3.3.8离子交换柱封头设计

　　采用标准椭圆形封头,封头用碳素钢材料制成

　　标准椭圆形封头壁厚计算公式

　　δ=PD_i/(2[σ]^tφ-0.5P)+C₁+C₂

　　已知 P=1MPa D_i=1800mm [σ]^t=170MPa φ=1(整体冲压) C_i=0.6mm(钢板负偏差)

　　C₂=1mm（单向腐蚀）

　　δ=（1×1800）/（2×170×1－0.5×1）+1=6mm

　　当碳素钢封头厚度在4～8mm,封头直边h高度取25mm　

　　3.3.9离子交换柱的支座设计 采用支承式支座

　　用钢板组焊接的支承式支座已经标准化，通过查表得

　　D_i=1800mm时，支座的主体负荷为2.5T

　　支座的支承面积为444cm²

　　支承面上的单位压力为5.6×10^-1MPa

　　支座尺寸L=290mm H=350mm a=180mm b=215mm c=250mm e=90mm s=16mm

　　地脚螺栓尺寸孔径d=30mm 直径M24

　　每个支座质量23.4kg 采用三个支座

　　支座规格表见标注3

　　3.3.10离子交换柱的开孔及补强，凸缘设计。

　　当筒体内径D_i﹥1500mm时，开孔最大直径d≦D_i/3 且d≦1000mm

　　接入再生液进口管时，S_封=4mm d_排=40mm 查表得开孔规格

　　外径D=160mm 内径d=80mm

　　转型液进口管和淋洗水进口管管径均为40mm S_封=6mm 查表得开孔规格

　　外径D=160mm 内径d=80mm

　　接入排气管时 S_封=6mm d_排=90mm 查表得开孔规格

　　外径D=180mm 内径d=93mm

　　接入进水管时 S_封=6mm d_进=100mm 查表得开孔规格

　　外径D=200mm 内径d=112mm

　　开孔规格表见标注4

　　以上开孔后均采用凸缘代替接管，凸缘本身具有加强开孔的作用，不需要另行补强缺点是螺栓断在螺栓孔中后，取出较困难。凸缘与管道法兰配用，因此其连接尺寸应根据所选用的管法兰确定。

　　3.3.11离子交换柱法兰联接设计

　　法兰联接是由一对法兰，若干螺栓螺母和一个垫片组成法兰技术发展至今，已有一套法兰标准规格。

　　对于离子交换柱筒体其公称直径D_i=1800mm

　　采用甲型平焊法兰，平面型密封面，法兰的各部分尺寸查表得知：

　　法兰尺寸表见标注5

　　法兰的标准号为JB1158—82

　　法兰尺寸 D=1930㎜，D₁=1890㎜，D₂=1855㎜，D₃=1841㎜，D₄=1838㎜，

　　δ=56㎜，d=23㎜，

　　螺栓规格：M20 数量52，垫片材料选用石棉橡胶板，螺栓材料选用Q235-A，

　　螺母材料选用Q215-A。

　　法兰尺寸示意图规格如右图：

　　对于离子交换柱的管道法兰，如下表：

　　 PN0.6MPa凸面板式平焊钢制管法兰（GB9119.6 －88）㎜

　　再生液进水管，淋洗水进水管，转型液进水管的管径均为40㎜，排气管管径为90㎜，进水管管径为100㎜，所以采取以上两种法兰。

　　管法兰尺寸示意图规格如下：

　　管法兰尺寸见标注6

　　3.3.12离子交换柱的人孔设计

　　因本离子交换柱直径为1800㎜，所以应开设人孔，人孔的形状有圆形和椭圆形两种，圆形人孔的直径一般为450—600㎜，本设计中取D=500㎜。

　　人孔主要由简节、法兰、盖板和手柄组成，本设计中采用回转盖人孔。

　　人孔的规格为：人孔AⅣPN1.0DN500 JB580—79，

　　人孔补强，本设计选用的人孔简节内径d=500㎜，厚δ_n=4㎜，

　　补强圈尺寸确定如下：内径D₁=534㎜，外径D₂=840㎜，

　　补强圈厚度按下式估算：δ_补=d×δ_e/（D₂- D₁）=500×（4-0.5）/（840-534）=5.7㎜，

　　考虑离子交换柱体与人孔简节都有一定的壁厚裕量，故补强圈取5㎜。

　　人孔简图如下:

　　3.3.13离子交换柱支承装置及填料压板

　　填料支承结构不但要有足够的刚度和强度，而且必须要有足够的自由截面，使在支承处不致首先发生液泛。

　　在本设计中，采用的支承结构是栅板，因离子交换柱的直径是1800㎜，故采用分块式栅板。当塔径为1800㎜时，根据经验设计尺寸得：

　　栅板分块数：5

　　填料环直径50㎜

　　D=1710㎜

　　h×s=60×10

　　t=50

　　栅板1：I₁=418㎜，栅条数8，连接板长度418㎜，

　　栅板2：I=418㎜，栅条数7，连接板长度368㎜，

　　支持圈数量8

　　支持圈：b=60㎜，δ（碳钢）=10

　　尺寸示意图如右图：

　　3.3.14上下布水系统设计计算

　　上下布水系统的作用主要是保证布水均匀，并防止树脂逸出。

　　在本设计中，上下布水系统均采用多孔板排水帽式（如下图），其优点是易损坏，其尺寸规格如下：水帽隙缝长50mm，隙缝宽0.3～0.4mm,材料为聚苯乙烯或尼龙1010（耐热，机械强度高）

　　水帽尺寸如下图

　　3.3.15废酸碱液槽、重金属回收槽、中和池的尺寸设计

　　废酸收集槽的作用是收集再生后淋洗水,所以废酸收集槽的容积=V_{再生洗脱液}=69.636m³

　　考虑水的流量变化 取V_酸=72m³。池深取3m 长取6m 宽取4m

　　废碱收集槽的作用是收集转型废液和转型后淋洗水，V=V_{转型剂用量}+V_{转型后淋洗水}=17.409m³+69.636 m³=87.045m³，考虑水的流量变化 取V_碱=90m³。池深取3m 长取6m 宽取5m。

　　中和池是废酸液和废碱液进行中和的场所，其容积应为废酸收集槽容积和废碱收集槽的容积之和，即V_中和=72m³+90m³=162m³，池深取3m 长取9m 宽取6m。

　　重金属回收槽的作用的收集再生洗脱液，所以重金属回收槽的容积V_{重金属回收槽}=17m³，考虑水的流量变化 取V_槽=20m³，池深取3m，长取3.5m,宽取2m。

　　转型液、再生液槽的容积通常为所需转型液容积的3倍。所需转型液的容积为17m³

　　所以V_转型取50m³，所需再生液容积为17m³,所以V_再生取50m³.两个池深均取3m，长宽均取4m.

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