年产3.6万吨乙烯精馏浮阀塔设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘要 随着社会的发展与进步，我国乙烯的市场需求量急剧增加，乙烯进口量逐年增加，国内产品市场占有率还不到百分之五十。乙烯工业是石油化工产业的龙头，其发展水平早已成为衡量一个国家综合经济实力的重要标志之一，在石油化工产业乃至国民经济发展中占有极其重要的地位。 塔设备在化工、石油、医药、食品及环境保护等工业部门中广泛使用的重要生产设备，是一种十分重要的单元操作设备。塔设备的作用在于提供气、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，从而达到相际间进行传质及传热的目的；还可以使接触后的气、液两相 能够及时分开，互不夹带。塔设备主要应用在石油化工行业，其种类颇多，按操作压力分有加压塔，常压塔及减压塔；按内件结构分有填料塔、板式塔；还有按单元操作分有精馏塔，吸收塔，介吸塔，萃取塔，反应塔，干燥塔等。 本次设计的是年产 吨乙烯精馏浮阀塔。浮阀塔是 20 世纪 50 年代前后开发和应用的，并在石油、化工等工业部门代替了传统使用的泡罩塔，成为当今应用最广泛的塔型之一，并因具有优异的综合性能，在设计和选用塔型时常是被首选的板式塔。本次设计主要包括三大方面的内容：一是工艺计算；二是强度及稳定性的计算；三是专题部分的 补充。 第一部分主要进行了物料衡算，塔内物件尺寸的确定，塔温、塔板数的计算以及各种管径的确定，附属设备的选择等等。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第二部分主要是在强度及稳定性计算中计算出塔器的各部分质量，从而对塔的三个危险截面进行校核，主要是质量载荷，风载荷与地震载荷的计算，另外还要进行补强的计算。 最后即是专题部分：吊柱的选用与校核。 关键词 : 板式塔 ; 精馏设备 ; 填料塔 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 s a in of by of 0 is of of a s an an in in it is a of to to so of be so as to of be in do in to by by 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 is an 6,000 of 950s, in of of of of of in of it is is to is to to of of of so is of of is in of of to be is ey 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 前言 . 1 第一章工艺计算 . 3 料衡算 . 3 顶产品量 . 3 釜、塔顶流量及组成 . 3 定塔温 . 4 釜温度的确定 . 4 顶温度的确定 . 5 料温度 . 6 板数的计算 . 6 定最小回流比 . 6 定最小理论板数 . 7 定理论板数 . 7 际塔板数 . 8 定进料板位置 . 8 径计算 . 9 馏段塔径 . 9 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 馏 段塔径 . 12 内物件的工艺尺寸 . 13 流程数的选择 . 13 体力学验算 . 15 体流过塔板的压降 . 15 泛校核 . 15 沫夹夹带情况 . 16 全操作范围和操作线 . 16 馏段 . 16 馏段 . 17 属设备的选择 . 19 凝器的选择 . 19 沸器的选择 . 19 流泵的选择 . 19 径设计 . 20 顶蒸汽管 . 20 流管管径 . 20 料管管径 . 20 釜出料管 . 20 再沸器管 . 21 沸器蒸汽入塔器 . 21 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第二章强度及稳定性计算 . 22 筒和封头的厚度和强度计算 . 22 荷的计算 . 22 量载荷的计算 . 22 的自振周期 . 24 震载荷及地震弯矩的计算 . 24 载荷和风弯矩计算 . 26 大弯矩 . 28 力校核 . 28 筒应力校核 . 28 座壳轴向应力校核 . 30 础环结构设计及校核 . 31 础环 . 31 脚螺栓计算 . 32 板计算 . 32 板计算 . 33 强计算 . 34 顶蒸汽出孔 . 34 孔的补强计算 . 35 料管接管补强 . 36 第三章吊柱的强度计算 . 38 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 计载荷 . 38 杆部分的校核 . 38 的校核 . 39 总结 . 41 参考文献 . 42 致谢 . 43 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 前言 塔设备是化工、石油、医药及环境保护等工业中广泛使用的重要生产设备。塔设备的基本功能是提供气、液两相充分接触的机会，使质、热两种传递过程能够迅速有效地进行；而且能使接触之后的气、液两相及时分开，互不夹带。因此，蒸馏和吸收操作可在同一设备中进行。 根据塔内气、液两相接触部件的结构型式，塔设备又可分为填料塔和板式塔两大类。填料塔和板式塔均可用于蒸馏、吸收等气 在两者之间进行比较及合理选择时，必须考虑多方面因素，如与被处理物料性质、操作条件 和塔的加工、维修等方面有关的因素等。填料塔内装有各式各样的固体填充物，即填料。填料是填料塔的核心内件，它为气 塔的其他内件共同决定了填料塔的性能。液相由塔顶喷淋装置分布在填料层之上，靠重力的作用沿填料表面流下；气相则在压强差的推动下穿过填料的间隙，由塔的一端流向另一端。气、液两相在填料的润湿表面上进行充分接触，其组成沿塔高连续地变化。板式塔是一种逐级接触的气 内以塔板作为基本构件，气体自塔底向上以鼓泡或喷射的形式穿过塔板上的液层，使气 质与传热，两相的组分浓度沿塔高呈阶梯式变化。 目前在工业生产当中，在分离程度要求高、具有腐蚀性的物料、容易发泡的物料以及对于热敏性物料的蒸馏分离等情况下，宜选用填料塔。在塔内液体滞液量较大、液相负荷较小以及含固体颗粒等情况下，宜选用板式塔。蒸馏操作的规模往往较大，所需塔径常达一米以上，故采用板式塔居多；吸收操作的规模相对较小，故采用填料塔居多。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 图 1式塔结构简图 浮阀塔板的结构特点：在塔板上有若干个阀孔，每个阀孔上装有一个可以上下浮动的阀片，阀片本身连有几个阀腿，插入阀孔后将阀腿底脚拨转 90，以限制阀片升起的最大高度，并且防止阀片被气体吹走。阀片周边冲出几个略向下弯曲的定距片，当气速很低时，由于定距片的作用，阀片与塔板呈点接触而坐落于阀孔上，在一定程度上可以防止阀片与板面的粘连。操作时，由阀孔上升的气流经阀片与塔板间隙沿水平方向进入液层，随即增加了气液接触时间，浮阀开度随气体负荷而变，在低气量时，开度较小，气体仍能以足够的气速通过缝隙，避免过多的漏液；在高气量时，阀片自动浮起，开度增大，使气速不致于过大。浮阀塔板有生产能力大，操作弹性大，塔板效率高，塔板结构及安装较为简单、重量较轻、制造费 用低等优点。然而其缺点就是：在气速较低时，仍有塔板漏液，故低气速时板效率有所下降；浮阀阀片有卡死和吹脱的可能，这会导致操作运转及检修的困难；塔板压力降较大，妨碍了它在高气相负荷及真空塔中的应用。 1 气体出口 2 液体入口 3 塔壳 4 塔板 5 降液管 6 出口溢流偃 7 气体入口 8 液体出口 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 第一章 工艺计算 料衡算 顶产品量 按 7200 小时 /年考虑， 摩尔流量 ( h1 釜、塔顶流量及组成 表 进料各组分组成及性质 组 分 23 点 88.6 子量 成 择乙烯为轻关键组分，乙烷为重关键组分，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，两关键组分挥发度相差较大，且两者是相邻组分，为清晰分割情况，比重关键组分还重的丙烯在塔顶不出现，比轻关键组分还轻的甲烷在塔顶不出现。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， 1 说明此泡点温度过高。 假定温度为 差法： + 1= 所以：塔顶温度为 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 料温度 查 ，计算 （ 1 假设泡点进料且温度为 说明此进料温度过高 假设进料温度为 以：进料温度为 塔的各部位温度列于表 4 中 表 的温度列表 塔底 塔顶 进料 板数的计算 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。 A B +C 1 （ 1 A B +C （ 1 式中： 进料中 A， B， C 组分的分子分数； 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;3 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 有关数据及 i 列表 5 如下： 表 关数据及 组分 23 i 将数据带入（ 1）式中： 试取 计算： = (1)式 =0 = (2)式 = 0 可求得 =1。 48，将 带入（ 2）式，求的 0 7 0 0 9 回流比 R=m= 确定最小理论板数 理论回流比可取为 确定理论板数 理论板层数由芬斯克方程求 1() ( (11 (1买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 查吉利兰图 1得2解得 N= 取 44 块（不包括再沸器） 所以：理论塔板数为 44 块。 际塔板数 L ） 塔顶，塔釜的平均温度 T= 查烃类 ，得平衡常数： 相对挥发度为： =l=解得 以：实际板数 N=4/ 49 块 定进料板位置 精馏段板数 nm=)()(（ 1 提留段板数 )()(1m+n=49 （注 ：其中轻关键组分对重关键组分相对挥发度，取塔顶、进料、塔釜三处得几何平均值） 5 （i= =文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 （ T = = 取 27 块 则提留段板数为 92 径计算 馏段塔径 （ 1） 气液相负合及重度 精馏段以塔顶为计算基准， 表 塔顶各组分得临界性质列 组分 %分子 Pc(kg/（分子） c%分子 分子量 M%分子 205 计 1 比压力： 比温度： = 7324 =得压缩系数 Z=顶上升蒸汽量： G= R+1） D=571h 体积流量：=方米 /小时 塔顶上升蒸汽重度： v = 料各组分得临界性质 组分 %（分子） kg/ 子 c%分子 分子量 M%分子 88989 30 48 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 3计 比压力： 比温度： = 7323 =得压缩系数 Z=积流量：= 精馏段气相负合： = 表 底各组分得临界性质 组分 %（分子） kg/ 子 c%分子） 分子量 M%分子 03 50 48 0 153 282 9 0 857 28 05 0 085 9218 48 56 45 87 305 8 289 6 30 9 28 45 04820 45 76 190 8 190 9 16 04 合计 1 45 79 308 3 30 76 对比压力： 比温度： = 732 =得压缩系数 Z=升蒸汽量： G= R+1） D=（ ） 71 公斤 /小时 体积流量：W =方米 /小时 查轻碳氢化合物数据手册 图 225 得各组分重度； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 表 顶各组分重度 组分 23度 0 425 0 465 0 表 料各组分重度 组分 23度 0 421 0 462 0 54 表 釜各组分重度 组分 23度 0 35 0 427 0 555 塔顶各组分质量流量百分比： 44626242L D C 解得 底各组分质量流量百分比： 得 精馏段液相重度 L = = =相负荷 h 动能参数 =板间距 板上清液层高度为 史密斯关联图得 轻碳化合物图 44得表面张力 表 合液的表面张力 甲烷 乙烯 乙烷 丙烯 0 3.6 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 由式（ 20 ） C =0(C = (1塔顶最大空塔速度 =s 空塔气速 W=最大=s 精馏段塔径 D= =精馏段塔径 D=馏段实际空塔气 s 相应的空塔动能因数为 提馏段塔径 提馏段气象重度v=V/馏段液相重度w=馏段液相负荷=s 则提馏段气相负荷： =RD+h 查史密斯关联图得 轻碳化合物图 44得表面张力 合液的表面张力m=C =0(C =大空塔速度 : =文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 空塔气速： W=最大=s 提馏段塔径 D= = 取塔径 段实际空塔气 =s 内物件的工艺尺寸 流程数的选择 （ 1） 根据塔径 ，液相负荷 30 40m 3/h，查有机化合物表 9可知选单流型即可满足要求。采用工型浆液板，分块式塔盘。 （ 2）校核溢流强度 堰长： = 精馏段校核： i=ls/h; 提馏段校核： I、 =、 =38.9 m3/h; （ 3）塔堰高的确定 Hl=hw+塔板上清液层高度 ; 出口堰高度 堰上清液层高度 精馏段： 留段： = 4）降液管面积 查浮阀塔表 3知 板面积 24D= 堰宽 流面积 （ 5）校核液体在降液管内停留时间 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 精馏段 t=L f =5s 提馏段 t =f =5s 降液管出口处的流体流速： 精馏段： s/s; 提馏段： s （ 6）降液管下端距塔盘的距离 h： h= (1s 可取 s 精馏段 =馏段 =距离为： h= 7）浮盘数 采用 阀 , 阀孔直径为 39。 精馏段临界阀孔气速 ：s 提馏段临界阀孔气速 : =s 开孔率0 100%=阀孔总面积： 精馏段： = 24 D=馏段 : = 24 D=馏段阀数 : N=0204 67 个 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 提馏段阀数 : N =0204 70 个 精馏段与提馏段取相同的阀孔数