第5章 塔设备设计

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1、第5章塔设备设计5.1塔设备的分类和总体结构5.1.1塔设备的分类塔设备的分类方法很多。按单元操作可分为精料塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔等；最常用的是按塔的内件结构分为板式塔(图5-1)和填料塔(图5-2)两大类。板式塔和填料塔的特点见表5-l。表5-1塔的主要类型及特点类型板式塔填料塔结构特点塔内设置有多层塔板每层板上装配有不同型式的气液接触元件，如泡罩、浮阀等塔内设置有多层整砌或乱堆的填料，如拉西环、鲍尔环、鞍型填料等填料为气液接触的基本元件操作特点气液逆流逐级接触微分式接触，可采用逆流操作，也可采用并流操作设备性能空塔速度（

2、亦即生产能力）高效率稳定压力降大液气比的适应范围大持液量大空塔速度（亦即生产能力）低小塔径、小填料的塔效率高。直径大效率低压力降小要求液相喷淋量较大持液量小制造与维修直径在600mm以下的塔安装困难检修清理容易金属材料耗量大造价比板式塔便宜检修清理困难可采用非金属材料制造适用场合处理量大操作弹性大带有污垢的物料处理强腐蚀性物料液气比大真空操作要求压力降小5.1.2塔设备的总体结构塔设备的总体结构均包括：塔体、内件、支座及附件。塔体是典型的高大直立容器，多由筒节、封头组成。当塔体直径大于800mm时，各塔节焊接成一个整体；直径小的

3、塔多分段制造，然后再用法兰连接起来。内件是物料进行工艺过程的地方，由塔盘或填料支承等件组成。支座常用裙式支座。附件包括人、手孔，各种接管、平台、扶梯、吊柱等。8989图5-1板式塔1—吊柱；2—排气口；3—回流液入口；4—精馏段塔盘；5—壳体；6—进料口；7—人孔；8—提馏段塔盘；9—进气口；10—裙座；11—排液口；12—裙座人孔图5-2填料塔1—吊柱；2—排气口；3—喷淋装置；4—壳体；5—液体再分配器；6—填料；7—卸填料人孔；8—支撑装置；9—进气口；10—排液口；11—裙座；12—裙座人孔895.2塔设备设计的内容和步

4、骤5.2.1塔设备设计的内容塔设备设计包括工艺设计和机械设计两方面。本课程设计是把工艺参数、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。塔设备设计任务书内容和格式常按表5-2。89表5-2塔设备设计任务书简图与说明比例设计参数及要求工作压力，MPa1.0设计寿命设计压力，MPa1.1填料形式、规格、容积工作温度，℃170填料的密度，kg/m3设计温度，℃200填料的堆积方式介质名称浮阀（泡罩）规格/个数介质密度，kg/m3800浮阀（泡罩）间距，

5、mm传热面积，m2保温材料厚度，100基本风压，N/m2400保温材料密度，kg/m3300地震基本烈度8塔盘上存留介质层高度100场地类别Ⅱ壳体材料16MnR塔形内件材料塔板数目70裙座材料Q235-A塔板间距偏心质量4000腐蚀速率偏心距2000接管表符号公称尺寸DN连接面形式用途符号公称尺寸DN连接面形式用途a1.2人孔g100突面回流口b1.232突面温度计h1~425突面取样口c450突面进气口i1，215突面液面计d1.2100突面加料口j125突面出料口e1.225突面压力计k1~8450突面人孔f450突面排气口

6、条件内容修改修改标记修改内容签字日期修改标记修改内容签字日期备注单位名称工程名称设计项目条件编号设备图号位号/台数提出人日期5.2.2塔设备设计的步骤在阅读了设计任务书后，按以下步骤进行塔设备的机械设计。895.2.2.1进行强度、刚度和稳定性计算包括如下内容：了解设计条件；选材；按设计压力计算塔体和封头壁厚；塔设备质量载荷计算；风载荷与风弯矩计算；地震载荷与地震弯矩计算；偏心载荷与偏心弯矩计算；各种载荷引起的抽向应力；塔体和裙座危险截面的强度与稳定校核；塔体水压试验和吊装时的应力校核；基础环设计；地脚螺栓计算。5.2.2.2进

7、行结构设计(1)板式塔结构设计内容如下：①塔体与裙座结构；②塔盘结构是板式塔的主要结构部分，包括塔盘板，降液管，溢流堰，紧固件和支承件等；③除沫装置，用于分离气体中夹带的液滴，多位于塔顶出口处；④设备接管，包括用于安装、检修塔盘的人(手)孔，气体和物料进出口的接管，以及安装化工仪表的接管等；⑤塔附件，包括支承保温材料的保温圈，吊装塔盘用的吊柱以及扶梯、平台等。(2)填料塔结构设计内容如下：①塔体与裙座结构；②喷淋装置；③液体再分布器；④填料支承结构；⑤塔附件。5.3塔设备的强度和稳定性计算根据课程设计的特点，着重介绍等截面、等壁

8、厚塔设备的设计计算。5.3.1塔设备的载荷分析和设计准则塔设备在操作时主要承受的以下几种载荷作用：操作压力、质量载荷、地震载荷、风载荷、偏心载荷。各种载荷示意图及符号见图5-3。89图5-3塔设备各种载荷示意图及符号(a)质量载荷；(b)地震载荷；(c)风载荷；