【導(dǎo)讀】本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨立進行研究所完成。畢業(yè)設(shè)計中引用他人已經(jīng)發(fā)表或。情況，本人愿承擔(dān)全部責(zé)任。任務(wù)明確，設(shè)計思路清晰，符合GB150《鋼制壓力容器》規(guī)范要求；選型正確合理，論證充分，符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求；計算準(zhǔn)確；繪圖規(guī)范符合要求。1．明確設(shè)計的目的和意義；2．對塔體及塔內(nèi)主要部件材質(zhì)的進行選擇與論證。塔體軸向穩(wěn)定與強度校核計算；法回收硫磺，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)，達到化害為利，變廢為寶，降低污染，保護環(huán)境的目的，并同時滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求，降低腐蝕，實現(xiàn)裝置長周期安全生產(chǎn)等諸多方面要求。硫磺產(chǎn)品應(yīng)用日益擴大和硫磺市場價格的快速提升，硫磺回收裝置不僅僅是環(huán)保裝置，也是產(chǎn)生巨大經(jīng)濟效益的生產(chǎn)裝置。這次的設(shè)計是硫磺回收裝置再生塔機械設(shè)計。通過自己的查找資料，分析設(shè)計要。首先通過設(shè)計條件，確定設(shè)計的步奏。對塔體，裙座，內(nèi)件，封頭等結(jié)構(gòu)進行選型。覽表，最后給出相應(yīng)的技術(shù)要求。713-2020鍋爐和壓力容器用鋼板等等。

　　

【正文】 其中 δ 0— 法蘭頸部小端有效厚度， mm Di— 法蘭內(nèi)直徑， mm 綜合考慮，本設(shè)計選用活套法蘭。 2．法蘭標(biāo)準(zhǔn) 法蘭的使用極其廣泛，按不同使用場合，使用要求，法蘭的尺寸多種多樣，為了便于成批生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，降低成本，保證質(zhì)量和便于互換，我國有關(guān)部門已制定了一系列法蘭標(biāo)準(zhǔn)。法蘭標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)不同的公稱直徑和不同的公稱壓力制定的。 3．法蘭密封 一般說來，流體在密封口泄漏有兩種途經(jīng)：一是墊片泄漏，二是壓緊面泄漏。在實際工作中，影響法蘭聯(lián)接密封的因素是多方面的，有正常因素也有不正常因素。 從設(shè)計應(yīng)考慮的影響因素分析，影響法蘭密封的主要因素有：墊片性能；壓緊面型式；螺栓預(yù)緊力；法蘭剛度；操作條件等。其中最主要的是前兩者，應(yīng)從這兩方面考慮。 4．壓緊面選擇 壓緊面主要根據(jù)工藝條件、密封口徑以及準(zhǔn)備采用的墊片等進行選擇。壓緊面的幾何尺寸和表面加工質(zhì)量要求，必須與相應(yīng)的墊片相配合。 在中、低壓容器和管道中常用的法蘭壓緊面型式有三種：如圖 所示 圖 常用的法蘭壓緊面型式 (1) 平面型密封面 這類密封結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，便于進行防腐襯里。但這種壓緊面與墊片接觸面積較大，預(yù)緊 時，墊片容易被擠到壓緊面兩側(cè)，不易壓緊，所以所需壓緊力較大，密封性能較差。一般適用于壓力不高，介質(zhì)無毒，非易燃易爆場合。 (2) 凹凸型密封面 這類壓緊面是由一個凸面和一個凹面相配合組成。在凹面放置墊片，其優(yōu)點是便于對中，能防止軟質(zhì)墊片被擠出，而且壓緊面比平面型密封面窄，較易密封。使用于公稱直徑 DN≤800mm ,公稱壓力 PN≤— 的法蘭聯(lián)接 。 (3) 榫槽型密封 第三章 .主要元件結(jié)構(gòu)型式的選擇及論證 17 這類壓緊面是由一個榫面和一個槽面相配合組成，墊片放在槽內(nèi)。由于墊片較窄，又受槽的阻力，不會被擠出，故此以上兩種壓緊 面均易獲得良好的密封效果。墊片較窄，壓緊墊片所需的螺栓力較小，壓力較高時，螺栓尺寸也不會過大。但是其結(jié)構(gòu)與制造都比較復(fù)雜，更換墊片也較費事。凸面部分容易破壞，拆卸是要十分小心。這類密封面適用于易燃易爆、有毒介質(zhì)，以及壓力較高的重要場合。 本設(shè)計，壓力并不太高，綜合考慮后選用凹凸型密封面。 5．墊片選擇 墊片是法蘭連接的核心，密封效果的好壞主要取決與墊片的密封性能。在墊片選擇時，應(yīng)根據(jù)溫度、壓力及介質(zhì)的腐蝕性確定墊片的材料，結(jié)構(gòu)型式和尺寸。同時也應(yīng)考慮墊片的價格，制造容易，更換方便等條件。 常用墊片分為：非 金屬、金屬、組合式墊片三種。 (1) 非金屬墊片 : 非金屬墊片的優(yōu)點主要是柔軟、耐腐蝕、價格便宜，但耐溫度和壓力性能較差。多用于常、中溫和中、低壓容器的法蘭密封。使用最多的是石棉、橡膠及合成樹脂材料。 (2) 金屬墊片 :金屬墊片具有耐高溫、耐高壓、耐油、耐腐蝕等優(yōu)點。金屬墊片材料一般并不要求強度高，而是要求韌性。常用材料有軟鋁、銅、軟鋼、不銹鋼、合金等。金屬墊片的截面形狀有平形、波形、齒形、八角形等。金屬墊片主要用于中、高溫和中、高壓的法蘭聯(lián)接密封。 (3) 組合式墊片：組合式墊片采用金屬和非金屬材料配合 特制而成。一般是用不同材料的金屬薄板把非金屬材料包裹起來，壓制而成。金屬材料在外層，可耐高溫、耐腐蝕，非金屬材料在內(nèi)層，使墊片具有良好的彈性和回彈能力。這樣一來，組合后的墊片可滿足高溫、振動、溫度波動、高壓等工作狀態(tài)下的密封要求。 綜上所述可知，墊片的作用是封住壓緊面之間的間隙，增大密封口阻力，阻止流體泄漏。因墊片與介質(zhì)直接接觸，所以，合理選用密封墊片，對法蘭密封效果及法蘭尺寸有很大影響。墊片選擇應(yīng)根據(jù)溫度、壓力，介質(zhì)腐蝕性來確定，同時要考慮經(jīng)濟性，但是要全部滿足是不可能的，具體選用時要從實際綜合考慮。所以 本設(shè)計選用金屬墊片。 容器的接口管與凸緣 設(shè)備上的接口管與凸緣，既可用于裝置測量、控制儀表，也可用于連接其他設(shè)備和介質(zhì)的輸送管道。 廣東石油化工學(xué)院專科畢業(yè)設(shè)計：硫磺回收裝置再生塔機械設(shè)計 18 接口管 圖 焊接設(shè)備的接口管如上圖 (a)所示，接管長度可參照表 確定。鑄造設(shè)備的接管可與筒體一并鑄出，如圖 (b)所示。螺紋管主要用來接溫度計、壓力表或液面計等，根據(jù)需要可制成陰螺紋或陽螺紋，見圖 (c)。 表 接管長度 h mm 公稱直徑 DN 不保溫接管長 保溫設(shè)備接管長 適用公稱壓力 PN （ MPa） ≤15 80 130 ≤ 20～ 50 100 150 ≤ 70～ 350 150 200 ≤ 70～ 500 ≤ 2． 凸緣 當(dāng)接管長度必須很短時，可用凸緣 (又叫突出接口 )來代替接管。凸緣本身具有加強開孔的作用，不需再另外補強。缺點是當(dāng)螺柱折斷在螺栓孔中時，取出較困難。由于凸緣與管道法蘭配用，因此它的聯(lián)接尺寸應(yīng)根據(jù)所選用的管法蘭來確定。 進出口結(jié)構(gòu)型式設(shè)計 塔體上設(shè)置了各種接管，由于各類接管的設(shè)計要求不同，因此塔體上各種接管具有不同的結(jié)構(gòu)特點。本設(shè)計的出口主要是指原油進 料管，初側(cè)抽出口及塔底渣油出口，塔頂回流入口，頂循環(huán)回流抽出口。 1．氣體進、出口管 對于氣態(tài)進料口，可安裝在塔板間的蒸汽空間內(nèi)，一般可將進氣管做成斜切口以改善氣體分布或采用較大管徑使其流速降低，達到氣體均勻分布的目的。 2．氣液進料管 在這種情況下 ,不僅要求進料均勻 ,且要求液體通過塔板時蒸汽能分離出來 ,當(dāng)然也用下圖的 T 型進料管。但支管上方應(yīng)開排氣孔 ,液體進料孔與垂直線成 15176。夾角 ,以免物料第三章 .主要元件結(jié)構(gòu)型式的選擇及論證 19 沖擊塔板。如圖 所示。 圖 氣液進料管 釜液從塔底出口管流出時，會形成 一個向下的旋渦，使釜底液面不穩(wěn)定，且能帶走氣體。如果出口管路有泵，氣體進入泵內(nèi)，會影響泵的正常運轉(zhuǎn)。故一般在塔釜出口管前應(yīng)裝設(shè)防渦流擋板。塔釜出口的防渦流擋板結(jié)構(gòu)如圖 所示： 圖 防渦流擋板結(jié)構(gòu) 平臺和梯子結(jié)構(gòu)型式的確定 平臺結(jié)構(gòu)型式的確定 (1) 操作平臺應(yīng)設(shè)置在人孔、手孔、塔頂?shù)踔好嬗嫷刃枰?jīng)常檢修和操作的地方。操作平臺的的布置使得檢修時不再需要另外設(shè)置腳手架和纜線。 (2) 布置在一起的塔，可將平臺連接起來，造成聯(lián)合平臺。 廣東石油化工學(xué)院專科畢業(yè)設(shè)計：硫磺回收裝置再生塔機械設(shè)計 20 (3) 平 臺下的地面往往是通道，所以低層平臺的凈空間高度不應(yīng)小于 ，各層平臺之間的最小間距也不得小于 。若無特殊要求層間距也不應(yīng)大于 8m。 (4) 操作平臺的寬度應(yīng)根據(jù)檢修的需要而定，一般為 ～ ，最小不得小于 。 (5) 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而定。除塔頂外，一般設(shè)置全平臺。 (6) 平臺的內(nèi)緣與塔壁之間應(yīng)留有一定的間隙以便于進行設(shè)備的保溫油漆工作。一般情況下無保溫層的間隙為 100mm。有保溫層時，至保溫層的表面的間隙為 50mm。 (7) 低溫塔的平臺，其焊 在塔體上的連接板與平臺連接件之間應(yīng)墊以石棉或軟木，以減少熱交換與能量消耗。 (8) 支承平臺的槽鋼梁一般應(yīng)沿平臺外圍同等分安排，有鄰梁之間的最大間距不大于 。 平臺的欄桿圖，一般用 DN=20mm、 25mm的鋼管制成，管端應(yīng)封閉，以防止腐蝕氣體侵入，欄桿高度一般用 (a)，當(dāng)安裝標(biāo)高在 15m以上時，欄桿高度應(yīng)為 ，中間還需要用雙橫檔（ b） 。 圖 欄桿 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 2020Pa，集中載荷為 4000N 考慮。對于在操作維修中 有可能長期堆置重物的平臺應(yīng)作特殊考慮。 平臺全部為鋼結(jié)構(gòu)，材料一般用 Q235A，當(dāng)塔體材料采用不銹鋼時，塔體上補板及平臺連接板的材料應(yīng)選與塔體一樣。 平臺鋪板一般宜采用花紋鋼板或鋼板鋼。若采用一般鋼板時，須用模具在鋼板上敲出圓形膨點且開排水孔。如圖 所示 第三章 .主要元件結(jié)構(gòu)型式的選擇及論證 21 圖 鋪板上的圓形鼓點 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 25mm 3mm 扁鋼。 圖 鋪板的加強 梯子結(jié)構(gòu)型式的確定 (1) 不經(jīng)常操 作的平臺，可采用直梯，若采用斜梯則角度應(yīng)小于 60176。 (2) 直梯高度一般不應(yīng)超過 5m，若超過 5m時，應(yīng)設(shè)中間休息平臺，當(dāng)直梯標(biāo)高超過 4m時，應(yīng)設(shè)安全籠，從地面至安全籠第一圈的距離為 2m～ 。 (3) 籠梯相鄰護圈的間距為 ～ ，不得大于 ，以免失去安全作用。 (4) 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，則距離好須適當(dāng)加大。 (5) 低溫塔的梯子，其連接件及焊在塔上的連接板之間應(yīng)墊以石棉或軟木。 廣東石油化工學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計：硫磺回收裝置再生塔機械設(shè)計 22 (6) 當(dāng)平臺距離地面高度大于 4m或平臺間大于 3m時，梯 子應(yīng)設(shè)置安全門。 (7) 梯子的最底一級踏步應(yīng)高出地面（或平臺面） 150mm～ 450mm，相鄰的踏步之間的間距一般為 300mm。 (8) 塔內(nèi)，如易燃易爆的物料，則應(yīng)考慮到平臺上人員及時疏散和救火的方便。 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，扶手在任意點應(yīng)能承受任何方向作用的 900N 載荷。 梯子所有構(gòu)件一般均采用 Q235A，當(dāng)塔體為不繡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。 本次設(shè)計的平臺和梯子的設(shè)置 每個人孔的下方位置設(shè)置一層平臺，每層平臺的包角為 180176。，內(nèi)徑為 1800mm 的塔段上的平臺的內(nèi)徑為 2166mm，寬度為 1m；平臺離人孔中心的距離為 1m，平臺主保溫層表面的間隙為 50mm。 梯子采用開式斜梯，角度為 45176。，寬為 1m。 塔頂、塔底與進料空間高度的確定 塔頂空間高度的確定 塔頂空間是塔頂?shù)谝粔K塔板到塔頂切線的距離，為了減少塔頂出口氣體中攜帶液體量，塔頂空間一般?。?～ ） ()TH 塔 板 間 距 ，以利于氣體中的液滴自由沉降，本設(shè)計取塔頂高度為 1000mm。 塔底空間高度的確定 塔底空間是塔底第一塊塔板到塔底切線的距離，當(dāng)進料沒有 15min 的緩沖時間的容量時，塔底產(chǎn)品的停留時間可取 3～ 5min。否則需要 15min 左右。但對塔底產(chǎn)量大的塔，停留時間一般也是 3～ 5min，對易結(jié)焦的介質(zhì)，塔底停留時間應(yīng)縮短，一般為 1～ 。 第三章 .主要元件結(jié)構(gòu)型式的選擇及論證 23 本設(shè)計塔底空間高度 :6400mm 進料空間高度的確定 原料進料段的高度，取決 于進料的結(jié)構(gòu)型式及介質(zhì)狀態(tài)。如果為液相進料，可取與塔板間距相同或稍大的數(shù)值。如果為氣相進料，則可根據(jù)進料型式?jīng)Q定，一般進料管的大小均采用工藝管相同的直徑。 廣東石油化工學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計：硫磺回收裝置再生塔機械設(shè)計 24 第四章 塔體的機械設(shè)計及計算 壁厚厚度計算 封頭的選型和厚度計算 封頭設(shè)計時，一般優(yōu)先選用封頭標(biāo)準(zhǔn)中推薦的形式與參數(shù)。然后根據(jù)受壓情況進行強度或穩(wěn)定性計算，確定合適厚度 半球型封頭常用于高壓容器。目前在中低壓容器應(yīng)用到較多的封頭之一是橢圓形封頭。故此設(shè)計也是選用橢圓形封頭。 標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭厚度的計算 ： 已知條件：塔內(nèi)直徑 2200iD mm? 。計算壓力 Mpa? 。材料 Q245R 在 165176。 C的許用應(yīng)力 ??t? =137Mpa,腐蝕余量 C=3mm。焊接系數(shù) ?? 。 封頭的計算厚度： ? ? 0 . 5 2 2 0 0 4 . 7 2 92 1 3 7 0 . 8 5 0 . 5 0 . 52 0 . 5cit cpD mmp? ?? ?? ? ?? ? ? ??。 設(shè)計厚度： 3 C m m??? ? ? ? ?。 對于 Q245R，鋼材的負(fù)偏差 C1=n? =10mm。有效厚度 10 3 7e mm? ? ? ? 查得封頭質(zhì)量 （參考中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) JB/T47462020，附錄 B EHA橢圓形封頭型式參數(shù)） 塔體厚度的確定 計算壓力： MPa? 3C mm? ? ? 137t MPa? ? 2200iD mm? ， ?? 圓筒的計算厚度： ? ? 0 . 5 2 2 0 0 4 . 7 3 32 1 3 7 0 . 8 5 0 . 52 cit cpD mmp? ?? ?? ? ?? ? ?? 設(shè)計 厚度 ： 2 4 .7 3 3 3 7 .7 3 3d C m m??? ? ? ? ? 對于 Q245R 圓整后取 名義厚度 ： 10n mm? ? 有效厚度 10 3 7e mm? ? ? ? 第四章．塔體的機械設(shè)計及計算 25 各部位質(zhì)量計算 塔設(shè)備質(zhì)量載荷計算 計算前先對塔進行分段，以地面為 00 截面，裙座人孔為 11 截面，塔底封頭焊縫為 22 截面，塔體去開孔