讲稿 塔式容器

2011年江苏省D类压力容器设计人员培训班

JB / T 4710－2005 标准学习《塔式容器》

0. 塔式容器简介

塔式容器在工艺上的作用：

塔式容器是直立设备中的一种，它可使气液或液液两相之间进行紧密接触，达到传质及传热的目的。在化工、炼油、医药、石化、轻纺、石油天然气等行业的蒸馏、吸收、解吸、萃取及气体的洗涤、冷却、增湿、干燥的单元操作中得到广泛的应用，是生产中最重要的设备之一。

塔式容器的主要特点是：

体型高，长宽比大，荷载重，塔身除了承受压力载荷、温度载荷外，还承受风载荷、地震载荷和重量载荷。塔式容器的支座通常为裙式支座，塔式的整个重量都是由裙座支承。地脚螺栓又将裙座固定在基础上。对于直径较小的塔式容器也有采用耳座、圈座等支承方式。也有由操作平台连成一体的塔群或排塔。

塔式容器的种类：

从结构考虑：等直径等壁厚塔；等直径不同壁厚塔；变径塔等。

从塔内件考虑：空塔；填料塔；板式塔等。

塔式容器设计的有关参考标准规范：

1. GB50011-2001《建筑抗震设计规范》

2. GB50009-2001《建筑结构载荷规范》

3. SH 3098-2000 《石油化工塔器设计规范》

4. SH 3048-1999 《石油化工钢制设备抗震设计规范》

5. HG 20652-1998 《塔器设计技术规定》

关于JB/T 4710-2005：

1. 替代 JB 4710-2000（实际替代 JB 4710-1992)；

2. 与 GB 150-1998 相关内容一致；

3. 建筑结构载荷、抗震设计规范的更新；

GB50011-2001《建筑抗震设计规范》→GBJ11

GB50009-2001《建筑结构载荷规范》→GBJ17

4. 计算方法、设计方法的进步；如横向风的风振计算等；

一、总则：

1.适用范围

适用于：

（1）设计应力不大于35Mpa,

（2） H /D＞5，且高度H＞10m;

（3）裙座自支承的塔式容器。

H——总高（指塔顶封头切线至裙座底部的距离）；

D——塔壳的公称直径。

对不等直径塔式容器：取各段公称直径的加权平均值

□适用范围是考虑下述因素制定的：

a. 塔式容器振动时只作平面弯曲振动；

b. 高度小的塔式容器截面的弯曲应力小，计算壁厚取决于压力载荷或最小厚度。

c. 塔式容器必须是自支承的。

有牵引装置的塔式容器、由操作平台连成一体的排塔或者塔群、带有夹套的塔式容器不适用本标准（不适用范围）

说明：

□塔式容器属于高耸结构，其承受的载荷除考虑设计压力与设计温度

一起作为载荷条件外，还要考虑风载荷、地震载荷、重量载荷、偏心载荷等的作用。由于以上诸多载荷的存在，塔式容器的计算方法也不同于一般的压力容器。高塔在压力较低时，风载荷、地震载荷决定了塔器的壁厚；而低矮的塔器的壁厚大多数取决于压力载荷和最小壁厚。

裙座自支承是指由裙座支承在基础上的独立塔器，塔与塔之间，塔与框架之间毫无关连。这也使计算自振特性时得以方便。

□由于风载荷和地震载荷的计算都是动力计算，在作动力计算时，可视塔器为一底端固定的悬臂梁。其振动形式为剪切振动或弯曲振动，有时也可为剪、弯联合振动。当H/D≤4时，以剪切振动为主；4

2. 塔式容器应考虑的载荷和工况：

□载荷：（5.1.4）

设计时应考虑的载荷

a. 内压或外压；

b. 液柱静压力；

c. 塔式容器自重（包括内件和填料等）以及正常操作条件下和试验状态下内装物料的重力载荷；

d. 附属设备及隔热材料、衬里、管道、扶梯、平台等的重力载荷；

e. 风载荷和地震载荷；

△需要时，还要考虑下列载荷：（标准中未给出计算方法）

f. 连接管道和其他部件引起的作用力；

g. 温度梯度和热膨胀不同引起的作用力；

h. 包括压力剧烈波动的冲击载荷；

I. 冲击反力，如由流体冲击引起的反力；

j. 运输和吊装时的作用力。

□工况：

对有不同工况的塔式容器，应按最苛刻工况设计，并在设计图样注明各工况的压力温度值。（5.1.3）

a. 安装工况；

b. 水压试验工况；√

c. 操作工况；√

d. 检修工况（包括开停车时清吹扫等）。

□载荷性质可以分为静载荷和动载荷，区别：

a. 载荷大小、方向甚至作用点等不随时间变化的是静载荷，随时间变化的是动载荷。

b. 动载荷使结构产生加速度，引起结构振动。振动过程中结构的位移和内力随时间变化，因此，求出来的解是随时间有关的系列，而静载荷的解是单一的。

c. 动载荷计算与结构自身的振动特征（如自振频率或周期、振型与阻尼）有关，而静载荷仅与载荷大小、约束条件有关。

3. 设计压力与设计温度

（1）确定设计压力时，要考虑：

□装有超压泄放装置时，按GB150确定设计压力；

□对工作压力小于的内压塔式容器，设计压力取不小于；

□真空塔式容器按承受外压考虑，无安全控制装置时，设计压力取MPa；

□有两个或两个以上压力室组成的塔式容器，应分别确定各室的设计压力。