催化裂化汽提塔的结构设计及理论计算

毕业设计（论文）2009 年 12 月 2 日北京密级 公开学 号 050475催化裂化汽提塔的结构设计及理论计算院（系、部） ： 机械工程学院姓名： 侯海波年级： 2005 级专业： 过程装备与控制工程指导教师： 孙学俭教师职称： 教授北京石油化工学院学位论文电子版授权使用协议论文 催化裂化汽提塔的结构设计及理论计算 系本人在北京石油化工 学院学习期间创作完成的作品，并已通过论文答辩。本人系作品的唯一作者，即著作权人。现本人同意将本作品收录于“北京石油化工学院学位论文全文数据库”。本人承诺：已提交的学位论文电子版与印刷版论文的内容一致，如因不同而引起学术声誉上的损失由本人自负。本人完全同意本作品在校园网上提供论文目录检索、 文摘浏览以及全文部分浏览服务。公开级学位论文全文电子版允许读者在校园网上浏览并下载全文。注：本协议书对于“非公开学位论文”在保密期限过后同样适用。院系名称： 机械工程学院作者签名： 侯海波学 号： 0504752010 年 1月 17 日北京石油化工学院毕 业 设 计 （论 文）任 务 书学院 （系） 机械 专业 过程装备及控制 班级 过05-3学生姓名 侯海波 指导教师 /职称 孙学俭/教授一.毕业设计（论文）题目催化裂化汽提塔的结构设计及理论计算二.任务起止日期： 2009 年 9月 7日 至 2010 年 1月 8日三.毕业设计（论文）的主要内容与要求 （含原始数据及应提交的成果）1.基本参数要求 ：1-1.设计压力 :0.38MPa; 设计温度 :390 C; 设计风压 :600 N/m; 腐蚀裕量 :3mm;1-2.焊缝系数 (筒体 /封头 ): 0.85; 保温厚度 :120mm; 地震烈度 :7 度 ; 射线检测 : 20% ;1-3.场地土类别: 类; 规范名称: GB150- 1998 JB4710-92.2 任务内容要求 ：2-1 说明部分 :2-2 编写开题报告一份 ; 翻译外文一份 :查阅外文资料 ,译文不少于 2 万字符 ;.编写设计论文一份，其中包括：(1)设计目的及设计任务；(2)论文综述 : 查阅中外文有关文献和专利 ,综述相关内容(3)汽提塔整体结构设计说明；(4)汽提塔整体和零部件结构设计与计算说明 ;(5)汽提塔工艺流程说明 ;(6)概述对汽提塔的控制； (7) 初估总体价钱 ,进行经济分析。2-2 计算部分 :(1)汽提塔整体强度校核计算 ;(2)汽提搭零部件计算 :地脚螺栓 ,塔盘结构 ,法兰 ,开孔与开孔补强等 .2-3 绘图部分 ：(1) 手工绘制汽提搭结构图一张（ 0#） ;(2)计算机绘制汽提塔结构图一张 (0#).(3) 计算机绘制汽提塔零部件图 2 张。四.主要参考文献(1)“塔器设计手册”; (2) GB150-1998“钢制压力容器”国家标准;(3)“石油化工设备设计手册”;(4) 有关工艺流程计算.五.进度计划及指导安排第一阶段: 2009年9月 7日9月27日1. 详细布置题目,要求学生全面了解毕业设计内容 ,查阅资料 , 确定汽提塔工艺流程 ,制订设计步骤 ,定方案 ,编写开题报告。2. 确定合适的译文内容 ., 译外文。阶段性上交开题报告 ,及译文。第二阶段: 9 月28 日10 月 18 日1. 查阅有关资料。详细设计计算。编写论文。2. 对汽提塔部件进行必要的几何及强度计算。编写论文。第三阶段: 10 月 19 日11 月 29 日1. 绘制汽提塔结构图 ,手工绘图一张 , 机绘图一张 (0#) 。 机绘制汽提塔零部件图若干张。2. 翻阅有关资料 ,概述对汽提塔的控制。3. 初估价钱 ,进行进行经济分析。第四阶段: 11 月 30 日12 月 17 日整理资料，编写论文，交毕业设计全部内容。第五阶段 12月18日2010年1月8日准备毕业答辩 毕业答辩任务书审定日期 年 月 日 系（教研室）主任（签字）任务书批准日期 年 月 日 教学院（部、系）院长（签字）任务书下达日期 年 月 日 指导教师（签字）计划完成任务日期 年 月 日 学生（签字）催化裂化汽提塔的结构设计及理论计算I摘要催化裂化装置是炼油工业中很重要的装置。 塔设备就是该装置中最重要的设备之一。塔设备设计的好坏直接影响到炼油产品的质量和数量等。板式塔和填料塔塔器按其内构件结构分为两大类。 常用的板式塔为泡罩塔、 浮阀塔、 筛板塔等。其中浮阀塔为较为先进的板式塔接触元件，应用广泛。本塔采用浮阀塔设计。汽提段的作用是将待生催化剂上可挥发烃脱除,增加轻质油收率,降低焦炭产量。 随着能源的紧缺,催化裂化原料呈现劣质化和重质化的趋势。这对汽提段的结构和工艺都提出了新的要求。本文针对汽提塔的结构设计问题进行了一系列说明， 并概述了控制问题和经济分析。关键词：催化裂化，汽提塔，结构设计，经济分析催化裂化汽提塔的结构设计及理论计算IIAbstractFCCisimportantequipmentinthe petroleum chemical industry.The column is one ofthe most important equipment.The condition of the design directly affects the qualityand quantity of refined oil products.According to the intramural structure, columnscontain two kinds of Plate column and Filling column.The kinds of the Plate columnsin common use are bubble cap column, sieve tray column, float valve column.Amongthem the sieve tray column is the more advanced components of the contact traycolumn, which is widely used. For this column, we chose the sieve tray columndesign.Stripping of the role of Health will be the catalyst can be volatile hydrocarbonremoval, increase the yield of light oil, reducing coke production. With the shortage ofenergy, raw materials has FCC and the poor quality of the trend. This stripping of thestructure and process have raised new demands.This paper stripper in the structural design for a series of shows and outlined thecontrol and economic analysis.Key words: FCC, stripper, structural design, economic analysis催化裂化汽提塔的结构设计及理论计算III目录第一章 前言 .21.1 催化裂化技术的发展现状 .21.2 催化裂化技术面临的问题 .31.3 催化裂化的工艺特点 .31.4 塔设备在化工生产中的作用和地位 .41.5 塔设备的类型特点及发展现状 .51.6 催化裂化汽提塔的研究意义 .7第二章 化裂化汽提塔的设计计算 .112.1 引言 . 112.2 筒体设计部分 . 132.2.1 筒体分段 . 132.2.2 塔体厚度 . 132.2.3 容器质量 . 132.2.4 自震周期 . 152.2.5 地震载荷和地震弯矩 . 152.2.6 风载荷和风弯矩 .172.2.7 最大弯矩 . 182.2.8 塔壳的强度与稳定计算 .182.3 裙座验算部分 .192.3.1 裙座筒体稳定验算 .192.3.2 基础环设计 .212.3.3 地脚螺栓的选用 .22催化裂化汽提塔的结构设计及理论计算IV2.3.4 裙座与塔壳连接焊缝验算 .232.4开口补强计算 .232.4.1 A接管 . 232.4.2 透气管 .272.4.3 引出管 .302.4.4 出入孔 .342.4.5 进料口 .372.4.6 塔体人孔 .402.5法兰设计部分 .442.5.1 垫片设计 .452.5.2 螺栓设计 .482.5.3 法兰设计 .512.6小结 .55第三章 专题讨论 .563.1 对汽提塔控制的概述 .563.2 对汽提塔总体价值的初估 .57第四章 结论 .584.1 结论 .584.2 毕业设计小结 .58参考文献 . 60致谢 . 62声明 . 63催化裂化汽提塔的结构设计及理论计算1第一章 前言1.1 催化裂化技术的发展现状催化裂化是一个重要的原油二次加工过程， 其主要作用是在热和催化剂的共同作用下， 将常压渣油、 腊油、 脱沥青渣油等重质馏分油转换为高质量的液化气、汽油和柴油。近年来，我国催化裂化加工能力逐年增加1。随着炼油工业的不断发展， 催化裂化( FCC)日益成为石油深度加工的重要手段，在炼油工业中占有举 足轻重的地位。 FCC 工艺是将重质油轻质化，目的产品是汽油、柴油和液化气。由于转化率高，产品质量好，近半个世纪以来， FCC工艺技术和生产规模都有了很大的发展。 为了满足日益严格的环保要求和市场对烯烃(特别是丙烯)需求的日益增长，催化裂化工艺技术也在进一步发展和改进。催化裂化已经成为我国炼油工业的核 心技术和石油化工企业经济效益的主要支柱2。对我国来说，催化裂化发展仍应结合我国炼油工业面临的实际情况，努力提高催化裂化技术水平，形成具有我国特色的催化裂化工艺技术。目前我国原油不足，劣质油增加很快，再加上国内对油品的需求不断增长，特别是轻质油品的需求增长更快，因此，整体上考虑，我国催化裂化的发展方向仍是继续加渣油 FCC新技术的开发和建设， 提高炼油厂整体经济效益。 加氢处理催化裂化组合工艺，降低有害物质排放，实现清洁生产，优化设计和操作，提高目的产品吸收率，实现长周期运转，实现大型化，提高制造和管理水平，扩大功能向化工领域延伸，提高 FCC装置加 I量和重油掺炼比，继续开发和推广应用技术，积极采用 FCC过程控制技术，要开发具有先进性的适用范围广泛的 FCC 装置通用优化软件。催化裂化装置除了采取措施达到清洁燃料的新标准外， 可因地制宜， 多生产乙烯、丙烯，向石油化工方面延伸，更好地实现炼油化工一体化，这是企业抗击市场风险能力的重要措施，也是未来炼油厂发展的一个重要趋势。增加掺渣比同时生产清洁燃料的新催化裂化工艺以及炼油 与石油化工一体化的新催化裂化工艺将是近期技术开发的热点3。1.2 催化裂化技术面临的问题作为炼油厂的核心加工装置,催化裂化也面临着越来越多的挑战。最主要的催化裂化汽提塔的结构设计及理论计算2是面对不断严格的环保要求， 主要是汽油规格的升级对烯烃和硫含量的要求以及烟气排放量的限制,其次是对产品需求比例 的变化,如市场对柴油需求比例和数量的增加,即所谓的柴油化趋势。这些都对现有的催化裂化装置与催化裂化的进一步发展形成很大的冲击4。我国催化裂化所面临的问题：（1）我国FCC单套平均能力小；（2）装置能耗高；（3）FCC催化剂发展水平不高；（4）我国FCC装置开工周期短。这也是我国与国外催化裂化技术的主要差距。催化裂化（FCC）是炼油企业获取经济效益的重要手段。尽管催化裂化技术已相对成熟，但仍是改质重瓦斯油和渣油的核心技术， 尤其近年来在炼油效益低迷和环保法规日益严格的双重压力下，仍需不断开发与催化裂化相配套的新技术以迎接新的挑战。基于我国原油资源特点和二次加工能力中 FCC 占绝对比重的现状，应提高 FCC 综合技术水平，缩小同先进水平的差距，与国外大公司竞争5。1.3 催化裂化的工艺特点催化裂化是炼油工业中最重要的一种 二次加工工艺（如图 1-1） ，在炼油工业生产中占有重要的地位。 石油炼制工艺的目的可概括为： 提高原油加工深度，得到更多数量的轻质油产品；增加品种，提高产品质量。然而，原油经过一次加工(常减压蒸馏)只能从中得到 10%40%的汽油、煤油和柴油等轻质油品，其余是只能作为润滑油原料的重馏分和残渣油。但是，社会对轻质油品的需求量却占石油产品的 90%左右。同时直馏汽油辛烷值很低，