铜氨液再生气回流塔设计开题报告(4)
本次设计的研究方向主要包括总体方案的确定、材料选择，结构设计、零部件的设计选用、强度和稳定性校核以及FLUENT数值模拟塔内气液分布等。并用CAD画出装备图、零件图以及说明书。
4.1 塔设备的结构设计
塔设备的结构设计包括塔体及附件的结构设计和塔内件的结构设计。
（1） 塔设备的主要结构尺寸的确定
由于填料塔比板式塔压降小、真空度高，所以本设计采用填料塔作为回流塔的主要结构。填料层的压降既与气体流动状况有关，又与填料特性有关，情况比较复杂，有关手册载有各种尺寸填料实测的压力降曲线，可供计算时应用。
（2） 附属结构及设备
①填料支撑结构
填料支撑结构应满足三个基本条件：
Ⅰ使气液能顺利通过，对于普通的填料塔，支承件上流体通过的自由截面应为塔截面的50%以上，且应小于填料的自由截面或填料自由空间率。
Ⅱ要有足够的强度承受填料重量，并考虑填料孔隙中的持液重量，以及可能加于系统的压力波动、机械波动、温度波动等因素。
Ⅲ要有一定耐腐蚀性能。
由于气体喷射支撑板与栅板式和平面多孔式填料支承板相比较具有较大的优点：自由截面大，一般在90%以上，有些超过100%，流体阻力小；气体通过波纹板的顶部及两侧面密布的孔喷射进入填料层，液体通过板底部的孔液流入下层，气液流动线路分开，因此压力降与液体负荷有关，从而有最大的生产能力和最小的压力降，可避免液体的再循环或夹带，确保了填料的传质效率；结构强度好，由于薄板冲压成拱形梁，所以断面系数大，耗用材料较少，可支撑较重的填料层，故设计时因予以考虑。
② 裙座
裙座的选材应考虑到载荷、塔的操作条件，以及塔釜封头的材料等因素，对于在室外操作的塔，还得考虑环境温度。裙座一般选用圆筒形。细高塔形的应选用圆锥形裙座，同时考虑塔体与裙座的焊接形式。
③ 液体分布器
为了能有效地分布液体，在塔顶上需安装液体分布器，安装的位置，一般情况下应高于填料层150~300mm以上，以提供足够的自由空间，使上升气流不受约束地穿过分布器。
液体分布器的设计应遵循：液体分布均匀；自由截面大；操作弹性好，即适应的流量范围广；不易堵塞；装拆方便的原则。
适用于塔径大于600mm的分布器有：贯穿短管式分布盘和贯穿短管式分布管等，在设计时应予以考虑。
④ 液体再分布器
液体沿填料层下流时，往往有逐渐靠塔壁方向集中的趋势。使总的传质效率大为降低。因此每隔一定距离必须设置液体再分布器，以克服此现象。分布器的间距一般取L≤6Dg，对较大的塔径（如Dg大于800mm时），可取L≤（2~3）Dg，而最小间距L不低于（1.5~2）Dg，否则，将影响气体沿塔截面的均匀分布。
⑤ 除沫器
除沫器的作用是减少液体的夹带损失，确保气体的纯度，保证后续设备的正常操作。除沫器的常用形式有：丝网除沫器，拆流板式除沫器以及旋流板除沫器。形式的选用一般是根据所分离液滴的直径、要求的捕沫效率及给定的压力降来确定。
综述，塔器根据工作压力、工作温度以及介质特性，选择塔器主体、封头等的材料，材料选择力求经济合理又能满足性能要求。而后再进行初始的结构设计。具体内容包括塔器的主体结构的形式确定，封头的类型，塔体外部人孔手孔等的开孔情况，包括开孔大小、数目、位置等，外部吊装装置的选择以及具体工艺接管的安排等。
4.2 塔设备的强度和稳定性设计
塔设备除必须按规范进行强度和稳定性计算外，还应根据具体情况进行一些在特殊工况下的强度计算，如局部应力计算等，以及一些有强度要求的零部件的计算。塔的强度计算一般应有下列内容：
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