甲醇水填料式的精馏塔设计+CAD图纸(4)
由于填料塔的分离性能取决于填料与塔内件等，而填料塔的使用性能的优劣对压力容器的使用效果将有很大的影响[5]。因此，合理的设计填料的结构形状和塔内件将直接影响填料塔使用的经济性。我此次的设计将从填料和气液分布这两方面考虑。本次设计的容器设计压力为1MPa设计温度为150°C，压力较小温度较高，因此我将用格栅类规整填料。同时合理的设置液体分布器、填料、液体再分布器以及液体再分布器的操作位置。因为这样同样可以提高气体和液体的分布情况，提高传质和传热的效果。
填料塔的总体结构由筒体、封头、裙座和塔内件及塔附件等组成。
填料塔的设计首先是根据设计条件的限制，确定选用的材料，材料的选用应该做到在满足性能要求的条件下，尽量经济、合理化。计算出筒体的名义厚度。然后进行水压实验的校核，看是否满足要求。根据经济性和方便性对封头进行选型并确定其厚度。塔器安装在室外除了受到质量载荷的影响之外还会受到很多自然因数的影响，如风载荷和地震载荷等，所以必须要对其进行载荷计算，然后进行强度和稳定性校核。由于各种工艺和结构上的要求，需要对容器上开孔并安置接管。开孔后，除了削弱了了器壁的强度外，在壳体和接管的连接处，因结构的连续性被破坏，会产生很高的局部应力，给容器的安全造成隐患，因此必须根据塔器的实际开孔情况进行开孔补强。接着是塔的结构设计问题，它所涉及的是塔设备的主要结构尺寸的确定，以及一些内件的具体操作位置和分布情况[6]。
2 圆筒和封头壁厚的计算
用常规设计法对塔器进行设计，首当其冲要做的就是选择塔器各主要部件的材料，材料的选用应该做到在满足性能要求的条件下，尽量经济、合理化。确定材料后，根据材料的性能参数计算圆筒体和封头的壁厚，确定其主要结构。
塔内参数：塔内介质甲醇和水；进气温度为100°C；出气温度100°C；操作压力1MPa；塔内径1000mm；塔高12000mm；型式为填料塔。
2.1 材料的选择
围绕GB150-2011《钢制压力容器》可知，选择压力容器用钢应考虑容器的使用条件（如设计温度、设计压力、介质特性和操作特点等）、材料的焊接性能容器的制造工艺以及经济合理性。
表1.1 Q245R与Q345R化学成份
牌号 C Si Mn P S Al
Q345 <0.2 <0.35 0.5~1.00 <0.025 <0.015 >0.020
Q245R <0.20 <0.55 1.20~1.60 <0.025 <0.015 >0.020
Q245R与Q345R为压力容器常用的两种材料，长久以来业内人士对这两种材料的选用也已经有了统一的看法。
从化学成份的比较上可以得出，在腐蚀性环境中，Q245R碳当量更低，因此其具有比Q345R更好的抗湿H2S应力腐蚀的性能。
表1.2 Q245R与Q345R的部分力学性能
钢号 厚度 常温Mpa <20°C 100°C 150°C 200°C
Q245R
（20R） 6~16 245 133 133 132 123
>16~36 235 133 132 126 116
>36~60 225 133 126 119 110