新疆工程学院《化工设备机械基础》课程设计说明书题目名称：脱水塔的设计系部：化学与环境工程系专业班级：石化10-5(3) 班学生姓名：游延贺指导教师：薛风完成日期：2012-12-30新疆工程学院课程设计评定意见设计题目：脱水塔的设计学生姓名：游延贺评定意见：评定成绩：指导教师（签名）：年月日摘要：本设计为脱水塔设计，本文详细介绍了脱水塔的特点及在工业生产中的应用及发展前景，详细阐述了脱水塔的结构合计及强度校核和制造检修。

参照GB150-1998《钢制容器》设计手册，综合考虑各种因素，结构设计需要选择使用合理、经济的结构形式同时满足制造、检修、安装等要求；而强度设计包括选材，校核。

确定主要结构尺寸、满足强度、刚度、和稳定性要求。

根据设计压力确定壁厚，使脱水塔有足够的腐蚀裕量，从而使设计结果达到最优化。

设计结果满足用户要求，安全性与经济性及环保要求。

关键词：脱水塔、结构设计、强度设计目录1.绪论 (1)1.1遵循标准 (1)1.2结构选择与论证 (1)2.参数确定 (3)3.圆筒壁厚设计 (3)4.封头壁厚设计 (4)5.校核罐体与封头水压试验强度 (5)6.换热部分计算 (5)6.1 热负荷计算 (5)6.2 热负荷校核 (5)6.3 盘管强度校核 (5)7.鞍座 (6)7.1 罐体质量 (6)7.2 封头质量 (6)7.3 脂肪酸质量 (6)7.4 附件质量 (7)8.人孔 (7)8.1 人孔选择 (7)8.2 人孔补强 (7)9.接管 (8)9.1 进料管 (8)9.2 进料管补强 (8)9.3 脂肪酸的出料管 (9)9.4 脂肪酸粗料管补强 (9)9.5 抽气口管 (10)9.6 蒸汽进口管 (10)9.7疏水口管 (10)9.8温度计口 (10)9.9真空表口 (11)10.人孔图与明细表 (11)11.技术特性 (12)12.接管表 (13)13.技术要求 (14)14.设备总装配图 (15)15.设计终结 (18)16.致谢 (19)17.参考文献 (20)1.绪论压力容器的选择要遵循一些标准和还要结构论证与选择其标准与原则如下1.1遵循标准1998150-GB 《钢制压力容器》《压力容器安全技术监察规程》 8915-HGJ 《钢制化工容器材料选用规定》（1） 当压力容器使用普通低碳钢制造时，常用B Q 235、C Q 235 （2） 考虑经济性（3） 其他准则：如碳素钢用于介质腐蚀性不强的常低压容器或壁厚不大的中压容器；低合金钢，用于介质腐蚀性不强的中压的容器；不锈钢用于介质腐蚀性较强的场合；耐热刚用于高温场合；奥氏体不锈钢不能用于易发生晶间腐蚀的场合。

（4） 标准零部件（如法兰、人孔、手孔等）的材料选择符合国家标准或行业标准。

（5） 钢材使用的温度1.2结构选择与论证（1）封头的选择从受力与制造方面分析来看，球形封头是最理想的结构形式。

但缺点是深度大，冲压较为困难，椭圆封头浓度比半球形封头小得多，易于冲压成型，是目前中低压容器中引用较多的封头之一。

平板封头因直径各厚度都较大，加工与焊接方面都要遇到不少困难。

从钢材耗用量来说，球形封头用材最少，比椭圆形封头节约，平板封头用材最多。

因此，从强度、结构和制造方面综合考虑，采用椭圆形封头最合理。

（2）人孔选择压力容器人孔是为了检查设备的内部空间以及安装和拆卸设备的内部构件。

人孔主要有筒节、法兰、盖板和手柄组成。

一般人空有两个手柄。

本次设计在综合考虑公称压力、公称直径工作温度以及人孔的结构和材料等诸方面因素的情况下，选用回转盖带劲对焊法兰人孔。

（3）容器支座的选择容器支座有鞍式支座、褪式支座、支撑式支座、耳式支座、裙式支座等，用来支撑容器重量。

鞍式支座是应用最广泛的一种卧式支座。

因为本次设计额容器直径在1000mm以上，且是立式容器所以选用耳式支座。

（4）法兰型式的选择法兰连接主要优点是密封可靠、强度足够及应用广泛。

压力容器法兰分平焊法兰和对焊法兰。

平焊法兰又分为甲型与乙型两种。

法兰设计优化原则：法兰设计应使各项应力分别接近材料许用应力值，即结构材料在各个方向的强度都得到较充分的发挥。

在考虑到本次储存的介质为高度毒性介质，所以应选用带颈对焊法兰。

（5）视镜的选择视镜是用来观察设备内部物料的工作情况，本次设计选用不带颈的视镜，因为其结构简单，不易沾料，有比较宽的视察范围。

（6）压力表的选择压力容器上的压力表的最大量程应于设备的工作压力相适应。

压力表的量程一般为设备工作压力得1.5~3倍压力表的使用范围应不超过刻度极限的60~70%又j结合本设计压力表的测量范围为0~0.5MPa。

（7）液面计的选择液面计是用以指示容器内物料液面的装置，其类型很多，大体上可分为：玻璃管液面计、透光式玻璃板液面计、反射式玻璃板式玻璃板液面计、浮标式玻璃板液面计、防霜液面计、磁性液位计等。

应为本次设计要成装毒性为高度介质的容器，所以不能选用玻璃管液面计。

又因为要储存的介质稍有色泽，所以不能选用透光式玻璃板液面计。

本次设计的设计高度小于m3，因而不能选用浮标式玻璃板液面计。

本次设计的工作温度为C。

，所以不能用防霜液面计。

综合20～45上述的内容，结合经济效益，本次设计选用反射式玻璃板式玻璃板液面计。

（8）保温层的选择本次设计中液氯的操作温度小于C。

50，工艺也没有要求限制热损失，保温层的价格比较贵，保温层岩棉还有致癌作用，再从经济效益方面综合考虑，本次设计决定不涉及保温层。

（9）视镜的选择视镜用来观察设备内部物料的工作情况，本次设计选用不带颈视镜，因为其结构简单，不易粘料，有比较宽的视察范围。

（10）焊接结构设计及焊条的选择综合考虑各种因素，针对本次设计储存的介质是高毒性介质，所以本次设计的壳体A、B类焊接接头应为X型的如图1。

对应的焊条选用E5016. 而对于法兰与壳体、接管连接的接头，应采用全焊透接头，如图2. 对应的焊条选用E5016.对于人孔、补强圈与壳体的接头选用D 类接头形式，如图3. 对应的焊条选用E5016.图 全焊透接头 图 D 类接头2.参数确定设计压力:MPa P c 1.0-= 设计温度：C t o 150= 材料:i i r T N C 10180 公称直径：mm D i 1000=[]MPa t137=σ（根据《化工设备机械基础》第432页附表6-4）MPa E t 5100.2⨯=（根据《化工设备机械基础》第12页表2-1）φ采用双面焊对接头（100%无损检测）φ=1.0（根据《化工设备机械基础》第217页表12-8）3.圆筒壁厚设计假设筒体名义壁厚为mm n 7=δ 由于脂肪酸对塔腐蚀所以mm C 22=因为钢板负偏差为0.25且小于名义厚度6%故01=C 则钢板厚度附加值mm C C C 20212=+=+=mm D 1014721000=⨯+=o筒体有效厚度：mm C n e 527=-=-=δδ则 mm D L 97.110142000==o 8.20251014==e D δo 查《化工设备机械基础》第257页图13-6得00025.0=A 查《化工设备机械基础》第260页图13-8得MPa B 35=计算许用外压力得[]MPa D B P e 17.08.20235===o δ 比较c P 与[]P 显然c P ﹤[]P ，且较接近。

故取mm e 5=δ则该外压圆筒采用mm n 7=δ的i i r T N C 10180钢板制造其结果是满意的。

4.封头壁厚设计假设名义封头厚度mm n 7=δ 由于脂肪酸对塔腐蚀所以mm C 22=因为钢板负偏差为0.25且小于名义厚度6%故01=C 则钢板厚度附加值mm C C C 20212=+=+=则 mm C n e 527=-=-=δδmm D D n i 10147210002=⨯+=+=δo97.1257210142=⨯=o o h D 根据《化工设备机械基础》第267页表13-3的数据采用内插法求得887.0)8.10.20.297.1()8.09.0(9.01=--⨯-+=Kmm D K R 8991014887.01=⨯==o o 1805899==e R o根据《化工设备机械基础》第266页公式（13-28）计算系数A0007.0180125.0125.0===e R A δo 根据《化工设备机械基础》第260页图13-9查得MPa B 100=利用《化工设备机械基础》第266页公式（13-29）计算许用外压力[]P[]P =MPa R B e56.0180100==δo 比较比较c P 与[]P 显然c P ﹤[]P ，故故取mm e 5=δ是合适的，可以采用采用mm n 7=δ厚的i i r T N C 10180制造该椭圆形封头。

5.校核罐体与封头水压试验强度根据《化工设备机械基础》第222页公式：S ee i T T D P φδδδσ9.02)(≤+=MPa S 345=δMPa P P T 125.01.025.125.1=⨯== mm C n e 527=-=-=δδ则MPa T 56.1252)51000(125.0=⨯+⨯=σ而MPa S 5.3103450.19.09.0=⨯⨯=φδ因为T σ﹤S φδ9.0，所以水压试验强度是足够的。

6.换热部分计算6.1 热负荷计算由资料可知脂肪酸C o 150，比热容C kg J C o •⨯=5102脂肪酸熔点为69.9C o 密度3/860m kg =ρ设水蒸汽冷却到100C o ,脂肪酸从80C o 加热到130C o 水蒸气C o 150→100C o 脂肪酸80C o →130C oQ 脂肪酸=)(12t t V C -ρ=50127.08601023⨯⨯⨯⨯=J 71005.1⨯6.2 热负荷校核由图可知盘管共有10圈则πnd L ==6.014.310⨯⨯=18.84mQ 水蒸气=0.785)50434610168.2(84.1802.090732⨯+⨯⨯⨯⨯⨯J 71028.1⨯= Q 水蒸气＞ Q 脂肪酸则盘管里水蒸气提供的热量是足够的。

6.3 盘管强度校核盘管采用规格mm mm 325⨯φ的无缝钢管，因为水蒸气对管子轻微腐蚀，所以mm C 12=。

钢板负偏差mm C 25.01=则 21C C n e --=δδ=25.013--=1.75mm 设水蒸气在管内的流速s m V /10=P 盘管=MPa gh PV 05.045.01090710090721212=⨯⨯+⨯⨯=+ρ＜MPa 53.0MPa D P e e C t 5.375.12)75.125(53.02)(=⨯-⨯=-=δδσo[]MPa t 1371137=⨯=φσt σ＜[]φσt则盘管的强度是足够的。