【導(dǎo)讀】北方民族大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院過程裝備與控制工程專業(yè)2021屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)

　　

【正文】 速的分布是否 均勻，主要取決于液體分布的均勻程度。因此，液體在塔頂?shù)某跏季鶆驀娏?，是保證填料塔達(dá)到預(yù)期分離效果的重要條件。液體分布裝置的作用是使液體的初始分布盡可能地均勻，設(shè)計(jì)液體分布裝置的原則應(yīng)該是能均勻分散液體，通道不易堵塞，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造檢修方便等。 實(shí)際上，液體初始不良分布，相當(dāng)于損失了一段填料高度。因此，正確設(shè)計(jì)液體分布裝置是十分重要的?？紤]到塔內(nèi)物料的一些性質(zhì)，此處選用溢流槽式液體分布器。溢流槽式液體分布器是適應(yīng)性較好的分布器。有關(guān)其具體尺寸見裝配圖和零件圖。 填料支承裝置 填料支承結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足 3個(gè)條件 ： （ 1）要有有足夠的強(qiáng)度和剛度，能承受填料的質(zhì)量，并考慮填料孔隙中的持液重量以及可能加于系統(tǒng)的壓力波動(dòng)、機(jī)械振動(dòng)、溫度波動(dòng)等因素； （ 2）使氣液能順利通過，對(duì)于普通填料塔，支承件上的流體通過的自由截面應(yīng)為塔截面的 50%以上，且應(yīng)大于填料空隙率；此外，應(yīng)考慮到裝上填料后會(huì)將支承板的自由截面堵去一些，所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)取盡可能大的自由截面，自由截面太小，在操作中會(huì)產(chǎn)生攔液現(xiàn)象，增加壓降，降低效率，甚至形成液泛。 （ 3）要有一定的耐腐蝕性能。 北方民族大學(xué)過程裝備與控制工程專業(yè) 2021 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 填料支承裝置對(duì)保證填料塔的操作性能具有重大作用。縱使填料本身的通過能力很大 ，如果支承裝置設(shè)計(jì)不當(dāng)，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。它的特點(diǎn)是：氣體通道大，可提供大于 100%的自由截面。它是目前性能最優(yōu)的大塔支承板，使用塔徑最大達(dá) 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(shè)計(jì)填料層高度為 4m，小于需要分段的要求（ 6m），所以本設(shè)計(jì)不需要分段，故不需要設(shè)計(jì)液體再分布裝置。 為了給填料一定壓力，從而保持均勻一致的空隙結(jié)構(gòu)。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。這樣可以防止在高壓降，瞬時(shí)負(fù)荷波動(dòng)等情況下填料床層發(fā)生劇烈跳動(dòng)，形成流化態(tài)。 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。填料壓板自由放置在填料床層上 邊，靠自身的重量將填料壓緊。它適用于陶瓷，石墨制的散裝填料。因其易碎，當(dāng)填料層發(fā)生破碎時(shí)，填料層空隙率下降，此時(shí)填料壓板可隨填料層一起下落，緊緊壓住填料，而不會(huì)形成填料的松動(dòng)。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。因金屬和塑料填料不易破碎，且具有彈性，在裝填正確時(shí)不會(huì)使填料下沉。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(duì)于小塔可用螺釘固定于塔壁上。而大塔則用支耳固定。 北方民族大學(xué)過程裝備與控制工程專業(yè) 2021 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 對(duì)任何一個(gè)填料塔，均需安裝填料壓板或床層限制板，本設(shè)計(jì)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。鋼圈外緣的限制臺(tái)肩與焊在塔壁上的限制板配合，以控制壓板的上限位置。有關(guān)其具體尺寸見裝配圖和零件圖。 氣體分布裝置 為使氣相在塔內(nèi)能夠穩(wěn)定均勻分布必須有合適的氣體分布器。一般來說，實(shí)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(duì)簡(jiǎn)單一些。一般情況下，對(duì)于直徑小于 的小塔多采用簡(jiǎn)單的氣體分布裝置，進(jìn)氣口位置應(yīng)在填料層以下的一個(gè)塔徑的距離，且高于塔釜液面 300mm 以上，也可以設(shè)置具有緩沖擋板的進(jìn)氣裝置，由于擋板的作用使入塔 氣體分為兩股，呈環(huán)流向上，使氣體分布均勻。有關(guān)其具體尺寸見裝配圖 除霧沫器 在塔內(nèi)操作氣速較大時(shí)，會(huì)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(shí)還可能造成環(huán)境的污染。為了避免這種情況，需在塔頂設(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。 根據(jù)文獻(xiàn) [1]，本設(shè)計(jì)選用固定下裝式絲網(wǎng)除沫器絲網(wǎng)直徑為 。絲網(wǎng)厚度為 150mm。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(diǎn)。特別是它具有除沫效率高，壓力降小的特點(diǎn)，因而是應(yīng)用最廣泛的除沫 裝置。 材料為 Q235A，代號(hào)為 Q235， GB/T343 具體結(jié)構(gòu)見裝配圖。 裙座 塔體常采用裙座支撐。此處選用圓筒形裙座。為防止風(fēng)載荷或地震引起的彎矩造成塔翻到，則需要配制較多的地角螺栓及具有足夠大承載面積的基礎(chǔ)環(huán)。 北方民族大學(xué)過程裝備與控制工程專業(yè) 2021 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 裙座與塔底焊接于封頭見的焊接接頭可分為對(duì)接及塔接。此處采用對(duì)接接頭，裙座筒體外與塔體下封頭外徑相等，焊縫必須采用全焊透的連續(xù)焊。 裙座不直接與塔內(nèi)介質(zhì)接觸，也不承受塔內(nèi)介質(zhì)的壓力，因此不受壓力容器用材的限制。可選用 Q235A。 裙座各部分的具體尺寸見裝配圖。 吊柱 對(duì)于較 高的室外無框架的整體塔，在塔頂設(shè)置吊柱，對(duì)補(bǔ)充和更換填料，安裝和拆卸內(nèi)件，是既方便有經(jīng)濟(jì)的一項(xiàng)設(shè)施。吊柱的方位應(yīng)使吊柱中心線與人孔中心線間有合適的夾角，使人能在平臺(tái)上操縱手柄，使吊柱的垂直線可以轉(zhuǎn)到人孔附近，以便從人孔裝入或取出塔內(nèi)件。 吊桿選用正火狀態(tài)的 10號(hào)無縫鋼管，支座的墊板選用同塔體材料 20R。查吊柱的標(biāo)準(zhǔn)系列 HG/T21639 得各個(gè)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)如下圖所示： 具體尺寸見裝配圖。 北方民族大學(xué)過程裝備與控制工程專業(yè) 2021 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 第六章 管口結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 進(jìn)出口管的確定 流體的進(jìn)出 口結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，首先要確定的是管口直徑。根據(jù)管口所輸送的氣體或液體的流量的大小，有下式計(jì)算管口直徑： 4 SVd u?? （ 6— 1） 式中 SV — 流體的體積流量， 3ms d ─進(jìn)料管管徑， m u— 流體速度， ms 管徑有所選氣速?zèng)Q定后，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)管規(guī)格進(jìn)行圓整，并按實(shí)際管徑重新核算流速。為防止流速過大引起管道沖蝕、磨損、震動(dòng)和噪音，液體流速一般不超過 3m/s，氣體流速一般不超過 100m/s。 液體進(jìn)口管 體積流量 SV =?? 3ms 液相進(jìn)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。其理論質(zhì)量為 。查文獻(xiàn) [1]接管長度取為 200mm。 當(dāng) 選取 42 5mm? ? 的無縫鋼管 時(shí)，進(jìn)料管中料液的實(shí)際流速為： 北方民族大學(xué)過程裝備與控制工程專業(yè) 2021 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 ? ?4 224 4 6 . 4 7 6 4 1 0 0 . 8 1 ( 0 . 8 , 3 )0 . 0 4 2 2 0 . 0 0 5SiVu m sd? ? ???? ? ? ?? ? ? 故滿足要求，因此進(jìn)料管選用 42 5mm? ? 的 無縫鋼管 ，接管外伸長度 200mm 液體進(jìn)口裝置采用直管式液體進(jìn)口裝置。材料為 10 號(hào)鋼 GB8163,[ ] 112tn MPa? ? .焊接形式為雙面焊對(duì)接， 100%無損檢測(cè)對(duì)接接頭形式。即焊縫接頭系數(shù)為 1?? 液體出口管 進(jìn)出口流量看著不變，因此其接管也與進(jìn)口管一樣。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。其理論質(zhì)量為 。查文獻(xiàn) [1]接管長度取為 200mm。 當(dāng) 選取 42 5mm? ? 的無縫鋼管 時(shí)，進(jìn)料管中料液的實(shí)際流速為： ? ?4 224 4 6 . 4 7 6 4 1 0 0 . 8 1 ( 0 . 8 , 3 )0 . 0 4 2 2 0 . 0 0 5SiVu m sd? ? ???? ? ? ?? ? ? 故滿足要求，因此進(jìn)料管選用 42 5mm? ? 的 無縫鋼管 ，接管外伸長度 200mm 液體出口裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)便于塔內(nèi)流體的排放， 防止堵塞出口，并且要保證塔內(nèi)有一定的液封高度，防止氣體短路。具體形式見裝配圖。 氣體進(jìn)口管 體積流量 SV =1500/3600= 3ms 氣相進(jìn)料，取 10m/sFu ? ,則有 4 4 0 . 4 1 7 0 . 2 3 0 2 3 010SFVd m m mu?? ?? ? ? ?? 北方民族大學(xué)過程裝備與控制工程專業(yè) 2021 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 查 GB/T8163— 1999 選擇熱軋無縫鋼管 245 10mm? ? 鋼管。其理論質(zhì)量為。查文獻(xiàn) [1]接管長度取為 200mm。 當(dāng) 選取 245 10mm? ? 的無縫鋼管 時(shí)，進(jìn)氣管中料液的實(shí)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(jìn)料管選用 245 10mm? ? 的 無縫鋼管 ，接管外伸長度 200mm 氣體進(jìn)口裝置的設(shè)計(jì)，應(yīng)能防止淋下的液體進(jìn)入管內(nèi)，同時(shí)還要使氣體分散均勻。其具體形式見裝配圖。 材料為 10號(hào)鋼 GB8163,[ ] 112tn MPa? ? .焊接形式為雙面焊 對(duì)接 100%無損檢測(cè)對(duì)接接頭形式。即焊縫接頭系數(shù)為 1?? 氣體出口管 體積流量 SV =1500/3600= 3ms 氣相出料，取 10m/sFu ? ,則有 4 4 0 . 4 1 7 0 . 2 3 0 2 3 010SFVd m m mu?? ?? ? ? ?? 查 GB/T8163— 1999 選擇熱軋無縫鋼管 245 10mm? ? 鋼管。 其理論質(zhì)量為。查文獻(xiàn) [1]接管長度取為 200mm。 當(dāng) 選取 245 10mm? ? 的無縫鋼管 時(shí)，進(jìn)氣管中料液的實(shí)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(jìn)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(yīng)能盡量除去被夾帶的霧沫，可在氣體出口加裝除沫擋板。具體形式見裝配圖。 北方民族大學(xué)過程裝備與控制工程專業(yè) 2021 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 管法蘭選擇 按公稱壓力 進(jìn)行選擇。 根據(jù) HG/T20595— 97，采用帶頸對(duì)焊鋼制管法蘭（ WN）突面（ RF）型式。 表 61液體進(jìn)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(zhì)量m 4 10 5 62 表 62氣體進(jìn)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(zhì)量m 18 10 125 平臺(tái)、扶梯的選擇 在人孔處相應(yīng)安裝操作平臺(tái)，選用 A 型標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)，寬 B=900mm，單位質(zhì)量為150kg/m，包角 180o 梯子采用標(biāo)準(zhǔn)的多層平臺(tái)連用型，材料為 Q235AF 北方民族大學(xué)過程裝備與控制工程專業(yè) 2021 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 鋼制管法蘭緊固件 根據(jù) HG20613— 20614— 97 進(jìn)行選擇。 采用雙頭螺栓 M16，數(shù)量為 8，性能等級(jí)為 級(jí)。材料 Q235A。質(zhì)量為 90kg。 采用雙頭螺栓 M24，數(shù)量為 12，性能等級(jí)為 級(jí)。材料 Q235A。質(zhì)量為 105kg。 人孔與卸料孔 此處把卸料孔按人孔的形式進(jìn)行設(shè)計(jì)。 根據(jù) HG/T21518— 2021,選用回轉(zhuǎn)蓋帶頸對(duì)焊法蘭孔 MFM 型。為人孔— 2021 增設(shè)填料擋板。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 6