塔設(shè)備設(shè)計(jì)說明書

1、上海高橋石化年產(chǎn)15萬噸丙烯腈項(xiàng)目 塔設(shè)備設(shè)計(jì)說明書42目錄目錄1塔設(shè)備選型說明書11.1 塔型的選擇原則11.2 填料塔和板式塔的比較11.2.1 板式塔塔型選擇的一般原則21.2.2 板式塔的塔盤類型與選擇31.2.3 填料塔填料選擇41.3 塔型的結(jié)構(gòu)與選擇41.3.1 與物性有關(guān)的因素51.3.2 與操作條件有關(guān)的因素51.3.3 其他因素51.3.4 本廠實(shí)際情況的選擇61.4 塔的設(shè)計(jì)61.4.1 塔的主要工藝尺寸計(jì)算71.5 CupTower校核181.6 塔負(fù)荷性能優(yōu)化數(shù)據(jù)231.7 塔機(jī)械工程設(shè)計(jì)241.7.1 塔高的計(jì)算241.7.2 塔相關(guān)設(shè)計(jì)與校核參數(shù)251.7.3 S

2、W6塔強(qiáng)度校核26附 塔設(shè)備一覽表40塔設(shè)備選型說明書1.1 塔型的選擇原則 精餾塔主要有板式塔、填料塔兩種，它們都可以用作蒸餾和吸收等氣液傳質(zhì)過程，但兩者各有優(yōu)缺點(diǎn)，要根據(jù)具體情況選擇。塔選型參考標(biāo)準(zhǔn)固定式壓力容器GB 150-2011壓力容器封頭GB/T 25198-2010石油化工塔器設(shè)計(jì)規(guī)范SHT 3098-2011鋼制化工容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定HG/T 20583-2011工藝系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范HG/T 20570-1995塔頂?shù)踔鵋G/T 21639-2005不銹鋼人、手孔HG 21594-21604鋼制人孔和手孔的類型與技術(shù)條件HG/T 21514-2005鋼制塔式容器JB/T 47

3、10-2005鋼制管法蘭、墊片、緊固件HG/T 2059220635-20091.2 填料塔和板式塔的比較表1-1 精餾塔的主要類型及特點(diǎn)類型板式塔填料塔結(jié)構(gòu)特點(diǎn)每層板上裝配有不同型式的氣液接觸元件或特殊結(jié)構(gòu)塔內(nèi)設(shè)置有多層整砌或亂堆的填料，如拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、鞍型填料等散裝填料，格柵、波紋板等規(guī)整填料操作特點(diǎn)氣液逆流逐級接觸微分式接觸，可采用逆流操作，也可采用并流操作設(shè)備性能空塔速度（亦即生產(chǎn)能力）高，效率高且穩(wěn)定；壓降大，液氣比的適應(yīng)范圍大，持液量大，操作彈性小大尺寸空塔氣速較大，小尺寸空塔氣速較小；要求液相噴淋量較大，持液量小，操作彈性大制造與維修直徑在600mm以下的塔安裝困難，金屬材料耗

4、量大新型填料制備復(fù)雜，造價(jià)高，檢修清理困難，可采用非金屬材料制造，但安裝過程較為困難適用場合處理量大，操作彈性大，帶有污垢的物料處理強(qiáng)腐蝕性，液氣比大，真空操作要求壓力降小的物料1.2.1 板式塔塔型選擇的一般原則選擇時(shí)應(yīng)考慮的因素有：物料性質(zhì)、操作條件、塔設(shè)備性能及塔的制造、安裝、運(yùn)轉(zhuǎn)、維修等。1.下列情況優(yōu)先選用填料塔：（1）在分離程度要求高的情況下，因某些新型填料具有很高的傳質(zhì)效率，故可采用新型填料以降低塔的高度；（2）對于熱敏性物料的蒸餾分離，因新型填料的持液量較小，壓降小，故可優(yōu)先選擇真空操作下的填料塔；（3）具有腐蝕性的物料，可選用填料塔。因?yàn)樘盍纤刹捎梅墙饘俨牧?，如陶瓷、塑料?/p>

5、；（4）容易發(fā)泡的物料，宜選用填料塔。2.下列情況優(yōu)先選用板式塔：（1）塔內(nèi)液體滯液量較大，操作負(fù)荷變化范圍較寬，對進(jìn)料濃度變化要求不敏感，操作易于穩(wěn)定；（2）液相負(fù)荷較??；（3）含固體顆粒，容易結(jié)垢，有結(jié)晶的物料，因?yàn)榘迨剿蛇x用液流通道較大的塔板，堵塞的危險(xiǎn)較小；（4）在操作過程中伴隨有放熱或需要加熱的物料，需要在塔內(nèi)設(shè)置內(nèi)部換熱組件，如加熱盤管，需要多個(gè)進(jìn)料口或多個(gè)側(cè)線出料口。這是因?yàn)橐环矫姘迨剿慕Y(jié)構(gòu)上容易實(shí)現(xiàn)，此外，塔板上有較多的滯液以便與加熱或冷卻管進(jìn)行有效地傳熱；（5）在較高壓力下操作的蒸餾塔仍多采用板式塔。1.2.2 板式塔的塔盤類型與選擇1.塔板種類根據(jù)塔板上氣、液兩相的相對

6、流動(dòng)狀態(tài)，板式塔分為穿流式和溢流式。目前板式塔大多采用溢流式塔板。穿流式塔板操作不穩(wěn)定，很少使用。2.各種塔盤性能比較工業(yè)上需分離的物料及其操作條件多種多樣，為了適應(yīng)各種不同的操作要求，迄今已開發(fā)和使用的塔板類型繁多。這些塔板各有各的特點(diǎn)和使用體系，現(xiàn)將幾種主要塔板的性能比較。表1-2塔板性能的比較塔板類型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用范圍泡罩板較成熟、操作穩(wěn)定結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高、塔板阻力大、處理能力小特別容易堵塞的物系浮閥板效率高、操作范圍寬浮閥易脫落分離要求高、負(fù)荷變化大篩板結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低、塔板效率高易堵塞、操作彈性較小分離要求高、塔板數(shù)較多舌型板結(jié)構(gòu)簡單且阻力小操作彈性窄、效率低分離要求較低的閃蒸塔表1-

7、3 塔板性能的量化比較塔板類型生產(chǎn)能力操作彈性塔板效率壓降結(jié)構(gòu)成本泡罩板1.051.01復(fù)雜1浮閥板1.2-1.391.1-1.20.6一般0.7-0.9篩板1.2-1.431.10.5簡單0.4-0.5舌型板1.3-1.531.10.8簡單0.5-0.61.2.3 填料塔填料選擇填料的種類很多，根據(jù)裝填方式的不同，可分為散裝填料和規(guī)整填料兩大類。填料的選擇主要根據(jù)以下幾個(gè)方面來考慮：（1）比表面積要大，有較高的傳質(zhì)效率；（2）有較大的通量；（3）填料層的壓降??；（4）填料的操作性能好；（5）液體的再分布性能要好；（6）要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度；（7）價(jià)格低廉。填料的選取包括確定其種類、規(guī)格、及材質(zhì)

8、等。顆粒填料包括拉稀環(huán)、鮑爾環(huán)、階梯環(huán)等，規(guī)整填料主要有波紋填料、格柵填料、繞卷填料等。國內(nèi)學(xué)者采用模糊數(shù)學(xué)方法對九種常用填料的性能進(jìn)行了評價(jià)如表所示：表1-4 九種常用填料性能對比填料名稱評估值評價(jià)排序絲網(wǎng)波紋填料0.86很好1孔板波紋填料0.61相當(dāng)好2金屬Intalox0.59相當(dāng)好3金屬鞍形環(huán)0.57相當(dāng)好4金屬階梯環(huán)0.53一般好5金屬鮑爾環(huán)0.51一般好6瓷Intalox0.41較好7瓷鞍形環(huán)0.38略好8瓷拉西環(huán)0.36略好9填料的選擇包括確定填料的種類、規(guī)格及材質(zhì)等。所選填料既要滿足生產(chǎn)工藝的要求，又要使設(shè)備投資和操作費(fèi)用最低。1.3 塔型的結(jié)構(gòu)與選擇塔設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)均包括：塔

9、體、內(nèi)件、支座及附件。塔體是典型的高大直立容器，多由筒節(jié)、封頭組成。當(dāng)塔體直徑大于800mm時(shí)，各塔節(jié)焊接成一個(gè)整體；直徑小的塔多分段制造，然后再用法蘭連接起來。內(nèi)件是物料進(jìn)行工藝過程的地方，由塔盤或填料支承等件組成。支座常用裙式支座。附件包括人、手孔，各種接管、平臺(tái)、扶梯、吊柱等。具體來講，應(yīng)著重考慮以下幾個(gè)方面：1.3.1 與物性有關(guān)的因素（1）易氣泡的物系，如果處理量不大，宜選用填料塔。因?yàn)橐灼鹋莸奈镔|(zhì)容易在塔內(nèi)產(chǎn)生泡沫，填料可以使泡沫破裂，而在板式塔上會(huì)產(chǎn)生液泛。（2）具有腐蝕性的介質(zhì)可選用填料塔，若必須用板式塔，宜選用結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)較低的篩板塔盤、穿流式塔盤或者舌形塔盤，以便及時(shí)更換

10、。（3）操作過程中有熱效應(yīng)的系統(tǒng)，應(yīng)選用板式塔。（4）粘性較大的物系，可以選用大尺寸填料。板式塔傳質(zhì)效率太差。（5）具有熱敏性的物料必須減壓操作，以防過熱引起的分解或聚合，故應(yīng)選用壓力降較小的塔型。（6）含有懸浮物的物料，宜選擇液通道較大的塔型，應(yīng)選以板式塔。1.3.2 與操作條件有關(guān)的因素（1）液氣比波動(dòng)的適應(yīng)性，板式塔優(yōu)于填料塔。（2）若氣相傳質(zhì)阻力大，宜選用填料塔。（3）大的液體負(fù)荷，宜選用填料塔。（4）操作彈性，板式塔較填料塔大，其中以浮閥塔最大，泡罩塔次之。1.3.3 其他因素（1）一般填料塔比板式塔重。（2）大塔以板式塔造價(jià)較為經(jīng)濟(jì)。（3）對于多數(shù)情況，塔徑大于0.8m的宜選用板式

11、塔，小于0.8m時(shí)可選用填料塔。但也有例外，某些新型填料在大塔中的使用效果優(yōu)于板式塔。（4）填料塔用于吸收和解吸過程，可以達(dá)到很好的傳質(zhì)效果，它具有通量大、阻力小、傳質(zhì)效率高等性能。因此在實(shí)際過程中，解吸和洗滌氣體的過程絕大多數(shù)使用填料塔。1.3.4 本廠實(shí)際情況的選擇（1）在各個(gè)工段中，既含有腐蝕性小的物系，又含有腐蝕性較大的物系，因此在塔型選擇時(shí)應(yīng)分別考慮。（2）在部分工段會(huì)產(chǎn)生懸浮物。（3）常壓、減壓、加壓操作均存在。（4）塔徑一般較大，個(gè)別為小尺寸。（5）從成本出發(fā)，優(yōu)先考慮板式塔，但在一些吸收過程中，同時(shí)使用填料塔。具體的選擇結(jié)果如表1-5所示：表1-5 塔型確定塔設(shè)備編號塔設(shè)備名稱

12、設(shè)備類型備注T0101急冷塔浮閥塔T0201脫輕塔浮閥塔T0202磷銨解吸塔浮閥塔T0203氨精制塔浮閥塔T0301吸收塔填料塔Y250規(guī)整填料T0302回收塔浮閥塔T0303脫氫腈酸塔浮閥塔T0304丙烯腈精制塔浮閥塔T0401乙腈除氨塔浮閥塔T0402乙腈塔浮閥塔T0403乙腈雙壓精餾低壓塔浮閥塔T0404乙腈雙壓精餾高壓塔浮閥塔1.4 塔的設(shè)計(jì)對加壓共沸精餾塔T0404進(jìn)行設(shè)計(jì)：加壓共沸精餾塔T0404是，操作壓力為0.3MPa，塔頂溫度111.17，塔底溫度124.33，理論板數(shù)20塊，一股進(jìn)料，來自T0403的餾液從第4塊板進(jìn)料，T0404的詳細(xì)計(jì)算過程如下所示：水力學(xué)參數(shù)獲得采用A

13、spen Plus對T0404添加Tray Sizing，選用圓形浮閥型塔板。得到水力學(xué)參數(shù)表后，分為提餾段與精餾段，分別從中選擇流量最大的塔板，作為設(shè)計(jì)的計(jì)算依據(jù)。表1-6 Aspen Plus對T0404精餾段的模擬結(jié)果塔板液相溫度/氣象溫度/液相質(zhì)量流量kg/h氣相質(zhì)量流量 kg/h液相體積流量 m3/h氣相體積流量m3/h4.113.72116.9239157.5236935.2559.8210482.05液相分子量氣相分子量液相密度kg/m3氣相密度kg/m3液相粘度cP氣相粘度cP液相表面張力dyne/cm37.5037.31654.613.520.190.0123.64發(fā)泡指數(shù)d

14、yne/cm氣流參數(shù)減少蒸汽量m3/hr-5.860.08771.121.4.1 塔的主要工藝尺寸計(jì)算1.塔徑計(jì)算塔板間距HT的選取與塔高、塔徑、物性性質(zhì)、分離效率、操作彈性以及塔的安裝、檢修等因素有關(guān)。初選塔板間距：HT=600mm；板上液層高度：hT=80mm；HT-hT=600-94=520mm；汽液兩相流動(dòng)參數(shù)：查史密斯關(guān)聯(lián)圖：圖1-1史密斯關(guān)聯(lián)圖可查得：C20=0.08；矯正到表面張力為0.0236N/m：泛點(diǎn)氣速：為避免霧沫夾帶及液泛的發(fā)生，一般情況：在此取安全系數(shù)0.8：u'=0.8×0.7072=0.5658m/s所以，初算塔徑為D=2.56m；圓整后取D=2

15、.6m；實(shí)際塔截面積實(shí)際空塔氣速2.塔徑的初步核算（1）霧沫夾帶，取故堰長由化工原理（陳敏恒編制）圖1-2查弓形降液管的參數(shù)，如下圖所示：圖1-2弓形降液管的幾何關(guān)系由圖可知：，則弓形降液管截面積：所以，又因?yàn)閔f=2.5hL=2.5×0.08=0.2m則霧沫夾帶量：ev=5.7×10-6uaHT-hf3.2=5.7×10-60.0236×0.5770.5-0.23.2=0.001958kg液/kg氣<0.1kg液/kg氣，故在設(shè)計(jì)負(fù)荷下不會(huì)發(fā)生過量霧沫夾帶。（2）停留時(shí)間為降低氣泡夾帶，液體在降液管內(nèi)應(yīng)有足夠的停留時(shí)間以使氣體從液相中分離出，一般

16、要求不應(yīng)小于35s，而對于高壓下操作的塔以及易起泡的物系，停留時(shí)間應(yīng)更長些，為此必須進(jìn)行校核。液體在降液管中停留時(shí)間：=HT×AfLs=0.6×0.2660.0166=8.012>5s根據(jù)以上兩步核算的結(jié)果，可以認(rèn)為塔徑D=2.6m合理。3.塔板布置設(shè)計(jì)（1）塔板結(jié)構(gòu)形式降液管主要有圓形、弓形和傾斜弓形三種。三種降液管的對比如下：表1-6 不同降液管的比較降液管形式圓形弓形傾斜弓形簡圖特點(diǎn)及適用范圍在弓形降液管內(nèi)另裝圓管作為降液管，適用于液量較小的情況。堰與壁之間的全部截面區(qū)域均作為降液容積，適用于較大直徑的塔，塔板面積利用率較高。此形式有利于塔截面的充分利用，適用于

17、大直徑的塔及氣液負(fù)荷較大的情況。綜合以上情況比較，這里選用傾斜弓形降液管。液體在塔板上的流動(dòng)路徑是由降液管的布置方式?jīng)Q定的。常用的布置方式有以下幾種形式：U型流、單流型、雙流型、階梯流型。表1-7列出了溢流類型、塔徑、液體負(fù)荷之間的關(guān)系。表1-7液體負(fù)荷與板上流型的關(guān)系塔徑（mm）液體流量（m3/h）U形流單流型雙流型階梯流型10007以下45以下14009以下70以下200011以下90以下90160300011以下110以下110200200300400011以下110以下110230230350500011以下110以下110250250400600011以下110以下110250250

18、450由于高壓塔精餾段流量為59.82m3/h，且估算塔徑為2.6m，所以選擇單流型。4.堰及降液管設(shè)計(jì)（1）堰的設(shè)計(jì)因?yàn)槭芤罕P為凹形受液盤，所以沒有內(nèi)堰。圖1-3 液流收縮系數(shù)LhLw2.5=59.821.562.5=19.68由化工原理（陳敏恒編制）圖8-18液流收縮系數(shù)圖查得：E=1.03由弗朗西斯公式，堰上液層高度：how=2.841000ELhlw23=0.00284×1.03×59.821.5623=0.0332m由于堰上液層高度大于6mm，所以采用平堰。堰高h(yuǎn)w=hL-how=0.08-0.0332=0.0468，圓整后得堰高為0.05m。所以板上清液層高度為

19、hL'=hw+how=0.05+0.0332=0.0832因?yàn)樗约僭O(shè)的合適。（2）降液管的設(shè)計(jì)降液管的截面積降液管管寬假設(shè)h0比hw少10mm則降液管底部距下一板的間距為5.孔布置閥孔直徑，這里選用F1型浮閥，其閥孔直徑為39mm。閥孔數(shù)，取決于操作時(shí)的閥孔氣速u0，而u0由閥孔的動(dòng)能因數(shù)F0決定，根據(jù)試驗(yàn)表明正常負(fù)荷下，希望浮閥剛好全開時(shí)F0=711，這里取F0=10，則u0=F0G=103.52=5.33m/s所以閥孔數(shù)N=V4d02u0=2.91×43.14×0.0392×5.33=457該塔板為整塊式塔板，閥孔選擇正三角形排列，則其孔心距為：t=

20、d00.907A0AP=0.0390.9070.009=0.124m。6.流體力學(xué)計(jì)算與校核（1）塔板壓降1）干板阻力閥全開的臨界氣速19.9u臨0.175L=5.34u臨2G2gL19.9u臨0.175654.61=5.34u臨2×3.522×9.81×654.61解得：u臨=5.27m/s<5.33m/s故浮閥全開，則干板壓降：hc=5.34×5.332×3.522×9.81×654.61=0.0416m液柱2）板上充氣液層阻力取，則hl=0.6×hL=0.6×0.0832=0.0499m液柱3

21、）液體表面張力所造成的阻力此阻力很小，可忽略不計(jì)。4）塔板壓降氣體通過塔板的壓降:hp=hc+hl=0.0416+0.0499=0.0915m液柱=579.51Pa（2）降液管液泛校核降液管液柱高度：Hd=hp+hL+hd其中，液體通過降液管的壓頭損失：hd=0.153Lslwh02=0.153×0.01661.56×0.042=0.0108m液柱板上液層高度hL=0.0832m，則Hd=0.0915+0.0832+0.0108=0.1855m液柱0.2<HdHT+hw=0.18550.6+0.05=0.285<0.5故液泛符合要求，降液管不會(huì)發(fā)生液泛。（3）霧

22、沫夾帶量校核根據(jù)泛點(diǎn)負(fù)荷因數(shù)圖可得：CF=0.135，由于乙腈-水屬于發(fā)泡物系，取物性系數(shù)K=0.73圖1-4 泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)圖F1=100VsGL-G+136D-2WdLsAT-2AfKCF%=100×2.911×3.52654.62-3.52+136×2.6-2×0.26×0.01665.31-2×0.266×0.73×0.135%=55.43%或：F1=100VsGL-G0.785ATKCF%=100×2.911×3.52654.62-3.520.785×5.31×0.7

23、3×0.135%=52.10%F取較大值，因?yàn)镕<0.80，所以符合要求。7.負(fù)荷性能圖（1）霧沫夾帶線泛點(diǎn)率：F1=100VsGL-G+136D-2WdLsAT-2AfKCF%按泛點(diǎn)率為80%計(jì)算：0.8=100VsGL-G+136D-2WdLsAT-2AfKCF%整理得：Vs=5.13-0.133Ls（2）液泛線,對于易起泡物系，取0.4由此確定液泛線，式中可忽略，5.34u02G2gL+0.153Lslwh02+1+0hw+2.841000E3600Lslw23=HT+hw其中帶入數(shù)據(jù)整理得：Vs2=36.585-166.13Ls23-7986.51Ls2 （3）液相負(fù)荷

24、上限液體的最大流量應(yīng)保證降液管中停留時(shí)間不低于35s。液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間以作為液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間的下限，則：Lsmax=AfHT5=0.266×0.65=0.03192m3/s（4）漏液線對于F1重型浮閥，以F0=5作為規(guī)定氣體最小負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)，則Vsmin=3.144×0.0392×457×53.52=1.454m3/s（5）液相負(fù)荷下限取堰上液層高度作為液相負(fù)荷下限條件作出液相負(fù)荷下限線，該線為與氣相流量無關(guān)的豎直線。取E=1.0，則Lsmin=0.006×10002.8432lw3600=0.00133m3/s由以上15作出塔板的負(fù)荷

25、性能圖如下：圖1-5 塔板的負(fù)荷性能圖上述各線圍成的區(qū)域?yàn)榉€(wěn)定操作區(qū)，操作點(diǎn)在穩(wěn)定操作區(qū)適中位置，有較好的操作彈性。綜上所以塔0404精餾段設(shè)計(jì)合理。1.5 CupTower校核以雙壓精餾高壓塔T0404為例，從Aspen plus中導(dǎo)出水力學(xué)數(shù)據(jù)，將塔分為精餾段與提餾段進(jìn)行設(shè)計(jì)校核。選擇流量最大的板進(jìn)行Cup Tower塔校核設(shè)計(jì)，T0404校核設(shè)計(jì)結(jié)果如下。（Cup Tower 設(shè)計(jì)校核數(shù)據(jù)與CupTower源文件見Cuptower文件夾）表1-8 T0404精餾段Cuptower校核表基本信息1項(xiàng)目名稱7校核人2裝置名稱8日期2016/8/163塔的名稱T04049說明4塔板編號(實(shí)際)

26、1#5#10計(jì)算選用的理論版4#5塔板層數(shù)511塔板編號(理論)#6塔板形式圓形浮閥12分段說明工藝設(shè)計(jì)條件液相氣相1質(zhì)量流量kg/h39157.547質(zhì)量流量kg/h36935.232密度kg/m3654.618密度kg/m33.523體積流量m3/h59.829體積流量m3/h10482.054粘度cp0.1910粘度cp0.015表面張力dyn/cm23.6411安全因子/0.826體系因子/0.5012充氣因子/0.60塔板結(jié)構(gòu)參數(shù)1塔徑m2.606孔數(shù)#578.072板間距m0.60007開孔密度#/m2136.673塔截面積m25.30938溢流程數(shù)/14開孔區(qū)面積m24.2298

27、9堰的形式/平堰5開孔率%13.00溢流區(qū)尺寸兩側(cè)中心1降液管面積比%5.202堰徑比%60.003降液管頂部寬度m0.26004彎折距離m0.09715降液管底部寬度m0.16296受液盤深度m0.05007受液盤寬度m0.26008堰高m0.05009降液管底隙m0.050010降液管頂部面積m20.276311降液管底部面積m20.138712頂部堰長m1.560013底部堰長m1.260214進(jìn)口堰高度m15進(jìn)口堰寬度m圓形浮閥參數(shù)1浮閥孔徑m0.03952單閥重量kg0.03363748工藝計(jì)算結(jié)果正常操作150%操作60%操作1空塔氣速m/s0.54840.82260.32902空

28、塔動(dòng)能因子m/s(kg/m3)0.51.02941.54420.61773空塔容量因子m/s0.04030.06050.02424孔速m/s4.21866.32782.53115孔動(dòng)能因子m/s(kg/m3)0.57.918811.87824.75136漏點(diǎn)氣速m/s2.66362.66362.66367漏點(diǎn)動(dòng)能因子m/s(kg/m3)0.55.00005.00005.00008相對泄露量kg液/100kg液-9溢流強(qiáng)度m3/(h.m)38.344757.517123.006810流動(dòng)參數(shù)/0.07780.07780.077811板上液層高度m0.08230.09230.073012堰上液層高

29、度m0.03230.04230.023013液面梯度m-14板上液層阻力m液柱0.04110.04620.036515干板壓降m液柱0.03910.05900.035816總板壓降m液柱0.08030.10520.072317霧沫夾帶kg液/kg氣0.00390.02020.000518降液管液泛%44.407456.770838.219019降液管內(nèi)液體高度m0.17320.22140.149120降液管停留時(shí)間s9.97776.651816.629521降液管內(nèi)線速度m/s0.06010.09020.036122降液管底隙速度m/s0.26370.39550.158223降液管底隙阻力m液

30、柱0.01060.02390.003824穩(wěn)定系數(shù)/1.58382.37560.950325降液管最小停留時(shí)間s3.00003.00003.0000負(fù)荷性能圖參數(shù)1操作點(diǎn)橫坐標(biāo)m3/h59.822操作點(diǎn)縱坐標(biāo)103m3/h10.483操作上限百分比-150.00%4操作下限百分比-60.00%55%漏液時(shí)漏點(diǎn)動(dòng)能因子m/s(kg/m3)0.55.00610%漏液時(shí)漏點(diǎn)動(dòng)能因子m/s(kg/m3)0.5X液相體積流量m3/hY氣相體積流量103*m3/h0-操作線1-霧沫夾帶線2-液泛線3-液相負(fù)荷上限線4-漏液線5-液相下限線1-9 T0404提餾段提餾段Cuotower校核表基本信息1項(xiàng)目名

31、稱7校核人2裝置名稱8日期2016/8/163塔的名稱T04049說明4塔板編號(實(shí)際)6#30#10計(jì)算選用的理論版15#5塔板層數(shù)2511塔板編號(理論)#6塔板形式圓形浮閥12分段說明工藝設(shè)計(jì)條件液相氣相1質(zhì)量流量kg/h46046.347質(zhì)量流量kg/h43824.082密度kg/m3654.298密度kg/m34.033體積流量m3/h70.389體積流量m3/h10882.804粘度cp0.1810粘度cp0.015表面張力dyn/cm16.6311安全因子/0.826體系因子/0.5012充氣因子/0.60塔板結(jié)構(gòu)參數(shù)1塔徑m2.606孔數(shù)#578.072板間距m0.60007開

32、孔密度#/m2143.743塔截面積m25.30938溢流程數(shù)/14開孔區(qū)面積m24.02169堰的形式/平堰5開孔率%13.00溢流區(qū)尺寸兩側(cè)中心1降液管面積比%7.162堰徑比%66.003降液管頂部寬度m0.32344彎折距離m0.12215降液管底部寬度m0.20136受液盤深度m0.05007受液盤寬度m0.32348堰高m0.05009降液管底隙m0.050010降液管頂部面積m20.380211降液管底部面積m20.189612頂部堰長m1.716013底部堰長m1.389714進(jìn)口堰高度m15進(jìn)口堰寬度m圓形浮閥參數(shù)1浮閥孔徑m0.03952單閥重量kg0.03363748工藝

33、計(jì)算結(jié)果正常操作150%操作60%操作1空塔氣速m/s0.56940.85410.34162空塔動(dòng)能因子m/s(kg/m3)0.51.14261.71390.68553空塔容量因子m/s0.04480.06720.02694孔速m/s4.37986.56982.62795孔動(dòng)能因子m/s(kg/m3)0.58.789113.18365.27356漏點(diǎn)氣速m/s2.49162.49162.49167漏點(diǎn)動(dòng)能因子m/s(kg/m3)0.55.00005.00005.00008相對泄露量kg液/100kg液-9溢流強(qiáng)度m3/(h.m)41.011661.517424.607010流動(dòng)參數(shù)/0.082

34、40.08240.082411板上液層高度m0.08380.09430.074012堰上液層高度m0.03380.04430.024013液面梯度m-14板上液層阻力m液柱0.04190.04710.037015干板壓降m液柱0.03940.07270.036016總板壓降m液柱0.08130.11980.073017霧沫夾帶kg液/kg氣0.00870.04200.001118降液管液泛%45.425061.882138.824819降液管內(nèi)液體高度m0.17720.24130.151420降液管停留時(shí)間s11.66997.779919.449821降液管內(nèi)線速度m/s0.05140.077

35、10.030822降液管底隙速度m/s0.28130.42200.168823降液管底隙阻力m液柱0.01210.02720.004424穩(wěn)定系數(shù)/1.75782.63671.054725降液管最小停留時(shí)間s3.00003.00003.0000負(fù)荷性能圖參數(shù)1操作點(diǎn)橫坐標(biāo)m3/h70.382操作點(diǎn)縱坐標(biāo)103m3/h10.883操作上限百分比-150.00%4操作下限百分比-60.00%55%漏液時(shí)漏點(diǎn)動(dòng)能因子m/s(kg/m3)0.55.00610%漏液時(shí)漏點(diǎn)動(dòng)能因子m/s(kg/m3)0.5X液相體積流量m3/hY氣相體積流量103*m3/h0-操作線1-液相下限線2-液相上限線3-漏液線

36、4-霧沫夾帶線5-液泛線1.6 塔負(fù)荷性能優(yōu)化數(shù)據(jù)將Cup Tower 塔校核數(shù)據(jù)輸入Aspen plus，進(jìn)行tray rating，進(jìn)行flooding factor校核，要求flooding factor 介于0.60.85,降液管液體停留時(shí)間大于4秒。以雙壓精餾高壓塔T0404為例，其Aspen plus中導(dǎo)出每塊塔板性能數(shù)據(jù)，如表1-10。（其余精餾塔負(fù)荷性能見“aspen塔負(fù)荷優(yōu)化源文件”文件夾或“優(yōu)化后塔負(fù)荷性能數(shù)據(jù)”文件夾）表1-10 T0404塔板負(fù)荷性能數(shù)據(jù)StageFlooding factorDowncomer velocityVelocity / Design vel

37、Downcomer backupBackup / Tray spacePressure dropDowncomer res. time m/sec meter barsec20.66350.01920.30780.10430.20860.002525.994730.69390.02090.33490.10670.21340.002623.890140.69240.03010.40130.12850.21420.002919.935650.73510.03260.43480.13190.21980.003018.397460.76160.03410.45470.13440.22400.00311

38、7.593670.78260.03480.46340.13630.22720.003217.262880.78960.03500.46680.13700.22830.003217.139990.79130.03510.46810.13720.22860.003217.0922100.79120.03520.46870.13720.22860.003217.0696110.79060.03520.46910.13720.22860.003217.0552120.78980.03520.46940.13710.22850.003217.0434130.78890.03520.46970.13710

39、.22850.003217.0325140.78800.03520.47000.13700.22840.003217.0219150.78710.03530.47030.13700.22830.003217.0114160.78620.03530.47060.13690.22820.003217.0010170.78530.03530.47090.13690.22810.003216.9906180.78440.03530.47110.13680.22800.003216.9802190.78350.03540.47140.13680.22800.003216.9699200.78270.03

40、540.47170.13670.22790.003216.9596210.78180.03540.47200.13670.22780.003216.9493220.78090.03540.47230.13660.22770.003216.9390230.78010.03540.47260.13660.22760.003216.9287240.77920.03550.47290.13650.22760.003216.9185250.77840.03550.47310.13650.22750.003216.9083260.77750.03550.47340.13640.22740.003216.8

41、981270.77670.03550.47370.13640.22730.003216.8880280.77580.03560.47400.13640.22730.003116.8778290.77500.03560.47430.13630.22720.003116.86771.7 塔機(jī)械工程設(shè)計(jì)1.7.1 塔高的計(jì)算1）實(shí)際塔板數(shù)N：經(jīng)計(jì)算可得實(shí)際塔板數(shù)為30塊2）塔頂空間高HD：塔頂空間高度的作用時(shí)安裝塔板和開人孔的需要，也使氣體中的液體自由沉降，減少塔頂出口氣中的液滴夾帶，空間高度一般1.01.5m，這里取HD=1m。3）塔板間距HT：由上面計(jì)算可知HT=0.6m。4）開設(shè)人孔的板間距H

42、T設(shè)有人孔的上下兩塔板間距應(yīng)大于等于600mm，這里取HT=600mm。5）人孔數(shù):每8塊板設(shè)置一個(gè)人孔，實(shí)際塔板30塊，所以開4個(gè)人孔（包括塔頂和塔底人孔數(shù)）。6）進(jìn)料段空間高度HF：進(jìn)料段高度取決于進(jìn)料口結(jié)構(gòu)形式和物料狀態(tài)，一般HF要比HF大，取HF=1000mm。7）塔底空間高度HB值由兩個(gè)因素決定：塔低貯液空間依貯液量停留35min或更長時(shí)間（易結(jié)焦物料可縮短停留時(shí)間）而定；塔底液面至最下層塔板之間要有12m的間距，大塔可大于此值。提取Aspen數(shù)據(jù)塔底料液出口體積流量V=3.404m3/h，塔徑D=2.6m，t=5minHB=V×t4D2=0.0534m取值HB=1m綜上可

43、知塔筒體高度H=HD+N-2HT+HF+HB=19.8m8）裙座采用對接焊縫，采用圓柱形裙座：Dim=2600mm根據(jù)上?；撅L(fēng)壓值q0=450Pa，查表：s=4.8mm，r=10.9mm，Z-M=12-279）封頭封頭選取標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，根據(jù)GB/T25198-2010，知h=40mm，H=690mm。1.7.2 塔相關(guān)設(shè)計(jì)與校核參數(shù)表1-11塔設(shè)計(jì)的相關(guān)參數(shù) 設(shè)計(jì)壓力0.36Mpa設(shè)計(jì)溫度130設(shè)備直徑2600mm計(jì)算長度（筒體）19800mm風(fēng)載荷60268.5N地震載荷31723.1N設(shè)備筒體壁厚10mm封頭壁厚（上/下）6mm/10mm裙座厚度100mm地腳螺栓規(guī)格數(shù)/量M27/32

44、1.7.3 SW6塔強(qiáng)度校核塔的核算與校核使用SW6-2011 V2.0。V2.0是根據(jù)NB/T 47041-2014塔式容器、NB/T 47042-2014臥式容器、CSCBPV-TD001-2013內(nèi)壓與支管外載作用下圓柱殼開孔應(yīng)力分析方法三個(gè)最新標(biāo)準(zhǔn)升級換版。其核算與校核符合最新國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。校核內(nèi)容包括：容器殼體強(qiáng)度校核、風(fēng)載及地震載荷核算、上下封頭強(qiáng)度校核、筒體校核與開孔補(bǔ)強(qiáng)校核。以雙壓精餾塔高壓塔T0404為例，進(jìn)行SW6強(qiáng)度校核。（其余塔校核數(shù)據(jù)以及源文件見“SW6強(qiáng)度校核”文件夾）校核文件如下表： 塔 設(shè) 備 校 核計(jì) 算 單 位中航一集團(tuán)航空動(dòng)力控制系統(tǒng)研究所計(jì)算依據(jù)：NB/T 47041-2014計(jì) 算 條 件塔 型 板式容 器 分 段 數(shù)（不 包 括 裙 座） 1壓 力 試 驗(yàn) 類 型 液壓封頭上 封 頭下 封 頭材料名稱 Q245R Q245R名義厚度(mm) 10 9腐蝕裕量(mm) 3 3焊接接頭系數(shù) 0.85 0.85封頭形狀 橢圓形 橢圓形圓筒設(shè)計(jì)壓力(Mpa)設(shè)計(jì)溫度()長度(mm)名義厚度(mm)內(nèi)徑/外徑(mm)材料名稱(即鋼號)10.381401800082600Q245R2345678910圓筒腐蝕裕量(mm)縱向焊接接頭系數(shù)環(huán)向焊接接頭系數(shù)外壓計(jì)算長度(mm)試驗(yàn)壓力(立) (Mpa)試驗(yàn)壓力(臥)