内蒙古工业大学毕业设计 脱硫塔设计说明书

学校代码： 10128
学号：
本科毕业设计说明书
题目：脱硫塔设计
学生姓名：
学院：化工学院
系别：过控系
专业：过程装备与控制工程
班级：过控
****：**
二〇一一年六月
摘要
脱硫塔是化工设备中的重要设备，是对工业废气进行脱硫处理的设备。

是一种脱硫效率高，压力损失较低兼能除尘的脱硫设备，脱硫塔是运用旋流技术、射流技术、压力雾化技术和文丘里管技术，以碱性液为载体，将烟气中的尘、二氧化硫、碳氢化合物等有害物质从烟气中分离出来，吸收沉降，最后达到净化烟气的目的。

该脱硫塔选用填料塔作为其塔型，填料塔的基本特点是结构简单，压降降小，传质效率高，便于采用耐腐蚀材料制造等。

其内部基本结构有除沫器、液体分布器、液体再分布器、漩涡喷头、支承板及填料压板。

该脱硫塔在设计的过程中参考《GB150-1998钢制压力容器》、《化工容器及设备简明设计手册》、《JBT4710-2005钢制塔式容器》等标准。

该脱硫塔的设计包括塔内件的选取、设计方案、设计计算等内容，在过程中，通过查资料、数据的计算等一系列方法，整合设计所需资料及数据。

经过老师的不断指点与自己的不断修改完善，最终形成本次设计。

关键词：脱硫塔填料塔
Abstract
Desulfurization tower is an important equipment chemical equipment, is the industrial waste gas desulfurization process equipment.Is a high desulfurization efficiency, lower pressure loss and to dust desulfurization equipment, desulfurization tower is the use of hydrocyclone technology, jet technology, pressure atomization technology and Venturi tube technology to alkaline solution as the carrier, the flue gas of dust, sulfur dioxide, hydrocarbons and other harmful substances separated from the flue gas to absorb the settlement, the final purpose of purifying the flue gas.
The desulfurization tower used as tower packing tower, packed tower of the basic features of simple structure, drop down a small, mass transfer efficiency, ease of use of corrosion-resistant materials and so o .The basic structure of the internal demister, liquid distributors, liquid re-distributor, the vortex nozzle, bearing plates and filler plate.
The desulfurization tower in the design process of reference "GB150-1998 steel pressure vessel", "chemical containers and equipment Concise Design Manual", "JBT4710-2005 steel tower container" and other standards.The desulfurization tower design includes the selection of tower parts, design, design calculations, etc., in the process, through the information search, data calculation and a series of methods to integrate information and data required for the design.The teacher's constantly pointing with their constantly revised and improved, culminating in this design.
Keywords: desulfurization tower packing tower
目录
图标清单.......................................... 错误!未定义书签。

绪论.............................................. 错误!未定义书签。

符号说明.......................................... 错误!未定义书签。

第一章设计方案的确定............................. 错误!未定义书签。

1.1设备性能...................................... 错误!未定义书签。

1.2设备技术特性.................................. 错误!未定义书签。

1.3填料塔的选型和结构设计........................ 错误!未定义书签。

1.3.1筒体的选型................................. 错误!未定义书签。

1.3.2 封头的选型................................ 错误!未定义书签。

1.3.3 裙座的选型................................ 错误!未定义书签。

1.3.4 人孔的选取................................ 错误!未定义书签。

1.3.5 接管的选取................................ 错误!未定义书签。

1.3.6 接管法兰的选取............................ 错误!未定义书签。

1.3.7 填料的选择................................ 错误!未定义书签。

1.3.8 除沫器的选择.............................. 错误!未定义书签。

1.3.9 填料支承装置.............................. 错误!未定义书签。

1.3.10 填料的液体分布器......................... 错误!未定义书签。

1.3.11 填料的液体再分布器....................... 错误!未定义书签。

1.3.12 填料压板................................. 错误!未定义书签。

第二章筒体及封头的设计........................... 错误!未定义书签。

2.1选择材料...................................... 错误!未定义书签。

2.1.1受压元件................................... 错误!未定义书签。

2.1.2非受压元件................................. 错误!未定义书签。

2.2.设计技术参数.................................. 错误!未定义书签。

2.3筒体厚度的计算................................ 错误!未定义书签。

2.4封头厚度的计算................................ 错误!未定义书签。

2.5裙座的厚度计算................................ 错误!未定义书签。

2.6水压试验及强度校核............................ 错误!未定义书签。

第三章设备承受的各种载荷......................... 错误!未定义书签。

3.1塔的质量载荷计算.............................. 错误!未定义书签。

m............... 错误!未定义书签。

3.1.1 塔体圆筒、封头、裙座质量01
m............... 错误!未定义书签。

3.1.2 塔内件如塔盘或填料的质量02
m......................... 错误!未定义书签。

3.1.3 保温材料的质量03
m ................... 错误!未定义书签。

3.1.4操作平台及扶梯的质量04
m....................... 错误!未定义书签。

3.1.5 操作时物料的质量05
m ......... 错误!未定义书签。

3.1.6 塔附件如人孔、接管、法兰等质量a
m.................... 错误!未定义书签。

3.1.7水压试验时充水的质量w
m ............... 错误!未定义书签。

3.1.9 塔设备在正常操作时的质量0
m......... 错误!未定义书签。

3.1.10 塔设备在水压试验时的最大质量max
m......... 错误!未定义书签。

3.1.11 塔设备在停工检修时的最小质量min
3．2风载荷的计算................................. 错误!未定义书签。

3.2.1水平风力的计算............................. 错误!未定义书签。

3.2.2风弯矩的计算............................... 错误!未定义书签。

3.3塔的自振周期的计算............................ 错误!未定义书签。

3.4地震载荷的计算................................ 错误!未定义书签。

3.4.1 水平地震力的计算.......................... 错误!未定义书签。

3.4.2 垂直地震力的计算.......................... 错误!未定义书签。

3.4.3 地震弯矩的计算............................ 错误!未定义书签。

3.5各种载荷引起的轴向力.......................... 错误!未定义书签。

σ.................. 错误!未定义书签。

3.5.1 设计压力引起的轴向应力1
σ................ 错误!未定义书签。

3.5.2 操作质量引起的轴向压应力2
3.5.3 最大弯矩引起的轴向应力
3
σ.................. 错误!未定义书签。

3.6 塔体与裙座的危险截面的强度校核与稳定性校核 .... 错误!未定义书签。

3.6.1 塔体与裙座的强度校核 ...................... 错误!未定义书签。

3.6.2塔体与裙座的稳定性校核..................... 错误!未定义书签。

3.7 塔体水压试验和吊装时的应力校核 ................ 错误!未定义书签。

3.7.1 水压试验时应力校核 ........................ 错误!未定义书签。

3.7.2 吊装时应力校核 ............................ 错误!未定义书签。

3.8 基础环的设计 .................................. 错误!未定义书签。

3.8.1 基础环的结构尺寸 .......................... 错误!未定义书签。

3.8.2 基础环的应力校核 .......................... 错误!未定义书签。

3.8.3 基础环的厚度 .............................. 错误!未定义书签。

3.9 地脚螺栓的计算 ................................ 错误!未定义书签。

3.9.1 地脚螺栓的最大拉应力 ...................... 错误!未定义书签。

3.9.2地脚螺栓根径............................... 错误!未定义书签。

第四章 开孔不强计算 ............................... 错误!未定义书签。

4.1 不需要另行补强的最大开孔直径 .................. 错误!未定义书签。

4.2 补强型式，选用如下形式： ...................... 错误!未定义书签。

4.3 补强设计计算 .................................. 错误!未定义书签。

4.3.1 圆筒上人孔500DN mm =补强计算............. 错误!未定义书签。

4.3.2 筒体上卸料口250DN mm =补强计算 .......... 错误!未定义书签。

4.3.3 筒体上气体进口接管200DN mm =补强计算 .... 错误!未定义书签。

4.3.4 封头上接管200DN mm =补强计算 ............ 错误!未定义书签。

4.3.5 筒体上接管70DN mm =补强计算 ............. 错误!未定义书签。

结论 .............................................. 错误!未定义书签。

参考文献 .......................................... 错误!未定义书签。

谢辞 .............................................. 错误!未定义书签。

图标清单
绪论
毕业设计是我们在校期间的一个重要课程，它既是对我们大学四年所学知识的一次全面应用。

又对我们毕业后的工作打下了良好基础。

通过毕业设计，我们初步把我们所学的理论知识应用到实践中。

过程设备在生产技术领域中的应用十分广泛。

是化工、炼油、轻工、交通、食品、制药、冶金、纺织、城建、海洋工程等传统部门所必需的关键设备，一些高新技术领域，如航空航天技术、先进能源技术、先进防御技术等也离不开过程设备。

20世纪80年代初以来，随着我国经济持续迅速发展，城市化进程加快，人口不断增加，煤炭消耗量逐年以3～9%的递增率大幅度增加，我国大气环境受到了严重污染，其中以SO2和烟尘污染最为严重，成为世界上大气环境污染最严重的国家。

通过对大气环境中污染物来源分析表明，我国大气污染属于煤烟型污染，其中SO2和烟尘等污染物主要是由煤炭燃烧产生的。

煤炭燃烧排放的SO2和烟尘，分别占SO2总排放量的90%和烟尘总排放量的70%，煤炭燃烧排放的CO2，占CO2总排入量的85%，而燃煤工业锅炉排放的CO2，占煤炭燃烧排放量的30%。

可见，控制煤炭燃烧SO2和烟尘的排放量，对控制我国大气污染具有重要的意义。

脱硫塔主要是吸收SO2,其工作原理是含烟尘及硫氧化物的烟气通过进口烟道进入筒体，含有离子的碱性吸收液分别从滤泡除尘脱硫塔上中下部由螺旋喷嘴喷出，形成与烟气成逆向的多排高速雾化水幕。

增加了烟尘硫氧化物与水的碰撞概率，并充分利用雾化液滴的速度来造成很高的气液相对速度。

以保证除尘器的除尘和脱硫效果，同时气体经过筛板上的液层产生鼓泡作用，增加了气液传质的表面积和湍动状态。

提高了传质效率，二氧化硫与碱液发生气液传质，从而进一步提高了脱循环硫除尘器的效果。

脱硫生成物随水流到脱硫塔底部。

从溢流孔排走，在筒体底部设有水槽以防止烟气从底部泄漏。

脱硫塔废水由底部溢流孔排出进入沉淀池，沉淀中和再生使用，净化后的气体通过筒体上部经除沫器除雾后排出，从而达到除尘脱硫目的。

符号说明
δ——计算厚度，mm；
δ——设计厚度，mm；
d
δ——名义厚度，mm；
n
δ——有筋板时基础环的厚度，mm；
b
δ——有效厚度，mm；
e
δ——第i计算段容器的有效壁厚，mm；ei
δ——筋板厚度，mm；
g
δ——有筋板时基础环的厚度，mm；
b
δ——接管名义厚度，mm；
nt
δ——接管计算厚度，mm；
t
δ'——补强圈厚度，mm；
δ——接管有效厚度，mm；
et
δ——裙座的厚度，mm；
s
N/；
g——重力加速度，kg
φ——焊接接头系数；
C——厚度附加强，mm；
C——钢板负偏差，mm；
1
C——腐蚀裕量，mm；
2
E——材料的弹性模量；
DN——公称直径,mm；
d——开孔直径,mm；
d——垫板上地脚螺栓孔直径,mm；
2
i d ——人孔直径mm ； i D ——筒体的内径，mm ；
ei D ——塔设备第i 段迎风面的有效直径，mm ； oi D ——设备各计算段的外径，mm ； ob D ——基础环的外径，mm ；
ib D ——基础环的内径，mm ；
P ——设计压力，MPa ； L P ——液柱静压力，MPa ；
C P ——计算压力，MPa ； T P ——水压试验压力，MPa ； i P ——第i 段风载荷N ；
01m ——塔体圆筒、封头、裙座质量，kg ； 02m ——塔内件如塔盘或填料的质量，kg ；
03m ——保温材料的质量，kg ； 04m ——扶梯与平台的质量，kg ； 05m ——操作时物料的质量，kg ； w m ——水压试验时充水的质量，kg ；
e m ——偏心载荷，kg ；
0m ——设备在正常操作时的最大质量，kg ；
max m ——塔设备在水压试验时的最大质量，kg ；
min m ——塔设备在停工检修时的最小质量，kg ； k m ——距地面高度k h 处的集中质量，kg ；
eq m ——设备的当量质量，kg ；
i f ——风压高度变化系数；
0q ——各地区的基本风压，Pa ；
K —载荷组合系数；
1K ——塔的体型系数；
zi K ——塔设备各计算段的风振系数； 3K ——笼式扶梯的当量宽度，m ；
4K ——操作平台的当量宽度，m ； ε——脉动增大系数； i ν——第i 段的脉动影响系数； zi φ——第i 段的体型系数； 0d ——塔顶管线外径； 1T ——塔的自震周期，s ； g T ——各类产地的自震周期，s ； α——地震影响系数；
1α——第一振型的地震影响系数；
z C ——综合影响系数；
1k η——基本阵型参与系数； max α——地震影响系数α的最大值； i h ——计算截面i i -距地面的距离,mm ；
i F ——在截面i-i 处的基本振型水平地震力，N ；
i i v F -——塔任意质点i 处得垂直地震力，N ； m ax v α——垂直地震影响系数的最大值；
β——裙座半锥角；
I I
EI
M -——截面i-i 处地震弯矩，N mm ⋅； I I
W
M -——设备任意截面I-I 的风弯矩，N mm ⋅； e M ——偏心弯矩，N mm ⋅；
max M ——设备最大弯矩，N mm ⋅；
11
max
M -——容器任意截面I-I 最大弯矩，N mm ⋅； sb Z ——裙座底部截面的截面系数，3mm ； sb A ——裙座底部截面积，mm 2；
sm
Z ——裙座开孔设人孔处得截面系数，3mm ；
sm A ——裙座开孔设人孔处的截面积，mm 2；
[]σ——试验温度下材料的许用应力，MPa ； []t
σ——材料在设计温度下的许用应力，MPa ；
t σ——水压试验时的许用应力，MPa ；
s σ——材料的屈服强度，MPa ；
1σ——内压计算压力在筒体内引起的轴向压力，MPa ；
2
i i
σ-——操作物料时质量载荷在筒体内引起的轴向力，MPa ； 3
i i
σ-——最大弯矩在筒体内引起的轴向力，MPa ； max i i σ-——最大组合轴向压应力，MPa ；
[]s
t σ——裙座材料在设计温度下的许用应力，MPa ；
b Z ——基础环的截面系数，3mm ； b A ——基础环的面积，mm 2； a
R ——混凝土基础的许用应力，MPa ；
n—一地脚螺栓个数；
d——地脚螺栓螺纹根径mm；
1
f——强度削弱系数；
r
A——开孔削弱所需的补强面积，mm2；
h——外侧有效高度，mm；
1
h——内侧有效高度，mm；
2
A——多余金属面积，mm2；
1
A——接管多余金属面积，mm2；
2
A——接管处焊缝面积，mm2；
3
A——有效补强面积，mm2；
e
A——所需另行补强面积，mm2；
4
第一章 设计方案的确定
1.1 设备性能
将烟气中的二氧化硫等有害物质从烟气中分离出来，吸收沉降最后达到净
化烟气的目的。

1.2 设备技术特性
工作压力：2.9MPa 、工作介质：水煤气 ADA 溶液、工作温度：C ︒45、喷淋量：180、设计风压：Pa 500、地震烈度：8级
1.3 填料塔的选型和结构设计
1.3.1筒体的选型
选择圆柱形筒体，圆柱形是最常见的一种压力容器结构形式。

具有结构简单、易于制造、便于在内部装设附件等优点。

而是目前制造和使用最多的一种筒体形式，它采用钢板在大型卷板机上卷成圆筒，经焊接纵焊缝成为筒节，然后与封头或端部法兰组装焊接成容器。

所以选择单层式卷焊式结构。

1.3.2 封头的选型
根据所给条件选择标准椭圆形封头，由此可知：22/=i i h D 由《化工容器及设备简明设计手册》表13-5 知：1=k 。

结构如下图所示：
图1-1 封头结构示意图由JB/T4737-95知：
表1-1 封头结构尺寸：
公称直径
DN 曲面高度
i
h
直边高度
2
h
内表面积
2
/m
F
i
容积
3
/m
V
2100 525 40 5.03 1.36
1.3.3 裙座的选型
塔体常采用裙座支承，裙座形式根据承受载荷情况不同，可分为圆筒形和圆锥形两类。

圆筒形裙座制造方便、经济上合理，故广泛应用。

又因为1
DN m
>、但/30
H DN<，所以不需要设置较多的地脚螺栓及足够大承载面积的基础环。

此时，圆筒形裙座的结构尺寸可以满足地脚螺栓的合理布置。

因采用圆筒形裙座。

结构：圆筒形裙座由裙座筒体、基础环、地脚螺栓座、人孔、排气孔、引出管通道等组成。

其中筒体与裙座的焊接形式选如取下结构：
图1-2 裙座的焊接形式
1.3.4 人孔的选取
根据已知条件，由《化工容器及设备简明设计手册》2151495
HG-及公称压力选择回转盖带劲对焊法兰人孔，人孔选用Q345R。

人孔尺寸
由《化工容器及设备简明设计手册》表23-1-13得所选人孔结构表如下：
表1-2 人孔结构表
人孔的型式：
图1-3 人孔的形式
1.3.5 接管的选取
根据工艺条件，选取接管材料为20号钢, 20号钢
[]
147(16)t
MPa mm σ=≤.查
《HG20553-1993化工配管用无缝及焊接钢管尺寸》Ia 系列表4.1.1得：
本设备的接管尺寸按其公称尺寸的不同列表如下
表1-3 接管尺寸
公称直径 DN
外径
mm
壁厚和理论重量
40sch
A B
mm /kg m
15 1/2 21.3 2.9 1.32 80 3 88.9 5.6 11.50 200 8 219.1 8.0 41.65 250
10
273.0
8.8
57.33
根据《GB150钢制压力容器》中相关规定：
[]()2t
t i e D e
δσσφδ+=
≤ 而接管都符合规定 所以满足要求 其中各类接管中的弯管选择如下：
图1-4 弯管结构示意图
根据GBT12459—2005钢制对焊无缝管件知：
表1-4弯管结构尺寸
公称尺寸mm
中心面至端面A mm
80 114 200
305
1.3.6 接管法兰的选取
(1) 法兰及密封面的选取：
由《HGT2059220635-2009钢制管法兰、垫片和紧固件》表3-2-2 及该设备公称压力选取（WN ），密封面型式选取突面（RF ）。

其带颈对焊法兰结构尺寸按图8.2.3和表8.2.3-4规定：
图1-5法兰结构示意图
根据HG/T20592—2009选择密封面尺寸如下：
表1-5密封面结构尺寸
本设备的接管法兰尺寸按其公称尺寸的不同列表如下
表1-6 接管法兰尺寸
续上表
（2）选择管法兰垫片
由《HG/T20641-2009》表3.0.2选用垫片形式
表1-7 垫片型式选用表
2000 12.5
带颈对焊法兰 由HG/T 20606-2009表4.0.2-3得凹凸面垫片尺寸 表1-8 垫片尺寸 mm 垫片外径垫片厚度
T
(3)管法兰紧固件选取
由[HG/T20641-2009]表3.0.3-1查螺栓/螺母的选用
表1-9 螺栓/螺母的选用
M10
由[HG/T20613-2009]表5.0.7-1选凹面/凸面时螺柱长度代号ZR L 由[HG/T20641-2009]表5.0.7-12 查法兰配用螺柱长度和质量
表1-10 螺柱长度和质量
质量为每1000件的近似质量 紧固件用平垫圈
由[HG/T20641-2009]附录A 选用平垫圈A 级（GB/T 97.2）300HV
图1-6 平垫圈
表1-11 紧固件用平垫圈尺寸
1.3.7 填料的选择
填料是填料塔的核心内件，它为气液两相接触进行传质和换热提供了表面，
与塔的其它内件共同决定了填料塔的性能。

由《塔设备》本脱硫塔选择陶瓷拉西环填料和陶瓷矩鞍填料。

拉西环是一个外径和高度相等的空心圆柱体，它的空隙率比碎石等物状填充物大，且内外表面都可用作气液接触面，其结构简单、价格便宜，故广泛应用。

由《塔设备》表5-1知的特征数据（乱堆）
表1-12 陶瓷拉西环填料的特性数据
为了防止拉西环乱堆造成堵塞，在填料底层铺一层整砌的陶瓷矩鞍填料，其相互重叠的部分较少、空隙率较大，故填料表面利用率高。

由《塔设备》表5-16知陶瓷矩鞍填料的特征数据（整砌）
表1-13 陶瓷矩鞍填料的特性数据
1.3.8 除沫器的选择
当塔内操作气速较大时，会出现塔顶沫夹带。

这不但造成物料的流失，也使塔的效率降低，同时还可能造成环境的污染。

为了避免这种情况，需在塔顶设置除沫装置，从而减少液体的夹带损失。

确保气体的纯度，保证后续设备的正
常操作。

常用的除沫器装置有丝网除沫器、折流板除沫器以及旋流板除沫器。

丝网除沫器由于其比表面积大、空隙率大、结构简单、使用方便、压降小以及除沫效率高等优点，广泛应用于填料塔的除沫装置中。

根据《塔设备》选择，由《塔设备》表8-6知其基本参数：
表1-14上装式丝网除沫器基本参数
注：D 为丝网除沫器的有效直径，根据支承件的结构确定 丝网的质量是SP 型气液过滤网网块的质量
其结构尺寸见下图
图1-7 上装式丝网除沫器
1.3.9 填料支承装置
填料的支承装置安装在填料层德底部，其作用是支承操作时填料层的重量； 保证足够的开孔率，使气液两相能自由通过。

因此不仅要求支承装置具有足够的强度和刚度，而且要求结构简单、便于安装。

由《塔设备》填料支承装置所述，选择梁型气体喷射式支承板作为本脱硫塔 的支承装置，其是目前性能最优的大塔支承板。

由《塔设备》表5-49，支承板波形尺寸（mm ）
表1-15 支承板形式尺寸
塔径波形波形尺寸
b H
⨯
t
9004000300300
⨯300
支承板结构尺寸见《塔设备》表5-50知：
表1-16支承板结构尺寸
塔径支承板
外径
支承板
分块数
支承板
梁数
支承圈
宽度
支承圈
厚度
2100 2060 7 50 14 其结构形式见图5-41
图1-8支承板结构示意图
支承板结构尺寸见《塔设备》表5-51知：
表1-17支承板的特性
塔径DN
mm 自由截面
%
支承板允许载荷，N
碳钢不锈钢
2100 102 89090 107560
1.3.10 填料的液体分布器
液体分布器安装于填料上部，它将液相加料及回流液均匀地分布到填料的表
面上，形成液体的初始分布。

由《塔设备》液体分布装置和塔径选择排管式喷淋器，本塔采用的是液体由水平主管一侧引入，通过支管上的小孔向填料层喷淋。

其结构见图5-19
图1-9 水平引入管排管式喷淋器
查表《塔设备》5-40 得排管式喷淋器的设计参考数据
表1-18 排管式喷淋器的设计参考数据
塔径DN
mm 主管直径
mm
支管排数
排管外缘直径
mm
最大体积流量
3/
m h
2000 100 6 1940 78
1.3.11 填料的液体再分布器
当液体沿填料层向下流动时，具有流向塔壁而形成“壁流”的倾向。

结果造成液体分布不均匀，降低传质效率。

严重时使塔中心的填料不能被液体湿润而形成“干堆”。

为此，必须将填料分段，在各段填料之间需要将上一段填料下来的液体收集再分布。

液体再分布装置的结构设计与液体分布装置相同，但需配备适宜的液体收集装置。

由《塔设备》液体再分布装置，选梁型再分布器，其适用于1200mm
以上的大塔。

为了便于制造安装，设计成可拆结构，整个再分布器由多条梁型构件拼装而成。

梁型再分布器的操作弹性为4，它的设计参数见表5-57.
表1-19梁型再分布器设计参数
塔径DN
mm 盘外径
1
D mm
螺栓圆直径
2
D mm
分块数升气管数
液体负荷范围
3/
m h
2000 1975 1835 19 6 9.0-340 结构见《塔设备》图5-48
图1-10 梁型再分布器
1.3.12 填料压板
填料塔在大压力降下操作，由于气体冲击和负荷波动，如果没有填料压板或床层限制器。

将会发生以下情况：
对于填料压板：填料层顶部的填料将发生移动，跳跃或撞击，严重时会使填料破碎。

--------------------------------
由《塔设备》填料压板，选择床层限制板，其结构见图5-54.
图1-11 床层限制板
床层限制板与压板结构类似，但重量较轻，一般为2
300/
N m左右。

床层限制板必须固定于塔壁，否则将失去作用。

当塔径1200
D mm
时，则限制板外径比塔的内径小2538mm。

表1-20填料塔附属结构
类别形式结构特点适用范围优缺点简图
液体分布
器冲击式喷淋
器
液体直接由
管口流出，
冲击到下设
的反射板后
被分散洒落
应用较少
优点：结构简
单、便宜、易
于安装
缺点：喷淋不
均匀液体流
向塔壁使大
塔中的顶部
填料无效
第二章 筒体及封头的设计
2.1选择材料
2.1.1受压元件
根据设计温度C T C ︒=45、设计压力MPa P 9.2=、介质特性和操作特点及材料的强度、塑性、韧性、制造性能和与介质相容性，选用Q345R 低合金钢为本脱硫塔筒体和封头的材料。

2.1.2非受压元件
接管、法兰等非受压元件选用20号钢。

其中根据设计所需要求人孔、裙座、补强圈选用Q345R 、地脚螺栓选用30CrMoA.
2.2.设计技术参数
设计压力MPa P 9.2= 设计温度C T C ︒=45 设计风压3/500M N 地震烈度8级
水压试验时，液柱静压力：
gH P L ρ= （2-1）
式中：ρ-水的密度，3/m kg ； -g 重力加速度，kg N /； -H 塔体总高，m ；
293605652285002=⨯+=⨯+=封筒总H H H
MPa gH P L 3.0360.2981.91000=⨯⨯==总ρ
液柱静压力3.0=L P >设计压力的5%，故计入计算压力中，则 计算压力MPa P P C 1933.01.1-=+⨯=
2.3筒体厚度的计算
查GB150许用应力表得Q345R 在C ︒45时的的许用应力[]MPa t 185=σ，（1636mm ）。

筒体的计算厚度：
[]C t
i
C p
D P -=
φσδ2 （2-2）
式中：-C P 计算压力，MPa ； -δ 筒体的计算厚度，mm ； -i D 筒体的内径，mm ；
[]-t
σ材料在设计温度下的许用应力，MPa ；
-φ 焊接接头系数， 焊接接头采用V 坡口双面焊接，采用局部无损检测，由焊接接头系数表查得85.0=φ。

C 为厚度附加量，21C C C +=，1C 为厚度负偏差，根据《化工容器及设备简明设计手册》表11-4得钢板厚度为825时，mm C 8.01=。

2C 为腐蚀裕量，对于低合金钢2C 不小于mm 1，取mm C 22=。

[]mm p D P C t
i C 52.2119
.385.018522100
19.32=-⨯⨯⨯=-=
φσδ 设计厚度mm C d 52.23252.212=+=+=δδ 名义厚度mm C d n 31.248.052.231=+=+=δδ 圆整后取名义厚度mm n 26=δ
n e 检查当mm n 26=δ时，Q345R 的许用应力[]MPa t 185=σ没有变化，∴取名义厚度
mm n 26=δ。

2.4封头厚度的计算
查GB150许用应力表得Q345R 在C ︒45时的的许用应力[]MPa t 185=σ（1636）。

封头的计算厚度：
[]C
t
i
C p
D P 5.02-=
φσδ （2-3） 式中：-C P 计算压力，MPa ； -δ 封头的计算厚度，mm ； -i D 封头的内径，mm ；
[]-t
σ材料在设计温度下的许用应力，MPa ；
-φ 焊接接头系数， 焊接接头采用V 坡口双面焊接，采用局部无损检测，由焊接接头系数表查得85.0=φ。

C 为厚度附加量，21C C C +=，1C 为厚度负偏差，根据《化工容器及设备简明设计手册》表11-4得钢板厚度为825mm 时，mm C 8.01=。

2C 为腐蚀裕量，对于低合金钢2C 不小于mm 1，取mm C 22=。

[]mm p D P C t
i C 41.2119
.35.085.018522100
19.35.02=⨯-⨯⨯⨯=-=
φσδ 设计厚度mm C d 41.23241.212=+=+=δδ 名义厚度mm C d n 21.248.041.231=+=+=δδ 圆整后取名义厚度mm n 26=δ
n e 检查当mm n 26=δ时，Q345R 的许用应力[]MPa t 185=σ没有变化，且其有效厚度不小于封头内径的0.15%，即0.15% 3.15e i D mm δ>=。

故该标准椭圆形封头取其名义厚度mm n 26=δ。

2.5裙座的厚度计算
由于筒体内径与筒体封头外径相等，焊缝必须采用全溶透的连续焊，裙座的厚度与筒体的厚度相同，为26mm 。

2.6 水压试验及强度校核
对于内压容器：试验压力按下式计算
[][]
1.25T t P P
σσ= （2-4）
取水压试验时液体温度为20C ︒
式中：T P - 液压试验压力； P - 设计压力
[]σ- 试验温度下材料的许用应力，20C ︒时Q345R 的[]185MPa σ=； []t
σ-设计温度下材料的许用应力，45C ︒时Q345R 的[]185t
MPa σ=；
所以[]
[]
1.25 1.25 3.19 3.99T t P P
MPa σσ==⨯=
水压试验应力校核公式
()()0.92T i e T s P rH D e
δσσφδ++=
≤ （2-5） 式中T σ- 试验压力下圆筒应力，MPa ；
T P - 耐压试验压力，当设计考虑液体静压力时，应当加上液体静压力； e δ- 筒体有效厚度，mm ；
s σ- 筒体屈服强度，查《化工容器及设备简明设计手册》对于Q345R ：
325s MPa σ=； 不等式左边：
()()
2(3.990.3)(210023.2)223.2
196.3T i e T P rH D e
MPa
δσδ++=
++ =⨯ =
不等式右边：0.90.93250.85248.63s MPa σφ=⨯⨯= 由上可见：0.9T s σσφ≤ 故水压试验合格。

第三章 设备承受的各种载荷
3.1塔的质量载荷计算
塔设备的质量载荷包括：塔体圆筒、封头、裙座质量01m ；塔内件如塔盘或填料的质量02m ；保温材料的质量03m ；操作平台及扶梯的质量04m ；操作时物料的质量05m ；塔附件如人孔、接管、法兰等质量a m ；水压试验时充水的质量w m ；偏心载荷e m ；
3.1.1 塔体圆筒、封头、裙座质量01m
裙封筒m m m m ++=201 （3-1）
筒m ：筒体高28.5m ∴ρδπe i h D m =筒
31085.70232.05.281.214.3⨯⨯⨯⨯⨯= kg 82.35405=
封m ：选用标准椭圆形封头，查《压力容器设计手册》表422--查得，当
mm DN 2100=、mm n 26=δ时kg m .61026=封 kg m .22053.6102622=⨯=∴封
裙m ：取高度为m 65.1查《化工容器及设备简明设计手册》表17-知低合金钢Q345R 的密度33/1085.7m kg ⨯=ρ。

裙座的mm D n i 2152262210022100=⨯+=+=δ ρδπe i h D m =∴裙
31085.7016.065.1152.214.3⨯⨯⨯⨯⨯=
kg 38.1400=
故裙封筒m m m m ++=20182.3540538.14002.2053++=kg 4.38859=
3.1.2 塔内件如塔盘或填料的质量02m
构件质量取设备内填料质量的110%
填料选陶瓷拉西环5.45050⨯⨯乱堆，密度为3/457m kg 。

陶瓷矩鞍形
54575⨯⨯整砌，密度为3/538m kg 。

根据塔的条件设置填料整体高度为m 3.10，其中陶瓷矩鞍形m h 06.11.048.048.02=++=；拉西环m h 24.906.13.101=-=； 陶瓷拉西环 ： 3212199.311.24
24.94
m h D V i =⨯⨯
==
π
π
kg V m 9.2146184579.93111=⨯=⨯=ρ拉
陶瓷矩鞍形 ： 322227.631.24
6.014
m h D V i =⨯⨯
==
π
π
kg V m 4.219747.6353822=⨯=⨯=ρ陶
)(1.102陶拉m m m +=kg 79.18251)24.197429.14618(1.1=+=
3.1.3 保温材料的质量03m
由于设备操作温度C ︒<50故不设保温层，所以03m =0
3.1.4操作平台及扶梯的质量04m
查《化工容器及设备简明设计手册》表116-知所选平台、扶梯质量：
表3-1 平台、扶梯质量
03m 扶平m m += （3-2）。