典型塔設備初步設計說明書

2xxxx典型塔設備初步設計說明書 第二章設備選型 6 第三章塔設備設計工藝計算 10 數 10 第四章塔內部結構的工藝設計 17 第五章工藝設備校核 23 35.1.2板上充氣液層阻力 235.1.3表面張力造成阻力 23 45.2.2板上液層高度 24 第六章塔設備機械設計 273xxxx典型塔設備初步設計說明書 第七章水壓試驗 294第一章總論裝置的產品產量、質量、生產能力和消耗定額,以及“三廢”處理和環(huán)境保護等在石油煉廠和化工生產裝置中,塔設備的投資費用占整個工藝設備費用的25.93%。塔設備所耗用的鋼材料重量在各類工藝設備中所占的比例也較多,例如在年產250萬噸常壓減壓煉油裝置中耗用的鋼材重量占62.4%,在年產60~1201.2設計任務設計一座乙二醇與二甘醇的分離塔，用于分離乙二醇的二甘醇，分離得到的乙二醇從塔頂流出，已經達到設計要求的純度，直接作為產品進行銷售而二甘醇從塔底獲得，得到的二甘醇送入二甘醇提純塔進行提純。工藝參數如下表設計參數及要求工作壓力/MPa塔體內徑/mm設計壓力/MPa塔高/mm000工作溫度/℃設計壽命/a設計溫度/℃浮閥(泡罩)規(guī)格/個數—介質名稱混合物浮閥(泡罩)間距mm—/(kg/m3)保溫材料厚度/mm5xxxx典型塔設備初步設計說明書設計基本地震加速度0.2g保溫材料密度/(kg/m3)N/m2)塔盤上存留介質層高度/mm-抗震設防烈度8殼體材料Q345R場地類別Ⅱ塔形裙座材料Q245塔板數目/個偏心質量/kg-塔板間距/mm偏心距/mm--地面粗糙度(類)B6xxxx典型塔設備初步設計說明書第二章設備選型2.1塔型的類型與選擇塔主要有板式塔和填料塔兩種,它們都可以用作蒸餾和吸收等氣液傳質過程,塔內裝有一定數量的塔盤,是氣液接觸和傳質的基本構件;屬逐級(板)接觸的氣液傳質設備;氣體自塔底向上以鼓泡或噴射的形式穿過塔板上的液層,使氣液相密切接觸而進行傳質與傳熱;兩相的組分濃度呈階梯式變化。塔內裝有一定高度的填料,是氣液接觸和傳質的基本構件;屬微分接觸型氣液傳質設備;液體在填料表面呈膜狀自上而下流動;氣體呈連續(xù)相自下而上與液體作逆流流動,并進行氣液兩相的傳質和傳熱;兩相的組分濃度或溫度沿塔高連填料塔板式塔徑體再分布的問題壓力降壓力較小，較適于要求壓力較小的場合壓力降一般比填料塔大空塔氣速空塔氣速較大空塔氣速大塔效率徑增大,效率常會下降效率較穩(wěn)定,大塔板效率比小塔板有所提高液氣比對液體噴淋量有一定要求適用范圍較大持液量小大7xxxx典型塔設備初步設計說明書安裝檢安裝檢修材料造價宜,直徑增大,造價顯著增加質量較容易一般用金屬材料直徑大時一般比填料塔造價低較小較困難可用非金屬耐腐蝕材料大板式塔優(yōu)于填料塔。m小、傳質效率高等性能。因此實際過程中,吸收、解吸和氣體洗滌過程絕大多數、(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效率,故可采用新型填料以降低塔的高度;8xxxx典型塔設備初步設計說明書(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)先選塑料等;感,操作易于穩(wěn)定;(3)含固體顆粒,容易結垢,有結晶的物料,因為板式塔可選用液流通道較大危險較小;(4)在操作過程中伴隨有放熱或需要加熱的物料,需要在塔內設置內部換熱結構上容易實現,此外,塔板上有較多的滯液以便與加熱或冷卻管進行有效地傳熱;作的蒸餾塔仍多采用板式塔。綜合考慮，本項目乙二醇與二甘醇的分離塔采用板式塔。2.2塔盤的類型與選擇根據塔板上氣、液兩相的相對流動狀態(tài),板式塔分為穿流式和溢流式。目前的物料及其操作條件多種多樣,為了適應各種不同的操作要求,迄今已開發(fā)和使能比較列表如下:表1-2幾種主要踏板的性能比較9xxxx典型塔設備初步設計說明書適適用場合特別容易堵塞的物系板阻力大、處理能力小分離要求高、負荷變化大分離要求高、塔板數較多分離要求較低的閃蒸塔小浮板易脫落、效率較低寬塔板效率高結構簡單、塔板阻力缺點結構復雜、造價高、塔優(yōu)點較成熟、操作穩(wěn)定塔盤類型泡罩板分離要求較低的減壓塔易堵塞、操作彈性較小操作彈性窄、效率低壓降小、處理量大浮閥易脫落浮動噴射板舌型板浮閥板篩板從以上各圖可以看出:浮閥塔在蒸汽負荷、操作彈性、效率和價格等方面都力可比圓形泡罩塔盤提高20%~40%。幾乎不變,因之能在較寬的流量范圍內保持高效率。它的操作彈性為3~5,比篩(3)塔板效率高由于氣液接觸狀態(tài)良好,且蒸汽以水平方向吹入液層,故霧沫較高,一般情況下比泡罩塔高15%左右。國內已采用的浮閥,其中常用的是V-1型和V-4型。浮閥塔盤操作是的氣液流程和泡罩塔相似;蒸汽自閥孔上升,頂開發(fā)片,穿過環(huán)形縫隙,以水平方向吹入液速范圍內自由調節(jié)、生姜,以保持穩(wěn)定操作。xxxx典型塔設備初步設計說明書第三章塔設備設計工藝計算3.1塔設備的初步設計3.1.1設計思路與底部空間的高度,裙座高度。2、塔徑的計算裝置的有關條件→給定塔板設計條件→準備事項→確定塔徑溢流區(qū)的設計→氣液接觸區(qū)的設計→各項校核計算3、塔內件的設計,主要是塔盤的工藝和結構設計。此外還有塔的進出口、防焊操作環(huán)境中主要存在乙二醇和二甘醇,其質量分數之和大于99%。考慮到壓力、溫度較低,初步選用碳鋼材料。查《腐蝕數據手冊》得碳鋼在以上介質中的在aspen模擬中,工藝采用的工作壓力為pw=0.1MPa,設計壓力取最高工。p=1.1pw=1.1×0.1=0.11MPaxxxx典型塔設備初步設計說明書Aspen模擬進行了塔結構的初步計算,符合最大塔板塔徑為2.61m,浮閥塔,塔塔液相溫度/氣相溫度/氣相質量流液相體積流氣相體積流板量量量量數KKkg/hrkg/hrcumseccumse605160208.60510.017626618822819232855.145460222.69320.009618893839220632870.273560237.82130.00962362440673632886.584660254.13230.0096286753687332904.247960271.79570.009634162767369832922.813660290.36140.009639952879835132943.774160311.32190.009646476985194332966.287360333.83510.009653490794332992.260260359.8080.009661564835133021.039660388.58750.00967052075137561946.621360388.38630.01814281027542761946.476860388.24180.01814277372769961946.475860388.24080.01814277369998561946.838660388.60370.0181429798572161947.847960389.6130.01814321292181261950.335260392.10030.01814409xxxx典型塔設備初步設計說明書1283761955.84960397.61420.0181457123700161967.668160409.43330.0181493960112261993.159160434.92420.0181573392236262047.87760489.64210.0181743856260262166.111160607.87610.0182112280227762426.082660867.84750.018292377752663019.768761461.53350.018477882682764472.282762914.04760.0189341732782762914.04760.000459963續(xù)塔板數塔板數液相密度氣相密度液相粘度氣相年度力kg/cumkg/cumN-sec/sqmN-sec/sqmN/m1948.827109350.000526770.032703582948.801904610.000526780.032702793948.774817150.000526780.032701934948.745582840.000526780.032701015948.713889870.000526790.03276948.67935940.000526790.032698917948.64153230.00052680.032697718948.599847830.00052680.032696389948.55364580.000526810.0326949948.501787140.000526810.03269324948.441329960.000526820.03269129948.441205650.000526820.03269129948.440941670.000526820.03269128948.440203070.000526820.03269125xxxx典型塔設備初步設計說明書948.948.438959948.436172948.430766948.419584948.394783948.34157948.226287947.971184947.379655945.854028941.0434370.032691210.032691110.032690930.03269060.03268980.032688090.032684360.032676040.032656320.032602790.032401820.000526820.000526820.000526820.000526830.000526830.000526840.000526850.000526880.000526940.000527090.0005271635491838489243155812123.2塔筒體工藝計算Aspen據計算中基本數據可以求得計算所用數據,具體計h式中式中C由計算，其中的由書中圖像查取，圖的橫坐標為：xxxx典型塔設備初步設計說明書√=√=??塔徑塔徑D/m0.3-0.50.5-0.80.8-1.61.6-2.02.0-2.4>2.4板距HT200-300300-350350-450450-600500-800≥600HT-hL=600-70=530mm?=???0.2=0.11×57.90.2=0.1361因此202020=0.87=0.87xxxx典型塔設備初步設計說明書????=?√??????=0.1361×=2.74m/s?=0.8?=0.8×2.74=2.19?/?m/s????=√=2.40????=?2=×2.42=4.5216?2?44?10.75?4.5216?=?==?4.5216??2.3774=?2.74???3.3塔高的估算塔高的估算公式為:?=?+?+?123xxxx典型塔設備初步設計說明書H=H+H+H=2+18+2=22m123xxxx典型塔設備初步設計說明書第四章塔內部結構的工藝設計4.1塔內部結構的設計與計算4.1.1流型選擇表塔徑(塔徑(mm)流體流量(cum/h)單溢流雙溢流----90-160-200-300000230-350250-4000250-450mxxxx典型塔設備初步設計說明書Lw.24=1.68m管面積由《化工原理(下)》(葉世超等編.科學出版社)圖弓形降液管的AWdDxxxx典型塔設備初步設計說明書般要求不應小于3-5s，而對高壓下操作的塔以及易起泡的物系，停留時間應更AH0.40690.6t=fT==s12.92s>3-5s?0.0189)0.25?0.0189)0.251.680.25??20.01892?=0.00284?(?)3=0.00284×1.04×()3=0.0002?????1.68???xxxx典型塔設備初步設計說明書hwhlhow0.0699m=0.0375?=1.68×=0.0375?=1.68×?4.2塔板布置及浮閥數目與排列4.2.1浮閥數的確定取閥孔動能因子F0=10?√????==√2.76=6.02?√??VπN=400=1464.98≈1464=?4??2=1464.98≈1464=?4??2??×0.0392×6.024xxxx典型塔設備初步設計說明書=0.7，查圖得??=0.7，查圖得??已知?????WdD.15×2.40=0.36m?2+??=2[?√?2+??=2[?√?2???)]?????=1.2?0.36?0.07=0.77m?=2???=???=???=1.15m?2+??2+?)]=0.6003?2????′=?=??1465×==??1465×????==?0.785×0.0392??==?0.785×0.0392×???24?xxxx典型塔設備初步設計說明書??=??√??=6.02×√2.76=10.00?=×100%=?2×100%=12.03%孔率合適。??xxxx典型塔設備初步設計說明書第五章工藝設備校核5.1塔板壓降的校核到塔低的操作壓力故，此壓力降數據是決定蒸餾塔塔底溫度的主要依據。hp=hc+hl+hσ??11?=10.53=10.53=6.03??11??1.8252.761.825????≥????=5.34????2=5.34×2.76×6.032=0.0046??2??2×1118×9.815.1.2板上充氣液層阻力本設備分離液相為碳氫化合物，可取充氣系數為ε=0.45。??=?0??=0.45×0.07=0.0315?5.1.3表面張力造成阻力此阻力很小，忽略不計。因此，與氣體流經一層浮閥塔板的壓強降所相當的液柱高度為?????=?+?+?=0.0046+0.0315?????????=???=0.036×1118×9.81???xxxx典型塔設備初步設計說明書為了防止降液管液泛現象發(fā)生，要求控制降液管內液層高度????≤?(????忽略液面落差的影響，可利用下式計算?????=?+????與氣體通過塔板的壓強降所相當的液柱高度hp=0.0361m液柱。因不設進口堰，則?20.01892?=0.153(?)=0.153×()?20.01892?????1.68×0.04015.2.2板上液層高度??=???=?+?+?=0.0361+0.07+0.0901=0.1962?????取降液管中泡沫層相對密度?=0.6???(?+?)=0.6×(0.6+0.0699)=??????≤?(????5.3霧沫夾帶的校核xxxx典型塔設備初步設計說明書+1.36?????+1.36?????×100%?????及?′=√0.78??????=?2?=2.402×0.36=1.68????=?2?=4.52162×0.4069=3.7078?2???取物性系數為?=1.0，查得泛點負荷因子??=0.1，求得+1.36×0.0189×1.68+1.36×0.0189×1.681118?2.76×100%=65.89%?=1×0.110.53×?′=010.53×?′=0.78×1×0.1×6上述兩式泛點率都在80%以下，故故霧沫夾帶量能夠滿足?<0.1??/??的要求。?已知，動能因數?0=11.82>5，不會發(fā)生嚴重漏液。板間距HT/m0.60xxxx典型塔設備初步設計說明書塔板形式單溢流降液管um/s)2.6680溢流堰長LW/m1.57高HW/m0.0684液層高度hL/m0.0315臨界閥孔氣速0.2257uoc/(m/s)孔心距t/m0.07365指同一橫排的孔心距m指相鄰二橫排的中心線距離板壓降Δp/pa394.83液體在降液管內的停留12.92mxxxx典型塔設備初步設計說明書第六章塔設備機械設計塔體和封頭都選用Q345R，取焊接接頭系數為0.90，在厚度為3~16mm時，溫度在0~150℃之間，屈服極限??L=325???，許用應力?=131???。塔徑??=2400??，選用標準橢圓封頭，則?=1。??0.11×24002[?]????2×131×0.902[?]????2×131×0.90?0.11?取腐蝕余量為?2=2??，得到??=?+2=3.1201???考慮到鋼板負偏差?1=0.3??及鋼材的標準系列，取筒體和封頭的名義厚度均為??=6?????=??2?0.3=?