常压蒸馏塔的机械设计全文.doc

PAGE 第一章 材料选择 选择化工容器及设备材料时应遵循以下原则： 使用及操作条件（操作压力、操作温度、介质特性及工作特点等）； 材料的焊接及冷热加工性能； 设备结构及制造工艺； 材料的来源及经济合理性； 同一工程别设计或设备设计中尽量注意用材同一。 所需钢板厚度小于8mm时，在碳素钢与低合金高强度钢之间，应尽量采用碳素结构钢（多层容器用钢除外）；在刚度和结构设计为主的场合，应尽量选用普通碳素钢。在强度设计为主的场合，应根据压力，温度介质等使用限制。依次使用Q235-AF，Q235-A，Q235-B，Q235-C，20R，16MnR等钢板；所需不锈钢板厚度大于12mm时，应尽量采用衬里，复合，堆焊等结构形式；不锈钢应尽量不用作设温度≤500℃的耐热用钢。 根据所给的工艺条件（操作压力0.32Mpa，操作温度300℃）该塔属于低压高温，故所供选择的主要有：16MnR和Q-235等，由于16MnR的屈服极限较Q-235高30%-40%，而价格只贵10%，所以选用16MnR钢板做为塔体和封头材料。 由于裙座和介质不直接接触末叶不承受容器内的介质压力，因此不受压力容器用材所限，可选用较经理的普通碳素结构钢。但是，裙座的选材还应考虑到载荷、塔的操作条件，以及塔的封头的材料等因素。对于在室外操作的塔还得考虑环境温度，因此裙座材料选用Q235-A钢。 塔盘材料选用1Cr18Ni9Ti 第二章 筒体与封头的壁厚设计计算 2.1筒体的设计及计算 2.1．1设计压力的选取 在实际中，设计条件中给出的压力往往都是设备本身的最高工作压力，而在设计计算中都是使用设计压力，故根据所给的最高工作压力确定设计压力。 内压容器的设计压力按下表选取 表2-1 内压容器设计压力 Mpa 最高工作压力 设计压力 1.0 1.8＜4.0 4.0＜8.0 ＞8.0 = =1.1 = +0.4 =1.05 注：表中最高工作系指容器顶部在正常工作过程中可能产生的最高表压力。 当液压容器按外压容器设计，其设计压力为；当容器有安全控制装置时，取1.25倍的最大内外压力差或0.1Mpa两者中的最小值，当无安全控制装置时，去0.1Mpa。对带有夹套的真空容器按上述原则再加夹套的设计压力。 当液柱静压力大于最高工作压力的5%时，计算各个截面的壁厚及其元件尺寸的设计压力应加上容器所在截面的液柱压力。因此设计压力为=0.30+0.18=0.48Mpa 2.1．2设计温度的选取 设计容器时，必须考虑在工作过程中可能遇到的工作温度和对应的工作压力，两者组合中各种苛刻条件的最高（或最低）工作温度，在实际工作中，做给定的设计条件，大多数都是给出容器的最高或最低操作温度以及正常的操作温度，在这种情况下，设计温度的选取基本是按下表进行。 表2-2 设 计 温 度 ℃ 介质温度 设计温度 Ⅰ Ⅱ -20 最低介质温度 介质正常操作温度减0~10℃ -20℃-15℃ 最低介质温度 介质正常操作温度减15~10℃ 15℃ 最低介质温度 介质正常操作温度加15~30℃ 因此设计温度=+20=320℃ 2.1．3焊缝系数的选用 焊缝系数φ应根据容器受压部分的焊缝位置和无损探伤检验要求大体按如下规定选取 双面焊或相当于双面焊的全焊透对接焊缝。 100%无损探伤 φ=100 局部无损探伤 φ=0.85 单面焊的对界焊缝。沿焊缝根部全长具有紧贴基本金属的垫板。 100%无损探伤 φ=0.90 局部无损探伤 φ=0.80 无法进行探伤的单面焊环向对接焊缝无垫板。φ=0.60 次系数仅适用与厚度不超过16mm，直接不超过600mm的壳体环向焊缝。 由上所述取0.85 2.1．4厚度附加量 厚度附加量由两部分组成：钢板或钢管的厚度负偏差；腐蚀裕量，。即 （2-1） 式中：可按相应的钢板或钢管标准查取。表2-3为热扎钢板厚度负偏差，钢板厚度小于或等于4mm为薄钢板，而厚度等于或大于4.5mm为厚钢板。冷拔钢管或其他钢管应查取相应标准。 表2-3 热扎钢板厚度负偏差 钢板厚度 负偏差C1 2.0 0.18 2.2 0.19 2.5 0.20 2.8～3.0 0.22 3.2～3.5 0.25 3.8～4.0 0.3 4.55.5 0.5 钢板厚度 负偏差C1 6～7 0.6 8～25 0.8 26～30 0.9 32～34 1.0 35～40 1.1 42～50 1.2 52～60 1.3 表2-4 热扎无缝钢管厚度负偏差 钢管种类 壁厚 负偏差% 钢管种类