第一章前言產品介紹：1.甲醇性能與用途甲醇系結構最為簡單的飽和一元醇，CAS號有67-56-1、170082-17-4，分子量32.04。又稱“木醇”或“木精”。是無色有酒精氣味易揮發的液體。有毒，誤飲5～10毫升能雙目失明，大量飲用會導致死亡。用于制造甲醛和農藥等，并用作有機物的萃取劑和酒精的變性劑等。通常由一氧化碳與氫氣反應制得。其應用：1.基本有機原料之一。主要用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲胺和硫酸二甲酯等多種有機產品：2.用作涂料、清漆、蟲膠、油墨、膠黏劑、染料、生物堿、醋酸纖維素、硝酸纖維素、乙基纖維素、聚乙烯醇縮丁醛等的溶劑；3.是制造農藥、醫藥、塑料、合成纖維及有機化工產品如甲醛、甲胺、氯甲烷、硫酸二甲酯等的原料。其他用作汽車防凍液、金屬表面清洗劑和酒精變性劑等；4.是重要的溶劑，可摻入汽油作替代燃料使用。20世紀80年代以來，甲醇用于生產汽油辛烷值添加劑甲基叔丁基醚、甲醇汽油、甲醇燃料，以及甲醇蛋白等產品，大大促進了甲醇生產的發展和市場需要；5.用作分析試劑，如作溶劑、甲基化試劑、色譜分析試劑。還用于有機合成；6.甲醇為清洗去油劑，MOS級主要用于分立器件，中、大規模集成電路，BV-Ⅲ級主要用于超大規模集成電路工藝技術。甲醇的用途：甲醇用途廣泛，是基礎的有機化工原料和優質燃料。主要應用于精細化工，塑料等領域，用來制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫二甲酯等多種有機產品，也是農藥、醫藥的重要原料之一。甲醇在深加工后可作為一種新型清潔燃料，也加入汽油摻燒。甲醇和氨反應可以制造一甲胺。甲醇的來源：甲醇可從煤制取，特別是可利用劣質高硫煤和焦爐氣回收制取。也可自生物質（如林木、有機垃圾等）提取。甲醇生產是我國化工行業中的成熟產業，生產工藝簡單，投資和生產成本都較低。2012年我國甲醇年產能力有5074萬噸，年產量約2640萬噸，產能過剩情況嚴重。新建一個年產60萬噸的裝置，投資約20億元，其生產工藝路線和裝備完全可立足國內，并擁有自主知識產權。生產方法：工業上合成甲醇幾乎全部采用一氧化碳加壓催化加氫的方法，工藝過程包括造氣、合成凈化、甲醇合成和粗甲醇精餾等工序；（粗甲醇的凈化過程包括精餾和化學處理。化學處理主要用堿破壞在精餾過程中難以分離的雜質，并調節pH值；精餾主要是脫除易揮發組分如二甲醚，以及難揮發組分職乙醇、高碳醇和水。粗餾后的純度一般都可達到98%以上。）將工業甲醇用精餾的方法將含水量降到0.01%以下。再用次碘酸鈉處理，可除去其中的丙酮。經精餾得純品甲醇；一般均以工業甲醇為原料，經常壓蒸餾除去水分，控制塔頂64～65℃，過濾除去不溶物即可；還可從木材干餾時得到的焦木酸分出；甲醇的制備主要采用精餾工藝。以工業甲醇為原料，經精餾、超凈過濾、超凈分裝，得高純甲醇產品。國內生產情況和分析1.1國內主要生產廠家目前，現有甲醇生產廠家148家，生產總量為480萬噸，產量為280萬噸，市場需求390萬噸。，預計2005甲醇需求量約550萬噸。有30多家設備處于停產或半停產狀態，其中大多數是因為生產成本高、設備效益能力低等原因，部份技術落后、設備老舊、產能小的生產設備已經顯現出將被淘汰的趨勢較大的有上海焦化有限公司以煤為原料的生產裝置；中石化四川維尼綸廠以乙炔尾氣和天然氣為原料的生產設備；以天然氣為原料的甲醇生產企業還有陜西榆林天然氣化工公司、大慶油田甲醇廠、陜西長慶油田、四川江油甲醇廠等，生產規模多在10萬公噸/年左右，其它生產設備大多數采用聯醇技術，生產規模多在1~5萬公噸/年。1995年以來，國內甲醇工業發展迅速，生產所用原料由聯醇法的合成氣為主，向天然氣和煤為主的方向發展，其主要發展因素是新天然氣田的開發，如新疆、四川、內蒙等。另外由于國內甲醇下游產品的開發生產，如甲醛、烯烴、醋酸、甲酯系列、民用/汽車燃料等，以及西南化工研究院和南化公司研究甲醇催化劑的開發生產。目前有多家以煤或天然氣為原料的甲醇計畫在申報和籌備之中，其中有6個設備規模在10萬公噸/年以上，最大的為60萬公噸/年。擬建裝置總產能為213萬公噸/年。甲醇主要下游產品（甲醛、甲醇汽油、二甲醚等）市場前景分析甲醇需求量與經濟的總體發展有密切相關。2001年國內甲醇的需求量為350萬公噸，主要應用于：甲醇衍生物占69%、燃料占7%、溶劑占5%、醫藥占6.5%、農藥醫藥占8.5%、其它占4%.近年國內甲醇進口量及價格國內每年進口大量甲醇來滿足市場需求，市場價格趨向國際市場化。近年來，國內甲醛、醋酸的消費市場增加，甲醇需求量相對應增加，部份甲醇廠又因為種種原因停產或減產，因此不能滿足國內市場的需求。市場分析預測2005年的甲醇需求將會大大增加在目前的條件下要求一段確定的時間，以便從2004年中期新增生產能力中獲利。這段時間還可能拖延到2005年中期。明年估計將有更多的新建產能投入使用。2004年甲醇的總需求與2003年一樣，據預測2005年的甲醇需求將會大大增加，其原因是由于與甲基叔丁基醚無關的部門活躍起來。作出改變預測的依據是計劃中有多少新增產能在考察期中實際投入使用，這些新增產能對市場的產品價格有哪些影響。2004后5年中投產的甲醇產能將超過1800萬噸，這些新增產能主要分布于南美、近東和澳大利亞、這些地區將變成主要的工業甲醇生產和供應中心，同時甲醇的需求增長為每年500萬噸。除新增甲醇產能外，現有的大規模的甲醇產能分布在北美和歐洲。但是如果新增產能出現以外停產的話，現有的甲醇產能遠遠不能滿足市場需求。所以現有的位于中歐、獨聯體、印度、東南亞和東北亞地區甲醇生產廠家的負擔很重。第二章填料塔整體結構設計參數的選擇2.2.已知設計參數：操作壓力：常壓操作溫度：120℃入塔物料：甲醇塔高：14.96米塔徑：1米環境：衡陽室外2.3.設計方案的確定本設計任務是分離甲醇——水混合物。對于二元混合物分離，應采用連續精餾的流程。設計采用泡點進料，把原料通過預熱器加熱到泡點后送入精餾塔內。甲醇常壓下沸點為64.8℃，而本任務是采用常壓操作，符合題意。采用30℃的循環水進行冷凝。塔頂上升蒸汽用全凝器冷凝，冷凝液到泡點下一部分后回流至塔內，而其余部分經過產品冷卻器冷卻送至儲槽。由于所分離物系的重組分是水，所以直接采用直接蒸汽加熱的方式，釜殘液進行直接排放。2.4.塔型的選擇2.4.1塔型因為入塔物料是甲醇——水混合物，腐蝕性比較弱，所以根據操作條件和塔的塔徑為D=1000mm，故選擇填料塔。填料塔是塔內填料作氣液間接觸構件傳質設備。填料塔塔身1-吊柱：2-氣體出口：3-噴淋裝置：4-人孔：5-殼體：6-液體再分布器：7-填料：8-卸填料人孔：9-支承裝置：10-氣體入口11-液體出口：12-裙座：13-檢查孔圖2-1填料塔的整體結構是一個直立式的圓筒，其底部裝填料支承板，其中的填料以亂堆或整砌方式放置于支承板上。填料上方安裝有填料壓板，防被上升氣流吹動。液體于塔頂經過液體分布器然后噴淋到填料上面，并沿著填料表面流下來。氣體于塔底送進塔，經過氣體分布裝置分布后，跟液體呈現逆流的連續通過的填料層空隙，并在填料表面上，經氣液兩相密切接觸后進行傳質。由于填料塔屬連續的接觸式的氣液傳質設備，其兩相的組成沿塔高連續的變化，并在正常操作狀態下，其中的氣相連續相，而液相為分散相。當有液體沿著填料層向下流動的時候，其有逐漸向塔壁集中的現象，使塔壁附近液流量增大，這現象稱壁流。由于壁流效應造成的氣液兩相在填料層中的分布不均，使傳質的效率下降。所以，填料層較高時，就需要進行分段，在中間設置再分布裝置。而液體的再分布裝置其中包括液體的收集器和液體的再分布器的兩部分，在上層填料流下液體經過液體收集器的收集后，就送到液體的再分布器，經過重新的分布，噴淋到下層的填料上。填料塔有生產能力大，分離的效率高，壓降比較小，持液量較小，和操作彈性比較大的優點。當然填料塔有一些的不足的地方，比如填料造價較高；而且當液體負荷小時不能夠有效的潤濕填料的表面，使傳質的效率降低；不能夠直接用有懸浮物或者容易聚合物料；對于側線的進料和出料等復雜的精餾不太適合等。2.4.2填料的選擇因為本塔設計是甲醇填料精餾塔，介質是甲醇，綜合考慮腐蝕性，塔體直徑和其他性質，選擇顆粒型填料的不銹鋼矩鞍環填料38#填料。而由《化工設備設計全書-塔設備》的表5-20不銹鋼矩鞍環的特性數據可知，所選的填料尺寸是38×16.5×0.4，堆積個數為n=38160個/m3，堆積密度181kg/m3，比表面積=123，空隙率=0.977，干填料因子=132。表2-12.4.3填料層高度的計算及分段2.4.3.1等板高度的計算由研究者通過大量數據回歸，在常壓蒸餾時的HETP關聯式如下：其中中H——等板高度，mm；σL——液體表面張力，N/m；μL——液體粘度，Pa/s；h——常數。在《化工原理》附錄2的物理性質中查，在120℃的液體表面張力是548.4N/m，粘度是237.4Pa/s。查表5-15HETP式中常數值得h=7.0382.故結合上式HETP=1022.7mm。，因為本設計的塔高=14.96m，減去部分高度得到填料層的高度約為8000mm。2.4.3.2填料層的分段對于散裝填料，根據《化工設備設計全書-塔設備》表5-16散裝填料分段高度得到不銹鋼矩鞍環填料塔中的h/D=8～15，hmax≤6m。故精餾段分成三段，每段=2150mm；提餾段一段=2500mm。第三章塔的結構設計3.1液體分布裝置為使液體初始分布均勻，所以原則上增加單位面積的噴淋點數。但是，因為結構的限制，故不能將噴淋點數設計的很多，而如果噴淋點數過多，塔中勢必每一股液流流量過小，也難以保證均勻分配。另外，不同填料對液體均勻分布也有差別：像高效填料，流體不均勻分布對效率影響非常敏感，所以應有較嚴格的均布要求。根據《化工設備設計全書-塔設備》，常用填料噴淋點數參考以下指標。D≈1200mm，每240cm2塔截面設置一個噴淋點。因為本設計塔徑D=1000mm，故每240cm2塔截面設立一個噴淋點。塔截面為：A=7850cm2故噴淋點數是32.7≈33個。為滿足塔徑、液流量和均布程度要求，設計選取是篩孔盤式分布器。板上的篩孔是按正三角形排列，孔徑是Φ3～Φ10mm。根據氣體的負荷大小，分布器上安裝升氣管，升氣管的直徑D>Φ15。液體從分布盤上方的中心管注入盤內，而管口高于圍環上緣到50～200mm，本設計選取150mm。塔內徑和分布器定位塊外廊間隙約為8～12mm。分布盤直徑Dt=（0.85～0.88）D。因為塔徑是1000mm>600mm，故分布盤設計為分塊結構，本設計為3塊。根據《化工設備設計全書-塔設備》表5-41篩孔盤式分布器設計參數可知，本設計篩孔盤式分布器參數：分布盤直徑為880mm，圍環高度為200mm，液體負荷的適用范圍是1.00～54.0m2/h。圖3-1篩孔盤式分布器3.2填料支承裝置填料的支承裝置對于保證填料塔操作性能有重大的作用。對于填料的支承裝置基本要求：有足夠強度來支承填料重量；并提供足夠大自由截面，減小氣液兩相流動阻力；利于液體再分布；耐腐蝕性能很好；方便于用各種材料的制造；和安裝拆卸方便等。根據本設計要求，以及給定塔徑和選擇填料，故設計用扁鋼焊制柵板為填料支承。因為塔徑比較大，選分塊式柵板，考慮分三段。柵板焊死在塔壁支承圈用于支持。塔徑>900mm,所以需在支承圈下設加強肋板。分塊式柵板3.3液體再分布裝置實踐表明，噴淋液體沿著填料層向下流動的時候，不能保持的噴淋裝置所提供原始均勻的分布狀態，液體有著向塔壁流動著的趨勢。所以會導致壁流的增加、填料主體流量的減小，影響了流體的沿著塔橫截面的分布均勻性，降低了傳質效率。為提高傳質效果，填料層須分段，在各段填料中間安裝了液體再分布裝置，作用是為收集上一層填料層來的液體，并為下一層填料層建立了均勻的液體分布。根據本設計的要求，設計采用了多孔盤式再分布器。而且分布盤上的孔數按噴淋點數確定，孔徑為Φ3～Φ10mm。升氣管尺寸盡可能的大，底部鋪設了金屬網，為防填料吹進到升氣管中。根據《化工設備設計全書—塔設備》表5-56多孔盤式再分布器設計參考數據，塔徑D=1000mm塔所采用的分布盤外徑為980mm，升氣管數為6。圖3-2多孔盤式分布器3.4填料壓板和床層限制板3.4.1填料壓板在滿足壓板所需重量條件下，盡量擴大壓板自由截面，下限值為70%。據本設計要求，選了柵條壓板。柵條壓板跟支承柵板結構一樣，為防止填料通過，取柵條間距區在填料直徑0.6～0.8。3.4.2床層限制板床層限制板和壓板結構相同，但重量較輕，一般為300N/㎡，床層限制板一定要固定在塔壁。當塔徑D≤1200mm時，床層限制板的外徑比塔的內徑小10～15mm。因為本設計塔徑D=1000mm，故床層限制板外徑用990mm。3.5.輔助裝置及附件3.5.1除沫器據本設計基本要求和操作情況，跟塔徑限制，設計選上裝式絲網除沫器。根據《化工設備設計全書—塔設備》表8-6上裝式絲網除沫器的基本數據可知絲網除沫器主要外形的尺寸：H=100mm，H1=218mm，D=920mm，質量是38.2kg。圖3-3絲網除沫器3.5.2裙座3.5.2.1裙座的選材由于裙座與介質不直接接觸，也不承受容器內的介質壓力，因此可不受壓力容器用材所限制，可以選用較經濟的非受壓元件碳素鋼材料，但裙座對整個塔器而言是個至關重要的元件，支撐整個塔器，如它破壞將直接影響塔器的正常使用。并且裙座所耗費的材料對整個塔而言不多，提高它的用材要求，在經濟上不會耗費太多。裙座要求滿足載荷的要求以和塔操作情況、塔釜封頭材料因素，以及本塔是室外操作塔，考慮環境溫度，選Q235-B。3.5.2.2裙座的結構為制作方便，可選擇圓筒形裙座，因為本塔設計參數得：D=1000mm，H=14.96圖3-4裙座的結構3.5.2.3裙座與塔體的連接裙座與塔體的連接采用焊接。焊接接頭對接形式和塔接形式。因為本設計要求和不同連接方法利跟弊的因素，設計用裙座和塔體對接連接方式。采用對接形式時，一般裙座筒體外徑和封頭外徑一樣，裙座筒體于塔釜封頭的連接焊縫應采用全焊透的連續焊，且于塔釜封頭外壁圓滑過渡，故D2=1000+12=1012mm，裙座筒體和塔釜封頭連接焊縫用全焊透連續焊。《化工設備設計全書—塔設備》查表8-9得裙座筒體的上端面到塔釜封頭的切線距離h=35mm。3.5.3地腳螺栓座設計用外螺栓座型式，外螺栓座結構型式為常用型式，這種結構對地腳螺栓預埋或不預埋均適用，由《化工設備設計全書—塔設備》外螺栓座結構尺寸據表8-11外螺栓座結構尺寸來選取。如圖圖3-5裙座與塔體連接部分的結構圖3-5地腳螺栓座3.5.4梯子對有檢修要求裙座和塔釜內部需要設置梯子，梯子所有構件一般均采用Q235-AF。當塔體為不銹鋼時，與塔體相焊的連接板應采用同種材料或0Cr18Ni9.高溫操作的塔，連接板應與塔體完全焊透，焊縫應打磨光潔，以減少熱應力的影響。梯子的踏步應能承受1000N的短期集中載荷，扶手的任意點應能承受任何方向作用的900N的載荷。3.5.5檢查孔裙座上須開設檢查孔，方便檢修。由于檢查孔有圓形，長圓形兩種，本設計用圓形檢查孔。據《化工設備設計全書—塔設備》表8-15圓形檢查孔的結構尺寸以及數量裙座直徑在1000～2800mm之間，故開2個圓形的檢查孔，直徑是450mm，Ｍ是250mm，中心高是900mm。表3-1圖3-6檢查孔3.5.6排氣管為減低復試和塔運行中的有可能的氣體的逸出，就會積聚在裙座和塔體封頭之間死區中，或是可燃的，或是對于設備有腐蝕的作用，并且會危及于進入裙座的檢修人員。故必須在裙座的上部設置排氣管或者排氣孔。因本設計的裙座不設置保溫和防火層，所以其上部需要均勻開設排氣孔，尺寸根據《化工設備設計全書—塔設備》表8-17的排氣孔與排氣管數量和規格查出。因設計塔徑屬于600～1200中間，故排氣孔直徑是Φ80mm，排氣孔數量是2個，排氣孔的中心距座頂端的距離為140mm。表3-2圖3-7排氣管3.5.7引出管通道由于塔釜封頭上接管需要用裙座上通道管來引到裙座外部。引出的管上需要焊接支承板，而且支承板和通道管之間應該預留間隙來考慮到熱脹冷縮需要。最小的間隙C根據《化工設備設計全書—塔設備》表8-20間隙C得。表3-3圖3-8引出管通道3.5.8地腳螺栓考慮到設計的具體情況，先用16Mn材料作地腳螺栓材料，由《化工設備設計全書—塔設備》表8-24裙座地腳的螺栓數得到，裙座底部的直徑是1000mm裙座至少需地腳螺栓數4個，最多是8個，設計用8個。3.5.9模板、樣板和錨板為準確的預埋地腳螺栓，使塔安裝的時候容易對中。推薦用模版和錨板來進行地腳螺栓的定位，模版在基礎上面，而錨板在基礎中。圖3-9模板和樣板3.5.10塔釜隔板精餾塔采用的是熱虹式的再沸器，依靠液體的再沸器的內部分的氣化后形成密度小于塔釜的熱液氣-液混合物，并利用天河的一密度差產生了靜壓差，使得液體自動從塔底流入到再沸器，在加熱后變成了氣-液混合物，然后又返回到塔釜。為使得這種再沸器能夠穩定的工作，必須在塔釜內的液層高度維持恒定的條件下，所以可以在塔釜內設置一個垂直隔板。本設計選用部分循環式塔釜隔板。優點在允許測液面的波動，因它只起緩沖的作用而且又不影響重沸器的工況，塔釜的重沸器的側液面，利用溢流來自動保持恒定。這種結構使的從重沸器來的液相只有一部分的是循環的。因此分離效率很高，而且釜液組分沸點差較大的時候，進入重沸器的料液的溫度，就會小于采出側的釜液的溫度。這種結構缺點是在于重沸器側是構成封閉循環的，所以當物料中固體生成的時候，在重沸器側容易沉積固體，進而造成重沸器的堵塞。該結構要求在最底一層的塔盤降液板以及隔板之間要有一定靜液封的高度，經常取為400mm，而且隔板上緣到塔板距離要大于塔板間距HT。而隔板中的其他尺寸，可以從方便檢修角度來選取。圖3-10塔釜隔板3.6.1接管3.6.1.1液體進料管回流和液體進料的時候，要求流體均勻的流過塔盤，回流管或者液體進料管結構形式分為直管形、兩端開口T形、兩端封死T形。在設計中采用了直管型。直管形的結構主要是在于開槽長度較長，用工藝計算來確定開槽的長度和管徑。圖3-11液體進料管3.6.1.2釜液出口因為本設計中介質是清潔的介質，而且是填料塔，為了防止填料塔的塔底的出料口被碎的填料堵塞，所以設置了防碎填料擋板。其釜液出口結構尺寸根據《化工設備設計全書—塔設備》，其常用結構及其尺寸圖3-12釜液出口3.6.1.3液面計接口為監視和調整釜內的液量，塔釜上需要設置一對液面計的接口。上方的接管口如果直接的接在塔壁上，因為重沸器返回物料和沿塔壁下降的液體的流入液面計影響，就會造成讀數不準。所以，為此需要在其上方接管處來設置個擋板，來使得液面的顯示準確和穩定。并在擋板半圓管上部來開一個三角形的缺口，用作排氣孔。而且這排氣孔只能開在其半圓管側壁，不能開在蓋板上，防止液體經過該孔而流入到液面計中。圖3-13液面計接口3.6.2人孔和手孔人孔是用來安裝和檢修人員的進出塔器里的唯一的通道。人孔設置位置應方便人員來進任何的一層塔板。但是因為設置了人孔處塔板的間距需要增大，而且人孔的設置個數過多則會使的制造塔體的時候，塔體中的彎曲度很難以達到目標要求，故一般的板式塔要求每隔10～20層的塔板或者5～10m塔段，就設置一個人孔。但是板間距小的塔要按照塔板數來考慮，而板間距大的塔需要按照高度考慮。可是對于直徑不小于800mm填料塔，人孔可以設置在每段的填料層上，下方的位置，在這同時也可作填料的裝卸孔用。而那些設置在框架內和室內的塔，則人孔的設置要按照具體情況來考慮。其中人孔設置位置一般需要在那些氣液進出口等要求常維修和清理的部位，需應設置人孔。而且在塔頂和塔釜的位置，也要各設置一個人孔。而且塔釜內的人孔應設置個手柄。并在那些裝有填料的塔里，需應設置填料的擋板，來保護人孔能夠在不卸載出里面填料的情況下來更換人孔的墊片。人孔的選擇需應考慮設計中的壓力，試驗里的條件，設計中的溫度，物料里的特性，和安裝中的環境等因素。因為設計是塔徑1000mm的填料塔，故人孔開在了填料層的上方，且在這同時也兼有填料裝卸孔的使用。人孔直徑是500mm。表3-4手柄圖3-14人孔內的填料擋板手孔是指那些手跟手提燈能夠伸入進去的設備開孔，來用于那些不便進去和不必要進入的設備和能清理，檢查或者修理的那些場合。手孔也會常常用來做小的直徑填料塔的裝卸填料用，每段填料層上下方來各設置一個手孔。而且卸填料手孔有時候會附帶擋板來防止反應生成物會積聚在手孔內。3.6.3吊柱對較高的那些室外的沒有框架的整個的塔，要在塔頂設置一個吊柱，而對于補充以及更換的那些填料，加上安裝和拆卸一些內件，而言就是既方便而且又經濟的一項好設施了。一般來說塔的高度在15m以上或者15m左右的塔，都需要設置一個吊柱。而對于那些分節的塔，其中的內件的拆卸經常在塔體進行拆開后拿出，所以沒有必要設置個吊柱。而吊柱設置的位置應該使得吊柱的中心線和人孔的中心線之間會有一個合適的夾角，并能使人能夠站立在平臺上來操縱手柄，以便能讓經過吊鉤的那條垂直線能夠旋轉到塔體的人孔附近，來便于從人孔里面裝入或者拿出塔里的內件部分。圖3-15手孔吊柱中的起吊的載荷要按照填料或者零部件總共的重量來決定，然后要跟據塔徑來決定其中的回轉半徑，再然后選用，這次設計中的塔高是14.96m，而根據國家標準HG/T21639，吊桿一般的會用20號的無縫鋼管，可是環境溫度不大于-20度的候時，其中吊桿要選用正火狀態里的10號的無縫鋼管來制作，而支座里的墊板材料一般同塔體。這次設計選擇吊柱類型（二）。而據《化工設備設計全書—塔設備》中的表8-32里的吊柱的主要參數表3-5選：S=800mm，L=3150mm，H=900mm，φ×δ=168×10，R=750mm，e=250mm，l1=110mm的吊柱。圖3-16吊柱第四章塔設備的強度設計和穩定校核4.1筒體和封頭尺寸計算4.1.1根據設計壓力和液柱靜壓力確定計算壓力塔內液柱高度只考慮塔的底部到液封盤的那個液面高度h=2.34m液柱中的靜壓力==＜，可以忽略。計算壓力4.1.2筒體厚度的計算低壓容器的圓筒厚度計算式為：查《過程設備設計》第二版表D1鋼板許用應力在設計溫度為120℃時，0Cr18Ni9的許用應力為=114，查《過程設備設計》第二版表4-3鋼制壓力容器的焊接接頭系數值，在制造中采用雙面焊對接接頭和相當于雙面焊的全熔透對接接頭，故焊接接頭系數值取0.85。將、值代入上式得mm根據GB150中的規定：殼體加工成形后不包括腐蝕裕量的厚度：對碳素鋼、低合金鋼制容器，不小于3mm對高合金鋼制容器，不小于2mm所以本設計取δ=3mm圓筒設計厚度式中為腐蝕裕量，在無特殊腐蝕情況下，對于碳素鋼和低合金鋼，不小于1mm，故=2mm。為鋼材負偏差，可取=1mm，故=2+1=3mm圓筒設計厚圓整并根據《化工設備機械基礎課程設計指導書》附表4-1取圓筒名義厚度為=6mm,則圓筒有效厚度=-=。4.1.3封頭的壁厚計算本設計采用標準橢圓形封頭封頭厚度計算公式為：根據GB150中的規定：殼體加工成形后不包括腐蝕裕量的厚度：對碳素鋼、低合金鋼制容器，不小于3mm對高合金鋼制容器，不小于2mm所以本設計取δ=3mm封頭設計厚度=+2=3+mm封頭名義厚度與圓筒一樣，取為6mm封頭有效厚度=-=4.2載荷分析4.2.1塔設備質量載荷計算塔設備的操作質量:塔設備的最大質量:塔設備的最小質量:4.2.2筒體質量m1已知塔體總高度為14.96m，而封頭為厚度為6mm，內徑為800mm的標準橢圓形封頭，所以，。所以圓筒總高為14.96-2×（0.25+0.05+0.006)=14.438m查《化工設備機械基礎課程設計指導書》附表4-1得一米高筒節理論質量為119筒體質量=2248.8524.2.3封頭質量查《化工設備機械基礎課程設計指導書》附表4-3得公稱直徑為1000mm厚度為6mm的橢圓封頭的質量為55.5，查《化工設備機械基礎課程設計指導書》附表4-2以內徑為公稱直徑的橢圓封頭的型式和尺寸得曲邊高度為250mm封頭質量=2×55.5=111。4.2.4裙座質量取裙座高度為3060mm，裙座材料選Q235-A，一米高裙座理論質量為199裙座質量=199×3.06=608.94所以塔體總質量=筒體質量+封頭質量+裙座質量即=++=2248.852+111+608.94=2977.7924.2.5塔段內件質量本設計中的塔內件中包括了液體分布器和再分布裝置、填料、填料支承裝置、除沫器、填料壓板以及床層限制板，所以塔段內件的質量應為以上幾項的和。所以總質量為1033.7564.2.6保溫層質量取保溫層厚度為=100mm查《化工設備機械基礎課程設計指導書》表5-4塔設備部分零件質量載荷估算表得保溫層質量載荷為300，查《化工設備機械基礎課程設計指導書》附表4-2以內徑為公稱直徑的橢圓封頭的型式和尺寸得封頭的容積為0.162,以保溫層外徑為內徑的橢圓型封頭的容積為0.272。所以=式中為封頭保溫層質量4.2.7平臺、扶梯質量（）查《化工設備機械基礎課程設計指導書》表5-4塔設備部分零件質量載荷估算表得平臺質量，式扶梯質量塔設備總高=已知高度-單個封頭高度+裙座高度=14960-400+3060=17620mm=18m塔設備總高取為18m,籠式扶梯總高取為HF18m，平臺數量n取4則==1627.7664.2.8操作時塔內物料質量（）查《化工設備機械基礎課程設計指導書》附表4-2得封頭容積=0.162m3則=1990.9474.2.9人孔、接管、法蘭等附件質量，按經驗取附件質量為=0.25=0.25×2977.792=744.4484.2.10充液質量==11351.684.2.11塔設備的操作質量=2977.792+1033.756+1537.534+1627.766+1990.091+744.448+0=9911.3874.2.12塔設備的最大質量=2977.792+1033.756+1537.534+1627.766+11351.68+744.448=13723.8944.2.13塔設備的最小質量=2977.792+0.2×1033.756+1537.53+1627.766+744.448=7094.29124.3自振周期的計算分析塔設備的振動時，一般情況下不考慮平臺及外部接管的限制作用以及地基變形的影響，而將塔設備看成是頂端自由，底部剛性固定，質量沿高度連續分布的懸臂梁，其基本震型的自振周期按《過程設備設計》第二版（7-5）式第一振型計算式：其中為塔單位高度上的質量即所以=4.4地震載荷與地震彎矩的計算當發生地震時，塔設備作為懸臂梁，在地震載荷作用下產生彎曲變形。安裝在七度或七度以上地震烈度地區的塔設備必須考慮它的抗震能力，計算出它的地震載荷。首先，選取計算截面（包括危險截面）。該課題中將全塔分為4段。其計算截面分別為0-0、1-1、2-2、3-3，其中0-0、1-1、2-2為危險截面。由《過程設備設計》第二版表7-9取第二組Ⅱ類場地土的特性周期為=0.3由《過程設備設計》第二版表7-10取設防烈度為7時地震影響系數最大值為=0.08。地震影響系數根據場地土的特性周期及塔的自振周期由分析設計方法確定且不得小于=0.08*0.2=0.016即==0.0392＞設等直徑、等壁厚塔設備的任意截面距地面的高度為，基本振型在截面處產生的地震彎矩為式中為塔單位高度上的質量即當塔設備H/D＞15或H≥時，還需考慮高振型的影響，這時應根據第一、二、三振型，分別計算其水平地震力及地震彎矩。然后根據振型組合的方法確定作用于質點處的最大地震力及地震彎矩。這樣的計算方法很復雜，所以在進行穩定和其他驗算時，可按一種簡化的由第一振型的計算結果估算地震彎矩的近似算法即計算由此可得底截面處地震彎矩=1.25××0.5×0.04×9911.387×9.81×18000=2.0×截面1-1處地震彎矩1.84×截面2-2處地震彎矩×4.5風載荷與風彎矩的計算各計算段的外徑均為==1000+2×6=1012mm塔頂管線外徑：塔頂管線是氣體的出口，已知設計壓力：0.1MPa設計溫度：120℃常溫常壓下氣體密度：2.81kg/m3氣體流量：0.772m3/s由氣體狀態方程可計算出設計溫度和設計壓力下的氣體流量即：求得===0.086m3/s操作氣速為=1.1m/s則，塔頂管線外徑=315.18mm,圓整后取=350mm第段保溫層厚度已知為100取管線保溫層厚度=100mm籠式扶梯當量寬度=400取各段平臺構件的投影面積為×，操作平臺當量寬度塔設備迎風面的有效直徑是該段所有受風構件迎風面的寬度總和。當籠式扶梯與塔頂管線布置成180°時當籠式扶梯與塔頂管線布置成90°時,取下列兩式中的較大值風壓高度變化系數可根據各計算段頂截面距地面高度查《過程設備設計》第二版表7-5。體型系數風壓在不同體型的結構表面分布亦不相同，對細長的圓柱形塔體結構，體型系數=0.7.風振系數風振系數是考慮風載荷的脈動性質和塔體的動力特性的折算系數。對塔高的塔設備，取1.70。而對于塔高＞時，則按下式計算在此設計中，塔高=＜，故風振系數=1.70已求出塔設備自振周期，查《化工設備機械基礎》表17-2，近似取衡陽地區基本風壓值為350=350×=153.57假設土地粗糙度類別為B類，則由值查《過程設備設計》第三版表7-6得脈動增大系數=1.94，查表7-7得，脈動影響系數分別為=0.72，=0.72，=0.72，=0.79第段振型系數可根據/查7-8得到各計算段的水平風力×將以上討論數據整理如表4-1表4-1風載荷與風彎矩的計算計算內容數據0～11～22～33～頂各計算段的外徑()1012塔頂管線外徑()350第段保溫層厚度()100管線保溫層厚度()100籠式扶梯當量寬度400各計算段長度()1000200070008000操作平臺所在計算段長度()1000200070008000平臺數0011操作平臺當量寬度00257.1225各計算段的有效直徑()16121612186918371762176220191987各計算段頂截面距地面高度()131018風壓高度變化系數1.001.001.001.25體型系數0.7風振系數1.70塔設備自振周期()0.6624350153.57脈動增大系數1.94脈動影響系數0.720.720.720.790.0530.1580.5261第段振型系數0.020.050.381.00各計算段的水平風力5881176.248666818塔設備任意截面處的風彎矩按下式計算：塔設備底截面的風彎矩為代入數值得=588×+1176.2×（）+4866×（）+6818×（）=×1-1截面的風彎矩為代入數值的得=1176.2×（）+4866×（）+6818×（）=×2-2截面的風彎矩為帶入數值得=4866×（）+6818×（）=×4.6偏心彎矩該塔設備中無再沸器，故偏心彎矩為0。4.7最大彎矩最大彎矩取和兩者中的較大值計算數據如表2表4-2最大彎矩選擇計算內容計算公式及數據0～0截面1～1截面2～2截面×××0.49×0.44×0.36×最大彎矩×××4.8強度校核4.8.1圓筒軸向力校核和圓筒穩定校核由設計壓力引起的軸向應力==4.125此應力只存在于筒體，裙座上由設計壓力引起的軸向力為0操作質量引起的軸向應力==5.16最大彎矩引起的軸向應力，由此式可計算出：0-0截面上最大彎矩引起的軸向應力35.5041-1截面上最大彎矩引起的軸向應力31.0482-2截面上最大彎矩引起的軸向應力24.416查《過程設備設計》第二版附表D1的設計溫度下0Cr18Ni9的許用應力為114，Q235的許用應力為113載荷組合系數等于1.2系數==0.001128根據A值查《過程設備設計》第二版圖4-7得0Cr18Ni9在設計溫度下的系數B=118，Q235在設計溫度下的系數B=93，許用軸向壓應力取KB和K中較小值對內壓容器圓筒最大組合壓應力≤，最大組合拉應力≤K就滿足要求數據整理如表3表4-3圓筒組合應力計算及校核計算內容計算數據0～01～12～2KB111.6111.6141.6K135.6135.6204135.6135.6204圓筒最大組合壓應力（）40.60436.20829.576≤滿足要求圓筒最大組合拉應力（）34.46930.01323.381≤K滿足要求4.8.2塔設備壓力試驗時的應力校核進行壓力試驗時，試驗壓力=1.25×0.1×=1.375查《過程設備設計》第二版附表D1得筒體常溫屈服點=1372-2截面=0.9×1.2×137=147.962-2截面=1.2×118=141.6筒體的許用軸向壓應力取及中較小值即=141.6由試驗壓力引起的周向應力當試驗介質為水時，=0.001，單位轉換成的液柱靜壓力為，式中為1800，所以==0.194=131.53＜（滿足要求）試驗壓力引起的軸向應力==57.29重力引起的軸向應力==7.148彎矩引起的軸向應力==5.8624壓力試驗時最大組合壓應力=7.148+5.8624=13.0104＜=141.6壓力試驗時最大組合拉應力=57.29-7.148+5.8624=56.0044＜=141.64.8.3裙座軸向應力校核塔設備常采用裙座支承。被設計中選擇圓筒形裙座，圓筒形裙座軸向應力校核首先選取裙座危險截面。危險截面的位置，一般取裙座底截面（0-0）或裙座檢查孔（人孔）和較大管線引出孔（）界面處。然后按裙座有效厚度驗算危險截面的應力。（0-0）截面處（0-0）截面積=×1000×6=18840（0-0）截面系數===4.71×由前面計算知，=111.6，=135.6裙座許用軸向應力取以上兩者中較小值為111.6座體操作時底截面的最大組合軸向壓應力應滿足如下條件：≤裙座許用應力，其中僅在最大玩具為地震彎矩參與組合時計入此項。故，在此，=32.76＜111.6，滿足要求檢查孔加強管長度取為120，檢查孔加強管水平方向的最大寬度取為450檢查孔加強管厚度取與筒體壁厚一致為6=2×120×6=14401-1截面處裙座筒體截面積==13960==6.43×1-1截面處裙座筒體截面系數==1-1截面組合應力操作時底1-1截面的最大組合軸向壓應力應滿足如下條件≤裙座許用應力，其中僅在最大玩具為地震彎矩參與組合時計入此項。故，在此，=36.2＜111.6，滿足要求水壓試驗時，最大組合軸向壓應力應滿足如下條件：≤裙座許用應力=18.419＜111.6，滿足要求4.8.4基礎環和地腳螺栓設計及校核群座內徑=1000裙座外徑=1000+2×6=1012基礎環內外徑計算公式分別為=1000+300=1300=1000-200=800基礎環伸出寬度==144地腳螺栓承受的最大拉應力取=和=中的較大值。其中僅在最大玩具為地震彎矩參與組合時計入此項。其中基礎環截面系數==基礎環面積=====0.62===0.17故基礎環地腳螺栓承受的最大拉應力=1.17＞0，塔設備必須設計地腳螺栓。先將地腳螺栓個數取為16（4的倍數）材料選擇Q235。對于Q235，取許用應力=147地腳螺栓腐蝕裕量取為3則地腳螺栓螺紋小徑=+3=25.85故取地腳螺栓滿足要求基礎環伸出部分平均周長為==3629.8416個地腳螺栓均布排列，每一個地腳螺栓兩側，基礎環與蓋板之間要設置筋板，相鄰兩筋板最大外側間距取為120基礎環材料許用應力：對于低碳鋼材料取為140。水壓試驗時的壓應力=0.8操作時壓應力=0.488混凝土基礎上的最大壓力取以上兩者中的最大值，即：=0.8=1.2，故對軸的彎矩=負號表示方向對軸的彎矩==計算力矩取以上兩者中大值即：=2047故，有筋板時基礎環厚度無論有筋板或無筋板側基礎環厚度都不得小于，故此設計中取基礎環厚度4.8.5筋板設計及校核筋板的許用應力按如下公式計算當≤時，當＞時筋板細長比，且不大于250式中為慣性半徑，對長方形截面的筋板取，筋板長度=205，故筋板細長比==44.3臨界細長比，式中為筋板材料的許用應力，對低碳鋼材料取140E為近半材料彈性模量，E=2.1×所以==15.7，≤筋板的壓應力可按下式計算，式中為一個地腳螺栓承受的最大拉力，可用式計算，==為對應一個地腳螺栓的筋板個數，取=2故選支座號為3的型筋板，筋板寬度=125，筋板厚度為=8，筋板長度=205故=筋板的壓應力＜筋板的許用應力，滿足要求。4.8.6蓋板設計及校核環形蓋板的最大應力按下式計算無墊板時有墊板時式中-墊板上地腳螺栓孔直徑，；=27—蓋板上地腳螺栓直徑，；=40—筋板寬度，；=125—筋板內側間距，；=120—墊板寬度，；=50—蓋板厚度，；=16—墊板厚度，。=12一般環形蓋板厚度不小于基礎環厚度。無墊板時==24.8有墊板時==21.5蓋板最大應力應等于或小于蓋板材料的許用應力，即≤。對低碳鋼蓋板的許用應力=140，由計算結果可知＜=140，滿足要求。4.8.7裙座與塔殼的對接焊縫截面2-2即裙座與塔殼對接焊縫截面，此處的剪應力按下式校核：≤其中僅在最大彎矩為地震彎矩參與組合式計入此項。式中-裙座頂截面內直徑，=1000-設計溫度下焊接接頭的許用應力，取兩側母材許用應力的小值，即==113==14.34≤=0.6×1.2×113=81.36，滿足要求。4.8.8接管計算由前面計算已知，塔頂管線外徑為350，即進氣口與排氣口的公稱直徑為350，查《化工設備機械基礎課程設計指導書》附表4-13，選擇對應補強圈尺寸為外徑為620，內徑按補強圈坡口類型確定。厚度取8進液口公稱直徑=式中為液體流速，參照《化工原理》取低粘度流體在管道中的流速，=3故==×1000=27.1，故取進液管直徑=50，考慮液體流下時速度會增加，取出料口直徑各接管選取如表4表4-4符號公稱直徑連接面形式用途符號公稱直徑連接面形式用途450人孔100突面回流口32突面溫度計25突面取樣口350突面進氣口15突面液面計50突面加料口80突面出料口25突面壓力計400突面人孔350突面排氣口英文論文翻譯英文原文：TroubleshootingDistillationColumnbyGammaRayScanningTechniqueBaoXiaojun,WeiWeishen,LiuYansheng,ShiGangandShenFuThekeylaboratoryofcatalysis,Chinanationalpetroleumco.,universityofpetroleum,Beijing102200,China【Abstract】Adigitallycontrolledthree-dimensionalgamma-scanningapparatuswasdevelopedandusedtotroubleshootdistillationcolumninthepresentinvestigation.Ina140mm(ID)modelcolumn,variousmalfunctionphenomena,bothrateandprocessrelatedconditionsandstructuralproblems,whichwaybefrequentlyencounteredintheoperationoftrayandcolumns,wereexperimentallysimulatedandtestedwiththedevelopedscanningsystem.Theexperimentalresultsshowedthatthescanningspectracanfairlyreflectthesimulatedphenomena.Thesalientfeatureofthescanningapparatusliesinthatitintegratesthesocalledgridscanandcomputer-assistedtomographyscaninasinglesystem.Itwasconfirmedthatthegamma-scanningtechniquecanserveasanimportanton-linetroubleshootingandmaintenancetool.【Keywords】gammarayscanning,distillation,troubleshootingIntroductionIthasbeenwidelyacceptedthatgamma-scanningorradiationscanningcanplayakeyroleintroubleshooting,predictivemaintenanceandoptimizationofdistillationcolumns,althoughitsapplicationhasbeenexpandedtootherchemicalengineeringequipmentnow.Itwasnotedthatgamma-scanningprovidesessentialdatato(1)optimizetheperformanceofcolumns(andothervessels);(2)extendcolumnruntime;(3)tracktheperformance-deterioratingeffectsoffoulingandsolidsdeposition;and(4)identifymaintenancerequirementswellinadvanceofscheduledturnarounds.Baoetal.showedthatwithelaboratelydesignedscanningapparatusthequantitativeinformationaboutthehydrodynamicbehaviorinbothtrayandpackingdistillationcolumnsandthesoliddistributionandcokedepositioninthefluidcatalyticcracking(FCC)unitcouldbeobtained.Thesuccessoftheseapplicationsdemandsabetterdesignofthescanningsysteminordertoobtainmoredetaileddescriptionoftheprocesstobeevaluated.Therearethreetechniquesthatuseradioisotopes,i.e.,gridscanning,tracing,andcomputer-assistedtomography(CAT)scanning.TheirapplicationareasandfeatureshadbeensummarizedbyBowman.Inthepresentcontribution,athreedimensionaldigitallycontrolledscanningapparatusthatintegratesgridscanningandCATscanninginasinglesystemwasdevelopedandusedforthedetaileddescriptionofmalfunctionofdistillationsandstructuralproblems.Inadditiontothedescriptionofthescanningapparatus,variousspectraofdensity/countvs.positionprofilesandcorrespondingmalfunctionperformanceswerepresentedanddiscussed.ScanningapparatusFortroubleshootingscan,aradiationsource(Cs137,40mCi)andaNaIscintillationdetectorarealignedontheoppositesidesofacolumnorvessel.Theyarethensynchronouslyelevatedwhileintensityvs.heightprofilesarelogged.Theprocesschangeinthecolumnduetoitsgeometricalstructureandtheflowingmediainsideitcanbedistinguishedbycomparingtheemptyscanatreducedloadingswithanactualtroubleshootingscan.ThesimplescanningapparatusintroducedbyD.W.JonesandJ.B.Jonescanbefairlyappliedforthispurpose.Forfineprocessdescriptionsuchasthedeterminationofthethree-dimensionalgas-soliddensitydistributioninaFCCunit,however,asophisticateddesignisdemanded.Inthepresentinvestigation,apatentedthree-dimensionalscanningapparatuswasconstructedbyimplementingarotaryplatformtotheone-dimensionalscanningapparatuspreviouslydevelopedtoperformrotaryandhorizontalscanmotion.Thiscombinationmakesthree-dimensionalscanpossible.Thedetailedconfigurationofthe3-Dscanningsystemandcontrollingandloggingsystemcanbereferredtothetwopatentapplicationscitedabove.Applicationtodistillationcolumn3.1ApplicationtotraycolumnUsingtheone-dimensionalscanningapparatuspreviouslydeveloped,variousmalfunctionalphenomenasuchascompletetrayfalling,partialdamage,trayholeplugging,floodingetc.areinvestigated.ThetypicalresultsareillustratedinFigs.1,2and3.Fig.1showsanemptyscanforanewtraycolumnofΦ140mmafterinstallation.Itcanbeseenthatthepeaksinthedensityproapproximatelysamewiththesametrayplategeometry.Fig.2showsascanwiththefirsttrayremoved,thethirdpluggedwithhalfoftheholes,andthefourthdrilledwith2largerectangularholes.ItcanbeeasilyconcludedthatthepeakattheplacewherethefirsttrayplatewasoriginallyinstalledismuchlowerthanthatinFig.1,thepeakofthetray3islittlehigherthanthatinFig.2,andpeakofplate4standsbetweenthoseofthetrays2and3.WhenthecolumndescribedbyFig.2wasoperatedwithgas(air)andliquid(water)phasesundernormalconditions,thescanresultisillustratedinFig.3.Itcanbeseenthatnofrothexistsonthefirsttrayandthefourthtraybecauseofcompletefalling-offofthefirsttrayandseriousdamageofthefourthtray,andtheapproachofthefrothonthethirdtraytothesecondtrayindicatesobviousflooding.Italsorevealsthatthefrothheightonthesecondtrayisabout160mmandthenormaloperationholds.Inadditiontotheresultsstatedabove,aseriesofexperimentsnotquotedherewereconductedtoidentifyothermalfunctionalphenomenasuchaslocalflooding,excessiveentrainmentandweepingwhicharenotsoobviousasthosementionedaboveandtoquantifythehydrodynamiccharacteristicsuchastheflowregimetransition,clearliquidheight,frothheight,crestliquidheightoverexitweir,downcomerhydraulicsandsooninthetraycolumn,andsatisfactoryresultswereobtained.3.2ApplicationtopackedcolumnForthepacked-columnapplication,agridscanisessentiallyrequired.Thegridscanshouldbeperformedundermorepreciselycontrolledconditions.Forapackedcolumn,ascanwithatleast2pairsofparallelscanlineswhichcrossinthewayasillustratedbyFig.4isneeded.Eachofthefourscanlineorientationsareequaldistancefromsourcetodetector(equidistantchords)andeachpairofparallelscanlinestraddlethecenterlineatequaldistance.Byanalyzing4density/countprofilesobtained,therateandprocessrelatedmalfunctionalconditions(suchasentrainment,weeping,foaming,foulingorpluggingofpackedbedandexcessivelyheavyorlightloadingduetooperatingcondition)andmechanicalproblems(suchascrushed,settled,corrodedordisplacedpacking,damagedorpluggeddistributorsandcollapsedpackedbeds)oracombinationofbothcanbefairlyidentifiedandlocated.Bytheapparatusdevelopedinthecurrentinvestigation,aseriesof2×2gridscanswereconductedinthelaboratoryscalePlexiglaspackedcolumnofID140mmandwallthickness5mmoperatedwithairandwater.Thepackedbedconsistsofthreeparts,i.e.,thestructuredpackingsmadeofstainlesssteelintheloweranduppersection,andtheθ-ringpackingsmadeofstainlesssteelinthemiddlesection.Onthetopofthecolumnisacross-typeliquiddistributor.Betweentheupperstructuredpackingandthedistributorthereisavaporspace.TheemptyscanisillustratedinFig.5.CurvesfromsourceAandCinthefigurestandhigherthancurvesfromBandD.WhentheliquidwasfedintocolumnattheplaceclosetothecolumnwallwherescanlinesAandCcrossbyinsertingtheinlettubedirectlytothepackedbedinsteadoffeedingthroughthedistributor,thescanisshowninFig.6.LookingatthecurvesAandCinthefigure,itisclearthattheyshowamuchmoredistinctdecreasethancurvesBandD,indicatingchannelinginthecolumn.Thefourcurvespreviouslyscatteredapartnowapproachtoeachothersoclosethattheyaredifficulttobedistinguished.Whenthebedcollapses，somepartofthebedwillbecomedenselypackedandsomeloosely,andevencavitiesmayexist.Thissituationwassimulatedexperimentallybyreplacingsomeθ-ringswithanironblockandsomewoodballs.ThescanforthiscaseisgiveninFig.7.Itisapparentthatthedatacorrespondingtotheplacewheretheironblockwaslowerincounts,ormoredense,whereasthedataintheplacewherethepackingwerereplacedbywoodballsshowonlyslightlyincreaseincounts.Inthiscase,thescandatashouldbeanalyzedwithcaution.Fig.8showsascanforthewell-packedcolumnoperatingunderfloodingcondition.Becausefloodingprevailsinthewholecolumn,allofthefourscancurvesdemonstrateastrongdecreaseincountsduetoliquidaccumulation,especiallyinthevaporspaceinthecolumn.ConclusionsAdigitallycontrolledthree-dimensionalgamma-scanningsystemwasdevelopedonthebasisoftheone-dimensionalscanningapparatuspreviouslydesignedandusedforthefinedescriptionofthemalfunctionalphenomenainbothtrayandpackeddistillationcolumns.Theexperimentalresultsshowthatboththerateandprocessrelatedconditionsandmechanicalproblemscanbefairlyidentifiedbythetechniquedevelopedinthepresentinvestigationandthisshouldlayaprospectivebasisfortheapplicationofradiationscanningtopredictivemaintenanceandoptimizationofdistillationcolumninadditiontoitstroubleshootinguse.TheveryrecentapplicationofthisscanningsystemtoindustrialequipmentsuchasFCCfractionator,sulfur-containingwastewaterstrippercolumnandstandingpiperinFCCunitbytheauthorsdemonstratedthatvariousmalfunctionalphenomenacouldbeaccuratelydetectedbythetechnique.ACKNOWLEDGEMENTSTheauthorswishtothankProfessorChenJiayongoftheInstituteofProcessesEngineering(formerlyInstituteofChemicalMetallurgy),ChineseAcademyofSciencesforhisconstantconcernsandvaluableadvicesonthecurrentandmanyotherresearchprojects.REFERENCESBowman,J.D.，“Troubleshoottowerswithradioisotopes”,Chem.Eng.,89(9),34-41(1993).Bao,X.J.,He,K.A.,Liu,Y.S.,Shen,F.,“Insightintodistillation/absorptioncolumnsandFCCrisersusinggammascanningtechniques”,ChineseJ.Chem.Eng.,3(3),171-179(1995).Bowman,J.D.,