3-设备设计及选型说明书

兖矿国泰化工有限公司年产20万吨醋酸乙烯项目设备设计及选型说明书2019年“东华科技-恒逸石化杯”第十三届全国大学生化工设计竞赛兖矿国泰化工有限公司年产20万吨醋酸乙烯项目设备设计及选型说明书 TNT团队团队成员：张磊 高婷婷 徐希蒙 周国正 王健指导老师：于鲁汕 宋峰 孟秀霞 张津津 黄昊飞目录第一章 塔设备设计51.1塔设备设计概述51.1.1 塔设备简介51.1.2塔设备的设计依据51.1.3塔设备的设计要求61.1.4塔型的选择61.2脱乙醛塔的设计（T0301）91.2.1 T0301的设计条件91.2.2 T0301的结构参数设计121.2.3 强度校核281.2.4T0301设计小结451.2.5 T0301设备条件图461.2.6 T0301设备装配图471.3 塔设备选型一览表47第二章 换热器设备设计482.1换热器选型设计概述482.1.1 换热器简介482.1.2 换热器选用原则482.1.3 介质流程492.1.4 换热器的设计依据492.1.5 换热器的类型选择502.1.6 换热器的选型软件一览表522.2换热器选型（以E0404为例）522.2.1 换热器设计工艺参数522.2.2 换热器的结构参数设计562.2.3 换热器的强度校核602.2.4 换热器E0404的设计小结842.2.5 换热器E0404的设备条件图852.2.6 换热器E0404的设备装配图862.3 换热器的设计一览表86第三章 反应器的设计873.1反应器概述873.2反应器类型873.2.1 釜式反应器（反应釜）873.2.2 管式反应器883.2.3 固定床反应器883.2.4 流化床反应器893.3反应器的设计要求903.4 R0101反应器的设计903.4.1 醋酸、乙炔反应生成醋酸乙烯动力学说明903.4.2 反应条件选择923.4.3 反应器的结构参数设计953.4.7 反应器的构件计算973.4.8 反应器的结构参数设计小结1023.4.7 反应器压降校核1023.4.8 反应器设计小结1033.4.9 反应器R0101的设备条件图1043.4.10 反应器R0101的设备装配图1053.4.11 反应器的SW6的校核106第四章 气液分离器的设计1304.1 气液分离器的设计依据1304.2 气液分离器的设计原则1304.3 气液分离器的分类1304.3.1 立式和卧式重力分离器1304.3.1 立式和卧式丝网分离器1314.4 气液分离器的设计（以V0404闪蒸罐为例）1324.4.1 V0404的工艺参数1324.4.2类型选择1344.4.3 V0404的尺寸设计1344.5气液分离器设计一览表137第五章 泵的设计1385.1 泵的概述1385.2 泵的分类1385.3 泵的设计要求1395.4 泵的选型1415.4.1 选型方法1415.4.2 进出口液体流速1415.4.1 扬程计算1425.5 泵的选型结果1425.5.1 泵的实物图1435.5.2 泵的安装图1435.6 泵的选型一览表143第六章 储罐、回流罐的选型1446.1 选型依据1446.2 储罐简述1446.3 储罐选择1456.4 储罐系列1456.5 原料储罐1466.5.1 醋酸储罐1466.6 产品储罐1476.6.1 醋酸乙烯储罐1476.6.2 乙醛储罐1486.7 回流罐1496.7.1 T0201回流罐1496.7.2 T0204回流罐1496.7.3 T0301回流罐1496.7.4 T0303回流罐1496.7.5 T0304回流罐1506.7.6 T0401回流罐1506.7.7 T0403回流罐1506.8储罐、回流罐设计一览表150第一章 塔设备设计1.1塔设备设计概述1.1.1 塔设备简介高径比很大的设备统称为塔器。塔设备是化工、石油化工、炼油、医药、轻工等生产中最重要的设备之一，塔可以使气液相或者液液相之间进行紧密接触，达到较为良好的相际传质及传热的目的。在化工生产中，分离的能耗占主要部分，塔设备的投资费用占整个工业设备费用的大部分。因此塔设备的设计和研究对化工、石油等工业的发展起着重要作用。在塔设备中常见的单元操作有：吸收、精馏、解吸和萃取等。此外工业气体的冷却与回收、气体的湿法净制和干燥，以及兼有气液两相传质和传热的增湿和减湿等效果。根据塔内气、液接触构件的结构形式，塔设备可以分为板式塔和填料塔，它们也是化工生产中常用的精馏塔类型。1.1.2塔设备的设计依据化工设备设计全书塔设备化工设备设计基础规定 HG/T20643-2012钢制人孔和手孔的类型与技术条件 HG/T 21514-2014钢制化工容器结构设计规定 HG/T 20583-2011工艺系统工程设计技术规范 HG/T 20570-1995钢制压力容器焊接规程 JB/T4709-2007塔器设计技术规定 HG20652-1998不锈钢人、手孔 HG21594-21604-2014压力容器封头 GB/T 25198-2010压力容器封头 GB/T 25198-2010钢制塔式容器 NB/T47041-2014塔顶吊柱 HG/T 21639-20051.1.3塔设备的设计要求1、生产能力大，单位塔截面积处理量大；2、分离效率高，达到一定分离程度所需塔的高度低；3、操作稳定、弹性大。当塔设备的气（汽）液负荷量有较大波动时，仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作，并且塔设备应保证能长期稳定操作；4、流体流动的阻力小，即流体通过塔设备的压降小，可以节省生产中的动力消耗，以降低正常操作费用。5、结构简单，材料耗用量小，便于安装和加工，价格低廉，适用面广。6、耐腐蚀和不易堵塞，方便操作、调节和检修。1.1.4塔型的选择1.1.4.1板式塔与填料塔的比较塔主要有板式塔和填料塔两种，它们都可以用作蒸馏和吸收等气液传质过程，但两者各有优缺点，要根据具体情况选择。表1-1板式塔与填料塔的比较项目板式塔填料塔散装填料规整填料空塔气速比散装填料大较小大压降比一般填料塔大较小小塔效率较稳定，效率较高小塔效率高高液气比适应范围大对液体喷淋量有一定的要求范围大持液量较大较小较小对腐蚀物料的试用性必须用耐蚀材料制作，比较困难易用陶瓷一类耐蚀材料易用陶瓷一类耐蚀材料造价大直径塔较低小塔较低较板式塔高安装检修较容易较困难适中1.1.4.2塔型选择的原则合理选择塔型是做好塔设备设计的首要环节。选择时应考虑的主要因素有：物料性质、操作条件、塔设备的性能，以及塔设备的制造、安装、操作和维修等。1、与物性有关的因素（1）易起泡的物系，如处理量不大时，以选择填料塔为宜。因为填料能使泡沫破裂，在板式塔中则易引起液泛。（2）具有腐蚀性的介质，可选用填料塔，如必须用板式塔，宜选用结构简单、造价便宜的筛板塔、穿流式塔盘或舌形塔盘，以便及时更换。（3）具有热敏性的物料需减压操作，以防过热引起分解或聚合时，应选用压力降较小的塔型，如可采用装填规整填料的塔、湿壁塔等，当要求真空度较低时，宜用筛板塔和浮阀塔。（4）粘性较大的物系，可以选用大尺寸填料。板式塔的传质效率太差。（5）含有悬浮物的物料，应选择液流通道较大的塔型，以板式塔为宜。可选用泡罩塔、浮阀塔、栅板塔、舌形塔和孔径较大的筛板塔等。不宜使用小填料。（6）操作过程中有热效应的系统，用板式塔为宜。因塔盘上有液层，可在其中安放换热管，进行有效的加热或冷却。2、与操作条件有关的因素（1）若气相传质阻力大（即气相控制系统，如低粘度液体的蒸馏，空气增湿等），宜采用填料塔，因填料层中气相呈湍流，液相为膜状流。反之，受液相控制的系统，宜采用板式塔，因为板式塔中液相呈湍流，用气体在液层中鼓泡。（2）大的液体负荷，可选用填料塔，若用板式塔时，宜选用气液并流的塔型（如喷射型塔盘）或选用板上液流阻力较小的塔型（如筛板和浮阀）。此外，导向筛板塔盘和多降液管筛板塔盘都能承受较大的液体负荷。（3）低的液体负荷，一般不宜采用填料塔。因为填料塔要求一定数量的喷淋密度，但网体填料能用于低液体负荷的场合。（4）液气比波动的适宜性，板式塔优于填料塔，故当液气比波动较大的宜用板式塔。（5）操作弹性，板式塔较填料塔大，其中以浮阀塔为最大，泡罩塔次之，一般地说，穿流式塔的操作弹性较小。3、其他原因（1）对于多数情况，塔径大于800mm时，宜用板时塔，小于800mm时，宜用填料塔。但也有例外，鲍尔环及某些新型填料在大塔中的使用效果可优于板式塔。同样，塔径小于800mm时，也有使用板式塔的。（2）一般填料塔比板式塔重。（3）大塔以板式塔造价较廉。因填料价格约与塔体的容积成正比，板式塔按单位面积计算价格，随塔径增大而减小。表1-2塔型选择考虑因素选择顺序塔径800mm以下，填料塔大塔径，板式塔具有腐蚀性的原料填料塔穿流式筛板塔喷流型塔污浊液体大孔径筛板塔穿流式塔喷流式塔浮阀塔泡罩塔操作弹性浮阀塔泡罩塔筛板塔真空操作填料塔导向筛板网孔筛板筛板浮阀塔板大液气比多降液管筛板塔填料塔喷射型塔浮阀塔筛板塔存在两液相的场合穿流式塔填料塔1.2脱乙醛塔的设计（T0301）T0301是脱乙醛塔，通过精馏将混合物料中的乙醛与醋酸分开，乙醛与醋酸乙烯等混合物料从塔顶流出，醋酸从塔底流出，是本工艺重要的设备之一，因此以其设计计算作为塔设备设计范例非常具有代表性。1.2.1 T0301的设计条件1.2.1.1流股参数T0301为脱乙醛塔，利用塔顶的液相回流和塔底的气相回流使液体混合物实现高纯度分离，实现产品的提纯，整个过程主要是传质与能量传递过程。通过ASPEN PLUS模拟和优化，得到T0301进出口流股信息如下表所示。表1-3 T0301进出口流股信息Stream进料塔顶出料塔底出料PhaseLiquid PhaseLiquid PhaseLiquid PhaseTemperature95.089160.417112.588Pressurebar1.351.151.6Molar Vapor Fraction000Molar Liquid Fraction111Molar Solid Fraction000Mass Vapor Fraction000Mass Liquid Fraction111Mass Solid Fraction000Molar Enthalpykcal/mol-97.8519-76.3912-102.107Mass Enthalpykcal/kg-1505.99-1140.76-1581.41Molar Entropycal/mol-K-61.8629-73.2203-60.2175Mass Entropycal/gm-K-0.952104-1.09341-0.932632Molar Densitykmol/cum14.239913.187114.2616Mass Densitykg/cum925.235883.077920.832Enthalpy FlowGcal/hr-107.485-14.2649-93.092Average MW64.97566.965364.5673Volume Flowcum/hr77.1385732501314.160472881775563.927568831007Mass Flowskg/hr71371.312504.858866.5C2H2kg/hr1.365531.365531.99E-24CH3COOHkg/hr442385.5306944232.5C4H6O2-1kg/hr2557611212.314363.7CH3CHOkg/hr444.509444.5093.81E-06CO2kg/hr0.002707350.002707357.80E-32CH3COCH3kg/hr10.4637.218643.24437WATERkg/hr953.41830.251123.16C4H6Okg/hr10.26263.612286.6503C4H6O3kg/hr126.5023.28E-07126.502C6H10O4kg/hr10.73972.16E-1210.7397QUINONEkg/hr000Mass FractionsC2H21.91E-050.00010923.38E-29CH3COOH0.6198290.0004422860.751403C4H6O2-10.3583520.896640.244005CH3CHO0.006228120.03554716.47E-11CO23.79E-082.17E-071.32E-36CH3COCH30.00014660.000577275.51E-05WATER0.01335850.06639460.00209218C4H6O0.0001437910.0002888720.000112973C4H6O30.001772442.62E-110.00214896C6H10O40.0001504761.73E-160.000182442QUINONE0001.2.1.2设计温度与设计压力根据GB150-2011，压力容器操作压力指压力容器顶部气相压力，对于T0301而言，为1.15bar。塔顶装有安全阀，设计压力应高于或等于安全阀的整定压力，因此取设计压力为1.6bar,塔顶温度为60度，体系最高温度为112度左右，设计温度需要比操作温度高，取设计温度为120，根据该操作条件，选择Q345R作为本塔的材料。1.2.1.3塔板数和加料板的确定由Aspen模拟出的理论板数为23块，理论加料板位置为9块。图1-1 T0301的操作参数图1-2 T0301的进料板参数1.2.1.4塔型的选择根据上一章节的说明，选择塔型为板式塔。1.2.1.5 T0301设计条件总结当塔板设计合理且操作条件在正常范围内时，则板效率比较固定，不易受设计条件或操作条件的变化而变化。因此，物料性质是影响塔板效率的最重要的因素，取Oconnell法计算塔效率: 经计算得 ET=0.47所以实际塔板数 NT=N/ET=（23-2）/0.47=45实际进料塔板 NT1=N1/ET=9/0.47=20表1-4 T0301设计条件一览表设计温度 120设计压力 bar1.6理论板数 23加料位置9实际板数45实际加料位置20理论高度 m11.551.2.2 T0301的结构参数设计1、使用ASPEN PLUS获得水力学数据和塔直径。2、根据流程模拟的水力学结果，利用Column Internals模块进行塔设计与校核。3、设计封头、裙座、筒体等，确定塔高，使用SW6-2011进行塔的强度校核。表1-5 T0301设计条件一览表名称用途Aspen Plus初步估算SW6-2011机械强度设计与校核1.2.2.1塔的尺寸1.2.2.1.1塔的直径根据水力学的结果可以将塔的直径确定为2.2m。1.2.2.1.2 塔顶空间的确定塔顶空间高H1：塔顶空间高度的作用是安装塔板和开人孔的需要，也使气体中的液体自由沉降，减少塔顶出口气中的液滴夹带，空间高度一般取1.02.0m，这里取HD=2m；1.2.2.1.3 塔底空间的确定塔底空间高度具有贮存槽的作用，塔底釜液最好能在塔底有1015min的储量，以保证塔底料液不至排完。取10min的储量，对于塔底产量较大的塔，塔底容量可取小些，取25min的储量，由Aspen数据塔底料液出口体积流量V=1.07523m/min。塔径D=2.2m，t=3min，则HW=（Vt4）/D2=（1.0752334）/3.142.22=0.85m1.2.2.1.4 人孔数及尺寸取5块塔板设置一个人孔，实际塔板45块，加上塔设备上下出口及进料口均要设置人孔（便于检修），所以总开设9个人孔（包括塔顶、塔底、进料口人孔数）。选择400mm的人孔，并且布置在操作区，于垂直侧统一布置，人孔间隔为2500mm。1.2.2.1.5 裙座高度裙座高度：裙座的型式分为圆柱形和圆锥形两种。裙座高度是指从塔底封头切线到基础环之间的高度。以圆柱形裙座为例，裙座高度由塔底封头切线至出料管中心线的高度U和出料管中心线至基础环的高度V两部分组成。则裙座高度为：HS=U+V=0.75D+0.88=2.53m1.2.2.1.6 上封头高度封头选取标准椭圆形封头，根据GB/T 25198-2010压力容器封头可得，D=2.2m时，上封头直边段h=200mm，曲面高度为500mm，总高度为HF=700mm。1.2.2.1.7 塔高度塔的高度为：H=HD+ HW + HS +HF+HT = 2+0.85+2.53+0.7+0.6（45-1）=32.4m1.2.2.1.8塔尺寸汇总表1-6 塔尺寸汇总一览表塔高塔径32.4m2.2m1.2.2.1.9 T0301的水力学校核图1-3 Interactive sizing 设计水力学结果如下图：图1-4 Interactive sizing 设计结果表1-7 T0301第一段设计结果Stage% Jet floodTotal pressure drop/bar% Downcomer backup (Aerated)Dry pressure drop/bar265.31540.008110838471240631.44436944558160.00543841347335436367.52270.0083447994794202732.54936580042670.00571488610714052467.613390.0083332196096337332.63752228058310.00570096164526677567.251070.0082728492962117732.49710125747460.00562914796224354666.716970.0082038315416150932.25117978233720.00554744953969333765.915580.0081408760957999131.810723578260.00547149409877469864.965410.0081535609049251731.17595217154120.00547066366338988表1-8 T0301第二段设计结果Stage% Jet floodTotal pressure drop/bar% Downcomer backup (Aerated)Dry pressure drop/bar976.685870.010339574114192837.67716008056160.008007115081305321076.647970.010318734299206737.68120842221350.007982538647695341176.532100.010284510967084537.64100909657180.007942904176319471276.343790.010237412695972637.56053862003640.007888851803214131376.238300.010206299801079937.52566337516060.007852487971195961476.196970.01018742151730337.5260897476630.007829635424220071576.237250.010183783916197337.57145181466710.007823667425116251676.393130.010201727090659437.68044636140290.007841632995531841776.710650.010249717827326537.87922057912510.007892949179312481877.160530.010323211744713138.15173939114520.007972561065658391977.833350.010441629609113938.54696144206370.008102276226439772078.732930.010612972982417939.0593682990980.008291793143875032180.099490.010904001055609339.80548781251010.00861646512828932282.700530.011514681782163441.22898061015170.00929536580610085由表可知，每一块塔板的泛点率在6085之间，说明处于板式塔的良好操作区间之内，符合要求，并且压降也不大，进一步表明操作状态良好，水力学校核结果合理，所以塔的初步设计是合理的。1.2.2.2内件的结构与尺寸1.2.2.2.1 概述板式塔是分级接触传质设备，广泛应用于精馏和吸收，有些类型也用于萃取，在塔内有多层塔板，传热传质过程基本上在每层塔板上进行。板式塔一般由塔壳体、塔板、降液管、溢流堰、液体分布器等组成。其中，塔板是板式塔的主要构件，决定塔的性能。1、溢流塔板溢流塔板 (错流式塔板):塔板间有专供液体溢流的降液管 (溢流管)，横向流过塔板的流体与由下而上穿过塔板的气体呈错流或并流流动。板上液体的流径与液层的高度可通过适当安排降液管的位置及堰的高度给予控制，从而可获得较高的板效率，但降液管将占去塔板的传质有效面积，影响塔的生产能力。溢流式塔板应用很广，按塔板的具体结构形式可分为:泡罩塔板、筛孔塔板、浮阀塔板、网孔塔板、舌形塔板等。2、逆流塔板逆流塔板(穿流式塔板):塔板间没有降液管，气、液两相同时由塔板上的孔道或缝隙逆向穿流而过，板上液层高度靠气体速度维持。优点:塔板结构简单，板上无液面差，板面充分利用，生产能力较大;缺点:板效率及操作弹性不及溢流塔板。与溢流式塔板相比，逆流式塔板应用范围小得多，常见的板型有筛孔式、栅板式、波纹板式等。3、筛孔塔板筛孔塔板即筛板出现也较早(1830年)，是结构最简单的一种板型。但由于早期对其性能认识不足，为易漏液、操作弹性小、难以稳定操作等问题所困，使用受到极大限制。1950 年后开始对筛孔塔板进行较系统全面的研究，从理论和实践上较好地解决了有关筛板效率，流体力学性能以及塔板漏液等问题，获得了成熟的使用经验和设计方法，使之逐渐成为应用最广的塔板类型之一。4、泡罩塔板在工业上最早(1813年)应用的一种塔板，其主要元件由升气管和泡罩构成，泡罩安装在升气管顶部，泡罩底缘开有若干齿缝浸入在板上液层中，升气管顶部应高于泡罩齿缝的上沿，以防止液体从中漏下。液体横向通过塔板经溢流堰流入降液管，气体沿升气管上升折流经泡罩齿缝分散进入液层，形成两相混合的鼓泡区。优点:操作稳定，升气管使泡罩塔板低气速下也不致产生严重的漏液现象，故弹性大。缺点:结构复杂，造价高，塔板压降大，生产强度低。5、浮阀塔板自1950 年代问世后，很快在石油、化工行业得到推广，至今仍为应用最广的一种塔板结构:以泡罩塔板和筛孔塔板为基础。有多种浮阀形式，但基本结构特点相似，即在塔板上按一定的排列开若干孔，孔的上方安置可以在孔轴线方向上下浮动的阀片。阀片可随上升气量的变化而自动调节开启度。在低气量时，开度小;气量大时，阀片自动上升，开度增大。因此，气量变化时，通过阀片周边流道进入液体层的气速较稳定。同时，气体水平进入液层也强化了气液接触传质。优点:结构简单，生产能力和操作弹性大，板效率高。综合性能较优异。缺点:采用不锈钢，浮阀易脱落由工艺条件和物料信息，本塔选用筛板塔。1.2.2.2.2 筛板的尺寸图1-5 T0301第一段筛板的具体数值其中，筛板的直径是2.2m，筛孔的直径为12.7mm，塔板的厚度为3.4mm。图1-6 T0301第二段筛板的具体数值其中，筛板的直径是2.2m，筛孔的直径为12.7mm，塔板的厚度为3.4mm。1.2.2.2.3降液管1、降液管简介降液管是板式塔中供液体在板间通过的通道，有弓形或圆形。它还具有分离气泡，减少板间的气相返混的作用，因此需要保持液体在降液管内有一定的停留时间，一般要求容积不少于35ml的液体流量容积，液量特别大时，可略低于此值。管内的清液层高(由于压差平衡造成)，不超过整个降液管高度的40%60%，以免造成液泛。图1-7 降液管示意图2、降液管的尺寸图1-8 T0301第一段塔体降液管的示意图由图可以看出，降液管顶部宽度和底部宽度都为344.2mm。图1-9 T0301第二段塔体降液管的示意图由图可以看出，侧降液管顶部宽度和底部宽度都为320mm，偏心降液管的顶部宽度和底部宽度都是120.9mm。3、水力学校核结果表1-9 T0301第一段校核结果StageHeight over weir (Aerated)/mmHeight over weir (Unaerated)/mmSide downcomer volume/lSide downcomer residence time/sec279.9054015.0405647.240764.24362496211393384.9526915.79140048.898114.09437132349627485.7574315.9506449.029744.05121863053026585.5959115.9710848.818604.03122368374662684.8489615.8902348.449604.03328822907761782.8616015.5727147.789984.09316631179514879.15650014.8769746.841184.26841715541533由图可以看出，T0301第一段降液管液体的停留时间均大于4s，符合工艺要求。表1-10 T0301第二段校核结果StageHeight over weir(Aerated)/mmHeight over weir (Unaerated)/mmSide downomer volume/lSide downcomer residence time/sec969.8488812.0795550.927224.590069486920081070.0019312.1127150.932474.573124951252081170.1042712.1413450.877944.554236079140571270.1625812.1665450.768994.533245604509881370.2670612.1949750.721674.515208530879711470.4107112.2264550.722064.499167484659711570.6061612.2621150.783184.485466856806591670.8738512.3034150.930304.47515929197251771.2431912.3527651.198744.46951994153291871.6902112.4076451.566854.468199954136961972.2390512.4666052.100834.476575118757072072.8057512.5137252.793334.501955322542412173.3035412.5179653.802134.571345413862562273.7660112.4476855.727374.74720714301107由图可以看出，T0301第二段降液管液体的停留时间均大于4s，符合工艺要求。表1-11 T0301第一段（降液管液位高度/板间距）设计结果Stage% Jet floodTotal pressure drop/bar% Downcomer backup (Aerated)Dry pressure drop/bar265.315490.0081131.44436944558160.00543841347335436367.522730.0083432.54936580042670.00571488610714052467.613390.0083332.63752228058310.00570096164526677567.251070.0082732.49710125747460.00562914796224354666.716970.0082032.25117978233720.00554744953969333765.915580.0081431.810723578260.00547149409877469864.965410.0081531.17595217154120.00547066366338988由图可以看出，T0301第一段每块塔板的（降液管液位高度/板间距）是均在0.20.5之间，符合工艺要求。表1-12 T0301第二段（降液管液位高度/板间距）设计结果Stage% Jet floodTotal pressure drop/bar%Downcomerbackup(Aerated)Dry pressure drop/bar976.685870.0103337.67716008056160.008007115081305321076.647970.0103137.68120842221350.007982538647695341176.532100.0102837.64100909657180.007942904176319471276.343790.0102337.56053862003640.007888851803214131376.238300.0102037.52566337516060.007852487971195961476.196970.0101837.5260897476630.007829635424220071576.237250.0101837.57145181466710.007823667425116251676.393130.0102037.68044636140290.007841632995531841776.710650.0102437.87922057912510.007892949179312481877.160530.0103238.15173939114520.007972561065658391977.833350.0104438.54696144206370.008102276226439772078.732930.0106139.0593682990980.008291793143875032180.099490.0109039.80548781251010.00861646512828932282.700530.0115141.22898061015170.00929536580610085由图可以看出，T0301第二段每块塔板的（降液管液位高度/板间距）是均在0.20.5之间，符合工艺要求。1.2.2.2.4 溢流堰1、溢流堰简介筛板塔的原理就是上升气体穿过液层时的过程，才是筛板塔的作用。上升气体在穿过液层时，与液体传质传热。气相与液相的组分含量通过这个过程，得到混合物的分离。液层的厚度，决定了效率，但也产生了阻力。设置溢流堰，就是设计需要，要有一定高度的堰，才可以控制液层的高度（厚度），溢流堰亦是筛板塔形成泡沫的关键。图1-10 溢流堰示意图2、溢流堰尺寸图1-11 T0301第一段溢流堰尺寸示意图由图可以看出，T0301第一段降液管溢流堰高度是50mm，板间距是0.6m，同时也可以看出第一段塔体降液管底隙高度为37.3mm。图1-12 T0301第二段溢流堰尺寸示意图由图可以看出，T0301第二段溢流堰高度是50mm，侧降液管溢流堰的长度为1.551m，板间距是0.6m，同时可以看出第二段塔体降液管底隙高度为20mm。1.2.2.3 T0301开孔方位及尺寸设计1.2.2.3.1 进料管设计取进料管液体流速为u=1.5m/s，进料体积流量为0.02143m3/s，则管径D=（V/(0.785u)）1/2=（0.02143/(0.7851.5)）1/2=134.9mm圆整后选取管子规格1504mm实际流速为u=V/(0.785d2)= 0.02143/(0.7850.1422)=1.354m/s1.2.2.3.2 塔顶气体接管出口设计取塔顶气体流速为15m/s，气体体积流量为4m3/s，则管径D=（V/(0.785u)）1/2=（4/(0.78515)）1/2=582.84mm圆整后选取管子规格6004mm实际流速为u=V/(0.785d2)= 4/(0.7850.5922)=14.539m/s1.2.2.3.3 回流进料管设计取回流进料管液体流速为u=1.2m/s，进料体积流量为0.01273m3/s，则管径D=（V/(0.785u)）1/2=（0.01273/(0.7851.2)）1/2=116.2mm圆整后选取管子规格1254mm实际流速为u=V/(0.785d2)= 0.01273/(0.7850.1172)=1.185m/s1.2.2.3.4 塔底再沸返回管设计取回流进料管气体流速为u=17m/s，进料体积流量为4.44m3/s，则管径D=（V/(0.785u)）1/2=（4.44/(0.78517)）1/2=560.5mm圆整后选取管子规格6005mm实际流速为u=V/(0.785d2)=4.44/(0.7850.592)=16.24m/s1.2.2.3.5 塔底出料管设计取回流进料管液体流速为u=2m/s，进料体积流量为0.01792m3/s，则管径D=（V/(0.785u)）1/2=（0.01792/(0.7852)）1/2=106.8mm圆整后选取管子规格1254mm实际流速为u=V/(0.785d2)= 0.01792/(0.7850.1172)=1.67m/s1.2.2.3.6 去再沸器出口管设计取回流进料管液体流速为u=1.5m/s，进料体积流量为0.0353m3/s，则管径D=（V/(0.785u)）1/2=（0.0353/(0.7851.5)）1/2=173.15mm圆整后选取管子规格2004mm实际流速为u=V/(0.785d2)= 0.0353/(0.7850.1922)=1.22m/s1.2.2.3.7 T0301开孔方位及尺寸设计结果表1-13 T0301开孔方位及尺寸设计结果一览表接管名称体积流量/ m3/s实际流速/ m/s接管尺寸方位图进料管0.021431.3541504mm见SDUT-T0301-01塔顶气体接管414.646004mm见SDUT-T0301-01回流进料管0.012731.1851254mm见SDUT-T0301-01塔底再沸返回管4.4416.146005mm见SDUT-T0301-01塔底出料管0.017921.551254mm见SDUT-T0301-01去再沸器出口管0.03531.1952004mm见SDUT-T0301-011.2.2.4 T0301设备材质及尺寸的设计1.2.2.4.1 筒体壁厚的计算圆筒计算厚度：式中：Pc为计算压力，在液柱低时可认为与设计压力P近似相等；Di为筒体内径2.2m；为材料在设计温度下许用应力，选材为Q345R，为189MPa；为1.0；从而c为 c=PcDi（2t-PC）=1600001.5(21.891081.0-160000)=6.34mm因此取壁厚负偏差C1为0.8mm，腐蚀裕量C2=2mm 因此=c+C1+C2=6.34+0.8+2=9.14mm 圆整后的名义厚度为10mm，为方便焊接、制造等。1.2.2.4.2 封头的设计计算本设计采用标准椭圆形封头，材料与筒体相同为Q345R,公称直径DN=2200mm，曲边高度h1=500mm，直边高度h2=200mm，封头高度为H= h1+ h2=0.5+0.2=0.7m下封头计算厚度： 式中：Pc为计算压力，对于上封头可认为与设计压力P近似相等；Di为筒体内径2.2m；为材料在设计温度下许用应力，为189MPa；为1.0。从而c为：c=PcDi（2t-0.5PC）=1600001.5(21.891081.0-0.5160000)=6.34mm取壁厚负偏差C1为0.8mm，腐蚀裕量C2=2mm =c+C1+C2=6.34+0.8+2=9.14mm圆整后