板式精馏塔的设计

冯跃天，闫绍峰，王一鸣，赵 兵

（辽宁工业大学 机械工程与自动化学院，辽宁 锦州121001）

1 设计方案的选择

1.1 主要技术参数

操作压力：0．4MPa；操作温度：120℃；操作介质：乙醇、丙醇、水；塔体内径：1000mm；塔高：24300；塔盘层数：65。

1.2 设计方案的选择

板式塔为逐级接触式气液传质设备，它主要由圆柱形壳体、塔板、溢流堰、降液管及受液盘等部件构成。其原理为：液体依靠重力作用，由上层塔板的降液管流到下层塔板的受液盘，然后横向流过塔板，从另一侧的降液管流至下一层塔板。溢流堰的作用是使塔板上保持一定厚度的液层。气体则在压力差的推动下，自下而上穿过各层塔板的气体通道（泡罩、筛孔或浮阀等），分散成小股气流，鼓泡通过各层塔板的液层。在塔板上，气液两相密切接触，进行热量和质量的交换。已知最高工作压力为0．4MPa，工作温度为30℃属于常温，介质为异丁烯、甲醇，无腐蚀。另考虑到加工工艺以及适用性方面选用标准椭圆形封头。在压力容器设计选材时要根据压力、温度、介质情况以及材料的使用性能、工艺要求和经济性合理选材，故该设计选用板式塔。

2 工艺设计计算

2.1 计算参数

取Pc＝0．44MPa

2.2 壳体厚度的确定

2.3 封头厚度确定

2.4 校核水压

水压试验最低压力为：

应力校核

水压校核符合要求。从上面计算可知，该板式塔满足题设要求，故所设计板式塔工艺参数合理。

3 强度设计计算

3.1 环向应力计算

3.2 轴向应力计算

4 结构设计

4.1 总体结构设计

图1 板式精馏塔装配图

4.2 塔盘结构设计

图2 塔盘结构图

4.3 焊接结构设计

图3 接管结构图

图4 对接焊缝结构图

图5 带补强圈的焊接结构

4.4 支座结构

塔体常采用裙座支承。裙座形式根据承受载荷情况不同，可分为圆筒形和圆锥形两类。圆筒形裙座制造方便，经济上合理，故应用广泛。但对于受力情况比较差，塔径小且很高的塔，为防止风载或地震载荷引起的弯矩造成塔翻倒，则需要配置较多的地脚螺栓及具有足够大承载面积的基础环。

5 结 语

本塔钢壳部分按GB/T4710-2005《碳素钢及不锈钢容器技术条件》进行制造，实验和验收。衬铝部分按JB/T4734-2002《铝制焊制容器技术条件》进行制造，试验和验收，设计技术参数完全模拟锦州某公司的在役设备，设计计算结果与工程实际基本一致；图纸结构合理，表达清楚。通过本次设计，设备结构有所改进，精馏效果明显提高，热量质量交换程度更深，达到了高效节能的目的。

本设备结构紧凑；塔盘清洗方便；主要应用于逐级接触式气液传质场合。 .