聚四氟乙烯衬里填料塔式容器结构设计.pdf

第9期
聚四氟乙烯衬里填料塔式容器结构设计
赵鹏
(浙江省天正设计工程有限公司,浙江杭州310012)
[摘要]结合工程实践对某聚四氟乙烯村里填料塔式容器从主体结构、接管和壳体焊接结构及填料支撑格栅结枸等方面进
行了结构设计。该塔使用状况良好,能够达到预期的分离效果,性能满足用户要求,为聚四氟乙烯衬里塔式容器的研究奠
定了基础
关键词]聚四氟乙烯;村里填料塔;接管;填料支撑格栅;结枸设计
填料塔在处理易产生泡沫的物料以及用于或长度≤1400mm
真空操作时,有其独特的优越性。由于某些物但是随着衬里工艺
料的腐蚀性,单纯的钢壳设备易受到强烈腐蚀而技术的发展和聚四
损坏,衬里设备能够抵抗腐蚀而满足使用要求。氟乙烯材料质量的
随着村里工艺技术的发展和聚四乙烯材料质量改善,目前国内聚?
的改善,石油化工企业中树里设备的应用越来越
四氟乙烯衬里设备
多。笔者结合工程实践经验对某聚四氟乙烯衬里制造厂制作的设备单
填料塔式容器从主体结构、接管和壳体焊接结构节高度或长度已经
及填料支撑格栅结构等方面进行了设计。该塔使达到3000mm。根据
用状况良好,能够达到预期的分离效果
本工程工艺需要,
1主要设计参数
本聚四氟乙烯填料
聚四氟乙烯衬里填料塔由塔釜和塔节组成,
塔塔节高度规格为
500mmX3+200mm
塔釜直径1400mm,塔节直径700mm,由立式腿
p700
+3000mm,塔釜高
式支座和塔箍支撑固定。主要设计参数见表1。
FA
度为2000mm。聚四
表1主要设计参数
氟乙烯衬里填料塔
工作压力MPa
0.05/0.08
式容器结构如图1所
设计压力MPa
0.1/0.1
工作温度℃
80
设计温度℃
95
工作介质
硫酸
1400
介质特性
中度危害、非易爆
腐蚀裕量m
焊接接头系数
筒体0.85:封头1.0
设计风压kPa
0.35
地震设防烈度
6度/(0.05g
2主体结构设计
聚四氟乙烯衬里填料塔式容器的塔节宜做成
图1聚四氟乙烯村里填料塔
分段型式,各段之间由设备法兰连接。HG20536-
1993《聚四氟乙烯衬里设备》规定设备单节高度
作者简介:赵鹏(1984-),男,山东德州人,硕土研究生,
工程师。主要从事化工机械与设备设计工作。
石油和化工设备
30-■论文广场
2015年第18卷
支座选用JB/T4712.4-2007門B3型式。设备法4填料支撑格栅结构设计
兰选用NB/T47021-20121RF700-1.0型式。钢壳内
聚四氟乙烯衬里填料塔内填料规格为DN25
表面不得有明显的凹古不平,结构棱角和角焊缝聚四氟乙烯鲍尔环(乱堆),堆积密度为500kg
圆弧过渡圆角不小于5mm。壳体和接管的树里厚m2。对填料支撑格栅的基本要求是:有足够的强
度均为5mm。塔箍俯视图如图2所示。
度以支撑填料的重量;提供足够大的自由截面,
尽量减小气液两相的流动阻力;有利于液体的再
分布;耐腐蚀性能好;便于用各种材料制造及安
装拆卸方便等。本聚四氟乙烯衬里填料塔式容器
填料支撑格栅如图4所示
米
p660
业
图2塔箍结枃俯视图
3接管与壳体焊接结枸设计
衬里钢壳的接管与钢壳内壁的焊接应采用与
内壁平齐的焊接结构,且该焊缝应圆滑平整。接
管与体焊接时接管平齐处应打磨圆角R>5mm。接
管与平盖的焊接采用承插焊型式,焊缝处打磨圆
角R>5mm。接管与壳体焊接结构如图3所示。
平盖
图4填料支撑格柵结构图
计算栅条强度时,假定栅条为一承受均布载
荷的两端简支的梁リ,力学模型如图5所示。
接管
(a)接管与平盖焊接
接营
C
壳体
图5柵条受力模型
略去填料对塔壁的摩擦阻力,则作用于栅条
(b)接管与筒体焊接
上的总载荷P(N)为
图3接管与壳体焊接结构图
P=P,+P
第9期
赵鹏聚四氟乙烯衬里填料塔式容器结构设计
式中:Pp-填料重量,
=(0010-000000-0.009=105×10°m2
Pp=HLTP PGN
H-填料层高度,3m;L-栅条长度,0.66m:t
综上,栅条的弯曲应力:
栅条间距,0.031m;pp-填料堆积密度,500kg
M
6
m3;PL-填料层持液量,
F1.05x10663MPa
PL=0.35HLtp,gNN;p液体密度,1410
栅条材料(Q345R)的许用应力为189MPa,
kg
gm
于是栅条强度校核合格。
于是,填料重量为:
塔内应设置支持圈以支撑填料格柵。对于
Pp=3×0.66×0.031×500×9.81=301N
衬里设备,支持圈应设计成法兰夹持结构,夹持
在两片设备法兰之间,同时支持圈也应为可衬结
填料层持液量为:
构。填料支撑格栅安装示意如图7所示。
PL=0.35X3×0.66×0.031×1410X9.87=297N
作用于栅条上的总载荷为:
P=PL+Pp=297+301=598N
对于简支梁,所受弯矩如图6所示。
01000
22
?HHHH
M
图7填料支撑格柵安装示意
5结论
图6柵条弯矩图
结合工程实践经验,笔者对某聚四氟乙烯衬
由材料力学可知,最大弯矩为M=PL/8。而栅里填料塔式容器从主体、接管和壳体焊接结构及
条上的载荷分布是不均匀的,为工程安全起见,填料支撑格栅结构等方面进行了结构设计。该塔
可以假定:
使用状况良好,能够达到预期的分离效果,为聚
M=PL/6=598X0.66/6=66N.m
四氟乙烯衬里塔式容器的研究奠定了基础。
断面模数W为
◆参考文献
m=-(s-cxh-c)
[]路秀林,王者相,等.化工设备设计全书塔设备[S].北
京:化学工业出版社,2004.
[2】HG20536-1993,聚四氟乙烯衬里设备[S
式中:S-栅条厚度,0.010m;h-栅条高度,
3]B/T47124200,容器支座第4部分支承式支座S
0.030m;C-腐蚀裕量,0.002m
[4NBT47021-2012,压力容器法兰甲型平焊法兰[S
于是,断面模数为:
收稿日期:2015-0625:修回日期:201507-28