压力容器的设计人员培训班讲稿塔式容器培训课件.ppt

2019年江苏省D类压力容器设计人员培训班JB/T 4710 2019 标 准 学 习塔塔 式式 容容 器器0.塔式容器简介塔式容器简介0.1 塔式容器在工艺上的作用：塔式容器在工艺上的作用：塔式容器是直立设备中的一种，它可使气液或液液两相之间进行紧密接触，塔式容器是直立设备中的一种，它可使气液或液液两相之间进行紧密接触，达到传质及传热的目的在化工、炼油、医药、石化、轻纺、石油天然气等行业达到传质及传热的目的在化工、炼油、医药、石化、轻纺、石油天然气等行业的蒸馏、吸收、解吸、萃取及气体的洗涤、冷却、增湿、干燥的单元操作中得到的蒸馏、吸收、解吸、萃取及气体的洗涤、冷却、增湿、干燥的单元操作中得到广泛的应用，是生产中最重要的设备之一广泛的应用，是生产中最重要的设备之一0.2 塔式容器的主要特点是：塔式容器的主要特点是：体型高，长宽比大，荷载重，塔身除了承受压力载荷、温度载荷外，还承受体型高，长宽比大，荷载重，塔身除了承受压力载荷、温度载荷外，还承受风载荷、地震载荷和重量载荷塔式容器的支座通常为裙式支座，塔式的整个重风载荷、地震载荷和重量载荷塔式容器的支座通常为裙式支座，塔式的整个重量都是由裙座支承。

地脚螺栓又将裙座固定在基础上对于直径较小的塔式容器量都是由裙座支承地脚螺栓又将裙座固定在基础上对于直径较小的塔式容器也有采用也有采用 耳座、圈座等支承方式也有由操作平台连成一体的塔群或排塔耳座、圈座等支承方式也有由操作平台连成一体的塔群或排塔0.3 塔式容器的种类：塔式容器的种类：从结构考虑：等直径等壁厚塔；等直径不同壁厚塔；变径塔等从结构考虑：等直径等壁厚塔；等直径不同壁厚塔；变径塔等从塔内件考虑：空塔；填料塔；板式塔等从塔内件考虑：空塔；填料塔；板式塔等0.塔式容器简介塔式容器简介 0.4 塔式容器设计的有关参考标准规范：塔式容器设计的有关参考标准规范：1.GB50011-2019建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范 2.GB50009-2019建筑结构载荷规范建筑结构载荷规范 3.SH 3098-2000 石油化工塔器设计规范石油化工塔器设计规范 4.SH 3048-2019 石油化工钢制设备抗震设计规范石油化工钢制设备抗震设计规范 5.HG 20652-2019 塔器设计技术规定塔器设计技术规定一、总则：一、总则：1.适用范围适用范围 适用于设计应力不大于适用于设计应力不大于35Mpa,H/D5，且高度，且高度H10m;裙座自支承的塔式容器：裙座自支承的塔式容器：H总高（指塔顶封头切线至裙座底部的距离）；总高（指塔顶封头切线至裙座底部的距离）；D塔壳的公称直径。

塔壳的公称直径对不等直径塔式容器：取各段公称直径的加权平均值对不等直径塔式容器：取各段公称直径的加权平均值 适用范围是考虑下述因素制定的：适用范围是考虑下述因素制定的：a.塔式容器振动时只作平面弯曲振动；塔式容器振动时只作平面弯曲振动；b.高度小的塔式容器截面的弯曲应力小，计算壁厚取决于压力载荷高度小的塔式容器截面的弯曲应力小，计算壁厚取决于压力载荷 或最小厚度或最小厚度c.塔式容器必须是自支承的塔式容器必须是自支承的一、总则：一、总则：1.适用范围适用范围 塔式容器属于高耸结构，其承受的载荷除压力、温度载荷外，还有塔式容器属于高耸结构，其承受的载荷除压力、温度载荷外，还有风载荷、地震载荷、重量载荷、偏心载荷等由于以上诸多载荷的存在，风载荷、地震载荷、重量载荷、偏心载荷等由于以上诸多载荷的存在，塔式容器的计算方法也不同于一般的压力容器高塔在压力较低时，风塔式容器的计算方法也不同于一般的压力容器高塔在压力较低时，风载荷、地震载荷决定了塔器的壁厚而低矮的塔器的壁厚大多数取决于载荷、地震载荷决定了塔器的壁厚而低矮的塔器的壁厚大多数取决于压力载荷和最小壁厚压力载荷和最小壁厚由于风载荷和地震载荷的计算都是动力计算。

在作动力计算时，可由于风载荷和地震载荷的计算都是动力计算在作动力计算时，可视塔器为一底端固定的悬臂梁其振动形式为剪切振动或弯曲振动，有视塔器为一底端固定的悬臂梁其振动形式为剪切振动或弯曲振动，有时也可为剪、弯联合振动当时也可为剪、弯联合振动当H/D4时，以剪切振动为主；时，以剪切振动为主；4H/D10时时为剪、弯联合振动；为剪、弯联合振动；10350，应设置过渡段；，应设置过渡段；（HG20652规定规定,T250时）时）b.塔釜封头材料为低温用钢、不锈钢、铬钼钢时，应设置过渡段；塔釜封头材料为低温用钢、不锈钢、铬钼钢时，应设置过渡段；c.裙座过渡段长度不小于裙座过渡段长度不小于300mm;设计温度低于设计温度低于-20或高于或高于350 时，过渡段长度（壁温层厚度的时，过渡段长度（壁温层厚度的46倍）不小于倍）不小于500mm；d.裙座高度低于裙座高度低于2.5m,可不设过渡段，但裙座材质应与底封头材质可不设过渡段，但裙座材质应与底封头材质 相同或接近相同或接近一、总则：一、总则：6.许用应力许用应力 A.塔式容器壳体（含裙座壳体）塔式容器壳体（含裙座壳体）按按GB150材料一章选取。

材料一章选取B.非受压元件、基础环、盖板和筋板、地脚螺栓非受压元件、基础环、盖板和筋板、地脚螺栓 a）地脚螺栓）地脚螺栓 Q235 Q235A A bt bt=147=147 MpaMpa 16MnR 16MnR bt bt=170=170 MpaMpa 采用其它材料时采用其它材料时:碳素钢碳素钢 ns 1.6 ns 1.6 低合金钢低合金钢 ns 2.0ns 2.0 b）基础环、盖板和筋板基础环、盖板和筋板 碳素钢碳素钢 =147 =147 MpaMpa 低合金钢低合金钢 =170 =170 MpaMpa一、总则：一、总则：7载荷组合系数载荷组合系数K 因素：长期载荷效应与短期载荷效应不同因素：长期载荷效应与短期载荷效应不同方法：是在应力组合后，其许用应力（强度或稳定）乘以方法：是在应力组合后，其许用应力（强度或稳定）乘以 一个等于一个等于1.2的载荷组合系数的载荷组合系数K在地震载荷、风载荷的作用下，计算壳体和裙座的组合拉、压应在地震载荷、风载荷的作用下，计算壳体和裙座的组合拉、压应 力时，由于载荷为短期作用载荷，许用应力值可以提高力时，由于载荷为短期作用载荷，许用应力值可以提高1.2倍，即许倍，即许 用应力值在原来受压构件许用应力基础上乘一个系数用应力值在原来受压构件许用应力基础上乘一个系数K=1.2。

二、结构：二、结构：1.裙座的型式：裙座的型式：分为圆筒形和圆锥形两种分为圆筒形和圆锥形两种要求：圆锥形裙座的半锥顶角不超过要求：圆锥形裙座的半锥顶角不超过15；无论圆筒形或圆锥形裙座壳其名义厚度不得小于无论圆筒形或圆锥形裙座壳其名义厚度不得小于6mm选择：选择：1 1）一般选圆筒形裙座；）一般选圆筒形裙座；2 2）下列情况之一时，可考虑选用圆锥形裙座）下列情况之一时，可考虑选用圆锥形裙座:a.a.由于地脚螺栓数量多，且需保持一定的螺栓间距；由于地脚螺栓数量多，且需保持一定的螺栓间距；b.b.需增加裙座筒体的截面惯性矩；需增加裙座筒体的截面惯性矩；c.c.需降低混凝土基础顶面的压应力需降低混凝土基础顶面的压应力二、结构：二、结构：2.筒体与裙座的连接型式筒体与裙座的连接型式 分为对接和搭接两种，分为对接和搭接两种，1.1.对接对接 要求：裙座壳体外径与塔要求：裙座壳体外径与塔 体封头外径相等体封头外径相等焊接接头型式：焊接接头型式：标准中没有明确要求标准中没有明确要求SH3098 SH3098中，下列情况应开坡口：中，下列情况应开坡口：1 1）可能引起横向振动的高塔（）可能引起横向振动的高塔（H/D20);H/D20);2 2）塔釜为低温操作的塔式容器；）塔釜为低温操作的塔式容器；3 3）裙座与下封头焊缝可能产生热疲劳时；）裙座与下封头焊缝可能产生热疲劳时；4 4）裙座名义厚度）裙座名义厚度8mm时。

时二、结构：二、结构：2.筒体与裙座的连接型式筒体与裙座的连接型式 2.2.搭接：搭接：分为搭接在封头与分为搭接在封头与 搭接在筒体上两种搭接在筒体上两种搭接在封头时，应位于直搭接在封头时，应位于直 边段，搭接焊缝距封头、筒边段，搭接焊缝距封头、筒 体环焊缝为体环焊缝为1.71.73 3倍裙座壳倍裙座壳 体厚度范围；体厚度范围；搭接在筒体上时，距环焊搭接在筒体上时，距环焊 缝不少于缝不少于1.71.7倍筒体壁厚，环倍筒体壁厚，环 焊缝需磨平，且焊缝需磨平，且100100无损检无损检 测；测；搭接接头的角焊缝应填满搭接接头的角焊缝应填满二、结构：二、结构：3.当塔壳封头由多块板拼接制成时，拼接焊缝处的裙座壳应开当塔壳封头由多块板拼接制成时，拼接焊缝处的裙座壳应开缺口缺口，如下，如下图所示尺寸见表图所示尺寸见表7 73 3）二、结构：二、结构：4.当塔式容器下封头的设计温度大于或等于当塔式容器下封头的设计温度大于或等于400时，应设置时，应设置隔气圈如图所示如图所示当塔内操作温度较高或温当塔内操作温度较高或温 度变化比较激烈时，裙座与塔度变化比较激烈时，裙座与塔 壳的连接焊缝处产生较大的温壳的连接焊缝处产生较大的温 差应力，造成破坏。

差应力，造成破坏隔气圈起空气隔离作用，隔气圈起空气隔离作用，缓解了焊缝处温差应力过高，缓解了焊缝处温差应力过高，或温差变化过大的情况或温差变化过大的情况隔气圈结构见标准图隔气圈结构见标准图7-67-6、图图7-77-7，隔气圈至封头切线的，隔气圈至封头切线的 尺寸尺寸L L可参照标准释义表可参照标准释义表3-13-1为确保设备的安全运行，为确保设备的安全运行，有条件时最好进行温度场和疲有条件时最好进行温度场和疲 劳分析二、结构：二、结构：5.5.裙座排气孔（当裙座有缺口时，可不设）：裙座排气孔（当裙座有缺口时，可不设）：塔式容器操作过程中，可塔式容器操作过程中，可6.6.能能有有气气体体逸逸出出积积聚聚在在裙裙座座与与塔塔底底封封头头之之间间的的死死区区中中，它它们们有有些些是是易易燃，燃，7.7.另外的气体，另外的气体，有些是具有有些是具有8.8.腐蚀作用的气体，会危及腐蚀作用的气体，会危及9.9.塔器正常操作或检修人员塔器正常操作或检修人员10.10.的安全，故设置排气孔，的安全，故设置排气孔，11.11.如图所示如图所示排气孔在裙座有保温或防排气孔在裙座有保温或防 火层时，应改为排气管。

火层时，应改为排气管规格和数量见表规格和数量见表7 74 4二、结构：二、结构：6.地脚螺栓座地脚螺栓座 1）结构）结构1：由基础环、筋板、盖板和垫板由基础环、筋板、盖板和垫板 组成，结构如图所示，组成，结构如图所示，该该结结构构适适用用于于予予埋埋地地脚脚螺螺栓栓和非予埋地脚的情况和非予埋地脚的情况二、结构：二、结构：2）结构）结构2：为中央地脚螺栓座结构，优点是地脚螺栓中心圆直径小，用于地脚为中央地脚螺栓座结构，优点是地脚螺栓中心圆直径小，用于地脚 螺栓数量较少，需予埋螺栓数量较少，需予埋对塔高较小的塔式容器，对塔高较小的塔式容器，地脚螺栓座可简化成单地脚螺栓座可简化成单 环板结构环板结构优点：结构简单；优点：结构简单；缺点：地脚螺栓座整体缺点：地脚螺栓座整体 强度不足强度不足二、结构：二、结构：7.吊柱及吊耳：吊柱及吊耳：（1）吊柱：根据需要，可在塔顶设置吊柱吊柱：根据需要，可在塔顶设置吊柱7.9.1）目的：为方便的安装和拆卸内件、填料等；目的：为方便的安装和拆卸内件、填料等；吊柱选用的标准：吊柱选用的标准：HG/T 21639塔顶吊柱；塔顶吊柱；安安装装位位置置：应应满满足足吊吊柱柱中中心心线线与与人人孔孔中中心心线线有有合合适适的的夹角。

夹角2）吊耳：根据需要，可在塔顶设置吊柱吊耳：根据需要，可在塔顶设置吊柱7.9.1）目的：整体吊装；目的：整体吊装；吊耳选用的。