脱重塔的结构设计毕业论文

脱重塔的结构设计毕业论文

目录

1 绪论 (1)

2 塔的结构设计 (3)

2.1 塔板 (3)

2.2 降液装置结构型式 (3)

2.3 受液盘 (3)

2.4 人孔 (2)

2.5裙座 (3)

2.6 吊柱 (2)

2.7法兰及封头的设计 (3)

3 机械设计 (3)

3.1 塔器强度计算 (3)

3.2 塔器质量计算 (6)

3.3 塔器自身基本自振周期计算 (7)

3.4 地震载荷和地震弯矩计算 (9)

3.5 风载荷和风弯矩计算 (11)

3.6 各计算截面的最大弯矩 (13)

3.7 圆筒应力校核 (13)

3.8 裙座壳轴向应力校核 (16)

3.9 基础环厚度计算 (17)

3.10 地脚螺栓计算 (19)

3.11 裙座和壳体的连接焊缝验算（对接焊缝） (22)

3.12 塔设备挠度计算 (22)

3.13 开孔接管及补强设计 (23)

4 技术要求 (31)

结论 (33)

致谢 (34)

参考文献 (35)

附表清单：

表1 分段塔器各段质量 (8)

表 2 风载荷计算 (9)

表3塔器各段弯矩计算 (11)

表4 I-I截面处的强度和稳定性计算 (15)

表5 接管外径与最小壁厚 (23)

表6 其他无须另行补强的开孔接管尺寸 (31)

1 绪论

塔设备是化工、石油化工和炼油等生产中重要的设备之一。它可使气（汽）液或液液两相之间进行紧密接触，达到相际传质和传热的目的。可在塔设备中完成的常见的单元操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等。此外，工业气体的冷却与回收、气体的湿法净制和干燥，以及兼有气液两项传质和传热的增湿、减湿等。

在化工厂、石油化工厂、炼油厂等中，塔设备的性能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。据有关资料报道，塔设备的投资费用占整个工艺设备投资用的较大比例；它所耗用的刚才重量在各类工艺设备中也属最多。因此，塔设备的设计和研究，受到化工、炼油等行业的极大重视。

塔设备经过长期发展，形成了形式繁多的结构，以满足各方面的特殊需求。为了便与研究和比较，人们从不同角度对塔设备进行分类。例如：按操作压力分为加压塔、常压塔和减压塔；按单元操作分为精馏塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔、反应塔和干燥塔；按形成相际接触界面的方式分为具有固定相界面的塔和流动过程中形成的相界面的塔；也有按塔釜形式分类的。但长期以来，最常用的分类是按塔的件结构分为板式塔和填料塔两大类，还有几种装有机械运动构件的塔。

随着塔设备技术的发展，各行业国家还陆续制订了多种气液接触元件及有关塔盘制造、安装、验收的标准规和技术条件等，以保证塔设备运行的质量和缩短其制造、安装周期，进而减少设备的投资费用。当然盲目的套用标准或是忽视标准等修订工作，也会对技术的发展起到阻碍作用。

目前，我国常用的板式塔型仍为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔和舌形塔等，填料种类除拉西环、鲍尔环外，阶梯环以及波纹填料、金属丝网填料等规整填料也常采用。近年来，参考国外塔设备技术的发展动向，加强了对筛板塔的科研工作，提出了斜孔塔和浮动喷射塔等新塔型。对多降液管塔盘、导向筛网孔塔盘等，也都做了较多的研究，并推广应用于生产。其他如大孔径筛板、双孔径筛板、穿流式可调开孔率筛板、浮阀-筛板复合塔盘等多种塔型的试验工作也在进行，有些已取得一定的成果或用于生产。

随着我国国名经济快速发展，作为国民经济支柱产业的化工、石油化工等行业发展的加速，对压力容器的设计需求增加，要求也不断提高。于是大部分的设计工作者也走出办公室，走入化工设备制造厂，进入施工安装现场监察、学习。

设计过程是多种有机结合大的媒介。换言之，把物质资源转变为一种新的产品或是形成一种有效的服务能力要取决于多方面因素的有机结合，如科研成果，技术发明，材料，人力和资金等。

该说明书的设计包括计算塔设备的结构参数，并对设备进行强度的计算及稳定性的校核，以及开孔补强设计等。在给定设计参数的前提下，按设计的一般步

骤进行设计，（1）明确设计任务；（2）总体设计；（3）详细结构设计与强度设计；4）绘制该设备工程图纸、编写材料等。

通过对该课题的研究预期达到以下目标：（1）通过查阅有关该设备设计的中英文文献，培养应用文献资料和外语的能力；（2）通过对该设备的设计，掌握化工设备设计的一般过程；（3）通过上机绘制装配图来进一步训练自己的计算机应用能力。

该设计基于本人四年学习，在掌握必要的机械设计基础知识，初步具备压力容器和化工设备的设计能力的前提下，根据化工工艺类专业对学习化工设备的基本要求，与化工原理课程设计等结合起来。理论联系实际，实用性强。

说明书中所用的标准和规采用最新颁布的国家标准、行业标准和部颁标准。

2 塔的结构设计

2.1塔板

由工艺给定，塔板数为28，板间距为450mm。

考虑到塔的直径较大，为了便于安装、检修清洗，选用分块式塔板，材料为Q235-A。由于人孔的限制，还要考虑结构强度、塔板开孔的均匀性和一定的互换性，将塔板分为5块，包括2块弓形板，2块矩形板，1块通道板。各塔板尺寸参考文献[8]。

2.2降液装置的结构型式

对于分块式塔板的降液结构，分为可装拆式和焊接固定式两种。本设计采用焊接固定式，降液管型式为倾斜式，可扩大塔板的有效面积。

2.3受液盘

为了保证降液管出口的液封，在塔板上设置受液盘。受液盘有平型和凹型两种。本设计选用凹型受液盘，对液体流向有缓冲作用，可降低塔板入口处的液封，使得液体流动平稳。

2.4人孔

根据塔高确定人孔的位置，一般在常需要检修的气液出入口设置人孔。塔釜和塔顶也应设置人孔。选定人孔数为6。采用HG 21514标准，公称直径定位500mm。

在设置人孔处，板间距的大小应根据人孔的直径确定，该处板间距应不小于600。

2.5 裙座

为支撑大重量的塔设备，选用裙式支座来支承。裙座的结构型式为圆筒形，裙座的高度根据接管的长度和直径，以及其他支承件等来确定，选为6400mm。

因为裙座不直接接触被处理介质，也不承受塔戒指的压力，故选择经济型的碳素钢为制造材料。选用Q235-A。

2.6 吊柱的选择

按HG/T21639-2005标准，选择塔顶吊柱G=500kg,S=1400mm。

2.7 法兰及封头的设计

法兰选用假性平焊法兰，封头选用椭圆形封头。关于法兰和封头的尺寸参考文献[3]、[5]。

3 机械设计

3.1 塔器强度计算