板式精餾塔的設(shè)計(jì)

馮躍天，閆紹峰，王一鳴，趙 兵

（遼寧工業(yè)大學(xué) 機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院，遼寧 錦州121001）

1 設(shè)計(jì)方案的選擇

1.1 主要技術(shù)參數(shù)

操作壓力：0．4MPa；操作溫度：120℃；操作介質(zhì)：乙醇、丙醇、水；塔體內(nèi)徑：1000mm；塔高：24300；塔盤層數(shù)：65。

1.2 設(shè)計(jì)方案的選擇

板式塔為逐級(jí)接觸式氣液傳質(zhì)設(shè)備，它主要由圓柱形殼體、塔板、溢流堰、降液管及受液盤等部件構(gòu)成。其原理為：液體依靠重力作用，由上層塔板的降液管流到下層塔板的受液盤，然后橫向流過(guò)塔板，從另一側(cè)的降液管流至下一層塔板。溢流堰的作用是使塔板上保持一定厚度的液層。氣體則在壓力差的推動(dòng)下，自下而上穿過(guò)各層塔板的氣體通道（泡罩、篩孔或浮閥等），分散成小股氣流，鼓泡通過(guò)各層塔板的液層。在塔板上，氣液兩相密切接觸，進(jìn)行熱量和質(zhì)量的交換。已知最高工作壓力為0．4MPa，工作溫度為30℃屬于常溫，介質(zhì)為異丁烯、甲醇，無(wú)腐蝕。另考慮到加工工藝以及適用性方面選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭。在壓力容器設(shè)計(jì)選材時(shí)要根據(jù)壓力、溫度、介質(zhì)情況以及材料的使用性能、工藝要求和經(jīng)濟(jì)性合理選材，故該設(shè)計(jì)選用板式塔。

2 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算

2.1 計(jì)算參數(shù)

取Pc＝0．44MPa

2.2 殼體厚度的確定

2.3 封頭厚度確定

2.4 校核水壓

水壓試驗(yàn)最低壓力為：

應(yīng)力校核

水壓校核符合要求。從上面計(jì)算可知，該板式塔滿足題設(shè)要求，故所設(shè)計(jì)板式塔工藝參數(shù)合理。

3 強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算

3.1 環(huán)向應(yīng)力計(jì)算

3.2 軸向應(yīng)力計(jì)算

4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖1 板式精餾塔裝配圖

4.2 塔盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖2 塔盤結(jié)構(gòu)圖

4.3 焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖3 接管結(jié)構(gòu)圖

圖4 對(duì)接焊縫結(jié)構(gòu)圖

圖5 帶補(bǔ)強(qiáng)圈的焊接結(jié)構(gòu)

4.4 支座結(jié)構(gòu)

塔體常采用裙座支承。裙座形式根據(jù)承受載荷情況不同，可分為圓筒形和圓錐形兩類。圓筒形裙座制造方便，經(jīng)濟(jì)上合理，故應(yīng)用廣泛。但對(duì)于受力情況比較差，塔徑小且很高的塔，為防止風(fēng)載或地震載荷引起的彎矩造成塔翻倒，則需要配置較多的地腳螺栓及具有足夠大承載面積的基礎(chǔ)環(huán)。

5 結(jié) 語(yǔ)

本塔鋼殼部分按GB/T4710-2005《碳素鋼及不銹鋼容器技術(shù)條件》進(jìn)行制造，實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)收。襯鋁部分按JB/T4734-2002《鋁制焊制容器技術(shù)條件》進(jìn)行制造，試驗(yàn)和驗(yàn)收，設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)完全模擬錦州某公司的在役設(shè)備，設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果與工程實(shí)際基本一致；圖紙結(jié)構(gòu)合理，表達(dá)清楚。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，設(shè)備結(jié)構(gòu)有所改進(jìn)，精餾效果明顯提高，熱量質(zhì)量交換程度更深，達(dá)到了高效節(jié)能的目的。

本設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊；塔盤清洗方便；主要應(yīng)用于逐級(jí)接觸式氣液傳質(zhì)場(chǎng)合。 .