化工专业毕业设计—精馏塔的设计

1、河北工业大学2011届本科毕业设计说明书 河 北 工 业 大 学 毕业设计说明书 作 者： 郭文娟 学 号： 071131 学 院： 化工学院 系(专业)： 化学工程与工艺 题 目： 30000吨苯酐/年装置 产品精制工段（成品塔）的工艺设计 指导者： 赵茜 讲师 评阅者： 2011 年 6 月 4 日毕业设计中文摘要30000吨苯酐/年装置产品精制工段（成品塔）的工艺设计摘要：本设计选题为3.0×105 吨/年苯酐生产车间的工艺设计。通过各种生产技术路线的评价比较，确定了目前国内外比较先进而又经济合理的以邻二甲苯为原料，采用V2O5为主催化剂的固定床反应器，热熔箱回收产品及连续减压

2、蒸馏得到成品的成熟工艺技术，设计中用模拟法（上机运算）对重点设备成品塔进行了详细计算和结构设计，进行了车间全部设备的计算与设计选型，按施工图的深度和规范认真设计并绘制了车间管道仪表流程图、重点设备反应器的装配图、车间设备布置图、部分工段的管道布置图，对车间用能进行了有效的节能方案与措施，对副产物回收与三废治理提出了经济可行的方案，对车间产品进行经济核算，对项目的经济性和先进性进行了分析研究，提出了具体的车间管理措施及生产操作规程，为项目的顺利建厂投产准备了较为详尽的图纸与资料。关键词： 邻二甲苯 苯酐 精制 毕业设计外文摘要Title the Process Design of Refined

3、 Section (Finished Tower)of 30,000 t/a Phthalic Anhydride ProductAbstractThe topic of the design is the phthalic anhydride production process of 3.0 × 104 t/a. Through the evaluation and comparison of diversified production process routes, we have determined the more advanced and economic produ

4、ction technology. The mature process takes O-Xylene as raw material and V2O5-based as catalyst, using a fixed-bed reactor, hot-melt tank which collects the products and continuous vacuum distillation recycling products. In the design the key equipment rectifying tower is calculated and designed in d

5、etail with model method (calculated by computer ) ，and all equipments in the plant are calculated and selected, according to construction plans depth and specification, the plant pipe instrument flow sheet, the key equipments assembly diagram, the equipment arrangement diagram, and part of piping ar

6、rangement diagram are designed and drew carefully .The energy using of the plant is also calculated and analyzed in detail. We also have advanced economic feasible project about the recovery of by-products and the disposal of three kinds of waste. We have considered the workshop safety thoroughly an

7、d carried out feasible design, the plant production cost is checked up and the economic feasibility of the project is analyzed and investigated, material plant management measures and production operating regulations, it have prepared drawing and information comparatively at large for the smooth set

8、ting up and on stream of factory.Keywords： O-xylene phthalic anhydride rectification目 次前言11概述21.1生产路线的选择21.2 车间布置原则、特点31.3 车间内三废治理及环境保护的措施与实际效果31.4 生产制度32原材料及产品的主要技术规格42.1原料邻二甲苯质量标准42.2产品苯酐质量标准及检测方法42.3 原料及产品的技术规格表53 车间（装置）危险物料的主要物性6车间安全备忘录（摘要）64生产流程简述84.1氧化工段84.2回收工段84.3精制工段84.4 反酸工段9物料衡算总表105 主要设备

9、的选择与计算125. 1成品塔的计算：125.2换热设备205.3容器类设备275.4泵和风机30设备一览表346 原材料、动力（水、电、气、汽）的消耗定额及消耗量396.1 原材料消耗定额及消耗量396.2 动力（水、电、气、汽）消耗定额及消耗量396.3 蒸汽的有效利用及平衡计算397 成本估算量418 车间定员表439 车间生产控制指标及取样分析4410 三废排量及有害物质含量4711 管道材料控制4811.1 管道材料说明4811.2 管道材质控制表4812 存在问题及解决意见4913 设计与施工中所遵循的规范标准50结 束 语51参 考 文 献52致 谢53附录54一物料衡算54二

10、能量衡算63附塔板计算程序80河北工业大学2011届本科毕业设计说明书前言化学工业是国民经济的重要组成部分，它与国民经济的各个领域有着密切的关系。它对我国经济发展和人民生活水平的提高息息相关。例如：北京燕化，齐鲁石化、上海金山、南京扬子等石油化工企业已成为国民经济的支柱型企业，为我国经济的发展和其他行业的持续稳定的发展起到至关重要的作用。目前我国化工有几十个行业，两万多个品种，但仍不能满足社会的需要，我国正处于改革开放和现代化建设的关键时期，从中央到地方都非常关注化工行业，化工行业在经历这场变革后，一定会更加推动经济社会的发展。邻苯二甲酸酐（简称苯酐）是重要的有机化工原料，目前广泛应用于化工、

11、医药、电子、农业、涂料、精细化工等工业部门。我国的苯酐主要用于生产邻二甲酸脂类增塑剂约占苯酐总消费量的60%，染料和油漆占25%，不饱和树脂和其他产品占15%左右。苯酐是一种重要的有机化工原料，主要用于生产塑料增塑剂、醇酸树脂、染料、不饱和树脂以及某些医药和农药。在毕业设计钱我们认真查阅了大量资料病在石家庄化工二厂进行了认真的实习，比较全面准确的收集了现场数据，设计参数和历年该厂扩容改造情况，为我们这次毕业设计奠定了基础。该公司原用萘法生产苯酐，在通过一系列的技术改造，先后建成以邻法苯酐生产装置，到2000年生产能力达到6.5万吨，从而达到全国苯酐产量的20%。本次设计吸收了石家庄二厂的经验，

12、同时也采用了国内苯酐诸家厂商的先进工艺，如生产过程中副产物顺酐回收及多余蒸汽发电等技术。1概述1.1生产路线的选择生产苯酐的方法按反应器分为三种：固定床法、流化床法、液相氧化法。前两种原料为邻二甲苯与空气或萘与空气，液相氧化还未实现工业化。随着石油工业的发展，用邻二甲苯代替萘的生产工艺得以迅速发展，与奈法比较，除了成本低外，还有以下优点：消除了氧化降解、提高了原料利用率、减少了氧气的需用量、降低了放热量、邻二甲苯在常温下液体便于管道运输。基于上述原因我们选择了国内外普遍推广的以邻二甲苯为原料的工艺路线。在反应器的选择上我们选择列管式固定床反应器，这种反应器优点是催化剂磨损少，流体在管内接近活塞

13、流，推动力大，催化剂的生产能力高，主产物收率高，但是固定床反应器也有缺点，如：传热差，需大的传热面，这一点在制造该反应器时已充分考虑。在反应器上增加了盐浴控制阀，可自动控制熔盐的分布，确保较少的径向温度。采用LUGRI公司研制的一种旋流式雾化器，使原料气充分混合。该车间大体上分为：氧化工段、回收工段、精制工段及反酸工段四个工段。该流程大体为：邻二甲苯与空气以90g/m3（催化剂负荷）比例经雾化器混合后，经固定反应器后生成苯酐、顺酐、苯甲酸、苯酞等产物，产生的大量热由熔盐移出，产物经部冷器、切换冷凝器后大部分苯酐被捕集下来，未冷凝的送入水洗塔回收顺酐。顺酐经处理后制成反酸产品。粗苯酐送入精制工段

14、，精制苯酐送入产品储罐。该工艺特点：采用固定反应器，切换冷凝器捕集粗苯酐，减压精馏提纯产品。在热熔箱中采用新型翅片管式换热器，具有传热面积大，效率较高。此外切换冷凝器传热介质采用导热油，因为用水的话在冷凝热熔的温度压力下有相变，压力不好控制，万一泄露水会与苯酐生成具有强腐蚀性的苯二甲酸（酞酸），从而造成设备的腐蚀。此外水中溶解氧气和箱体发生电化学反应腐蚀设备。本设计在齐鲁苯酐（进口装置）车间的基础上，吸收了石家庄化工二厂的制反酸工艺，使副产物得以合理利用，这样既减少了环境污染，又可创下可观的效益。这是国内普遍认同的既先进又经济的工艺技术。1.2 车间布置原则、特点根据车间危险性物料特性，装置的

15、氧化回收工段危险等级属于甲级，精制与反酸工段属乙级。设备布置要综合考虑生产及投资要求、安全生产、发展要求等，可分为室内布置、室外和露天化布置。本设计综合考虑了上述几个方面，采用露天化布置，外形采用长方形，这样有利于设备排列，缩短管线，易于安排交通出入口，有利于采光和通风。氧化炉采用露天框架结构，精制工段采用二层框架结构，压缩机、反应器安排在远离控制室的一端。另外，装置内设备、建筑物、构筑物的防火间距按照石油化工企业设计防火规范GB50160-92。设备布置都严格按照工艺对设备布置要求而布置。1.3 车间内三废治理及环境保护的措施与实际效果本车间排放三废不是太多，三废治理较易，在环境保护上符合国

16、家制定的各项指标。苯酐车间清洁、干净。在氧化工段空气进口、压缩机进口和出口安装了消音器，使噪音降低到规定标准。1.4 生产制度 本设计年开工8000小时，一天三班，每班8小时工作制，氧化工段、回收工段、精制工段连续生产，反酸工段间歇生产，共有4个班，每班设置班长一名，负责考勤分工。巡视班长一名，负责现场巡视。本车间实行岗位负责制，工作考核和奖金挂钩，使工人能专心本职工作，从争做岗位能手到岗位专家，一个全面、合理的生产制度是本车间安稳、长运行的保障。2原材料及产品的主要技术规格2.1原料邻二甲苯质量标准设计值控制标准纯度（）9797非芳烃（）0.5C9芳烃（）0.10.1Pt-C0色度20202

17、.2产品苯酐质量标准及检测方法指标名称技术指标检测方法优等品一等品合格品外观白色鳞片状或结晶性粉末白色鳞片状或结晶性粉末白色或微带其它鳞片状或结晶粉末熔融色度（色度号）2050100将样品熔融后放入25ml试管3中与标准比色盘比色热稳定色度（色度号）50150将上述样品放置1.5h后与标准比色盘比色硫酸色度（色度号）60100150将2g样品放入试管中加硫酸至25ml反应完后与标准比色盘比色结晶点130.5130.3130.0用油浴将样品加热熔融后冷却至有结晶时的温度纯度（质量分数）99.5%99.5%99.0%气相色谱法游离酸含量（质量分数）0.5%0.5%0.5%滴定法灰分（质量分数）0.

18、05%用高微炉加热燃烧之后的灰分质量分数2.3 原料及产品的技术规格表名称规格分析方法国家标准备注苯酐99.7比色法HG2-319-793 车间（装置）危险物料的主要物性序号名称分子量熔点沸点闪点燃点在空气中的爆炸极限（V）国家卫生标准备注上限下限1邻二甲苯106-25.182144.4304652苯酐148130.5284.5158.558010.40.71mg/m33顺酐9853199.61033801mg/m3车间安全备忘录（摘要）本车间设计根据物料特性和生产要求，对安全问题做了较详尽的计算和设计，采取了相应的安全措施。如：设备和管线的防爆片、消音器、事故槽等，车间配电方面的防爆电机、防

19、爆开关、防爆灯等，土建设计方面的露天布置及车间通风、采光等。此外车间管理方面还要求：1 从事各项作业前，必须首先确定环境的安全条件，制定可行的安全措施，并规定办理好票证。2 上岗前必须按规定穿戴好劳动用品，严禁穿带钉子的鞋上岗。不准带外人和小孩上岗。女同志必须将长发扎在安全帽内。3 设置内严禁吸烟，严格禁止酒后上岗。4 设备、管道严禁超温超负荷运行，储罐的储存量不许超过设备值的85。5 必须按规定控制冷油温度及流量，严禁大量气相苯酐串入水洗塔而造成系统的堵塞。6 发生顺酐着火时可用水或干粉灭火剂扑灭之，必须绝对避免顺酐与碱性物质接触，在任何情况下，不准用碱性物质清洗容器。7 结片包装岗位要严格

20、控制粉尘，空气中PA粉尘不准超过15g/Nm3。料库要干燥通风，PA成品严禁与水接触。8 安全阀必须定期检验。在生产过程中严禁锁死安全阀和关闭其根部阀，安全阀起跳后要及时上报，查明原因，在必要时定压并加好，铅封。9 对设备或管道易腐蚀部位，应定期测试压力，并做好详尽的记录草案。10 防爆阀片每一个大休期更换一次，对超压未爆的膜片应立即更换。11 各种消防器材、防毒面具及其它防护用品要放在固定的位置上，妥善保管，定期检查，不得移做他用。全体人员必须熟识其性能和使用范围。12 设备、管线检修前必须切换物料，对贮存，运输易燃、易爆、有毒害等特性物料的设备、管线，要倒空物料，加堵盲板，清洗或蒸煮置换，

21、并经分析合格后方可进行检修。13 电动设备要有良好的接地线，发现断裂损坏之处应立即联系电工予以恢复。14 电动设备的转动部位应设置完好的保护罩，在生产中不许任意取下，不许用布擦以防止发生人身伤亡事故。15 不准随便排放物料，非排不可应制定妥善的安全保护措施。4生产流程简述4.1氧化工段来自大气的工艺气体（空气），经入口过滤器净化后，由风机压缩后再经空气出口消音器，空气预热器到179后进入系统。来自原料储罐的邻二甲苯，经邻二甲苯预热器，邻二甲苯屏蔽泵后喷入已加热的空气流中。邻二甲苯喷入量由比例控制阀自动控制在精确的1：90（催化剂负荷）按比例混合的邻二甲苯与空气在管道中充分混合后进入反应器在反应

22、器中催化氧化生成苯酐，副产物包括顺酐、苯甲酸、苯酞、一氧化碳、二氧化碳、水以及未反应的空气。装填催化剂的反应管完全浸没在熔盐中，反应放热由循环的熔盐带出反应器，由轴流泵构成熔盐的循环。熔盐换热器产生1.6Mpa蒸汽。反应开停车时由电加热器提供熔盐融化所需热量。离开反应器气体进入部分冷凝器，在此气体被冷却到162，在此产生蒸汽。4.2回收工段经冷却后气体进入特殊设计的高效切换冷却器及热熔箱中，粗苯酐先凝华，再经熔融形成液体被收集在粗苯酐罐。并粗苯酐储罐送去精制工段。热熔箱共有5台，其切换是按一定顺序进行的，此循环周期有定时器控制，有3台处于冷凝状态，剩下的2台则处于热熔和预热状态，热熔箱的传热由

23、冷热油系统提供。包括冷油罐、热油罐、冷油换热器以及热油换热器。反应气中的不凝气，其中含有顺酐及其他一定量的有机物送入水洗塔，在此顺酐被水洗下来送反酸车间工段，未凝气高空排放。4.3精制工段粗苯酐由粗苯酐罐经泵送入一处理釜后，再进入二处理釜。使粗苯酐中的苯酞分解成苯酐，蒸汽喷射泵造成系统低真空操作，蒸出物料内水分。经预处理后粗苯酐经苯酐泵送入轻塔，杂质中顺酐苯甲酸和少量苯酐作塔顶轻组分排出，塔底物料和再沸器构成循环。由热油的潜热进行再沸加热，并由油量控制塔底温度。塔顶轻组分在塔顶冷凝器进行冷凝，冷凝液体回流返回到塔顶，不凝气由蒸发喷射泵抽出，并以此保证轻所需的真空度。将轻塔釜出来的出产品送入成品

24、塔内,塔底再沸器提供成品塔的热量，再沸器由热油的潜热加热，通过控制流量控制塔釜温度，由塔釜液位控制塔釜残液采出量，经残液罐送出界区外。成品塔塔顶冷凝器将塔顶气体冷凝下来部分回流，部分作为产品送至成品罐。4.4 反酸工段由水洗塔出来的吸收液达到一定浓度后，输送到反酸工段进行顺酸的催化异构化反应，得到粗反酸，滤液由耐酸泵打入到废水罐。83物料衡算总表序号组成分子式分子量沸点密度/m3节点1节点2节点3kmol/hmol%kg/hwt%kmol/hmol%kg/hwt%kmol/hmol%kg/hwt%1O-XC8H10106144.428836.3251.866 3850.450 6.587 2O

25、2O232-182.981.429391.83420.132 12538.688 21.449 235.66511.970 7541.280 0.129 3N2N228-195.781.2511474.06275.735 41273.736 70.605 1474.06274.873 41273.736 70.605 4PAC8H4O314828740228.2131.433 4175.524 7.143 26.80197.573 3966.548 98.326 5COCO28-191.481.2521.9491.115 614.572 1.051 6 CO2CO244-78.21.97639

26、.7912.021 1750.804 2.995 7H2OH21122.266 794.016 1.358 168.3638.552 3030.534 5.184 8MAC4H2O398199.64420.6120.0311 59.976 0.103 0.5822.119 57.036 1.414 9BAC7H6O21222503580.07320.00372 8.930 0.015 0.06950.253 8.479 0.210 10PHC8H6O213429011640.01590.000808 2.131 0.004 0.01510.055 2.023 0.05

27、0 11合计1946.33358456.890 1968.744158457.487 27.46764034.086 12物性数据温度密度13压力粘度序号组成分子式分子量沸点密度/m3节点4节点5节点6kmol/hmol%kg/hwt%kmol/hmol%kg/hwt%kmol/hmol%kg/hwt%1O-XC8H10106144.42882O2O232-182.981.429235.66512.140 7541.280 13.857 3N2N228-195.781.2511474.06275.933 41273.736 75.838 4PAC8H4O314828740225.35999.7

28、64 3753.132 99.800 25.33899.823 3750.024 99.854 1.4120.073 208.976 0.384 5COCO28-191.481.2521.9491.131 614.572 1.129 6 CO2CO244-78.21.97639.7912.050 1750.804 3.217 7H2OH2O181001000168.3638.673 3030.534 5.568 8MAC4H2O398199.64420.029950.002 2.935 0.00539 9BAC7H6O21222503580.0450.177 5.490 0.146 0.045

29、0.177 5.490 0.146 0.003850.0002 0.470 0.000863 10PHC8H6O213429011640.01510.059 2.023 0.054 0.0008130.00004 0.109 0.000200 11合计25.41913760.645 25.3833755.514 1941.27754423.416 100.000 12物性数据温度密度13压力粘度序号组成分子式分子量沸点密度/m3节点7节点8节点9kmol/hmol%kg/hwt%kmol/hmol%kg/hwt%kmol/hmol%kg/hwt%1O-XC8H10106144.42882O2O

30、232-182.981.429235.66511.786 7541.280 13.537 3N2N228-195.781.2511474.06273.718 41273.736 74.087 4PAC8H4O31482874021.440 70.350 213.120 78.011 0.020357.345 3.004 59.756 2.8540.143 422.392 0.758 5COCO28-191.481.2521.9491.098 614.572 1.103 6 CO2CO244-78.21.97639.7911.990 1750.804 3.143 7H2OH2O181001000

31、224.62611.234 4043.268 7.258 8MAC4H2O398199.64420.58228.433 57.036 20.877 0.6120.031 59.976 0.108 9BAC7H6O21222503580.02491.216 3.038 1.112 0.02870.001 3.501 0.006 10PHC8H6O213429011640.015142.655 2.023 40.244 0.0008130.00004 0.10894 0.0002 11合计2.0469273.194 0.03545.028 1999.58851355709.638 12物性数据温度

32、密度13压力粘度序号组成分子式分子量沸点密度/m3节点10节点11节点kmol/hmol%kg/hwt%kmol/hmol%kg/hwt%kmol/hmol%kg/hwt%1O-XC8H10106144.42882O2O232-182.981.429235.66512.598 7541.280 14.238 3N2N228-195.781.2511474.06278.800 41273.736 77.925 4PAC8H4O31482874022.8542.213 422.392 15.394 5COCO28-191.481.2521.9491.173 614.572 1.160 6 CO2C

33、O244-78.21.97639.7912.127 1750.804 3.306 7H2OH21785.302 1785.204 3.370 125.44897.290 2258.064 82.293 8MAC4H2O398199.64420.001330.00007 0.130 0.000246 0.6110.474 59.878 2.182 9BAC7H6O21222503580.02870.022 3.501 0.1276 10PHC8H6O213429011640.0008130.00063 0.109 0.00397 11合计1870.6463352965.

34、726 1870.6463352965.726 128.9425132743.944 12物性数据温度密度13压力粘度5 主要设备的选择与计算5. 1成品塔的计算：5.1.1填料的选择：此次设计的成品塔为了防止残渣堵塞，选择了两种填料。分别为：天津天大天久科技股份有限公司 JWB-700Y型金属丝网波纹填料，比表面积700m2/m3，空隙率0.87 m3/m3，液体负荷0.220 m3/m2·hr，每米理论板数约为9块，每块理论板压降约60Pa。本填料用于上面三十九层理论板。金属鲍尔环填料，公径25mm，外径25mm，高度25mm，厚度0.6mm，堆积个数49500个/m3,堆积重度

35、4704N/ m3，比表面积213 m2/m3，空隙率0.94，等板高度约为500mm，用于下层填料。5.1.2最小回流比的确定：根据轻重关键组分，可视为理性物系，符合恒摩尔流条件。可用恩德伍德方程计算：i×Xfi/（i-）=1-qi×Xdi/（i-）=Rmin+1Xfi进料组分的摩尔分率Xdi塔顶组分的摩尔分率i某一组分的相对挥发度方程的根已知塔顶的压力75mmHg，温度192，塔釜压力135mmHg，温度213.57。在平均温度202.5下各组分饱和蒸汽压为：P*PA=102.3851pa，P*BA=184.9685pa，P*PH=82.182pa，以PH为基准，则各组

36、分的平均相对挥发度为：PA=1.2461，PH=1.0，BA=2.2538q的确定：泡点进料q为1。.成品塔进料组成及塔顶和塔釜组成：组分进料mol%塔顶mol%塔釜mol%PA99.76 99.823 57.345BA0.177 0.177PH0.0594 42.655根据实际计算切合情况对成品塔塔顶组分进行调整如下：PA+BAPH塔顶XD0.99980.0002把Xfi，Xdi及q带入恩德伍德方程，得：=1.0001174，Rmin=2.0997，R=Rmin×1.4=2.945.1.3理论板数的确定：用逐板法进行计算：R=2.94D=25.388kmol/hL=2.94

37、5;25.388=74.641 kmol/。精馏段操作方程：Yn+1=R×Xn/(R+1)+XD/(R+1)=0.746 Xn+0.253提馏段操作方程：Yn+11=1.000311 Xn-0.00021相平衡方程：Xn=Yn/(1.2461+0.2461 Yn)代入程序（后附）得Np=28块板（精馏段3块，提馏段25块）5.1.4塔径的计算：在塔顶，塔釜分别取1,2两个截面。已知：TD=192.15，PD=75mmHg，TW=213.57，PW=135mmHg对截面1：已知 D=25.388Kmol/h，则L=RD=74.641Kmol/h，V=L+D=27.786Kmol/h。塔

38、径d=4VS/(u×)1/2 （1）其中u根据丝网波纹填料的泛点公式计算uF=F×（1.2/rg）1/2 (2)rg气相重度，Kg/m3；F取2.4m/s（kg/m3）0.5由PV=NRT 得，VS=NRT/P，VS=10.750m3/s，又得rg=m/VS=（14799.36/3600）/10.750=0.382Kg/m3则，uF=2.4×（1.2/0.382）1/2m/s=4.3m/s取安全系数为0.8，则：u=uF×0.8=3.44m/s把VS,u代入（1）得d=1.9952m，圆整到2.0m重新校核：u=3.42m/s对截面2：已知 V=L+D=

39、27.786Kmol/hVS=NRT/P，VS=6.25m3/s，又得rg=m/VS=（14799.36/3600）/6.25=0.658Kg/m3则uF=2.4×（1.2/0.658）1/2m/s=3.24m/s取安全系数为0.8，则：u=uF×0.8=2.592m/s把VS,u代入（1）得d=1.7553m，圆整到2.0m，与截面1相同。重新校核：u=1.99m/s5.1.5塔高的计算：裙座高 4.0m塔底部空间高度 1.1m底部两层实际塔板用鲍尔环填料（防堵）高度 1.0m两段填料之间高度 1.0m提馏段上面34块实际塔板用波纹丝网填料高度 4.0m精馏段5块实际塔板

40、用波纹丝网填料高度 0.5m填料至封头空间高度 1.2m封头高 0.525m接管高度 0.3m进料高度 0.5m总高约 14.125m5.1.6塔内件的确定：筒体材料为： 16MnR涂抹器： 标准型丝网涂抹器限制板： 大径丝网限制板支承板： 梁式气体喷射支承板液体分布器： 排版式分布器（塔径较大）再分布器： 梁式再分布器封头： JB/T 47462002 公称直径2000mm裙座材料： Q235-A进料板： 溢流槽式布液器 公称直径2000mm5.1.7筒壁厚及封头壁厚的确定：5.1.7.1筒壁厚的确定在工作温度213.17下：设壁厚=16mm，钢板负偏差C1=0.8mm腐蚀裕量C2=2mm钢

41、板在加工过程中由于拉伸作用产生的减薄量C3=0短圆筒长度L=9600mm有效厚度e=13.2mm，为计算方便，这里取13mm公称直径Di=2000mmEt=1.846×105MpaD0=2000+13×2=2026mm则L/D0=4.289，D0/e=155.85查化工设备机械基础，图9-7，得A=0.00016，则P=2/3·E·A·e /D0=2/3×1.846×105×0.00016×13/2026=0.126Mpa0.1 Mpa符合要求，故壁厚选16mm。检验是否为短圆筒：L临=1.17×

42、;D0D0/e0.5=1.17×20262026/130.5=29591mm9600mm，故此圆筒为短圆筒。5.1.7.2封头壁厚的确定这里选用标准椭圆封头，钢板在加工过程中由于拉伸作用产生的减薄量C3=2mm球壳半径R=0.9Di=1800mm；A=0.125e/R=0.125×11.2/1800=0.000778查化工设备机械基础，图9-7，得Bs=92Mpa故p= Bse/R=92×11.2/1800=0.572Mpa可见，e=11.2标准椭圆行封头的抗失稳能力远远大于同直径、同厚度的圆柱形筒体的抗失稳能力，故选用16mm的16MnR制造封头不但没有问题，还

43、对该精馏塔的筒体起到支撑的作用。5.1.8重量M金属鲍尔环=480×1×(2.0/2)2×=1507.2KgM波纹填料=180×4.5×(2.0/2)2×=25432.4KgM封头=588×2=1176KgM筒体=588×2=1176Kg估算群座的质量M群座=795×4=3180KgM总=12798.6Kg工作时的总重量为M0=12798.6+1.0×9.6××1031.126×103+3180=44068.6Kg5.1.9风载荷的计算：P1=K1×K2i

44、×q0×fi×AiP1风载荷K1空气动力系数，通常取0.7K2i=1+i * m脉；i动力系数，取1，m脉脉动系数，取0.35fi风压高度系数，天津取1.14Ai迎风面积，m2Dei塔设备计算的有效直径，mhi塔设备计算的有效高度，mDei=2.00.0320.1=2.132m，hi=14.125m故P1=K1×K2i×q0×fi×Ai=0.7×1.35×350×1.14×14.125×(2.00.0320.1)=11354.8N5.1.10风弯矩的计算：MW,0=P1

45、15;hi×0.5=11354.8×14.125×0.5=80193.4N·m5.1.11地震负荷的计算5.1.11.1水平振动产生的载荷类场地，Tg=0.55s；地震强烈度8级，max=0.45T=90.33×H×(m0H/ESeDi3)1/2×10-3s=（Tg/T)0.9maxH塔器的总高度，mm；m0塔器的操作质量，kg；E材料在设计温度下的弹性模数，MPa；Se塔器壳体的有效壁厚，mm；Di塔器的内径，mm；T1塔器的基本自振周期，s；Tg各类场地土的特征周期，s；T=T1=90.33×14125

46、5;(47248.6×14125/1.846×105×13.2×20003)1/2×10-3s=0.236s=（Tg/T)0.9max=（0.55/0.236）0.9×0.45=0.9645.1.11.2垂直地震力的计算FV=vmax·meq·gvmax垂直地震影响系数最大值，取vmax=0.65maxmeq塔器的当量质量，取meq=0.75m0，kg则，FV=vmax·meq·g=94742N5.1.12地震弯矩的计算M=(1/2)×C××Q×H=0.5×0.5×0.964×47248.6×14.125=160840.14N·m其中C取0.55.1.13塔体强度和稳定校核塔在正常情况操作，停工，实验三种状态下轴向组合压力满足稳定条件，轴向拉力满足稳定条件。（1） 外压引起的轴向应力1（Pa）为：1=Pdi/（4×e）=1.1×0.101×2000/（4×13.2）=4.268Mpa（2） 由轴向载荷引起的轴向应力2为：2=（m0g±FV)/(3.14Die)=(44068.6×9.8±