二硫化碳-四氯化碳連續(xù)精餾塔設(shè)計(jì)

1、實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案東北石油大學(xué)石化裝備設(shè)計(jì)綜合實(shí)訓(xùn)題 目二硫化碳-四氯化碳連續(xù)精化塔設(shè)計(jì)學(xué) 院 機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)班級過程裝備與控制工程11-2學(xué)生姓名學(xué)生學(xué)號2014年3月21日東北石油大學(xué)課程實(shí)訓(xùn)任務(wù)書課程 石油裝備設(shè)計(jì)綜合實(shí)訓(xùn)題目 二硫化碳-四氯化碳連續(xù)精微塔設(shè)計(jì)專業(yè) 過程裝備與控制工程 姓名 學(xué)8主要內(nèi)容：1 設(shè)計(jì)方案的確定及工藝流程的說明和繪制；2 .塔的工藝計(jì)算；3 .塔和塔板主要工藝結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算；4 .塔內(nèi)流體力學(xué)性能的設(shè)計(jì)計(jì)算、負(fù)荷性能圖的繪制；5 .塔體的強(qiáng)度校核；6 .繪制塔體裝配圖。設(shè)計(jì)條件在連續(xù)精儲塔中分離二硫化碳和四氯化碳混合液，原料液在泡點(diǎn)下進(jìn)入塔內(nèi)，其流量為400

2、0kg/h ,組成為0.3 （質(zhì)量分率），儲出液組成為0.90 ,釜液組成0.025 , 操作回流比取為最小回流比的1.8倍，操作壓強(qiáng)為1atm,全塔操作平均溫度為61C,空塔速度取0.8m/s,板間距取0.4m,全塔效率取60%試設(shè)計(jì)此連續(xù)精儲 塔。主要參考資料：1GB150-2011 ,壓力容器S.2鄭津洋，董其伍，桑芝富.過程設(shè)備設(shè)計(jì)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2010.3JB 4710 2005,鋼制塔式容器S.4SH3098-2011 ,石油化工塔器設(shè)計(jì)規(guī)范S.完成期限2成4年3月21日指導(dǎo)教師專業(yè)負(fù)責(zé)人2014年2月24日精彩文檔第1章工藝綜述11.1 流程的設(shè)計(jì)及說明 11.2 工

3、藝流程圖 1第2章塔設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)22.1 已知參數(shù) 22.2 選塔依據(jù) 22.3 精微流程的確定 32.4 塔的物料衡算 32.5 塔板數(shù)的確定 32.6 塔工藝條件及物性數(shù)據(jù)計(jì)算 52.7 精微塔氣液負(fù)荷計(jì)算 8第3章塔設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)93.1 塔和塔板的主要工藝尺寸的計(jì)算 93.2 篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算 143.3 塔板負(fù)荷性能圖 173.4 接管設(shè)計(jì) 223.5 塔總高度計(jì)算 23第4章 塔設(shè)備的強(qiáng)度校核 244.1 按設(shè)計(jì)壓力初步確定塔體的厚度 244.2 確定危險截面位置 244.3 塔的質(zhì)量載荷計(jì)算 244.4 塔的自振周期計(jì)算 264.5 地震載荷計(jì)算 264.6 風(fēng)載荷計(jì)算 27

4、4.7 截面的最大彎矩組合 284.8 筒體和裙座危險截面的強(qiáng)度與穩(wěn)定性校核 304.9 筒體和裙座水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核 314.10 基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計(jì) 324.11 地腳螺栓計(jì)算 33第5章設(shè)計(jì)結(jié)果匯總35參考文獻(xiàn)37第1章工藝綜述1.1 流程的設(shè)計(jì)及說明自罐區(qū)來的渣油、自預(yù)處理裝置的加氫尾油和自罐區(qū)來的加氫尾油經(jīng)過速度、 溫度、壓力監(jiān)測裝置，經(jīng)過自動流量控制、通過管道混合器混合，進(jìn)入原料油緩 沖罐；自一段提升管近入返回線、二段提升管進(jìn)料返回線、開工循環(huán)線、油漿返 塔線來的油和開工循環(huán)油經(jīng)過截止閥之后分為兩部分，第一部分經(jīng)過 102-100-P-2045-4.0A1-ST 進(jìn)入原料油緩沖罐，第二部分經(jīng)

5、過 102-100-P-2045A-4.0A1-ST進(jìn)入回?zé)捰凸?，在原料油緩沖罐中緩沖，其緩沖過程 中產(chǎn)生的油氣排至102-7-201 ,沉降后的油經(jīng)過原料升壓泵升壓。經(jīng)過流量自動控制之后作為原料油輸送至102-E-205。自102-T-201來的回?zé)捰瓦M(jìn)入回?zé)捰凸薹磻?yīng)，回?zé)捰凸拗挟a(chǎn)生的油氣經(jīng)過截 止閥的控制，其中一部分經(jīng)102-100-P-2046-4.0A1-HI 流入102-T-201 ,另一部分 經(jīng)102-100-P-2046A-4.0A1-PP至管P-2016其中產(chǎn)生的回?zé)捰屯ㄟ^溫度和速度的 監(jiān)測，一部分通過截止閥至管 P-2037,另一部分回?zé)捰屯ㄟ^回?zé)捰捅蒙龎褐蠓?為兩部分，其

6、中一部分通過流量自動控制系統(tǒng)輸送至102-T-201 ,另一部分回?zé)捰屯ㄟ^截止閥控制與來自FL0-5001的沖洗油混合后經(jīng)過換熱器降溫并通過溫度觀測 裝置達(dá)到一定溫度標(biāo)準(zhǔn)之后分兩部分流出，第一部分經(jīng)過流量自動控制系統(tǒng)進(jìn)入 102-T-201 ,第二部分經(jīng)過流量控制裝置之后流入管P-2011,此時來自102-E-205的原料油進(jìn)入換熱裝置作為冷凝液，被加熱之后與來自FL0-5001的沖洗油混合流入至 102-E-206。在換熱過程中，被冷凝的回?zé)捰偷臏囟茸鳛閭魉土客ㄟ^溫度檢測控制系統(tǒng)影 響原料油的流量，當(dāng)被冷凝的回?zé)捰偷臏囟雀哂跇?biāo)準(zhǔn)溫度，原料油經(jīng)過換熱器時 回?zé)捰屠淠?，若被冷凝的回?zé)捰偷臏囟鹊陀?/p>

7、標(biāo)準(zhǔn)溫度，原料油不經(jīng)過換熱器直接 被排至 102-E-206.1.2 工藝流程圖見分儲部分汽提塔及柴油冷卻部分工藝管道及儀表流程圖第2章塔設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)2.1 已知參數(shù)主要基礎(chǔ)數(shù)據(jù):表2-1二硫化碳和四氯化碳的物理性質(zhì)項(xiàng)目分子式分子量沸點(diǎn)(°C)3密度(g/cm )一硫化碳CS27646.51.260四氯化碳CC1415476.81.595表2-2液體的表面壓力(T (單位：mN/m)溫度(°C)46.55876一硫化碳28.526.824.5四氯化碳23.622.220.2表2-3常壓下的二硫化碳和四氯化碳的氣液平衡數(shù)據(jù)液相中一硫化碳摩爾 分率x氣相中一硫化碳摩爾 分率y

8、液相中一硫化碳摩爾 分率x氣相中一硫化碳摩爾 分率y000.39080.63400.02960.08230.53180.74700.06150.15550.66300.82900.11060.26600.75740.87900.14350.33250.86040.93200.25800.49501.01.02.2 選塔依據(jù)工業(yè)上，塔設(shè)備主要用于蒸儲和吸收傳質(zhì)單元操作過程。對于一個具體的分 離過程，通常按以下五項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行綜合評價：(1)通過能力大，即單位塔截面能夠處理得氣液負(fù)荷高；(2)塔板效率高；(3)塔板壓降低；(4)操作彈性大；(5)結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低。而篩板塔是現(xiàn)今應(yīng)用最廣泛的一種塔型

9、，設(shè)計(jì)比較成熟，具體優(yōu)點(diǎn)如下：(1)結(jié)構(gòu)簡單、金屬耗量少、造價低廉。(2)氣體壓降小、板上液面落差也較小。(3)塔板效率較高， 改進(jìn)的大孔篩板能提高氣速和生產(chǎn)能力，且不易堵塞塞 孔。2.3 精微流程的確定二硫化碳和四氯化碳的混合液體經(jīng)過預(yù)熱到一定的溫度時送入到精儲塔，塔 頂上升蒸氣采用全凝器冷若冰霜凝后，一部分作為回流，其余的為塔頂產(chǎn)品經(jīng)冷 卻后送到貯中，塔釜采用間接蒸氣再沸器供熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送入貯槽。2.4 塔的物料衡算(1)料液及塔頂塔底產(chǎn)品含二硫化碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)xF =0.46xD =0.95xw = 0.05(2)平均分子量MF=0.4676(1-0.46)154 = 118.12

10、kg/molMF=0.9576(1-0.95)154 = 79.9kg/molMF=0.0576(1-0.05)154 = 150.1kg/mol(3)物料衡算 每小時處理摩爾量廣4000 , .F 二 二33.86kmol h0.46 76 0.54 154總物料衡算D W 二F 易揮發(fā)組分物料衡算0.95D 0.05W = 0.46F 聯(lián)立以上三式可得：D =15.43kmol. hW =18.43kmol hF =33.86kmol h2.5 塔板數(shù)的確定(1)根據(jù)二硫化碳和四氯化碳的氣液平衡數(shù)據(jù)作出x-y圖，如圖2-1所示(2)進(jìn)料熱狀況參數(shù)q =1q線方程 =Xf =0.46 最小回

11、流比Rmin及操作回流比R因?yàn)槭桥蔹c(diǎn)進(jìn)料，對于二硫化碳與四氯化碳混合液，由相平衡數(shù)據(jù)可得到不 同的相對揮發(fā)度00296 1 i1+ ： i -10.0296=0.0823 = ： i=2.930.8604 : 21:2-10.8604=0.932 = : 2=2.23_ 1二二2 ： 1十二 21 =-2.93 2.23 =2.58=0.69二 x _2.58 0.4611-1 x - 12.58 - 10.460.260.23= 1.13_ Xd - yq _ 0.95 -0.69in = yq - xq = 0.69 -0.46取操作回流比R=1.8Rmin=1.8 1.13=2.034精

12、微段操作線方程R Xc 2.0341yn 1 =x =xn 0.95 = 0.67xn 0.313R 1 R 1 2.034 12.034 1R.LR一DL= RD =2.034 15.43 = 31.385L=L F =31.385 33.86=65.245提儲段操作線方程ym 165.245xm65.245-18.4318.4365.245-18.430.05 = 1.394xm -0.02利用圖解法求得理論板層數(shù)，理論 10層，第6級為加料板，故精儲段理論版層數(shù)為5,因?yàn)樵俜衅飨喈?dāng)于一層理論板，故提儲段理論板層數(shù)為4精儲段塔板數(shù)N精= =8.33,即取為9層 0.6提儲段塔板數(shù)N提= =

13、6.67 ,即取為7層 0.6全塔實(shí)際板數(shù)Np= =15,即取為16層 p 0.6XDXDXW圖2-1理論板層數(shù)的圖解法2.6塔工藝條件及物性數(shù)據(jù)計(jì)算(1)操作壓強(qiáng)的計(jì)算Pm塔頂壓強(qiáng)：P=101.3取每層塔板壓降 P=0.9kPa則:進(jìn)料板壓強(qiáng)：PF=101.3+9 0.9=109.4kPa塔釜壓強(qiáng)：Pw=101.3+16 0.9=115.7kPa精微段平均操作壓強(qiáng):101.3 109.42= 105.35 kPa提儲段平均操作壓強(qiáng):Pm =109.4 115.72= 112.55 kPa(2)操作溫度的計(jì)算近似取塔頂溫度為46.5 C,進(jìn)料溫度為58 C,塔釜溫度為76 C精微段平均溫度t%

14、 =叱短=46W8= 52.25 C m( )22提儲段平均溫度tm提=如士 = 58二至=67 Cm(壇)22(3)平均摩爾質(zhì)量計(jì)算塔頂摩爾質(zhì)量的計(jì)算：由xD=y1=0.95 ,查平衡曲線，得x1=0.897;MVDm =0.95 76 (1-0.95) 154 = 79.9kg/kmolM LDm = 0.897 x 76 + (1-0.897) x 154 = 84.03kg/kmol ;進(jìn)料摩爾質(zhì)量的計(jì)算：由平衡曲線查得，Xf=0.46, yF=0.693;MVFm = 0.693父 76+(10.693)父 154 =99.95kg/kmol ；MLFm =0.46父76 +(1-0

15、.46)父154 =118.12kg/kmol ;塔釜摩爾質(zhì)量的計(jì)算：由平衡曲線查得，xW=0.05, yW=0.13;MVWm =0.13 76 (1 -0.13) 154 = 143.86kg/kmolM LWm = 0.05 76 (1 -0.05) 154 = 150.1kg/kmol精微段平均摩爾質(zhì)量：79.9 99.95M Vm(精)= =89.93kg/kmol84.03 118.12M Lm(精)=101.08kg/kmol ；提儲段平均摩爾質(zhì)量：M Vm"是)99.95 143.86= 121.91kg/kmol;M Lm偎)118.12 150.1= 134.11

16、kg/kmol;（4）平均密度計(jì)算:表2-4不同溫度下CS2-CCl4的密度及質(zhì)量分?jǐn)?shù)列表位置溫度（°C ）3PS2 pg/m )一 ，3 .吃i4)(kg/m )塔頂46.512241543進(jìn)料口 5812061508塔釜7611771485液相密度：I塔頂部分依下式：分 率）1_ - A . ?BLm: LA丁 LB(2-1)其中 *0.9 , % =0.1 ;n進(jìn)料板處10.90.1=+=：LDm1224 1543由加料板液相組成PLDm =1.25M103kg/m3 ；其中 «af=0.3 得 /f =0.7 ;,:汕+"= % =1.4/3：LFm 12

17、60 1508m塔釜處液相組成其中 、：AW=0.025,得鵬=0.975;10.025 0.975=+=11771485PLWm=1.48M103kg/m3；故精儲段平均液相密度:丁 Lm（精）=提儲段的平均液相密度:1.25 103 1.4 103=1325kg/m 3P 舊 一, Lm （提）一_ 3_1.4 101.48 103- =1440kg/m 3氣相密度PVm :105.35 89.938.314 (52.25 273.15)=3.502kg/m3I精儲段的平均氣相密度r.pmMVm（精）：Vm（精）=一右RT精R提儲段的平均氣相密度PmMV似a=112.55"21.

18、91= 4.852kg/m 3()RT提8.314 x (67 +273.15)液體平均表面張力仃m的計(jì)算表2-5不同溫度下CS2-CCl4的表面張力位置溫度（°C）o(cs2)(mN/m )由=0.64( mN/m)塔頂46.528.41623.669進(jìn)料口 5826.75922.286塔釜7624.08920.067液相平均表面張力依下式計(jì)算，二 Lmxii=1（2-2） 塔頂液相平均表面張力的計(jì)算由tD =46.5 C查手冊得：仃LDm =0.897-28.416 + （1-0.897產(chǎn)23.669= 27.927mN/m ; 進(jìn)料液相平均表面張力的計(jì)算由tF=58C查手冊得：

19、仃LFm =0.46 父 26.759 +（1 -0.46）父 22.286 = 24.344mN/m ; 塔釜液相平均表面張力的計(jì)算由tW=76C查手冊得：仃LWm = 0.05 x 24.089 + (1 - 0.05)父 20.067 = 20.268mN/m ;則精儲段液相平均表面張力為：27.927 24.344 ,m m（精）=26.136mN/m提儲段液相平均表面張力為：24.344 20.268 , =22.306mN/m（6）液體平均粘度的計(jì)算Im 液相平均粘度依下式計(jì)算，(2-3)塔頂液相平均粘度的計(jì)算，由tD =46.5 C查手冊得：Na =0.33mPaLs , % =

20、0.71mPaLs ;/Dm = 0.897m 0.33+0- 0.897 產(chǎn) 0.71 = 0.369mPa_s ;進(jìn)料板液相平均粘度的計(jì)算：由tF =58C手冊得：Ra =0.28mPa|_s ,1=0.64mPa|_s ;%m = 0.46 M 0.28 +(1 -0.46 產(chǎn) 0.64 = 0.474mPaUs ;塔釜液相平均粘度的計(jì)算：由tw =76C查手冊得：Ra =0.25mPa|_s , NB =0.51mPaLs ;LWm =0.05 0.251 - 0.050.51 = 0.497mPaUs2.7精微塔氣液負(fù)荷計(jì)算精儲段V =(R 1)D =(2.034 1) 15.43

21、=46.815kmol/hVM Vm(精)46.815 父 89.93 八 3 ,Vs =0.334m /s3600 Pym(精)3600 M 3.502L = RD = 2.03415.43 = 31.385kmol/hLM Lm便) 31.385101.08二 3Ls =0.665 10 m /s3600： 0 精3600 1325Lh-33=36000.66510=2.394m /h提儲段:=V = 46.815kmol/hVs%)VMVm作46.815121.91 八。-3/:=0.327m /s3600Pm產(chǎn))3600M4.852)L =L+F=31.385+33.86=65.245

22、kmol/hLMLmg1 62.245134.11. 3Ls = = 1.68810& m3/s360境通、36001400Lh=3600 1.688 10 工=6.076m 3/h第3章塔設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1塔和塔板的主要工藝尺寸的計(jì)算塔徑D板間距HT=0.4m,取板上液層高度HL=0.07m 故:精儲段：已知全塔空塔氣速為0.8m/s按下式計(jì)算塔徑D=4Vsu(3-1)所以塔徑D1c 4Vs 2 D= s,二 u將塔徑圓整為0.8m 則塔的橫截面積14 0.334 20.729m3.14 0.8At二 D23.14 0.82_2= 0.502m2提儲段：已知全塔空塔氣速為0.8m/

23、s所以塔徑D1D=4r14 0.327 2=0.722m3.14 0.8將塔徑圓整為0.8m 則塔的橫截面積為_ _ 2D22=0.502m4溢流裝置采用單溢流、弓形降液管、平形受液盤及平形溢流堰，不設(shè)進(jìn)流堰。各計(jì)算 如下：精儲段:I溢流堰長lw：取堰長lw=0.7D,即lw =0.7 0.8 = 0.56mn出口堰高由 lw/D=0.7,Lh lw2 3949T = 10.20m ,查手冊知：E為1.020.56依下式得堰上液高度:how2.841000E(臺)lw(3-2)則有how2.841000Lh 22.84E(丁)3 -lw10002.394 2q乂1.02父()'3 =0

24、.0076m ;0.56堰高h(yuǎn)w依下式計(jì)算hW = hL - hOW(3-3)則有hW = hL _ hOW = 0.07 0.0076 = 0.0624m ；m降液管寬度Wd與降液管面積Af由lw/D=0.7查手冊得= 0.15(3-4)Af0.091AT(3-5)故Wd =0.15 D=0.15 M0.8=0.12m； _2Af =0.091% = 0.091 父 0.502 = 0.046m2 ;降液管內(nèi)液體的停留時間依下式計(jì)算AHLSAf HtLS(3-6)0.046 0.4 5= 27.67s , 0.665 10停留時間>5s,故降液管尺寸符合要求IV降液管底隙高度h0取液體

25、通過降液管底隙的流速u0=0.08m/s ,降液管底隙高度ho依下式計(jì)算,取 h = 0.02m提儲段：溢流堰長lw :出口堰高h(yuǎn)wl'w/D=0.7,堰上液高度:h0 =jh0=iLSWu0LS(3-7)wuo0.665 104-0.0148m0.56 0.08取 lW=0.7D，即：lW =0.7 M0.8 = 0.56m .(r = -777- = 25.89m 查手冊知 E 為 1.03lw0.562.5h；w=1E(*竺4 M 1.03 q6076)% = 0.0143m；10000.56hW =0.07 -0.0143 = 0.0557m ;m降液管寬度Wd與降液管面積a；

26、有l(wèi)'w/D'=0.7查手冊得=0.15,A/ =0.091 ;At，故:Wd =0.15 D =0.15 0.8=0.12m; Af = 0.091 0.502 = 0.046m2IV降液管底隙高度h0)0.046 0.410.9s1.688 10AHT -；-L停留時間T >5s,故降液管尺寸合理 取液體通過降液管底隙的流速U0=0.08m/s降液管底隙高度h0'_3Ls1.688 10h0 =1-0.0377mlwu00.56 0.08塔板布置取邊緣區(qū)寬度 WC =0.035m ,安定區(qū)寬度 Ws =0.065m 精儲段：依下式計(jì)算開孔區(qū)面積A: =2180

27、(3-8)其中故:x=D.(Wd Ws)2R 二 D -Wc2Aa =20.215 , 0.3652 - 0.2152”-(0.12 0.065) =0.215m2竺-0.035 -0.365m22二 0.3652. 0.215arcsin 1800.365=0.295m2;提儲段：依下式計(jì)算開孔區(qū)面積A0f = 2 x'VR122i _'2 .-x R sin180其中D '0.8x = (Wd +Ws) = -(0.12 +0.065) = 0.215m22(D0.8R =-Wc =- 0.035 = 0.365m22Aa =20.215、. 0.3652 -0.2

28、152二 0.36518020.2152一 arcsin= 0.295m0.365 塔板布置及浮閥數(shù)目與排列 取閥孔動能因子F。=10,計(jì)算閥孔氣速 閥孔氣速依下式計(jì)算(3-9)F°u0 ;精微段:F。11u0 一 ：v -3.502=5.88m s提儲段:F011=4.99 m. s4Vs,&d0u0塔板上的篩孔數(shù)N 篩孔數(shù)依下式計(jì)算(3-10)精微段:N=*二 doUo4 0.3343.14 0.0392 5.88=48個提儲段:N 二%=4 0.327. 55個二 d；u0 3.14 0.0392 4.99浮閥排列方式采用等邊三角叉排 閥控中心距依下式計(jì)算t = d00

29、.907AaA0(3-11)工,0.907Aa0.907 0.295t =d0，a =0.039.； 0.0846m A'0.0568取t為75mm排得數(shù)為57個。對精微段，按N=57重新核算孔速及閥孔動能因數(shù)，依式(2-12)和(2-13)計(jì)4 0.334u0 =24.908m . s, F0 -4.908 ,3.502 =9.18二 0.039 57閥孔動能因數(shù)扔在912范圍內(nèi)。塔板開孔率=-0®- 100% =16.30%Uo 4.908對提儲段，按N=57重新核算孔速及閥孔動能因數(shù)，依式(2-12)和(2-13)計(jì)，4 0 327u0 =沼=4.805m/s, F0

30、-4.805 . 4.852 -10.58二 0.03957閥孔動能因數(shù)變化不大，仍在 912范圍內(nèi)。塔板開孔率=-0且 100% = 16.65%u04.805圖3-1閥孔排布圖塔有效高度 精儲段Z(精)= (9-1) M0.4 =3.2 m 提儲段有效高度Z(提)=(7-1)x0.4=2.4m 精儲塔的有效高度Z= (16-1) x0.4=6m ,3.2篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算 氣體通過浮閥塔板的壓力降:hp = hc hi h-(3-12)干板阻力：由下式計(jì)算干板阻力精微段:提儲段:精微段:(3-13)73.1uoc =1.8254.42m/s, 4.852Uoc<Uo,用下式計(jì)算干板阻

31、力hc =5.34:vU22：lg(3-14)2則有hc = 5.34 1.=0.025 m液柱2 1325 9.8提儲段：Uoc<Uo,用式(2-17)計(jì)算干板阻力，即有4.852 4.99hc =5.34=0.023 m孤柱2 1440 9.8板上充氣液層阻力由圖查得充氣系數(shù) 為為0.57,由下式計(jì)算hi = ；。7(3-15)精儲段：hl = 0.57 父 0.07 =0.0399m 液柱提儲段：hl =0.57x0.07 =0.0399m 孤柱 液體表面張力所造成的阻力此阻力很小，忽略不計(jì)，由式(2-15)得到，與氣體流經(jīng)一層浮閥塔板的壓力 降所相當(dāng)?shù)囊褐叨葹榫珒Χ危篽p =0

32、.025+0.0399 =0.0649m 液柱提儲段：1% =0.023+ 0.0399 = 0.0629m 孤柱 p則單板壓降A(chǔ)P依下式計(jì)算p =hp：Lg(3-16)精儲段：P =0.0649 1325 9.8 = 842.73Pa提儲段：P =0.0629 1440 9.8 = 887.64Pa液泛為了防止液泛現(xiàn)象的發(fā)生，要求控制降液管中清液層高度Hd 三(Ht hw)(3-17)Hd可用下式計(jì)算Hd =hp hl hd(3-18) 與氣體通過塔板的壓力降所相當(dāng)?shù)囊褐叨萮p：前已算出。精儲段：hp =0.0649m 液柱提儲段：hp =0.0629m 液柱 液體通過降液管的壓頭損失，因

33、不設(shè)進(jìn)口堰，按下式計(jì)算(3-19)精儲段:hd =0.153(L)2mlwho30.665 102工、,七八hd =0.153() =5.39x10 m0.56 0.02提儲段:31.688 ) 1024、/七nhd =0.153()2 =9.78x10 m 減枉0.56 0.0377 板上液層高度：前已選定板上液層高度為h_=0.07m ,則由式(2-21)精微段:Hd =0.0649 0.07 0.000539 = 0.135m提儲段：Hd =0.0629 0.07 9.78 10 = 0.134m取4 =0.5又已選定 Ht =0.4m, hw(精)=0.0624m, hw(提)=0.0

34、557m 由式(2-20)精儲段：(HT hw) -0.5 (0.4 0.0624) = 0.231mHd <®(Ht +hw),符合防止液泛的要求。提儲段：''(Ht hw) =0.5 (0.4 0.0557) = 0.228mHd <®(Ht +hw),符合防止披之的要求。霧沫夾帶按下式計(jì)算泛點(diǎn)率泛 點(diǎn) 率(3-20)及(3-21)精儲段：板上液體流經(jīng)長度 Zl由下式計(jì)算1.36LsZLKCfN100%0.78KCFAT100%Zl =D -2Wd(3-22)則有Zl = D-2Wd =0.8 -2 0.12 =0.56m板上液流面積Ab由下

35、式計(jì)算Ab - AT _2Af(3-23)則有Ab = AT -2Af =0.502-2 0.046 = 0.41m2取物性系數(shù)K=0.85,查得泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)Cf =0.117，將以上數(shù)值代入兩式。0.334泛點(diǎn)率=3.5021325 -3.5021.36 0.665 10與 0.56 100% . 43.41%0.85 0.117 0.413.5020.334泛點(diǎn)率=0.327泛點(diǎn)率=4.8521440 一 4.8521.36 1.688 10，0.56 100% ; 50.21%0.85 0.116 0.411325 - 3.502 100% = 44.15% 0.78 0.85 0.11

36、7 0.502兩式算出的泛點(diǎn)率均在70%以下，故知霧沫夾帶量能夠滿足 eV <0 . kegt) k包 的要求。提儲段：板上液體流經(jīng)長度Zl=D -2Wd -0.8 -2 0.12 -0.56m板上液流面積 Ab =4 -2A'f =0.502-2 0.046 = 0.41m2取物性系數(shù)K=0.85,查得泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)Cf =0.116，將以上數(shù)值代入兩式。4.852KCfA1.36LsZl 100%0.327泛點(diǎn)率=1440 一 式852 100% = 49.25%0.78 0.85 0.116 0.502兩式算出的泛點(diǎn)率均在70%以下，故知霧沫夾帶量能夠滿足4<0.klg

37、液)k/會的要求。3.3塔板負(fù)荷性能圖霧沫夾帶線精微段：由下式計(jì)算按泛點(diǎn)率為70%+算如下,Vs3.5021325 -3.5021.36Ls 0.56 100% =0.70.85 0.117 0.41整理得0.0515Vs+0.762Ls=0.0285(3-24) 霧沫夾帶線為直線則在操作范圍內(nèi)任取兩個值，算出相應(yīng)的Vs,可作霧沫火帶線表3-1精微段霧沫夾帶線數(shù)據(jù)Ls(m3/s)0.0010.01Vs (m3Is)0.5380.405提儲段:由式(2-27),按泛點(diǎn)率為70%+算如下,4.852Vs：；1.36Ls 0.56100% -0.71440 - 4.8520.85 0.116 0.4

38、1整理得0.0581Vs+0.762Ls=0.0283(3-25) 霧沫夾帶線為直線則在操作范圍內(nèi)任取兩個值，算出相應(yīng)的Vs,可作霧沫火帶線表3-2提儲段霧沫夾帶線數(shù)據(jù)3Ls (m /s)0.0010.01-3,Vs (m Is )0.4740.356液泛線(Ht hw) = hc hL hi hd ho由上式確定液泛線，忽略式中ho,可得(Hthw) =5.340.1534)21 who(1；o)hw2.841000E(*23：w(3-26)因物系一定，塔板結(jié)構(gòu)尺寸一定，則H/、h。、Pv、心、%及6等均為定值,而U0與Vs又有如下關(guān)系，即見=當(dāng)一，式中閥孔數(shù)N與孔徑d。亦為定值，因此可二

39、d0N將上式簡化,aV；=b-cLS-dL；3精帽段：整理得0.157V2=0.133 1219.71lS3或V：=0.847 一 7768.85L2S 一 L/(3-27)在操作范圍內(nèi)取若干個值，算出相應(yīng)的 Vs值：表3-3精微段液泛線數(shù)據(jù)3Ls(m /s )0.0010.0040.007一一3 一Vs(m /s )0.8600.6860.317提儲段：整理得0.2VS2=0.1406 343.27L2s -1.57L：32或V2=0.7O31716.35SL7.85ls3(3-28)在操作范圍內(nèi)取若干值，算出相應(yīng)的 Vs的值：表3-4提儲段液泛線數(shù)據(jù)3Ls(m /s )0.0010.004

40、0.007Vs(m3/s )0.7890.6910.576液相負(fù)荷上限線液體的最大流量應(yīng)保證在降液管中停留的時間不低于35S,液體在降液管內(nèi)停留的時間為.3600Af HT3 3二 35sLh以6=5s作為液體在降液管中停留時間的下限，則 精儲段：.0.046 0.43 .Ls= 0.00368m / ss max5提儲段:,0.046 0.43 .Ls max =； =0.00368m /s5求出上限液體流量Ls值(常數(shù))，在Vs - Ls圖上液相負(fù)荷上限線為與氣體流量Vs無關(guān)的豎直線。 漏液線(氣相負(fù)荷下限線)一 5對于E型重閥，依Fo=UoJK=5計(jì)算，則u°=- - ：V已知

41、二，2一Vs = doNuo4則得Vs d；N 54.一 V以F0 =5作為規(guī)定氣體最小負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)，則: 精儲段：VS min=d；Nu0=d；N F- = 0.0392 57 -5 = 0.182m3/s4 ° ° 4 0 . ：V4. 3.502提儲段:VS min2'2 =d0 Nu0 =-d0 NFo0.0392 57 _5_ =0.154m3/s44.852據(jù)此作出與液體流量無關(guān)的水平漏液線液相負(fù)荷下限線取堰上液層高度how=0.006m作為液相負(fù)荷下線條件，依how的計(jì)算式計(jì)算出Ls 的下限值，依次作出液相下限線，該線為與氣相流量無關(guān)的豎直直線=0.00

42、62.84 E |3600( Ls 焉 f3 1000取E=1,則有精儲段：LS “min二 S006 M1000、I 2.84x1 /32 1W _f 6 f23600 12.84 /056 =0.00048m3/s3600提儲段:0.006 1000=II 2.84 父1 3 3600 12.84 J0.56 K 36000.00048m3/sVs/ m3 /h01234LO )0.90.80.70.60.50.40.30.20.1Vs / m3/hLs 103 / m3/h圖3-2精微段塔板負(fù)荷性能圖D4 0.334 3,14 15D3.14 0.44 0.665 10選取管徑規(guī)格為57

43、 5Ls 103 / m3/h圖3-3提儲段塔板負(fù)荷性能圖3.4接管設(shè)計(jì)接管尺寸由管內(nèi)蒸汽速度及體積、流量決定 塔頂蒸汽出口管徑取u=15m/s=0.168m查表選取管徑規(guī)格為194 5回流管管徑取 u=0.4m/s,=0.046m塔底進(jìn)氣管取 u=15m/s,選取管徑規(guī)格為D4 0,3273.14 15=0.167m194 5加料管管徑_ F Mf _33,86 109.035 7 33 1d 一 3600：lf - 3600 1400 一.取 u=1.5m/s選取管徑規(guī)格為D =4 7.33 103.14 1.5=0.0249m32 3料液排出管管徑, W Mw18.43146.984Lw

44、s3 -5.08 103600 LW 3600 1.48 10取 u=0.6m/s= 0.0329mD = 4LWT = 4 5.08 104一，二 u - 1 3.14 0.6選取管徑規(guī)格為38 3(6)其余儀表管徑其余儀表管徑選取管徑為,25 2.53.5塔總高度計(jì)算塔頂封頭采用橢圓封頭，公稱直徑 800mm總7劉受225mm內(nèi)表面積0.7566 m3,直邊 段高度h為25mm封頭高度H1 = H h =225 25 = 250mm塔頂空間塔頂間距HD =2Ht =2 0,4 =0.8m安裝除沫器后選取塔頂空間1.1m塔底空間釜液停留5min,塔底頁面至下一層塔板間距為1mHb塔底貯液量-

45、封頭容積塔橫截面積3-5 1,688 1060 -0.07961.5= 0.502+1.5=2.35m進(jìn)料板處板間距進(jìn)料板處安裝防沖設(shè)施，取進(jìn)料板處板間距 Hf = 800mm裙座考慮到再沸器，取裙座高度H2 =2m人孔一般每隔68層塔板設(shè)一個人孔，取人孔直徑450mm本塔中共有16塊塔板, 需設(shè)置2個人孔，在設(shè)置人孔處的板間距設(shè)為 H P = 600mm塔體總高度H 二:16-1 -1 -2 0.4 0.82 0.6 2.35 1.1 0.25 - 0.2 = 12.3m第4章塔設(shè)備的強(qiáng)度校核4.1 按設(shè)計(jì)壓力初步確定塔體的厚度取它的設(shè)計(jì)壓力為 0.2MPa,設(shè)計(jì)溫度小于100C,圓筒內(nèi)徑D

46、i=800mm ,取 圓筒材料為Q24a腐蝕余量C2取為2mm焊接接頭系數(shù)© = 0.85。設(shè)計(jì)溫度下Q245 的需用應(yīng)力，L1 =147MPa ,同體積算厚度按下式計(jì)算(4-1)PCD:二二72 k-R則有2 lc 1 -Pc0.2 8002 147 0.85-0.2=0.64mm加上厚度附加量并圓整，還應(yīng)考慮多種載荷作用，以及制造運(yùn)輸，安裝等等 因素，取筒體，封頭和裙座的名義厚度 5n均為8mm，=16n-c = 8-2 = 6mm4.2 確定危險截面位置塔的危險截面為，裙座基底 0-0截面；裙座人孔處1-1截面；裙座與塔體焊 縫處2-2截面4.3 塔的質(zhì)量載荷計(jì)算塔殼和裙座的質(zhì)

47、量圓筒質(zhì)量塔體圓筒總高度為：H0 -10.1mm1 =-(D(2 - Di2 )H0P鋼=2(0.8 1 62 - 0.82 戶10.仔 7.85父103 = 1609.25kg 44封頭質(zhì)量查得DN800mm壁厚8mm勺橢圓形封頭的質(zhì)量為47.11kg ,則m2 =47.11 2 94.22kg裙座質(zhì)量選用的是圓筒形裙座，所以裙座質(zhì)量實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案m3 =±(D； Di2 )HsP鋼=工(0.8162 0.82 )x2x 7.85x103 = 318.66kg 44m01Mmi m2 m3 =1609.25 94.22 318.66 = 2022.13kg塔內(nèi)構(gòu)件質(zhì)量查表得浮閥塔盤單

48、位質(zhì)量為75kg/m222m02= DiNp 75 = 0.8 16 75= 602.88kg44人孔、法蘭、接管與附屬物質(zhì)量ma =0.25moi =0.25 2022.13 505.53kg 保溫材料質(zhì)量m03為封頭保溫層質(zhì)量，取塔體保溫層厚度為100mmH 0 ： 22m03二 _2_ 2m03=4 Jr . 2、：s-D0)-0.81621m10.1m300+2m(0.1505-0.0796 /300n二=10.816 2 0.1 -914.04kgm03 = (V2-V1 )P2, V1 為不加保溫層 Di = 800mm 的V2為加保溫層后Di =1000mm的封頭容積，查表式中m

49、03為封頭保溫層質(zhì)量， 封頭容積，查表得V1=0.0796m3, 得 V2=0.1505m3平臺、扶梯質(zhì)量,22121-2 150 40 12.3m04 = -D。2、飛 2B - D0 2 syqp 7fHfr -2=7 0.816 2 0.1 2 0.9 - 0.816 2 0.1 =1304.19kg式中，B為平臺寬度，取B=0.9m, qp為平臺單位質(zhì)量為150kg/m2 ; H F為12.3m； qF為籠式扶梯單位質(zhì)量，為40kg/m, n為平臺數(shù)量(6)操作室塔內(nèi)物料質(zhì)量9兀 0一rm05= Di -Np： l Di h0 l Vf l44= 0.82 0.07 16 1382.5

50、 - 0.82 0.85 1382.5 0.0796 1382.544= 1478.35kg充水質(zhì)量二一2 一一mw = Di2H0：w 2Vf w4二 ，一 一 =- 0.80.85 10.1 1000 2 0.0796 1000 = 5233.44kg全塔操作質(zhì)量= 2022.13 602.88 914.04 1304.19 1478.35 505.53=6827.12kg全塔最小質(zhì)量mmin = m01 0.2m02 m03m04 - ma= 2022.13 0.2 602.88 914.04 1304.19 505.53-4866.47kg全塔最大質(zhì)量mmax = m01 m°2 m03 m04 ma mw= 2022.13 602.88 914.04 1304.19 505.53 5233.44=10582.21kg4.4 塔的自振周期計(jì)算塔的基本自振周期由下式計(jì)算(4-2)T1 -90.3