【正文】 作為強度計算的對象，計算方法是將柵板條作為受均布載荷的簡支梁來計算，略去填料對于塔壁的摩擦阻力，則作用于柵板條上的均布載荷q為：柵板條的最大彎矩為考慮格柵板的載荷不均勻和操作時濕填料的荷載有所增加，故將柵板條的最大彎矩增為柵板條斷面系數(shù)為柵板條的彎曲應力為柵板條抗彎許用應力為使柵板條的彎曲應力小于等于抗彎許用應力。根據(jù)文獻選用支持圈尺寸數(shù)據(jù)為D1=894mm，D2=794mm，采用不銹鋼制造，厚度為8mm，重量為833N，支持板數(shù)為6塊(2) 可拆型槽盤氣液分布器的選用計算標準系列中未包含符合本設備塔徑的標準氣液分布器，依據(jù)標準HG/T —1998進行可拆型槽盤氣液分布器的選用計算。由工藝條件給出液體正常流量（m3/h），再根據(jù)正常流量增減10%作為操作波動條件下的最大流量和最小流量。按照上式，通過分布器流量計算下層及上層噴淋孔孔徑，通過設定不同的噴淋孔徑（d1或d2），按不同的液位值計算分布器液流總量：最大流量對應液位為 最小流量對應液位為 正常流量對應液位為 通過對d1和d2的調(diào)整及試算，使Qmax、Qmin和Q滿足工藝要求。精餾段未分段，， m3/h。滿足工藝要求的分布器尺寸為d1=、d2=、h1=、h2=。提餾段第一段，， m3/h。滿足工藝要求的分布器尺寸為d1=、d2=、h1=、h2=。提餾段第二段，正常流量為4m3/h， m3/h。滿足工藝要求的分布器尺寸為d1=、d2=、h1=、h2=。提餾段第三段，， m3/h。滿足工藝要求的分布器尺寸為d1=、d2=、h1=、h2=。所選槽盤氣液分布器結(jié)構(gòu)參數(shù)為：塔內(nèi)徑D=900mm；總高度H=；升氣管高度L1=254mm；分布板底距下端高度L2=96mm；分布板寬度L=222mm；檔液帽寬度W=120mm；升氣管寬度b=110mm；d1孔數(shù)n=55個；分布器總質(zhì)量約為70kg。(3) 絲網(wǎng)除沫器的工藝計算按下式計算絲網(wǎng)除沫器的液泛氣速，：選取操作氣速為處理氣體所需的流通直徑D1按下式計算：參照絲網(wǎng)除沫器標準中有關尺寸表，選用型號為HG/T 21618 絲網(wǎng)除沫器 S900—150 SP Q235/304 。參照絲網(wǎng)除沫器標準中有關關聯(lián)圖，進行壓降校核。裝于塔頂?shù)慕z網(wǎng)除沫器絲網(wǎng)底面距分布器900mm。DN900上裝式絲網(wǎng)除沫器的外形尺寸為：H=100mm，H1=218mm，D=820mm。(4) 接管尺寸的計算a） 進料管進料液進入塔內(nèi)出現(xiàn)閃蒸現(xiàn)象，根據(jù)工程經(jīng)驗公式，求取進料管口流速得u0=，則進料管內(nèi)徑為d=，選用冷拔不銹鋼無縫鋼管尺寸為181mm。b） 塔頂采出管塔頂純液相采出，設定管口流速為1m/s，則回流管內(nèi)徑為d=，選用冷拔不銹鋼無縫鋼管尺寸為342mm。c） 塔頂蒸汽出口管蒸汽出口管安裝在塔頂封頭，根據(jù)工程經(jīng)驗公式，求取管口流速u0=，已知塔頂蒸汽體積流量為2m3/s，則出口管內(nèi)徑d=，選用熱軋不銹鋼無縫鋼管尺寸為1404mm。d） 釜液采出管釜液為純液相采出，設定管口流速為1m/s，則釜液采出管內(nèi)徑d=，選用冷拔不銹鋼無縫鋼管尺寸為70。防渦流擋板結(jié)構(gòu)尺寸為A=150mm，B=100mm，材質(zhì)為碳鋼，t=6mm。e） 再沸器入塔接管再沸器入塔接管內(nèi)介質(zhì)為來自降膜蒸發(fā)器的過熱蒸汽，根據(jù)工程經(jīng)驗公式，求取管口流速得u0=，已知過熱蒸汽體積流量為，則出口管內(nèi)徑，選用熱軋不銹鋼無縫鋼管尺寸為1685mm。(5) 人孔尺寸選型本設備采用減壓操作，為外壓容器，（）的人孔類型。根據(jù)本設備的壓力、溫度條件，選用垂直吊蓋板式平焊法蘭人孔的標記為人孔 I (XB450) HG/T 21519—2005本設備共設5處人孔，每個人孔質(zhì)量為104kg。6. 法蘭設計(1) 容器法蘭，本設備共設兩處容器法蘭，用于塔體與封頭間聯(lián)接。根據(jù)標準JB/T 4701—2000選用甲型平焊法蘭標記為：法蘭—RF 900— JB/T 4701—2000，材質(zhì)為Q235A，法蘭質(zhì)量為52kg。(2) 管法蘭根據(jù)鋼制管法蘭（PN系列）標準HG/T 20592—2009選用管法蘭。進料管管法蘭標記：法蘭 PL 15(B) RF Q235A 塔頂采出管管法蘭標記：法蘭 PL 25(B) RF Q235A 塔頂蒸汽出口管管法蘭標記：法蘭 PL RF Q235A 釜液采出管管法蘭標記：法蘭 PL 65(B) RF Q235A 質(zhì)量為2kg再沸器入塔接管管法蘭標記：法蘭 PL RF Q235A 質(zhì)量為5kg7. 塔高計算填料塔的高度包括填料層高度，除沫器、氣液分布器、氣液進出口所需的高度，底部及頂部空間高度、人孔高度以及支座高度。，共一段；，共三段。塔頂封頭總深度為250mm，上裝式絲網(wǎng)除沫器所需高度為400mm。精餾段上方槽盤式液體分布器所需高度為500mm，距絲網(wǎng)除沫器900mm，其間包括塔頂采出管管接口。進料空間包含進料管，并設有人孔，其高度為850mm。提餾段分為三段，每段中間設有人孔，高度空間均為800mm，人孔下為各段槽盤式氣液分布器所需高度空間為500mm。塔釜處設有人孔，所需空間高度為800mm，設定釜液停留時間為5min，據(jù)此計算底部空間高度為1m。8. 塔壁和封頭壁厚設計計算(1) 塔體壁厚的計算和校核本設備為真空容器。同時根據(jù)工藝條件，設計溫度定為165℃。本設備選用Q235A材料制造，雙面焊局部探傷。介質(zhì)腐蝕性較小，腐蝕裕量C2取為2mm。根據(jù)外壓圓筒設計方法，假設名義厚度，有效厚度，計算得。查幾何參數(shù)計算圖得到系數(shù)A=。再通過A值查厚度計算圖，發(fā)現(xiàn)A值落在設計溫度下材料線的左方，通過插值法得到165℃下彈性模量為E=105MPa，代入下式計算許用外壓力：計算得到許用外壓，滿足設計條件。對于名義厚度，進行液壓試驗應力校核。試驗壓力試驗壓力下圓筒應力為：圓筒應力滿足強度條件，塔壁厚度確定為11mm。(2) 封頭壁厚計算和校驗假設名義厚度。由此計算得系數(shù)A=，A值落在設計溫度下材料線的右方，查厚度計算圖得到系數(shù)B=，并求得許用外壓力，滿足設計條件。但根據(jù)工程經(jīng)驗，為防止封頭在運輸、安裝等過程中發(fā)生形變，同時為了保持和塔體壁厚一致，設計封頭壁厚為11mm。根據(jù)鋼制壓力容器用封頭標準JB/T 4746—2002，選擇封頭型式與參數(shù)標記為EHA 90011—Q235。9. 質(zhì)量載荷計算Q235A鋼材密度為7860kg/m3，已知塔高、塔徑和壁厚，求得塔體和裙座質(zhì)量m1=6393kg。塔內(nèi)件包括填料、填料支承格柵板、可拆型槽盤氣液分布器、絲網(wǎng)除沫器。CY700規(guī)整填料堆積密度為350kg/m3，塔內(nèi)填料質(zhì)量為3672kg；填料支承格柵板采用Q235A鋼制造，已知Q235A鋼材密度，共有4塊格柵支承板，總質(zhì)量為386kg；4個可拆型槽盤氣液分布器總質(zhì)量約為280kg；。則內(nèi)件質(zhì)量m2=。保溫層材料質(zhì)量（包括支承圈）m3=0kg?；\式扶梯質(zhì)量參考值為40kg/m，鋼制平臺質(zhì)量參考值為150kg/m2。，質(zhì)量為1020kg。平臺寬度為1m，設置于塔體人孔處，共5處，平臺總質(zhì)量為4922kg。平臺及扶梯質(zhì)量m4=5942kg。CY700規(guī)整填料的持液量較小，約為填料體積的6%，，，故操作時塔內(nèi)物料質(zhì)量m5=。人孔總質(zhì)量為1092kg，法蘭總質(zhì)量（包含設備法蘭和管法蘭），故人孔，法蘭，接管等附件質(zhì)量ma=。本設備再沸器為降膜蒸發(fā)器，再沸器與精餾塔之間通過管道連接，故偏心質(zhì)量me=0kg。液壓試驗時塔內(nèi)充液質(zhì)量mw=17804kg。根據(jù)上述質(zhì)量進行質(zhì)量載荷計算：設備操作時的質(zhì)量：設備的最大質(zhì)量（水壓試驗時）：設備最小質(zhì)量：10. 自振周期計算本設備設計溫度165℃下材料彈性模量為E=105MPa根據(jù)下式計算基本振型自振周期：經(jīng)計算得到=11. 風載荷和風彎矩的計算將塔體分為3個計算段，距地面高度10m以下為第一計算段，剩下的部分平均分為兩個計算段。天津地區(qū)基本風壓值為400 N/m2。對于第一計算段，距地面10m處。第一計算段內(nèi)包含操作平臺及籠式扶梯，其有效直徑。查相應圖表得到，，計算風振系數(shù)。第一計算段順風向水平風力。對于第二計算段。第一計算段內(nèi)包含操作平臺及籠式扶梯，其有效直徑。查相應圖表得到，，計算風振系數(shù)。第二計算段順風向水平風力。對于第三計算段。第一計算段內(nèi)包含操作平臺及籠式扶梯，其有效直徑。查相應圖表得到，，計算風振系數(shù)。第三計算段順風向水平風力。塔設備底截面00處的風彎矩為12. 地震設計將塔沿高度均分為5段，全塔質(zhì)量分段均布，每一段質(zhì)量視為集中于該段1/2處。本設備建設地區(qū)抗震設防烈度為7度，建造地為III類場地土，設計地震分組為第一組。根據(jù)以上條件查得地震影響系數(shù)的最大值，場地土的特征周期值。由于本設備基本振型自振周期=，位于地震影響系數(shù)的曲線下降段，故基本振型自振周期T1的地震影響系數(shù)應按下式確定 ，并根據(jù)一階振型阻尼比計算曲線下降段的衰減系數(shù)及阻尼調(diào)整系數(shù)： 將衰減系數(shù)及阻尼調(diào)整系數(shù)的值代入地震影響系數(shù)計算式得到塔設備底截面00處的基本振型地震彎矩為： 本設備還應考慮高振型影響，底截面00處的地震彎矩為： 13. 塔體的強度與穩(wěn)定校核(1) 最大彎矩計算塔設備底截面00處的最大彎矩取下列兩式的最大值： 故最大彎矩(2) 塔殼軸向應力校核a） 軸向應力計算塔設備底截面00處的軸向應力計算：由外壓引起的軸向應力： 操作時重力引起的軸向應力： 彎矩引起的軸向應力： b） 圓筒穩(wěn)定校核Q235A鋼材在設計溫度下的許用應力。圓筒許用軸向壓應力應取下列兩式的較小值： 故圓筒最大組合壓應力（對外壓容器）應按下式計算并校核： c） 圓筒拉應力校核圓筒最大組合拉應力（對外壓容器）應按下式計算并校核： (3) 壓力試驗時應力校核a） 圓筒應力計算試驗壓力引起的軸向應力： 重力引起的軸向應力： 彎矩引起的軸向應力： b） 應力校核壓力試驗時，塔體材料的許用軸向壓應力應取下列兩式的較小值： 故液壓試驗時，塔體最大組合軸向拉應力校核： 液壓試驗時，塔體最大組合軸向壓應力校核： 15. 裙座的計算裙座殼材料為Q235A，參照筒體厚度試取裙座殼壁厚，驗算危險截面（裙座殼底截面和人孔截面）的應力。(1) 裙座殼底截面應力校核裙座圓筒底部抗彎截面系數(shù)裙座圓筒的底部截面積裙座殼底截面的組合應力應滿足下列兩式： 已知 計算裙座殼底截面的組合應力： 所選裙座殼壁厚符合校核條件。(2) 人孔截面應力校核人孔截面處裙座殼的抗彎截面系數(shù)的求取：人孔截面處裙座截面積的求?。河嬎闳丝捉孛嫣幍慕M合應力： 所選裙座殼壁厚符合校核條件。(3) 基礎環(huán)設計基礎環(huán)板內(nèi)、外徑按下式選?。? 基礎環(huán)的抗彎截面系數(shù)基礎環(huán)面積混凝土基礎上的最大拉應力計算： 。矩形板的計算力矩按下式計算： 基礎環(huán)材料為Q235，許用應力，計算基礎環(huán)厚度： 經(jīng)圓整，基礎環(huán)厚度定為28mm。(4) 地腳螺栓選用地腳螺栓共有12個，材料為Q345，許用應力。地腳螺栓承受的最大拉應力應按下式計算： 。當時，設備應設置地腳螺栓。地腳螺栓的螺紋小徑按下式計算： 螺栓規(guī)格選擇M364。(5) 裙座殼與塔體焊接結(jié)構(gòu)應力校核設計溫度下焊接接頭兩側(cè)母材均為Q235A。裙座殼與塔體對接焊縫截面拉應力校核： 滿足應力校核條件。53