa，满足要求。 Tel筒体水压试验强度合格。 5.3 封头的设计计算及强度校核 5.3.1 上封头的设计计算及强度校核 封头选取为标准椭圆形封头，选取钢材材料为Q345R。该塔体的设计温度为220?，即， ,,,,,,170MPa，,,164.4MPa ，Rel,315MPa计算压力选取为设计压力，即t,20?t,220? P,0.28MPa，最高工作压力为 0.1MPac PD0.28，2600ci,,,,2.215mm t2，164.4，1.0,0.5，0.282,,,,,0.5Pc ,,,，C,2.215，3,5.215mm设计厚度: d2 C,0.25mm名义厚度:厚度负偏差 1 ,,,，C，,,5.215,0.3，,,12mm即 nd1 ,,,,(C，C),9.3有效厚度:mm en12 强度校核: 25 椭圆形封头的最大允许工作压力为: t,,,,22，164.4，9.3e,,P,,,1.17MPa,0.1MPa w,KD，0.51，2600，0.5，9.3ie 故封头强度合格。 查取相关标准:JB/T 4716-2002《钢制压力容器封头》可得封头尺寸，如表5-2和图5-1。 表5-2 封头尺寸表 公称直径 总深度H/mm 内表面积A/m2 容积V/m3 DN/mm 2600 690 7.6545 2.5131 图5-1 封头尺寸图 5.4 塔体裙座的设计计算 5.4.1 裙座的选材及选型 裙座选取材料为Q235-A，由于裙座不受压且在常温下工作，工作温度为20?，故,,,,113MPa。 t,20 ，且: DN,2600mm,1000mm H36802,,14.15,30。 DN2600 故选用圆筒形裙座。 26 5.4.2 裙座壳的外径及壳壁 本塔体采用对接式焊接接头，裙座壳与相连塔壳封头的连接焊缝应采用全焊透连续焊。 裙座壳外径值与相连塔壳封头的外径值相等。 ，裙座内经。 选取裙座壳外径为:D,2624mmD,2600mmosis 裙座壳的名义厚度:。 ,,12mmns ,其焊接端长度大于1.7. ns 裙座的焊接结构尺寸见图5-2 图5-2 裙座壳与塔壳的对接形式及尺寸 5.4.3 排气孔 本塔设备具有保温层，故裙座的上部分应均匀设置排气管。排气管的规格和数量见表5-3。排气管设置方式及尺寸见图5-3。 表5-3 排气管的规格及数量表 塔式容器内经D排气规格 排气管数量 排气管中心线至裙座熔断的距离H i ，2600mm Φ1084 ,4个 220mm 27 图5-3 裙座上部排气管的设置 5.4.4 引出孔 塔式容器的底部的引出管一般需要伸出裙座外壳，引出孔的尺寸见图5-4。 对于塔底引出孔，公称直径DN=450mm,引出管直径Φ=325mm，壁厚10mm。根据JB/T 4710-2005《钢制塔式容器》。知加强管选用卷焊管，通过内插法得卷焊管直径为Φ=475mm。 管焊管壁厚为: 475,450。 ,12.5mm 2 其中间隙c为:cl,,,,,，t/21 3 28 图5-4 引出孔结构示意图 5.4.5 检查孔 裙座检查孔采用圆形检查孔。见图5-5。 容器内径D,2600mm，选取检查孔内径d,500mm，检查孔设置为1个。 iI 图5-5 检查孔尺寸图 29 5.5 地脚螺栓座 地脚螺栓座是指盖板，垫板和筋板的组合体。具体尺寸及结构简图见5-11。 5.6 塔顶吊柱 塔顶吊柱的结构尺寸见图5-6及表5-4。吊柱为常温吊柱，温度t,,20?。 参考标准为HG/T21639-2005《塔顶吊柱》 表5-4 塔顶吊柱结构尺寸 WKg,,,:500(15) ,，,S L H R e L 质量(Kg) 1800 4250 1250 168?10 740 250 110 359 图5-6塔顶吊柱结构 30 5.7 塔式容器的质量计算 将整个塔体分为13段。其中裙座分为二段，在裙座大开口处分为一段，裙座大开口处 到下封头与筒体连接面处一段。筒体平均分10段，上封头处一段。并将各段的质量填入表 -5。分段图见图5-7。 5 塔壳质量m: 01 m,7850，29.45，,，2.6，0.012,22660kg01 附属件质量ma: m,0.25m,0.25，22660,5665kga01 内构件质量m: 02 2.62m,()，50，65,17255.2kg ,022 保温层质量m: 03 m,,，2.624，0.12，29.45，150,4370kg 03 平台、附体质量m:(笼梯单位质量40Kg/m，确定平台个数为5个): 04 ,22m,40，29.45，，，4.864,2.864，150，5,10282.34kg 044 物料质量m(物料密度ρ=700kg/m3，每块塔板存留介质高为54mm): 05 2,2.6,,m,，，0.054，700，50,10034.56kg ,,0542,, 水压试验时质量mw: ,2m,，2.6，29.45，1000,156358.64kg w4 塔器操作质量m: 0 m,m，m，m，m，m，m,80457.642kg 00102030405a塔器的最大质量m(正常操作时): max m,m，m，m，m，m，m,227535.65kg max01020304wa 31 塔器的最小质量m(停工检修时): min m,m，m，m，m，m,68663.912kgmin01020304a 5.8 塔的基本自振周期的计算 mH30直径厚度相等的塔式容器基本自震周期: T,90.33H，10s,1.02s13tE,Dei 5 其中 E,1.93，10MPat 故选取 T,1.02s1 5.9 地震力及地震弯矩的计算 5.9.1 危险界面的选取 将该塔器分为13段(如前)，并计算图5-7中塔体各危险界面处的地震弯矩。 图5-7 塔体分段及五个危险截面图 m在塔位于各个振型时，在高度为hk处的集中质量所引起的水平地震力计算公式为:k m,,Fmg,,,k。其中:—地震影响系数;—基本阵型参与系数;—距地面11kk111kkk 2gKggms,9.81/处的集中质量，;—重力加速度，取。 32 5.9.2 水平及垂直地震力的计算 ,,0.08,0.1g，故可得:。由于: 设防震烈度为7级maxH36802。该塔不考虑高振型影响。 ,,14.15,15m D2600 如上图对塔设备进行分段，视每段高度之间的质量为作用在该高度1/2处的集中质量。 集中质量对该截面所引起的水平地震力列于表5-5。 各段 5.9.3 各截面地震弯矩的计算 计算危险截面的地震弯矩如下: (1)0-0截面的地震弯矩: 13,008M,Fh,5.487，10N,mm ,EIkkk,1 (2)I-I截面的地震弯矩: 1313I,I7，，，，M,Fh,h,Fh,4762.5,6.260，10N,mm ,,EIkkIkkkk,,22(3)II-II截面的地震弯矩: 1313II,II7，，，，M,Fh,h,Fh,6400,6.229，10N,mm ,,EIkkIkkkk,,33(4)III-III截面的地震弯矩: 1313III,III7，，，，M,Fh,h,Fh,21125,4.562，10N,mm ,,EIkkIkkkk,,88(5)IV-IV截面的地震弯矩: 1313IV,IV5，，，，M,Fh,h,Fh,35850,5.869，10N,mm ,,EIkkIkkkk,,1313 33 表5-5 水平地震力 水平地震力的计算 塔段1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 备注 号 4399.321047.73m/Kg 4770.98 7023.96 7023.96 7023.96 7023.96 7023.96 7023.96 7023.96 7023.96 7023.96 7023.96 i 6 6 h/mm 4762.5 6400 9345 12290 15235 18180 21125 24070 27015 29960 32905 35850 36802 i 3.287E+5.120E+9.034E+1.362E+1.880E+2.451E+3.070E+3.734E+4.440E+5.186E+5.969E+6.788E+7.060E+1.5h i 05 05 05 06 06 06 06 06 06 06 06 06 06 1.568E+2.252E+6.345E+9.570E+1.321E+1.722E+2.157E+2.623E+3.119E+3.642E+4.193E+4.768E+7.397E+1。5mh 2.63E+11 ii09 09 09 09 10 10 10 10 10 10 10 10 09 5.154E+1.153E+5.732E+1.304E+2.484E+4.220E+6.622E+9.795E+1.385E+1.889E+2.502E+3.236E+5.222E+3mh 1.20512E+18 ii14 15 15 16 16 16 16 16 17 17 17 17 16 2.179E-2.179E-2.179E-2.179E-2.179E-2.179E-2.179E-2.179E-2.179E-2.179E-2.179E-2.179E-2.179E-A/B 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 η 0.072 0.112 0.197 0.297 0.410 0.534 0.669 0.814 0.967 1.130 1.300 1.479 1.538 1k γ 0.95 n 1.357 2 α 0.039 1 130.72186.2599F/N 187.76 528.93 797.74 1101.02 1435.23 1797.74 3036.29 3494.81 3974.34 616.61 1k 1 48 .79 34 5.10 风载荷及风弯矩的计算 5.10.1 塔型分段以及有效迎风直径计算 本塔工作地点为抚顺，为有密集建筑群的城市市区，故选取地面粗糙度类别为C。 对塔设备进行分段。由于该塔高为36m，为10m以上塔设备。故该塔每10m分为一计算段。如图5-8所示。 本设计中笼式扶梯与塔顶管线布置呈180?。 DDKKd,，,，，，，,22故选取。 eioisipi340 ,KD其中，—塔体外径; —塔体保温层厚度;—笼式扶梯当量宽度，si3oi d,K取400mm; —操作平台当量宽度，取600mm ;—塔顶管线外径;—管线04pi保温层厚度。 图5-8 塔体分段图 D故将迎风面有效直径的计算列于下表5-6。 ei 35 表5-6 迎风面有效直径的计算 塔段号 1 2 3 4 Dmm/2624 2624 2624 2624 oi 0 120 120 120 ,/mm si Kmm/400 400 400 400 3 Kmm/600 600 600 600 4 dmm/150 150 150 150 0 ,/mm0 120 120 120 pi Dmm/3774 4254 4254 4254 ei 5.10.2 顺风向水平风力的计算 PKKqflD,N水平风力按下公式进行计算:， iiiiei120 llll,,,按照图5-10，塔体分段图，计算出四段塔设备的水平风力，并将各1234 个计算过程以及计算结果列于下表5-7。 表5-7 塔设备水平风力计算表 塔段号 1 2 3 4 ,m塔段 0~10 10~20 20~30 30~36.8 体形系数K0.7 1 ,2.13 脉动增大系数 2qNm,/450 基本风压 0 2T,1.02s,q,0.62q) 290.27 (qT110 11 36 续表5-7 塔段号 1 2 3 4 f0.74 0.84 1 1.08 风压高度变化系数 i ,0.64 0.73 0.78 0.84 脉动影响系数 i ,0.11 0.38 0.8 1.00 振型系数 zi ,,,izik,，11.21 1.70 2.33 2.66 风振系数 zifi lm,各段计算高度 10 10 10 6.8 i Dm,3.77 4.25 4.254 4.25 有效迎风面直径 ei 水平风力 10644.6 19135.34 31222.23 26177.15 PKKqflDN,, iiiiei120 5.10.3 风弯矩的计算 00,,,,,,,,,IIIIIIIIIIIIIVIV如前图5-9，计算图中五个危险截面的风弯矩。 0—0截面的风弯矩: llll,,,,,,0,03124M,P，Pl，，Pl，l，，Pl，l，l，,,,,,,W12131241232222,,,,,, ,10644.5，5000，19135.34，15000，31222.23，25000，26177.15，33400 9,1.995，10N,mm I—I截面的风弯矩: ll,4762.5l,,,,I,I312M,P，Pl,4762.5，，Pl,4762.5，l，，,,,,W121312222,,,, l,,94Pl,4762.5，l，l，,1.631，10N,mm,,41232,, II—II截面的风弯矩: lll,,,,II,II9324M,P，Pl，，Pl，l，,1.631，10N,mm ,,,,W231423222,,,, 37 III—III截面的风弯矩: ll,,III,III834 M,P，Pl，,5.069，10N,mm,,W34322,, IV—IV截面的风弯矩: lIII,III74 M,P,8.9，10N,mmW42 H36802，故不用考虑高振型，且该塔不用考虑塔式容器受风载,,14.15,15mD2600 荷时横风向共振时的风力和风弯矩。 5.11 偏心弯矩 M=0该塔式容器无偏心质量，故不存在偏心弯矩，即。 e 5.12 最大弯矩 5.12.1 0-0 截面的最大弯矩 该截面为塔底截面，故该截面的最大弯矩为: 0,09 M，M,1.995，10N,mm We 0-0M=max max 0,00,09 M，0.25M，M,1.09，10N,mm EWe 0,09M,1.995，10N,mm即，，由风弯矩控制。 max 5.12.2 ?-?截面的最大弯矩 ,9II M，M,1.631，10N,mm We II,M=max max ,,8IIIIM，0.25M，M,8.558，10N,mm EWe I,I9M,1.631，10N,mm即，，由风弯矩控制。 max 5.12.3 ?-?截面的最大弯矩 38 ,9IIII M，M,1.1766，10N,mmWe II-IIM=max max ,,8IIIIIIII M，0.25M，M,7.082，10N,mmEWe II,II9即，，由风弯矩控制。 M,1.1766，10N,mmmax 5.12.4 ?-?截面的最大弯矩 ,8IIIIII M，M,5.069，10N,mmWe III-IIIM=max max ,0,08IIIIII M，0.25M，M,2.607，10N,mmEWe III,III8即，M,5.069，10N,mm，由风弯矩控制。 max 5.12.5 ?-?截面的最大弯矩 ,7IVIV M，M,8.9，10N,mm We IV-IVM=max max ,,6IVIVIVIV M，0.25M，M,2.256，10N,mm EWe IV,IV7即，M,8.9，10N,mm，由风弯矩控制。 max 故5个危险截面的最大弯矩分别如下: 0,09I,I9 M,1.995，10N,mm M,1.631，10N,mm maxmax II,II9III,III8M,1.1766，10N,mmM,5.069，10N,mm maxmax IV,IV7 M,8.9，10N,mm max 5.13 塔壳的轴向应力的校核 5.13.1 各塔段的B值 直径为2600的塔段中，R,1300mm,,,9.3mm。 ie 0.0940.094,4则，系数。 ,,,6.72，10AR,/1300/9.3ie 根据GB150-1998《钢制压力容器》查得，B=85MPa 39 5.13.2 稳定及强度验算 该塔体的稳定及强度验算见表5-8。 表5-8 稳定及强度计算表 计算截面 II—II III—III IV—IV ,,mm9.3 9.3 9.3 塔桥的有效厚度 ei mKg,71287.336 36167.536 1047.736 计算截面以上操作质量 0 275963.71 75963.71 75963.71 ADmm,,,,计算截面横截面积 iei 计算截面 II—II III—III IV—IV ,4.938?882,计算截面端面模数 ZD,4.938?10 4.938?10 8ie10 4 987MNmm,, 5.609?10 8.9?10 1.176?10最大弯矩 max 允许轴向应力 102 102 102 t[]min{1.2,1.2[]},,,,BMPa cr 操作时轴向压应力 PD19.57 19.57 19.57 ci,,,MPa 14,ei m引起的轴向应力 0 9.21 4.67 0.14 mg0, ,,MPa2,,Die m引起的轴向应力 max 23.81 11.34 1.80 M4Max, ,32,D,ie ,,,，,,MPa33.01 16.01 1.94 轴向压应力 c23 ,,,,,，,,MPa34.17 26.24 21.23 轴向拉应力 t123 ,,,,]33.02<102 11.34<102 1.94<102 ccr t,,1.2,,,,,1.2，1.0，164.4,197.28t34.17<197 26.24<197 21.23<197 强度是否合格 各塔段的稳定性及强度合格。 40 5.14 裙座稳定性校核 5.14.1 裙座材料的确定 t如前，选取裙座材料为Q235-A， ,,,,113MPa,R,235MPasel由于裙座处于室温，故温度选取为20?。 5.14.2 0-0截面(圆筒形裙座，cosβ=1) 求裙座B值: 0.0940.094,4 ,,,8.677，10AR,/1300/12ie 根据GB150-1998《钢制压力容器》，查的B=100MPa，并取载荷组合系数。 K,1.2 KB,1.2，100,120MPa min 取 ,120MPa t K,,,,1.2，113,135.6MPas ,,2273Z,D，,，2600，12,6.371，10mm ,sbiei44 2A,,D,,,，2600，12,98017.7mm sbiei ,009Mmg1.995，1080457.642，9.81max0故， ，,，,39.366MPa7ZA6.371，1098017.7sbsb ,强度合格。 39.366MPa,120MPa B,100MPa 取min 即取100MPa。 0.9R,0.9，235,211.5MPa el 故: ,,IIII90.3M，Mmg0.3，1.995，10227535，9.81Wemax ，,，,32.17MPa7ZA6.37，1098017.7sbsb 32.17MPa,100MPa即，强度合格。 5.14.3 ?-?截面(裙座大开孔处所在截面，两个孔，cosβ=1) 裙座上有两个检查孔，如图5-9，检查孔的尺寸为: 41 ,D,2600mm,b,500mm,,12mm,l,270mmimmmm I,II,I,,12mm,m,222764.672Kg,m,75686.662Kgesmax0 图5-9 裙座壳检查孔I—I截面示意图 ,,,,，，,,A,D,b，2,A,smimesmmesm ，，,,,,，2600，12,2，1500，2，12,2，270，12 2,98401.69mm 2222Db2600500,,,,,,,,immZ,2l,,2，12，270,,,,,,,,,,mesm 2222,,,,,,,, 63,8.267，10mm ,,,,2es,Z,D,bD,Z,,,smimesmimm42,, ,12,,26,，2600，12,2，500，2600，,8.267，10 ,,42,, 73,6.456，10mm ,,IIII9Mmg1.631，1075686.662，9.81max0故， ，,，,32.77MPa7ZA6.465，1098401.69smsm KB 32.77MPa,min 即， =,强度合格。 120MPa tK[], s,,IIII90.3M，Mmg0.3，1.631，10222764.672，9.81Wemax ，,，,29.77MPa7ZA6.465，1098401.69smsm B 42 29.777MPa,min =。 100MPa 0.9Rel 故裙座的强度合格，满足要求。 5.15 液压试验时应力校核(校核?-?截面) 压力试验时，圆筒材料的许用应力取值如下(去载荷组合系数k=1.2): KB,1.2，85,102MPa []min,, 取 ,102MPacr 0.9R,0.9，315,283.5MPael II,IIII,II9 m,161000N,mm,M,1.176，10N,mm,M,0 Twe ,由试验压力引起的周向应力: ,,，，，，P，ghD，Teiei水, ,,80.66MPa2,ei ,由试验压力引起的轴向应力: 1 PD0.28，2600ti, ,,,19.57MPa1,44，9.3ei ,由液压试验时重力引起的轴向应力: 2 ,IIIImg161000，9.81T, ,,,20.79MPa2,D,,，2600，9.3iei ,由风弯矩引起的轴向应力: 3 ,IIII9，，4，(0.3M，M)4，0.3，1.1766，10，0We, ,,,7.149MPa322,D,,，2600，9.3iei ,,80.66MPa,0.9R,,283.5MPa校核: el 液压试验时的轴向拉应力: 0.9R,0.9，315,283.5MPael ,,,，,,19.57,20.79，7.149,5.929,283.5MPa123 轴向压应力: 43 ,,,，,,20.79，7.149,27.939,,,102MPacr23 故校核强度通过，合格。即水压试验压力校核合格。 5.16 地脚螺栓座 5.16.1 基础环板设计 基础环内径:，， D,D,160~400,2600,200,2400mmibis 基础环外径:，， D,D,160~400,2600，200,2800mmobos 4444,(D,D),(2800,2400)83obib Z,,,9.918，10mmb32D32，2800ob ,,222263 A,(D,D),(2800,2400),1.634，10mmbobib44 6Ms,,该基础环存在筋板，故基础环的厚度应用计算。 b[],b基础环材料采用Q235-A，故其,,,,375MPa。 b ,00Mmgmax0 ，,2.49MPaZAbb ,,max 取 bmax ,000.3M，MmgmaxWe ，,2.118MPaZAbb 即，,,2.49MPa。 bmax 基础环板的结构尺寸图见图5-10。 222 其中，根据先关几何关系得: l,2800，2800,2，2800,cos15 ， b,0.5，(2800,2400),200mml,730.95mm 44 图5-10 有劲板基础环结构图 b,查表得 C,,0.459,C,0.00393 ,0.274xyl 22,M,Cb,,0.459，2.49，200,,45716.4N,mmxxbmax 22M,C,l,0.00393，2.49，730.95,5228.38N,mmyybmax ,, M,maxM,M,45716.4N,mmsxy 6M6，45716.4s,故基础环厚度: ,,,27mmb,,,375b 5.16.2 地脚螺栓计算的设计及校核 地脚螺栓承受的最大拉应力应: ,00M，Mmgwemin ,,1.599MPaZAbb ,,max b ,,0000M，0.25M，Mmg0EWe ,,1.582MPaZAbb ,,1.599MPa故取，。 b ,,1.599MPa,0由于，故塔容器应设计地脚螺栓，取设计为24个地脚螺栓。 b 45 地脚螺栓的螺纹小径为(腐蚀裕量，): C,3mm,,,,113MPabt2 6,4A4，1.599，1.634，10Bb d,，C,，3,38.02mm12,,,n,,，24，113bt 故取地脚螺栓为M42，24个。 5.16.3 筋板 对于一个地脚螺栓的筋板尺寸如下，见图5-11。 图5-11 地脚螺栓座尺寸 5,n,2,,18mm,l,300mm,l,140mm,E,1.93，101Gk2 6,A1.599，1.634，105Bb,,,113MPa,F,,,1.089，10N,G1n24l0.50.5，300k, ,,,28.83,0.289，18i 225,E,，1.93，10 ,,,167.6,c,,0.60.6，113,G 2，，,,,,,,,,1,0.4,,G,,,,,c,,，，,,,,由于，故:,,,,73.48MPa cc2,,,2,,1.5，,,3,c,, 46 5F1.089，101, ,,,21.61MPaGn,l2，18，1401G2 ,,由于，,故筋板的强度合格。 ,,21.61MPa,,,73.48MPacG 5.16.4 盖板(盖板为环形盖板加垫板结构) 盖板的结构图如上图，图5-11所示。其结构尺寸为: '''l,140mm,l,90mm,l,90mm,d,60,d,45mm23432 ,,,,28mm,,,20mm,,,113MPaGcz 则环形盖板的最大应力为: '，，3Fl13, ,,91.06MPaz,,'2'2，，，，4l,d,，l,d,23c42z，， 由于，,,91.06MPa,,,, Gz 故盖板的强度合格。 5.17 裙座与塔壳连接焊缝 该塔设备的裙座与塔壳采用对接焊缝连接。故，焊缝界面处: J,JII,IIJ,JII,II9M,M,1.766，10N,mm,m,m,217611.416kgmaxmax0max D,D,2600m,,,12mm,K,1.2ities t,220,,,,164.4MPa tt[]min,,取 取,,,,164.4MPa ww t,20,,,,170MPa t0.6k,,,,0.6，1.2，164.4,118.37MPa w ,,,JJJJJJ4Mmg,Ftmax0V ,,,,4.27MPa,0.6,w2DD,,,,itesites 故裙座与塔壳连接处焊缝验算合格。 47 结论 此次设计选择的塔形是板式塔，主要受压材料为Q345R。经校核，塔体和封头壁厚满足强度要求;裙座满足强度要求;经过对塔设备质量载荷计算、风载荷与风弯矩计算、地震载荷与地震弯矩计、各种载荷引起的轴向应力、塔体和裙座危险截面的强度与稳定校核，得出各塔段的稳定性及强度合格。筋板的强度合格，裙座与塔壳连接处焊缝验算合格，地脚螺栓取M42，强度合格。 此次芳烃装置脱辛烷塔机械设计圆满完成。 48 谢辞 时光匆匆如流水,毕业设计也随之进入了尾声。从开始进入课题到论文毕业设计，是对我们知识运用能力的一次全面的考核，也是对我们进行科学研究基本功的训练，培养我们综合运用所学知识独立地分析问题和解决问题的能力，为以后撰写专业学术论文和工作打下良好的基础。 在本课题选题及研究过程中,我得到了我的导师--任建民老师的悉心指导。任老师多次询问论文进程，并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。任教授一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，给予我终生受益无穷之道，对任老师的感激之情是无法用言语表达的。同时，任老师渊博的学识、严谨的治学态度也令我十分敬佩，是我以后学习和工作的榜样。再次感谢任老师对我的关心和照顾, 在此表示最诚挚的谢意。 49 参考文献 [1]全国压力容器标准化技术委员会.GB150-2010钢制压力容器[S].北京:中国标准出版社.2010. [2] 中华人民共和国国家发展和改革委员会.JB/T4710-2005钢制塔式容器[S].国家技术监督局.2005 [2]董大琴，袁凤隐.压力容器与化工设备实用手册[M].北京:化学工业出版社，2000 [3]朱有庭，曲文海，于浦义.化工设备设计手册[M].北京:化学工业出版社，2005 [4] 蔡纪宁.张秋翔.化工设备机械基础课程设计指导书[M].北京:化学工业出版社.2000 [5] 陈国桓.化工机械基础.[M]北京:化学工业出版社.2006 [6] 路秀林.王者相.化工设备设计全书塔设备[M].北京:化学工业出版社.2004 [7] 兰州石油机械研究所.压力容器设计知识[M].北京:化学工业出版社.2005 [8] 郑津洋,董其伍，桑芝富.过程设备设计[M].北京:化学工业出版社.2007 [9] 朱有婷.化工设备设计手册[M]. 北京:化学工业出版社.2005 [10] 梁利君.塔设备技术问答[M].北京:中国石化出版社.2005 [11] Henry H(Bednar，P(E(Pressure Vessel Design Handbook[M](Florida: Krieger Publishing Company，2009 [12] Stephen J(Haswell and Paul Watts(Green chemistry: synthesis in micro reactors[M].Green Chemistry.2003 50