板式塔塔盘设计

课程设计姓名：XX学号：XXXXXXXX学院：材料科学与工程专业：材料科学与工程（腐蚀与防护）设计题目：板式塔塔盘设计指导教师：XXX2012年2月29日设计说明书一、设计题目根据课程设计工艺计算内容进行板式塔塔盘设计。二、设计任务书1、设备的总体设计与结构设计（1）根据课程设计，确定塔设备的型式；（2）根据化工工艺计算，确定塔板数目；（3）根据介质的不同，拟定管口方位；（4）结构设计，确定材料。2、设备的机械强度设计计算（1）确定塔体、封头的强度计算；（2）各种开孔接管结构的设计，开孔补强的验算；（3）设备法兰的型式及尺寸选用；管法兰的选型；（4）裙式支座的设计验算；（5）水压试验应力校核。3、完成塔设备装配图（1）完成塔设备的装配图设计，包括主视图、局部放大图、焊缝节点图、管口方位图等；（2）编写技术要求、技术特性表、管口表、明细表和标题栏。三、文献查阅要求设计说明书中公式、内容等应明确文献出处；装配图上应写明引用标准号。四、设计成果1、提交设计说明书、设计报告一份；2、提交塔设备板式塔装配、零件图等。3目录一、板式塔塔盘型式及结构...........................................51、塔盘的主要部件...............................................52、塔盘结构.....................................................53、塔盘上理想流动情况...........................................54、传质的非理想流动情况.........................................55、塔内气、液两相异常流动.......................................56、常用塔盘的类型...............................................6二、塔盘的结构参数设计.............................................71、筛板塔设计计算...............................................7（1）塔的有效高度Z..........................................7（2）塔径....................................................7（3）溢流装置设计............................................7（4）塔盘及其布置............................................8（5）筛孔的尺寸和排列........................................8（6）塔盘的校核..............................................8（7）塔盘的负荷性能图——确定塔盘的操作弹性.................102、浮阀塔的工艺设计............................................10（1）实际塔盘数.............................................10（2）塔径...................................................11（3）塔盘结构设计...........................................11（4）浮阀塔盘的流体力学校核.................................13三、设计参数与结构简图............................................161、设计参数....................................................162、结构简图....................................................16四、精馏塔的总体设计及结构设计....................................171、确定塔设备的型式............................................172、确定塔板数目................................................173、拟定管口方位................................................174、结构设计....................................................17（1）零部件材料的选取.......................................17（2）塔盘结构...............................................18（3）工艺接管...............................................18（4）压力容器法兰和接管法兰.................................18（5）法兰密封垫片的选取.....................................19（6）裙座选取...............................................19（7）人孔设置...............................................19（8）手孔设置...............................................19（9）视镜和液位计的选取.....................................194（10）焊接接头形式和和焊接材料的选取........................19（11）压力容器类别的划分....................................19五、强度计算.....................................................191、塔体壁厚计算................................................202、封头的强度计算..............................................203、开孔补强计算................................................214、筒体的稳定性校核............................................225、裙座的轴向稳定性校核........................................226、座圈的压应力校核............................................227、水压试验应力校核............................................23参考文献.......................................................24板式塔塔盘设计报告一、板式塔塔盘型式及结构1、塔盘的主要部件a、筛孔（阀孔、升气管）:提供气体上升的通道；b、溢流堰:维持塔盘上一定高度的液层，以保证在塔盘上气液两相有足够的接触面积；c、降液管:作为液体从上层塔盘流至下层塔盘的通道。2、塔盘结构a、气体通道:形式很多，如筛板、浮阀、泡罩等，对塔盘性能影响很大;b、降液管（液体通道）:液体流通通道，多为弓形;c、受液盘:塔盘上接受液体的部分;d、溢流堰:使塔盘上维持一定高度的液层，保证两相充分接触。3、塔盘上理想流动情况液体横向均匀流过塔盘，气体从气体通道上升，均匀穿过液层。气液两相接触传质，达相平衡，分离后，继续流动。4、传质的非理想流动情况①反向流动:液沫夹带、气泡夹带，即：返混现象后果:使已分离的两相又混合，板效率降低，能耗增加;②不均匀流动:液面落差（水力坡度）：引起塔盘上气速不均；塔壁作用（阻力）：引起塔盘上液速不均，中间近壁；后果：使塔盘上气液接触不充分，板效率降低。5、塔内气、液两相异常流动1）液泛:如果由于某种原因，使得气、液两相流动不畅，使板上液层迅速积累，以致充满整个空间，破坏塔的正常操作，称此现象为液泛。①、过量雾沫夹带液泛原因：a.气相在液层中鼓泡，气泡破裂，将雾沫弹溅至上一层塔盘；6b.气相运动是喷射状，将液体分散并可携带一部分液沫流动。说明：开始发生液泛时的气速称之为液泛气速。②、降液管液泛:当塔内气、液两相流量较大，导致降液管内阻力及塔盘阻力增大时，均会引起降液管液层升高，当降液管内液层高度难以维持塔盘上液相畅通时，降液管内液层迅速上升，以致达到上一层塔板，逐渐充满塔盘空间，即发生液泛。并称之为降液管液泛。说明：两种液泛互相影响和关联，其最终现象相同。2）严重漏液:漏液量增大，导致塔板上难以维持正常操作所需的液面，无法操作。此漏液为严重漏液，称相应的孔流气速为漏液点气速。6、常用塔盘的类型塔盘是气液两相接触传质的场所，为提高塔盘性能，采用各种形式塔盘。1)泡罩塔组成：升气管和泡罩优点：塔盘操作弹性大，塔效率也比较高，不易堵缺点：结构复杂，制造成本高，塔盘阻力大但生产能力不大2)筛板塔盘塔盘上开圆孔，孔径：3-8mm，大孔径筛板：12-25mm。3)浮阀塔盘优点：浮阀根据气体流量，自动调节开度，提高了塔盘的操作弹性、降低塔盘的压降，同时具有较高塔盘效率，在生产中得到广泛的应用缺点：浮阀易脱落或损坏浮阀塔具有性能稳定、操作弹性大、塔盘效率高的优点，但是在处理粘稠度较大的物料方面不及泡罩塔，在结构、生产能力、塔盘效率、压力降等方面不及筛板塔。浮阀塔具有下列特点：1、处理能力大，比同塔径的泡罩塔可增大20～40%，接近于筛板塔2、操作弹性大，一般约为5～9，比筛板塔的操作弹性要大得多3、塔盘效率高，比泡罩塔高15%左右，与筛板塔接近4、压降小，在常压塔中每块盘的压降一般为400～660Pa5、液面落差小6、使用周期长。粘度稍大一些的液体也能正常操作77、结构简单，安装容易，制造费用为泡罩塔盘的60～80%，为筛板塔的120～130%二、塔盘的结构参数设计1、筛板塔设计计算（1）塔的有效高度Z已知：实际塔盘数NP；选取塔盘间距HT；有效塔高：Z=HT·NP；塔体高度：有效高+顶部+底部+其它;选取塔盘间距HT：塔盘间距和塔径的经验关系（2）塔径确定原则：防止过量液沫夹带液泛步骤：先确定液泛气速μf(m/s)；然后选设计气速μ；最后计算塔径D。①液泛气速：VVLfCu2.02020CCC：气体负荷因子，与HT、液体表面张力和两相接触状况有关C20：液体表面张力为20mN/m时的气体负荷系数由史密斯关联图查得（右图）②选取设计气速μ选取泛点率：μ/μf；一般液体：0.6～0.8；易起泡液体：0.5～0.6设计气速μ=泛点率×μf③计算塔径D所需气体流通截面积uVAsA=AT-Af塔截面积塔径TAD4或；说明：计算塔径需圆整，且重新计算实际气速及泛点率。（3）溢流装置设计①溢流型式的选择依据：塔径、流量；型式：单流型、U形流型、双流型、阶梯流型等。塔径D，m0.3-0.50.5-0.80.8-1.61.6-2.02.0-2.42.4塔板间距HT，m0.2-0.30.3-0.350.35-0.450.45-0.60.5-0.8≥0.61TfTAAAA4SVDu8②降液管形式和底隙降液管：弓形、圆