第5期
细高塔加设框架支撑的工程设计
林季壮，王晓玲，赵春娇
(洛阳瑞泽石化工程有限公司，河南洛阳471003)
-51-
[摘要］在石油化工装置中，有些塔器直径很小、高径比很大，这种塔器的壁厚主要由挽度法定，挽度过大，塔壁厚很厚，且影响工艺目标的实现，同时裙座需设计为锥形才能布置较多的地脚螺栓，占地面积大，基础较大。为保证塔器的工艺作用，节省投资，可考虑将塔器放置于钢框架内，利用框架对塔器进行支撑，塔设计为非自立塔。本文通过对框架内塔的分析，给出了框架对塔器支荐力的计算方法。
【关键词】塔器；高径比；静捷度；支撑力；设计
一套化工装置要达到工艺设计的目标，使产品合格，各种类型的塔式容器是必不可少的。塔器在介质的分馏、吸收、解吸和萃取等工艺过程中的作用非常重要。在装置中，塔器无论是投资的占比还是设备重量的占比都相当高。随着节能环保、经济效益等多方面的原因，对石油化工产品质量的要求越来越高，对介质的处理越来越精细化，小处理量装置的塔会出现直径很小（小于 Φ1000mm）、而高度很高（大于30m），即塔器的高径比很大（大于30）的情况。这种工况下，内压并不是决定塔器壳体厚度的主要因素，决定壁厚的主要因素是塔器的稳定性和塔顶静挠度，
由NB/T47041-2014《塔式容器》稳定性校核公式可知")，要满足塔器的稳定性要求，在载荷确定的情况下，最显著的方法是增加塔壳的壁厚（包括裙座厚度），而且细高塔计算得出的地脚螺栓较多，需采用锥形错座，占地面积较大，基础大。然而满足稳定性要求时，者塔项静提度很大，塔处理的产品可能达不到合格要求。因为塔顶静挠度过大，会使塔器上部摆动很大，塔内液层高差大，分布厚薄不均，严重影响塔内介质的气、液交换，尤其对板式塔影响更大。另外，挠度过大会使与塔器相连的法兰、管线在塔器牵拉作用下有较大变形，增加泄漏和破坏的几率2。由塔式容器》中的挠度计算公式可知，决定塔项静挠度的因素，在塔器直径、高度、载荷已知的情况下，是塔壳的壁厚。为了减小塔顶静挠度必须增加壁厚（包括裙座厚度）。这就带来以下问题：一是塔器的直径较小，壁厚较大，制造过程中卷制困难：二是壁厚较厚时，卷板时变形率
较大需要热处理3]，增加设备造价：三是材料用量较大，使制造成本上升。对于绕度为决定壁厚主要因系的细高塔，为了控制挠度，降低造价，可以考虑将塔器放置于钢框架内，设计为非自立塔，利用框架对塔器进行支撑，解决稳定性和挠度过大问题。
1钢框架对塔器只有一个支撑
裙座式自立塔承受的主要载荷大体为三部
分：一是介质内压，二是塔自重、介质重量及附件重量产生的重力载荷，三是风载荷和地震载荷。将塔置于钢框架内，在某个高度设置支撑，内压和重力载荷由塔器自身承受，风载荷和地震载荷等外部载简通过支撑传递给框架承受。可以认为，在支撑处框架给予塔器一个与外载荷相反方向的支撑力P，支撑力P作用于塔器产生的挠度和弯矩与外载荷作用于塔器产生的挠度和弯矩方向相反，从而可以减小塔项静度和最大弯矩，塔器各段的壁厚也就可以减薄，同时减少地脚螺栓的数量，使圆锥形裙座锥角减小或采用圆简形裙座，塔基础变小。实际工程设计时，相比于地震载荷，塔器承受风载荷的机会更多，且在地震烈度不特别高的地区，计算出的地震载荷比风载简要小很多，在塔式容器》申的提度计算方法也只考虑风载荷的作用，因此本文只探讨风载荷为决定塔项静挠度的主要因素时的情况。当钢框架对塔器只有一个支撑时，其结构和力学模型见图1。
作者简介：林季壮（1988-），男，河南南阳人，本科，助理工程师。从事压力客器设计工作。