硫磺回收装置再生塔机械设计(编辑修改稿)

硫磺回收装置再生塔机械设计(编辑修改稿)内容摘要：

塔设备广泛用于蒸馏、吸收、介吸（气提）、萃取、气体的洗涤、增湿及冷却等单元操作中，它的 操作性能好坏，对整个装置的生产，产品、产量、成本以及环境保护、“三废”处理等都有较大的影响。 因此对塔设备的研究一直是工程界所关注的热点。 随着石油、化工的迅速发展，塔设备的合理造型及设计将越来越受到关注。 而本设计的目标是硫磺回收装置再生塔机械设计。 针对硫磺回收装置再生塔塔身钢材的选定、结构设计，其中结构主要包括有塔盘、封头、裙座计设及结构式选型。 强度校核、稳定性能力计算，其中包括塔体，封头最小厚度及设计厚度的确定。 水压力应力校核。 通过这次设计，日后必定能使个人对塔设备的认识有更加深刻的了解，并且达到更加高 的层次。 广东石油化工学院专科毕业设计：硫磺回收装置再生塔机械设计 2 第一章 设计参数及要求 符号说明 Pc 计算压力， MPa ； Di 圆筒或球壳内径， mm ； [ Pw ]圆筒或球壳的最大允许工作压力， MPa ；  圆筒或球壳的计算厚度， mm ；  n 圆筒或球壳的名义厚度， mm ；  e 圆筒或球壳的有效厚度， mm ； t][ 圆筒或球壳材料在设计温度下的许用应力， MPa ； t 圆筒或球壳材料在设计温度下的计算应力， MPa ；  焊接接头系数； C 厚度附加量， mm ； 表 符号 符号说明 符号 符号说明 B 系数，按 GB150相关章节， MPa 01m 壳体和裙座的质量， kg iD 塔设备壳体内直径， mm 02m 内件质量， kg ibD 基本环内直径， mm 03m 保温材料质量， kg osD 裙座壳体外直径， mm 04m 平台，扶梯质量， kg ObD 基本环外直径 05m 操作时塔内物料质量， kg od 塔顶管线外径， mm im 塔设备第 i段的操作质量， kg e 偏心质量重心至塔设备中心线的距离， mm km 距地面 hk处的集中质量（见图 54）， kg E 设计温度下材料的弹性模量， MPa eqm 塔设备的当量质量，取 eqm =， kg if 风压高度变化系数，按表 57选取 111EM 任意 .Nmm 计算截面 II的基本振型地震弯矩， 00vF 塔设备底截面处的垂直地震力， N 001EM 底截面 00处的地震弯矩， .Nmm 第一章 设计参数及要求 3 11vF 塔设备任意设计截面 II 处垂直地震力， N 11WM 任意计算截面 II 处的风弯矩， .Nmm 1kF 集中质量 mk 引 起的基本振型水平地震力， N 00WM 底截面 00 处的风弯矩， .Nmm g 重力加速度，取 g=， .Nmm H 塔设备高度， mm 0q 基本风压值， N/m2 iH 塔设备顶部至第 i段截面的距离，mm b 基本环计算厚度， mm ith 塔设备第 i段集中质量距地面的高度， mm e 圆筒的有效厚度， mm 1,iiII 第 i段，第 i1 段的截面惯性矩，4mm eh 封头的有效厚度， mm K 载荷组合系数，取 K= es 裙座的有效厚度， mm 1K 体形系数，取 1K = n 圆筒的的名义厚度， mm 3K 笼式扶梯当量宽度，当无确切数 据时，可取 3K =400mm nh 封头的名义厚度， mm 4K 操作平台当量宽度， mm ns 裙座的名义厚度， mm il 第 i计算段长度（见图 57）， mm ps 管线保温层厚度， mm 0l 操作平台所在计算段的长度， mm si 塔设备第 i段保温层的厚度， mm am 人孔，接管，法兰等附属件质量，kg 1 由内压和外压引起的轴向应力， MPa em 偏心质量， kg 2 重力及垂直地震力引起的轴向应力，MPa 0m 塔设备操作质量， kg 3 最大弯矩引起的轴向应力， MPa wm 液压试验时，塔设备内冲液质量，kg  试验压力引起的轴向应力， MPa []cr 设计温度下圆筒材料的许用轴向应力， MPa  试验介质的密度（用水时， = /cm3 ） ,kg/cm3 广东石油化工学院专科毕业设计：硫磺回收装置再生塔机械设计 4 第二章 材料选择 塔体主体材料的选择 本装置为硫磺回收装置再生塔。 设计压力。 设计温度 80 ℃ ，最高温度 165℃ .操作介质为贫液、再生酸性气体。 塔体是塔设备的外壳，由等直径和等壁厚的圆筒和两个封头组成，塔体除满足工艺条件下的强度、刚度外，还应考虑风力、地震、偏心载荷所英气的强度、刚度问题，以及吊装、运输、检验、开停工作等的影响，所以选择塔体的材料很重要。 压力容器用钢可分为碳素钢，低合金钢和 高合金钢。 根据此塔的部分数据知道此塔不属于高温高压容器，塔主体材料不可能用大量的高合金钢制造。 碳素钢强度较低，塑性和可焊性比较好，价格低廉，常用于常压或者低压，中压容器的制造。 也可以用于支座垫板等零件的材料。 故塔体主体钢材用 Q245R。 裙座的材料选型 裙座不直接与塔内介质接触，也不承受塔内介质的压力。 因此不受压力容器用材的限制。 可选用较经济的普通碳素结构钢，故选用常用的裙座材料 Q235A。 ）裙座材料选用 Q235A，   105ts MPa  ，常温屈服点 MPas 345。 ρ =， 第三章 .主要元件结构型式的选择及论证 5 第三章 主要元件结构型式的选择及论证 板式塔简介 一类用于气液或液液系统的分级接触传质设备，内部有一定数量的塔盘，气体自塔底向上以鼓泡喷射的形式穿过塔盘上的液层，使气液两相充分接触，进行传质，气液两相的组份浓度呈阶梯式变化。 广泛应用于精馏和吸收 ,有些类型（如筛板塔）也用于萃取，还可作为反应器用于气液相反应过程。 操作时（以气液系统为例），液体在重力作用下 ,自上 而下依次流过各层塔板 ,至塔底排出；气体在压力差推动下，自下而上依次穿过各层塔板，至塔顶排出。 每块塔板上保持着一定深度的液层，气体通过塔板分散到液层中去，进行相际接触传质。 它包括浮阀塔、泡罩塔和筛板塔。 浮阀塔有活动泡罩、圆盘浮阀、重盘浮阀和条形浮阀四种形式。 塔盘的选型 1．泡罩塔 泡罩塔主要结构包括泡罩、升气管、降液管。 尽管泡罩塔有操作弹性大，板效率高，处理量大的优点，但由于其结构复杂，造价高以及压降大，使用上受到一定的限制。 2．筛板塔 筛板塔的主要优点是结构简单。 与泡罩塔相比，造价可低 40%左右， 同时生产能力可提高 20%~40%；板效率提高 10%~15%；压降可降低 30%~50%。 其缺点是易漏液，操作弹性较小。 3．浮阀塔 浮阀塔是现今应用最广的一种板型。 浮阀塔的突出特点是操作弹性大，因浮阀可在一定的范围内自由升降以适应气量变化，而气缝速度几乎不变，其操作弹性为 5~9。 比筛板、泡罩、舌型等塔板大得多；压力降一般为 400~660Pa；由于压力降及雾沫夹带均小，故板间距可缩小。 一般浮阀塔在生产能力、塔板效率及结构简单方面优于泡罩塔而不及筛板塔。 4． 舌形塔板、浮舌塔板和斜孔塔板 三者均为喷射型塔板。 舌 型塔板汽流经舌孔流出时，促进了液体流动，因而大液量时不会产生大的液面落差，同时由于汽、液并流，大大减少了雾沫夹带。 缺点是操作弹性小，塔板效率低。 广东石油化工学院专科毕业设计：硫磺回收装置再生塔机械设计 6 浮舌塔板，既有舌形塔板处理量大，压降低，夹带小的优点，又有浮阀弹性大、效率高的优点。 缺点是舌片易损坏。 斜孔塔板采用孔口反向交错排列，避免了气、液并流造成的气流不断加速现象，因而液层低而均匀，雾沫夹带小，板效率有所提高，但由于开孔固定，操作弹性较小。 5． 穿流式栅板塔 由于省去了溢流装置，该塔板有生产能力大，结构简单，压力小，不易堵塞的优点，但操作弹性小，塔板效 率较低。 综合考虑后，本设计选用浮阀塔盘。 而浮阀又可分为两类：分别是盘状浮阀，和条状浮阀。 考虑到盘状浮阀在操作过程中有时阀片会旋转或卡死等现象，故采用条状浮阀，如右 图 : 图 条状浮阀 塔盘、封头、裙座、法兰、进出口结构型式的选择 塔盘结构形式的选择 1．塔盘的形式 (1)板式塔塔盘可分为溢流式和穿流式两类。 因为溢流式塔盘有降液管，塔盘上的液层高度可通过溢流堰高度来控制，因此溢流式塔盘操作弹性大，且可保证一定的效率，而穿流式塔盘的操作弹性小，效率较差，因此使用溢流式塔盘。 图 板式塔盘 （ 2）塔盘结构分为整块式与分块式塔盘 第三章 .主要元件结构型式的选择及论证 7 一般塔径在 800mm～ 900mm 以下时，为了便于安装与检修，建议采用整块式 塔盘；当塔径在 800mm～ 900mm 以上时，人可以在塔内 进行装拆，可采用分块式塔盘。 分块式塔盘是把若干块塔盘板通过紧固件连接在一起，组成一个完整的塔板。 而本设计塔径为 2200mm，因而本塔全采用分块式塔盘。 2．液体在塔板上的流型 当液体在塔板上流动时，除要克服与上升气流接触而产生的阻力外还要克服流经塔板上的构件而产生的阻力。 经过的距离越长，阻力也越大。 因而在塔板上形成液面落差，使上升的气流不能均匀分布，导致塔板效率降低。 因此，正确选择液体在塔板上的流型予以重视，特别是在液量与塔径很大的场合。 液体的流型主要有以下几种： （ 1）单流（或单溢流）型 是最简单也是最 常用的一种。 液体横流过整块塔板，行程长，塔板效率好。 但在液量与塔径过大时，液面落差大，塔板效率差。 （ 2）双流（或双溢流）型 液量较大或塔径较大时采用。 因缩短了液流的行程，有利于减少液面落差，同时也降低溢流堰上液流强度与降液管负荷。 （ 3） U形流型 液气比小时采用，其液流行程虽长，液面落差不会太大。 （ 4）其他流型 液量与塔径都很大时，用四流型或阶梯型更为合适。 可减少液流行程，降低液面落差，但结构较为复杂。 液体的流型选用单溢流型。 单溢流分块式塔板如图 所示： 图 单溢流塔板 广东石油化工学院专科毕业设计：硫磺回收装置再生塔机械设计 8 3．降液管与受液盘 （ 1)降液管可分为圆形降液管和弓形降液管。 降液管是塔板间液体流动的通道，也是溢流液中夹带的气体得以分离的场所。 圆形降液管的流通面积小，没有足够的空间分离溢流液中的气泡，气相夹带严重，塔板效率较低。 由于泡沫分离不好，容易产生拦液，影响塔板的操作弹性，塔板面积的利用率也较低，因此除液体负荷很小的小塔以外，一般均推荐采用弓形降液管。 弓形降液管适用于大液量及大直径的塔，塔盘面积的利用率高，降液能力大，气 液分离效果好。 本。