石油化工塔器设计规范.docx

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1、中华人民共和国行卫标准SH 3098-2000石油化工塔器设计规范Specification for the design of petrochemical column2000-06-30发布2000-10-01实施国家石油和化学口巨业局发布中华人民共和国行业标准石油化工塔器设计规范Specification for the design of petrochemical columnSH 3098-2000主编单位: 中国石化集团兰州设计院主编部门: 中国石油化工集团公司批准部门: 国家石油和化学工业局国家石油和化学工业局文件国石化政发(2000) 239号关于批准石油化工企业污水处理设计

2、规范等 10 项 石 油 化工行业标准的通知中国石油化工集团公司:你 公司 报 批的石油化工企业污水处理设计规范等10项石油化工行业标准草案，业经我局批准，现予发布。标准名称、编号为:强制 性 标 准:序号 标准编号标准名称1. SH 3 095-2000 石油化工企业污水处理设计规范2. SH 3 097-2000 石油化工静电接地设计规范3. SH 3 098-2000 石油化工塔器设计规范(代替SYJ1 049-83)4. SH 3 099-2000 石油化工给排水水质标准(代替SHJ1 080-91)5. SH 3 100-2000 石油化工工程测量规范6. SH 3 010-2000

3、 石油化工设备和管道隔热技术规范(代替SHJ1 0-90和SYJ1 022-83)7. SH 3 502-2000 钦管道施工及验收规范(代替SHJ5 02-82)8. SH 3 513-2000 石油化工铝制料仓施工及验收规范(代替SHJ5 13-90)9. SH 3 518-2000 阀门检验与管理规程(代替SHJ5 18-91)推 荐性 标 准:序 号 标准编号标准名称1. S H/ T3 511-2000 乙烯装里裂解炉施工技术规程(代替SHJ5 11-89)以上 标 准 自2000年10月1日起实施.被代替的标准同时废止.国家石油和化学工业局= 000年六月三十日前言本规 范 是 根

4、据中石化(1998) 建标字159号文的通知，由中国石化集团兰州设计院对炼油厂塔器设计技术规定SYJ1049-83进行修订而成。本规 范 共 分六章和三个附录，修订的主要内容如下:1 增 加 设计基础(设计压力、设计温度、腐蚀裕量和设计载荷等)的内容:2 对 塔 体及裙座材料的内容予以修改和补充;3 增 加 塔的风载荷和地震载荷计算若干问题的说明;4 补 充 了塔的结构设计和制造检验等内容。在修 订 的 过程中，针对原规范中存在的问题，进行了广泛的调查研究，总结了近年来石油化工塔器设计的实践经验，并征求了有关设计、施工、生产等方面的意见，对其中的主要问题进行了多次认真的讨论，最后经审查定稿。本

5、规 范 在 实施过程中，如发现需要修改或补充之处，请将意见和有关资料提供我院，以便今后修订时参考。主编 单 位 地址:甘肃省兰州市西固区福利西路1号邮 政 编 码:730060本规范的主编单位:中国石化集团兰州设计院主要起草人:郭益德.张烟徐积源目次总则.1设计基础，”，-价.22. 1 设计压力. 22.2 设计温度“” 22.3 设计载荷.32. 4 厚度附加量. 42.5 最小厚度。.62.6 许用应力，. .6材料. .831 受压元件，“”，一83.2 非受压元件，“，”“”3.3 裙座“”“”.g3.4 地脚螺拴. .103.5 焊接材料，”，. 10设计计算.，一114.1 强度

6、和稳定计算 .n4.2界载荷和地震载荷计算。”二二二二二“二”.”二114.3 法兰当量设计压力计算. .124.4 塔盘板及支承梁的计算.1 24.5 局部应力，. .1 4结构设计. .I65.1 塔的主要元件及名称.， . .165,2 塔体”， “ . 165.3 裙座和地脚螺栓座. .175.4 人孔和手孔. .265，5 接管，”，“。， 285.6 塔盘”，” “ ” ，”， 3157 塔釜隔板， 15.8 缓冲挡板。.335.9 防涡流挡板。，.345.10气体出口挡板和丝网除沫器.，.355.11 内部梯子. 365.12 保温(保冷)支持圈和隔热箱.3 65.13 防火层固

7、定件.4 15.14塔顶吊往，.425.15 吊耳. .42制造、检验及验收. .436.1 一般规定. .436.2 外 形尺寸偏差”.436.3 据座 与塔体的焊接接头“446.4 整 体热处理的塔器，“古价”，456.5 现 场组焊的塔器. 45附录A冬季空气调节室外计算温度. .46附录B 主要石油化工企业所在城市(地区)的基本烈度.47附录C 塔顶挠度控制值介“4“”.48用词说明. .49附条文说明.: . . .5 1SH 3098-2000总则1.0.11.0.2本规范是结合工程设计的实际情况，对现行钢制塔式容器JB4710-2000的补充和具体化。本规范适用于高度H大于lom

8、、且高度H与直径D之比大于5的裙座自支承的钢制塔式容器(以下简称塔器)的设计.注: 塔 器 立径D系指塔的公称立径，对不等立径的塔器取其加权平均位。见公式(1.0.2).。二。,:Hh,+哈+.+DIH (1.0.2)式中 : 众 、马、D; 各段塔体心称直径;h, h z , 、 气 各 段 塔体高度.1.0.3 本规范不适用下列塔器的设计:1 带 有 拉牵装置的塔器;2 非 金 属衬里的塔器:3 有 色 金属衬里的塔器。1.0.4 本规范中的名词术语及定义，均与钢制压力容器GB 150-1998和钢制塔式容器JB4710-2000的规定相同。1.0.5 引用标准下列 标 准 所包含的条文，

9、通过在本规范中引用而构成为本规范的条文。本规范出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本规范者应注意使用下列标准最新版本的可能性.GB 15 0- 1998 钢制压力容器JB /T 473 5-97 钢制焊接常压容器JB 47 10- 2000 钢制塔式容器GB J1 7- 88 钢结构设计规范SH 30 74- 95 石油化工钢制压力容器SH 30 75- 95 石油化工钢制压力容器材料选用标准SH 35 24- 1999 石油化工钢制塔类容器现场组焊施工工艺标准SH 30 88- 1998 石油化工塔盘设计规范GB 66 54 -1996 压力容器用钢板GB 35 31 -199

10、6 低温压力容器用低合金钢钢板GB 32 74 -88 碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带GB 32 80 -92 不锈钢冷轧钢板GB 42 37 -92 不锈钢热轧钢板GB 42 38- 92 耐热钢板GB /T 81 65-1997 不锈钢复合钢板和钢带GB 47 33 -1996 压力容器用爆炸不锈钢复合钢板GB /T 816 3-1999 输送流体用无缝钢管GB 99 48- 88 石油裂化用无缝钢管GB IT 14 976-94 流体输送用不锈钢无缝钢管GB 64 79 -86 化肥设备用高压无缝钢管ISH 3098-20002 设计基础2.1 设计压力2.1.1 塔器设计压力

11、的确定应符合现行钢制压力容器GB150和石油化工钢制压力容器SH3074的规定;当工程设计中另有规定时，其设计压力应按有关规定确定。2.1.2 对最大工作压力小于0. 1MPa的内压塔器，设计压力取0. 1NTa.2.1.3 对真空塔器按承受外压设计，当装有安全控制装置(如真空泄放阀)时，设计压力取1.25倍的最大内外压力差或0. 11viPa两者中的较小值;当没有安全控制装置时，取0. 1MPa.2.2 设计温度2.2.1 设计温度的确定应符合钢制压力容器GB150和石油化工钢制压力容器SH3074的规定;当工程设计中另有规定时，其设计沮度应按有关规定确定。2.2.2 塔器(不包括裙座)设计

12、温度系指塔器在正常工作情况下，设定的元件的金属温度。当元件的金属温度无法用传热计算或实测确定时，设计温度应按以下规定选取。， 塔 器 内壁与工作介质直接接触且有外保温(或保冷)层时，设计温度应按表2.2.2的确定。表2.2.2 塔器设计温度()最高或最低工作温度To设计温度T炼油石油化工Ta5-20 介质正常工作温度减0-10或取最低工作温度-20T,15 7-Td-5(但最低应商于-201C)介质正常操作温度减5-10C或取最低介质温度15To350 T=To+(15-5)2 当 在 正常操作状态下塔各部位的工作温度不同且相差较大时，可分别(或分段)确定每部分的设计温度。3 当 塔 器元件(

13、筒体或封头等)两侧与不同温度介质直接接触时，应以较高一侧的工作温度为基准确定设计温度。2.2.3 裙座壳体设计温度的确定参见表2.2.3.表 2. 2. 3 裙 座 壳 体 的 设 计 温 度 ( ) 一云 1J$: 9h蔽 1( RM 3 .2.5 ) 无过渡段裙座裙座本体裙座过渡段T-20C或T-200C设计温度应考虑建塔地区环境温度的影响200C T5. 5-7. 5 7. 5-25 2530 30-34 34-40 40-50 50-60 60-80负偏差C, 0.6 0.8 0.9 1.0 1. 1 1.2 1.3 1.8注:0本表数据摘自GB709-88 d热札姻板和姻带的尺寸、外

14、形、重童及允许偏差的规定;口表 中 钢 板厚度小于13mm的负偏差位系按普通札制精度的钢板，且宽度为该厚度钢板在最大宽度时的数值.表2.4.2-3 钢板厚度负偏差(三)(rrrn)钢板标准GB/C 8165-1997不锈钢复合钢板和钢带复层厚度负偏差复合钢板、钢带总厚度允许负偏差CII级、II级m级复合钢板总厚度mm 允许负偏差%钢带钢板I级II级II级不大于复层公称尺寸的9%,且不大于lmm不大于复层公称尺寸的10%，且不大于lmm4-8 8 9)8-15 7 816-25 6 726-30 5 631-60 4 560 协商协商表2.4.2-4 钢板厚度负偏差(四)(MM)翻板标准JB47

15、33-1996压力容器用爆炸不锈钢复合钢板复层厚度负偏差基层厚度负偏差总厚度负偏差复层公称厚度的10%，且不大于1.Om m 基层厚度标准负偏差减0.5m m 基层负偏差+复层负偏差2常用无缝钢管厚度负偏差(C:)见表2.4.2-5.sa 3098-2000表2.4.2-5 无缝钢管厚度负偏差(m)钢管标准种类壁厚n 】n 】负偏差C,普通级较高级或高级GB/I8163-1999输送流体用无缝钢管冷拔1.0 10% 10%热轧32.5 12.5%GB9948-88石油裂化用无缝钢管冷拔1.0 10%热轧520 12.5%20 10%GB/T14976-94流体输送用不锈钢无缝钢管冷拔1-3 1

16、4% 10%3.0 工0% 10%热轧- 15 15% 12.5%GB6479-86化肥设备用高压无缝钢管冷拔-I.5 10%热轧3-20 12.5%20 10%2.4.3腐蚀裕量(C2)t 考 虑 腐蚀裕量的原则a与 工 作 介 质 接触的塔的圆筒体、封头、接管、人(手)孔及内部构件等，均应考虑腐蚀裕量。b下 列 情 况 可 不考虑腐蚀裕量。不 锈 钢 ， 不 锈复 合 钢，不锈钢衬里(介质对所接触的不锈钢不发生腐蚀时):法 兰 密 封 面 ;可 经 常 更 换 的非 受 力元件:用 涂 漆 可 以 有效 防 止环境腐蚀的塔体外表面及其外部构件(不包括裙座)。2 腐 蚀 裕量的确定a腐 蚀

17、裕 量 应 根据金属材料在介质中的腐蚀速率和塔器的设计寿命确定，如下所示:C2 = N F d c 2 (2 .4 .3 )式中 q 腐蚀裕量(mm);NF 设计 寿 命 (年 ):对炼 油 和 石 油化 工 塔 类一 般 取 价 =1 5 -20 年 ;人2 年 腐 蚀 速 率 (m m /年 )ab塔 器 主要 元 件 腐蚀裕量(q)的选取参见表2.4.3.表 2.4 .3 腐蚀 裕 量 q 的 选 取( 耐元件类型腐蚀裕量的选取筒体和封头介质为压缩空气、水蒸汽或水时，碳素钢或低合金钢制元件q不小赞lmmc其它情况，按以下规定选取腐蚀裕且CZ炼油类腐蚀速率(mm/年)一 。.卜。2 一1

18、。.2-0.3C, 2 l 4 6石油化工类腐蚀程度 不腐蚀轻微腐蚀一 b$ 重腐蚀腐蚀速率(mm/年)一0.13-0.25 0.2 5C, 。 1-2 2-3 3-6注:腐性裕全不宜大于画。否则应更换成耐腐性材料或采取其它防腐措施;m腐 性 速 率可根据工租设计实践或女取有关腐性手册确定.SH 3098-2000续表2.4.3元件类型腐蚀裕量的选取接 管包括(人、手孔等)除工程设计另有规定外，应取筒体的腐蚀裕量塔内件(不包括塔盘)不可拆卸或无法从人孔取出的内件受力取筒体腐蚀裕盘不受力取筒体腐蚀裕量的1/2可拆卸并可从人孔取出的内件受力取筒体腐蚀裕量的1/4不受力0不同部位的元件当塔内各部分介

19、质腐蚀速率不同时.不同部位的元件可取不同的腐蚀裕量裙座筒体2地脚螺栓3基础环、筋板、盖板2塔 盘(含塔板、支承件等)可拆卸-2 (双面)不可拆卸-3 (双面)注:两侧同时与介质接触的元件应根据两侧不同的工作介质选取不同的腐性裕童，两者登加作为总的肩蚀裕量.c当 实际工程设计中另有规定或已有实际使用经验时，可根据具体的工程规定或经验确定腐蚀裕量 C Z .2.5 最 小 厚 度2.5.1 塔器壳体的最小厚度(不包括腐蚀裕量)的确定应符合以下规定:1 碳 素 钢和低合金钢制塔器为2/1000的塔器内直径，且不小于4mme2 不 锈 钢制塔器为3mm.2.5.2 塔器的壁厚在满足本规范2.5.1条规

20、定的前提下，为保证塔器在制造、运输及安装时的刚度，制造和施工单位应视具体情况确定是否采取临时加固措施，如在塔器的内部设置支撑装置等。2.5.3 复合钢板复层的最小厚度应符合下列要求:1 为 保 证工作介质干净(不被铁离子污染)而采用的复合板，其复层公称厚度不应小于2mm:2 为 了 防止工作介质的腐蚀采用的复合钢板，其复层公称厚度不宜小于3mm.2.5.4 不锈钢堆焊层在加工后的最小厚度为3mm.2.55 常用塔盘主要元件的最小厚度按表2.5.5.表 2. 5. 5 塔 盘 主要 元 件 的 最 小 厚 度 (rtm )材料、塔盘板受液盘、液封盘、抽出盘降液板圆泡帽塔盘浮阀、筛孔及舌形塔盘可拆

21、卸固定可拆卸固定碳钢6 4 4- 6- 4- 6不锈钢4 2 2 2- 2. 2.注:0本表所列最小厚度均为各元件的名义厚度(包括表2.4.3 规定的最小腐性裕童);0 当塔 内 径大于或等于3000mm时，带。的数据可适当增加.2. 6 许 用 应 力2.6.1 受压元件用钢(钢板、钢管、锻件等)和螺栓材料在不同温度下的许用应力应按现行钢制压力SH 3098-2000容器GB150的规定选取。2.6.2 塔体的设计温度低于20时，应取20时的许用应力。2.6.3 非受压元件材料的许用应力.除裙座壳、地脚螺栓座和地脚螺栓材料的许用应力按本规范第章的规定外，其余可按现行钥结构设计规范GB117的

22、规定选取。S日 30 98-2以刃3 材料3.1 受压元件3.1.1 受压元件用钢的选用原则、钢材标准、热处理状态等均应符合钢制压力容器GBI50-1998第4章“材料”、附录A“材料的补充规定”、附录F“钢材高温性能”及附录H“材料的指导性规定，的规定。3.1.2 受压元件的材料选用细则，应按现行石油化工钢制压力容器SH3074,石油化工钢制压力容器材料选用标准SH3075和加工高硫原油重点装置主要设备设计选材导则SHM 096-1999的规定。3.2 非 受压 元 件3.2.1 非受压元件用钢必须是列入材料标准或纳入钢结构设计规范GBJ17的钢材.3.2.2 与塔的受压元件相焊的非受压元件

23、用钢，除能满足操作条件(物料、载荷等)要求外，应是可焊性能良好且不会导致受压元件性能改变的钢材:采用连接垫板(或加强板)时，垫板材料宜与塔体材料相同。3.3 裙 座3.3.1 裙座选材时应考虑以下因素:1 建 塔 地区环境温度的影响;2 塔 器 或塔釜操作温度的影响;3 裙 座 与塔体受压元件(封头或筒体)相焊后，对受压元件材料性能的影响:4 安 全 、经济合理。3.3.2 裙座壳体宜采用同一种材料;当裙座壳体因采用两种材料而分为上下两段时，上段裙座壳体称为过渡段:下段裙座壳体称裙座本体，见图3.3.2。当满足下列条件之一时，应采用有过渡段的裙座。1 T-350C (T为塔或塔釜的设计温度):

24、2 裙 座 壳体与塔釜封头相焊，将影响塔釜封头材料性能(如塔釜封头材料为低温用钢、不锈钢、铬钥钢)时。乙无过渡段裙座b.有过渡段裙座图3.3.2 裙座结构示意3.3.3 对于符合本规范3.3.2条规定的设置过渡段条件但高度低于2.5m 的裙座，可不设过渡段，此时裙座壳体的材料应与塔釜的封头材料相同或相近.3.3.4 当塔或塔釜的设计温度(T)在200-350范围内时，裙座壳体亦可根据技术经济因素设置过渡段.8SH 3098-20003.3.5 裙座过渡段的长度不应小于300mm，但当塔或塔釜设计温度等于或低于一20或高于350时，过渡段长度应为保温层厚度的4-6倍，且不小于500mm o3.3

25、.6 裙座壳体的材料可按表3.3.6选取。表3.3.6 裙座壳体材料裙座本体材料钢号钢板和钢材标准Q235-A, Q235-BQ235-C, Q235-DGB3274, GB700Q345-C, Q345-D, Q345-E (16Mn) GB3274, GB/T1591符合3.3.3条时，与塔封头材料相同或相近裙座过渡段材料技受压元件选取，一般应与塔釜封头材料相同或相近。3.3.7 当裙座本体(包括无过渡段和有过渡段的裙座本体)的设计温度等于或低于一20时，应对材料进行低温冲击试验，冲击试验温度和冲击功应符合表3.3.7的规定。表3.3.7 冲击试验温度和冲击功钢号夏比(V形缺口)冲击试验温

26、度( )三个试样的冲击功平均值Ati. (1)10nun X 1Onus X 55nmm纵向)Q235-D -20 27Q345-D -20 34Q345-E, (16Mn) -40 27注 : 表 中数据摘自G8700-88 a破素结构姻和GB/T1591-94低合金高强度结构姻.3.3.8 当塔釜材料需进行冲击试验时，与塔釜相焊接的裙座过渡段或本体(即无过渡段时)的材料，也应进行冲击试验，冲击试验温度和冲击功应与塔釜材料相同。3.3.9 裙座壳体的许用应力应符合以下规定:1 当 裙 座本体(包括无过渡段和有过渡段的裙座)设计温度等于或低于200时，材料的许用应力见表3. 3. 9:表3.3

27、.9 裙座本体的许用应力钢号板厚(mm) C Q (MPa)Q235-A, B, C 占毛40 140Q345-A, Q345-B, Q345-C,Q345-D, Q345-E, (16Mn)占簇16 19016 6 50 1752 当 裙 座本体设计温度在200-350范围时，许用应力应为材料在设计温度下的抗拉强度o、除以安全系数nb(推荐取2.7);3 当 裙 座壳体材料与塔釜相同时，材料许用应力应与塔釜的许用应力相同。3.3.10 裙座壳体上开孔补强元件(如引出孔、检查孔等)的材料宜与裙座壳体(裙座本体或过渡段)材料相同。3.3.11 裙座的地脚螺栓座元件(基础环、盖板和筋板)的材料宜与裙座本体材料一致，其许用应力可SH 3098-2000按表3.3.9迭