常压塔设计论文

常减压装置中常压塔设计摘要塔设备是化工，石油化工和炼油生产中最重要的设备之一。

塔设备是大部分机械专业理论学习的重点设备，也是化工厂中常见的设备。

随着石油，化工生产的迅速发展，塔设备在石油化工生产中投入所占的比例越来越大，占到大概百分之五十的比例。

塔设备的性能，整个装置的产品产量，质量，生产能力和消耗定额，以及三废处理和环境保护方面都有重要意义。

因此选择沥青装置常压塔设计。

本文是以专业知识为基础，对六十万吨每年氧化沥青装置常压塔进行的设计计算，该塔可以在常压，一百五十摄氏度温度下工作。

该塔设备为浮阀塔，优点是生产能力高，操作弹性大，气液流动阻力较小，塔板效率较高，但浮阀装卸清洗较困难，造价高，总体来讲综合性能较好，可以在工业上得到普遍应用。

塔设备的设计具有很强的综合性，尤其在塔的高度较高时，要注意考虑高振型以及横风向风振对塔设备的影响。

当前板式塔应该以处理能力为第一目标，传质效率为第二目标，开发的重点集中在降液管结构改进，塔板空间合理利用，气液分散结构优化以及降低成本等方面的改进。

关键词: 常压塔；沥青装置；浮阀Design of atmospheric towerAbstractTower equipment in chemical, petrochemical and oil refining production is one of the most important equipment .Tower equipment is key equipment which learned by most mechanical engineering, but also common equipment in chemical factory. With the rapid development of petroleum, chemical production, tower equipment in petrochemical production input accounted for an increasingly large proportion about fifty percent. Performance, the entire device product yield, quality, production and consumption, and waste treatment and environmental protection of tower equipment has important significance. So asphalt unit atmospheric distillation tower design is the choice.This paper is based on the professional knowledge as the basis, to design and calculate of six hundred thousand tons per year of asphalt oxidation device atmospheric tower, which at atmospheric pressure, one hundred and fifty degrees Celsius temperature. The tower equipment for the float valve tower, has the advantages of high production capacity, high operating flexibility, which gas-liquid flow resistance is small and the plate efficiency is higher, but handling and cleaning float valve is more difficult and costs more, generally speaking, the float valve tower, which comprehensive performance is good, can be widely applied in industry. Tower equipment design has the very strong comprehensive, especially in the height of the tower is high, and paying attention to high vibration mode and crosswind vibration that has a influence on tower equipment is a must. The current tower should take to processing capacity as the first goal, the mass transfer efficiency as second goal, focus in improvement of structure of down comer plate, reasonable use in plate space, optimization of gas-liquid dispersion structure, cost reduction and other improvements.Keywords: atmospheric tower；device for asphalt；float valv目录1.说明部分 (1)1.1 塔设备在化工生产中的作用和地位 (1)1.2 设计概述 (1)1.3 对塔设备的要求 (2)1.4 塔设备的分类 (3)1.5 塔设备的构造 (3)1.6 板式塔的分类 (5)1.7 塔选型 (6)1.8 选材 (8)2.设计计算部分 (8)2.1 设计条件 (8)2.2 设备材料的选取，设计参数的确定 (8)2.3 筒体和封头的强度计算 (9)2.3.1 筒体厚度 (9)2.3.2 封头厚度 (9)2.3.3 水压试验校核 (9)2.4 塔器质量计算 (10)2.5 塔的自振周期计算 (11)2.6 地震载荷 (12)2.7 风载荷和风弯矩的计算 (15)2.7.1 顺风向风载荷计算 (15)2.7.2 横风向风载荷计算 (17)2.7.2.1 横风向风振判别 (17)2.7.2.2 横风向塔顶振幅 (18)2.7.2.3 塔体横风向弯矩 (18)2.7.2.4 塔体顺风向弯矩 (20)2.7.3 塔体组合风弯矩 (22)2.8 最大弯矩 (23)2.9 圆筒应力校核 (24)2.10 裙座壳轴向应力的校核 (26)2.11 基础环设计 (28)2.12 地脚螺栓 (29)2.13 筋板 (29)2.14 盖板 (30)2.15 裙座与塔壳对接焊缝 (31)2.16 开孔和开孔补强设计 (31)3.结论 (36)参考文献 (37)辞 (38)1.说明部分1.1 塔设备在化工生产中的作用和地位塔设备是化学工业、石油工业、石油化工等生产中最重要的设备之一。

在化工、炼油、医药、食品及环境保护等工业部门，塔设备是一种重要的单元操作设备。

它的应用面广、量大。

在化工和石油化工生产装置中，塔设备所耗的钢材重量在各类工艺设备中所占的比例较多，例如在年产250万吨常压及减压炼油蒸馏装置中耗用的钢材重量占62.4%，年产60及120万吨催化裂化装置占48.9%。

塔设备的作用是使气（汽）液或液液两相之间进行充分接触，达到相际传热及传质的目的。

塔设备可以为传质过程创造适宜的外界条件，除了维持一定的压强，温度规定的气液流量等工艺条件外，还可以从结构上保证气液充分的接触时间，接触空间和接触面积，以达到相际之间比较理想的传热和传质效果。

塔设备广泛用于蒸馏吸收介吸萃取气体的洗涤增湿及冷却等单元操作中，它的操作性能的好坏，对于整个装置的产品产量、质量、生产能力和消耗定额，以及三废处理和环境保护等各个方面，都有重大的影响。

随着石油，化工生产的迅速发展，塔设备无论其投资费用还是所消耗的钢材重量，在整个过程设备中所占的比例都相当高，占到大概百分之五十的比例。

塔设备的形式繁多，规模围也很大，其大型化发展趋势有强度，刚度，流体均布等方面的问题；全负荷运转；大型塔设备的设计，制造，操作及维修等问题。

塔设备的研究一直是工程界所关注的热点，其合理的造型及设计越来越受到关注和重视。

1.2 设计概述塔设备的设计容有：（1）结构设计：确定塔体结构；塔盘结构；溢流装置；紧固件及支持件；进出口接管结构；裙座及其他附件。

（2）机械设计：选择材料；计算塔体壁厚，裙座壁厚；计算地脚螺栓直径及数量等。

（3）工艺设计：计算理论塔板数；选择塔板效率并确定实际塔板数；选取板间距并初步确定塔高；计算塔径。

本设计是把工艺参数，尺寸作为已知条件，在满足工艺条件的前提下，对塔设备进行强度、刚度和稳定性计算，并从制造、安装、检修、使用等方面出发进行结构设计。

本设计为60万吨/年氧化沥青装置常压塔设计。

设计条件：工作压力为常压，工作温度为150摄氏度，设计压力为0.11MPa，设计温度为180摄氏度。

介质名称：原油；基本风压：450Pa；地震烈度：7度；保温材料厚度140mm。

本塔设备为浮阀塔，塔板数量50块，塔高49.1米,塔体径2000mm。

塔体圆筒与封头的材料都选用20R。

设计过程中需要计算塔器质量，塔器自振周期，地震载荷及地震弯矩，并且考虑本塔较薄弱的部分为计算截面。

因为H比D 大于15，且H大于30米，所以考虑高振型及横向风振。

进行圆筒应力校核。

裙座壳轴向应力校核。

计算基础环厚度，选取地脚螺栓规格，校核筋板和盖板。

验算裙座与塔壳对接焊缝。

设计计算各个开孔和开孔补强。

1.3 对塔设备的要求塔设备应满足特定的工艺条件，如温度、压力及耐腐蚀，并且为了满足工业生产的需要还应达到下列要求：（1）生产能力大，即气液处理量大。

如一定塔径的塔设备在较大的气液负荷时，仍能保证该塔正常、有效地操作，则可减少传质设备的体积，使之更加的紧凑。

（2）气液两相充分接触，相际间传热面积大。

只有在气液两相充分接触的情况下，相际的传质才能有效进行。

作为塔设备，应该具有尽可能大的两相接触面积，并使这些接触面积被充分利用，才可能得到较高的传质效率。

（3）操作稳定、操作弹性大。

当塔设备的气相或液相负荷发生一定围的变化或波动时，设备仍能正常有效地运行。