毕业设计（论文）-φ2600丙烯精馏塔设计.doc

毕业设计(论文)全套图纸加扣 3012250582题 目 2600丙烯精馏塔设计 学院名称 机械工程学院 指导教师 职 称 班 级 过控072班 学 号 学生姓名 2011年05 月 28 日毕业设计(论文)任务书学 院： 机械工程学院 题 目： 2600丙烯精馏塔设计 起止时间： 2011 年 1月 6日至 2011年 5月31 日学 生 姓 名： XXX 专 业 班 级： 过控072 指 导 老 师： XXX 教研室主任： 院 长： 2011年 1月 6 日南华大学本科生毕业设计开题报告设计题目2600丙烯精馏塔设计设计题目来源自 选设计题目类型工程设计起止时间2011/1/042011/5/31一、设计依据及研究意义：丙烯是制造聚丙烯、丙烯酸酯、环氧氯丙烷、异辛醇等塑胶原料及聚丙烯晴等人造纤维或其他石化品之主要原料。其中用来制造汽油占大多数，在化学品用途中约有25%是用来制造其衍生物聚丙烯；另外亦多应用在制造环氧丙烷、异丙醇、异丙苯和丙烯月青等等，一般人所熟知的许多消费性商品如地毯、捆带、汽车零件塑胶、玩具、漆料等，都是由丙烯制造出。二、设计主要研究的内容、预期目标（技术方案、路线）：本次设计的是丙烯精馏塔。设计包括的主要内容：物料衡算、热量衡算、塔设备的工艺设计（塔内径、塔高、封头、填料、进出口接管及裙座等）等。并对其进行强度计算及校核，绘制图纸等。技术方案及路线：首先进行物料衡算和热量衡算，然后进行塔设备的尺寸计算，最后进行强度计算和校核。三、设计的研究重点及难点：重点是：物料衡算、热量衡算和塔设备的尺寸计算和确定以及强度计算和校核。难点是：一、其难点为塔内的物料及热量衡算，并对其进行比较准确的计算。二、由于本次设计的塔是满足常压下大能力的生产，其难点是对塔高、塔内径以及壁厚等进行比较优化的设计。三、由于本次设计的塔为高压塔而且考虑了各种载荷，其难点是对塔体以及一些塔内件的强度计算及校核。四、设计研究方法及步骤（进度安排）：1月4日至1月8日：了解我们所要设计的试验装置，为进行设计做准备； 1月8日至1月17日：查阅资料，找设计依据，理出设计思路； 3月1日至4月10日：算数据，求得设计的各种依据； 4月11日至5月12日：设计，画出设计图纸； 5月13日至5月26日；整理图纸，进行打印。写出设计说明书并校核。 5月26日至5月29日：准备答辩。五、进行设计所需条件： 1、要有充分的资料（在图书馆查阅与尿素合成相关的书籍，进行筛选，选出有用的信息）。 2、设计所需设计方法、软件、工具等。六、指导教师意见： 签名： 年 月 日南华大学机械工程学院毕业设计2600丙烯精馏塔设计摘要：本次设计的是丙烯精馏塔，设计内容包括：选定精馏方案；进行精馏塔的工艺计算、结构设计和附属设备的选型；将设计结果编写成设计说明书，并绘制设计图纸，翻译英文文献以及撰写摘要。本项设计内容的基本要求是：对任务书中已经规定的塔型、操作条件以及所采用的回流方式等须简要论证其依据，对流程安排中合理利用热能的可能性须作简单分析、并绘制简单的流程图。 必须注意，设计开始通常只能对流程作初步安排，待整个计算完成后再作进一步的修正，并作较全面的论述，绘制带控制点的流程图。工艺计算的主要内容是：物料衡算确定产品的质量、收率、流量；确定操作条件塔主要部位的压力和温度；精馏计算根据相平衡数据和分离要求确定回流比，计算板式精馏塔的实际板层数（或填料塔的填料高度），确定加料位置。关键词：丙烯；精馏；工艺设计；塔设备 Abstract: What this design is the propylene rectifying tower, the design content includes: Designates the selective evaporation plan; Carries on the rectifying tower the process design, the structural design and appurtenances shaping; Will design the result to compile the design instruction booklet, and draws up the design paper, the translation English literature as well as the composition abstract. This design contents essential requirements are: The tower which already stipulated to the project description, the operating condition as well as select the backflow method and so on to prove its basis briefly, must make the simple analysis reasonably to the flow arrangement in using the heat energy possibility, and draws up the simple flow chart. Must pay attention, the design starts usually only to be able to make the preliminary arrangement to the flow, after treating the entire computation completes, makes the further revision again, and makes the comprehensive elaboration, draws up the belt control point the flow chart. The process designs primary coverage is:Material balance - - determination product quality, receiving rate, current capacity; Determination operating condition - - tower main spot pressure and temperature; Selective evaporation computation - - basis phase equilibrium data and separation request determination reflux ratio, computation beat rectifying tower actual plate layer (or absorption chamber padding highly), determination feeding position. key words: Propylene；selective evaporation；technological design；tower equipment 目 录引言11 塔盘设计21.1 塔型选用21.2 板间距HT31.3 塔径计算41.3.1 精馏段塔径D141.3.2 提馏段塔径D261.3.3 总体塔径D91.4 塔盘结构设计91.4.1 类型选用91.4.2 降液装置设计101.4.3 标准塔盘选用及浮阀数排列132 总体设计142.1主要尺寸、参数142.1.1 人孔142.1.2 加料板空间高度Hf152.1.3 塔顶部空间高度Ha152.1.4 塔底部空间高度Hb152.1.5 支座高度Hs152.1.6 封头152.1.7 总高152.2 接管设计152.2.1主管径计算、选取152.2.2 仪表、控制、报警等公用系统接管选用192.2.3 接管结构设计192.3 裙座结构设计222.3.1 类型选用222.3.2 材料222.3.3 与封头连接处的焊接结构222.3.4 裙座上人孔、排气孔、釜液出口接管及再沸器入口接管引出管通道222.3.5 螺栓、环板、盖板、筋板设置222.3.6 裙座内的梯子设计232.3.7 保温层、防火层232.4 塔体内部构件设计232.4.1 塔釜结构232.4.2 塔盘及支撑、连接结构232.4.3 出口堰，受液盘，槽，液封，降液装置242.4.4 梯子242.5 塔体外部结构设计242.5.1 吊柱242.5.2 吊耳252.5.3 操作平台252.5.4 塔体外部扶梯设置262.5.5 人孔、接管272.6 保温层，防火层272.6.1 材料272.6.2 防火层设计272.6.3保温层设计282.7 主要焊缝坡口设计292.7.1 筒体环、纵焊缝292.7.2 封头、圆筒对接焊接 （A类）292.7.3 接管与筒体、封头焊接坡口292.7.4 裙座与封头对接焊坡口302.7.5 冷凝器和再沸器的设计303 强度设计313.1 厚度计算313.1.1 筒体313.1.2 椭圆封头323.2 塔体强度和稳定性校核333.2.1 塔体自重333.2.2 自振周期计算及共振可能性判断363.2.3 风载荷373.2.4 地震载荷383.2.5 组合弯矩403.2.6 偏心载荷423.3 裙座和塔壳体连接焊缝的强度校核433.4 裙座强度和稳定性校核443.4.1 正常操作状态443.4.2 水压试验状态453.5 地脚螺栓设计计算463.5.1 基础环接触应力463.5.2 地脚螺栓设计计算473.5.3 地脚螺栓座及基础环473.6 开孔补强计算493.7 人孔法兰校核50参考文献54谢 辞55文献翻译56vi 引言石油是发展国民经济和建设的主要物质，产品种类繁多，用途极广。精细化工的产生和发展与人们的生活和生产活动紧密相关。我国的有机化工原料工业起步较晚，随着新油田的相继开发和新炼油厂的陆续建设，与此同时，对天然气资源的利用，也取得了长足进展。丙烯是重要的化工原料，美国将生产量的二分之一用于制造化工产品，余下的大部分则与异丁烷反应制造汽油中所需要的烷化物。由丙烯可以得到大量的化工产品，如聚丙烯、丙烯酸、丙烯腈、环氧丙烷、丙酮等。近年来，由于丙烯下游产品的快速发展，极大的促进了中国丙烯需求量的快速增长。到2010年，中国将不断新增大型乙烯生产装置，同时炼厂生产能力还将继续扩大，这将增加丙烯的产出。当前各炼厂的气体分离装置大部分仍然采用精馏分离。蒸馏是分离液体混合物的典型单元操作，其基本原理是利用被分离的各组分的挥发度不同，即各组分在同一压力下具有不同的沸点将其分离的。塔设备是能够实现蒸馏的气液传质设备，广泛应用于化工、石油化工、石油等工业中，其结构形式基本上可以分为板式塔和填料塔两大类。板式塔用途较广，它是逐级接触式的气液传质设备。浮阀塔的优点是：生产能力大、操作弹性大、塔板效率高、气体压强降及液面落差较小、塔的造价低。浮阀塔已成为国内应用最广泛的塔型。1 塔盘设计1.1 塔型选用 板式塔种类多，根据塔板上气液接触元件的不同，可分为筛板塔、舌形塔、穿流多孔塔板、浮动喷射塔等多种。随着石油、化学工业的迅速发展，又开发使用了一些新型塔板，如斜孔塔板、S 型板、导向筛板、网孔筛板、大孔筛板、浮阀-筛板复合塔板、旋流塔板、旋叶塔板、角钢塔板等。目前精馏过程常用的板式塔为浮阀塔、筛板塔和泡罩塔，前两者使用尤为广泛。由于浮阀塔具有下述特点，从而得以广泛应用： 1.处理能力大，生产能力比圆形泡罩塔提高2040%，接近于筛板塔。 2.操作弹性大，因为浮阀开度可自由变化，气缝速度几乎不变，在较宽的流量范围内包成较高的效率，其操作弹性可达到59,比筛板、泡罩和舌型塔盘大许多。 3.板效率高，由于气液接触良好，蒸汽以水平方向吹入液层，气液充分接触，雾沫夹带少，板效率可以比泡罩塔高15%。 4.塔板压降小，气流通过浮阀时，只有一次收缩、扩大及转弯，故塔板压力降比泡罩塔低。在常压塔中每层塔板的压力降一般为400666.6 Pa，由于压力降小，降液管中积液高度较小，加上雾沫夹带也较少，故塔板间距可以缩小。 5.液面落差较小，浮阀形状简单，可降低液面落差，因而蒸汽分布较均匀。 6.操作周期较长，由于阀盘大多用不锈钢制造，加之阀片不停的浮动所以不易积垢堵塞，故操作周期较泡罩塔长，清理液省工时。 7.结构较简单，与泡罩相比，浮阀阀片的制造安装容易，且省料，故制造费用仅为泡罩塔盘的60%80%。根据浮阀塔的上述特点，以及文献【6】关于各种塔盘在相对塔板效率、塔板压降、生产能力、操作弹性方面的比较，可选用浮阀塔。具体流程图如下： 图1.1 精馏塔的工艺流程简图工艺流程：原料液由高位槽经过预热器预热后进入精馏塔内。操作时连续的从再沸器中取出部分液体作为塔底产品(釜残液)再沸器中原料液部分汽化,产生上升蒸汽,依次通过各层塔板。塔顶蒸汽进入冷凝器中全部冷凝或部分冷凝,然后进入贮槽再经过冷却器冷却。并将冷凝液借助重力作用送回塔顶作为回流液体,其余部分经过冷凝器后被送出作为塔顶产品。为了使精馏塔连续的稳定的进行,流程中还要考虑设置原料槽。产品槽和相应的泵,有时还要设置高位槽。为了便于了解操作中的情况及时发现问题和采取相应的措施,常在流程中的适当位置设置必要的仪表。比如流量计,温度计和压力表等,以测量物流的各项参数。1.2 板间距HT 气液负荷和塔径一定，增加板间距可减少雾沫夹带并提高操作弹性，但塔高的增加，会增加金属消耗量，增加塔基、支座等的负荷，从而增加全塔的造价。板间距与塔径之间的关系，应通过流体力学验算，权衡经济效益，反复调整，作出最佳选择。选用HT时应考虑到如下几点：a. HT直接影响塔盘、塔径。一定生产任务下采用较大板间距能允许较高的空塔气速，故塔径可减少，但塔高要增加，如果采用较小板间距只能允许较低空塔气速，塔径需增大，但同时又可降低塔高，板数较多时，往往采用较小板间距，适当加大塔径以降低塔高，因而实际选用时常需做经济权衡。b.HT对板效率也有影响，在一定的气液负荷和塔径的条件下，增加板间距可使雾沫夹带降低，对易起泡物系HT应取大，以保证分离效果。c.对操作弹性也有影响，如果生产负荷过大时，应取较大HT以提高操作弹性。d.考虑安装、检修的需要，如在塔体人孔处应有足够工作空间，该处HT不小于600 mm。综合上述特点，考虑本塔操作物料的气泡特点，生产负荷等，非塔体人孔处板间距HT=600 mm,有人孔处HT=800 mm。1.3 塔径计算 塔径的计算方法有两类：一类是根据适宜的空塔气速，求出塔径；另一类是先确定适宜的孔数，定出每块塔板上所需孔数，进行孔的排列后得到塔径。1.3.1 精馏段塔径D11.3.1.1 精馏段上升蒸汽体积流量 VS:因为塔顶与进料口温度相差大，且分子量很相近，可用塔顶作为设计基准。各组分临界性质见下表【1.1】。另外，因为该混合气中0.52，混合规则采用kay法则【5】以求解混合气体虚拟临界参数Tcm,Pcm表1.1各组分临界性质组分摩尔分率Xi%沸点Tbi,KTbiXi临界温度TciKTciXi临界压力Pci(atm)PciXiCH40.0297111.510.0331190.40.056545.440.01350C2H60.0102184.370.0188305.280.0311448.160.00491C3H695.5225.3215.1615364.6348.19345.5043.4525C3H84.4601231.010.3028369.6716.487741.941.87057Tbm=TbiXi=225.5162 KTcm=TciXi=364.768 KPcm=PciXi=45.3415 atm由【10】P36得 对比态温度：Tr= 对比态压力：由Fdmister法求偏心因子 由文献【3】P778 Z=Z(0)+Z（1） （Pitzer-Curl法）因为TDTb,事实上是气体，而且本设计是以气体为设计基准，该压力下忽略液体部分的影响，所以后面求解Z(0),Z(1)以气部端进行插值计算更合理，负荷实际情况。 Z(0),Z(1)由下式求取，P778Z(0)Z(1)Z=0.7541+0.149(-0.1473)=0.732 PD=18.5atm TD=(273.15+44)K=317.5K 精馏段上升蒸汽体积流量1.3.1.2 适宜空塔气速u 因为回流液中无CH4,C2H6.且塔顶XD4=XD6,故塔顶处回流液中也无C4H10,C4H8.Td=44 。由【1.1】查取各组分性质（密度） C3H8:3=457.475kg/m3,C3H6:5=468.77kg/m3L=3XD3+5XD5XD3=XD5=1-XD3=1-0.04462=0.95538该段液相密度：L=457.4750.04462+468.770.95538=468.266kg/m3回流液体积流量：LS=根据空塔气速【2】Vmax=,因(液气动能参数）板上清液层高度为hL=0.1m(加压塔） HT-hL=0.6-0.1=0.5m。由文献【2】中的P165史密斯关联图得：C20=0.078.Td=44时由【3】查取表面张力P672 C3H8: C3H6:混合后：取安全系数【6】P37为0.8 u=0.8umax=0.80.05763 1.3.1.3 精馏段塔径D1 取D1=3.0m 则实际空塔气速 uR1umax=0.1862m/s1.3.2 提馏段塔径D2以塔釜为设计基准，因为tWtF,偏于安全1.3.2.1 上升蒸汽流量VS（体积）【物性来源同前】 表1.2各组分临界性质组分摩尔分率Xi%沸点Tbi,KTbiXi临界温度TciKTciXi临界压力Pci(atm)PciXiC3H84.547369.6716.79441.941.90523110.49C4H103.763425.0115.99337.471.410272.510.25C3H683.33364.6303.8445.5037.917225.3187.75C4H88.352419.435.05839.73.319226.7418.95Tbm=TbiXWi=227.44 KTcm=TciXWi=371.684 KPcm=PciXWi=24.551 atm由【10】P36得 对比态温度：Tr= 对比态压力： =0.15787 由文献【3】P778 Z=Z(0)+Z（1） （Pitzer-Curl法）。 Z(0),Z(1)由下式求取，P778Z(0)Z(1)Z=0.7558+0.15787(-0.1513)=0.732 TW=51+273.15=324.15KP=PW=19.0atm 提馏段上升蒸汽体积流量1.3.2.2 适宜空塔气速u 由于下降液中含 C3H6 C3H8.C4H10,C4H8.Tw=51。由【1.2】查取各组分性质（密度） C3H8:3=447.3kg/m3,C3H6:5=456.5kg/m3 C4H10:4=542.9kg/m3,C4H8:6=555kg/m3L=3XW3+4XW4+5XW5+6XW6=447.34.543%+542.93.763%+456.583.335%+5558.359%=467.567kg/m3回流液体积流量：LS=HT-hL=0.6-0.1=0.5m。因(液气动能参数）文献【2】中的P165史密斯关联图得：C20=0.075.tW=51时由【3】查取表面张力P672 C3H8: C3H6: C4H10: C4H8:混合后：取安全系数【6】P37为0.8 u=0.8umax=0.80.05763 1.3.2.3 提馏段塔径D2 取D2=3.0m 则实际空塔气速 1.3.3 总体塔径D由1.3.1 1.3.2 知塔径D=2.6m=2600mm 精馏段和提馏段塔径相同。1.4 塔盘结构设计1.4.1 类型选用 a.塔盘 D=2600 mm800 mm 考虑塔内安装、拆卸采用分块式塔盘。 b.溢流形式 溢流形式分单、双两种 文献【7】认为，D2200 mm时采用双溢流 c.降液管 降液管是塔板间液体流动的通道，也是溢流液中夹带的气体得以分离的场所。从形状上来看，降液管可分为弓形降液管和圆形降液管。弓形降液管，堰与壁之间的全部截面区域均作为降液空间，适用于直径较大的塔中，塔板面积利用率最高，但塔径小时制作焊接不便。圆形降液管对于小塔制作较易，但降液管流通截面较小，没有足够空间分离溢流中的气泡，气相夹带严重，不适用于流量大及易起泡的物料。又因为弓形降液管具有较大容积，又能充分利用塔板面积，故一般只在小塔中采用圆形，通常场合取用弓形降液管（可拆式）d.受液槽盘 液体流过降液管与受液盘压力将大于25 mm时，采用凹形受液盘，对液体有缓冲作用，可降低塔盘入口处液峰，使液体平稳，有利于更好鼓泡，凹形受液盘较小于液峰高度，并缩小其影响区域有利于气体均匀分布，即使在高蒸汽流和低液流时，仍可保证液封。故本塔采用凹形受液盘（可拆式）由文献【7】双流塔盘之受液盘深为50 mm,而其中间受液槽深为100 mm,液封盘也可取50 mm.e.浮阀 因F1型浮阀结构简单、制造方便、节省材料，性能良好广泛用于化工及炼油生产中，F1分轻、重两种，由于其质量直接影响塔内气体的压强降，轻阀压强降虽小，但操作稳定性差，低速时一般取用重阀，由JB1118-81，取F1型重阀，其主要尺寸如下F1Z-3B重阀。阀孔直径d0=39 mm,阀片厚度=2 mm,静止升度2.5mm阀片直径=48 mm.最大升度8.5 mm，阀重33g,H=11.5 mm,L=15.5 mm.1.4.2 降液装置设计1.4.2.1 具有两侧降液管的塔盘K=320 mm,H=318 mm LW=1.702 m图1.1 塔盘a.堰高 LW=(0.50.7)D 一般取LW=1.702m b.出口堰高 hW 堰上液层高hOW=m 精馏段 由【6】P69查取液流收缩系数E=1.038 hOW56mm则hW=hL-hOW=100-56=44mm 提馏段 由【6】P69查取液流收缩系数E=1.038 hOW45 mm则hW=hL-hOW=55 mm c.降液管面积AD(Af) 【7】P73 宜用倾斜式降液管，【6】故前面降液管式选用较为合理。塔截面积 单个降液管Af=AD/2=0.37163m2 d.液体在降液管中停留时间 精馏段 = 提馏段 = e.降液管底边至受液盘的间距h0(降液管底隙高度) 取精、提馏段降液管底边出口处的液体流速 Wb=Wb=0.35m/s 则 精馏段 h0=46mm 提馏段 h0=48mm显然实际的Wb(Wb)均在0.10.4m范围内故合格【6】 精馏段 提馏段 由【6】P73流速控制在0.080.1m/s知合格。1.4.2.2 具有中间降液管的塔盘（单数）a. 堰流（LW）d （LW）d=b.出口堰高 （hW）d（hW）d=精馏段 由【6】得 E=1.0 （hOW）d=0.002841（hOW）d=hL-（hOW）d=100-51=49mm提馏段 由【6】得 E=1.0 （hOW）d=0.002841（hOW）d=hL-（hOW）d=100-51=49mm c.液管面积 AD=2 考虑其他影响因素 取AD=1.08m2d.降液管中液体停留时间精馏段提馏段 e.降液管底隙高度 取Wb=0.35m/s 精馏段 （h0）d=82mm 提馏段 （h0）d=86mm 显然，Wb、Wb均在0.10.4m/s之间，并且因为中间受液槽深为100mm，可以证明完全能保证液封。 f.降液管中液体流速核算 精馏段 提馏段 由上单、双数两种塔盘之出口堰高，降液管底边至受液盘的间距h0,受液盘槽的深度尺寸可以证明完全能保证液封。1.4.3 标准塔盘选用及浮阀数排列 a.阀孔临界气速Uocr Uocr=精馏段 Uocr=提馏段 Uocr= b.阀孔气速及动能因子 因是加压系统精馏段 U1=Uocr 且U1=0.53m/s精馏段 U1 =Uocr =1.374m/s 提馏段 U1 =Uocr =1.345m/s 文献【6】P105认为F0正常操作范围应在817 合格 c.试算浮阀数 精馏段 提馏段 d.塔盘取用及排列 提馏段：取F3014A，F3014B D=2600mm,N=420 =9.45%e.反算实际阀孔气速，U0及动能因数FD 精馏段 F0= 提馏段 F0=显然U0(U0)均在0.53m/s F0(F0)均在817之间 故合格取用标准盘F3014A，F3014BD=2600mm,N=420 开孔率=9.45%2 总体设计2.1主要尺寸、参数2.1.1 人孔文献【6】认为，塔设备人孔位置方案有下表，且在进出口等必须经常清理、维修的部位还应增设人孔，在塔顶和塔釜也应该各设置一个。表2.1塔板数、人孔数塔板数人孔数252264134231462805因为N=7562，可设6个人孔，开设人孔处板间距HT=800mm2.1.2 加料板空间高度Hf 第31块加料板，又因设置了人孔，故可以将其取为Hf=800mm=0.8m2.1.3 塔顶部空间高度Ha 指塔顶第一块塔盘到顶部封头切线的距离，为了减少塔顶出口气体中夹带的液体量，顶部Ha=1.21.5m。可取Ha=1.2 m2.1.4 塔底部空间高度Hb 因塔釜部分釜液流量实为LS，LS=0.07169 m3/s停留时间=4 min则 得Hb=取Hb=2.6 m2.1.5 支座高度Hs虽然Dg1m,但，考虑到制造、加工方便，可用圆筒形裙座。因为裙座上开有人孔，引出管通道，可取Hs=4 m2.1.6 封头 由【6】知，在常见的几种封头中，椭圆封头兼有半球型封头受力好和蝶型封头深度浅的优点，故采用椭圆封头。有JB1154-73查取2.1.7 总高 H=Ha+Hb+Hs+Hz+h1=50.05 m2.2 接管设计2.2.1主管径计算、选取（选取管子均按YB231-70无缝钢管）a.塔顶气体出口接管D 一般地，如果气体流速太大，管径虽然可以减小，但阻力增大，使操作动力、费用增大；反之，流速过小，管径增大，基建费用也会加大，。 取u=20 m/s ,因Vs=d2u/4d= 取用标注管路（无缝钢管) 530*15 mm DN=500 mmb.馏出液出口接管 要求u3 m/s ,取u=2.5 m/s则 得 d=0.0706 m 89*4.5 mm DN=80 mmc.回流液入塔接管R取u=1.8m/s 则d=取273*11mm DN=250 mmd.塔釜出液出口接管W 取u=0.45m/s(后接泵，u不宜取太大），MW=43.9487kg/kmol,W=9.9296kmol/hd=0.026m 取32*3mm DN=26mme.离塔往再沸器接管Z1 取u=0.75m/s流量=L-W=2177.3017-6.8744由上可知 d=0.301m取325*8mm DN=300mmf.离塔往再沸器接管Z2 取u=4m/s流量V=由上可知 d=0.444m取530*13mm DN=500mm g.进料管F表2.2各组分临界性质组分yfi%Tbi,KTbiyfiTciKTciyfiPci(atm)PciyfiCH40.029111.510.032190.400.0552245.440.0132C2H60.010184.370.0184305.280.0305348.160.0048C3H695.222225.3214.5352364.60347.17945.5043.326C3H84.462231.010.307369.6716.494741.941.8714C4H80.191226.740.4331419.40.801039.700.07583C4H100.0861272.50.03435425.010.365537.470.0322Tbm=Tbiyfi=225.56 KTcm=Tciyfi=394.926 KPcm=Pciyfi=45.323 atm由【10】P36得 对比态温度：Tr= 对比态压力：由Fdmister法求偏心因子 =0.148 Z(0),Z(1)由下式求取，P778Z(0)Z(1)Z=0.755+0.148(-0.1456)=0.733 PF=18.7atm TD=(273.15+45)K=318.5K 则进料口体积流量 取u=2.5d=250mm取=27311mm DN=250mm表2.3主管规格及公称值主管名称规格 mm公称值 mmD53015500R27318250W573.550Z13258300Z253013500F273172502.2.2 仪表、控制、报警等公用系统接管选用塔设备中除主要的物料、进出气液接管外,还应有一些公用系统接管，比如水压试验后的排液管，修理塔顶部的气体排空管，液面计，压力计接管，液位控制器，报警系统的接管。这类接管一般带有法兰，接管长度一般280100m表2.4公用接管选用接管名称公称数据数量法兰面形式温度指示器接管TPN25 DN403凹凸面压力计接管PPN25 DN403凹凸面液位指示器接管MPN25 DN402凹凸面液位报警器接管LPN25 DN402凹凸面液位调节器接管CPN25 DN401凹凸面顶部排空管APN25 DN801凹凸面底部排空管BPN25 DN1002凹凸面2.2.3 接管结构设计a.回流液接管R 入塔形式及入塔后布液情况如下所示： 支管上为圆孔，该分配孔与铅垂线成45角，以免回流液冲击。图2.1回流液接管b.塔顶气体出口接管D置于封头上，设置挡液板以减小雾沫夹带，锥形挡板及D入塔结构见下图： 图2.2塔顶气体出口c.釜液副口接管W 因为釜液出塔后，经泵再打入下一级塔中，因为必须装置防涡挡板。又管径小于75mm，故可以用单片防涡挡板【6】，结构如下图2.3釜液副口接管 d.再沸器入塔接管Z2文献【6】认为，其最好与最下一层塔盘的降液板平行，否则加设挡板，并且如果是过热蒸汽时不宜设在降液管附近，故可设置结构如下 图2.4再沸器入塔接管e.其余 均可采用平齐式接管结构，具体参见总装配图。 f.温度计接管T 倾斜45安装，见下图所示：图2.5温度计接管2.3 裙座结构设计2.3.1 类型选用由于塔径大，考虑到加工，制造方便，采用圆筒型。2.3.2 材料 考虑到塔较高，风载荷严重，可以采用Q345R,顶部也不需要增设过度段，因为筒体也采用同种材料。2.3.3 与封头连接处的焊接结构 为等厚度对接焊。2.3.4 裙座上人孔、排气孔、釜液出口接管及再沸器入口接管引出管通道 A型人孔 D1800mm 取两个人孔 =450mm 排气管 108*4，4个，H=230 引出管通道由【6】设计，具体结构见裙座零件图，另因保温需要，不用木垫。2.3.5 螺栓、环板、盖板、筋板设置详见基础环及裙座部件图。其中，相邻两螺栓间采用两块筋板。2.3.6 裙座内的梯子设计梯子材料Q2452.3.7 保温层、防火层 保温层延伸至裙座与封头连接焊缝以下4倍保温层厚的距离。防火层内外各厚50mm,为石棉水泥层。在后面将详细计算，此处只考虑其结构，保温层材料为玻璃棉缝毡。另外，保温层支撑圈在后面谈到，此处暂时忽略。保温层在全塔外表面设置。2.4 塔体内部构件设计 2.4.1 塔釜结构 精馏塔采用热虹吸式再沸器，它依靠液体在再沸器内部分汽化后形成的，密度小于塔釜热液的气液混合物，利用这种密度差产生的静压差，使液体自动地从塔底流入再沸器，加热后变成气液混合物，然后再返回塔釜。然而，这种再沸器若要稳定工作，必须设置隔板使釜液层高度维持恒定。本塔采用平衡式塔釜隔板，因其开有平衡孔，保证了去再沸器液体的最低液位，保证了热虹吸式所需的最小推动力，从而可使操作温度，其底部的微孔是考虑到液压式维修时排净液体而设的。 2.4.2 塔盘及支撑、连接结构 a.塔盘最小厚度对碳钢是3mm，不锈钢2mm。但对浮阀塔盘，塔盘板可取大，本设计中取6mm。再用分块式，具体分块方式见塔盘零部件图。 b.塔盘采用自身深式，L1400，自身深部件，板与板之间用螺栓连接 c.塔盘板与周边支持圈采用卡子联接。 d.塔盘板与中间支持板采用螺栓联接，上可拆，落槽M10。 e.通道板设置见塔盘部件图，与周围的塔盘板及支持板采用上下可拆的联接结构，其为长方形孔，每块板之通道板在一直线上。 f.支持圈由【6】提供资料，可取支持圈宽度为60mm，厚度为10mm。此时，塔盘板在其上的搭接宽度为40mm，可取为Q245，与塔壁焊接。 2.4.3 出口堰，受液盘，槽，液封，降液装置a.出口堰 精、提馏段的出口堰高度各不相同，但均可设计成同样的可拆结构，其中连接板上开长圆孔，与焊接在支持圈上筋板相连。连接板设置在两端。b.受液盘槽 前已说明，采用凹型受液盘，深50mm。受液盘与支持圈仍用卡子联接，其近盘中心一侧上翻，与两端筋板相连后，兼作中间支持板，其和塔盘板见为螺栓联接。 受液槽深100mm,联接方式和凹型受液盘一致。具体结构见塔盘部件图，其上开2-10肋孔。 c.液封盘 设在最后一块塔盘下，保证降液管出口处的液封要求。本塔在设计时，将液封盘设在中央，其深度为100mm，支撑结构与中间受液槽相同。 d.降液装置 倾斜式弓形降液管。其上的连接板高度与其一致，对于中间降液管，考虑到高度、宽度较大，在降液管中加设封板，一方面起支撑作用保证操作时不因偶然因素而使降液管出口面积减小，影响操作；另一方面可以起到防涡作用，减少雾沫夹带。设置了3块，具体参见塔盘部件图。2.4.4 梯子塔釜内梯子设置与裙座内的梯子设置相同，只在人孔入口处加设两个把手，以便于人入塔。见总装图。梯子的材料仍用Q245，把手间距为550mm，另外，设置两排梯子是考虑到维修方便，因为本塔塔径为2600mm，较大。隔板上平衡孔500，不增设人孔。2.5 塔体外部结构设计 2.5.1 吊柱对于较高的室外无框架整体塔，在塔顶设置吊柱，对安装、拆卸内件，既方便又经济。一般塔高在15m以上的塔应设置吊柱。吊柱设置防卫应使吊柱中心线与人孔中心线有合适的夹角，使人能站在平台上操纵手柄，让经过吊钩的垂直线可以转到人孔附近，以便于从人孔装入或取出塔的内件。本塔在设置吊柱时，将吊柱设置在与人孔成60的方位，因为在设计操作平台时，塔顶部平台为一周（圆心角360）宽1.1m。可作图知，吊柱吊钩可以很好地转到人孔处的平台。平台面与手柄距离设计成1300mm。吊柱已标准化，由【6】提供表格，取用标准部件，其主要参数为：吊柱与塔体连接处的垫板用Q345R。具体结构见吊柱部件图。其中，吊柱管上开孔是为了透气，吊钩与吊柱管焊接，底部支撑采用球形结构以使转到灵活，吊柱下部设置防雨罩，底座上开设了注油孔及排污孔。2.5.2 吊耳因捆扎法准备工作繁琐，操作又不方便，一般采用吊耳代替。较低的塔，吊耳设置在塔顶，但当塔设备高度、直径较大时，需要很高的抱杆，拆装困难，一般都将吊耳设在塔重心之上，对称布置一对。但吊耳应仔细考虑：设置点越高，起吊力越小，便于起吊卷扬机工作，但塔承受的最大弯矩增大，对塔体不利，并且抱杆高度加大，实际承载能力降低，相反，吊点过低，起吊力增大，塔体受的最大弯矩减小，对塔体有利且抱杆高度降低，但稳定性差，易发生倾覆事故。本塔的吊耳按【18】提供数据，考虑到起吊的载荷而选用。该吊耳起吊能力为129T（钢A48）。吊耳设在重心之上第2930块之间，具体结构见总装图或【16】之P201。材料：Q345R2.5.3 操作平台2.5.3.1 【6】认为，操作平台的设置应考虑以下因素或要点： a.应设置在人孔，手孔，塔顶吊柱，液面计算需经常检修和操作的地方。操作平台应布置的在检修时不需要另外再设脚手架、缆绳。 b.底层平台净空高度不小于2.0m，各层平台之间的最小间距不得小于2.0m，若无特殊要求，也不要大于8.0m。 c.操作平台宽度一般取为0.81.2m，最小不小于0.6m。当平台设在手孔或检修人孔附近时净宽度不小于0.9m，用作修理塔盘用的平台，宽度最好也不小于1.10m。 d.平台内缘与塔壁之间应保留一点的间隙，以便于进行设备的保温、除漆工作。一般情况下，无保温层时的间隙为100mm，有保温层时无保温层表面的间隙为50mm。 e.支撑平台的槽钢梁一般应设在平台为圆周等分安排，相邻梁间的最大间距不大于1.5m。 f.平台栏杆一般用dg=20.25mm黑铁管，封端。2.5.3.2 根据上述原则，平台设置成如下方式： a.自上而下共6个平台，平台对应圆心角均以人孔对称中心向两边延展。 b.台