脱丁烷塔的理论计算及结构设计

g14085g981g9931g3624g11352g10714g16782g16757g12651g2462g13479g7512g16786g16757 I 密 级 公开 学 号 030683 毕 业 设 计（论 文） 脱丁烷塔的结构 设计及理论计算 院（系、部）： 机械工程学院 姓 名： 王旭 年 级： 2003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 2008 年 12 月 12 日北京 g14085g981g9931g3624g11352g10714g16782g16757g12651g2462g13479g7512g16786g16757 II 摘 要 脱丁烷塔是石油化工中催化裂化装置的一台重要设备，设计好该台设备能提高石油产品的质量和数量，对满足日益增长国民经济发展的需要具有重要的意义。 本文依据GB150-1998，对1.18MPa，223的脱丁烷塔进行总体设计，包括材料的选择；脱丁烷塔整体强度校核；法兰垫片的选择和校核，螺栓数量的确定，以及法兰的应力校核；支座的选定。本文也对脱丁烷塔质量、几何尺寸、地震弯矩、风弯矩、支腿、地脚螺栓等进行了计算，确定了最大弯矩，对由最大弯矩引g17227的g3290g12582应力进行了校核，确定g1866满足g1363g11004要g8726。g8022g17860了对脱丁烷塔的g6523g2058g17819g12255。最g2530，对脱丁烷塔g4579g13479，g5194对g1866进行经济g2010g7524。g3关键词g726催化裂化脱丁烷塔，设计，校核，经济g2010g7524 g14085g981g9931g3624g11352g10714g16782g16757g12651g2462g13479g7512g16786g16757 III Abstract Butane from Petrochemical column is the catalytic cracking unit in one of the major equipment, design of the devices can improve the oil quality and quantity of products, to meet the growing needs of the development of the national economy is of great significance. In this paper, based on GB150-1998, of 1.18MPa, 223 butane from the tower design, including the choice of materials; butane tower from the overall strength check; flange gasket selection and verification, to determine the number of bolts, Check the flange and stress; support selected. This article is also on the quality of the tower from butane, geometry, seismic moment, the moment the wind, outrigger, such as the bolt is calculated to determine the greatest moment, the moment the biggest cause of stress for the cylinder School Nuclear, determined to meet its requirements. Overview of butane from the control tower. Finally, off to the Tower Summary butane, and economic analysis. Keywords: catalytic cracking butane from tower design, verification, economic analysis g14085g981g9931g3624g11352g10714g16782g16757g12651g2462g13479g7512g16786g16757 IV 目 录 g12544一g12468 g2081 g16340.1 1.1 选g20076g13984g7235.1 1.2 脱丁烷塔的工g1328g2419g10714.3 1.3 脱丁烷塔g6228g7427要g8726.3 1.4 脱丁烷塔g6817g1328g19394g20076和g9921g7061g17347g8680体g12661g17959及g16855g14422g19412尺寸核算.4 g12544g1120g12468 催化裂化脱丁烷塔g13479g7512设计及g10714g16782计算.7 催化裂化脱丁烷塔的设计计算g726.7 塔体设计g2454数g726.7 2.1 引g16340.7 2.2 g12582体设计g18108g2010.7 2.2.1 g12582体g2010g8585.7 2.2.2 塔体g2414度.7 2.2.3 g4493g3132质量.9 2.2.4 g14270g6403g2620g7411.11 2.2.5 地震g17745g14667和地震弯矩.10 2.2.6 风g17745g14667和风弯矩.12 2.2.7 最大弯矩计算.14 2.2.8 塔g3783的强度g994g12295定计算.14 2.3 g16045座g20576算g18108g2010.16 2.3.1 g16045座g12582体g12295定g20576算.16 2.3.2 g3534g11796g10627的设计.17 2.3.3 地脚螺栓的选g11004.19 2.3.4 g16045座g994塔g3783g17842g6521g9950g13553g20576算.19 2.4 g5332g4392g15929强计算.20 2.4.1 g8680体进料g2487.20 2.4.2 g8680体g1998g2487.23 2.4.3 塔g18352g1998料g2487.26 2.4.4 g2572g6922g2070进g1849g2487.28 2.4.5 g12661g2487g708g2572g6922g2070g1998g2487g708g16045座g709g709.31 2.4.6 塔体g1166g4392.34 2.4.7 g16045座g1849g4392.37 2.5 法兰设计g18108g2010.40 g14085g981g9931g3624g11352g10714g16782g16757g12651g2462g13479g7512g16786g16757 V 2.5.1 垫片设计.41 2.5.2 螺栓设计.43 2.5.3 法兰设计.45 2.6 g4579g13479.50 g12544g989g12468 脱丁烷塔的g6523g2058.51 3.1 引g16340.51 3.2 脱丁烷塔的g6523g2058g13007g13491.51 g12544g3247g12468 脱丁烷塔的经济g2010g7524.54 4.1 g10995产g6116本g2010g7524.54 4.2 g12050g1262g6940益g2010g7524.54 g12544g1128g12468 设计总g13479.55 g14280 g16886.56 g2454 g13783 文 g10498.57 g3780 g7138.59 g14085g981g9931g3624g11352g10714g16782g16757g12651g2462g13479g7512g16786g16757 1第一章 前 言 1.1 选题背景 g18331g11004g9157度g2164工g6228g7427g1817g2010g2045g11004g2419油以g14731g5483g7368g3822的g17743质油品和中g19400g20323g2010g5194g3324经济g990g2474g5483最大g6922益，是g17829g2325年g7481国g3818g9872油g6228g7427发展的一g1022重要方向。g5194g3324各g1022方面g2474g5483了重大进展。g3七g2325年代中g7411以g7481，由于g2419油价格g990涨，重质g2419油比例增高，g17743质油品需要量增g2164，以及对g10627境保护的要g8726日趋严格，g1363g9872油g6228g7427有了新的发展。主要表现为g2164工g9157度提高，g9872油g17819g12255能耗g7138显降低，以及g10627境污染等方而的严格g6523g2058。这些发展g994变化揪动了g9872油设备的相应发展。g3g3324方法繁g3822的重油g2164工中，重油催化裂化的发展最快。Davison公司的g16855查表g7138，1981年初时，美国约有重油催化裂化装置23套，到1982年初增g2164到了47套，可见g1866发展之迅速1。g3g17829年g7481，各国对g10627境保护的要g8726日益严格。发达国家正g3324面临新一轮降低汽油和柴油硫含量的浪潮，发展中国家的燃料规格也将趋严，尤g1866g3324都市地区。预计未g7481短时g7411内全球约有60左右的汽油含硫量将低于100ppm，到2015年，北美、西欧和日本的汽油硫含量都将降至50ppm以下。汽油除硫含量g3818，对芳烃、苯和烯烃含量的限g2058也将日益严格。全球柴油硫含量到2020年将下降75以g990，20052010年发达国家将降至1050ppm以下，发展中国家正向350500ppm迈进，20102020年将降至50ppm以下。g3除了g1363g11004g2164氢处g10714减少 S0X对g10627境的污染，继续完善g989废处g10714、噪g3780防治等有关g6228g7427和设备g3818，比较突g1998的，就是各国g17819去一直未受重视的NOX污染，现也g2058定了严格的法规g2164以限g2058，从而推动了g9872厂g2164g9921炉g3324这方面的改造和g6228g7427发展。各g12193低NOX燃g9915g3132相继g1998现，g5415g2081，正g3324发展g1363g11004g2010g8585燃g9915和g9907g8680g5502g10627的低 NOX燃g9915g3132。g2528时，g18331g11004g6523g2058g17819g2109g12366g8680等方法减少 NOX的g10995g6116以及g11004催化g5214对g9907g8680进行处g10714以减少NOXg6502g6930等2。g3计算g7438g6228g7427的发展和g7234及，对g9872油g6228g7427也正g3324产g10995日益g7138显的g5445g2721。突g1998地表现g3324g14270动g11429g6523g6228g7427的发展以及g6817g1328的最g1260化。g3显g9994，g10627境保护和计算g7438的应g11004g1185将g3324g1182g2530继续对g9872油工g1006及g9872油设备产g10995g5445g2721，g1306是，g3324g17819去的g2325年中，对g9872油设备的发展产g10995了重大g5445g2721的主要g3252g13044，是g9872油的g9157度g2164工g6228g7427和g14422能g6228g7427的发展。而g9872油设备g6164g2474g5483的进展，g2460g1363g9872油g6228g7427的进一g8505发展g6116为可能。g3g14085g981g9931g3624g11352g10714g16782g16757g12651g2462g13479g7512g16786g16757 2催化裂化是g3324g9921裂化工g14414g990发展g17227g7481的。是提高g2419油g2164工g9157度，g10995产g1260质汽油、柴油最重要的工g14414g6817g1328。g2419料主要是g2419油g14988g20323g6122g1866g4439g9872油装置的350540g20323g2010的重质油，催化裂化工g14414由g989g18108g2010g13464g6116g726g2419料油催化裂化、催化g2070g1889g10995、产g10301g2010g12175。催化裂化g6164g5483的产g10301经g2010g20323g2530可g5483到g8680体、汽油、柴油和重质g20323g2010油，有g18108g2010油g17832g3250g2465应g3132继续g2164工g12228为g3250g9872油。催化裂化g6817g1328g7477g1226的改变g6122g2419料g8886动，可g1363产品g13464g6116g8886动。g3催化裂化工g14414是将重质油g17743质化，g11458的产品是汽油、柴油和g9094化g8680。由于g17728化g10587高，产品质量好，g17829g2334g1022g1002g13438以g7481，催化裂化工g14414g6228g7427和g10995产规g8181都有了g5468大的发展。从催化裂化减g2399g15605油到g6542g9163g9207油，g5194g17892g8505提高g6542g9163比例，大大提高了g2419油的g2164工g9157度，g14731g5483了g7368大的经济g6940益。g11458g2081，催化裂化装置g5062g6116为g9872油工g1006g9157度g2164工和汽油g10995产的主体装置。g3g994g1866g4439g17728化工g14414相比，催化裂化工g14414的设备g2058造较g4493g7143、装置g6249g17176g11477、规g8181可以g5468大g11现g3324g1002g11040g990g2345套装置规g8181g5062达6.0g3Mg87g18ag12、g6817g1328g17165g11004低。正是这g12193g10317g9869，g1363g1866g6116为g11004于g17728化的主要g6175g8585，g15999g1002g11040g9872油g11040g4574为g9872油的g20604g5190工g144143。g3g19555g11540国内g3818g9872油工g1006发展，尤g1866是催化裂化g6228g7427的g993g7041提高，g9872厂g8680的g9157g2164工g17246g7481g17246受到g1166g1216的重视。g9872厂g8680g384的g13520g2524g2045g11004g6116为g1166g1216g7234g17953关g8892的g16850g20076之一。g6117国g8611年g10995产g384200g3822g987g87，g1866中190g3822g987g87g7481g14270g9872油厂的催化裂化装置、g9978化装置、减g12908裂化装置和g9921裂化装置，g1866中由催化裂化装置g10995产的g384最g3822，g235690g8以g990。催化裂化装置g10995产的g9094化石油g8680中正丁烷约g23563g88g8，正丁烯中的1-丁烯和2-丁烯和g5334丁烯各约g23565g815g8，g5334丁烷最g3822，g235620g8左右，g1866中丁g1120烯燃g9915时g7143g10995g6116g10040g9907，g993g17878于g1328燃料，一g14336g11004g1328g10995产g2524g6116g8245g14026和g36Bg54g7653g14038的g2419料，n-丁烯g11004g7481g10995产g1222丁g18267及g11014g1069g18242等石化产品，i-丁烯也g2494限于g10995产丁g3534g8245g14026。g11458g2081g6117国大g18108g2010g9872厂g384g8821有g5483到g1817g2010g2045g11004，一g14336是g1328为g9094化g8680g1817g5415民g11004燃料g1363g11004，g993g1306造g6116g17176g9316的浪g17165，而g1000经济g6940益g5058。g9872厂的g9163g2524g8680g384是g4465g17161的g12946g13466化工g2419料，g5332发g2045g11004g9163g2524g8680g384具有重要的意义4。g380年代到90年代国g3818塔g3132发展总的要g8726是g726g14422能、高g6940和g1260质。g6117国塔g3132的g11752g12362g5332发工g1328g17227g8505较g7214，g1306g1427060年代g17227g2164快了g9052化g2572g6922g8505g1252，应g11004g54g5430塔g7507、g14304g5430塔g7507、g9026g19412塔g7507和筛g4392塔g7507，g5194g3324此g3534g11796g990紧跟国g3818发展动向，先g2530g14270行g5332发了g9026喷塔g7507、斜g4392塔g7507、g9026g14304塔g7507、旋流塔g7507和Tg6502g7477g19412塔g7507等5。g3常减g2399g14988g20323，催化重整，g2164氢裂化，延迟g9978化等装置都有一定量的低碳烃g5190g8680产g10995。g5190g8680中除了含有g11014烷和氢g8680g3818，还含有g1069烷，g1069烯，丙烷，丙烯等。早g332420g1002g1343880年代，国g3818就有以fccg1328为苯烃化g2419料g2058g1069苯的工g1006化报g179596-8。国内也有从g5190g8680中g2010g12175g1998氢g8680的工g1006实力报g179599-10。新g17829，西g2347工g1006g11752g12362院g5062g14085g981g9931g3624g11352g10714g16782g16757g12651g2462g13479g7512g16786g16757 3完g6116g18331g11004变g2399g2572附法g708Pg54g36g709浓缩g5190g8680以g3250g6922g1866中g382的工g1006试g20576，g13479果表g7138该法的g1069烯的g1262g6922g10587可达80g8。从g9872厂g5190g8680中g3250g6922g382烃是实现g9872化一体化，g10995产低g6116本碳烯烃的一g7477重要途径11-12。g31.2 脱丁烷塔的工作原理及负荷校检 天g9994g8680站g9157冷装置脱丁烷塔是塔g7507塔，塔内安装有24块塔g7507，进料g2487为g1254415他盘，塔顶为g9094化g8680产品，塔底为g12295定g17743烃产品，设有塔底重沸g3132。经g17819重沸g3132g2164g9921g990升的g17743g13464g2010g3324塔盘中和下落的重g13464g2010g1817g2010g6521触，达到传质传g9921g6940果，脱丁烷塔g8680g9094从塔底沿塔顶梯g5430g2010化，脱丁烷塔主要g1328g11004是将经g17819脱g1069烷“g9163烃”进行切割g2010g12175，g10995产g1998“g9094化石油g8680”和“g12295定g17743烃”,g1866g9921g9316供给通g17819塔底重沸g3132由导g9921油提供，脱丁烷塔的塔顶g3250流g18331g11004的是g17743质g9094化g8680，g6523g2058工g14414见图1。g3g9157冷装置脱丁烷塔设计处g10714负g14667为g8611天 100t，产品比例为g9094化g8680 60t，g12295定请听40t，g9094化g8680产品流量g6523g2058g19412LV-232g8611天最大通流能力为50t。81天g9994g8680处g10714站浅冷装置g11458g2081产量为g8611天 1020t，产品比例为g9094化g8680 30%,g12295定g17743烃70%。81联g2524处g10714站g11458g2081g8611天输送量为40t，产品比例为g9094化g868010%15%，g12295定g17743烃 85%90%。脱丁烷塔的g989g12193进料g3324 100t 左右，g8821有超g17819脱丁烷塔的最大处g10714负g14667,g1306g12295定g17743烃的产量最大达到了 65t，超g17819了g12295定g17743烃产品流量g6523g2058g19412LV-231g8611天最大50t的流通能力。从现场g16855查g7481看，g12295定g17743烃流量g19412LV-231满足g993了流通要g8726，需要打g5332流量g3250g17347的g7061通g19412g7481进行g16855g14422造g6116也为无法g6523g2058平g12295，从而g5445g2721g1866g4439g2454数，最终造g6116产品g8886动13。 1.3 脱丁烷塔技术要求 1g709 “g9163烃”含水g19394g20076g3g14085g981g9931g3624g11352g10714g16782g16757g12651g2462g13479g7512g16786g16757 4联g2524站g3250g9872g9163烃中g993能含有游g12175水g708天g9994g8680站g9163烃经g17819g2010子筛g9157度脱水，g993含游g12175水g709，否则g1262增g2164天g9994g8680站脱丁烷塔g2454数g16855整难度，g5194造g6116最终“g12295定g17743烃”和g9094化g8680产品中含有水g2010，g5445g2721整车安全，冬季运行时冻坏g12661线。g32g709 “g9163烃”g3250g9872流量，g2399力g19394g20076g3“g9163烃”g3250g9872流量必须g6523g2058g3324g2524g17878范围内，g8611天g993能超g1781940g87，否则将超g17819脱丁烷塔的处g10714负g14667，g9163烃g3250g9872泵的g1998g2487g2399力必须和天g9994g8680站脱g1069烷塔塔底泵的g1998g2487g2399力平衡才能确保天g9994g8680装置的正常运g17728，如果流量g8886动频繁，势必造g6116脱丁烷塔g9094位g8886动，最终g5445g2721产品质量。g33g709 g6175g14270动切换g19394g20076g3输送g9163烃和停止输送g9163烃时，脱丁烷塔处g10714瞬g19400突g9994改变，对4g1022g6523g2058g3250g17347造g6116较大扰动势必造g6116较大的g6523g2058误g5058。这时应将g6523g2058g3250g17347切g6116g6175动g6523g2058，各g2454数g12295定g2530g1889将g6523g2058g3250g17347切换到g14270动状态。g34g709 g9163烃g382含量g19394g20076g3必须严格g6523g2058g9163烃中g382的含量，g3252为g1069烷的沸g9869和饱和g14988汽g2399相对较高，g382必须g4579于5g8,否则将造g6116脱丁烷塔g2399强烈g8886动，g2454数无法g6523g2058，造g6116g9094化g8680产品饱和和g14988汽g2399超g2399，g993g2524格13。g31.4 脱丁烷塔操作问题和热旁路气体管道及调节阀尺寸核算 1g709 脱丁烷塔g6817g1328存g3324的g19394g20076g3某g17743烃g3250g6922装置g18331g11004浅冷方式油田伴g10995g8680中的凝g7524油，g1866中的脱丁烷塔将g9094化石油g8680g13464g2010从凝g7524油中g2010g12175g1998g7481，该塔g18331g11004g9921g7061g17347g6523g2058g2399力，g5194g1000g18331g11004了g2010g12255g6523g2058，g9921g7061g17347g16855g14422g19412和g3250流罐g990的g993凝g8680g6930g12366g19412g2010别安装g3324DN40mm的g12661g17959g990，g1306该塔g3324g6249g11004以g7481一直g993g12295定，塔g2399呈锯齿状g8886动，g8886动范围一g14336g332420-30kPa。g5415g2399力严重超高时需g6175动关闭g9921g7061g17347g19412，将g12366g8680g6502g6930至火炬以降低g3250流罐的g2399力，g5415塔g2399g17819低时，即g1363g9921g7061g17347g19412全g18108打g5332，也g993能快速有g6940地将塔g2399提高到正常的g6817g1328值，由于塔g2399g6523g2058g993g12295，产品质量严重恶化，g5445g2721了经济g6940益，为了确保脱丁烷塔正常g6817g1328，经g17819g3822次g11752g12362和g6228g7427g16782证发现g726g3g2419设计中脱丁烷塔g3250流泵、g3250流罐选型g6122设计g2524g10714，g993存g3324g3250流泵g8680蚀现象。g3塔顶冷凝g3132冷g2376面g12227有足g3827的g4512g1325量，冷凝g3132g13479g7512g5468g17743，g993足以对脱丁烷塔g6817g1328造g6116g5445g2721。g3改善g6817g1328g7477g1226，如塔g2399超高时降低冷凝g3132冷g2376水g9213度，增大冷g2376水g5502g10627量等，对脱丁烷塔g6817g1328g6922g6940g10990g5506。g3g14085g981g9931g3624g11352g10714g16782g16757g12651g2462g13479g7512g16786g16757 5对g6817g1328现状的g2010g7524表g7138，g9921g7061g17347g6523g2058g13007g13491设计g993g5415是造g6116脱丁烷塔g6817g1328g993正常的主要g2419g3252。g32g709 g9921g7061g17347g8680体g12661g17959及g16855g14422g19412尺寸的核算g3g3324塔顶冷凝g3132中，g8680体冷凝的有g6940传g9921面g12227g708即冷凝g3132中冷凝g9094之g990的面g12227g709g19555g9921g7061g17347g16855g14422g19412的g5332度而变化，正确地设计g9921g7061g17347g8680体g12661g17959及g16855g14422g19412的尺寸是保