合成氨液氨脱硫工艺设计.docx

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1、郑州大学化工与能源学院 专业 化学工程与工艺 班级 4班 姓名 张晓丹 学号 20110380429 题目 年产14万吨合成氨脱硫工艺设计 指导老师 万亚珍 职称 教授 李亦帆 职称 博士 系主任 侯翠红 职称 教授 2015年 1 月 24 日 、目录1.设计任务书21.1设计要求21.2设计依据22.工艺设计条件33.工艺流程叙述43.1概述43.2生产流程简述43.2.1原理43.2.2工艺流程简图64.主要工艺指标64.1设计方案的确定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热量衡算95.工艺设计95.1 基础物性数据95.2 吸收塔的设计105

2、.2.1 塔径计算105.2.2 塔径校核125.2.3 填料层高度及分段125.2.4 填料塔压降的计算165.2.5 填料支撑板175.3喷射氧化再生槽的计算185.3.1 槽体的计算185.3.2 扩大部分直径185.3.3 再生槽高度185.3.4 喷射器计算195.4 冷却塔的设计225.4.1 冷却塔的计算225.4.2 冷却塔校核245.4.3 分布器的设计345.4.4 丝网除沫器的设计375.4.4冷却塔的选管395.4.5塔底防涡器的设计406.设计感悟411.设计任务书1.1设计要求设计年产14万吨合成氨脱硫工艺，半水煤气含硫4.8g/Nm3, 脱硫方法用氨水液相催化法，

3、填料塔脱硫；富液再生采用喷射氧化再生槽。1.2设计依据1) 化工工艺设计手册（第四版）（上、下册）2) 小合成氨厂工艺技术与设计手册（上、下册） 3) 陈声宗等主编，化学工业出版社出版的化工设计第三版教材4) 填料手册（第二版）5) 化工设备设计全书（塔设备分册）6) 塔填料产品及技术手册7) 小合成氨厂工艺技术与设计手册（上、下册）8) 给水排水设计手册9) 化工设备设计手册（上、下卷）10) 化学化工物性数据手册（无机卷、有机卷）11) 现代塔器技术（第二版）12) 小氮肥厂工艺设计手册13) 李登松.脱硫填料吸收塔的工艺设计研究J.化工装备技术,2013,34(6):41-45. 14)

4、 徐组根.冷却塔设计J.河南化工，1999,8:31-34.15) 曾国安.冷却塔的设计计算J.机电产品开发与创新,2009,22(4):76-78.16) 董谊仁，过健.填料塔排管式液体分布器的研究和设计J.化学工程，1990,18（3）：28-35.17) 董谊仁，裘俊红，陈国标等.填料塔液体分布器的设计J.化工生产与技术，1998,18：1-6.18) 张硕德.防涡流器的设计J.化工设备设计，1983,18（23）：42-43.19) 白二川.半水煤气直冷塔的计算与设计J.化肥设计，2010,48（2）：11-15.20) 杨怀林.水冷却塔的设计J.特钢技术，2009,15（58）：53

5、-54.2.工艺设计条件设计能力：14万吨合成氨/年半水煤气中硫含量：4.8g/Nm3年工作日：310天半水煤气消耗定额：3200 Nm3/ 吨氨半水煤气组成（干基）： 表1 半水煤气组成表组成H2N2COCO2O2CH4合计体积（%）421926110.71.3100半水煤气压力：压缩机出口压力4800 mmH2O柱气体温度：36溶液温度：32贫液组成：总氨含量：1.0M 碳化度R=C/A=0.63 总硫化氢：20.0g/m3硫容： 0.17kg/Nm3 比重：1034kg/m3脱硫后半水煤气含硫： 0.1 g/Nm3富液组成：总氨含量：1.0M 碳化度R=C/A=0.65 总硫化氢：240

6、.0g/m3 比重：1034kg/m3再生过程：采用喷射氧化再生槽喷射器入口压力：4atm(表压)液温：30 吹风强度：100m3/ m33.工艺流程叙述3.1概述由于生产合成氨的各种燃料中含有一定量的硫，因此所制备出的合成氨原料气中，都含有硫化物。其中大部分是无机硫化物硫化氢（H2S），其次还有少量的有机硫化物，如硫氧化碳（COS）、二硫化碳（CS2）、硫醇（RSH）、噻吩（C4H4S）等。原料气中的硫化物，对合成氨生产危害很大，不仅腐蚀设备和管道，而且能使合成氨生产过程所用催化剂中毒。脱硫方法有很多，按脱硫剂物理形态可分为干法和湿法两大类，前者所用的脱硫剂为固体，后者为溶液。当含硫气体通过

7、这些脱硫剂时，硫化物被固体脱硫剂所吸附，或被脱硫溶液所吸收而除去。3.2生产流程简述3.2.1原理脱硫反应 氨水对苯二酚氧化法也称为氨水液相催化法，是用含有少量对苯二酚（载氧体）的稀氨水溶液，脱除原料气中的硫化氢。氨溶于水，大部分与水结合为一水合氨NH3H2O，并部分电离成NH4+和OH-，所以氨水显弱碱性。氨水与含硫化氢的原料气接触时，发生如下中和反应：NH4+OH-+H2SNH4HS+H2O +Q该反应为放热反应，但因气体中硫化氢含量较少，放热量不大，溶液吸收硫化氢后温升很小。当溶液pH值小于12时，被吸收的硫化氢主要以HS-形式存在，S2-可忽略不计，因此用稀氨水脱硫时，只生成NH4HS

8、。当原料气中含有二氧化碳及氰化氢时，也被氨水吸收，其反应如下：NH4+OH-+CO2NH4HCO32NH4+2OH-+CO2(NH4)2CO3+H2ONH4+OH-+HCNNH4CN+H2O虽然稀氨水能同时吸收硫化氢和二氧化碳，但在气液两相接触面积很大、接触时间很短的条件下，氨水吸收硫化氢的速度比吸收二氧化碳的速度大80倍左右，具有良好的选择性。根据这一特点，在脱硫过程中增大气液接触面积，缩短接触时间，既能有效的脱除硫化氢，又能减少气体中二氧化碳的损失。再生反应 再生塔内，对苯二酚在碱性溶液中被空气氧化为苯醌：脱硫过程生成的硫氢化铵，在苯醌的作用下氧化为单质硫：再生过程的总反应可用下式表示：

9、生成的单质硫，呈泡沫状态浮于液面，使溶液获得再生。 同时，有如下副反应发生：3.2.2工艺流程简图图1 脱硫工段工艺流程简图原料气从吸收塔下部进入，与塔顶喷淋的脱硫液逆流接触，半水煤气中H2S被脱硫液吸收后从塔顶引出，经气液分离器分离出夹带的液滴后送往下段工序。吸收了硫化氢的富液从吸收塔底排出，经液封、富液槽、富液泵通过溶液加热器加热(夏季则为冷却)后送往喷射器；从喷射器尾部出来的两相液体由再生槽下部上升，完成与再生塔相同的浮选过程，再生槽上部溢流出的硫泡沫经硫泡沫分离槽放入熔融釜熔硫。硫磺放入硫磺铸模冷却后即成硫锭。由再生槽贫液出口处引出的贫液经液位调节器、贫液泵送回脱硫塔循环使用。4.主要

10、工艺指标 4.1设计方案的确定吸收塔的工艺设计方案主要包括吸收剂、吸收流程、解吸方法、设备类型和操作参数的选择等内容。对于吸收操作，选择适宜的吸收剂，具有十分重要的意义。吸收剂的好坏对吸收操作的经济性有着十分重要的影响。一般情况下，选择吸收剂要着重考虑如下问题：1) 对溶质的溶解度大；2) 对溶质有较高的选择性；3) 不易挥发；4) 再生性能好；4.2物料衡算氨水液相中和法脱硫为化学吸收过程，低浓度吸收，近似满足恒摩尔流假定，即假定在吸收过程中，液相流量L和气相流量G不变，液相中的氨含量为常量，且吸收过程是等温的，传质系数为常量，物料衡算过程如下：4.2.1吸收塔的物料衡算（1）水煤气进（出）

11、塔流量V0，Nm3 /h V0=141043200/（31024）= 60215.05Nm3/h（2）H2S脱除量，G1 ，kg/hG1=60215.05（4.8-0.1）/1000=283.01kg/h（3）溶液循环量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/h（4）理论所需空气量氧化1kgH2S所需空气量 V1=1/430.522.41/0.21=1.57Nm3/h理论所需空气量 V2=283.01/1.57=180.26Nm3/（hm3）设计条件所给吹风强度为100Nm3/（m3

12、 h），计算所需最小吹风轻度为180.26 Nm3/（m3h）,故应使用两台设备。（5）理论硫回收量，G2，kg/hG2=60215.05(4.8-0.1)/100032/34=266.36kg/h（6）理论硫回收率=（4.8-0.1）/4.8100%=97.9%（7）硫泡沫生产量，G3，m3/hG3=G2/S0式中 S0 硫泡沫中硫含量，kg/m3,此处取S0=30kg/m3 G3=266.36/30=8.88m3/h 表2 物料衡算表（以小时计）入（出）脱硫塔气体流量60215.05Nm3再生理论所需空气量180.26 Nm3H2S脱除量283.01Kg硫磺理论产量266.36Kg脱硫液循

13、环量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内，原料气中的H2S和CO2与氨水发生中和反应，被吸收，因此净化气中含量相对减少。液相中对苯二酚为氧化再生时催化剂，假定整个过程中含量不变。进、出吸收塔的各流股组分、含量如下：表3 原料气气体H2N2C0O2CO2CH4H2S体积分数%41.8718.9425.920.7010.961.300.31表4 净化气气体H2N2C0O2CO2CH4H2S体积分数%42.4219.1926.260.7010.141.310 表5 贫液组分总氮含量碳化度总H2S含量对苯二酚含量1mol/L0.6320g/m30.25g/L

14、表6 富液组分总氮含量碳化度总H2S含量对苯二酚含量1mol/L0.65240g/m30.25g/L4.3热量衡算（1）冷却塔热负荷Q，KJ/h（忽略冷却过程中水汽的焓变）Q1=G0Cp(t1-t2)式中，G0入冷却塔半水煤气含量，Kmol/h Cp半水煤气的平均等压比热容，KJ/(KmolK) 计算结果Cp=30.44 KJ/(KmolK) t1，t2为进、出冷却塔半水煤气温度，取t1=80，t2=36Q1=60215.05/22.430.4555554（80-36）=3.6106KJ/h（2）冷却水消耗量，W，Kg/hW=Q/(Cpt) 式中，t冷却水温升，此处取t=6 Cp水的比热容，取

15、Cp=4.178KJ/(KgK) W=3.6106/(4.1786)=143.6103 Kg/h5.工艺设计5.1 基础物性数据（1）液相物性数据对低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。由手册查得，32时溶液的有关物性数据如下：密度为L=1034 kg/m3黏度为 L=0.6828mPa.s=2.46 kg/(m.h)；=993/1034=0.96表面张力为L=69.9410-3N/m由手册查得，15时H2S在水中的扩散系数D0=1.7710-9 m2/s，黏度0=1.2 mPa.s，故可得32时H2S在水中的扩散系数DL=D0T/T00/L=1.7710-9（32+273.1

16、5）/（15+273.15）（1.2/0.6828）=3.310-9m2/s=1.18810-5m2/h液相质量流量：LS=LTL=1286.411034=1330148kg/h（2）气相物性数据 混合气体的平均摩尔质量为MV=yiMi=(2819%)+(4411%)+(2826%)+(242%)+(320.7%)+（161.3%）=18.71kg/kmol混合气体的平均密度为G=PMV/(TR)=15.13/10.33101.32510318.71/(273.15+36)8.314=1.08kg/m3混合气体的粘度可近似取为空气的黏度，查手册36空气的黏度为G=0.0186mPa.s=0.0

17、6696 kg/(m.h)由手册查得，10.33mmH2O、0时H2S在空气中的扩散系D0=0.19810-4 m2/s，故可得32时H2S在水中的扩散系数DG=D0(T/T0)1.81P0/P=0.19810-4(36+273.15)/273.151.81（10.33/15.13）=1.6910-5m2/s=0.061m2/h气相质量流量：G =V0T/T0P0/PG=60215.05(36+273.15)/273.1510.33/15.131.08=50252.6kg/h5.2 吸收塔的设计5.2.1 塔径计算采用Eckert通用关联图计算泛点气速，塔底混合气相质量流量为：V=50252.

18、6kg/h，液相质量流量Ls=1330148kg/hXF=(Ls/V)(G/L)0.5=(1330148/50252.6) (1.08/1034) 0.5=0.8554查塔填料产品及技术手册，阶梯环填料气相流动阻力小，生产能力高，故选用502515乱堆聚丙烯阶梯环填料。查得泛点填料因子f=127 m-1，比表面积t=114.2m2/m3。图2 填料塔液泛、压力降通用关联图从上图查得：XF=0.8554垂线与散堆填料液泛总线相交可读出YF=0.025橫坐标： 纵坐标： 各物理量的意义如下：V、L气体与液体的质量流速kg/h；G、L气体与液体的密度kg/m3;填料因子m-1；泛点气速 实际泛点气速

19、u=(0.50.8)uF，此处取由此可得塔径D=圆整塔径，取D=3.8m5.2.2 塔径校核（1）泛点率校核：（2）填料规格校核：（3）液体喷淋密度校核：取最小润湿速率为查填料手册得经以上校核可知，填料塔直径选用D=3800mm合理。5.2.3 填料层高度及分段5.2.3.1传质单元高度的计算气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算： 查表得G=427680kg/h2 L=940896kg/h2液体质量通量为 气膜吸收系数由下式计算：气体质量通量为液膜吸收系数由下式计算： 由，查表得，则由 ，得对H2S-氨水体系，溶解度系数为H=0.0670kmol/(KPam3) 5.2.3.2传质单元数

20、的计算传质单元数的计算采用对数平均推动力法，假定全塔操作压力不变，为15.13mH2O，计算如下：气相进口H2S摩尔分数y1 气相进口H2S分压，P1，Pa气相出口H2S摩尔分数y2 气相出口H2S分压，P2，Pa在低浓度化学吸收过程中，经试差衡算H2S的相平衡方程可近似采用P(H2S)=HC(H2S)，其中H=14.93KPa/(mol/L)出口富液H2S摩尔浓度，C1，mol/L 进口贫液H2S摩尔浓度，C2，mol/L塔底H2S平衡分压，P1*，Pa 塔底H2S平衡分压，P2*，Pa压强对数平均推动力，Pm，Pa 传质单元数，NOG 5.2.3.3填料层高度的计算及分段理论计算高度，Z，

21、m填料层设计高度一般为Z*=（1.21.5）Z，因此，取填料层设计高度Z*=1.5Z。表7 散装填料分段高度推荐值填料类型拉西环矩鞍鲍尔环阶梯环环矩鞍h/D2.558510815815hmax/m46666对于阶梯环填料，, 取则分段高度 h=83800=30400mm计算得填料层高度为3360mm，故不需分段。5.2.4 填料塔压降的计算采用Eckert通用关联图计算填料层压降。横坐标为 纵坐标为 (p=89)图2 埃克特通用关联图 图中，、分别为气液相流率,kg/h 、分别为气液相密度，kg/m3液相粘度，mPa.S 液相密度校正系数，=实验测取的填料因子，对聚丙烯阶梯环，=143m-1

22、g重力加速度，m/s2，g=9.81 m/s2由（XF,YF）可查的对应的P/Z=250Pa/m填料层压降为P=2503.36=840Pa5.2.5 填料支撑板栅板是应用比较普遍的一种散堆填料支撑件，它结构简单，自由截面积大，造价比梁形气体喷射式填料支撑板低。参照化工设备设计手册（塔设备）关于支撑板的选择，对于塔径DN800mm的填料塔，栅板为分块式，如下：图3 分块式栅板分块栅板和的宽度l1、l均应小于等于400mm，栅板条与边圈、连接板采用焊接，焊后必须保证栅板的平整度。栅板选用Q235-A材质。5.3喷射氧化再生槽的计算5.3.1 槽体的计算从前面可以看出，需要用两个喷射氧化再生槽并联，

23、故GA=1286.41/2=643.2 m3/h再生槽体直径D1，m 式中，A1吹风强度，m3/(hm2)，一般取值为60120 m3/(hm2)，本设计取值为A1=100 m3/(hm2)； D1槽体直径，m； GA空气量，m3/h;式中，LT溶液循环量，m3/h，根据装置实际情况而定，本设计中为1286.41m3/h； Ci喷射器抽吸气液比，m3/m3，一般取值范围为2.63.3，本设计取值为2.8；故，圆整槽体直径D1=4.8m5.3.2 扩大部分直径取扩大部分直径D2=0.9+D1=0.7+4.8=5.5m5.3.3 再生槽高度（1）再生槽有效高度，H1，m 式中，t溶液在再生槽内的停

24、留时间，s，工程上一般取为810min，本设计取为t=8min （2）喷射器出口至槽底距离，H2，m 根据实际设计经验，H2取值为1m; （3）扩大部分高度，H3，m 根据经验，H3取值为3.8m；（4）再生槽总高度，HT，m HT=H1+H2+H3=4.7+1+3.8=9.5m喷射氧化再生槽结构示意图如下，图4 喷射再生槽1喷液出口；2富液出口；3硫泡沫出口；4放空口5.3.4 喷射器计算5.3.4.1喷嘴计算（1）喷嘴个数，n个 n=LT/Li 式中，Li每个喷射器溶液量，m3/h，设计取为40m3/h； n=1286.41/2/40=16 取n=16个 （2）喷嘴孔径，di，m 式中，w

25、i喷嘴处溶液流速，m/s，一般情况下wi=1825m/s，此处取wi=20m/s （3）溶液入口管直径，dL，m dL=3di=30.027=0.080m 取894 管（4）喷嘴入口收缩段长度，L5，m 式中，1喷嘴入口收缩角，取1=14（5）喷嘴喉管长度，L6，m 取L6=3mm（6）喷嘴总长度，L7，m L7=L5+L6=0.033+0.003=0.036m5.3.4.2混合管计算（1）混合管直径，dm，m 式中，m喷射器形状系数，取m=8.5 取894 管 （2）混合管长度，L3，mL3=25dm=250.079=1.957m 取3.2m5.3.4.3吸气室计算（1）空气入口管直径，d0

26、，mm式中，w0管内空气流速，m/s，取w0=3.5m/s； 取1336 管（2）吸气室直径，dM，mm 取2194 管（3）吸气室高度，L1，m 取L1=330mm（4）吸气室收缩管长度，L2，mm式中，2吸气室收缩角，取2=305.3.4.4尾管直径计算尾管直径，de，mm式中，we尾管中流体速度，m/s，取we=1m/s 取1334 管5.3.4.5扩散管长度计算扩散管长度，L4，mm式中，3扩散角，取3=7喷射再生器结构示意图如下，图5 喷射器1喷嘴；2吸气室；3收缩管；4混合管；5扩散管；6尾管5.4 冷却塔的设计5.4.1 冷却塔的计算 （1）已知条件： 塔处理气量：G0=6021

27、5.05Nm3/h 气体进入温度：T1=80 气体出口温度：T2=36 进塔水温度：T3=28 出塔水温度：T4=34（2）塔径的计算 气体在工况条件下的体积流量：G=60215.05（273.15+36）/273.1510.33/(10.33+4.8)=47567m3/h塔径圆整，取3000mm（3）塔高的计算喷淋密度：参照生产厂的实际运行数据，如下空塔气速：w=1.35m/s喷淋密度：L0=17.6m3/(m2h)对数平均温度：tm=16.2冷却塔的容积传质系数为K0=2500KJ/(m3h)因喷淋密度变化的修正K值：对数平均温度：塔高计算5.4.2 冷却塔校核5.4.2.1设计的依据设计

28、压力：Pc=0.1474MPa工作温度：80塔内径：Di=3000mm塔高：H=12.6m5.4.2.2材料的选用根据容器的受力及结构特点，参照相关的标准，确定筒体、封头、加强板等主要受力元件材料选用16MnR，其它非受力件材质选用Q235A，法兰、人孔盖等受力件选用16MnR锻件（）5.4.2.3塔体的设计(1)塔体壁厚计算根据所选材质16MnR，查得查得在0100范围内许用应力, 焊缝采用双面对接焊，局部无损探伤，接头系数取 计算厚度不包括腐蚀裕量的最小壁厚由于min，故计算厚度=6mm若腐蚀裕度取C2=4mm,钢材轧制的负偏差C1=0.8mm设计壁厚 考虑到此塔的高径比较大，风载荷较大，

29、故应适当增加壁厚，取塔体名义厚度n=15mm塔体有效厚度5.4.2.4封头的设计根据所选材质以及相关标准要求，选用标准椭圆封头，应力增强系数k=1，采用整块钢板冲压而成，焊接接头系数 封头厚度：为便于焊接，取封头与塔体等厚，即设计厚度n=15mm，有效厚度e=10.2mm。查化工设备设计基础容器及封头标准，根据以上计算所选标准椭圆封头的基本参数如下：表7 标准椭圆封头参数表公称直径DN/mm曲面高度h1/mm直边高度h2/mm厚度S/mm内表面积F/m2容积V/m3质量G/kg3000750401610.13.821280图6 标准椭圆封头考虑封头直边高度，裙座等其它塔附件的高度，取塔高H=1

30、500mm5.4.2.5质量载荷塔体质量，按假定壁厚及各自高度计算得：塔内圆筒部分长12.6m，每个封头的容积为3.82m3，封头的曲面高度及直边高度分别为750mm和40mm。封头质量 液压试验时，塔内充水质量为：塔设备的最小质量由下式计算：考虑到操作平台、扶梯、塔盘、分布器、人孔、接管、法兰等附件质量，塔体质量取m=112000kg5.4.2.6风载荷的计算两相邻计算截面间的水平压力为 式中 水平风力，N 10m处基本基本风压值，查表郑州取350N/m 第i段计算长度，mm 风压高度变化系数 体型系数 塔设备各计算段的有效直径，mm 风振系数查化工设备基础，取k1=0.7， l0=800m

31、m,l1=700mm,由表17-3风压高度变化系数，查得，f0=f1=0.80由式（17-15）计算该塔的自振周期为：查表17-4脉动增大系数，得=2.56；由表17-5脉动影响系数，得由表17-6振型系数，得风振系数K2i：求得，K20= 1.10,k21 = 2.50为简化计算且偏安全计，取De0=De1=3500mm塔体各段风力计算如下：0800mm段 8001500mm段 将上述结果代入式 可分别计算出底部（0-0）截面，裙座与塔体连接（1-1）截面的风弯矩，计算结果如下：5.4.2.7塔体的强度及轴向稳定性验算（1）圆筒轴向应力计算介质压力引起的轴向应力按下式计算：操作时重力引起的轴

32、向应力计算得：弯矩引起的轴向应力计算得：（2）圆筒轴向稳定性校核计算系数A：由图11-5查得B=88MPa,已知=113MPa,所以按下式校核：=11.43+0.0225=11.45MPa（3）圆筒拉应力校核对内压情况校核：而 ，故（4）塔体液压试验时的应力校核由试验压力引起的环向应力，按下式计算式中，PT为试验压力，按取液柱静压力为，代入数据，计算得：由试验压力引起的轴向应力，按下式计算：由液压试验时重力引起的轴向应力，按下式计算，这里近似取，则：由弯矩引起的轴向应力，按下式计算：查附表1压力容器零件附表知，16MnR材料的.按下式确定：取其中较小值。因，故取将以上计算各应力代入得， 5.4

33、.2.8裙座的设计及验算（1）座体塔底部截面（0-0截面）的应力按式下式校核：正常操作时： MPa水压试验时： MPa式中 锥形筒体的半顶角，圆柱形筒体的圆柱形或圆锥形座体底部截面的截面系数，mm3Dis座体底部截面的内直径，mm圆柱形或圆锥形底部的截面积，Asb=Dises，mm2设计温度下座体材料的需用应力，MPa；底部截面0-0的最大弯矩，Nmm；K载荷组合系数，取K=1.2式中，； ；计算出来的结果进行比较 裙座上人孔处截面1-1的应力按下式进行计算校核：正常操作时：水压试验时：式中 人孔或较大管线引出孔处的最大弯矩，Nmm；人孔或较大管线引出孔处的风弯矩，Nmm；人孔或较大管线引出孔

34、截面以上塔设备的操作质量，kg；人孔或较大管线引出孔截面以上塔设备在液压试验时的质量，kg人孔或较大管线引出孔处的截面积近似取，则有则：可见座体满足强度和稳定性要求。（2）基础环取基础环内、外径分别为Dib=2700mm、Dob=3300mm,则b=300mm，混凝土基础上的最大压应力为：式中，zb基础环的抗弯截面系数，mm3 Ab基础环的面积，mm2故，bmax=3.97MPa由表17-8 混凝土许用应力表，查的要使bmaxRa，则混凝土基础应选用100号以上水泥。采用24个均布的地脚螺栓，带筋板的基础环，设肋板厚度为24mm，则两相邻肋板最大外侧间距：则 b/l=300/407.75=0.

35、736由表17-9 矩形板力矩计算表 可查的|Mx|=0.212bmaxb2=0.2123.973002=7.57104Nmm/mm；My=0.0610bmaxl2=0.06103.97407.752=4.03104Nmm/mm；故取Ms=|Mx|=7.57104Nmm/mm。基础材料选用低碳钢，取b=140MPa，则基础环厚度：考虑腐蚀裕量，圆整后可取b=60mm（3）地脚螺栓由螺栓承受的最大拉应力其中，假设地震烈度为7度，由表17-7查的，地震影响系数的最大值max=0.23。假设塔设设备安装地为类场地土，查图17-60，可得 1=0.2max=0.20.23=0.046,取Cz=0.5,

36、则塔底截面的地震弯矩为： 故取B=0.72MPa地脚螺栓的螺纹小径d1式中，C2腐蚀裕量，一般取3mm bt地脚螺栓材料的许用应力，对低碳钢可取bt=147MPa故选用M42地脚螺栓24个。5.4.2.9裙座与塔体对接焊缝的验算对接焊缝的拉应力验算式为：其中，Dit=Di= 3000mm,MmaxJ-J= Mmax1-1=0.42106MPa, m0J-J= m02-2=112000-1000=111000kg 经估算裙座质量约为1000kg,取wt与用材料t相同，即wt=88MPa 0.6Kwt=0.61.288=63.4MPa11.34MPa0.6K wt因此，对接焊缝满足强度要求。5.4

37、.3 分布器的设计查兰州石油机械研究所主编现代塔器技术（第二版）第四章填料塔内件表2.4-2，对塔径大于0.9m，喷淋密度在2.525m3/(m2h)范围内的填料塔，可选用排管式液体分布器，因工作压力在4800mmH2O(表压)，选用压力型水平中心管进液的排管式液体分布器。表8 7种通用型典型的液体分布器性能比较5.4.3.1喷淋点数的计算根据喷淋点密度SP和塔截面积AT，由下式计算: N=SPAT 为使液体分布均匀，取喷淋点密度SP=100点/m2故喷淋点数N=SpAT=1003.14/432=7065.4.3.2确定孔间距填料塔分布器的喷淋点采用等边三角形或正方形布置，孔间距按下式计算:

38、t=CSp-0.5 等边三角形排列时，C=1.075；正方形排列时，C=1.0；采用正方形布置，C=1.0故孔间距t= CSp-0.5=1.0706-0.5=0.0376m5.4.3.3分布器布孔706个孔口必须落实到主管和支管的下侧，且保持孔间距约等于37mm。为防止过大壁流产生，填料塔近壁50mm不布孔，主管直径为150mm，中心线上开67个孔，支管排数为28=16根支管，对称排列，每排开孔80个，均开在下侧，间距为37mm，长度分别为1400/1400/1360/1260/1160/ 1000/800/560。表9 排管式喷淋器的设计参数5.4.3.4孔径的计算孔径按下式计算: 圆整，取

39、d0=6mm上式中，u0m=2m/s5.4.3.5管子尺寸的选择主管直径150mm，支管直径6mm，排管外缘直径2940mm。5.4.3.6分布器的排布方式在满足覆盖率的前提下，分布器排与排的间距一般不应小于1米，1.5-2米比较常见，考虑到塔顶除沫器等结构，并且最下面的分布器距离塔底应有一定的距离，为这一排喷淋的液体留存足够的传热容积，以及塔下部留存的积液空间，为设计液位检测和预警提供方便。因此，整个塔布5排分布器，在塔的侧线引入冷水进口。5.4.4 丝网除沫器的设计5.4.4.1设计气速的选取丝网除沫器的液泛气速式中，L液滴密度，kg/m3，L=1000 kg/m3G进口气体密度，kg/m3，G=1.08 kg/mK气液过滤网常数，选用SP型网型，K=0.201丝网除沫器的操作气速 取5.4.4.2丝网除沫器直径处理气体所需的流通直径式中，G气体处理量，m3/s5.4.4.3丝网层厚度的确定丝网层的适宜厚度应按工艺条件通过实验确定。此处选用金属丝网，丝网直径为0.0760.4mm，网层厚度为100150mm。5.4.4.4丝网除沫器在塔内的安装位置为了达到预期的除沫效率，在丝网的上方和下方，都应留有适当的分离空间。本设计装与塔顶，所需塔顶分离空间总高度H=1200mm,顶层塔盘至丝网底面的距离H=900mm图7 装在塔顶的除沫器查化工设备全