【正文】 ? 考慮到計算偏差，實際上取 5 597 996 ( )OGHm? ? ? 傳質單元數(shù)計算 全塔的物料衡算方程為： 北方民族大學過程裝備與控制工程專業(yè) 2021 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設計 17 1 2 1 2( ) ( )nG nLq y y q x x? ? ? （ 3— 9） 依據(jù)該方程可以確定吸收塔底水中甲醇的組成為： 441 1 2 2 6 6 . 9 6( ) ( 0 . 0 9 9 1 9 . 9 1 1 0 ) 5 1 0 0 . 0 5 3 21 2 4 . 5 5nGnLqx y y xq ??? ? ? ? ? ? ? ? ? 于是，可以計算該塔的塔底、塔頂以及平均傳質推動力分別為： 1 1 14 4 42 2 24312142 991 4 532 331 3 1 10 4 5 10 1 10 331 3 1 10 93 10 1 10eemy y yy y yyyyyy? ? ????? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ??? ? ? ? ???? 根據(jù)文獻 [1]式（ 6— 55）求得吸收過程的傳質單元數(shù)為： 41230 . 0 9 9 1 9 . 9 1 1 0 1 3 . 4 57 . 2 9 3 1 0OG myyN y??? ??? ? ??? 填料層高度確定 依據(jù)文獻 [1]式（ 6— 34）可以計算填料層高度 則 996 13. 45 9( )O G O Gh H N m? ? ? ? ? 考慮到恩田公式最大偏差為 25%? ，為安全計取設計填料層高度為： h 設計 = ? ?1 25%h?? 則 h 設計 = 1. 25 2. 69 3. 36 ( )m?? 故本設計中填料層高度取為 4m 查文獻 [3]表（ 5— 16），對于階梯環(huán)填料，m a x8 ~ 1 5, 6h hmD ?? 本設計 取 8hD? 則 8 1200 9600h mm? ? ? 計算得填料層高度為 4000mm，故不需要分段。 封頭設計 封頭厚度計算 選用標準橢圓型封頭，即壓力增強系數(shù) K=1 根據(jù)文獻 [5]（ 446）式有 2[ ] cp Di p? ??? ? （ 4— 2） 式中 ，cmmpa??— 計 算 厚 度 ，— 計 算 壓 力 MP— 焊 接 接 頭 系 數(shù) 焊縫也選用雙面焊， 100%檢測對接頭， ? =，封頭選用 16MnR 根據(jù)文獻 [8]， 70℃下材料的有關性能參數(shù)如下： 北方民族大學過程裝備與控制工程專業(yè) 2021 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設計 21 選取厚度大于 16~36mm,則 s? =325Mpa,[]t? =163MPa 則 5 . 0 1 2 0 0 1 8 . 5 52 [ ] 0 . 5 2 1 6 3 1 . 0 0 0 . 5 5 . 0ctcp D i p? ?? ?? ? ?? ? ? ? ?mm 查文獻 [5]表 42 知鋼板負負偏差 C1 =,腐蝕裕量 C2 =2mm 所以 設計厚度： 2 5 2 5d c??? ? ? ? ?mm 名義厚度： 1 20. 55 22nd C m m??? ? ? ? ? ? ? ? ? 有效厚度： e 1 2 22 2 cc??? ? ? ? ? ? ?mm 封頭厚度校核 最大允許壓力 2 [ ] 2 1 6 3 1 . 0 0 1 9 . 1[ ] 5 . 1 50 . 5 1 2 0 0 0 . 5 1 9 . 1t ewep M P aDi? ? ?? ? ? ?? ? ?? ? ? P[]wp ,滿足要求。 液體分布裝置 填料塔操作時，在任一橫截面上，保證氣液的均勻分布都是十分重要的。 實際上，液體初始不良分布，相當于損失了一段填料高度。有關其具體尺寸見裝配圖和零件圖。縱使填料本身的通過能力很大 ，如果支承裝置設計不當，液泛仍將提前到來，使塔的生產(chǎn)能力降低，選用梁型氣噴射式支承板。使操作正常，穩(wěn)定，在填料安裝后在其上方要安裝填料壓緊裝置。它適用于陶瓷，石墨制的散裝填料。床層限制板要固定在塔壁上，為不影響液體分布器的安裝和使用，不能采用連續(xù)的塔圈的固定，對于小塔可用螺釘固定于塔壁上。有關其具體尺寸見裝配圖和零件圖。有關其具體尺寸見裝配圖 除霧沫器 在塔內(nèi)操作氣速較大時，會出現(xiàn)塔頂霧沫夾帶，這不但造成物料的流失，也使塔的效率降低，同時還可能造成環(huán)境的污染。絲網(wǎng)除沫器具有比表面積大，重量輕，空隙率大以及使用方便等優(yōu)點。此處選用圓筒形裙座。 裙座不直接與塔內(nèi)介質接觸，也不承受塔內(nèi)介質的壓力，因此不受壓力容器用材的限制。吊柱的方位應使吊柱中心線與人孔中心線間有合適的夾角，使人能在平臺上操縱手柄，使吊柱的垂直線可以轉到人孔附近，以便從人孔裝入或取出塔內(nèi)件。根據(jù)管口所輸送的氣體或液體的流量的大小，有下式計算管口直徑： 4 SVd u?? （ 6— 1） 式中 SV — 流體的體積流量， 3ms d ─進料管管徑， m u— 流體速度， ms 管徑有所選氣速決定后，應按標準管規(guī)格進行圓整，并按實際管徑重新核算流速。查文獻 [1]接管長度取為 200mm。即 液相出料，取 ? ，則 有 44 4 6 . 4 7 6 4 1 0 0 . 0 3 2 3 20 . 8SFVd m m mu?????? ? ? ?? 查 GB/T8163— 1999選擇熱軋無縫鋼管 42 5mm? ? 鋼管。具體形式見裝配圖。 當 選取 245 10mm? ? 的無縫鋼管 時，進氣管中料液的實際流速為： ? ? 224 4 0 . 4 1 7 1 1 ( 1 0 , 1 0 0 )0 . 2 4 5 2 0 . 0 1 0SiVu m sd? ? ?? ? ? ?? ? ? 故滿足要求，因此進料管選用 245 10mm? ? 的 無縫鋼管 ，接管外伸長度 200mm 氣體進口裝置的設計，應能防止淋下的液體進入管內(nèi)，同時還要使氣體分散均勻。 其理論質量為。 北方民族大學過程裝備與控制工程專業(yè) 2021 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設計 30 管法蘭選擇 按公稱壓力 進行選擇。材料 Q235A。質量為 105kg。具體尺寸如下： 表 63 DN wdS? D 1D A B L b 1b 2b 1H 2H d m 400 426?18 670。 根據(jù) HG/T21518— 2021,選用回轉蓋帶頸對焊法蘭孔 MFM 型。 采用雙頭螺栓 M24，數(shù)量為 12，性能等級為 級。 表 61液體進出口法蘭 單位 mm DN 管子外徑 A 法蘭外徑 D 螺栓中心圓直徑 K 螺栓孔直徑 L 螺栓孔數(shù)量 n 螺紋 Th 法蘭厚度 C 法蘭頸N 40 42 170 125 22 4 M20 26 70 S 1H R 法蘭高度 H 法蘭理論質量m 4 10 5 62 表 62氣體進出口法蘭 單位 mm DN 管子外徑 A 法蘭外徑 D 螺栓中心圓直徑 K 螺栓孔直徑 L 螺栓孔數(shù)量 n 螺紋 Th 法蘭厚度 C 法蘭頸N 250 245 470 400 36 12 33 2M ? 46 316 S 1H R 法蘭高度 H 法蘭理論質量m 18 10 125 平臺、扶梯的選擇 在人孔處相應安裝操作平臺，選用 A 型標準平臺，寬 B=900mm，單位質量為150kg/m，包角 180o 梯子采用標準的多層平臺連用型，材料為 Q235AF 北方民族大學過程裝備與控制工程專業(yè) 2021 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設計 31 鋼制管法蘭緊固件 根據(jù) HG20613— 20614— 97 進行選擇。 當 選取 245 10mm? ? 的無縫鋼管 時，進氣管中料液的實際流速為： ? ? 224 4 0 . 4 1 7 1 1 ( 1 0 , 1 0 0 )0 . 2 4 5 2 0 . 0 1 0SiVu m sd? ? ?? ? ? ?? ? ? 故滿足要求，因此進料管選用 245 10mm? ? 的 無縫鋼管 ，接管外伸長度 200mm. 氣體出口裝置，要求既能保證氣體暢通，有應能盡量除去被夾帶的霧沫，可在氣體出口加裝除沫擋板。 材料為 10號鋼 GB8163,[ ] 112tn MPa? ? .焊接形式為雙面焊 對接 100%無損檢測對接接頭形式。其理論質量為。查文獻 [1]接管長度取為 200mm。材料為 10 號鋼 GB8163,[ ] 112tn MPa? ? .焊接形式為雙面焊對接， 100%無損檢測對接接頭形式。 液體進口管 體積流量 SV =?? 3ms 液相進料，取 ? ，則 有 44 4 6 . 4 7 6 4 1 0 0 . 0 3 2 3 20 . 8SFVd m m mu?????? ? ? ?? 查 GB/T8163— 1999選擇熱軋無縫鋼管 42 5mm? ? 鋼管。查吊柱的標準系列 HG/T21639 得各個主要結構參數(shù)如下圖所示： 具體尺寸見裝配圖。 裙座各部分的具體尺寸見裝配圖。 北方民族大學過程裝備與控制工程專業(yè) 2021 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設計 26 裙座與塔底焊接于封頭見的焊接接頭可分為對接及塔接。 材料為 Q235A，代號為 Q235， GB/T343 具體結構見裝配圖。 根據(jù)文獻 [1]，本設計選用固定下裝式絲網(wǎng)除沫器絲網(wǎng)直徑為 。一般來說，實現(xiàn)氣相均勻分布要比液相容易一些，故氣體入塔的分布裝置也相對簡單一些。 北方民族大學過程裝備與控制工程專業(yè) 2021 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設計 25 對任何一個填料塔，均需安裝填料壓板或床層限制板，本設計選絲網(wǎng)壓板 它適用于直徑 小于等于 1200 的塔，它是用金屬絲編織成的金屬網(wǎng)與扁鋼圈焊接而成。床層限制板用于金屬散裝填料，塑料散裝填料及所有規(guī)整填料。 填料壓緊裝置分為填料壓板和床層限制板兩大類，每類又有不同的形式。它是目前性能最優(yōu)的大塔支承板，使用塔徑最大達 12m，波形尺寸 b? H 為 300? 300，數(shù)量 6塊，數(shù)據(jù)如下表： 表 51 塔徑DN 支承板外徑 支承板分塊數(shù) 支承圈寬度 支承圈厚度 自由截面 % 允許載荷， N 碳鋼 不繡鋼 1200 1260 6 50 147 107 90595 109380 液體再分布裝置及 填料壓板 因本設計填料層高度為 4m，小于需要分段的要求（ 6m），所以本設計不需要分段，故不需要設計液體再分布裝置。 （ 3）要有一定的耐腐蝕性能?？紤]到塔內(nèi)物料的一些性質，此處選用溢流槽式液體分布器。因此，液體在塔頂?shù)某跏季鶆驀娏?，是保證填料塔達到預期分離效果的重要條件。 查標準 JB47462021，選用 EHA1200? 2216MnR JB/T4746 參數(shù)如下： 表 41 總深度 H， mm 內(nèi)表面 A， m2 容積 V m3 質量 Kg 350 北方民族大學過程裝備與控制工程專業(yè) 2021 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設計 22 筒體與封頭連接采用焊接結構，不設置容器法蘭。因本設計中填料不需要分段，故只設計液體分布器，安裝液體分布器的空間高度取為 1000mm，塔裙座高度高度取為 2021mm，所以塔的附屬高度可以取為 7000mm。 代入得 7 3 0 9m i n)(m i n ???? taLwU )/( 23 hmm ? 實際液體噴淋密度由文獻 [3]式（ 5— 39），得 D? （ 3— 6） 式中， U— 液體噴淋密度， )/( 23 hmm ? ； Lh— 液體噴淋量， hm/3 ；本設計 Lh= hm/3