筛板式精馏塔机械设计说明书

一、塔设备课程设计任务书 ㈠设计课题

筛板式精馏塔机械设计 ㈡工艺条件

物料名称：甲醇-水 设计压力：0.1MPa 设计温度：100?C

3物料平均密度：957kgm

产品特性：易燃、有毒

2设计基本风压值：300Nm

地震烈度：7度 ㈢工艺尺寸 塔内径 1400 堰高 50 管口 符号 a b c d e f 公称尺寸 Dg273 Dg38 Dg325 Dg38 Dg20 Dg38 用途 进料管口 出料管口 塔顶蒸汽出口 回流液口 液面计接口 釜液出口 精馏段板数 33 筛孔直径 6 提留段板数 17 孔间距 24 板间距 500 堰长 980 塔顶蒸汽出口管径 Dg200 设计要求 1、筛板精馏塔机械设计及整体结构设计。

2、绘制筛板式精馏塔装配图（一张一号图纸） 二、设计方法及步骤 1、材料选择

设计压力p?0.1MPa，属于低压分离设备，一类容器，未提技术要求；产品特性为易燃、易挥发；设计温度为100?C,介质为甲醇和水，年腐蚀欲度很小，考虑到设备材料经济性，筒体，封头和补强圈材料选用Q245R，裙座选用Q235A。 2、塔设备主要结构尺寸的确定

㈠塔高

1）塔主体高度

HZ??33?17?1??500?24500mm 2）塔的顶部空间高度

Ha?1500mm 3）塔的底部空间高度

Hb?2000mm 4）裙座高度

HS?3000mm 5）封头高度

Hc?390mm 6）塔高

H?HZ?Ha?Hb?HS?Hc?24500?1500?2000?3000?390?31390mm 取H?32000mm?32m

H1?HZ?Ha?Hb?HS?24500?1500?2000?3000?31000mm?31m ㈡塔径

1）筒体厚度计算

??2??t???ppDi?0.1?1400?0.56mm

2?147?0.85?0.1式中：??t?——材料的许用应力。Q245R在100?C厚度为3~16mm时，

??t??147MPa。

?——塔体焊接接头系数。采用双面对接焊，局部无损探伤，??0.85 名义厚度?n???C?0.56?2.3?2.86mm 厚度附加量C?C1?C2?0.3?2?2.3mm

C1——厚度负偏差。按JBT709中的B类要求Q245R负偏差取C1?0.3mm。 C2——腐蚀裕量。取C2?2mm。

对于碳素钢、低合金钢制容器?min?3mm，故按刚度条件，筒体厚度仅需3mm，但考虑此塔较高，风载荷较大，取塔体名义厚度?n?10mm。

有效厚度?e???C?10?2.3?7.7mm

2）封头厚度计算

采用标准椭圆封头，K=1。因为封头的椭球部分经线曲率变化平滑连续，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，是目前中，低压容器中应用比较多的封头之一。封头曲面高350mm，直边高度40mm。

??2??t???ppDi?0.1?1400?0.56mm

2?147?0.85?0.5?0.1名义厚度?n???C?0.56?2.3?2.86mm

为了便于焊接，取封头和筒体等厚，故封头名义厚度?n?10mm，有效厚度

?e?7.7mm。

3）筒体外径

Do?Di?2?n?1400?2?10?142mm

3、塔的载荷分析 ㈠质量载荷

1）塔体和裙座质量

查《石油化工设备设计便查手册》表2-1-1以内经为公称直径的封头尺寸可得封头质量为m封头?177.92kg，Q245R密度??7.85?103kgm3。

m01?2m封头???D42o?Di2H1??1?177.92????1.4242?1.42?31?7.85?10?5?11136kg?

2）塔内件质量

塔内筛板塔盘数n塔盘?50，筛板塔盘质量m塔盘?65kgm2

43）保温材料质量 m02??Din塔盘m塔盘??4?1.42?50?65?5003kg

选择超细玻璃棉毡未保温材料，密度?棉毡?20kgm3，厚度取100mm，封头内表面积S=2.3005m2

m03?????D4o?0.1??Do2HZ??2S?0.1?22????1.42?0.1?4?1.422?24.5?20?2?2.3005?0.1?20?123kg?

4）操作平台及扶梯质量

环形平台，每7m安装一层，共4层，宽度1.2m，单位质量150kgm2，包角180?C；笼式扶梯，单位质量40kgm2。

m04?40?32????1.57?2.4?42?1.572?150?4??180?4413kg 3605）操作时物料质量

堰高50mm，物料平均重度957kgm2。

46）塔附件质量 m05???1.42?0.05?957?50?3683kg

ma?0.2m01?0.2?11136?2228kg 7）水压试验时充水质量

??????mw??Di2HZ?2V??水???1.42?24.5?2?0.4208??1000?38557kg

?4??4?8）塔设备在正常操作时的质量

mo?m01?m02?m03?m04?m05?ma?11136?5003?123?4413?3683?2228?26586kg9）他设备在水压试验时的最大质量

mmax?m01?m02?m03?m04?mw?ma?11136?5003?123?4413?38557?2228?61460kg10）

塔设备在停工检修时的最小质量

mmin?m01?0.2m02?m03?m04?ma?11136?0.2?5003?123?4413?2228?18901kg㈡风载荷

安装在室外的塔设备将受到风力的作，使塔产生应力、变形和振动。 1）风力计算

塔设备中第i计算段所受的水平风力可由下式计算

Pi?K1K2ifiqoliDei 式中

Pi——塔设备中第i段的水平风力，N； Dei——塔设备中第i段迎风面的有效直径，m；

fi——风压高度变化系数，查《过程设备设计》P304表7-5；

qo——各地区的基本风压，qo?Nm2； ，m； li——塔设备各计算段的计算高度（见图）

K1——体型系数，K1?0.7；

K2i——塔设备中第i计算段的风振系数。

① 风压

风压计算时，对于高度在10m以下的塔设备，按一段计算，以设备顶端的风压作为整个塔设备的均布风压；对于高度超过10m的塔设备，可分段进行计算，每10m分为一个计算段，余下的最后一段高度取其实际高度，如图所示，将塔高分成三段，其中任意计算段的风压为

qi?fiqo

式中qi——第i段的风压，Nm2。 ② 风振系数K2i

对塔高H?20m的塔设备，取K2i?1.70。而对于塔高H?20m时，则K2i按下式计算

K2i?1?式中

??i?Zifi

?——脉动增大系数，其值按《过程设备设计》P305表7-6确定；

?i——第i段的脉动影响系数，其值按《过程设备设计》P305表7-7确定；

?Zi——第i段的振型系数，其值按《过程设备设计》P305表7-8确定.

③ 塔设备迎风面的有效直径Dei

塔设备迎风面的有效直径Dei是该段所有受风构件迎风面的宽度总和。 当笼式扶梯与塔顶管线布置成180?时

Dei?Doi?2?si?K3?K4?d0?2?pi 式中

Doi——塔设备各计算段的外径，m；

?si——塔设备各计算段保温层的厚度，m；

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