【文章內(nèi)容簡介】 再分布器及液體進(或出)料裝置是必不可少的塔內(nèi)件。液體收集再分布器的另一個功能是將塔內(nèi)不同徑向位置流下來的液體加以混合，使進入下一層填料的液體有相同的組成。液體收集再分布器就是將從上層填料流下的液體完全收集并混合。另外。它還必須將上升的蒸汽均勻分布到上層填料中去，而且阻力較小。液體再分布器裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計與液體分布裝置相同，但需配置有適宜的液體收集裝置。在設(shè)計液體再分布裝置時，應(yīng)盡量減少占用塔的有效高度；再分布裝置的自由截面積不能過小，約等于填料的自由截面積，否則將會使壓力降增大；要求結(jié)構(gòu)既簡單又可靠，能承受氣、液流體的沖擊，便于裝拆。液體再分布器的選擇：通過比較本設(shè)計選用槽盤式液體分布器，該分布器為分體式結(jié)構(gòu)：氣相通過升氣管進入上填料段，從上層填料下來的液體則完全被收集，進而從盤底小孔分布到下層填料中。通過再分布器的壓降一般為59118MPa，操作彈性為1:2以上，由升氣管高度而定。這種再分布器適用于大塔，制成分體式，從人孔中裝入塔中，它的進料或出料裝置相配合，也可以作為段間再分布器用。它用塔板卡子被固定在塔體支承圈上，支承圈寬度為3060mm，由塔徑?jīng)Q定。升氣管一般高200mm，升氣管上沿與擋液板間距50mm左右，升氣管直徑為10150mm，每排升氣管間應(yīng)設(shè)置布液孔。 該裝置結(jié)構(gòu)高度較低，液體的均布性能好，導(dǎo)流——集野的板的上、下板均能作液體導(dǎo)流，無論在大流量或小流量下均可確保收集全部液體，操作彈性大，適應(yīng)性好，因此，該裝置特別適宜在液體負(fù)荷變化較大的場合下使用。另外，槽式液體分布器兼有集液和分液的功能，故槽式液體分布器是優(yōu)良的液體收集和再分布裝置，本設(shè)計可選用該分布器。 填料壓板及床層限制板當(dāng)氣速較高或壓力波動較大時，會導(dǎo)致填料層的松動從而造成填料層內(nèi)各處的裝填密度產(chǎn)生差異，引起氣、液相的不良分布，嚴(yán)重時會導(dǎo)致散裝填料的流化，造成填料的破碎、損壞、流失。為了保證填料塔的正常、穩(wěn)定操作，在填料層上部應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同的材質(zhì)的填料安裝不同的填料壓緊器或填料層限位器。一般情況下，陶瓷、石墨等脆性散裝填料適用填料壓緊器，而金屬、塑料制散裝填料及各種規(guī)整填料則使用填料層限位器。它的作用是防止高氣速、高壓降或塔的操作出現(xiàn)較大的波動時，填料向上移動而造成填料層出現(xiàn)空隙，從而影響塔的傳質(zhì)效率。對于金屬及塑料散裝填料，可采用網(wǎng)板結(jié)構(gòu)作為填料限位器。因為這種填料具有較好的彈性，且不會破碎，故一般不會出現(xiàn)下沉，所以填料限位器需要固定在塔壁上。對于小塔，可用螺釘將網(wǎng)板限位器的外圈頂于塔壁，而大塔，則用支耳固定。對于本設(shè)計，可以使用比較簡單限位器，使用柵條間距為100~500mm的柵板即可。 氣體的入塔分布結(jié)構(gòu)設(shè)計位于塔底的進氣管時，主要考慮三個原則：能防止淋下的液體進入管中；壓降要??；氣體分布要均勻。適宜管內(nèi)氣速為1018m/s。入塔氣體的均布分布程度，主要取決于氣體通過填料層的壓力降與輸入氣體動壓頭之比，比值愈大，愈有利均勻分布。對于小塔，常采用的氣相入塔分布結(jié)構(gòu)形式有：使進氣管伸至塔截面的中心位置，管端切成45176。向下傾斜的切口或做成向下的喇叭口。對于大塔，氣體入口管末端可做成多孔直管式或多孔盤管式。大塔一般采用兩個以上的進氣口。 除沫器在塔內(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，同時還有可能造成環(huán)境的污染。為了避免這種情況，需要在塔頂設(shè)置除沫裝置，從而減少液體的夾帶損失，確保氣體的純度，保證后續(xù)設(shè)備的正常操作。最常用的除沫裝置有絲網(wǎng)除沫器、折流板除沫器及旋流板除沫器。此外，還有多孔材料除沫器及玻璃纖維除沫器。在分離要求不嚴(yán)格的情況下，也可以用填料層作除沫器。最簡單的除沫器是在塔的出口加擋板。本設(shè)計選用絲網(wǎng)除沫器。絲網(wǎng)除沫器由于比表面積大、空隙率大、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便以及除沫效率高、壓力降小等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于填料塔的除沫操作中，他的主要元件是針織金屬或塑料絲網(wǎng)。由于本設(shè)計對除沫要求不高，而塔徑比較大，參考各項條件選擇用上裝式絲網(wǎng)除沫器。其尺寸可由文獻[8]表444查得。在除沫器中，由于絲網(wǎng)的阻擋作用，使氣體不斷改變運動方向，因而使被夾帶的液滴與絲網(wǎng)碰撞而分離，同時由于氣體運動方向的改變也造成被夾帶液滴的慣性截流。由于上述的碰撞分離與慣性截流達到了除沫效果，對于平放式結(jié)構(gòu)，由于上升氣體的作用，被除掉的液滴首先在除沫器底部聚集，當(dāng)達到一定液量后便開始下落，形成動平衡，氣速越大，達到動平衡的液量越多。對于平放式結(jié)構(gòu)，若氣速過大時易發(fā)生二次夾帶。對于蒸餾和吸收操作中，由于夾帶的液滴較大，若操作氣速不過高時，%，對于21065106m的液滴也能有效的除去，當(dāng)絲網(wǎng)厚度為100150mm時，通過除沫網(wǎng)的壓降為120—250MPa，為提高除沫效率，平放式除沫器可用兩層不同尺寸的絲網(wǎng)制成，下層用大孔除沫網(wǎng)制成，除去較大的液滴，上層用小孔除沫網(wǎng)制成，除去細(xì)小的液滴，雙層除沫器最大壓降可為750MPa。 輔助裝置及附件選擇零部件的選用或計算，需考慮物料的性質(zhì)、操作溫度、操作壓力、所用結(jié)構(gòu)與物料等因素，同時在滿足生產(chǎn)要求的情況下，要做到操作維修方便，制造加工容易，既要安全可靠，有要經(jīng)濟合理。 標(biāo)準(zhǔn)法蘭在化工設(shè)備和管路中，常采用可拆結(jié)構(gòu)，用得較多的可拆結(jié)構(gòu)為法蘭，由于法蘭連接有較好的強度和密封性，適用的尺寸范圍又廣，在設(shè)備和管路上都能應(yīng)用，各國已將法蘭作為標(biāo)準(zhǔn)件，設(shè)計者根據(jù)有關(guān)參數(shù)直接選用。法蘭的種類很多，按用途可分為壓力容器法蘭（又稱設(shè)備法蘭）和管法蘭；按壓力可分為低壓、中壓和高壓法蘭；還可按形狀、連接方式分類。法蘭連接由法蘭、墊片和螺栓三部分組成。在中低壓化工設(shè)備和管路中，常用的密封面有三種形式，配合這三種密封面規(guī)定了相應(yīng)的墊片尺寸標(biāo)準(zhǔn)。密封面的選擇原則是：密封可靠，加工容易，裝配方便，成本低廉。本設(shè)計采用：平面型密封面的結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，有時在平面上車制23條溝槽（又稱水線）。上緊螺栓后，墊片易往兩邊擠，宜于壓力不高，物系無毒的場合。墊片選用普通橡膠墊片，它適用于溫度小于350℃的場合。我國采用的法蘭連接標(biāo)準(zhǔn)有壓力容器法蘭標(biāo)準(zhǔn)和管法蘭標(biāo)準(zhǔn)，在很大范圍都可以直接查取，本設(shè)計的法蘭數(shù)據(jù)可查標(biāo)準(zhǔn)HG501058。 人孔由于工藝過程和安裝、檢修的需要，在容器筒體或封頭上需要開孔和安裝接管。內(nèi)壓容器開孔以后，削弱了器壁的強度，引起開孔邊緣處的應(yīng)力增大，在開孔附近形成應(yīng)力集中。為了降低開孔邊緣處的應(yīng)力，需要做補強設(shè)計。圓孔的應(yīng)力集中程度最低，若不可能開圓孔，也應(yīng)開近似圓形的孔。人孔是安裝或檢驗人員進出塔器的唯一通道。人孔的實質(zhì)應(yīng)便于人員進入任何一層塔板。但由于設(shè)置人孔處的塔板間距要增大，且人孔設(shè)置過多會使制造時塔體的彎曲度難以達到要求，所以對于直徑大于800mm的填料塔，人孔可設(shè)在每段填料的上或下方，同時兼作填料裝卸孔用。設(shè)在框架內(nèi)或室內(nèi)的塔，人孔的實質(zhì)可按具體情況考慮。裝有填料的塔，應(yīng)設(shè)填料擋板，借以保護人孔并能在不卸出填料的情況下更換人孔墊片。人孔的選擇應(yīng)考慮設(shè)計壓力試驗條件設(shè)計溫度物料特性及安裝環(huán)境等因素。塔體在制造廠出廠前一般以臥置狀態(tài)進行水壓試驗，所以塔體人孔的壓力等級選擇，必須考慮臥置狀態(tài)試壓時的試驗壓力。人孔法蘭的密封面形式及墊片用材，一般與塔的接管法蘭相同。操作溫度高于350℃時，應(yīng)采用對于焊法蘭人孔。人孔伸入塔內(nèi)部分應(yīng)與塔的內(nèi)壁修平，其邊緣需倒棱或磨圓。人孔的尺寸可查標(biāo)準(zhǔn)GB582793。本設(shè)計采用板式平焊法蘭人孔，型號為HG2095。 裙座塔體通常采用裙座支承，本設(shè)計也是如此。裙座形式根據(jù)載荷情況不同，可分為圓筒形和圓錐形兩類。圓筒形裙座制造方便，經(jīng)濟上合理，故應(yīng)用廣泛。但對于受力情況比較差，塔直徑小且很高的塔，為防止風(fēng)載或地震載荷引起的彎矩造成塔翻倒，則需要配制較多的地腳螺栓及具有足夠大承載面積的基礎(chǔ)環(huán)。此時，圓筒形裙座的結(jié)構(gòu)尺寸往往滿足不了這么多地腳螺栓的合理布置，因而采用圓筒形裙座。圓筒形裙式支座可選用較經(jīng)濟的普通碳素鋼。但在選材時要考慮載荷、塔的操作條件以及塔底封頭材料等因素，在室外操作的塔，還要考慮環(huán)境的影響。裙座由裙座圈、基礎(chǔ)環(huán)、螺栓座和管孔等組成。裙座圈 直接焊在塔底封頭上可采用對接焊，即裙座筒體外徑與塔體外徑相同。對接焊縫承受壓縮載荷，適用與大塔。若采用搭接焊，即裙座內(nèi)徑大于塔體外徑，便于裙座圈搭焊在封頭直邊的外側(cè)上。搭接焊縫承受剪切載荷，僅用于小塔。基礎(chǔ)環(huán) 裙座圈的下端焊在基礎(chǔ)環(huán)上，基礎(chǔ)環(huán)是一塊環(huán)形墊板，它將裙座圈傳來的載荷均勻地傳帶基礎(chǔ)地面上去。螺栓座 螺栓座由底板和筋板組成，以便安裝地腳螺栓，把塔設(shè)備固定在基礎(chǔ)地面上。管孔開在裙座圈上，包括塔底引出管、排氣孔、排液孔、檢查用的人孔或手孔等。裙座圈的厚度可根據(jù)塔體壁厚假設(shè)后在驗算。但裙座厚度不得小于塔體壁厚，常比塔體壁厚大些。裙座的高度一般由工藝條件確定，本設(shè)計裙座高為2m。裙座都有相應(yīng)的設(shè)計計算公式和設(shè)計原則。對照后面計算結(jié)構(gòu)進行相關(guān)結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計。 吊柱對于較高的室外無框架的整塔體，在塔頂設(shè)置吊柱，對補充和更換填料，安裝和拆卸內(nèi)件，是既方便又經(jīng)濟的一項措施。一般高度在15m以上的塔，都設(shè)置吊柱。吊柱設(shè)置方位應(yīng)使吊柱中心線與人孔中心線間有合適的夾角，使人能站在平臺上操作手柄，讓經(jīng)過吊鉤的垂直線可以轉(zhuǎn)到人孔附近，以便從人孔裝入或取出塔的內(nèi)件。吊柱的起吊載荷按填料或零部件的重量決定，根據(jù)塔徑?jīng)Q定其回轉(zhuǎn)半徑，然后選用原化工部標(biāo)準(zhǔn)HG5131780《塔頂?shù)踔贰?吊耳1）吊耳的結(jié)構(gòu)類型過去塔的吊裝大多采用捆扎法，即以多束鋼絲繩攔腰捆扎塔體，而在鋼絲繩與塔體間碘以木排。這種捆扎法準(zhǔn)備工作煩瑣，操作又不靈活，且就位后解除鋼絲賒購內(nèi)須高空作業(yè)，既麻煩又不安全。所以這種落后的方法已逐漸為吊耳所代替。吊耳操作簡單可靠，且較靈活。但須在進行設(shè)計時作吊裝計算，以確定吊耳的結(jié)構(gòu)尺寸及相應(yīng)的塔體加固措施。制造廠則根據(jù)設(shè)計將吊耳焊接在塔上，這給現(xiàn)場安裝帶來很大的方便。2）吊耳的結(jié)構(gòu)形式及選用設(shè)備上的吊耳一般僅在設(shè)備吊裝時使用一次，因此吊耳的安全可靠性應(yīng)放在首位。選用吊耳結(jié)構(gòu)形式時，除考慮吊耳本身的結(jié)構(gòu)特點外，還應(yīng)考慮到設(shè)計和安裝單位的經(jīng)驗。本設(shè)計選用管軸式吊耳，其結(jié)構(gòu)簡單，是由一段圓鋼管內(nèi)加十子筋或井字筋構(gòu)成。這種結(jié)構(gòu)的吊耳剛性好，又鋼絲繩可沿吊耳軸滑移，因而可適應(yīng)外力方向的變化，所以對鋼絲繩的附加彎曲應(yīng)力比板式吊耳要小，只是捆扎鋼絲繩比較麻煩。3）吊耳的設(shè)置較低的塔，吊耳設(shè)在塔頂，隨著塔設(shè)備的增高和大型化，塔頂?shù)醵筒灰欢ㄓ欣?，因為這需要很高的抱桿，且吊裝卡也笨重，拆卸又困難。這時往往采用在塔體重心以上適當(dāng)部位安裝吊耳，對稱地設(shè)置一對。吊耳具體標(biāo)高的確定，還應(yīng)考慮吊裝機械與起吊方法。從受力角度考慮，塔的吊點越高，則起吊力就越小，卷揚機附和也越小，但塔它承受的最大彎矩將增大，對塔體不利，而且吊點高，抱桿的高度也要增高，這樣抱桿承載能力降低(對同樣斷面的抱桿，承載能力與抱桿高度的平方成正比)。吊點低，則起吊力大，卷揚機附和大，但塔體承受的最大彎矩降低，對塔體有利，而且抱桿高度可降低，但穩(wěn)定性差，易引起傾覆。所以，吊點的具體標(biāo)高應(yīng)經(jīng)綜合考慮比較后確定。凡規(guī)定在制造廠整體熱處理后交貨的高塔，塔的施工圖應(yīng)包括吊耳及補強板，不得在安裝現(xiàn)場臨時焊接吊耳。吊耳焊接在塔上，為避免焊縫交叉，與塔體焊縫相交處，應(yīng)將塔體焊縫磨平，吊耳與塔體的焊縫也應(yīng)磨平。另外，吊耳與塔體相焊部位的材質(zhì)，一般應(yīng)該相同。本設(shè)計選用SP型吊耳，SP15 HG/T2157494。 操作平臺1）操作平臺的設(shè)置及尺寸① 操作平臺應(yīng)設(shè)置在人孔、手孔、塔頂?shù)踔?、液面計等需要?jīng)常檢修和操作的地方。操作平臺應(yīng)布置得在檢修時不需另外設(shè)置腳手架和纜索。② 平臺下的地面往往是通道。，若無特殊要求。③ 操作平臺的寬度應(yīng)根據(jù)檢修需要而定，~。當(dāng)平臺設(shè)在手孔或檢修人孔附近時，；④ 弧形平臺的包角應(yīng)依據(jù)工藝配管、液面計接管及人孔等的位置確定。除塔頂外一般設(shè)置全平臺。平臺的欄桿一般用DN=20mm、25mm的鋼管制成，管端應(yīng)予封閉，以防腐蝕氣體侵入。2）平臺的載荷平臺的載荷應(yīng)根據(jù)具體的使用情況確定，一般按最小均布載荷為2000N/m2 、集中載荷為4000N考慮。對在操作維修中有可能長期堆置重物的平臺，應(yīng)作特殊考慮。欄桿的任意點應(yīng)能承受任何方向作用的900N的載荷。3）平臺材料 平臺全部為鋼結(jié)構(gòu)，材料一般用Q235AF。當(dāng)塔體的材料采用不銹鋼時，塔體上襯板及平臺連接板的材料應(yīng)與塔體相同。4）鋪板平臺鋪板一般宜采用花紋鋼板。為使鋪板具有足夠的剛性，可在鋪板下每隔1m用間斷焊焊上一條25mm3mm的扁鋼。5）操作平臺的選用 此標(biāo)準(zhǔn)適用于保溫或不保溫的塔設(shè)備，但不適用于保冷的情況，~，平臺包角可根據(jù)需要確定。此標(biāo)準(zhǔn)的其他參數(shù)為：設(shè)計載荷2000Pa；；。 本設(shè)計選擇籠式扶梯，且與塔頂接管成180176。對稱布置。由工藝條件圖知本塔開設(shè)的人孔共四個，在人孔處應(yīng)設(shè)置平臺，n=7，每個平臺呈半圓形，取平臺寬度：，扶梯高度。 梯子1）設(shè)置梯子的一般原則① 不經(jīng)常操作的平臺，可采用直梯。② ~，以免失去安全作用。在平臺通道開口處以下的籠梯護圈，應(yīng)在平臺以下75~150mm。③ 梯子至塔體、保溫層外表面的距離至少為200mm。當(dāng)塔體上有加強圈時，則距離還須適當(dāng)放大。④ 低溫塔的梯子，其連接件與焊在塔體上的連接板之間，應(yīng)墊以石棉或軟木。⑤ 當(dāng)平臺距地面高度大于4m或平臺間距大于3m時，梯子應(yīng)設(shè)置安全門。⑥ 梯子的最下面一級踏步應(yīng)高出地面150~450mm。相鄰踏步的間距一般300mm。2）梯子的載荷 梯子的踏步應(yīng)能承受1000N的短期集中載荷，整個梯子應(yīng)能承受4500N的集中載荷。扶手的任意點能承受任何方向作用的900N的載荷。3）梯子的材料梯子所有構(gòu)件一般均采用Q235AF。當(dāng)塔體為不銹鋼時，與塔體相焊的連接板應(yīng)采用同種材料。高溫操作的塔，連接板應(yīng)與塔體完全焊透，焊縫應(yīng)打磨光潔。以減少熱應(yīng)力的影響。4）梯子的選用本標(biāo)準(zhǔn)梯子結(jié)構(gòu)分為側(cè)面通過型、多層平臺連用型和正面通過型三種。多層平臺