合成氨液氨脱硫工艺设计15004.docx

《合成氨液氨脱硫工艺设计15004.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《合成氨液氨脱硫工艺设计15004.docx（43页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、郑州大学学化工与能能源学院院专业 化学工工程与工工艺 班班级 4班 姓名 张张晓丹 学学号 20111033804429 题目 年产114万吨吨合成氨氨脱硫工工艺设计计 指导老师师 万亚珍珍 职称 教授授 李亦亦帆 职称称 博博士 系主任 侯翠红红 职称称 教授 20155年 11 月 24 日、目录1.设计计任务书书21.1设设计要求求21.2设设计依据据22.工艺艺设计条条件33.工艺艺流程叙叙述43.1概概述43.2生生产流程程简述443.2.1原理理43.2.2工艺艺流程简简图64.主要要工艺指指标64.1设设计方案案的确定定64.2物物料衡算算74.2.1吸收收塔的物物料衡算算74.

2、2.2各流流股的物物料衡算算84.3热热量衡算算95.工艺艺设计995.1 基础物物性数据据95.2 吸收收塔的设设计1005.2.1 塔塔径计算算105.2.2 塔塔径校核核125.2.3 填填料层高高度及分分段1225.2.4 填填料塔压压降的计计算1665.2.5 填填料支撑撑板1775.3喷喷射氧化化再生槽槽的计算算185.3.1 槽槽体的计计算1885.3.2 扩扩大部分分直径1185.3.3 再再生槽高高度1885.3.4 喷喷射器计计算1995.4 冷却塔塔的设计计225.4.1 冷冷却塔的的计算2225.4.2 冷冷却塔校校核2445.4.3 分分布器的的设计3345.4.4

3、丝丝网除沫沫器的设设计3775.4.4冷却却塔的选选管3995.4.5塔底底防涡器器的设计计406.设计计感悟4411.设计计任务书书1.1设设计要求求设计年产产14万万吨合成成氨脱硫硫工艺，半半水煤气气含硫44.8gg/Nmm3, 脱脱硫方法法用氨水水液相催催化法，填填料塔脱脱硫；富富液再生生采用喷喷射氧化化再生槽槽。1.2设设计依据据1) 化工工工艺设计计手册（第第四版）（上上、下册册）2) 小合成成氨厂工工艺技术术与设计计手册（上上、下册册） 3) 陈声宗等等主编，化化学工业业出版社社出版的的化工工设计第第三版教教材4) 填料手手册（第第二版）5) 化工设设备设计计全书（塔塔设备分分册）

4、6) 塔填料料产品及及技术手手册7) 小合成成氨厂工工艺技术术与设计计手册（上上、下册册）8) 给水排排水设计计手册9) 化工设设备设计计手册（上上、下卷卷）10) 化学化化工物性性数据手手册（无无机卷、有有机卷）11) 现代塔塔器技术术（第第二版）12) 小氮肥肥厂工艺艺设计手手册13) 李登松.脱硫填填料吸收收塔的工工艺设计计研究J.化工装装备技术术,20013,34(6):41-45. 14) 徐组根.冷却塔塔设计J.河南化化工，119999,8:31-34.15) 曾国安.冷却塔塔的设计计计算J.机电产产品开发发与创新新,20009,22(4):76-78.16) 董谊仁，过过健.填填

5、料塔排排管式液液体分布布器的研研究和设设计JJ.化化学工程程，19990,18（33）：228-335.17) 董谊仁，裘裘俊红，陈陈国标等等.填料料塔液体体分布器器的设计计J.化工工生产与与技术，119988,188：1-6.18) 张硕德.防涡流流器的设设计JJ.化化工设备备设计，119833,188（233）：442-443.19) 白二川.半水煤煤气直冷冷塔的计计算与设设计JJ.化化肥设计计，20010,48（22）：111-115.20) 杨怀林.水冷却却塔的设设计JJ.特特钢技术术，20009,15（558）：53-54.2.工艺艺设计条条件设计能力力：144万吨合合成氨/年半水煤

6、气气中硫含含量：44.8gg/Nmm3年工作日日：3110天半水煤气气消耗定定额：332000 Nmm3/ 吨吨氨半水煤气气组成（干干基）： 表1 半半水煤气气组成表表组成H2N2COCO2O2CH4合计体积（%）421926110.71.3100半水煤气气压力：压缩机机出口压压力48800 mmHH2O柱气体温度度：366溶液温度度：322贫液组成成：总氨含量量：1.0M 碳化化度R=C/AA=0.63 总硫化化氢：220.00g/mm3硫容： 0.117kgg/Nmm3 比重重：10034kkg/mm3脱硫后半半水煤气气含硫： 0.1 gg/Nmm3富液组成成：总氨含量量：1.0M 碳化化

7、度R=C/AA=0.65 总硫化化氢：2240.0g/m3比重：110344kg/m3再生过程程：采用用喷射氧氧化再生生槽喷射器入入口压力力：4aatm(表压)液温：330 吹风强强度：1100mm3/ mm33.工艺艺流程叙叙述3.1概概述由于生产产合成氨氨的各种种燃料中中含有一一定量的的硫，因因此所制制备出的的合成氨氨原料气气中，都都含有硫硫化物。其其中大部部分是无无机硫化化物硫化化氢（HH2S），其其次还有有少量的的有机硫硫化物，如如硫氧化化碳（CCOS）、二二硫化碳碳（CSS2）、硫硫醇（RRSH）、噻噻吩（CC4H4S）等等。原料料气中的的硫化物物，对合合成氨生生产危害害很大，不不仅

8、腐蚀蚀设备和和管道，而而且能使使合成氨氨生产过过程所用用催化剂剂中毒。脱硫方法法有很多多，按脱脱硫剂物物理形态态可分为为干法和和湿法两两大类，前前者所用用的脱硫硫剂为固固体，后后者为溶溶液。当当含硫气气体通过过这些脱脱硫剂时时，硫化化物被固固体脱硫硫剂所吸吸附，或或被脱硫硫溶液所所吸收而而除去。3.2生生产流程程简述3.2.1原理理脱硫反应应 氨氨水对苯苯二酚氧氧化法也也称为氨氨水液相相催化法法，是用用含有少少量对苯苯二酚（载载氧体）的的稀氨水水溶液，脱脱除原料料气中的的硫化氢氢。氨溶溶于水，大大部分与与水结合合为一水水合氨NNH3H2O，并并部分电电离成NNH4+和OHH-，所以以氨水显显弱

9、碱性性。氨水水与含硫硫化氢的的原料气气接触时时，发生生如下中中和反应应：NH4+OHH-+H2SNH4HS+H2O +Q该反应为为放热反反应，但但因气体体中硫化化氢含量量较少，放放热量不不大，溶溶液吸收收硫化氢氢后温升升很小。当当溶液ppH值小小于122时，被被吸收的的硫化氢氢主要以以HS-形式存存在，SS2-可忽忽略不计计，因此此用稀氨氨水脱硫硫时，只只生成NNH4HS。当原料气气中含有有二氧化化碳及氰氰化氢时时，也被被氨水吸吸收，其其反应如如下：NH4+OHH-+COO2NH4HCOO32NH44+2OOH-+COO2(NHH4)2CO3+H2ONH4+OHH-+HCCNNH4CN+H2O

10、虽然稀氨氨水能同同时吸收收硫化氢氢和二氧氧化碳，但但在气液液两相接接触面积积很大、接接触时间间很短的的条件下下，氨水水吸收硫硫化氢的的速度比比吸收二二氧化碳碳的速度度大800倍左右右，具有有良好的的选择性性。根据据这一特特点，在在脱硫过过程中增增大气液液接触面面积，缩缩短接触触时间，既既能有效效的脱除除硫化氢氢，又能能减少气气体中二二氧化碳碳的损失失。再生反应应 再再生塔内内，对苯苯二酚在在碱性溶溶液中被被空气氧氧化为苯苯醌：脱硫过程程生成的的硫氢化化铵，在在苯醌的的作用下下氧化为为单质硫硫：再生过程程的总反反应可用用下式表表示： 生生成的单单质硫，呈呈泡沫状状态浮于于液面，使使溶液获获得再生

11、生。 同同时，有有如下副副反应发发生：3.2.2工艺艺流程简简图图1 脱硫工工段工艺艺流程简简图原料气从从吸收塔塔下部进进入，与与塔顶喷喷淋的脱脱硫液逆逆流接触触，半水水煤气中中H2S被脱脱硫液吸吸收后从从塔顶引引出，经经气液分分离器分分离出夹夹带的液液滴后送送往下段段工序。吸收了硫硫化氢的的富液从从吸收塔塔底排出出，经液液封、富富液槽、富富液泵通通过溶液液加热器器加热(夏季则则为冷却却)后送送往喷射射器；从从喷射器器尾部出出来的两两相液体体由再生生槽下部部上升，完完成与再再生塔相相同的浮浮选过程程，再生生槽上部部溢流出出的硫泡泡沫经硫硫泡沫分分离槽放放入熔融融釜熔硫硫。硫磺磺放入硫硫磺铸模模

12、冷却后后即成硫硫锭。由由再生槽槽贫液出出口处引引出的贫贫液经液液位调节节器、贫贫液泵送送回脱硫硫塔循环环使用。4.主要要工艺指指标4.1设设计方案案的确定定吸收塔的的工艺设设计方案案主要包包括吸收收剂、吸吸收流程程、解吸吸方法、设设备类型型和操作作参数的的选择等等内容。对于吸收收操作，选选择适宜宜的吸收收剂，具具有十分分重要的的意义。吸吸收剂的的好坏对对吸收操操作的经经济性有有着十分分重要的的影响。一一般情况况下，选选择吸收收剂要着着重考虑虑如下问问题：1) 对溶质的的溶解度度大；2) 对溶质有有较高的的选择性性；3) 不易挥发发；4) 再生性能能好；4.2物物料衡算算氨水液相相中和法法脱硫为

13、为化学吸吸收过程程，低浓浓度吸收收，近似似满足恒恒摩尔流流假定，即即假定在在吸收过过程中，液液相流量量L和气气相流量量G不变变，液相相中的氨氨含量为为常量，且且吸收过过程是等等温的，传传质系数数为常量量，物料料衡算过过程如下下：4.2.1吸收收塔的物物料衡算算（1）水水煤气进进（出）塔塔流量VV0，Nmm3/h VV0=14410432000/（331024）= 6002155.055Nm33/h（2）HH2S脱除除量，GG1 ，kkg/hhG1=6602115.005（4.8-00.1）/10000=2833.011kg/h（3）溶溶液循环环量LTT，m3/h式中 SS溶液硫硫容量，kkg/

14、mm3,S取取(0.24-0.002)=0.222kgg(H22S)/m3LT=2283.01/0.222=112866.411m3/h（4）理理论所需需空气量量氧化1kkgH22S所需需空气量量 VV1=1/430.5522.41/00.211=1.57NNm3/h理论所需需空气量量 V22=2883.001/11.577=1880.226Nmm3/（hhm3）设计条件件所给吹吹风强度度为1000Nmm3/（mm3 h），计计算所需需最小吹吹风轻度度为1880.226 NNm3/（mm3h）,故应使使用两台台设备。（5）理理论硫回回收量，GG2，kgg/hG2=6602115.005(4.8

15、-00.1)/1000032/34=2666.366kg/h（6）理理论硫回回收率=（44.8-0.11）/4.81000%=997.99%（7）硫硫泡沫生生产量，GG3，m3/hG3=GG2/S0式中 SS0 硫泡泡沫中硫硫含量，kkg/mm3,此处处取S00=300kg/m3 G33=2666.336/330=88.888m3/h 表2 物物料衡算算表（以以小时计计）入（出）脱脱硫塔气气体流量量602115.005Nmm3再生理论论所需空空气量180.26 Nm3H2S脱脱除量283.01KKg硫磺理论论产量266.36KKg脱硫液循循环量12866.411m3硫泡沫生生成量8.888 m

16、34.2.2各流流股的物物料衡算算在吸收塔塔内，原原料气中中的H22S和CCO2与氨水水发生中中和反应应，被吸吸收，因因此净化化气中含含量相对对减少。液液相中对对苯二酚酚为氧化化再生时时催化剂剂，假定定整个过过程中含含量不变变。进、出出吸收塔塔的各流流股组分分、含量量如下：表3 原原料气气体H2N2C0O2CO2CH4H2S体积分数数%41.88718.99425.9920.70010.9961.3000.311表4 净净化气气体H2N2C0O2CO2CH4H2S体积分数数%42.44219.11926.2260.70010.1141.3110表5 贫贫液组分总氮含量量碳化度总H2SS含量对苯

17、二酚酚含量1moll/L0.63320g/m30.255g/LL表6 富富液组分总氮含量量碳化度总H2SS含量对苯二酚酚含量1moll/L0.655240gg/m330.255g/LL4.3热热量衡算算（1）冷冷却塔热热负荷QQ，KJJ/h（忽忽略冷却却过程中中水汽的的焓变）Q1=GG0Cp(t1-t2)式中，GG0入冷却却塔半水水煤气含含量，KKmoll/h Cp半水煤煤气的平平均等压压比热容容，KJJ/(KKmollK) 计算结结果Cpp=300.444 KJJ/(KKmollK) t1，t2为进、出出冷却塔塔半水煤煤气温度度，取tt1=800，t2=366Q1=6602115.005/2

18、22.4430.455555554（800-366）=33.6106KJ/h（2）冷冷却水消消耗量，WW，Kgg/hW=Q/(Cppt) 式中中，t冷却水水温升，此处取t=6 Cpp水的比比热容，取取Cp=4.1788KJ/(KggK) W=3.66106/(44.17786)=1143.6103 Kgg/h5.工艺艺设计5.1 基础物物性数据据（1）液液相物性性数据对低浓度度吸收过过程，溶溶液的物物性数据据可近似似取纯水水的物性性数据。由由手册查查得，332时溶液的有有关物性性数据如如下：密度为L=10334 kkg/mm3黏度为 L=0.68228mPPa.ss=2.46 kg/(m.h)

19、；=9993/10334=00.966表面张力力为L=69.9410-3N/m由手册查查得，115时H2S在水水中的扩扩散系数数D0=1.7710-9 m2/s，黏黏度0=1.2 mmPa.s，故故可得332时H2S在水水中的扩扩散系数数DL=DD0T/TT00/L=1.7710-9（322+2773.115）/（155+2773.115）（1.2/00.68828）=3.33100-9m2/s=1.118810-5m2/h液相质量量流量：LS=LLTL=12286.4110334=1133001488kg/h（2）气气相物性性数据混合气体体的平均均摩尔质质量为MV=yiMi=(28819%)

20、+(4411%)+(22826%)+(242%)+(3320.7%)+（1161.33%）=18.71kgg/kmmol混合气体体的平均均密度为为G=PPMV/(TRR)=115.113/110.3331011.322510318.71/(2773.115+336)8.3314=1.08kkg/mm3混合气体体的粘度度可近似似取为空空气的黏黏度，查查手册336空气的的黏度为G=00.01186mmPa.s=00.0666966 kgg/(mm.h)由手册查查得，110.333mmmH2O、00时H2S在空空气中的的扩散系系D0=0.1988100-4 m2/s，故故可得332时H2S在水水中的

21、扩扩散系数数DG=DD0(T/T0)1.881P0/P=0.119810-4(336+2273.15)/2773.11511.811（100.333/155.133）=11.699100-5m2/s=0.0061mm2/h气相质量量流量：G =VV0T/TT0P0/PG=6002155.055(366+2773.115)/2733.15510.33/15.131.008=5502552.66kg/h5.2 吸收收塔的设设计5.2.1 塔塔径计算算采用Ecckerrt通用用关联图图计算泛泛点气速速，塔底混混合气相相质量流流量为：V=5002522.6kkg/hh，液相质质量流量量Ls=13330

22、1448kgg/hXF=(Ls/V)(G/L)0.55=(1133001488/5002522.6) (1.08/10334) 0.55=0.85554查塔填填料产品品及技术术手册，阶阶梯环填填料气相相流动阻阻力小，生生产能力力高，故故选用502515乱乱堆聚丙丙烯阶梯梯环填料料。查得泛点点填料因因子f=1277 m-1，比比表面积积t=1114.22m2/m3。图2 填填料塔液液泛、压压力降通通用关联联图从上图查查得：XXF=0.885544垂线与与散堆填填料液泛泛总线相相交可读读出YF=0.0255橫坐标：纵坐标：各物理量量的意义义如下：V、L气体与与液体的的质量流流速kgg/h；G、L气

23、体体与液体体的密度度kg/m3;填料料因子mm-1；泛点气速速 实际泛点点气速uu=(00.50.88)uFF，此处处取由此可得得塔径D=圆整塔径径，取DD=3.8m5.2.2 塔塔径校核核（1）泛泛点率校校核：（2）填填料规格格校核：（3）液液体喷淋淋密度校校核：取最小润润湿速率率为查填料手手册得经以上校校核可知知，填料料塔直径径选用DD=38800mmm合理理。5.2.3 填填料层高高度及分分段5.2.3.11传质单单元高度度的计算算气相总传传质单元元高度采采用修正正的恩田田关联式式计算： 查表得G=44276680kkg/hh2L=94408996kgg/h22液体质量量通量为为 气膜吸

24、收收系数由由下式计计算：气体质量量通量为为液膜吸收收系数由由下式计计算：由，查表表得，则由，得对H2SS-氨水水体系，溶溶解度系系数为HH=0.06770kmmol/(KPPam3)5.2.3.22传质单单元数的的计算传质单元元数的计计算采用用对数平平均推动动力法，假假定全塔塔操作压压力不变变，为115.113mHH2O，计计算如下下：气相进口口H2S摩尔尔分数yy1气相进口口H2S分压压，P11，Paa气相出口口H2S摩尔尔分数yy2气相出口口H2S分压压，P22，Paa在低浓度度化学吸吸收过程程中，经经试差衡衡算H22S的相相平衡方方程可近近似采用用P(HH2S)=HC(HH2S)，其其中

25、H=14.93KKPa/(mool/LL)出口富液液H2S摩尔尔浓度，CC1，mool/LL进口贫液液H2S摩尔尔浓度，CC2，mool/LL塔底H22S平衡衡分压，PP1*，Paa 塔底H22S平衡衡分压，PP2*，Paa压强对数数平均推推动力，Pm，Pa传质单元元数，NNOG5.2.3.33填料层层高度的的计算及及分段理论计算算高度，ZZ，m填料层设设计高度度一般为为Z*=（11.21.55）Z，因因此，取取填料层层设计高高度Z*=1.5Z。表7 散散装填料料分段高高度推荐荐值填料类型型拉西环矩鞍鲍尔环阶梯环环矩鞍h/D2.558510081558155hmaxx/m46666对于阶梯梯环

26、填料料，,取则分段高度度h=838000=304400mmm计算得填填料层高高度为333600mm，故故不需分分段。5.2.4 填填料塔压压降的计计算采用Ecckerrt通用用关联图图计算填填料层压压降。横横坐标为为 纵坐标为为 (p=899)图2 埃埃克特通通用关联联图 图中，、分别为为气液相相流率,kg/h 、分分别为气气液相密密度，kkg/mm3液相粘粘度，mmPa.S 液相密密度校正正系数，=实验测测取的填填料因子子，对聚聚丙烯阶阶梯环，=143m-1 g重力加加速度，mm/s22，g=9.881 mm/s22由（XFF,YF）可查查的对应应的P/Z=2500Pa/m填料料层压降降为P

27、P=25003.336=8400Pa5.2.5 填填料支撑撑板栅板是应应用比较较普遍的的一种散散堆填料料支撑件件，它结结构简单单，自由由截面积积大，造造价比梁梁形气体体喷射式式填料支支撑板低低。参照化化工设备备设计手手册（塔塔设备）关关于支撑撑板的选选择，对对于塔径径DN8000mm的的填料塔塔，栅板板为分块块式，如如下：图3 分分块式栅栅板分块栅板板和的宽度度l1、l均均应小于于等于4400mmm，栅栅板条与与边圈、连连接板采采用焊接接，焊后后必须保保证栅板板的平整整度。栅栅板选用用Q2335-AA材质。5.3喷喷射氧化化再生槽槽的计算算5.3.1 槽槽体的计计算从前面可可以看出出，需要要用

28、两个个喷射氧氧化再生生槽并联联，故GGA=12286.41/2=6643.2 mm3/h再生槽体体直径DD1，m式中，AA1吹风强强度，mm3/(hhm2)，一一般取值值为6001220 mm3/(hhm2)，本本设计取取值为AA1=1000 mm3/(hhm2)； DD1槽体直直径，mm； GGA空气量量，m33/h;式中，LLT溶液循循环量，mm3/h，根根据装置置实际情情况而定定，本设设计中为为12886.441m33/h； CCi喷射器器抽吸气气液比，mm3/m3，一般般取值范范围为22.63.33，本设设计取值值为2.8；故，圆整槽体体直径DD1=4.8m5.3.2 扩扩大部分分直径

29、取扩大部部分直径径D2=0.9+DD1=0.7+44.8=5.55m5.3.3 再再生槽高高度（1）再再生槽有有效高度度，H11，m式中，tt溶液在在再生槽槽内的停停留时间间，s，工工程上一一般取为为8110miin，本本设计取取为t=8miin （22）喷射射器出口口至槽底底距离，HH2，m 根据实实际设计计经验，HH2取值为为1m; （33）扩大大部分高高度，HH3，m 根据经经验，HH3取值为为3.88m；（4）再再生槽总总高度，HHT，m HT=H1+H2+H3=4.7+11+3.8=99.5mm喷射氧化化再生槽槽结构示示意图如如下，图4 喷喷射再生生槽1喷液液出口；2富液出出口；33

30、硫泡沫沫出口；4放空口口5.3.4 喷喷射器计计算5.3.4.11喷嘴计计算（1）喷喷嘴个数数，n个个 n=LT/Li 式式中，LLi每个喷喷射器溶溶液量，mm3/h，设设计取为为40mm3/h；n=12286.41/2/440=116取nn=166个 （2）喷喷嘴孔径径，dii，m 式中中，wii喷嘴处处溶液流流速，mm/s，一一般情况况下wii=188255m/ss，此处处取wii=200m/ss（3）溶溶液入口口管直径径，dLL，m dLL=3ddi=30.0027=0.0080mm 取894 管管（4）喷喷嘴入口口收缩段段长度，LL5，m式中，1喷嘴入入口收缩缩角，取取1=144（5）

31、喷喷嘴喉管管长度，LL6，m 取LL6=3mmm（6）喷喷嘴总长长度，LL7，m L77=L5+L6=0.0333+0.0033=0.0366m5.3.4.22混合管管计算（1）混混合管直直径，ddm，m 式中，mm喷射器器形状系系数，取取m=88.5 取取894 管管 （2）混混合管长长度，LL3，mL3=225dmm=2550.0079=1.9957mm 取3.2m5.3.4.33吸气室室计算（1）空空气入口口管直径径，d00，mmm式中，ww0管内空空气流速速，m/s，取取w0=3.5m/s； 取13336 管管（2）吸吸气室直直径，ddM，mmm 取21994 管管（3）吸吸气室高高度

32、，LL1，m 取LL1=3330mmm（4）吸吸气室收收缩管长长度，LL2，mmm式中，2吸气室室收缩角角，取2=3005.3.4.44尾管直直径计算算尾管直径径，de，mm式中，wwe尾管中中流体速速度，mm/s，取取we=1mm/s取13334 管5.3.4.55扩散管管长度计计算扩散管长长度，LL4，mm式中，3扩散角角，取3=7喷射再生生器结构构示意图图如下，图5 喷喷射器1喷嘴嘴；2吸气室室；3收缩管管；4混合管管；5扩散管管；6尾管5.4 冷却塔塔的设计计5.4.1 冷冷却塔的的计算（1）已已知条件件： 塔处处理气量量：G00=6002155.055Nm33/h 气体体进入温温度：

33、TT1=800 气体体出口温温度：TT2=366 进塔塔水温度度：T33=288 出塔塔水温度度：T44=344（2）塔塔径的计计算 气气体在工工况条件件下的体体积流量量：G=6002155.055（2733.155+366）/2773.11510.33/(100.333+4.8)=475567mm3/hh塔径圆整，取取30000mmm（3）塔塔高的计计算喷淋密度度：参照生产产厂的实实际运行行数据，如如下空塔气速速：w=1.335m/s喷淋密度度：L0=177.6mm3/(mm2h)对数平均均温度：tm=166.2冷却塔的的容积传传质系数数为K0=25500KKJ/(m3h)因喷淋密密度变化化

34、的修正正K值：对数平均均温度：塔高计算算5.4.2 冷冷却塔校校核5.4.2.11设计的的依据设计压力力：Pcc=0.14774MPPa工作温度度：800塔内径：Di=30000mmm塔高：HH=122.6mm5.4.2.22材料的的选用根据容器器的受力力及结构构特点，参参照相关关的标准准，确定定筒体、封封头、加加强板等等主要受受力元件件材料选选用166MnRR，其它它非受力力件材质质选用QQ2355A，法法兰、人人孔盖等等受力件件选用116MnnR锻件件（）5.4.2.33塔体的的设计(1)塔塔体壁厚厚计算根据所选选材质116MnnR，查查得查得得在01000范围内内许用应应力, 焊缝缝采用

35、双双面对接接焊，局局部无损损探伤，接接头系数数取 计算厚厚度不包括腐腐蚀裕量量的最小小壁厚由于mmin，故计计算厚度度=6mmm若腐蚀裕裕度取CC2=4mmm,钢钢材轧制制的负偏偏差C11=0.8mmm设计壁厚厚 考虑到到此塔的的高径比比较大，风风载荷较较大，故故应适当当增加壁壁厚，取取塔体名名义厚度度n=155mm塔体有效效厚度5.4.2.44封头的的设计根据所选选材质以以及相关关标准要要求，选选用标准准椭圆封封头，应应力增强强系数kk=1，采采用整块块钢板冲冲压而成成，焊接接接头系系数 封头厚度度：为便于焊焊接，取取封头与与塔体等等厚，即即设计厚厚度n=155mm，有有效厚度度e=100.

36、2mmm。查化工工设备设设计基础础容器器及封头头标准，根根据以上上计算所所选标准准椭圆封封头的基基本参数数如下：表7 标准椭椭圆封头头参数表表公称直径径DN/mmm曲面高度度h1/mmm直边高度度h2/mmm厚度S/mmm内表面积积F/m22容积V/m33质量G/kgg30000750401610.113.82212800图6 标准椭椭圆封头头考虑封头头直边高高度，裙裙座等其其它塔附附件的高高度，取取塔高HH=15500mmm5.4.2.55质量载载荷塔体质量量，按假假定壁厚厚及各自自高度计计算得：塔内圆筒筒部分长长12.6m，每每个封头头的容积积为3.82mm3，封头头的曲面面高度及及直边高

37、高度分别别为7550mmm和400mm。封封头质量量 液压试验验时，塔塔内充水水质量为为：塔设备的的最小质质量由下下式计算算：考虑到操操作平台台、扶梯梯、塔盘盘、分布布器、人人孔、接接管、法法兰等附附件质量量，塔体体质量取取m=11120000kkg5.4.2.66风载荷荷的计算算两相邻计计算截面面间的水水平压力力为式中 水平风风力，NN10mm处基本本基本风风压值，查查表郑州州取3550N/m 第i段段计算长长度，mmm风压高高度变化化系数体型系系数塔设备备各计算算段的有有效直径径，mmm风振系系数查化工工设备基基础，取取k1=0.7， l0=8000mmm,l11=7000mmm,由表表1

38、7-3风压压高度变变化系数数，查得得，f00=f1=0.80由式（117-115）计计算该塔塔的自振振周期为为：查表177-4脉脉动增大大系数，得得=2.56；由表117-55脉动影影响系数数，得由由表177-6振振型系数数，得风振系数数K2ii：求得，KK20= 1.110,kk21 = 2.50为简化计计算且偏偏安全计计，取DDe0=DDe1=335000mm塔体各段段风力计计算如下下：08000mmm段 80015000mmm段 将上述结结果代入入式 可分别计计算出底底部（00-0）截截面，裙裙座与塔塔体连接接（1-1）截截面的风风弯矩，计计算结果果如下：5.4.2.77塔体的的强度及及

39、轴向稳稳定性验验算（1）圆圆筒轴向向应力计计算介质压力力引起的的轴向应应力按下下式计算算：操作时重重力引起起的轴向向应力计计算得：弯矩引起起的轴向向应力计计算得：（2）圆圆筒轴向向稳定性性校核计算系数数A：由图111-5查查得B=88MMPa,已知=1133MPaa,所以以按下式校校核：=11.43+0.002255=111.455MPaa（3）圆圆筒拉应应力校核核对内压情情况校核核：而，故（4）塔塔体液压压试验时时的应力力校核由试验压压力引起起的环向向应力，按按下式计计算式中，PPT为试验验压力，按按取液柱静静压力为为，代入入数据，计计算得：由试验压压力引起起的轴向向应力，按按下式计计算：由

40、液压试试验时重重力引起起的轴向向应力，按按下式计计算，这这里近似似取，则则：由弯矩引引起的轴轴向应力力，按下下式计算算：查附表1压压力容器器零件附附表知，116MnnR材料料的.按按下式确确定：取其中较较小值。因，故取将以上计计算各应应力代入入得，5.4.2.88裙座的的设计及及验算（1）座座体塔底部截截面（00-0截截面）的的应力按按式下式式校核：正常操作作时： MPPa水压试验验时： MPaa式中 锥形筒筒体的半半顶角，圆圆柱形筒筒体的圆柱形形或圆锥锥形座体体底部截截面的截截面系数数，mm33Dis座体底底部截面面的内直直径，mmm圆柱形形或圆锥锥形底部部的截面面积，AAsb=Dises，

41、mmm2设计温温度下座座体材料料的需用用应力，MMPa；底部截截面0-0的最最大弯矩矩，Nmm；K载荷荷组合系系数，取取K=11.2式中，；计算出来来的结果果进行比比较裙座上人人孔处截截面1-1的应应力按下下式进行行计算校校核：正常操作作时：水压试验验时：式中 人孔或或较大管管线引出出孔处的的最大弯弯矩，NNmm；人孔或或较大管管线引出出孔处的的风弯矩矩，Nmm；人孔或或较大管管线引出出孔截面面以上塔塔设备的的操作质质量，kkg；人孔或或较大管管线引出出孔截面面以上塔塔设备在在液压试试验时的的质量，kkg人孔或或较大管管线引出出孔处的的截面积积近似取，则有有则：可见座体体满足强强度和稳稳定性要要求。（2）基基础环取基础环环内、外外径分别别为Diib=227000mm、DDob=333000mm,则b=3000mm，混混