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1、辽宁石油化工大学继续教育学院论文减压塔设计摘 要本设计是对工艺流程中的常底油精馏塔的设计。设计过程主要是依照GB150-1998钢制压力容器标准和JB/T 4710-2005钢制塔式容器进行设计计算的。该塔采用变径的板式塔结构，并采用单溢流型舌形塔盘和泡罩塔盘，操作介质是常底油。精馏塔是目前石油炼厂中应用最多的塔设备。在说明部分中，主要介绍了塔设备在石油化工生产中的作用、地位、发展、现状、特点及和分类，优先选用板式塔的条件，以及舌形塔盘和泡罩塔盘的结构和优缺点，同时又对塔的材料选择，筒体、封头的选用进行了说明和论述。接下来又介绍了塔的附件结构，对筒体、裙座、封头、吊柱、地脚螺栓座、基础环板、筋
2、板的选用进行了介绍并校核了它们的强度，同时也对裙座与筒体的连接方式与结构进行了说明。在计算部分中，主要对筒体、封头材料的选择、壁厚的选取进行了计算，并进行了稳定性校核。对自振周期、地震载荷、风载荷进行了计算，同时又计算了该筒体的轴向强度和稳定性，裙座的设计计算及校核，地脚螺栓座的设计及其强度校核，筋板、盖板及开孔补强的设计计算及校核。最后经过计算和强度校核，设计出了合理的减压精馏塔的结构，并绘制了图纸。关键词：封头,筒体，强度，校核The Design of Vacuum Distillation EquipmentAbstractThis is a design of tower. It i
3、s a rectify tower for oil, which is used in technological process. The design process is mostly designed and calculated according to the GB150-1998” Steel pressure vessels” and JB/T 4710-2005” Steel vertical vessels supported by skirt”. The tower is used by the kind of plate structure, and used by t
4、he cross flow valve tray. The operating transmitter is oil. The tower is the most widely used in petrochemical industry.In the direction part, it is introduced the function and status of the tower in the petrochemical production and the classification of tower, the evolution of plate tower and the c
5、ondition of using it precedently, the structure and merits and demerits of float valve tray, as well as the choice of materials and the selection of the cylinder and head. Then it is also introduced the accessory structure of the tower, which is cylinder, skirt, head, davit, foundation bolt pedestal
6、, ground ring flat-plate, rib plate, and check their force. In addition, it is explained the connect sorts and structures between the skirt and cylinder.In the calculation part, it is very important to choose the materials of the cylinder and head, and the wall thickness. Then it is calculated and c
7、hecked the stability, and calculated the natural vibration period, seismic load signed and checked the skirt, foundation bolt pedestal, rib plate, capping plate and reinforce for open pore. At last, based on the accurate calculation and the force check, the structure of stripping tower for diesel oi
8、l has been designed reasonably and drawn some figures.Key words : Cylindrical shell , Head , Strength , Check2目 录1 前 言12 塔设备的概述22.1 塔设备在石油化工生产中的作用、地位及特点22.2 塔设备的基本要求32.3 塔设备的分类及结构32.3.1塔设备的分类32.3.2 优先选用板式塔的条件42.4 板式塔的结构42.4.1 塔盘42.4.2 筒体52.4.3 封头的结构选择62.4.4裙座的形式及选择62.4.5地脚螺栓的设计72.4.6人孔和手孔72.4.7塔顶吊柱7
9、2.5 塔设备的材料选择82.5.1 各部分材料的选择82.6 塔体与裙座之间的连接82.7 塔设备的防振83 设计计算103.1 设计条件103.2 塔的示意图及主要尺寸103.3 计算部分103.3.1筒体和封头的厚度计算103.3.2塔式容器质量计算123.3.3塔器的基本自振周期计算153.3.4地震载荷及地震弯矩计算163.3.5风载荷和风弯矩计算173.3.6地脚螺栓的计算183.3.7开孔补强194 结 论22参 考 文 献23谢 辞24251 前 言在石油炼厂的生产装置中，气-液两相直接接触进行传质-传热的工艺过程很多。例如，精馏、吸收、解吸、萃取和气体增湿等。这些工艺过程大多
10、数是在塔内完成的。因此，塔设备的性能对炼油、化工装置的生产能力，产品质量和消耗指标以及三废处理和环境保护等各个方面都有重大影响。据统计，在石油炼厂中，塔设备的投资大约占全厂总投资的10%20%,塔设备所消耗的钢材重量约占全厂总钢材消耗量的25%30%。塔设备之所以被大量采用，是因为它能为气-液两相进行传质-传热提供适宜的条件。这些条件除维持一定的塔内压力、温度、气-液流量等等而外，特定的塔内件还从结构上保证了上升的气体与下降的液体有充分的接触时间，接触空间和接触表面积，从而达到较理想的传质-传热效果。塔设备作为气-液两相之间进行传质和传热的设备，已有比较悠久的发展历史。随着生产的发展及对塔器研
11、究工作的逐渐深化和成熟，塔设备应用日益广泛，已成为十分重要的单元设备。作为主要用于传质-传热过程的塔设备，首先必须给气-液两相充分接触创造条件，以获得高的传质-传热效果。此外，为满足生产需要，塔设备还必须能满足下列各项要求：（1）生产能力大，效率高，产品质量好。在较大的气-液负荷下，不至于发生过量的雾沫夹带，拦液或液泛等破坏正常操作的现象。（2）操作稳定，弹性大。当气-液负荷带有较大波动时，塔的操作仍能保持稳定和高的传质-传热效率。（3）流体流动的阻力小。流体通过塔内件的阻力降低。阻力降低的塔内件可提高空塔速度，降低能量消耗，对负压操作，较小的阻力降有利于准确维持系统的真空度，进而提高产品的效
12、率。（4）结构简单，材料耗用量小，制造和安装相比较较为容易。（5）耐腐蚀和不易堵塞，开工周期长，且方便操作和检修。（6）选材要合理，塔设备的选材要综合考虑介质特性，操作条件和经济性等方面的要求。（7）安全可靠，要确保塔设备各受力构件均有足够的刚度，强度和稳定性，满足生产正常进行 。2 塔设备的概述2.1 塔设备在石油化工生产中的作用、地位及特点塔设备是化工，石油化工和炼油，医药，环境保护等工业部门的一种重要的单元操作设备。它的作用是实现汽液相或液液相之间的充分接触，从而达到相际间进行传质及传热的目的。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
13、的湿法净值和干燥，以及兼有气液两相传质和传热增湿，减湿等。 塔设备应用广而量大，其设备投资费用占整个工艺设备费用的较大比例，在化工或炼油厂中，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。因此，塔设备的设计和研究受到化工和炼油工业的极大重视。在石油，化工等生产过程中，常常需要将混合物质（气态或液态）分离成为较纯的物质，通常采用精馏，吸收，萃取等方法。这些生产过程称为物质分离过程或物质传递过程，它们大多是在塔设备内进行的。塔类设备的型式种类繁多，用途广泛，是完成炼油加工过程或其他化工生产过程的主要场所。塔设备一般都有庞大的外形，设备直
14、径最大可达十多米，高度达数十米，金属重量达数百吨，通常安装在露天。 在化工，石油化工及炼油厂中，由于炼油工艺和化工生产工艺过程的不同，以及操作条件的不同，塔设备内部结构型式和材料也不同。塔设备的工艺性能， 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，都有重要的影响。 在石油炼厂和化工生产装置中，塔设备的投资费用占整个工艺设备费用的25.39%.塔设备所消耗的钢材重量在各类工艺中所占的比例也较多，例如在年产250万吨常减压炼油装置中耗用的钢材重量占62.4%，在年产60120万吨催化裂化装置中占48.9%.因此，塔设备的设计研究，对石油，石化等工业的发展起
15、着重要的作用。 目前石油炼厂中应用最多的塔设备是各种分馏塔，也叫精馏塔。如常减压装置的常压分馏塔，减压分馏塔可将原油分割成汽油，煤油，柴油及润滑油等；铂重整装置的分馏塔，将苯类混合物分类为苯，甲苯，二甲苯等；烷基化装置中丙烷分馏塔可将液态烃分馏为丙烷丙烯，异丁烷等馏分。2.2 塔设备的基本要求 塔设备除了应满足特定的石油化工工艺的条件（如温度，压力及腐蚀）外，设计中还应该考虑下列基本要求：（1）生产能力大，即气，液处理量大；（2）分离效率高，即气，液相能充分接触；（3）适应能力强及操作弹性大，即对各种物料性质的适应性强并且在复合波动时能维持操作稳定，保持较高的分离效率；（4）流体的流动阻力小，
16、即气相通过每层塔板或者单位高度填料层的压强降小；（5）结构见到可靠，材料耗用量少，制造安装容易，以达到降低设备投资的目的。事实上，任何一个塔设备能同时满足以上诸项要求是有困难的。因此，在实际生产中，应根据生产需要及经济合理的要求，找出主要矛盾，正确处理上述各项要求。2.3 塔设备的分类及结构2.3.1塔设备的分类塔设备经过长期发展，形成了型繁多的结构，以满足各方面的特殊需要。为了便于比较和研究，人们从不同的角度对塔设备进行分类，常见的分类方法有： 按操作压力分有加压塔、常压塔及减压塔； 按单元操作分有精馏塔、吸收塔、介吸塔、萃取塔、反应塔、干燥塔等； 按内件结构分有填料塔、板式塔。目前工业上应
17、用最广泛的是填料塔及板式塔。填料塔属于微分接触型的气液传质设备。塔内以填料作为气液接触和传质的基本构件。液体在填料表面呈膜状自上而下流动，气体呈连续相自下而上与液体作逆流流动，并进行气液两相间的传质和传热。两相的组分浓度或温度沿塔高呈连续变化；板式塔是一种逐级接触的气液传质设备。塔内以塔板作为基本构件，气体自塔底向上以鼓泡或喷射的形式穿过塔板上的液层，使气-液相密切接触而进行传质与传热，两相的组分浓度呈阶梯式变化4。塔的主要结构由塔体、端盖、支座、接管、物料进出口、塔内附件和塔外附件等组成。塔体是塔设备的外壳，用钢板卷制而成，其直径随处理量及操作条件而定。常见的塔体由等直径等厚度的圆筒和上下封
18、头组成。对于大型塔设备，为了节省材料也可采用不等直径，不等厚度，等直径不等厚度的塔体。塔体的壳壁厚度除了满足工艺条件下的强度要求外，还应考虑风力、地震、偏心载荷所引起的强度和刚度，以及水压试验，吊装、运输、开停工的情况下，塔体的强度及稳定性要求。塔设备的端盖多为标准椭圆形，用钢板压制焊接而成。减压塔为了承受较高的压力，多采用半球形端盖。塔体支座是支撑塔体并与基础连接的部件，塔体常采用裙座支撑。接管用以连接工艺管线，使之与相关设备连成封闭的系统。有物料进出口接管，进排气接管，侧线进出口管，安装检修用人孔，手孔接管，各种化工仪表接口等。塔体内件是完成工艺过程，保证产品质量的主要部件之一。内件包括塔
19、盘、降液管、溢流堰、紧固件、支撑件和除沫器等。塔设备的外部附件包括吊柱，支撑保温材料的支撑圈以及平台扶梯等。2.3.2 优先选用板式塔的条件a.塔内液体滞液量较大，操作负荷变化范围较宽，对进料浓度变化要求不敏感，操作易于稳定；b.液相负荷较小；c.含固体颗粒，容易结垢，有结晶的物料，因为板式塔可选用液流通道较大的塔板，堵塞的危险较小；d.在操作过程中伴随有放热或需要加热的物料，需要在塔内设置内部换热组件，如加热盘管, 需要多个进料口或多个侧线出料口。这是因为一方面板式塔的结构上容易实现，此外，塔板上有较多的滞液以便与加热或冷却管进行有效地传热；e.在较高压力下操作的蒸馏塔仍多采用板式塔。 2.
20、4 板式塔的结构板式塔的总体结构包括塔顶的气液分离部分，塔底的液体排出部分及裙座。塔顶的气液分离部分具有较大的空间，以降低气体上升速度，便于液滴从气相中分离出来。有的塔顶为了除掉气相中雾滴和泡沫，还装有除沫装置。塔的中部是塔盘和溢流装置，气液两相充分接触，以达到传质的目的。塔底是塔釜，具有较大的空间。用于储存部分液体。2.4.1 塔盘板式塔的塔盘可分为溢流式和穿流式两类。溢流式塔盘上有降液管，塔盘上的液层高度可通过调节溢流堰的高度来改变。因此，操作弹性较大并且能保持一定的效果。穿流式塔盘上的气体和液体同时穿过孔道流动，因而处理能力大，压力降较小，但塔盘效率及操作弹性较小。塔盘按其塔径的大小及塔
21、盘的结构特点可分为整体式塔盘及分块式塔盘。当塔径DN700mm时，采用整块式塔盘；塔径DN800mm时，宜采用分块式塔盘。本设备采用的是分块式塔盘。以下研究分块式塔盘。直径较大的板式塔，为便于制造、安装、检修，可将塔盘板分成数块，通过人孔送入塔内，装在焊于塔体内壁的塔盘支撑件上。分块式塔盘的塔体，通常为焊制整体圆筒，不分塔节。塔盘的分块，应结构简单，装拆方便，具有足够的刚性，且便于制造，安装和维修。通常将塔盘板冲压成带有折边，使其具有足够的刚性，这样既使塔盘结构简单，而且又可以节省钢材。为进行塔内清洗和维修，使人能进入各层塔盘，在塔盘板接近中央处设置一块通道板。各层塔盘板上的通道板最好开在同一
22、垂直位置上，以利于安装和拆卸。有时也可用一块塔盘板代替通道板。在塔体的不同高度处，通常开设有若干个人孔，人可以从上方或下方进入。因此，通道板应为上、下均可拆的连接结构。连接结构中，主要的紧固件是椭圆垫板及螺栓。为保证拆装的迅速，方便，紧固件通常采用不锈钢材料。塔盘板与支承圈的连接用卡子，卡子由卡板，椭圆垫板，圆头螺钉及螺母等零件组成。 2.4.2 筒体筒体的作用是提供工艺所需的承压空间，是压力容器最主要的受压元件之一，其内径和容积往往由工艺计算确定。圆柱形筒体（即圆筒）是工程中最常用的筒体结构。筒体直径较小（一般小于500mm）时，圆筒可用无缝钢管制作，此时筒体上没有纵焊缝；直径较大时，可用钢
23、板在卷板机上卷成圆筒或用钢板在水压机上压制成为半个圆筒，再用焊缝将两个焊在一起，形成整圆筒。由于缝的方向与圆筒的纵向平行，因此称之为纵焊缝；若容器的直径不是很大，一般只有一条纵焊缝，筒体的焊缝有两条或者两条以上者，容器的直径就会很大。另外长度较短的容器可直接在一个圆筒的两端连接封头，构成一个封闭的压力空间，也就制成一个压力容器的外壳。但当容器较长时，由于钢板幅面尺寸的限制，就需要先用钢板卷焊成若干个筒节，再由两个或多个筒节组焊成所需长度的筒体。筒体与筒体之间，筒体与端节部封头之间的连接焊缝由于其方向与筒体轴向垂直，因此称为环向焊缝，简称环焊缝。圆筒按其结构可分为单层式和组合式两大类。单层式筒体
24、在厚度方向是由一整体材料所构成，也就是器壁只有一层，单层筒体按其制造方式又可分为单层卷焊式，整体锻焊式，锻焊式等几种。整体锻造式筒体的材料晶相组织致密，强度高，因而质量较好，特别适合焊接性能较差的高强度钢所造成超高压容器。但制造时需要非常大的冶金，锻造和机加工设备，材料消耗量大，钢材利用率低（仅为26%29%）机械加工量大，因此只用于内径300800mm长度不超过12m的小型超高压容器。组合式筒体的厚壁在厚度方向是由两层以上的互不连续的材料构成6。2.4.3 封头的结构选择根据几何形状的不同，封头可分为球形、椭圆形、碟形、球冠形、锥壳和平盖等几种，其中球形、椭圆形、碟形和球冠形封头又统称为凸形
25、封头。对于受均匀内压封头的强度计算，由于封头和筒体相连接，所以不仅需要考虑封头本身因内压引起的薄膜应力，还需要考虑封头与圆筒连接处的不连续应力，连续处总应力的大小与封头的几何形状和尺寸，封头与筒节厚度的比值大小有关系。但在导出封头厚度设计公式时，主要利用内压薄膜应力作为依据。而将因不连续效应产生的应力增强以应力增强系数的形式引入厚度计算公式中，应力增强影响力解析导出，并辅以实验加以修正。由于封头的椭圆形部分经曲率变化平滑连续，故应力分布比较均匀，且椭圆形封头深度较半球形封头小得多，易于冲压成型。目前，工程上一般都采用限制椭圆形封头最小厚度的方法。如GB150-1998规定的标准椭圆形封头的厚度
26、不小于封头内直径的0.15%，非标准的椭圆形封头有效厚度应不小于0.30%。2.4.4裙座的形式及选择裙座的形式有两种，一种是圆筒形裙座；一种是圆锥形裙座。一般情况下，常采用圆筒形裙座。圆筒形裙座制造方便，经济合理故广泛应用。但对于受力比较差的情况下，塔径小且高的情况下（如DN25，或DN1000,且H/DN30）防止风载荷或地震载荷引起弯矩造成塔翻倒，需要配置较多的地脚螺栓及具有足够大承载面积的基础环。此时，圆筒形裙座的结构尺寸往往满足不了这么多地脚螺栓的合理布置，因而只能用圆锥形裙座。圆柱形裙座结构简单，设计圆锥形裙座时应注意：由于锥体与塔体连接处的焊缝在弯曲和剪切应力作用下引起的应力突变
27、也随的增大而增大，所以圆锥形裙座的角不宜超过15。本设计采用的是圆柱形裙座4。2.4.5地脚螺栓的设计地脚螺栓的作用是提高塔设备固定在混凝土基础上，以防风弯矩或地震弯矩等使其发生倾倒，在重力和弯矩作用下使其倾倒。如果迎风侧地脚螺栓承受的应力0，则表示塔设备自身稳定而不会倾倒，原则上可不设地脚螺栓，但为了固定设备的位置，还应设置一定数量的地脚落栓；一般为4的倍数。如果0，则必须安装地脚螺栓，并进行计算。地脚螺栓座是指盖板、垫板和筋板及基础环组合体；这种结构的地脚螺栓座对预埋地脚螺栓和埋地脚螺栓都适用。地脚螺栓一般用Q235-A钢，高塔可用20号钢，当设计温度低于零下20时，由风载荷和地震载荷控制
28、的塔选用16MnR钢。地脚螺栓的最小腐蚀裕量应取3mm，碳钢裙座的单面腐蚀裕量不小于1.0mm；内外层均有防火层时，可不考虑腐蚀裕量。为了便于地脚螺栓的安放，而且考虑到混凝土基础强度，地脚螺栓的间距一般为450mm，最小为300mm。不同直径的裙座所适用的地脚螺栓个数范围也不同，为了使地脚螺栓有足够的刚度，除单环地脚螺栓外一般最小直径不小于M249。2.4.6人孔和手孔人孔是安装或检修人员进入塔器的唯一通道。人孔的设置应便于人员进入任何一层塔板，但由于设置人孔处的塔板间距要增大，且人孔设置过多，使制造时塔体的弯曲度难以达到要求，所以一般的塔板，每层120层设置一个人孔，板间距小的塔按塔板数考虑
29、，但在气体液体进出口等一些此类经常需要检修的部位，应该增设人孔，在塔顶和塔釜，也应设一个人孔。在设置人孔处，塔板间距不得小于600mm，塔体上宜采用垂直吊盖人孔或回转人孔。人孔设置应考虑设计压力，设计条件，设计温度，特殊材料性能及安装环境等因素。人孔法兰的密封面形式及垫片用材，一般与塔的接管法兰相同。操作温度高于350时，应采用对焊人孔法兰，人孔采用JB标准，按设计压力及公称直径选取。手孔是按小直径塔而设，以便于塔内部件的清理检修或拆装11。2.4.7塔顶吊柱为了方便室外较高的整体塔装填、补充、更换填料、安装和拆卸塔内件，塔顶需要设置吊柱。对于分段的塔，内件的装拆往往在塔体拆开后进行，所以分段
30、塔可以不设吊柱吊柱的方位应使吊柱的中心线与人孔的中心线有合适的角度，使人能站在平台上操纵手柄，使吊柱的垂直线可以转到人孔附近，以便从人孔装入或取出塔内件。其中吊柱通常采用20号钢无缝钢管，其它部件可采用Q235-A和Q235AF，吊柱与塔的连接衬板应与塔体材料相同。2.5 塔设备的材料选择压力容器的用钢材料。压力容器用钢的其本要求是有较高的强度，良好的塑性、韧性、制造性能与介质相容性。2.5.1 各部分材料的选择裙座不与塔内介质直接接触，不承受塔内介质的压力，因此不受压力容器用材料的限制，可选用较经济的普通碳素钢结构。常用的裙座材料为Q235AF及Q235-A，考虑到Q235AF有缺口敏感及夹
31、层等缺陷。因此，不能用于常温操作，裙座设计温度高于-20，且不以风载荷确定裙座筒体厚度的场合。如果裙座温度低于或等于20时，裙座材料应选择16Mn。如果塔的下封头材料为低合金钢或高合金钢，在裙座顶部应增设与材料相同的短节，操作温度低于0或高于350时，短节长度按影响范围确定（温度），通常短节长度可按保温层厚度的四倍选取，且不小于500mm，塔底温度为0350时，可考虑采用异种钢的过渡，18-8型不锈钢可与任何碳素钢之间过渡。过渡短节长度可取为200300mm14。2.6 塔体与裙座之间的连接压力容器各受压部件的组装都采用焊接形式，焊接接头形式一般由被焊接两金属的相互结构位置来决定。通常分为对接
32、接头，角接接头，搭接接头。本设计采用对接形式连接塔体与裙座。对接接头是由两个相互连接零件在接头平面处于同一平面或同一弧面内进行的焊接接头。这种焊接接头受热均匀，受力均匀，便于无损检测，焊接后质量容易保证。搭接由两相互连接零件在接头处不连续，承载后接头部位受力情况较差，在压力容器中，用于加强圈与壳体，支座与器壁的连接。2.7 塔设备的防振如果塔设备产生共振，轻者使塔产生严重弯曲、倾斜，塔板效率下降，影响塔设备的正常操作，重者使塔设备导致严重破坏，造成事故。因此，在塔的设计阶段就应采取措施以防止共振的发生。（1）增大塔的固有频率降低塔高，增大内径，可降低塔的高径比，增大塔的固有频率或提高临界风速，
33、但这必须在工艺条件许可的情况下进行，增加塔的厚度也可有效地提高固有频率，但这样会增加塔的成本。（2）采用扰流装置合理地布置塔体上的管道、平台、扶梯和其他的连接件可以消除或破坏卡曼旋涡的形成。在沿塔体周围焊接一些螺旋型板可以消除旋涡的形成或改变旋涡脱落的方式，进而达到消除过大振动的目的。此方法在某些装置上已获得成功。螺旋板焊接在塔顶部1/3塔高的范围内，它的螺距可取为塔径的5倍，板高可取塔径的1/10。（3）增大塔的阻尼增加塔的阻尼对控制塔的振动起着很大的作用。当阻尼增加时塔的振幅会明显下降。当阻尼增加到一定数值后，振动会完全消失。塔盘上的液体或塔内的填料都是有效阻尼物。研究表明，塔盘上的液体可
34、以将振幅减小10%左右。3 设计计算3.1 设计条件表3-1 设计条件设计压力（MPa）0.1设计温度()410介质丙苯腐蚀裕量（mm）4焊接接头系数0.85抗震设防烈度7度0.15g场地土类型类（第一组）地面粗糙度类型B类基本风压450N/m保温材料岩棉保温层厚度（mm）1003.2 塔的示意图及主要尺寸图3-1 示意图3.3 计算部分3.3.1筒体和封头的厚度计算筒体和封头材料选用20R（屈服强度,许用应力，设计温度，大圆筒直径=6400，小圆筒的直径。（1） 对于大圆筒， ，410时20R的弹性模量假设则：由给出的设计条件可以知道此外压圆筒上必须设置加强圈，将长圆筒转化为短圆筒，加强圈的
35、最大间距为：取加强圈的间距，,通过查GB1501998图62及结合内插法得=,然后查GB150-1998图6-4，及结合内插法得:当时，=46.5： 假设符合要求。（2）与大圆筒相连接的球壳 假设，14，, 通过查GB150-1998图6-4及结合内插法得=54.5： 假设符合要求。（3）对于小筒体假设，则12，3232，=3764.5mm，小筒体上也要设置加强圈，取。，通过查GB150-1998图6-4及结合内插法得，=50=0.186. 假设符合要求。（4）与小筒体连接的球壳 假设 ，则12， =0.0009通过查GB150-1998图6-4及结合内插法得B=66MPa 假设符合要求。3.
36、3.2塔式容器质量计算圆筒壳，裙座壳和封头的质量： 附属件质量： 内构件质量： 保温层质量： 平台、扶梯质量（笼式扶梯单位质量40）： + 物料质量： 水压试验时质量： 塔式容器操作质量： 塔式容器最大质量： 塔式容器最小质量： 将全塔沿高分成8段，其中裙座分为2段，筒体分为6段（如图3-2所示），其各段质量列入表3-3中。图3-2 分段图 表3-3 段号1234567810683.727086.817236.417236.417236.417236.417236.48305.401809.620267202672026720267202670001987.61987.61987.61987.
37、61987.61096.1729.32008.81278.31278.31278.31278.31278.31234.402517.614098.714098.714098.714098.714098.70031904.4155623.4155623.4155623.4155623.4155623.4420891264532218.9548685486854868548685486813515.41264564123.9196392.7196392.7196392.7196392.7196392.753086.81264532218.930547.630547.630547.630547.63
38、0547.613226.73.3.3塔器的基本自振周期计算塔段号12345678备注 ，1264532218.9548685486854868548685486813515.4 ，150068031320617866227062754632386374870.658156.5194984827.99910.617695.128757.410185.4=74283.4 40.1681029.562105362=1.610 2.90138102.90138100.3123110=0.0000560.000000309=0.00005630.0001390.0000560.0000029=0.000
39、198TST=114.8=3.72表3-4 3.3.4地震载荷及地震弯矩计算将塔沿高度方向分成8段，视每段高度之间的质量为作用在该段高度1/2处的集中质量，各段集中质量对该截面所引起的地震力地震弯矩列于表3-5。表3-5塔段号12345678备注1264532218.9548685486854868548685486813515.4150068031320617866227062754632386374870.07351.8078.32713.118.7725.0831.9819.80 0.00431.0112.6331.2964.21114.6186.471.20=0.01350.12700
40、.34340.54040.77431.03461.32001.6426= =63.301517.316986.9410995.1815754.1921150.3626857.218232.060.1892.1927.2469.80312.45815.11417.7665.067=71.543=0.65=0.650.16=0.104 =0.75=0.75341666=256249.5=0.104256249.59.81=25760.5683.053789.2732609.0683529.764485.7545442.16397.0061824.47525760.325077.3242882167
41、918149.313663.68221.51824.5各计算截面的地震弯矩（因为20m ，=6627通过查表JB/T4710-2005表8-4及结合内插法得 =3.30 同理 ， ， ， ， ， ， ,.因为该塔式容器6.815 所以不考虑横向风振（1）0-0截面风弯矩：=4.5429（2）-截面风弯矩：=3.874（3）-截面风弯矩：=2.613.3.6地脚螺栓的计算地脚螺栓承受的最大拉应力按下式计算：取0.32。地脚螺栓的螺纹小径为：故取地脚螺栓为M36,24个。3.3.7开孔补强（1）塔口，取接管，接管材料为10号钢。强度削弱系数： 接管有效厚度： 开孔所需补强面积： = =17064.
42、96 有效宽度B， 取大值故。有效高度，外侧有效高度取小值故mm。内侧有效高度。封头多余金属面积： =1408 接管计算厚度： 接管多余金属面积： mm接管区焊缝面积（焊脚取6.0mm）：有效补强面积： 9696.5mm因为AA，所以开孔后需要另行补强,补强面积为:A=-=17064.96-9296.5=7368.45mm（2）人孔，接管材料为10号钢。强度削弱系数： 接管有效厚度：开孔所需补强面积： 7317.12有效宽度B，取大值故。有效高度，取塔体多余金属面积： =- 接管计算厚度：接管多余金属面积： =接管区焊缝面积（焊脚取6.0mm）：有效补强面积： 因为AA，所以开孔后需要另行补强,补强面积为:A=-通过对筒体稳定性校核，轴向应力，轴向强度以及稳定性校核，地脚螺栓的强度校核，以及塔体与筒体裙座对接焊缝校核，均满足设计要求，该设计合格10。4 结 论通过此次对减压精馏塔的设计，使我全面的对大学所学的专业知识系统的复习了一遍，也对所学的知识有了新的认识新的理解。与此同时，这些新