1、鄭州大學化工與能源學院 專業 化學工程與工藝 班級 4班 張曉丹 學號 20210380429 題目 年產14萬噸合成氨脫硫工藝設計 指導老師 萬亞珍 職稱 教授 李亦帆 職稱 博士 系主任 侯翠紅 職稱 教授 2021年 1 月 24 日 、目錄1.設計任務書21.1設計要求21.2設計依據22.工藝設計條件33.工藝流程表達43.1概述43.2生產流程簡述43.2.1原理43.2.2工藝流程簡圖64.主要工藝指標64.1設計方案確實定64.2物料衡算74.2.1吸收塔的物料衡算74.2.2各流股的物料衡算84.3熱量衡算95.工藝設計95.1 根底物性數據95.2 吸收塔的設計105.2.

2、1 塔徑計算105.2.2 塔徑校核125.2.3 填料層高度及分段125.2.4 填料塔壓降的計算165.2.5 填料支撐板175.3噴射氧化再生槽的計算185.3.1 槽體的計算185.3.2 擴大局部直徑185.3.3 再生槽高度185.3.4 噴射器計算195.4 冷卻塔的設計225.4.1 冷卻塔的計算225.4.2 冷卻塔校核245.4.3 分布器的設計345.4.4 絲網除沫器的設計375.4.4冷卻塔的選管395.4.5塔底防渦器的設計406.設計感悟411.設計任務書1.1設計要求設計年產14萬噸合成氨脫硫工藝，半水煤氣含硫4.8g/Nm3, 脫硫方法用氨水液相催化法，填料塔

3、脫硫；富液再生采用噴射氧化再生槽。1.2設計依據1) ?化工工藝設計手冊第四版?上、下冊2) ?小合成氨廠工藝技術與設計手冊?上、下冊 3) 陳聲宗等主編，化學工業出版社出版的?化工設計?第三版教材4) ?填料手冊第二版?5) ?化工設備設計全書塔設備分冊?6) ?塔填料產品及技術手冊?7) ?小合成氨廠工藝技術與設計手冊?上、下冊8) ?給水排水設計手冊?9) ?化工設備設計手冊?上、下卷10) ?化學化工物性數據手冊無機卷、有機卷?11) ?現代塔器技術?第二版12) ?小氮肥廠工藝設計手冊?13) 李登松.脫硫填料吸收塔的工藝設計研究J.化工裝備技術,2021,34(6):41-45.

4、14) 徐組根.冷卻塔設計J.河南化工，1999,8:31-34.15) 曾國安.冷卻塔的設計計算J.機電產品開發與創新,2021,22(4):76-78.16) 董誼仁，過健.填料塔排管式液體分布器的研究和設計J.化學工程，1990,183：28-35.17) 董誼仁，裘俊紅，陳國標等.填料塔液體分布器的設計J.化工生產與技術，1998,18：1-6.18) 張碩德.防渦流器的設計J.化工設備設計，1983,1823：42-43.19) 白二川.半水煤氣直冷塔的計算與設計J.化肥設計，2021,482：11-15.20) 楊懷林.水冷卻塔的設計J.特鋼技術，2021,1558：53-54.2

5、.工藝設計條件設計能力：14萬噸合成氨/年半水煤氣中硫含量：4.8g/Nm3年工作日：310天半水煤氣消耗定額：3200 Nm3/ 噸氨半水煤氣組成干基： 表1 半水煤氣組成表組成H2N2COCO2O2CH4合計體積%421926110.71.3100半水煤氣壓力：壓縮機出口壓力4800 mmH2O柱氣體溫度：36溶液溫度：32貧液組成：總氨含量：1.0M 碳化度R=C/A=0.63 總硫化氫：20.0g/m3硫容： 0.17kg/Nm3 比重：1034kg/m3脫硫后半水煤氣含硫： 0.1 g/Nm3富液組成：總氨含量：1.0M 碳化度R=C/A=0.65 總硫化氫：240.0g/m3 比重

6、：1034kg/m3再生過程：采用噴射氧化再生槽噴射器入口壓力：4atm(表壓)液溫：30 吹風強度：100m3/ m33.工藝流程表達3.1概述由于生產合成氨的各種燃料中含有一定量的硫，因此所制備出的合成氨原料氣中，都含有硫化物。其中大局部是無機硫化物硫化氫H2S，其次還有少量的有機硫化物，如硫氧化碳COS、二硫化碳CS2、硫醇RSH、噻吩C4H4S等。原料氣中的硫化物，對合成氨生產危害很大，不僅腐蝕設備和管道，而且能使合成氨生產過程所用催化劑中毒。脫硫方法有很多，按脫硫劑物理形態可分為干法和濕法兩大類，前者所用的脫硫劑為固體，后者為溶液。當含硫氣體通過這些脫硫劑時，硫化物被固體脫硫劑所吸附

7、，或被脫硫溶液所吸收而除去。3.2生產流程簡述3.2.1原理脫硫反響 氨水對苯二酚氧化法也稱為氨水液相催化法，是用含有少量對苯二酚載氧體的稀氨水溶液，脫除原料氣中的硫化氫。氨溶于水，大局部與水結合為一水合氨NH3·H2O，并局部電離成NH4+和OH-，所以氨水顯弱堿性。氨水與含硫化氫的原料氣接觸時，發生如下中和反響：NH4+OH-+H2SNH4HS+H2O +Q該反響為放熱反響，但因氣體中硫化氫含量較少，放熱量不大，溶液吸收硫化氫后溫升很小。當溶液pH值小于12時，被吸收的硫化氫主要以HS-形式存在，S2-可忽略不計，因此用稀氨水脫硫時，只生成NH4HS。當原料氣中含有二氧化碳及氰化

8、氫時，也被氨水吸收，其反響如下：NH4+OH-+CO2NH4HCO32NH4+2OH-+CO2(NH4)2CO3+H2ONH4+OH-+HCNNH4CN+H2O雖然稀氨水能同時吸收硫化氫和二氧化碳，但在氣液兩相接觸面積很大、接觸時間很短的條件下，氨水吸收硫化氫的速度比吸收二氧化碳的速度大80倍左右，具有良好的選擇性。根據這一特點，在脫硫過程中增大氣液接觸面積，縮短接觸時間，既能有效的脫除硫化氫，又能減少氣體中二氧化碳的損失。再生反響 再生塔內，對苯二酚在堿性溶液中被空氣氧化為苯醌：脫硫過程生成的硫氫化銨，在苯醌的作用下氧化為單質硫：再生過程的總反響可用下式表示： 生成的單質硫，呈泡沫狀態浮于液

9、面，使溶液獲得再生。 同時，有如下副反響發生：3.2.2工藝流程簡圖圖1 脫硫工段工藝流程簡圖原料氣從吸收塔下部進入，與塔頂噴淋的脫硫液逆流接觸，半水煤氣中H2S被脫硫液吸收后從塔頂引出，經氣液別離器別離出夾帶的液滴后送往下段工序。吸收了硫化氫的富液從吸收塔底排出，經液封、富液槽、富液泵通過溶液加熱器加熱(夏季那么為冷卻)后送往噴射器；從噴射器尾部出來的兩相液體由再生槽下部上升，完成與再生塔相同的浮選過程，再生槽上部溢流出的硫泡沫經硫泡沫別離槽放入熔融釜熔硫。硫磺放入硫磺鑄模冷卻后即成硫錠。由再生槽貧液出口處引出的貧液經液位調節器、貧液泵送回脫硫塔循環使用。4.主要工藝指標 4.1設計方案確實

10、定吸收塔的工藝設計方案主要包括吸收劑、吸收流程、解吸方法、設備類型和操作參數的選擇等內容。對于吸收操作，選擇適宜的吸收劑，具有十分重要的意義。吸收劑的好壞對吸收操作的經濟性有著十分重要的影響。一般情況下，選擇吸收劑要著重考慮如下問題：1) 對溶質的溶解度大；2) 對溶質有較高的選擇性；3) 不易揮發；4) 再生性能好；4.2物料衡算氨水液相中和法脫硫為化學吸收過程，低濃度吸收，近似滿足恒摩爾流假定，即假定在吸收過程中，液相流量L和氣相流量G不變，液相中的氨含量為常量，且吸收過程是等溫的，傳質系數為常量，物料衡算過程如下：4.2.1吸收塔的物料衡算1水煤氣進出塔流量V0，Nm3 /h V0=14

11、×104×3200/310×24= 60215.05Nm3/h2H2S脫除量，G1 ，kg/hG1=60215.05×4.8-0.1/1000=283.01kg/h3溶液循環量LT，m3/h式中 S溶液硫容量，kg/m3,S取(0.24-0.02)=0.22kg(H2S)/m3LT=283.01/0.22=1286.41m3/h4理論所需空氣量氧化1kgH2S所需空氣量 V1=1/43×0.5×22.4×1/0.21=1.57Nm3/h理論所需空氣量 V2=283.01/1.57=180.26Nm3/h·m3設計條

12、件所給吹風強度為100Nm3/m3· h，計算所需最小吹風輕度為180.26 Nm3/m3·h,故應使用兩臺設備。5理論硫回收量，G2，kg/hG2=60215.05×(4.8-0.1)/1000×32/34=266.36kg/h6理論硫回收率=4.8-0.1/4.8×100%=97.9%7硫泡沫生產量，G3，m3/hG3=G2/S0式中 S0 硫泡沫中硫含量，kg/m3,此處取S0=30kg/m3 G3=266.36/30=8.88m3/h 表2 物料衡算表以小時計入出脫硫塔氣體流量60215.05Nm3再生理論所需空氣量180.26 Nm3

13、H2S脫除量283.01Kg硫磺理論產量266.36Kg脫硫液循環量1286.41m3硫泡沫生成量8.88 m34.2.2各流股的物料衡算在吸收塔內，原料氣中的H2S和CO2與氨水發生中和反響，被吸收，因此凈化氣中含量相對減少。液相中對苯二酚為氧化再生時催化劑，假定整個過程中含量不變。進、出吸收塔的各流股組分、含量如下：表3 原料氣氣體H2N2C0O2CO2CH4H2S體積分數%41.8718.9425.920.7010.961.300.31表4 凈化氣氣體H2N2C0O2CO2CH4H2S體積分數%42.4219.1926.260.7010.141.310 表5 貧液組分總氮含量碳化度總H2

14、S含量對苯二酚含量1mol/L0.6320g/m30.25g/L表6 富液組分總氮含量碳化度總H2S含量對苯二酚含量1mol/L0.65240g/m30.25g/L4.3熱量衡算1冷卻塔熱負荷Q，KJ/h忽略冷卻過程中水汽的焓變Q1=G0×Cp×(t1-t2)式中，G0入冷卻塔半水煤氣含量，Kmol/h Cp半水煤氣的平均等壓比熱容，KJ/(Kmol·K) 計算結果Cp=30.44 KJ/(Kmol·K) t1，t2為進、出冷卻塔半水煤氣溫度，取t1=80，t2=36Q1=60215.05/22.4×30.4555554×80-36=

15、3.6×106KJ/h2冷卻水消耗量，W，Kg/hW=Q/(Cp×t) 式中，t冷卻水溫升，此處取t=6 Cp水的比熱容，取Cp=4.178KJ/(Kg·K) W=3.6×106/(4.178×6)=143.6×103 Kg/h5.工藝設計5.1 根底物性數據1液相物性數據對低濃度吸收過程，溶液的物性數據可近似取純水的物性數據。由手冊查得，32時溶液的有關物性數據如下：密度為L=1034 kg/m3黏度為 L=0.6828mPa.s=2.46 kg/(m.h)；=993/1034=0.96外表張力為L=69.94×10-3N

16、/m由手冊查得，15時H2S在水中的擴散系數D0=1.77×10-9 m2/s，黏度0=1.2 mPa.s，故可得32時H2S在水中的擴散系數DL=D0×T/T0×0/L=1.77×10-9×32+273.15/15+273.15×1.2/0.6828=3.3×10-9m2/s=1.188×10-5m2/h液相質量流量：LS=LT×L=1286.41×1034=1330148kg/h2氣相物性數據 混合氣體的平均摩爾質量為MV=yiMi=(28×19%)+(44×11%)+(

17、28×26%)+(2×42%)+(32×0.7%)+16×1.3%=18.71kg/kmol混合氣體的平均密度為G=PMV/(TR)=15.13/10.33×101.325×103×18.71/(273.15+36)×8.314=1.08kg/m3混合氣體的粘度可近似取為空氣的黏度，查手冊36空氣的黏度為G=0.0186mPa.s=0.06696 kg/(m.h)由手冊查得，10.33mmH2O、0時H2S在空氣中的擴散系D0=0.198×10-4 m2/s，故可得32時H2S在水中的擴散系數DG=D0&

18、#215;(T/T0)1.81×P0/P=0.198×10-4×(36+273.15)/273.151.81×10.33/15.13=1.69×10-5m2/s=0.061m2/h氣相質量流量：G =V0×T/T0×P0/P×G=60215.05×(36+273.15)/273.15×10.33/15.13×1.08=50252.6kg/h5.2 吸收塔的設計5.2.1 塔徑計算采用Eckert通用關聯圖計算泛點氣速，塔底混合氣相質量流量為：V=50252.6kg/h，液相質量流量Ls

19、=1330148kg/hXF=(Ls/V)×(G/L)0.5=(1330148/50252.6) ×(1.08/1034) 0.5=0.8554查?塔填料產品及技術手冊?，階梯環填料氣相流動阻力小，生產能力高，應選用50×25×15亂堆聚丙烯階梯環填料。查得泛點填料因子f=127 m-1，比外表積t=114.2m2/m3。圖2 填料塔液泛、壓力降通用關聯圖從上圖查得：XF=0.8554垂線與散堆填料液泛總線相交可讀出YF=0.025橫坐標： 縱坐標： 各物理量的意義如下：V、L氣體與液體的質量流速kg/h；G、L氣體與液體的密度kg/m3;填料因子m-1

20、；泛點氣速 實際泛點氣速u=(0.50.8)uF，此處取由此可得塔徑D=圓整塔徑，取D=3.8m5.2.2 塔徑校核1泛點率校核：2填料規格校核：3液體噴淋密度校核：取最小潤濕速率為查填料手冊得經以上校核可知，填料塔直徑選用D=3800mm合理。5.2.3 填料層高度及分段5.2.3.1傳質單元高度的計算氣相總傳質單元高度采用修正的恩田關聯式計算： 查表得G=427680kg/h2 L=940896kg/h2液體質量通量為 氣膜吸收系數由下式計算：氣體質量通量為液膜吸收系數由下式計算： 由，查表得，那么由 ，得對H2S-氨水體系，溶解度系數為H=0.0670kmol/(KPa·m3)

21、 5.2.3.2傳質單元數的計算傳質單元數的計算采用對數平均推動力法，假定全塔操作壓力不變，為15.13mH2O，計算如下：氣相進口H2S摩爾分數y1 氣相進口H2S分壓，P1，Pa氣相出口H2S摩爾分數y2 氣相出口H2S分壓，P2，Pa在低濃度化學吸收過程中，經試差衡算H2S的相平衡方程可近似采用P(H2S)=H×C(H2S)，其中H=14.93KPa/(mol/L)出口富液H2S摩爾濃度，C1，mol/L 進口貧液H2S摩爾濃度，C2，mol/L塔底H2S平衡分壓，P1*，Pa 塔底H2S平衡分壓，P2*，Pa壓強對數平均推動力，Pm，Pa 傳質單元數，NOG 5.2.3.3填

22、料層高度的計算及分段理論計算高度，Z，m填料層設計高度一般為Z*=1.21.5Z，因此，取填料層設計高度Z*=1.5Z。表7 散裝填料分段高度推薦值填料類型拉西環矩鞍鮑爾環階梯環環矩鞍h/D2.558510815815hmax/m46666對于階梯環填料，, 取那么分段高度 h=8×3800=30400mm計算得填料層高度為3360mm，故不需分段。5.2.4 填料塔壓降的計算采用Eckert通用關聯圖計算填料層壓降。橫坐標為 縱坐標為 (p=89)圖2 埃克特通用關聯圖 圖中，、分別為氣液相流率,kg/h 、分別為氣液相密度，kg/m3液相粘度，mPa.S 液相密度校正系數，=實驗

23、測取的填料因子，對聚丙烯階梯環，=143m-1 g重力加速度，m/s2，g=9.81 m/s2由XF,YF可查的對應的P/Z=250Pa/m填料層壓降為P=250×3.36=840Pa5.2.5 填料支撐板柵板是應用比擬普遍的一種散堆填料支撐件，它結構簡單，自由截面積大，造價比梁形氣體噴射式填料支撐板低。參照?化工設備設計手冊?塔設備關于支撐板的選擇，對于塔徑DN800mm的填料塔，柵板為分塊式，如下：圖3 分塊式柵板分塊柵板和的寬度l1、l均應小于等于400mm，柵板條與邊圈、連接板采用焊接，焊后必須保證柵板的平整度。柵板選用Q235-A材質。5.3噴射氧化再生槽的計算5.3.1

24、槽體的計算從前面可以看出，需要用兩個噴射氧化再生槽并聯，故GA=1286.41/2=643.2 m3/h再生槽體直徑D1，m 式中，A1吹風強度，m3/(h·m2)，一般取值為60120 m3/(h·m2)，本設計取值為A1=100 m3/(h·m2)； D1槽體直徑，m； GA空氣量，m3/h;式中，LT溶液循環量，m3/h，根據裝置實際情況而定，本設計中為1286.41m3/h； Ci噴射器抽吸氣液比，m3/m3，一般取值范圍為2.63.3，本設計取值為2.8；故，圓整槽體直徑D1=4.8m5.3.2 擴大局部直徑取擴大局部直徑D2=0.9+D1=0.7+4.

25、8=5.5m5.3.3 再生槽高度1再生槽有效高度，H1，m 式中，t溶液在再生槽內的停留時間，s，工程上一般取為810min，本設計取為t=8min 2噴射器出口至槽底距離，H2，m 根據實際設計經驗，H2取值為1m; 3擴大局部高度，H3，m 根據經驗，H3取值為3.8m；4再生槽總高度，HT，m HT=H1+H2+H3=4.7+1+3.8=9.5m噴射氧化再生槽結構示意圖如下，圖4 噴射再生槽1噴液出口；2富液出口；3硫泡沫出口；4放空口5.3.4 噴射器計算5.3.4.1噴嘴計算1噴嘴個數，n個 n=LT/Li 式中，Li每個噴射器溶液量，m3/h，設計取為40m3/h； n=1286

26、.41/2/40=16 取n=16個 2噴嘴孔徑，di，m 式中，wi噴嘴處溶液流速，m/s，一般情況下wi=1825m/s，此處取wi=20m/s 3溶液入口管直徑，dL，m dL=3di=3×0.027=0.080m 取89×4 管4噴嘴入口收縮段長度，L5，m 式中，1噴嘴入口收縮角，取1=14°5噴嘴喉管長度，L6，m 取L6=3mm6噴嘴總長度，L7，m L7=L5+L6=0.033+0.003=0.036m5.3.4.2混合管計算1混合管直徑，dm，m 式中，m噴射器形狀系數，取m=8.5 取89×4 管 2混合管長度，L3，mL3=25dm

27、=25×0.079=1.957m 取3.2m5.3.4.3吸氣室計算1空氣入口管直徑，d0，mm式中，w0管內空氣流速，m/s，取w0=3.5m/s； 取133×6 管2吸氣室直徑，dM，mm 取219×4 管3吸氣室高度，L1，m 取L1=330mm4吸氣室收縮管長度，L2，mm式中，2吸氣室收縮角，取2=30°5.3.4.4尾管直徑計算尾管直徑，de，mm式中，we尾管中流體速度，m/s，取we=1m/s 取133×4 管5.3.4.5擴散管長度計算擴散管長度，L4，mm式中，3擴散角，取3=7°噴射再生器結構示意圖如下，圖5 噴

28、射器1噴嘴；2吸氣室；3收縮管；4混合管；5擴散管；6尾管5.4 冷卻塔的設計5.4.1 冷卻塔的計算 1條件： 塔處理氣量：G0=60215.05Nm3/h 氣體進入溫度：T1=80 氣體出口溫度：T2=36 進塔水溫度：T3=28 出塔水溫度：T4=342塔徑的計算 氣體在工況條件下的體積流量：G=60215.05×273.15+36/273.15×10.33/(10.33+4.8)=47567m3/h塔徑圓整，取3000mm3塔高的計算噴淋密度：參照生產廠的實際運行數據，如下空塔氣速：w=1.35m/s噴淋密度：L0=17.6m3/(m2·h)對數平均溫度：

29、tm=16.2冷卻塔的容積傳質系數為K0=2500KJ/(m3·h·)因噴淋密度變化的修正K值：對數平均溫度：塔高計算5.4.2 冷卻塔校核5.4.2.1設計的依據設計壓力：Pc=0.1474MPa工作溫度：80塔內徑：Di=3000mm塔高：H=12.6m5.4.2.2材料的選用根據容器的受力及結構特點，參照相關的標準，確定筒體、封頭、加強板等主要受力元件材料選用16MnR，其它非受力件材質選用Q235A，法蘭、人孔蓋等受力件選用16MnR鍛件5.4.2.3塔體的設計(1)塔體壁厚計算根據所選材質16MnR，查得查得在0100范圍內許用應力, 焊縫采用雙面對接焊，局部無損

30、探傷，接頭系數取 計算厚度不包括腐蝕裕量的最小壁厚由于min，故計算厚度=6mm假設腐蝕裕度取C2=4mm,鋼材軋制的負偏差C1=0.8mm設計壁厚 考慮到此塔的高徑比擬大，風載荷較大，故應適當增加壁厚，取塔體名義厚度n=15mm塔體有效厚度5.4.2.4封頭的設計根據所選材質以及相關標準要求，選用標準橢圓封頭，應力增強系數k=1，采用整塊鋼板沖壓而成，焊接接頭系數 封頭厚度：為便于焊接，取封頭與塔體等厚，即設計厚度n=15mm，有效厚度e=10.2mm。查?化工設備設計根底?容器及封頭標準，根據以上計算所選標準橢圓封頭的根本參數如下：表7 標準橢圓封頭參數表公稱直徑DN/mm曲面高度h1/m

31、m直邊高度h2/mm厚度S/mm內外表積F/m2容積V/m3質量G/kg3000750401610.13.821280圖6 標準橢圓封頭考慮封頭直邊高度，裙座等其它塔附件的高度，取塔高H=1500mm5.4.2.5質量載荷塔體質量，按假定壁厚及各自高度計算得：塔內圓筒局部長12.6m，每個封頭的容積為3.82m3，封頭的曲面高度及直邊高度分別為750mm和40mm。封頭質量 液壓試驗時，塔內充水質量為：塔設備的最小質量由下式計算：考慮到操作平臺、扶梯、塔盤、分布器、人孔、接管、法蘭等附件質量，塔體質量取m=112000kg5.4.2.6風載荷的計算兩相鄰計算截面間的水平壓力為 式中 水平風力，

32、N 10m處根本根本風壓值，查表鄭州取350N/m 第i段計算長度，mm 風壓高度變化系數 體型系數 塔設備各計算段的有效直徑，mm 風振系數查?化工設備根底?，取k1=0.7， l0=800mm,l1=700mm,由表17-3風壓高度變化系數，查得，f0=f1=0.80由式17-15計算該塔的自振周期為：查表17-4脈動增大系數，得=2.56；由表17-5脈動影響系數，得由表17-6振型系數，得風振系數K2i：求得，K20= 1.10,k21 = 2.50為簡化計算且偏平安計，取De0=De1=3500mm塔體各段風力計算如下：0800mm段 8001500mm段 將上述結果代入式 可分別計

33、算出底部0-0截面，裙座與塔體連接1-1截面的風彎矩，計算結果如下：5.4.2.7塔體的強度及軸向穩定性驗算1圓筒軸向應力計算介質壓力引起的軸向應力按下式計算：操作時重力引起的軸向應力計算得：彎矩引起的軸向應力計算得：2圓筒軸向穩定性校核計算系數A：由圖11-5查得B=88MPa,=113MPa,所以按下式校核：=11.43+0.0225=11.45MPa<3圓筒拉應力校核對內壓情況校核：而 ，故<4塔體液壓試驗時的應力校核由試驗壓力引起的環向應力，按下式計算式中，PT為試驗壓力，按取液柱靜壓力為，代入數據，計算得：由試驗壓力引起的軸向應力，按下式計算：由液壓試驗時重力引起的軸向應

34、力，按下式計算，這里近似取，那么：由彎矩引起的軸向應力，按下式計算：查附表1壓力容器零件附表知，16MnR材料的.按下式確定：取其中較小值。因，故取將以上計算各應力代入得， 5.4.2.8裙座的設計及驗算1座體塔底部截面0-0截面的應力按式下式校核：正常操作時： MPa水壓試驗時： MPa式中 錐形筒體的半頂角，圓柱形筒體的圓柱形或圓錐形座體底部截面的截面系數，mm3Dis座體底部截面的內直徑，mm圓柱形或圓錐形底部的截面積，Asb=Dises，mm2設計溫度下座體材料的需用應力，MPa；底部截面0-0的最大彎矩，N·mm；K載荷組合系數，取K=1.2式中，； ；計算出來的結果進行比

35、擬 裙座上人孔處截面1-1的應力按下式進行計算校核：正常操作時：水壓試驗時：式中 人孔或較大管線引出孔處的最大彎矩，N·mm；人孔或較大管線引出孔處的風彎矩，N·mm；人孔或較大管線引出孔截面以上塔設備的操作質量，kg；人孔或較大管線引出孔截面以上塔設備在液壓試驗時的質量，kg人孔或較大管線引出孔處的截面積近似取，那么有那么：可見座體滿足強度和穩定性要求。2根底環取根底環內、外徑分別為Dib=2700mm、Dob=3300mm,那么b=300mm，混凝土根底上的最大壓應力為：式中，zb根底環的抗彎截面系數，mm3 Ab根底環的面積，mm2故，bmax=3.97MPa由表17

36、-8 混凝土許用應力表，查的要使bmaxRa，那么混凝土根底應選用100號以上水泥。采用24個均布的地腳螺栓，帶筋板的根底環，設肋板厚度為24mm，那么兩相鄰肋板最大外側間距：那么 b/l=300/407.75=0.736由表17-9 矩形板力矩計算表 可查的|Mx|=0.212bmaxb2=0.212×3.97×3002=7.57×104Nmm/mm；My=0.0610bmaxl2=0.0610×3.97×407.752=4.03×104Nmm/mm；故取Ms=|Mx|=7.57×104Nmm/mm。根底材料選用低碳鋼，取

37、b=140MPa，那么根底環厚度：考慮腐蝕裕量，圓整后可取b=60mm3地腳螺栓由螺栓承受的最大拉應力其中，假設地震烈度為7度，由表17-7查的，地震影響系數的最大值max=0.23。假設塔設設備安裝地為類場地土，查圖17-60，可得 1=0.2max=0.2×0.23=0.046,取Cz=0.5,那么塔底截面的地震彎矩為： 故取B=0.72MPa地腳螺栓的螺紋小徑d1式中，C2腐蝕裕量，一般取3mm bt地腳螺栓材料的許用應力，對低碳鋼可取bt=147MPa應選用M42地腳螺栓24個。5.4.2.9裙座與塔體對接焊縫的驗算對接焊縫的拉應力驗算式為：其中，Dit=Di= 3000mm

38、,MmaxJ-J= Mmax1-1=0.42×106MPa, m0J-J= m02-2=112000-1000=111000kg 經估算裙座質量約為1000kg,取wt與用材料t相同，即wt=88MPa 0.6Kwt=0.6×1.2×88=63.4MPa11.34MPa0.6K wt因此，對接焊縫滿足強度要求。5.4.3 分布器的設計查蘭州石油機械研究所主編?現代塔器技術?第二版第四章填料塔內件表2.4-2，對塔徑大于0.9m，噴淋密度在2.525m3/(m2·h)范圍內的填料塔，可選用排管式液體分布器，因工作壓力在4800mmH2O(表壓)，選用壓力型

39、水平中心管進液的排管式液體分布器。表8 7種通用型典型的液體分布器性能比擬5.4.3.1噴淋點數的計算根據噴淋點密度SP和塔截面積AT，由下式計算: N=SPAT 為使液體分布均勻，取噴淋點密度SP=100點/m2故噴淋點數N=SpAT=100×3.14/4×32=7065.4.3.2確定孔間距填料塔分布器的噴淋點采用等邊三角形或正方形布置，孔間距按下式計算: t=CSp-0.5 等邊三角形排列時，C=1.075；正方形排列時，C=1.0；采用正方形布置，C=1.0故孔間距t= CSp-0.5=1.0×706-0.5=0.0376m5.4.3.3分布器布孔706個

40、孔口必須落實到主管和支管的下側，且保持孔間距約等于37mm。為防止過大壁流產生，填料塔近壁50mm不布孔，主管直徑為150mm，中心線上開67個孔，支管排數為2×8=16根支管，對稱排列，每排開孔80個，均開在下側，間距為37mm，長度分別為1400/1400/1360/1260/1160/ 1000/800/560。表9 排管式噴淋器的設計參數5.4.3.4孔徑的計算孔徑按下式計算: 圓整，取d0=6mm上式中，u0m=2m/s5.4.3.5管子尺寸的選擇主管直徑150mm，支管直徑6mm，排管外緣直徑2940mm。5.4.3.6分布器的排布方式在滿足覆蓋率的前提下，分布器排與排的間距一般不應小于1米，1.5-2米比擬常見，考慮到塔頂除沫器等結構，并且最下面的分布器距離塔底應有一定的距離，為這一排