文档介绍：2008年江苏省D类压力容器设计人员培训班
JB / T 4710 -2005 标准学习
塔式容器
江苏省化工机械研究所有限责任公司
韩建新
0. 塔式容器简介
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,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广泛的应用,是生产中最重要的设备之一。
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。
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
塔式容器设计的有关标准规范:

1. GB50011-2001《建筑抗震设计规范》
2. GB50009-2001《建筑结构载荷规范》
3. SH 3098-2000 《石油化工塔器设计规范》
4. SH 3048-1999 《石油化工钢制设备抗震设计规范》
5. HG 20652-1998 《塔器设计技术规定》
一、总则:

□适用于设计应力不大于35Mpa, H /D>5,且高度H>10m裙座
自支承的塔式容器:
H——总高;
D——塔壳的公称直径。
对不等直径塔式容器:
□塔式容器必须是自支承的。
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;
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
或最小厚度。
一、总则:

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,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H/D≤4时,以剪切振动为主;4<H/D≤10时为剪、弯联合振动;10<H/D时以弯曲振动为主。设计塔器时仅考虑弯曲振动,忽略了剪切振动,才使得自振周期和地震计算得以简化。这样给设计工作带来了极大方便。这样作的结果,使自振周期变小,地震影响系数变大,计算出的地震载荷与地震弯矩较考虑剪切变形时大,设计上略趋于保守,但还是可行的。
本标准仅适用于裙座自支承的塔器,所谓裙座自支承是指由裙座支承在基础上的独立塔器,塔与塔之间,塔与框架之间毫无关连。这也使计算自振特性时得以方便。
一、总则:
2. 塔式容器应考虑的载荷和工况:
□载荷:
a. 压力(含液住静压力)载荷;
b. 重力载荷(含偏心载荷、附加重力载荷等);
c. 风载荷:顺风和横向风;
d. 地震载荷:水平地震力和垂直地震力。
□工况:
a. 安装工况;
b. 水压试验工况;
c. 操作工况;
d. 检修工况。
一、总则:
2. 塔式容器应考虑的载荷和工况:
从载荷性质上分:可以分为静载荷和动载荷。
区别:
a. 载荷大小、方向甚至作用点等不随时间变化的是静载荷,随时间变化
的是动载荷。
b. 动载荷使结构产生加速度,引起结构振动。振动过程中结构的位移和
内力随时间变化,因此,求出来的解是随时间有关的系列,而静载荷
的解是单一的。
c. 动载荷计算与结构自身的振动特征(如自振频率或周期、振型与阻
尼)有关,而静载荷仅与载荷大小、约束条件有关。
一、总则:
3. 设计压力与设计温度
□、设计压力取不小于
;
□真空塔式容器、设计压力按承受外压考虑。当无安全控制装置时,
;
□由中间封头隔成两个或两个以上压力室的塔式容器应分别确定其
设计压力;
□塔式容器各部分在工作状态下的金属温度不同时,可分别设定每
部分的设计温度;
□裙座壳的设计温度取使用地区月平均最低气温的最低值加10℃。
一、总则:
4. 腐蚀裕量与最小厚度
□腐蚀裕量:
A. 容器的塔体。
a) 应根据预期寿命和介质;利用金属材料的腐蚀速率确定腐蚀裕量;
即C2=K·B K——腐蚀率毫米/年
B——构件设计寿命,一般为15~20年