【《醋酸乙烯合成的CO2吸收塔的设计计算》1900字】

年产20万吨醋酸乙烯工艺初步设计计算书第页醋酸乙烯合成的CO2吸收塔的设计计算目录TOC\o"1-3"\h\u16053醋酸乙烯合成的CO2吸收塔的设计计算 1214851流股参数 18492设计条件 244653初步设计 455944T0202内部构件选型与设计 4125975CO2吸收塔结构设计 516816强度校核 9278167塔设计小结表 11129458塔设备条件图 12T0202是CO2吸收塔，通过热碳酸钾对CO2进行吸收，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流股参数通过ASPEN模拟和优化，得到T0202进出口流股信息如下表所示。表5-1CO2吸收塔流股情况Material进料出料StreamNameUnits0210022002110221介质名称气体进料吸收剂进料塔底出料塔顶气体出料PhaseVaporLiquidLiquidVaporTemperatureC80.070.071.271.7Pressurebar11.011.010.310.0MassFlowskg/hr4634.241471.901520.784589.36O2kg/hr251.260.000.01251.25C2H4kg/hr3353.040.000.243352.80CO2kg/hr73.380.000.030.09C4H6O2kg/hr76.280.0011.9060.38C2H4O2kg/hr3.591.861.260.20WATERkg/hr31.24953.94871.7781.03C3H6O2kg/hr0.050.000.020.03C4H8O2kg/hr0.040.000.010.03C2H4Okg/hr11.140.001.789.36N2kg/hr823.800.000.01823.79C3H4Okg/hr0.000.000.000.00COkg/hr0.000.000.000.00C2H6kg/hr1.800.000.001.80CH4kg/hr0.600.000.000.60CH2O2kg/hr0.010.000.010.00K2CO3kg/hr0.000.000.000.00K+kg/hr0.00290.62290.620.00H3O+kg/hr0.000.000.000.00K2CO3(S)kg/hr0.000.000.000.00KHCO3(S)kg/hr0.000.000.000.00HCO3-kg/hr0.0014.97212.660.00CO3--kg/hr0.00212.96118.440.00AIRkg/hr0.000.000.000.00OH-kg/hr0.001.540.010.00ETHYL-01kg/hr0.000.000.000.00VolumeFlowcum/hr421.161.121.14458.962设计条件2.1设计、温度与设计压力安全阀整定压力Pz为：设计压力：P取为1.3MPa。QUOTE塔顶温度71.53℃，塔釜温度71.071℃，体系最高温度76.29℃，设计温度需要比操作温度高15～30℃，故取设计温度100℃2.3塔型的选择选择塔型为填料塔。2.4总板数与加料板的确定由Aspen严格模拟法模拟出的的实际板数为8块，吸收剂从塔顶进料，气体从塔底进料。图5-1理论板数优化结果图5-2进料板优化结果2.5设计条件汇总表5-2设计条件汇总表设计温度/℃100设计压力P/Mpa1.3理论板数8加料位置吸收剂1气体8填料高度/m4.2材料S317032.6T0202填料选择经资料查询，我选择金属板波纹型的进阶版填料。3初步设计3.1填料段初步设计填料有效高度Z：由Z’=（1.2~1.5）Z，则填料层高度Z’：3.2塔径圆整根据国内塔径制造规定，将塔径圆整为0.5m，填料尺寸不变，填料塔具体设计如图：图5-3圆整后填料塔设置（rating）规整填料分段高度值h：吸收塔填料高度Z’=4.2m＜1.25m，故无需设置液体再分布器。4T0202内部构件选型与设计4.1概述塔内件主要包括以下几部分：1）液体分布装置；2）料支撑装置；3）液体收集再分布及出料装置；4）除沫装置4.2填料支撑装置的选择经资料查询，选择格栅式填料支撑板外径：格栅条间距t=100mm，格栅条厚度S=6mm。其中支撑圈宽度B=40mm，厚度δ=6mm。网纹孔板孔的长度d=2mm，宽度b=2.5mm。4.3填料床层压板根据《化工设备设计手册》，填料床层压板选择网纹孔板压板，其结构示意图如下：图5-3网纹孔板压板结构示意图塔径小于800mm时为整体式压板，栅条间距t=100mm，栅条厚度和边圈S=10mm，格条间距，格条厚度。5CO2吸收塔结构设计1.1塔直径的确定根据水力学校验以及圆整的结果可以得到塔的直径为0.5m。1.2塔顶空间设计板间距为：塔顶空间HD:圆整后塔顶空间取为1m。1.3塔底空间设计根据Aspen的模拟结果，塔底出料为1.14365m3/h，塔径为0.5m，储存5min液量，计算出储存液量高度为：由于在塔底空间放置液体收集装置，取QUOTEHB=1m。1.4填料段间空间设计取分布器与填料压紧装置的距离为300~500mm为QUOTEH1=300mm，塔底填料支撑装置与液体收集装置的距离考虑到需要开手孔，取H2=600mm。因此，开手孔以及液体分布器的总高度（塔顶塔底有富余空间作开手孔用）：QUOTEQUOTE1.5设备筒体壁厚计算圆筒计算厚度：其中：Pc为计算压力：Di为筒体内径0.46m；[σ]t为137MPa；ɸ为0.85；故QUOTE：取钢板允许厚度负偏差C1为0.55mm，腐蚀裕量QUOTEC2=3mm。故：为方便焊接、制造，向上圆整则名义厚度为：1.6封头设计本反应器的封头选择标准椭圆形封头。查阅GB/T25198-2010后得到内径500mm，厚度7mm的封头总深度H=250mm，直边高度h为：曲边深度hi：1.7塔筒体及总高度确定筒体高度不包括封头与裙座：H=6500mm塔的总高度为：1.8裙座设计经过资料查阅之后选择圆筒型的裙式支座。材料为Q345R。外径D：裙座计算高度如下：1.9地脚螺栓大小及个数确定在本塔中，选择材料为Q235R,公称直径为24mm的地脚螺栓12个。1.10接管设计（一）塔底气体进口接管设计根据Aspen的模拟结果，塔底气体进料的体积流量为419.872QUOTEm3/h，取气体经济流速为15m/s。则管道内径为：QUOTE故选择Φ114×7mm规格的无缝钢管。（二）塔顶气体出口接管设计根据Aspen的模拟结果，可以得到塔顶蒸汽出口进入冷凝器的流量为458.592QUOTE/h，取气体经济流速为15m/s。内径为：故选择Φ114×5mm规格的无缝钢管。（三）塔顶吸收剂进口接管设计根据Aspen的模拟结果，可以得到冷凝器回流进入塔的流量为1.14365m3/h，取液体经济流速2m/s。则塔径为：故选择Φ22×4mm规格的无缝钢管。（四）塔底液体出口接管设计根据Aspen的模拟结果，可以得到塔底液体出口的流量为58.9628QUOTE/h，取液体经济流速为2m/s。则塔径为：故选择Φ22×4mm规格的无缝钢管。6强度校核6.1筒体、封头、地脚