说明书板式精馏塔毕业论文

黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 （ 说 明 书 ） 第 III 页目录1 绪论 .12 工艺计算 .22.1 物料衡算 .22.1.1 塔顶产品量 .22.1.2 塔底、塔顶流量的组成 .22.2 确定塔温 .32.2.1 塔釜温度的确定 .32.2.2 塔顶温度的确定 .42.2.3 进料温度 .42.3 塔板数的计算 .52.3.1 确定最小回流比 .52.3.2 确定最小理论板数 .62.3.4 实际塔板数 .62.3.4 确定进料板位置 .72.4 塔径计算 .72.4.1 精馏段塔径 .72.4.2 提馏段塔径 .112.5 塔内物件的工艺尺寸 .112.6 流体力学验算 .132.6.1 气体流过塔板的压降 .132.6.2 液泛校核 .142.6.3 雾沫夹夹带情况 .142.7 安全操作范围和操作线 .152.7.1 精馏段 .152.7.2 提馏段 .16黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 （ 说明书） 第 IV 页2.8 附属设备的选择 .172.8.1 全凝器的选择 .172.8.2 再沸器的选择 .182.8.4 回流泵的选择 .182.9 管径设计 .183 强度及稳定性计算 .203.1 圆筒和封头的厚度和强度计算 .203.2 载荷的计算 .203.2.1 质量载荷的计算: .203.2.2 塔的自振周期 .233.2.3 地震载荷及地震弯矩的计算 .233.2.4 风载荷和风弯矩计算： .253.2.5 最大弯矩 .273.3 应力校核 .283.3.1 圆筒应力校核： .283.3.2 裙座壳轴向应力校核： .293.4 基础环结构设计及校核 .313.4.1 基础环 .313.4.2 地脚螺栓计算： .313.4.3 肋板计算： .323.4.4 盖板计算： .333.5 补强计算 .333.5.1 塔顶蒸汽出孔 .333.5.2 人孔的补强计算 .344 吊柱的强度计算 .384.1 设计载荷 .384.2 曲杆部分的校核 .384.3 柱的校核 .39黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 （ 说明书） 第 V 页结论 .41致谢 .42参考文献 .43黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 （ 说 明 书 ） 第 1 页1 绪论塔设备是化工、石油等工业中广泛使用的重要生产设备。塔设备的基本功能在于提供气、液两相以充分接触的机会，使质、热两种传递过程能够迅速有效地进行；还要能使接触之后的气、液两相及时分开，互不夹带。因此，蒸馏和吸收操作可在同样的设备中进行。根据塔内气液接触部件的结构型式，塔设备可分为板式塔与填料塔两大类。板式塔内沿塔高装有若干层塔板(或称塔盘)，液体靠重力作用由顶部逐板流向塔底，并在各块板面上形成流动的液层；气体则靠压强差推动，由塔底向上依次穿过各塔板上的液层而流向塔顶。气、液两相在塔内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。填料塔内装有各种形式的固体填充物，即填料。液相由塔顶喷淋装置分布于填料层上，靠重力作用沿填料表面流下；气相则在压强差推动下穿过填料的间隙，由塔的一端流向另一端。气、液在填料的润湿表面上进行接触，其组成沿塔高连续地变化。塔设备主要有三个参数作为其性能好坏的评价指标，即通量、分离效率和操作弹性。通量是指单位塔截面的生产能力，其表征塔设备的处理能力和允许的空塔气速。分离效率是指单位压力降的分离效果，板式塔以板效率表示，填料塔以等板高度表示。操作弹性即塔的适应能力，表现为对处理物料的适应性和对气液负荷波动的适应性。塔的通量大、分离效率高、操作弹性大，塔的性能就好。黄河科技学院毕业设计（说明书） 第 2 页22 工艺计算2.1 物料衡算2.1.1 塔顶产品量按照 7200 小时/年计算，摩尔量(C 2H4): =128.74kmol/h720*5.816342.1.2 塔底、塔顶流量的组成 表 2.1 进料各组分组成及性质组 分 C2H4 C2H6 C3H6 CH4沸 点 -103.7 -88.6 oC -47.7 -161.5分子量 28.05 30.07 42.08 16.04组成 0.88989 0.09843 0.00510 0.00658假设乙烯为最少关键组分，乙烷为最多关键组分，比乙烯沸点低的甲烷是轻组分，比乙烷沸点高的丙烯是重组分，两种关键组分的挥发度有较大差距，且两者是相邻组分，为清晰分割情况，丙烯在塔顶不出现，甲烷在塔顶不出现。这样塔顶馏出液由甲烷乙烯和少量乙烷组成。塔釜由丙烯乙烷和少量乙烯组成。 规定：塔顶乙烷含量，1yixik*说明此泡点温度过高。假定温度为-10 OC= 1.340.00303+0.930.9474+0.280.04954=0.8991xi1niky96.025.82.4073试差法： -25+ 1=-24.051.3.所以：塔顶温度为-24 OC2.2.3 进料温度查 P-T-K 图，计算 y = K X =1ii假设泡点进料且温度为-20= 1.340.88989+0.9270.09843+0.2670.0051+5.550.006581ixik*说明此进料温度过高假设进料温度为-23= 1.010.08989+0.6820.09843+0.1790.0051+5.050.00658yixik*=1.00006所以：进料温度为-23 OC对塔的各部位温度列于下表中黄河科技学院毕业设计（说明书） 第 5 页5表 2.4 塔的温度列表 塔底 塔顶 进料-2 -24 -232.3 塔板数的计算2.3.1 确定最小回流比假定塔内各组分的相对挥发度恒定，且为衡分子流，由恩德无德公式视差求。+ + =1-q （1）AFxXBFxCFxX+ + =RM+1 （2）ApxBPxPx式中：X FA,XFB,XFC进料中 A，B，C 组分的分子分数；XPA，X PB，X PC塔顶组分 A，B，C 组分的分子分数；q 进料热状态参数。泡点进料，q=1;有关数据及 i 列表如下：表 2.5 组分分子量组分 C2H4 C2H6 C3H6 CH4 XF 0.884 0.098430.0051 0.006581XP 0.992 0.0009990 0.0073 1KI 1.01 0.682 0.179 5.05 i 1.48 1 0.26 7.4将数据带入（1）式中： 04.7658*26.05*19843.*48.0 试取 计算： =1.533 (1)式=0.0753 0黄河科技学院毕业设计（说明书） 第 6 页6=1.35 (2)式=-0.0374 0内插法得 =1。48，将 带入（2）式，求的 Rm, 1148.703*.16048.19*.481920. Rm解得： Rm=2.2664取回流比 R=1.5Rm=3.42.3.2 确定最小理论板数理论回流比可取为 1.5 R =3.26min2.3.3 确定理论板数理论板层数由芬斯克方程求 N inN = =31.256min1lg)(hWlDiX=0.34691inR查吉利兰图得 =0.36 2minN解得 N=43.2 取 44 块（不包括再沸器）所以：理论塔板数为 44 块。2.3.4 实际塔板数E =0.49（ ）TL245.0塔顶，塔釜的平均温度 T=-13查烃类 P-T-k 图，得平衡常数： K C2H4=1.455, KC2H6=0.839相对挥发度为： =1.7432= =0。889890。07+0。098430.07+0.00510.0051+0.006580.02lliXi=0.06999 黄河科技学院毕业设计（说明书） 第 7 页7解得 E =0.822T所以：实际板数 N= =44/0.882=53.5TN取 55 块2.3.4 确定进料板位置精馏段板数 n = （1）milhFkDliX)g(提留段板数 m = （2）mTlhWkli)(m+n=54 （3）（注 为轻关键组分对重关键组分相对挥发度，取塔顶、进料、塔釜三处