Φ丙烯精餾塔設(shè)計(jì)

1、更多相關(guān)文檔資源請?jiān)L HYPERLINK /lzj781219 /lzj781219 本畢業(yè)論文包含完整CAD設(shè)計(jì)文件以及仿真建模文件，資料請聯(lián)系68661508索要畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題 目 2600丙烯精餾塔設(shè)計(jì) 學(xué)院名稱 機(jī)械工程學(xué)院 2011年05 月 28 日畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 題 目： 2600丙烯精餾塔設(shè)計(jì) 起止時(shí)間： 2011 年 1月 6日至 2011年 5月31 日 2011年 1月 6 日本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告設(shè)計(jì)題目2600丙烯精餾塔設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目來源自 選設(shè)計(jì)題目類型工程設(shè)計(jì)起止時(shí)間2011/1/042011/5/31一、設(shè)計(jì)依據(jù)及研究意義：丙烯是

2、制造聚丙烯、丙烯酸酯、環(huán)氧氯丙烷、異辛醇等塑膠原料及聚丙烯晴等人造纖維或其他石化品之主要原料。其中用來制造汽油占大多數(shù)，在化學(xué)品用途中約有25%是用來制造其衍生物聚丙烯；另外亦多應(yīng)用在制造環(huán)氧丙烷、異丙醇、異丙苯和丙烯月青等等，一般人所熟知的許多消費(fèi)性商品如地毯、捆帶、汽車零件塑膠、玩具、漆料等，都是由丙烯制造出。二、設(shè)計(jì)主要研究的內(nèi)容、預(yù)期目標(biāo)（技術(shù)方案、路線）：本次設(shè)計(jì)的是丙烯精餾塔。設(shè)計(jì)包括的主要內(nèi)容：物料衡算、熱量衡算、塔設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)（塔內(nèi)徑、塔高、封頭、填料、進(jìn)出口接管及裙座等）等。并對其進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算及校核，繪制圖紙等。技術(shù)方案及路線：首先進(jìn)行物料衡算和熱量衡算，然后進(jìn)行塔設(shè)備的尺

3、寸計(jì)算，最后進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算和校核。三、設(shè)計(jì)的研究重點(diǎn)及難點(diǎn)：重點(diǎn)是：物料衡算、熱量衡算和塔設(shè)備的尺寸計(jì)算和確定以及強(qiáng)度計(jì)算和校核。難點(diǎn)是：一、其難點(diǎn)為塔內(nèi)的物料及熱量衡算，并對其進(jìn)行比較準(zhǔn)確的計(jì)算。二、由于本次設(shè)計(jì)的塔是滿足常壓下大能力的生產(chǎn)，其難點(diǎn)是對塔高、塔內(nèi)徑以及壁厚等進(jìn)行比較優(yōu)化的設(shè)計(jì)。三、由于本次設(shè)計(jì)的塔為高壓塔而且考慮了各種載荷，其難點(diǎn)是對塔體以及一些塔內(nèi)件的強(qiáng)度計(jì)算及校核。四、設(shè)計(jì)研究方法及步驟（進(jìn)度安排）：1月4日至1月8日：了解我們所要設(shè)計(jì)的試驗(yàn)裝置，為進(jìn)行設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備； 1月8日至1月17日：查閱資料，找設(shè)計(jì)依據(jù)，理出設(shè)計(jì)思路； 3月1日至4月10日：算數(shù)據(jù)，求得設(shè)計(jì)的各種依據(jù)

4、； 4月11日至5月12日：設(shè)計(jì)，畫出設(shè)計(jì)圖紙； 5月13日至5月26日；整理圖紙，進(jìn)行打印。寫出設(shè)計(jì)說明書并校核。 5月26日至5月29日：準(zhǔn)備答辯。五、進(jìn)行設(shè)計(jì)所需條件： 1、要有充分的資料（在圖書館查閱與尿素合成相關(guān)的書籍，進(jìn)行篩選，選出有用的信息）。 2、設(shè)計(jì)所需設(shè)計(jì)方法、軟件、工具等。六、指導(dǎo)教師意見： 簽名： 年 月 日2600丙烯精餾塔設(shè)計(jì)摘要：本次設(shè)計(jì)的是丙烯精餾塔，設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：選定精餾方案；進(jìn)行精餾塔的工藝計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和附屬設(shè)備的選型；將設(shè)計(jì)結(jié)果編寫成設(shè)計(jì)說明書，并繪制設(shè)計(jì)圖紙，翻譯英文文獻(xiàn)以及撰寫摘要。本項(xiàng)設(shè)計(jì)內(nèi)容的基本要求是：對任務(wù)書中已經(jīng)規(guī)定的塔型、操作條件以及所采

5、用的回流方式等須簡要論證其依據(jù)，對流程安排中合理利用熱能的可能性須作簡單分析、并繪制簡單的流程圖。 必須注意，設(shè)計(jì)開始通常只能對流程作初步安排，待整個(gè)計(jì)算完成后再作進(jìn)一步的修正，并作較全面的論述，繪制帶控制點(diǎn)的流程圖。工藝計(jì)算的主要內(nèi)容是：物料衡算確定產(chǎn)品的質(zhì)量、收率、流量；確定操作條件塔主要部位的壓力和溫度；精餾計(jì)算根據(jù)相平衡數(shù)據(jù)和分離要求確定回流比，計(jì)算板式精餾塔的實(shí)際板層數(shù)（或填料塔的填料高度），確定加料位置。關(guān)鍵詞：丙烯；精餾；工藝設(shè)計(jì)；塔設(shè)備 Abstract: What this design is the propylene rectifying tower, the desig

6、n content includes: Designates the selective evaporation plan; Carries on the rectifying tower the process design, the structural design and appurtenances shaping; Will design the result to compile the design instruction booklet, and draws up the design paper, the translation English literature as w

7、ell as the composition abstract. This design contents essential requirements are: The tower which already stipulated to the project description, the operating condition as well as select the backflow method and so on to prove its basis briefly, must make the simple analysis reasonably to the flow ar

8、rangement in using the heat energy possibility, and draws up the simple flow chart. Must pay attention, the design starts usually only to be able to make the preliminary arrangement to the flow, after treating the entire computation completes, makes the further revision again, and makes the comprehe

9、nsive elaboration, draws up the belt control point the flow chart. The process designs primary coverage is:Material balance - - determination product quality, receiving rate, current capacity; Determination operating condition - - tower main spot pressure and temperature; Selective evaporation compu

10、tation - - basis phase equilibrium data and separation request determination reflux ratio, computation beat rectifying tower actual plate layer (or absorption chamber padding highly), determination feeding position. key words: Propylene；selective evaporation；technological design；tower equipment 目 錄T

11、OC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc294163964 引言 PAGEREF _Toc294163964 h 1 HYPERLINK l _Toc294163965 1 塔盤設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc294163965 h 2 HYPERLINK l _Toc294163966 1.1 塔型選用 PAGEREF _Toc294163966 h 2 HYPERLINK l _Toc294163967 1.2 板間距HT PAGEREF _Toc294163967 h 3 HYPERLINK l _Toc294163968 1.3 塔徑計(jì)算 PAGEREF _Toc294

12、163968 h 4 HYPERLINK l _Toc294163969 1.3.1 精餾段塔徑D1 PAGEREF _Toc294163969 h 4 HYPERLINK l _Toc294163970 1.3.2 提餾段塔徑D2 PAGEREF _Toc294163970 h 6 HYPERLINK l _Toc294163971 1.3.3 總體塔徑D PAGEREF _Toc294163971 h 9 HYPERLINK l _Toc294163972 1.4 塔盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc294163972 h 9 HYPERLINK l _Toc294163973 1.4.

13、1 類型選用 PAGEREF _Toc294163973 h 9 HYPERLINK l _Toc294163974 1.4.2 降液裝置設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc294163974 h 10 HYPERLINK l _Toc294163976 1.4.3 標(biāo)準(zhǔn)塔盤選用及浮閥數(shù)排列 PAGEREF _Toc294163976 h 13 HYPERLINK l _Toc294163977 2 總體設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc294163977 h 14 HYPERLINK l _Toc294163978 2.1主要尺寸、參數(shù) PAGEREF _Toc294163978 h 14 HYPER

14、LINK l _Toc294163979 2.1.1 人孔 PAGEREF _Toc294163979 h 14 HYPERLINK l _Toc294163980 2.1.2 加料板空間高度Hf PAGEREF _Toc294163980 h 15 HYPERLINK l _Toc294163981 2.1.3 塔頂部空間高度Ha PAGEREF _Toc294163981 h 15 HYPERLINK l _Toc294163982 2.1.4 塔底部空間高度Hb PAGEREF _Toc294163982 h 15 HYPERLINK l _Toc294163983 2.1.5 支座高度

15、Hs PAGEREF _Toc294163983 h 15 HYPERLINK l _Toc294163984 2.1.6 封頭 PAGEREF _Toc294163984 h 15 HYPERLINK l _Toc294163985 2.1.7 總高 PAGEREF _Toc294163985 h 15 HYPERLINK l _Toc294163986 2.2 接管設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc294163986 h 15 HYPERLINK l _Toc294163987 2.2.1主管徑計(jì)算、選取 PAGEREF _Toc294163987 h 15 HYPERLINK l _Toc2

16、94163988 2.2.2 儀表、控制、報(bào)警等公用系統(tǒng)接管選用 PAGEREF _Toc294163988 h 19 HYPERLINK l _Toc294163989 2.2.3 接管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc294163989 h 19 HYPERLINK l _Toc294163990 2.3 裙座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc294163990 h 22 HYPERLINK l _Toc294163991 2.3.1 類型選用 PAGEREF _Toc294163991 h 22 HYPERLINK l _Toc294163992 2.3.2 材料 PAGEREF _To

17、c294163992 h 22 HYPERLINK l _Toc294163993 2.3.3 與封頭連接處的焊接結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc294163993 h 22 HYPERLINK l _Toc294163994 2.3.4 裙座上人孔、排氣孔、釜液出口接管及再沸器入口接管引出管通道 PAGEREF _Toc294163994 h 22 HYPERLINK l _Toc294163995 2.3.5 螺栓、環(huán)板、蓋板、筋板設(shè)置 PAGEREF _Toc294163995 h 22 HYPERLINK l _Toc294163996 2.3.6 裙座內(nèi)的梯子設(shè)計(jì) PAGEREF _T

18、oc294163996 h 23 HYPERLINK l _Toc294163997 2.3.7 保溫層、防火層 PAGEREF _Toc294163997 h 23 HYPERLINK l _Toc294163998 2.4 塔體內(nèi)部構(gòu)件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc294163998 h 23 HYPERLINK l _Toc294163999 2.4.1 塔釜結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc294163999 h 23 HYPERLINK l _Toc294164000 2.4.2 塔盤及支撐、連接結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc294164000 h 23 HYPERLINK l _Toc

19、294164001 2.4.3 出口堰，受液盤，槽，液封，降液裝置 PAGEREF _Toc294164001 h 24 HYPERLINK l _Toc294164002 2.4.4 梯子 PAGEREF _Toc294164002 h 24 HYPERLINK l _Toc294164003 2.5 塔體外部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc294164003 h 24 HYPERLINK l _Toc294164004 2.5.1 吊柱 PAGEREF _Toc294164004 h 24 HYPERLINK l _Toc294164005 2.5.2 吊耳 PAGEREF _Toc29

20、4164005 h 25 HYPERLINK l _Toc294164006 2.5.3 操作平臺 PAGEREF _Toc294164006 h 25 HYPERLINK l _Toc294164007 2.5.4 塔體外部扶梯設(shè)置 PAGEREF _Toc294164007 h 26 HYPERLINK l _Toc294164008 2.5.5 人孔、接管 PAGEREF _Toc294164008 h 27 HYPERLINK l _Toc294164009 2.6 保溫層，防火層 PAGEREF _Toc294164009 h 27 HYPERLINK l _Toc294164010

21、 2.6.1 材料 PAGEREF _Toc294164010 h 27 HYPERLINK l _Toc294164011 2.6.2 防火層設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc294164011 h 27 HYPERLINK l _Toc294164012 2.6.3保溫層設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc294164012 h 28 HYPERLINK l _Toc294164013 2.7 主要焊縫坡口設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc294164013 h 29 HYPERLINK l _Toc294164014 2.7.1 筒體環(huán)、縱焊縫 PAGEREF _Toc294164014 h 29 H

22、YPERLINK l _Toc294164015 2.7.2 封頭、圓筒對接焊接 （A類） PAGEREF _Toc294164015 h 29 HYPERLINK l _Toc294164016 2.7.3 接管與筒體、封頭焊接坡口 PAGEREF _Toc294164016 h 29 HYPERLINK l _Toc294164017 2.7.4 裙座與封頭對接焊坡口 PAGEREF _Toc294164017 h 30 HYPERLINK l _Toc294164018 2.7.5 冷凝器和再沸器的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc294164018 h 30 HYPERLINK l _To

23、c294164019 3 強(qiáng)度設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc294164019 h 31 HYPERLINK l _Toc294164020 3.1 厚度計(jì)算 PAGEREF _Toc294164020 h 31 HYPERLINK l _Toc294164021 3.1.1 筒體 PAGEREF _Toc294164021 h 31 HYPERLINK l _Toc294164022 3.1.2 橢圓封頭 PAGEREF _Toc294164022 h 32 HYPERLINK l _Toc294164023 3.2 塔體強(qiáng)度和穩(wěn)定性校核 PAGEREF _Toc294164023 h 33

24、 HYPERLINK l _Toc294164024 3.2.1 塔體自重 PAGEREF _Toc294164024 h 33 HYPERLINK l _Toc294164025 3.2.2 自振周期計(jì)算及共振可能性判斷 PAGEREF _Toc294164025 h 36 HYPERLINK l _Toc294164026 3.2.3 風(fēng)載荷 PAGEREF _Toc294164026 h 37 HYPERLINK l _Toc294164027 3.2.4 地震載荷 PAGEREF _Toc294164027 h 38 HYPERLINK l _Toc294164028 3.2.5 組合

25、彎矩 PAGEREF _Toc294164028 h 40 HYPERLINK l _Toc294164029 3.2.6 偏心載荷 PAGEREF _Toc294164029 h 42 HYPERLINK l _Toc294164030 3.3 裙座和塔殼體連接焊縫的強(qiáng)度校核 PAGEREF _Toc294164030 h 43 HYPERLINK l _Toc294164031 3.4 裙座強(qiáng)度和穩(wěn)定性校核 PAGEREF _Toc294164031 h 44 HYPERLINK l _Toc294164032 3.4.1 正常操作狀態(tài) PAGEREF _Toc294164032 h 44

26、 HYPERLINK l _Toc294164033 3.4.2 水壓試驗(yàn)狀態(tài) PAGEREF _Toc294164033 h 45 HYPERLINK l _Toc294164034 3.5 地腳螺栓設(shè)計(jì)計(jì)算 PAGEREF _Toc294164034 h 46 HYPERLINK l _Toc294164035 3.5.1 基礎(chǔ)環(huán)接觸應(yīng)力 PAGEREF _Toc294164035 h 46 HYPERLINK l _Toc294164036 3.5.2 地腳螺栓設(shè)計(jì)計(jì)算 PAGEREF _Toc294164036 h 47 HYPERLINK l _Toc294164037 3.5.3

27、地腳螺栓座及基礎(chǔ)環(huán) PAGEREF _Toc294164037 h 47 HYPERLINK l _Toc294164038 3.6 開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 PAGEREF _Toc294164038 h 49 HYPERLINK l _Toc294164040 3.7 人孔法蘭校核 PAGEREF _Toc294164040 h 50 HYPERLINK l _Toc294164041 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc294164041 h 54 HYPERLINK l _Toc294164042 謝 辭 PAGEREF _Toc294164042 h 55 HYPERLINK l _Toc2941

28、64044 文獻(xiàn)翻譯 PAGEREF _Toc294164044 h 56 引言石油是發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)和建設(shè)的主要物質(zhì)，產(chǎn)品種類繁多，用途極廣。精細(xì)化工的產(chǎn)生和發(fā)展與人們的生活和生產(chǎn)活動緊密相關(guān)。我國的有機(jī)化工原料工業(yè)起步較晚，隨著新油田的相繼開發(fā)和新煉油廠的陸續(xù)建設(shè)，與此同時(shí)，對天然氣資源的利用，也取得了長足進(jìn)展。丙烯是重要的化工原料，美國將生產(chǎn)量的二分之一用于制造化工產(chǎn)品，余下的大部分則與異丁烷反應(yīng)制造汽油中所需要的烷化物。由丙烯可以得到大量的化工產(chǎn)品，如聚丙烯、丙烯酸、丙烯腈、環(huán)氧丙烷、丙酮等。近年來，由于丙烯下游產(chǎn)品的快速發(fā)展，極大的促進(jìn)了中國丙烯需求量的快速增長。到2010年，中國將不斷

29、新增大型乙烯生產(chǎn)裝置，同時(shí)煉廠生產(chǎn)能力還將繼續(xù)擴(kuò)大，這將增加丙烯的產(chǎn)出。當(dāng)前各煉廠的氣體分離裝置大部分仍然采用精餾分離。蒸餾是分離液體混合物的典型單元操作，其基本原理是利用被分離的各組分的揮發(fā)度不同，即各組分在同一壓力下具有不同的沸點(diǎn)將其分離的。塔設(shè)備是能夠?qū)崿F(xiàn)蒸餾的氣液傳質(zhì)設(shè)備，廣泛應(yīng)用于化工、石油化工、石油等工業(yè)中，其結(jié)構(gòu)形式基本上可以分為板式塔和填料塔兩大類。板式塔用途較廣，它是逐級接觸式的氣液傳質(zhì)設(shè)備。浮閥塔的優(yōu)點(diǎn)是：生產(chǎn)能力大、操作彈性大、塔板效率高、氣體壓強(qiáng)降及液面落差較小、塔的造價(jià)低。浮閥塔已成為國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的塔型。1 塔盤設(shè)計(jì)1.1 塔型選用 板式塔種類多，根據(jù)塔板上氣液接觸

30、元件的不同，可分為篩板塔、舌形塔、穿流多孔塔板、浮動噴射塔等多種。隨著石油、化學(xué)工業(yè)的迅速發(fā)展，又開發(fā)使用了一些新型塔板，如斜孔塔板、S 型板、導(dǎo)向篩板、網(wǎng)孔篩板、大孔篩板、浮閥-篩板復(fù)合塔板、旋流塔板、旋葉塔板、角鋼塔板等。目前精餾過程常用的板式塔為浮閥塔、篩板塔和泡罩塔，前兩者使用尤為廣泛。由于浮閥塔具有下述特點(diǎn)，從而得以廣泛應(yīng)用： 1.處理能力大，生產(chǎn)能力比圓形泡罩塔提高2040%，接近于篩板塔。 2.操作彈性大，因?yàn)楦￠y開度可自由變化，氣縫速度幾乎不變，在較寬的流量范圍內(nèi)包成較高的效率，其操作彈性可達(dá)到59,比篩板、泡罩和舌型塔盤大許多。 3.板效率高，由于氣液接觸良好，蒸汽以水平方向

31、吹入液層，氣液充分接觸，霧沫夾帶少，板效率可以比泡罩塔高15%。 4.塔板壓降小，氣流通過浮閥時(shí)，只有一次收縮、擴(kuò)大及轉(zhuǎn)彎，故塔板壓力降比泡罩塔低。在常壓塔中每層塔板的壓力降一般為400666.6 Pa，由于壓力降小，降液管中積液高度較小，加上霧沫夾帶也較少，故塔板間距可以縮小。 5.液面落差較小，浮閥形狀簡單，可降低液面落差，因而蒸汽分布較均勻。 6.操作周期較長，由于閥盤大多用不銹鋼制造，加之閥片不停的浮動所以不易積垢堵塞，故操作周期較泡罩塔長，清理液省工時(shí)。 7.結(jié)構(gòu)較簡單，與泡罩相比，浮閥閥片的制造安裝容易，且省料，故制造費(fèi)用僅為泡罩塔盤的60%80%。根據(jù)浮閥塔的上述特點(diǎn)，以及文獻(xiàn)【

32、6】關(guān)于各種塔盤在相對塔板效率、塔板壓降、生產(chǎn)能力、操作彈性方面的比較，可選用浮閥塔。具體流程圖如下： 圖1.1 精餾塔的工藝流程簡圖工藝流程：原料液由高位槽經(jīng)過預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入精餾塔內(nèi)。操作時(shí)連續(xù)的從再沸器中取出部分液體作為塔底產(chǎn)品(釜?dú)堃?再沸器中原料液部分汽化,產(chǎn)生上升蒸汽,依次通過各層塔板。塔頂蒸汽進(jìn)入冷凝器中全部冷凝或部分冷凝,然后進(jìn)入貯槽再經(jīng)過冷卻器冷卻。并將冷凝液借助重力作用送回塔頂作為回流液體,其余部分經(jīng)過冷凝器后被送出作為塔頂產(chǎn)品。為了使精餾塔連續(xù)的穩(wěn)定的進(jìn)行,流程中還要考慮設(shè)置原料槽。產(chǎn)品槽和相應(yīng)的泵,有時(shí)還要設(shè)置高位槽。為了便于了解操作中的情況及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題和采取相應(yīng)的措施

33、,常在流程中的適當(dāng)位置設(shè)置必要的儀表。比如流量計(jì),溫度計(jì)和壓力表等,以測量物流的各項(xiàng)參數(shù)。1.2 板間距HT 氣液負(fù)荷和塔徑一定，增加板間距可減少霧沫夾帶并提高操作彈性，但塔高的增加，會增加金屬消耗量，增加塔基、支座等的負(fù)荷，從而增加全塔的造價(jià)。板間距與塔徑之間的關(guān)系，應(yīng)通過流體力學(xué)驗(yàn)算，權(quán)衡經(jīng)濟(jì)效益，反復(fù)調(diào)整，作出最佳選擇。選用HT時(shí)應(yīng)考慮到如下幾點(diǎn)：HT直接影響塔盤、塔徑。一定生產(chǎn)任務(wù)下采用較大板間距能允許較高的空塔氣速，故塔徑可減少，但塔高要增加，如果采用較小板間距只能允許較低空塔氣速，塔徑需增大，但同時(shí)又可降低塔高，板數(shù)較多時(shí)，往往采用較小板間距，適當(dāng)加大塔徑以降低塔高，因而實(shí)際選用時(shí)

34、常需做經(jīng)濟(jì)權(quán)衡。b.HT對板效率也有影響，在一定的氣液負(fù)荷和塔徑的條件下，增加板間距可使霧沫夾帶降低，對易起泡物系HT應(yīng)取大，以保證分離效果。c.對操作彈性也有影響，如果生產(chǎn)負(fù)荷過大時(shí)，應(yīng)取較大HT以提高操作彈性。d.考慮安裝、檢修的需要，如在塔體人孔處應(yīng)有足夠工作空間，該處HT不小于600 mm。綜合上述特點(diǎn)，考慮本塔操作物料的氣泡特點(diǎn)，生產(chǎn)負(fù)荷等，非塔體人孔處板間距HT=600 mm,有人孔處HT=800 mm。1.3 塔徑計(jì)算 塔徑的計(jì)算方法有兩類：一類是根據(jù)適宜的空塔氣速，求出塔徑；另一類是先確定適宜的孔數(shù)，定出每塊塔板上所需孔數(shù)，進(jìn)行孔的排列后得到塔徑。1.3.1 精餾段塔徑D1 精

35、餾段上升蒸汽體積流量 VS:因?yàn)樗斉c進(jìn)料口溫度相差大，且分子量很相近，可用塔頂作為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。各組分臨界性質(zhì)見下表【1.1】。另外，因?yàn)樵摶旌蠚庵?.52，混合規(guī)則采用kay法則【5】以求解混合氣體虛擬臨界參數(shù)Tcm,Pcm表1.1各組分臨界性質(zhì)組分摩爾分率Xi%沸點(diǎn)Tbi,KTbiXi臨界溫度TciKTciXi臨界壓力Pci(atm)PciXiCH40.0297111.510.0331190.40.056545.440.01350C2H60.0102184.370.0188305.280.0311448.160.00491C3H695.5225.3215.1615364.6348.19345

36、.5043.4525C3H84.4601231.010.3028369.6716.487741.941.87057Tbm=TbiXi=225.5162 KTcm=TciXi=364.768 KPcm=PciXi=45.3415 atm由【10】P36得 對比態(tài)溫度：Tr= 對比態(tài)壓力：由Fdmister法求偏心因子 由文獻(xiàn)【3】P778 Z=Z(0)+Z（1） （Pitzer-Curl法）因?yàn)門DTb,事實(shí)上是氣體，而且本設(shè)計(jì)是以氣體為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，該壓力下忽略液體部分的影響，所以后面求解Z(0),Z(1)以氣部端進(jìn)行插值計(jì)算更合理，負(fù)荷實(shí)際情況。 Z(0),Z(1)由下式求取，P778Z(0)Z

37、(1)Z=0.7541+0.149(-0.1473)=0.732 PD=18.5atm TD=(273.15+44)K=317.5K 精餾段上升蒸汽體積流量 適宜空塔氣速u 因?yàn)榛亓饕褐袩oCH4,C2H6.且塔頂XD4=XD6,故塔頂處回流液中也無C4H10,C4H8.Td=44 。由【1.1】查取各組分性質(zhì)（密度） C3H8:3=457.475kg/m3,C3H6:5=468.77kg/m3L=3XD3+5XD5XD3=XD5=1-XD3=1-0.04462=0.95538該段液相密度：L=457.4750.04462+468.770.95538=468.266kg/m3回流液體積流量：LS

38、=根據(jù)空塔氣速【2】Vmax=,因(液氣動能參數(shù)）板上清液層高度為hL=0.1m(加壓塔） HT-hL=0.6-0.1=0.5m。由文獻(xiàn)【2】中的P165史密斯關(guān)聯(lián)圖得：C20=0.078.Td=44時(shí)由【3】查取表面張力P672 C3H8: C3H6:混合后：取安全系數(shù)【6】P37為0.8 u=0.8umax=0.80.05763 精餾段塔徑D1 取D1=3.0m 則實(shí)際空塔氣速 uR1umax=0.1862m/s1.3.2 提餾段塔徑D2以塔釜為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，因?yàn)閠WtF,偏于安全 上升蒸汽流量VS（體積）【物性來源同前】 表1.2各組分臨界性質(zhì)組分摩爾分率Xi%沸點(diǎn)Tbi,KTbiXi臨界溫

39、度TciKTciXi臨界壓力Pci(atm)PciXiC3H84.547369.6716.79441.941.90523110.49C4H103.763425.0115.99337.471.410272.510.25C3H683.33364.6303.8445.5037.917225.3187.75C4H88.352419.435.05839.73.319226.7418.95Tbm=TbiXWi=227.44 KTcm=TciXWi=371.684 KPcm=PciXWi=24.551 atm由【10】P36得 對比態(tài)溫度：Tr= 對比態(tài)壓力： =0.15787 由文獻(xiàn)【3】P778 Z=Z

40、(0)+Z（1） （Pitzer-Curl法）。 Z(0),Z(1)由下式求取，P778Z(0)Z(1)Z=0.7558+0.15787(-0.1513)=0.732 TW=51+273.15=324.15KP=PW=19.0atm 提餾段上升蒸汽體積流量 適宜空塔氣速u 由于下降液中含 C3H6 C3H8.C4H10,C4H8.Tw=51。由【1.2】查取各組分性質(zhì)（密度） C3H8:3=447.3kg/m3,C3H6:5=456.5kg/m3 C4H10:4=542.9kg/m3,C4H8:6=555kg/m3L=3XW3+4XW4+5XW5+6XW6=447.34.543%+542.93

41、.763%+456.583.335%+5558.359%=467.567kg/m3回流液體積流量：LS=HT-hL=0.6-0.1=0.5m。因(液氣動能參數(shù)）文獻(xiàn)【2】中的P165史密斯關(guān)聯(lián)圖得：C20=0.075.tW=51時(shí)由【3】查取表面張力P672 C3H8: C3H6: C4H10: C4H8:混合后：取安全系數(shù)【6】P37為0.8 u=0.8umax=0.80.05763 提餾段塔徑D2 取D2=3.0m 則實(shí)際空塔氣速 1.3.3 總體塔徑D由1.3.1 1.3.2 知塔徑D=2.6m=2600mm 精餾段和提餾段塔徑相同。1.4 塔盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.4.1 類型選用 a.塔盤 D

42、=2600 mm800 mm 考慮塔內(nèi)安裝、拆卸采用分塊式塔盤。 b.溢流形式 溢流形式分單、雙兩種 文獻(xiàn)【7】認(rèn)為，D2200 mm時(shí)采用雙溢流 c.降液管 降液管是塔板間液體流動的通道，也是溢流液中夾帶的氣體得以分離的場所。從形狀上來看，降液管可分為弓形降液管和圓形降液管。弓形降液管，堰與壁之間的全部截面區(qū)域均作為降液空間，適用于直徑較大的塔中，塔板面積利用率最高，但塔徑小時(shí)制作焊接不便。圓形降液管對于小塔制作較易，但降液管流通截面較小，沒有足夠空間分離溢流中的氣泡，氣相夾帶嚴(yán)重，不適用于流量大及易起泡的物料。又因?yàn)楣谓狄汗芫哂休^大容積，又能充分利用塔板面積，故一般只在小塔中采用圓形，通

43、常場合取用弓形降液管（可拆式）d.受液槽盤 液體流過降液管與受液盤壓力將大于25 mm時(shí)，采用凹形受液盤，對液體有緩沖作用，可降低塔盤入口處液峰，使液體平穩(wěn)，有利于更好鼓泡，凹形受液盤較小于液峰高度，并縮小其影響區(qū)域有利于氣體均勻分布，即使在高蒸汽流和低液流時(shí)，仍可保證液封。故本塔采用凹形受液盤（可拆式）由文獻(xiàn)【7】雙流塔盤之受液盤深為50 mm,而其中間受液槽深為100 mm,液封盤也可取50 mm.e.浮閥 因F1型浮閥結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、節(jié)省材料，性能良好廣泛用于化工及煉油生產(chǎn)中，F(xiàn)1分輕、重兩種，由于其質(zhì)量直接影響塔內(nèi)氣體的壓強(qiáng)降，輕閥壓強(qiáng)降雖小，但操作穩(wěn)定性差，低速時(shí)一般取用重閥，由

44、JB1118-81，取F1型重閥，其主要尺寸如下F1Z-3B重閥。閥孔直徑d0=39 mm,閥片厚度=2 mm,靜止升度2.5mm閥片直徑=48 mm.最大升度8.5 mm，閥重33g,H=11.5 mm,L=15.5 mm.1.4.2 降液裝置設(shè)計(jì) 具有兩側(cè)降液管的塔盤K=320 mm,H=318 mm LW=1.702 m圖1.1 塔盤a.堰高 LW=(0.50.7)D 一般取LW=1.702m b.出口堰高 hW 堰上液層高h(yuǎn)OW=m 精餾段 由【6】P69查取液流收縮系數(shù)E=1.038 hOW56mm則hW=hL-hOW=100-56=44mm 提餾段 由【6】P69查取液流收縮系數(shù)E

45、=1.038 hOW45 mm則hW=hL-hOW=55 mm c.降液管面積AD(Af) 【7】P73 宜用傾斜式降液管，【6】故前面降液管式選用較為合理。塔截面積 單個(gè)降液管Af=AD/2=0.37163m2 d.液體在降液管中停留時(shí)間 精餾段 = 提餾段 = e.降液管底邊至受液盤的間距h0(降液管底隙高度) 取精、提餾段降液管底邊出口處的液體流速 Wb=Wb=0.35m/s 則 精餾段 h0=46mm 提餾段 h0=48mm顯然實(shí)際的Wb(Wb)均在0.10.4m范圍內(nèi)故合格【6】 精餾段 提餾段 由【6】P73流速控制在0.080.1m/s知合格。 具有中間降液管的塔盤（單數(shù)）a.

46、堰流（LW）d （LW）d=b.出口堰高 （hW）d（hW）d=精餾段 由【6】得 E=1.0 （hOW）d=0.002841（hOW）d=hL-（hOW）d=100-51=49mm提餾段 由【6】得 E=1.0 （hOW）d=0.002841（hOW）d=hL-（hOW）d=100-51=49mm c.液管面積 AD=2 考慮其他影響因素 取AD=1.08m2d.降液管中液體停留時(shí)間精餾段提餾段 e.降液管底隙高度 取Wb=0.35m/s 精餾段 （h0）d=82mm 提餾段 （h0）d=86mm 顯然，Wb、Wb均在0.10.4m/s之間，并且因?yàn)橹虚g受液槽深為100mm，可以證明完全能保

47、證液封。 f.降液管中液體流速核算 精餾段 提餾段 由上單、雙數(shù)兩種塔盤之出口堰高，降液管底邊至受液盤的間距h0,受液盤槽的深度尺寸可以證明完全能保證液封。1.4.3 標(biāo)準(zhǔn)塔盤選用及浮閥數(shù)排列 a.閥孔臨界氣速Uocr Uocr=精餾段 Uocr=提餾段 Uocr= b.閥孔氣速及動能因子 因是加壓系統(tǒng)精餾段 U1=Uocr 且U1=0.53m/s精餾段 U1 =Uocr =1.374m/s 提餾段 U1 =Uocr =1.345m/s 文獻(xiàn)【6】P105認(rèn)為F0正常操作范圍應(yīng)在817 合格 c.試算浮閥數(shù) 精餾段 提餾段 d.塔盤取用及排列 提餾段：取F3014A，F(xiàn)3014B D=2600

48、mm,N=420 =9.45%e.反算實(shí)際閥孔氣速，U0及動能因數(shù)FD 精餾段 F0= 提餾段 F0=顯然U0(U0)均在0.53m/s F0(F0)均在817之間 故合格取用標(biāo)準(zhǔn)盤F3014A，F(xiàn)3014BD=2600mm,N=420 開孔率=9.45%2 總體設(shè)計(jì)2.1主要尺寸、參數(shù)2.1.1 人孔文獻(xiàn)【6】認(rèn)為，塔設(shè)備人孔位置方案有下表，且在進(jìn)出口等必須經(jīng)常清理、維修的部位還應(yīng)增設(shè)人孔，在塔頂和塔釜也應(yīng)該各設(shè)置一個(gè)。表2.1塔板數(shù)、人孔數(shù)塔板數(shù)人孔數(shù)252264134231462805因?yàn)镹=7562，可設(shè)6個(gè)人孔，開設(shè)人孔處板間距HT=800mm2.1.2 加料板空間高度Hf 第31塊

49、加料板，又因設(shè)置了人孔，故可以將其取為Hf=800mm=0.8m2.1.3 塔頂部空間高度Ha 指塔頂?shù)谝粔K塔盤到頂部封頭切線的距離，為了減少塔頂出口氣體中夾帶的液體量，頂部Ha=1.21.5m?？扇a=1.2 m2.1.4 塔底部空間高度Hb 因塔釜部分釜液流量實(shí)為LS，LS=0.07169 m3/s停留時(shí)間=4 min則 得Hb=取Hb=2.6 m2.1.5 支座高度Hs雖然Dg1m,但，考慮到制造、加工方便，可用圓筒形裙座。因?yàn)槿棺祥_有人孔，引出管通道，可取Hs=4 m2.1.6 封頭 由【6】知，在常見的幾種封頭中，橢圓封頭兼有半球型封頭受力好和蝶型封頭深度淺的優(yōu)點(diǎn)，故采用橢圓封頭

50、。有JB1154-73查取2.1.7 總高 H=Ha+Hb+Hs+Hz+h1=50.05 m2.2 接管設(shè)計(jì)2.2.1主管徑計(jì)算、選取（選取管子均按YB231-70無縫鋼管）a.塔頂氣體出口接管D 一般地，如果氣體流速太大，管徑雖然可以減小，但阻力增大，使操作動力、費(fèi)用增大；反之，流速過小，管徑增大，基建費(fèi)用也會加大，。 取u=20 m/s ,因Vs=d2u/4d= 取用標(biāo)注管路（無縫鋼管) 530*15 mm DN=500 mmb.餾出液出口接管 要求u3 m/s ,取u=2.5 m/s則 得 d=0.0706 m 89*4.5 mm DN=80 mmc.回流液入塔接管R取u=1.8m/s

51、則d=取273*11mm DN=250 mmd.塔釜出液出口接管W 取u=0.45m/s(后接泵，u不宜取太大），MW=43.9487kg/kmol,W=9.9296kmol/hd=0.026m 取32*3mm DN=26mme.離塔往再沸器接管Z1 取u=0.75m/s流量=L-W=2177.3017-6.8744由上可知 d=0.301m取325*8mm DN=300mmf.離塔往再沸器接管Z2 取u=4m/s流量V=由上可知 d=0.444m取530*13mm DN=500mm g.進(jìn)料管F表2.2各組分臨界性質(zhì)組分yfi%Tbi,KTbiyfiTciKTciyfiPci(atm)Pci

52、yfiCH40.029111.510.032190.400.0552245.440.0132C2H60.010184.370.0184305.280.0305348.160.0048C3H695.222225.3214.5352364.60347.17945.5043.326C3H84.462231.010.307369.6716.494741.941.8714C4H80.191226.740.4331419.40.801039.700.07583C4H100.0861272.50.03435425.010.365537.470.0322Tbm=Tbiyfi=225.56 KTcm=Tciyf

53、i=394.926 KPcm=Pciyfi=45.323 atm由【10】P36得 對比態(tài)溫度：Tr= 對比態(tài)壓力：由Fdmister法求偏心因子 =0.148 Z(0),Z(1)由下式求取，P778Z(0)Z(1)Z=0.755+0.148(-0.1456)=0.733 PF=18.7atm TD=(273.15+45)K=318.5K 則進(jìn)料口體積流量 取u=2.5d=250mm取=27311mm DN=250mm表2.3主管規(guī)格及公稱值主管名稱規(guī)格 mm公稱值 mmD53015500R27318250W573.550Z13258300Z253013500F273172502.2.2 儀表

54、、控制、報(bào)警等公用系統(tǒng)接管選用塔設(shè)備中除主要的物料、進(jìn)出氣液接管外,還應(yīng)有一些公用系統(tǒng)接管，比如水壓試驗(yàn)后的排液管，修理塔頂部的氣體排空管，液面計(jì)，壓力計(jì)接管，液位控制器，報(bào)警系統(tǒng)的接管。這類接管一般帶有法蘭，接管長度一般280100m表2.4公用接管選用接管名稱公稱數(shù)據(jù)數(shù)量法蘭面形式溫度指示器接管TPN25 DN403凹凸面壓力計(jì)接管PPN25 DN403凹凸面液位指示器接管MPN25 DN402凹凸面液位報(bào)警器接管LPN25 DN402凹凸面液位調(diào)節(jié)器接管CPN25 DN401凹凸面頂部排空管APN25 DN801凹凸面底部排空管BPN25 DN1002凹凸面2.2.3 接管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)a.回

55、流液接管R 入塔形式及入塔后布液情況如下所示： 支管上為圓孔，該分配孔與鉛垂線成45角，以免回流液沖擊。圖2.1回流液接管b.塔頂氣體出口接管D置于封頭上，設(shè)置擋液板以減小霧沫夾帶，錐形擋板及D入塔結(jié)構(gòu)見下圖： 圖2.2塔頂氣體出口c.釜液副口接管W 因?yàn)楦撼鏊?，?jīng)泵再打入下一級塔中，因?yàn)楸仨氀b置防渦擋板。又管徑小于75mm，故可以用單片防渦擋板【6】，結(jié)構(gòu)如下圖2.3釜液副口接管 d.再沸器入塔接管Z2文獻(xiàn)【6】認(rèn)為，其最好與最下一層塔盤的降液板平行，否則加設(shè)擋板，并且如果是過熱蒸汽時(shí)不宜設(shè)在降液管附近，故可設(shè)置結(jié)構(gòu)如下 圖2.4再沸器入塔接管e.其余 均可采用平齊式接管結(jié)構(gòu)，具體參見總

56、裝配圖。 f.溫度計(jì)接管T 傾斜45安裝，見下圖所示：圖2.5溫度計(jì)接管2.3 裙座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.3.1 類型選用由于塔徑大，考慮到加工，制造方便，采用圓筒型。2.3.2 材料 考慮到塔較高，風(fēng)載荷嚴(yán)重，可以采用Q345R,頂部也不需要增設(shè)過度段，因?yàn)橥搀w也采用同種材料。2.3.3 與封頭連接處的焊接結(jié)構(gòu) 為等厚度對接焊。2.3.4 裙座上人孔、排氣孔、釜液出口接管及再沸器入口接管引出管通道 A型人孔 D1800mm 取兩個(gè)人孔 =450mm 排氣管 108*4，4個(gè)，H=230 引出管通道由【6】設(shè)計(jì)，具體結(jié)構(gòu)見裙座零件圖，另因保溫需要，不用木墊。2.3.5 螺栓、環(huán)板、蓋板、筋板設(shè)置詳見基礎(chǔ)

57、環(huán)及裙座部件圖。其中，相鄰兩螺栓間采用兩塊筋板。2.3.6 裙座內(nèi)的梯子設(shè)計(jì)梯子材料Q2452.3.7 保溫層、防火層 保溫層延伸至裙座與封頭連接焊縫以下4倍保溫層厚的距離。防火層內(nèi)外各厚50mm,為石棉水泥層。在后面將詳細(xì)計(jì)算，此處只考慮其結(jié)構(gòu)，保溫層材料為玻璃棉縫氈。另外，保溫層支撐圈在后面談到，此處暫時(shí)忽略。保溫層在全塔外表面設(shè)置。2.4 塔體內(nèi)部構(gòu)件設(shè)計(jì) 2.4.1 塔釜結(jié)構(gòu) 精餾塔采用熱虹吸式再沸器，它依靠液體在再沸器內(nèi)部分汽化后形成的，密度小于塔釜熱液的氣液混合物，利用這種密度差產(chǎn)生的靜壓差，使液體自動地從塔底流入再沸器，加熱后變成氣液混合物，然后再返回塔釜。然而，這種再沸器若要穩(wěn)

58、定工作，必須設(shè)置隔板使釜液層高度維持恒定。本塔采用平衡式塔釜隔板，因其開有平衡孔，保證了去再沸器液體的最低液位，保證了熱虹吸式所需的最小推動力，從而可使操作溫度，其底部的微孔是考慮到液壓式維修時(shí)排凈液體而設(shè)的。 2.4.2 塔盤及支撐、連接結(jié)構(gòu) a.塔盤最小厚度對碳鋼是3mm，不銹鋼2mm。但對浮閥塔盤，塔盤板可取大，本設(shè)計(jì)中取6mm。再用分塊式，具體分塊方式見塔盤零部件圖。 b.塔盤采用自身深式，L1400，自身深部件，板與板之間用螺栓連接 c.塔盤板與周邊支持圈采用卡子聯(lián)接。 d.塔盤板與中間支持板采用螺栓聯(lián)接，上可拆，落槽M10。 e.通道板設(shè)置見塔盤部件圖，與周圍的塔盤板及支持板采用上

59、下可拆的聯(lián)接結(jié)構(gòu)，其為長方形孔，每塊板之通道板在一直線上。 f.支持圈由【6】提供資料，可取支持圈寬度為60mm，厚度為10mm。此時(shí)，塔盤板在其上的搭接寬度為40mm，可取為Q245，與塔壁焊接。 2.4.3 出口堰，受液盤，槽，液封，降液裝置a.出口堰 精、提餾段的出口堰高度各不相同，但均可設(shè)計(jì)成同樣的可拆結(jié)構(gòu)，其中連接板上開長圓孔，與焊接在支持圈上筋板相連。連接板設(shè)置在兩端。b.受液盤槽 前已說明，采用凹型受液盤，深50mm。受液盤與支持圈仍用卡子聯(lián)接，其近盤中心一側(cè)上翻，與兩端筋板相連后，兼作中間支持板，其和塔盤板見為螺栓聯(lián)接。 受液槽深100mm,聯(lián)接方式和凹型受液盤一致。具體結(jié)構(gòu)見

60、塔盤部件圖，其上開2-10肋孔。 c.液封盤 設(shè)在最后一塊塔盤下，保證降液管出口處的液封要求。本塔在設(shè)計(jì)時(shí)，將液封盤設(shè)在中央，其深度為100mm，支撐結(jié)構(gòu)與中間受液槽相同。 d.降液裝置 傾斜式弓形降液管。其上的連接板高度與其一致，對于中間降液管，考慮到高度、寬度較大，在降液管中加設(shè)封板，一方面起支撐作用保證操作時(shí)不因偶然因素而使降液管出口面積減小，影響操作；另一方面可以起到防渦作用，減少霧沫夾帶。設(shè)置了3塊，具體參見塔盤部件圖。2.4.4 梯子塔釜內(nèi)梯子設(shè)置與裙座內(nèi)的梯子設(shè)置相同，只在人孔入口處加設(shè)兩個(gè)把手，以便于人入塔。見總裝圖。梯子的材料仍用Q245，把手間距為550mm，另外，設(shè)置兩排