二硫化碳-四氯化碳连续精馏塔设计

1、实用标准文案东北石油大学石化装备设计综合实训题 目二硫化碳-四氯化碳连续精化塔设计学 院 机械科学与工程学院专业班级过程装备与控制工程11-2学生姓名学生学号2014年3月21日东北石油大学课程实训任务书课程 石油装备设计综合实训题目 二硫化碳-四氯化碳连续精微塔设计专业 过程装备与控制工程 姓名 学8主要内容：1 设计方案的确定及工艺流程的说明和绘制；2 .塔的工艺计算；3 .塔和塔板主要工艺结构的设计计算；4 .塔内流体力学性能的设计计算、负荷性能图的绘制；5 .塔体的强度校核；6 .绘制塔体装配图。设计条件在连续精储塔中分离二硫化碳和四氯化碳混合液，原料液在泡点下进入塔内，其流量为400

2、0kg/h ,组成为0.3 （质量分率），储出液组成为0.90 ,釜液组成0.025 , 操作回流比取为最小回流比的1.8倍，操作压强为1atm,全塔操作平均温度为61C,空塔速度取0.8m/s,板间距取0.4m,全塔效率取60%试设计此连续精储 塔。主要参考资料：1GB150-2011 ,压力容器S.2郑津洋，董其伍，桑芝富.过程设备设计M.北京：化学工业出版社,2010.3JB 4710 2005,钢制塔式容器S.4SH3098-2011 ,石油化工塔器设计规范S.完成期限2成4年3月21日指导教师专业负责人2014年2月24日精彩文档第1章工艺综述11.1 流程的设计及说明 11.2 工

3、艺流程图 1第2章塔设备的工艺设计22.1 已知参数 22.2 选塔依据 22.3 精微流程的确定 32.4 塔的物料衡算 32.5 塔板数的确定 32.6 塔工艺条件及物性数据计算 52.7 精微塔气液负荷计算 8第3章塔设备的结构设计93.1 塔和塔板的主要工艺尺寸的计算 93.2 筛板的流体力学验算 143.3 塔板负荷性能图 173.4 接管设计 223.5 塔总高度计算 23第4章 塔设备的强度校核 244.1 按设计压力初步确定塔体的厚度 244.2 确定危险截面位置 244.3 塔的质量载荷计算 244.4 塔的自振周期计算 264.5 地震载荷计算 264.6 风载荷计算 27

4、4.7 截面的最大弯矩组合 284.8 筒体和裙座危险截面的强度与稳定性校核 304.9 筒体和裙座水压试验应力校核 314.10 基础环设计 324.11 地脚螺栓计算 33第5章设计结果汇总35参考文献37第1章工艺综述1.1 流程的设计及说明自罐区来的渣油、自预处理装置的加氢尾油和自罐区来的加氢尾油经过速度、 温度、压力监测装置，经过自动流量控制、通过管道混合器混合，进入原料油缓 冲罐；自一段提升管近入返回线、二段提升管进料返回线、开工循环线、油浆返 塔线来的油和开工循环油经过截止阀之后分为两部分，第一部分经过 102-100-P-2045-4.0A1-ST 进入原料油缓冲罐，第二部分经

5、过 102-100-P-2045A-4.0A1-ST进入回炼油罐，在原料油缓冲罐中缓冲，其缓冲过程 中产生的油气排至102-7-201 ,沉降后的油经过原料升压泵升压。经过流量自动控制之后作为原料油输送至102-E-205。自102-T-201来的回炼油进入回炼油罐反应，回炼油罐中产生的油气经过截 止阀的控制，其中一部分经102-100-P-2046-4.0A1-HI 流入102-T-201 ,另一部分 经102-100-P-2046A-4.0A1-PP至管P-2016其中产生的回炼油通过温度和速度的 监测，一部分通过截止阀至管 P-2037,另一部分回炼油通过回炼油泵升压之后分 为两部分，其

6、中一部分通过流量自动控制系统输送至102-T-201 ,另一部分回炼油通过截止阀控制与来自FL0-5001的冲洗油混合后经过换热器降温并通过温度观测 装置达到一定温度标准之后分两部分流出，第一部分经过流量自动控制系统进入 102-T-201 ,第二部分经过流量控制装置之后流入管P-2011,此时来自102-E-205的原料油进入换热装置作为冷凝液，被加热之后与来自FL0-5001的冲洗油混合流入至 102-E-206。在换热过程中，被冷凝的回炼油的温度作为传送量通过温度检测控制系统影 响原料油的流量，当被冷凝的回炼油的温度高于标准温度，原料油经过换热器时 回炼油冷凝，若被冷凝的回炼油的温度低于

7、标准温度，原料油不经过换热器直接 被排至 102-E-206.1.2 工艺流程图见分储部分汽提塔及柴油冷却部分工艺管道及仪表流程图第2章塔设备的工艺设计2.1 已知参数主要基础数据:表2-1二硫化碳和四氯化碳的物理性质项目分子式分子量沸点(°C)3密度(g/cm )一硫化碳CS27646.51.260四氯化碳CC1415476.81.595表2-2液体的表面压力(T (单位：mN/m)温度(°C)46.55876一硫化碳28.526.824.5四氯化碳23.622.220.2表2-3常压下的二硫化碳和四氯化碳的气液平衡数据液相中一硫化碳摩尔 分率x气相中一硫化碳摩尔 分率y

8、液相中一硫化碳摩尔 分率x气相中一硫化碳摩尔 分率y000.39080.63400.02960.08230.53180.74700.06150.15550.66300.82900.11060.26600.75740.87900.14350.33250.86040.93200.25800.49501.01.02.2 选塔依据工业上，塔设备主要用于蒸储和吸收传质单元操作过程。对于一个具体的分 离过程，通常按以下五项标准进行综合评价：(1)通过能力大，即单位塔截面能够处理得气液负荷高；(2)塔板效率高；(3)塔板压降低；(4)操作弹性大；(5)结构简单，制造成本低。而筛板塔是现今应用最广泛的一种塔型

9、，设计比较成熟，具体优点如下：(1)结构简单、金属耗量少、造价低廉。(2)气体压降小、板上液面落差也较小。(3)塔板效率较高， 改进的大孔筛板能提高气速和生产能力，且不易堵塞塞 孔。2.3 精微流程的确定二硫化碳和四氯化碳的混合液体经过预热到一定的温度时送入到精储塔，塔 顶上升蒸气采用全凝器冷若冰霜凝后，一部分作为回流，其余的为塔顶产品经冷 却后送到贮中，塔釜采用间接蒸气再沸器供热，塔底产品经冷却后送入贮槽。2.4 塔的物料衡算(1)料液及塔顶塔底产品含二硫化碳的质量分数xF =0.46xD =0.95xw = 0.05(2)平均分子量MF=0.4676(1-0.46)154 = 118.12

10、kg/molMF=0.9576(1-0.95)154 = 79.9kg/molMF=0.0576(1-0.05)154 = 150.1kg/mol(3)物料衡算 每小时处理摩尔量广4000 , .F 二 二33.86kmol h0.46 76 0.54 154总物料衡算D W 二F 易挥发组分物料衡算0.95D 0.05W = 0.46F 联立以上三式可得：D =15.43kmol. hW =18.43kmol hF =33.86kmol h2.5 塔板数的确定(1)根据二硫化碳和四氯化碳的气液平衡数据作出x-y图，如图2-1所示(2)进料热状况参数q =1q线方程 =Xf =0.46 最小回

11、流比Rmin及操作回流比R因为是泡点进料，对于二硫化碳与四氯化碳混合液，由相平衡数据可得到不 同的相对挥发度00296 1 i1+ ： i -10.0296=0.0823 = ： i=2.930.8604 : 21:2-10.8604=0.932 = : 2=2.23_ 1二二2 ： 1十二 21 =-2.93 2.23 =2.58=0.69二 x _2.58 0.4611-1 x - 12.58 - 10.460.260.23= 1.13_ Xd - yq _ 0.95 -0.69in = yq - xq = 0.69 -0.46取操作回流比R=1.8Rmin=1.8 1.13=2.034精

12、微段操作线方程R Xc 2.0341yn 1 =x =xn 0.95 = 0.67xn 0.313R 1 R 1 2.034 12.034 1R.LR一DL= RD =2.034 15.43 = 31.385L=L F =31.385 33.86=65.245提储段操作线方程ym 165.245xm65.245-18.4318.4365.245-18.430.05 = 1.394xm -0.02利用图解法求得理论板层数，理论 10层，第6级为加料板，故精储段理论版层数为5,因为再沸器相当于一层理论板，故提储段理论板层数为4精储段塔板数N精= =8.33,即取为9层 0.6提储段塔板数N提= =

13、6.67 ,即取为7层 0.6全塔实际板数Np= =15,即取为16层 p 0.6XDXDXW图2-1理论板层数的图解法2.6塔工艺条件及物性数据计算(1)操作压强的计算Pm塔顶压强：P=101.3取每层塔板压降 P=0.9kPa则:进料板压强：PF=101.3+9 0.9=109.4kPa塔釜压强：Pw=101.3+16 0.9=115.7kPa精微段平均操作压强:101.3 109.42= 105.35 kPa提储段平均操作压强:Pm =109.4 115.72= 112.55 kPa(2)操作温度的计算近似取塔顶温度为46.5 C,进料温度为58 C,塔釜温度为76 C精微段平均温度t%

14、 =叱短=46W8= 52.25 C m( )22提储段平均温度tm提=如士 = 58二至=67 Cm(坛)22(3)平均摩尔质量计算塔顶摩尔质量的计算：由xD=y1=0.95 ,查平衡曲线，得x1=0.897;MVDm =0.95 76 (1-0.95) 154 = 79.9kg/kmolM LDm = 0.897 x 76 + (1-0.897) x 154 = 84.03kg/kmol ;进料摩尔质量的计算：由平衡曲线查得，Xf=0.46, yF=0.693;MVFm = 0.693父 76+(10.693)父 154 =99.95kg/kmol ；MLFm =0.46父76 +(1-0

15、.46)父154 =118.12kg/kmol ;塔釜摩尔质量的计算：由平衡曲线查得，xW=0.05, yW=0.13;MVWm =0.13 76 (1 -0.13) 154 = 143.86kg/kmolM LWm = 0.05 76 (1 -0.05) 154 = 150.1kg/kmol精微段平均摩尔质量：79.9 99.95M Vm(精)= =89.93kg/kmol84.03 118.12M Lm(精)=101.08kg/kmol ；提储段平均摩尔质量：M Vm"是)99.95 143.86= 121.91kg/kmol;M Lm偎)118.12 150.1= 134.11

16、kg/kmol;（4）平均密度计算:表2-4不同温度下CS2-CCl4的密度及质量分数列表位置温度（°C ）3PS2 pg/m )一 ，3 .吃i4)(kg/m )塔顶46.512241543进料口 5812061508塔釜7611771485液相密度：I塔顶部分依下式：分 率）1_ - A . ?BLm: LA丁 LB(2-1)其中 *0.9 , % =0.1 ;n进料板处10.90.1=+=：LDm1224 1543由加料板液相组成PLDm =1.25M103kg/m3 ；其中 «af=0.3 得 /f =0.7 ;,:汕+"= % =1.4/3：LFm 12

17、60 1508m塔釜处液相组成其中 、：AW=0.025,得鹏=0.975;10.025 0.975=+=11771485PLWm=1.48M103kg/m3；故精储段平均液相密度:丁 Lm（精）=提储段的平均液相密度:1.25 103 1.4 103=1325kg/m 3P 旧 一, Lm （提）一_ 3_1.4 101.48 103- =1440kg/m 3气相密度PVm :105.35 89.938.314 (52.25 273.15)=3.502kg/m3I精储段的平均气相密度r.pmMVm（精）：Vm（精）=一右RT精R提储段的平均气相密度PmMV似a=112.55"21.

18、91= 4.852kg/m 3()RT提8.314 x (67 +273.15)液体平均表面张力仃m的计算表2-5不同温度下CS2-CCl4的表面张力位置温度（°C）o(cs2)(mN/m )由=0.64( mN/m)塔顶46.528.41623.669进料口 5826.75922.286塔釜7624.08920.067液相平均表面张力依下式计算，二 Lmxii=1（2-2） 塔顶液相平均表面张力的计算由tD =46.5 C查手册得：仃LDm =0.897-28.416 + （1-0.897产23.669= 27.927mN/m ; 进料液相平均表面张力的计算由tF=58C查手册得：

19、仃LFm =0.46 父 26.759 +（1 -0.46）父 22.286 = 24.344mN/m ; 塔釜液相平均表面张力的计算由tW=76C查手册得：仃LWm = 0.05 x 24.089 + (1 - 0.05)父 20.067 = 20.268mN/m ;则精储段液相平均表面张力为：27.927 24.344 ,m m（精）=26.136mN/m提储段液相平均表面张力为：24.344 20.268 , =22.306mN/m（6）液体平均粘度的计算Im 液相平均粘度依下式计算，(2-3)塔顶液相平均粘度的计算，由tD =46.5 C查手册得：Na =0.33mPaLs , % =

20、0.71mPaLs ;/Dm = 0.897m 0.33+0- 0.897 产 0.71 = 0.369mPa_s ;进料板液相平均粘度的计算：由tF =58C手册得：Ra =0.28mPa|_s ,1=0.64mPa|_s ;%m = 0.46 M 0.28 +(1 -0.46 产 0.64 = 0.474mPaUs ;塔釜液相平均粘度的计算：由tw =76C查手册得：Ra =0.25mPa|_s , NB =0.51mPaLs ;LWm =0.05 0.251 - 0.050.51 = 0.497mPaUs2.7精微塔气液负荷计算精储段V =(R 1)D =(2.034 1) 15.43

21、=46.815kmol/hVM Vm(精)46.815 父 89.93 八 3 ,Vs =0.334m /s3600 Pym(精)3600 M 3.502L = RD = 2.03415.43 = 31.385kmol/hLM Lm便) 31.385101.08二 3Ls =0.665 10 m /s3600： 0 精3600 1325Lh-33=36000.66510=2.394m /h提储段:=V = 46.815kmol/hVs%)VMVm作46.815121.91 八。-3/:=0.327m /s3600Pm产)3600M4.852)L =L+F=31.385+33.86=65.245

22、kmol/hLMLmg1 62.245134.11. 3Ls = = 1.68810& m3/s360境通、36001400Lh=3600 1.688 10 工=6.076m 3/h第3章塔设备的结构设计3.1塔和塔板的主要工艺尺寸的计算塔径D板间距HT=0.4m,取板上液层高度HL=0.07m 故:精储段：已知全塔空塔气速为0.8m/s按下式计算塔径D=4Vsu(3-1)所以塔径D1c 4Vs 2 D= s,二 u将塔径圆整为0.8m 则塔的横截面积14 0.334 20.729m3.14 0.8At二 D23.14 0.82_2= 0.502m2提储段：已知全塔空塔气速为0.8m/

23、s所以塔径D1D=4r14 0.327 2=0.722m3.14 0.8将塔径圆整为0.8m 则塔的横截面积为_ _ 2D22=0.502m4溢流装置采用单溢流、弓形降液管、平形受液盘及平形溢流堰，不设进流堰。各计算 如下：精储段:I溢流堰长lw：取堰长lw=0.7D,即lw =0.7 0.8 = 0.56mn出口堰高由 lw/D=0.7,Lh lw2 3949T = 10.20m ,查手册知：E为1.020.56依下式得堰上液高度:how2.841000E(台)lw(3-2)则有how2.841000Lh 22.84E(丁)3 -lw10002.394 2q乂1.02父()'3 =0

24、.0076m ;0.56堰高hw依下式计算hW = hL - hOW(3-3)则有hW = hL _ hOW = 0.07 0.0076 = 0.0624m ；m降液管宽度Wd与降液管面积Af由lw/D=0.7查手册得= 0.15(3-4)Af0.091AT(3-5)故Wd =0.15 D=0.15 M0.8=0.12m； _2Af =0.091% = 0.091 父 0.502 = 0.046m2 ;降液管内液体的停留时间依下式计算AHLSAf HtLS(3-6)0.046 0.4 5= 27.67s , 0.665 10停留时间>5s,故降液管尺寸符合要求IV降液管底隙高度h0取液体

25、通过降液管底隙的流速u0=0.08m/s ,降液管底隙高度ho依下式计算,取 h = 0.02m提储段：溢流堰长lw :出口堰高hwl'w/D=0.7,堰上液高度:h0 =jh0=iLSWu0LS(3-7)wuo0.665 104-0.0148m0.56 0.08取 lW=0.7D，即：lW =0.7 M0.8 = 0.56m .(r = -777- = 25.89m 查手册知 E 为 1.03lw0.562.5h；w=1E(*竺4 M 1.03 q6076)% = 0.0143m；10000.56hW =0.07 -0.0143 = 0.0557m ;m降液管宽度Wd与降液管面积a；

26、有l'w/D'=0.7查手册得=0.15,A/ =0.091 ;At，故:Wd =0.15 D =0.15 0.8=0.12m; Af = 0.091 0.502 = 0.046m2IV降液管底隙高度h0)0.046 0.410.9s1.688 10AHT -；-L停留时间T >5s,故降液管尺寸合理 取液体通过降液管底隙的流速U0=0.08m/s降液管底隙高度h0'_3Ls1.688 10h0 =1-0.0377mlwu00.56 0.08塔板布置取边缘区宽度 WC =0.035m ,安定区宽度 Ws =0.065m 精储段：依下式计算开孔区面积A: =2180

27、(3-8)其中故:x=D.(Wd Ws)2R 二 D -Wc2Aa =20.215 , 0.3652 - 0.2152”-(0.12 0.065) =0.215m2竺-0.035 -0.365m22二 0.3652. 0.215arcsin 1800.365=0.295m2;提储段：依下式计算开孔区面积A0f = 2 x'VR122i _'2 .-x R sin180其中D '0.8x = (Wd +Ws) = -(0.12 +0.065) = 0.215m22(D0.8R =-Wc =- 0.035 = 0.365m22Aa =20.215、. 0.3652 -0.2

28、152二 0.36518020.2152一 arcsin= 0.295m0.365 塔板布置及浮阀数目与排列 取阀孔动能因子F。=10,计算阀孔气速 阀孔气速依下式计算(3-9)F°u0 ;精微段:F。11u0 一 ：v -3.502=5.88m s提储段:F011=4.99 m. s4Vs,&d0u0塔板上的筛孔数N 筛孔数依下式计算(3-10)精微段:N=*二 doUo4 0.3343.14 0.0392 5.88=48个提储段:N 二%=4 0.327. 55个二 d；u0 3.14 0.0392 4.99浮阀排列方式采用等边三角叉排 阀控中心距依下式计算t = d00

29、.907AaA0(3-11)工,0.907Aa0.907 0.295t =d0，a =0.039.； 0.0846m A'0.0568取t为75mm排得数为57个。对精微段，按N=57重新核算孔速及阀孔动能因数，依式(2-12)和(2-13)计4 0.334u0 =24.908m . s, F0 -4.908 ,3.502 =9.18二 0.039 57阀孔动能因数扔在912范围内。塔板开孔率=-0®- 100% =16.30%Uo 4.908对提储段，按N=57重新核算孔速及阀孔动能因数，依式(2-12)和(2-13)计，4 0 327u0 =沼=4.805m/s, F0

30、-4.805 . 4.852 -10.58二 0.03957阀孔动能因数变化不大，仍在 912范围内。塔板开孔率=-0且 100% = 16.65%u04.805图3-1阀孔排布图塔有效高度 精储段Z(精)= (9-1) M0.4 =3.2 m 提储段有效高度Z(提)=(7-1)x0.4=2.4m 精储塔的有效高度Z= (16-1) x0.4=6m ,3.2筛板的流体力学验算 气体通过浮阀塔板的压力降:hp = hc hi h-(3-12)干板阻力：由下式计算干板阻力精微段:提储段:精微段:(3-13)73.1uoc =1.8254.42m/s, 4.852Uoc<Uo,用下式计算干板阻

31、力hc =5.34:vU22：lg(3-14)2则有hc = 5.34 1.=0.025 m液柱2 1325 9.8提储段：Uoc<Uo,用式(2-17)计算干板阻力，即有4.852 4.99hc =5.34=0.023 m孤柱2 1440 9.8板上充气液层阻力由图查得充气系数 为为0.57,由下式计算hi = ；。7(3-15)精储段：hl = 0.57 父 0.07 =0.0399m 液柱提储段：hl =0.57x0.07 =0.0399m 孤柱 液体表面张力所造成的阻力此阻力很小，忽略不计，由式(2-15)得到，与气体流经一层浮阀塔板的压力 降所相当的液柱高度为精储段：hp =0

32、.025+0.0399 =0.0649m 液柱提储段：1% =0.023+ 0.0399 = 0.0629m 孤柱 p则单板压降AP依下式计算p =hp：Lg(3-16)精储段：P =0.0649 1325 9.8 = 842.73Pa提储段：P =0.0629 1440 9.8 = 887.64Pa液泛为了防止液泛现象的发生，要求控制降液管中清液层高度Hd 三(Ht hw)(3-17)Hd可用下式计算Hd =hp hl hd(3-18) 与气体通过塔板的压力降所相当的液柱高度hp：前已算出。精储段：hp =0.0649m 液柱提储段：hp =0.0629m 液柱 液体通过降液管的压头损失，因

33、不设进口堰，按下式计算(3-19)精储段:hd =0.153(L)2mlwho30.665 102工、,七八hd =0.153() =5.39x10 m0.56 0.02提储段:31.688 ) 1024、/七nhd =0.153()2 =9.78x10 m 减枉0.56 0.0377 板上液层高度：前已选定板上液层高度为h_=0.07m ,则由式(2-21)精微段:Hd =0.0649 0.07 0.000539 = 0.135m提储段：Hd =0.0629 0.07 9.78 10 = 0.134m取4 =0.5又已选定 Ht =0.4m, hw(精)=0.0624m, hw(提)=0.0

34、557m 由式(2-20)精储段：(HT hw) -0.5 (0.4 0.0624) = 0.231mHd <®(Ht +hw),符合防止液泛的要求。提储段：''(Ht hw) =0.5 (0.4 0.0557) = 0.228mHd <®(Ht +hw),符合防止披之的要求。雾沫夹带按下式计算泛点率泛 点 率(3-20)及(3-21)精储段：板上液体流经长度 Zl由下式计算1.36LsZLKCfN100%0.78KCFAT100%Zl =D -2Wd(3-22)则有Zl = D-2Wd =0.8 -2 0.12 =0.56m板上液流面积Ab由下

35、式计算Ab - AT _2Af(3-23)则有Ab = AT -2Af =0.502-2 0.046 = 0.41m2取物性系数K=0.85,查得泛点负荷系数Cf =0.117，将以上数值代入两式。0.334泛点率=3.5021325 -3.5021.36 0.665 10与 0.56 100% . 43.41%0.85 0.117 0.413.5020.334泛点率=0.327泛点率=4.8521440 一 4.8521.36 1.688 10，0.56 100% ; 50.21%0.85 0.116 0.411325 - 3.502 100% = 44.15% 0.78 0.85 0.11

36、7 0.502两式算出的泛点率均在70%以下，故知雾沫夹带量能够满足 eV <0 . kegt) k包 的要求。提储段：板上液体流经长度Zl=D -2Wd -0.8 -2 0.12 -0.56m板上液流面积 Ab =4 -2A'f =0.502-2 0.046 = 0.41m2取物性系数K=0.85,查得泛点负荷系数Cf =0.116，将以上数值代入两式。4.852KCfA1.36LsZl 100%0.327泛点率=1440 一 式852 100% = 49.25%0.78 0.85 0.116 0.502两式算出的泛点率均在70%以下，故知雾沫夹带量能够满足4<0.klg

37、液)k/会的要求。3.3塔板负荷性能图雾沫夹带线精微段：由下式计算按泛点率为70%+算如下,Vs3.5021325 -3.5021.36Ls 0.56 100% =0.70.85 0.117 0.41整理得0.0515Vs+0.762Ls=0.0285(3-24) 雾沫夹带线为直线则在操作范围内任取两个值，算出相应的Vs,可作雾沫火带线表3-1精微段雾沫夹带线数据Ls(m3/s)0.0010.01Vs (m3Is)0.5380.405提储段:由式(2-27),按泛点率为70%+算如下,4.852Vs：；1.36Ls 0.56100% -0.71440 - 4.8520.85 0.116 0.4

38、1整理得0.0581Vs+0.762Ls=0.0283(3-25) 雾沫夹带线为直线则在操作范围内任取两个值，算出相应的Vs,可作雾沫火带线表3-2提储段雾沫夹带线数据3Ls (m /s)0.0010.01-3,Vs (m Is )0.4740.356液泛线(Ht hw) = hc hL hi hd ho由上式确定液泛线，忽略式中ho,可得(Hthw) =5.340.1534)21 who(1；o)hw2.841000E(*23：w(3-26)因物系一定，塔板结构尺寸一定，则H/、h。、Pv、心、%及6等均为定值,而U0与Vs又有如下关系，即见=当一，式中阀孔数N与孔径d。亦为定值，因此可二

39、d0N将上式简化,aV；=b-cLS-dL；3精帽段：整理得0.157V2=0.133 1219.71lS3或V：=0.847 一 7768.85L2S 一 L/(3-27)在操作范围内取若干个值，算出相应的 Vs值：表3-3精微段液泛线数据3Ls(m /s )0.0010.0040.007一一3 一Vs(m /s )0.8600.6860.317提储段：整理得0.2VS2=0.1406 343.27L2s -1.57L：32或V2=0.7O31716.35SL7.85ls3(3-28)在操作范围内取若干值，算出相应的 Vs的值：表3-4提储段液泛线数据3Ls(m /s )0.0010.004

40、0.007Vs(m3/s )0.7890.6910.576液相负荷上限线液体的最大流量应保证在降液管中停留的时间不低于35S,液体在降液管内停留的时间为.3600Af HT3 3二 35sLh以6=5s作为液体在降液管中停留时间的下限，则 精储段：.0.046 0.43 .Ls= 0.00368m / ss max5提储段:,0.046 0.43 .Ls max =； =0.00368m /s5求出上限液体流量Ls值(常数)，在Vs - Ls图上液相负荷上限线为与气体流量Vs无关的竖直线。 漏液线(气相负荷下限线)一 5对于E型重阀，依Fo=UoJK=5计算，则u°=- - ：V已知

41、二，2一Vs = doNuo4则得Vs d；N 54.一 V以F0 =5作为规定气体最小负荷的标准，则: 精储段：VS min=d；Nu0=d；N F- = 0.0392 57 -5 = 0.182m3/s4 ° ° 4 0 . ：V4. 3.502提储段:VS min2'2 =d0 Nu0 =-d0 NFo0.0392 57 _5_ =0.154m3/s44.852据此作出与液体流量无关的水平漏液线液相负荷下限线取堰上液层高度how=0.006m作为液相负荷下线条件，依how的计算式计算出Ls 的下限值，依次作出液相下限线，该线为与气相流量无关的竖直直线=0.00

42、62.84 E |3600( Ls 焉 f3 1000取E=1,则有精储段：LS “min二 S006 M1000、I 2.84x1 /32 1W _f 6 f23600 12.84 /056 =0.00048m3/s3600提储段:0.006 1000=II 2.84 父1 3 3600 12.84 J0.56 K 36000.00048m3/sVs/ m3 /h01234LO )0.90.80.70.60.50.40.30.20.1Vs / m3/hLs 103 / m3/h图3-2精微段塔板负荷性能图D4 0.334 3,14 15D3.14 0.44 0.665 10选取管径规格为57

43、 5Ls 103 / m3/h图3-3提储段塔板负荷性能图3.4接管设计接管尺寸由管内蒸汽速度及体积、流量决定 塔顶蒸汽出口管径取u=15m/s=0.168m查表选取管径规格为194 5回流管管径取 u=0.4m/s,=0.046m塔底进气管取 u=15m/s,选取管径规格为D4 0,3273.14 15=0.167m194 5加料管管径_ F Mf _33,86 109.035 7 33 1d 一 3600：lf - 3600 1400 一.取 u=1.5m/s选取管径规格为D =4 7.33 103.14 1.5=0.0249m32 3料液排出管管径, W Mw18.43146.984Lw

44、s3 -5.08 103600 LW 3600 1.48 10取 u=0.6m/s= 0.0329mD = 4LWT = 4 5.08 104一，二 u - 1 3.14 0.6选取管径规格为38 3(6)其余仪表管径其余仪表管径选取管径为,25 2.53.5塔总高度计算塔顶封头采用椭圆封头，公称直径 800mm总7刘受225mm内表面积0.7566 m3,直边 段高度h为25mm封头高度H1 = H h =225 25 = 250mm塔顶空间塔顶间距HD =2Ht =2 0,4 =0.8m安装除沫器后选取塔顶空间1.1m塔底空间釜液停留5min,塔底页面至下一层塔板间距为1mHb塔底贮液量-

45、封头容积塔横截面积3-5 1,688 1060 -0.07961.5= 0.502+1.5=2.35m进料板处板间距进料板处安装防冲设施，取进料板处板间距 Hf = 800mm裙座考虑到再沸器，取裙座高度H2 =2m人孔一般每隔68层塔板设一个人孔，取人孔直径450mm本塔中共有16块塔板, 需设置2个人孔，在设置人孔处的板间距设为 H P = 600mm塔体总高度H 二:16-1 -1 -2 0.4 0.82 0.6 2.35 1.1 0.25 - 0.2 = 12.3m第4章塔设备的强度校核4.1 按设计压力初步确定塔体的厚度取它的设计压力为 0.2MPa,设计温度小于100C,圆筒内径D

46、i=800mm ,取 圆筒材料为Q24a腐蚀余量C2取为2mm焊接接头系数© = 0.85。设计温度下Q245 的需用应力，L1 =147MPa ,同体积算厚度按下式计算(4-1)PCD:二二72 k-R则有2 lc 1 -Pc0.2 8002 147 0.85-0.2=0.64mm加上厚度附加量并圆整，还应考虑多种载荷作用，以及制造运输，安装等等 因素，取筒体，封头和裙座的名义厚度 5n均为8mm，=16n-c = 8-2 = 6mm4.2 确定危险截面位置塔的危险截面为，裙座基底 0-0截面；裙座人孔处1-1截面；裙座与塔体焊 缝处2-2截面4.3 塔的质量载荷计算塔壳和裙座的质

47、量圆筒质量塔体圆筒总高度为：H0 -10.1mm1 =-(D(2 - Di2 )H0P钢=2(0.8 1 62 - 0.82 户10.仔 7.85父103 = 1609.25kg 44封头质量查得DN800mm壁厚8mm勺椭圆形封头的质量为47.11kg ,则m2 =47.11 2 94.22kg裙座质量选用的是圆筒形裙座，所以裙座质量实用标准文案m3 =±(D； Di2 )HsP钢=工(0.8162 0.82 )x2x 7.85x103 = 318.66kg 44m01Mmi m2 m3 =1609.25 94.22 318.66 = 2022.13kg塔内构件质量查表得浮阀塔盘单

48、位质量为75kg/m222m02= DiNp 75 = 0.8 16 75= 602.88kg44人孔、法兰、接管与附属物质量ma =0.25moi =0.25 2022.13 505.53kg 保温材料质量m03为封头保温层质量，取塔体保温层厚度为100mmH 0 ： 22m03二 _2_ 2m03=4 Jr . 2、：s-D0)-0.81621m10.1m300+2m(0.1505-0.0796 /300n二=10.816 2 0.1 -914.04kgm03 = (V2-V1 )P2, V1 为不加保温层 Di = 800mm 的V2为加保温层后Di =1000mm的封头容积，查表式中m

49、03为封头保温层质量， 封头容积，查表得V1=0.0796m3, 得 V2=0.1505m3平台、扶梯质量,22121-2 150 40 12.3m04 = -D。2、飞 2B - D0 2 syqp 7fHfr -2=7 0.816 2 0.1 2 0.9 - 0.816 2 0.1 =1304.19kg式中，B为平台宽度，取B=0.9m, qp为平台单位质量为150kg/m2 ; H F为12.3m； qF为笼式扶梯单位质量，为40kg/m, n为平台数量(6)操作室塔内物料质量9兀 0一rm05= Di -Np： l Di h0 l Vf l44= 0.82 0.07 16 1382.5

50、 - 0.82 0.85 1382.5 0.0796 1382.544= 1478.35kg充水质量二一2 一一mw = Di2H0：w 2Vf w4二 ，一 一 =- 0.80.85 10.1 1000 2 0.0796 1000 = 5233.44kg全塔操作质量= 2022.13 602.88 914.04 1304.19 1478.35 505.53=6827.12kg全塔最小质量mmin = m01 0.2m02 m03m04 - ma= 2022.13 0.2 602.88 914.04 1304.19 505.53-4866.47kg全塔最大质量mmax = m01 m°2 m03 m04 ma mw= 2022.13 602.88 914.04 1304.19 505.53 5233.44=10582.21kg4.4 塔的自振周期计算塔的基本自振周期由下式计算(4-2)T1 -90.3