乙烯装置脱戊塔设计

1、乙烯装置脱戊塔设计2012东北石油大学姓名： 指导教师：专业：“The design about depentanizing column in the ethylene plant”.在兰州石化共和国的第一套乙烯装置乙烯装置 乙烯装置是指以石油或天然气为原料，广泛应用各种技术，以生产高纯度乙烯和丙烯为主，同时富产多种石油化工原料的石油装置。乙烯装置的工艺流程主要有四大单元，即裂解、急冷、压缩和分离。 一、塔设备与脱戊烷塔的简介二、塔的工艺计算三、塔的结构设计四、塔的强度计算和辅助结构 塔设备是化工、石油化工和炼油等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

2、传质及传热的目的。在塔设备中完成的常见单元操作有：精馏、吸收、介吸和萃取等。在石油化工厂、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，都有重大的影响。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。塔设备一、塔设备与脱戊烷塔的简介乙烯装置脱戊塔 大庆石化公司乙烯装置脱戊塔采用的是Lummus 公司“先脱碳五碳九，中间馏分两段加氢”专利技术，对乙烯装置生产的粗裂解汽油进行处理， 即将轻组分碳五及重组分碳九、碳十分离后，中间馏分经两段加氢反应，去除双烯烃和单烯烃，再经硫化氢汽提塔脱除硫化氢后，生产出合格的加氢汽油产品 脱戊烷塔作

3、为汽油加氢装置的第一个分离塔，起着承前启后的关键作用，其性能的优劣直接影响到裂解汽油加氢装置的负荷及产品的质量。 工艺流程：来自于裂解汽油的 馏分含有一些非常有用的化工原料，它们是异戊二烯（ISP）环戊二烯（CPD）等。从这些原料出发可以合成许多高附加值的产品，一些大公司已经从全球性的角度来考虑 馏分综合利用。 馏分的化工利用可以分为燃料和化工两大方面。蒸汽裂解装置中产生的裂解气经过分离出来的碳五以后的汽油组分作为脱戊塔的进料，利用 馏分与 以后等重组分沸点不同，在脱戊塔中进行气液分离，使 组分从 以后的重组分中分离出来优点：流程简单，在保证产品质量的前提下，塔数最少，可减少一次投资；基本上避

4、免硫化氢对下游产品及常压塔和减压塔的腐蚀。缺点：无脱乙烷塔，液化气轻烃碳五不能保证质量，无轻烃吸收设施，液化气吸收率不能保证。脱戊烷塔工艺计算是根据脱戊塔过程产出物的含量、处理能力和产品的生产方案确定产品的收率、物料平衡、塔盘数、进料及侧线的抽出位置、中段回流位置以及相应的温度和压力等。本设计的工艺计算部分主要有：塔的物料衡算；塔精馏段的操作条件与相关物性参数的计算；塔体工艺尺寸计算； 塔板布置 。二、塔的工艺计算原料液中戊烷组分的摩尔分数为：0.745；镏出液中戊烷组分的摩尔分数为：0.968；釜残液中戊烷组分的摩尔分数为：0.012。原料处理量为：29.81kmol/h。操作线性方程的确定

5、: 精馏段操作方程为：0.75X+0.033提馏段操作方程为：1.01X+0.01塔板数量的确定:由化工原理中的逐板计算，确定精馏段实际塔板数为18块；提馏段实际塔板数为16块。塔的物料衡算 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 塔径的计算：塔的有效高度计算： 根据精馏段的气相体积流量和液相体积流量,取安全系数为0.7,则求出的塔径为1. 46m，按标准塔径圆整后为1.5m 精馏段高度为:5.6m 提馏段高度为:6.3m故精馏塔的有效高度为:12.5m塔板布置 在脱戊塔的设计中，完成了工艺计算后，进行的是结构设计计算，结构设计的任务在于确定设备的主要尺寸，对于本次设计主要涉及以下方面的内容：塔径及封头的选

6、择 ；确定抽出管口尺寸以及塔高的确定。 三、塔的结构设计 塔径及封头的选择 塔高的确定塔壳强度计算塔器质量计算塔器的基本自振周期计算地震载荷及地震弯矩计算风载荷和风弯矩计算各计算截面最大弯矩圆筒应力校核容器液压实验时的应力校核裙座壳轴向应力校核基础环厚度计算地脚螺栓计算筋板 裙座与塔壳连接焊缝验算 盖板塔的强度计算1423567891011121314四、塔的强度计算和辅助结构 设计压力： 0.8MPa 设计温度： 190 操作压力： 0.15MPa 操作温度： 176 塔 高：32460mm 塔内径：1500mm 保温层厚度： 90mm 保温材料密度：300kg/m抗 震 烈 度：7 基本风

7、压：550N/ m 裙座厚度：10mm已知数据 根据上述已知条件，考虑到处理的介质腐蚀较小及材料的焊接性能，加工工艺和经济方面，筒体及封头采用Q345R，裙座采用20R。 圆筒壁厚按GB1502011式(5-1)计 算 封头壁厚按GB150-2011式(5-2)计 算 计算得出下段圆筒及下封头壁厚为3.50mm和3.97mm，上段圆筒及上封头壁厚为2.97mm和3.50mm。考虑高塔具有振动、运输、刚度等问题，塔壳厚度分别取10mm，裙座厚度取10mm.塔壳强度计算塔器质量计算容器壳体和裙座质量m0113058.1 kg容器内件质量m025002.4 kg保温材料质量m031160.4 kg平

8、台、扶梯质量m045468 kg操作时容器内物料质量m054638.3 kg裙座、人孔、接管、法兰等质量ma3667.8 kg容器内充水质量mw43766 kg容器偏心质量me0 kg容器的操作质量m032995 kg容器的最大质量 mmax72122.7 kg容器的最小质量mmin24354.8 kg塔器的基本自振周期计算地震载荷及地震弯矩计算水平风力计算风载荷及风弯矩计算 已知设备地区的基本风压为550N/m，塔高为30260mm，将塔整体作为一段计算： 基础环厚度计算各计算截面最大弯矩筋板地脚螺栓计算 盖板 已知垫板上地脚螺栓孔直径为65mm；盖板上地脚螺栓孔直径为65mm；筋板内侧间距

9、为80mm；筋板宽度为165mm；垫板宽度为170mm；盖板厚度为28mm；垫板厚度为22mm；总结上述各计算数据，盖板最大应力为88MPa。因为最大应力88MPa盖板材料的许用应力99MPa，所以满足强度要求。塔高：32460mm裙座：5400mm筒高：24200mm塔盘：36个地脚螺栓：6个脱戊烷塔简图13245人 孔开孔补强设计裙座结构设计法兰设计吊 柱辅助结构设计人孔吊柱 在炼油装置塔器中，当油晶不断清洁时，每隔68块隔板外设一个人孔，当油品赃物需经常清理时，每隔34块隔板外设一个人孔，凡有人孔处塔板间距应等于或大于600mm，人孔的中心距操作平台一般为800mm1200mm，人孔直径

10、一般为450mm550mm，特殊的也有长方形的人孔，人孔伸出塔器筒体长度为200mm250mm。 吊柱属于标准件，在选用吊柱时应考虑以下几个问题: 1)吊柱的吊装能力，由于吊柱主要用于吊装塔板内件，该吊柱的起重为500kN；2)应保证操作平台距书柄的距离在1.5m以内；3)应注意吊装吊起空间，即保证每个被吊起的塔盘内件能通过每个人孔进入塔内，该吊杆长6.4m;4)在吊柱的球面支撑设置防水器。辅助结构设计 裙座结构按JB4710-2005设计；裙座与塔壳的连接方式采用对接型式，裙座壳的外径应与相连塔壳的外径相等，裙座壳与其相连塔壳封头的连接应采用全焊透连续焊。裙座结构设计开孔补强设计 已知：筒体内径为1500mm1500mm，开孔直径d520mm，选取管程开孔内径1025mm，壳程开孔内孔1250mm。设计压力为0.7MPa，故应补强。钢材的标准抗拉强度下限值151MPa690MPa，采用整体补强。本次设计按照设计任务提供的原始数据和工艺要求对脱戊烷塔进行计算。通过对该脱戊塔的工艺、结构、强度计算和设计，本次设计结论如下：1）通过工艺计算得出各物料摩尔流量，精馏段和提馏段的操作线方程，塔盘数，塔有效高度，塔径，塔盘的相关参数，该设计数据符合生产要求。2）通