DN1500板式精馏塔设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘 要 塔设备是化工、石油化工和炼油、医药、环境保护等工业部门的一种重要的单元操作设备。 塔设备的设计包括两个部分：工艺设计和机械设计。机械设计部分要解决的问题，除了确定塔设备的各细节结构外，更重要的就是要做各种校核工作，以保证设计完成的塔设备不仅能够正常运转，而且必须符合国家安全生产的标准。其校核内容主要包括：质量载荷、地震载荷、风载荷等，还包括强度及稳定性校核。图纸包括一张装配图和零件图。 完成板式 精馏塔成套装置主体部分 结构设计，结构设计是指压力容器设计部分，即计算塔的壁厚，封头的结构及尺寸，精馏塔附件 设计，接管设计等内容。 本 设计采用 连续精馏分离 苯 二元 混合物的方法。连续 精馏塔在常压下操作，被分离的由 连续 精馏塔中部进入塔内，以 一定得 回流比由 连续 精馏塔的塔顶采出含量合格的 产品 ，由塔底采出 精馏塔。 纯度不低于 塔顶产品 纯度不低于 98%（质量分数）。 高径比很大的设备称为塔器。塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备之一。它可使气（或汽）液或液液两相之间进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的。常见的、可在塔设备中完成的单元操作有：精馏、吸收、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、减湿等。 在化工或炼油厂中，塔设备的性能对于整个装置的产品产量质量生产能力和消耗定额，以及三废处理和环境保护等各个方面都有重大的影买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 响。据有关资料报道，塔设备的投资费用占整个工艺设备投资费用的较大比例。因此，塔设备的设计和研究，受到化工炼油等行业的极大重视。辅助装置及附件结构设计 :接管的设计与相关法兰的选用、除沫器、人孔及其附件的设计。 作为主要用于传质过程的塔设备，首先必须使气（汽）液两相充分接触，以获得较高的传质效率。此外，为了满足工业生产的需要，塔设备还得考虑下列各项传 质效率。此外，为了满足工业生产的需要，塔设备还得考虑下列各项要求： （ 1）生产能力大在较大的气（汽）液流速下，仍不致发生大量的雾沫夹带、拦液或液泛等破坏正常操作的现象。 （ 2）操作稳定、弹性大。当塔设备的气（汽）液负荷量有较大的波动时，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连续操作。 （ 3）流体流动的阻力小。即流体通过塔设备的压力降小。这将大大节省生产中的动力消耗，以及降低经常操作费用。对于减压蒸馏操作，较大的压力降还使系统无法维持必要的真空度。 （ 4）结构简单、材料耗用量小、制造和 安装容易。这可以减少基建过程中的投资费用。 （ 5）耐腐蚀和不易堵塞，方便操作、调节和检修。 事实上，对于现有的任何一种塔型，都不可能完全满足上述所有要求，仅是在某些方面具有独到之处。 全塔校核：包括塔体与封头厚度的确定、塔设备质量载荷及自振周期的计算、地震载荷与地震弯矩、风载荷与风弯矩计算、圆筒轴向应力买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 和圆筒稳定性校核、塔设备压力试验时的应力和裙座轴向应力的校核 . 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 关键词： 分块式塔盘； 不等壁厚； 筛板塔 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 is is a of of of of to in to of is to do of in to of a of be of by to by a at of is 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8% ( a of to is of in of be or or of of be in of so of of of or of of a of by of of of is of of of of is in a in to in to of 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 to in to of (1) is In a of as or of (2) be of (3) is in (4) of in of (5) In of of in 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 of of is of of of a 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 第一章 概述 . 1 设备概论 . 1 压塔的工作原理及工艺曲线 . 1 第二章 板式精馏塔 基本结构的设计 . 4 计条件 . 4 . 4 盘设计 . 6 盘形式及设 计 . 6 盘的结构设计 . 6 盘板 . 6 件设计 . 8 孔 . 8 管 . 9 法兰 . 10 柱 . 11 作平台与梯子 . 11 温层 . 12 座 . 12 第三章 精馏塔设备强度和稳定性计算 . 13 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 料的选 择 . 13 体和封头材料的选择 . 13 座材料的选择 . 13 管的材料 . 13 度计算 . 13 度计算过程步骤 . 13 度计算 . 14 备质量载荷计算 . 14 体圆筒、封头、裙座质量 . 14 内构件质量 . 15 温层质量 . 15 台、扶梯质 . 15 体分段 . 16 心质量引起的偏心弯矩 . 16 种载荷引起的轴向应力 . 16 计压力引起的轴向应力 1 . 16 作质量引起的轴向压应力 . 17 大弯矩引起的轴向应力 . 17 体和裙座危险截面的强度和稳定性校核 . 18 体水压试验校核 . 19 盘的机械计算 . 21 盘的载荷 . 22 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 盘构件的允许挠度和许用应力 . 22 盘支承梁的设计 . 22 脚螺栓的设计 . 23 板 . 24 第四章 开孔补强 . 25 强的判据 . 25 人孔和检查孔进行补强 . 25 强计算方法判别 . 25 孔所需补强面积 . 26 效补强范围 . 26 效补强面积 . 26 效补强范围 . 27 去再沸器入口进行补强 . 27 强计算方法判别 . 27 孔所需补强面积 . 27 效补强范围 . 28 效补强面积 . 28 效补强范围 . 29 沸器返回口和塔顶气项出口 . 29 强计算方法判别 . 29 孔所需补强面积 . 29 效补强范围 . 29 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 效补强面积 . 30 效补强范围 . 30 第五章 主要零部件的制造工艺 . 31 体制造 . 31 头 . 31 盘板制造 . 31 体及塔盘的制造技术条件的规定 . 32 总结 . 33 参考文献 . 34 致 谢 . 35 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 第一章 概述 设备概论 塔设备是 化工、石油化工和炼油、医药、环境保护等工业部门的一种重要的单元操作设备。其表现的作用为实现液 液相或者气（汽） 液相之间的接触充分，以便达到传质及传热相际间进行的目的。常见的单元操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等可在塔设备中完成的。另外，工业气体的湿法净制和干燥，冷却与回收、传热的增湿、减湿以及兼有气液两相传质。 应用面广、量大在塔设备中 ，占整个工艺设备费用的比例较大的是其设备投资费用 。 在炼油厂和化工中，塔设备的性能对于整个装置的生产能力和消耗定额、产品产量、质量以及三废处理和环境保护等方面都影响重大。塔 设备的设计和研究受到化工、炼油行业的极大重视。 除了要求满足特定的工艺条件外，为了使塔设备能更有效、更经济地运行，还要满足下列要求： (1)充分接触的气液两相，相际间传热面积大； (2)气液处理量大，生产能力大； (3)操作弹性大，操作稳定； (4)压降小，阻力小； (5)设备的投资及操作费用低，结构简单，安装、制造、维修方便； (6)不易堵塞，耐腐蚀。 塔设备的分类： (1)加压塔、常压塔及减压塔三个操作压力； (2)有精馏塔、吸收塔、介吸塔、萃取塔、反应塔、干燥塔等单元操作； (3)有填料塔、板式塔的内 件结构。 压塔的工作原理及工艺曲线 用于化工生产中分离互溶液体混合物的典型单元操作是精馏，多级蒸馏是其实买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 质，在有一定的压力下，通过互溶液体混合物各组分的饱和蒸汽压或沸点的不同，从而汽化轻组分（沸点较低或饱和蒸汽压较高的组分），经多次部分气相冷凝和液相汽化，使浓度逐渐升高包括气相中的轻组分和液相中的重组分，进一步实现分离。精馏塔、再沸器、冷凝器、回流罐和输送设备等是精馏过程的主要设备。以进料板为界的精馏塔，精馏段在上部，提留段在下部。进入精馏塔的一定温度和压力的料液，精馏段逐渐浓缩的是轻组分，全部冷 凝进入回流罐是离开塔顶后，塔顶产品（也叫馏出液）是一部分，塔内作为回流液是另一部分被送入。补充塔板上的轻组分是回流液的目的，保持稳定塔板上的液体组分，从而连续稳定地进行精馏操作。提留段中浓缩后的重组分，塔釜产品（也叫残液）是一部分，经再沸器加热后送回塔中则为一部分，提供一定量连续上升的蒸气气流为精馏塔操作。 连续精馏和间歇精馏都为精馏操作，本设计的研究对象是连续精馏的过程。如下图所示的连续精馏的流程装置，操作过程为：经过预热加热到一定温度后的原料液，精馏塔中的进料板被进入，与自塔上部下降的回流液体汇合后料液 在进料板上，通过逐板下流，最终会流入塔底的再沸器中，逐板的液体下降的同时，在每层塔板上它与上升的蒸汽相互接触，同时进行质量和能量的传递过程和部分汽化和部分冷凝。在操作的时候，塔底产品是连续从再沸器中取出的部分液体，产生上升蒸汽是部分液体汽化，塔内出塔顶蒸汽进入冷凝器中被冷凝成液体，回流液体即为部分冷凝液用泵送回塔顶，作为塔顶产品，经冷却器后其余部分被送出。 在塔设备的类别中，应用最广泛的目前是工业上的填料塔及板式塔，所以主要考虑这两种类别。板式塔较填料塔而言其效率更高，相对稳定，液 气比适用范围大，持液量 较大，安装、检修更容易，造价更低。 板式塔是逐级接触的气液传质设备。塔板作为塔内的基本构件，气体通过塔底向上，以鼓泡或喷射的形式穿过塔板上的液层，气液相接触密切而进行的传热与传质，呈阶梯式变化的两相的组分浓度。 在塔板上采用的 筛孔塔板简称为筛板，开有许多均匀的小孔在塔板上，在塔板上为正三角形排列的是筛孔。正常的条件下进行操作，筛孔上升的气流，应该能阻止经筛孔向下而泄漏的液体。 a. 塔体 设备的外壳是塔体，常见的塔体由等厚度等直径的圆筒及上下封头组成。大型买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 的塔设备，采用不等直径、不等厚度的塔体为了节省材料 。本文涉及到的是大型塔设备，因此采用的塔体为不等厚度、不等直径的。通常安装在室外的塔设备，塔体除了承受一定的温度和操作压力（内压或外压）外，还需要考虑偏心载荷、地震载荷、风载。除此之外还需满足刚度及稳定性要求在试压、运输及吊装时的强度。 b. 支座 塔体与基础的连接结构是塔体支座。采用裙式支座因为该塔设备较高、重量较大，为保证其足够的强度及刚度。 c. 人孔及手孔 本初馏塔体上设有人孔，为安装、检修、检查等需要。 d. 接管 塔设备与其他相关设备相连接是为了连接工艺管线。本初馏塔的主要接管见草图。 e. 吊 柱 主要用于安装、检修时吊运塔内件，安装于塔顶。还有法兰等其他结构。 图 1续精馏装置工艺流程图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 第二章 板式精馏塔基本结构的设计 计条件 (1)塔体内径 500 (2)设计压力 计温度 t=130 。 (3)设计地区：基本风压值 q=350N/震设防烈度为 7 度，场地土类 :I 类。 (4)塔内装有 N=90 层筛板塔，每块塔盘上存留介质层高 度为 45)沿塔高每 9 块塔板左右开设一个人孔，人孔数为 11 个，相应在手孔处安装半圆形平台 11 个，平台宽度为 B=900度是 1000 (6)塔外保温层的厚度为 00，保温材料密度为 32 /300 。 (7)塔体与裙座间悬挂一台再沸器，其操作质量为 000kg/ (8)塔体与封头的材料选用 16中 t=170=170 (9)塔体与封头厚度附加量 C=2座厚度附加量 C=2 (10)塔板的浆液管 24 (1) 空间塔顶高度的确定 塔顶第一层塔盘到塔顶封头切线的距离是塔的顶部空间高度。为了减少塔顶出口气体中夹带的液体量，高度取 1000于顶部空间 (2) 空间塔底高度的确定 塔底最末一层塔盘到塔底下封头切线处的距离是塔的底部空间高度。当进料系统有 15 分钟的缓冲时间容量时，釜液的停留时间可取 3 5 分钟。本文取塔底部空间高度为 2450 (3) 标准椭圆形封头 根据 4737用 84737 型号封头作为封头 ,如图2参数如表 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 图 2标准椭圆形封头 表 椭圆形封头参数 公称直径 深度 H/表面积 A/积 V/ 边高度 h/量 m/500 418 5 370 (5) 裙座的高度 裙座的高度是指从塔底封头切线到基础环之间的高度。裙座结构简图如下图2示，裙座的全部高度有 V 和 U 相加和得到。 其中 U 由工艺决定，在此常压塔设计中可以取裙座总高为 3000 图 2裙座结 构简图 (6) 塔的总高度 = 1 0 0 0 2 4 5 0 4 5 1 5 0 4 1 4 3 0 0 0 5 2 0 1 4H m m 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 盘设计 盘形式及设计 选用筛板塔，筛板塔上通常划分为筛孔区、无孔区、溢流堰及降液管等部分。有溢流堰和降液管的筛板塔，从上一层塔板经降液管流下的液体，流过塔板的鼓泡区以横向的方式，通过溢流堰从而进入降液管，然后流进下一层塔板。设溢流堰在塔板上，维持一定厚度的液层在板上。通过筛孔分散成细小的气泡在上升气流中，液层鼓泡而出在板上，从而使得汽液密切接触进行传质。在操作正常的情况下，气流速度是通过筛孔 上升，能阻止液体经筛孔向下泄露的数值其大小应达到。两边的弓形面积上不开筛孔在鼓泡区左右，分别是降液区和受液区。降液区内设置溢流堰和降液管，是板上能维持一定厚度的液层并使溢出的液体流向下一块塔板。 筛板塔的优点是：简单的结构，方便的制造、低廉的造价，造价约为 60% 的泡罩塔， 80% 浮阀塔的；板上液面落差小，压降小；泡罩塔高的生产能力及板效率。 溢流堰高度的筛板塔取 54 盘的结构设计 塔盘按结构分为整块式和分块式两种类型。由于塔径大于 800以选择分块式塔盘。为便于安装、检修、制造，可将塔盘板分成数块，通过人孔送入塔内，装在焊于塔体内壁的塔盘支撑件上对于直径较大的板式塔。选择自身梁式。选择具有可调节堰、可拆降液板、自伸梁式塔盘板的单流塔结构。 盘板 本文采用自身梁式的分块塔板 （ 1）分块式塔板的流程 在分块式塔板中，塔径为 8002400采用单流塔板，有本文塔径为1500以，采用单流塔径。从受液盘流入塔板的液体，横过了整个 塔板，溢流至降液管。这种结构非常简单的塔板，液体的流程比较长，非常有利的是对提高分离效率。分成数块的塔板，分为两块式弓形板靠近塔壁处，其余的塔板块则是矩买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 形板。为了方便检修，从矩形板中选择一块作为通道板。塔板划分，与塔板的块数与塔径有关，按表 取。中间必须有一块通道板，不管塔板分为多少块。 表 塔板分块数 塔径 /001200 14001600 18002000 22002400 塔板分块数 3 4 5 6 可知本文取的塔板分块数位 4 块。 （ 2）板块 以能通过塔体人孔为限的塔板 的最大宽度，还需要考虑的是，塔板开孔的均匀性和一定的互换性、结构的强度。矩形塔板、通道板和弓形板合称为塔板。 （ 3）塔盘板的结构尺寸 支撑圈、支撑板、支撑件和降液板连接带焊在塔内壁上的塔盘板，是用以支持降液板和塔盘板。塔盘板的结构尺寸见下表 表 塔板结构尺寸 塔盘直径 支持圈宽度 支持板宽度 厚度 1500000 4）支持件结构 塔盘上的降液板及受液盘，焊接的固定结构及有可拆结构。固定结构的受液盘和降液板，与支撑板、支持圈一起，都在塔壁上焊接，塔盘的固定件从 而形成。 （ 5）排液孔 塔盘、受液盘、封液盘等应均能自行排净存液在板式塔停止操作时，否则就须开设排液孔。在这些盘中开设一个直径为 8排液孔。 （ 6）降液管及受液盘 降液管选用弓形降液管。当降液面积占塔盘总面积的 12%以上时，应选用倾斜式降液管。它的下部截面为上部截面的 56%，这样可以扩大塔盘的有效面积。一般取倾斜降液板的倾斜角为 10。可拆式弓形降液管是由焊在塔壁上的连接带，以及可拆的降液板和紧固件装配而成。用 栓紧固时，在降液板间的连接处均用直径为 12孔。在降液板与连接带的连接处，连接带上 用直径为 12孔，降液板上用 1438长圆孔，以便于安装、调整。受液盘选用凹形受液盘。可拆式结构的每个可拆卸零件均应能通过人孔。在受液盘的下方设加强筋板，则凹形受液盘的深度为 50 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 封