化工设计竞赛5-设备计算选型说明书

2019*东华科技-恒逸妹第十三届全国大学女化工微奸竞赛

南京扬省石化今公司年产宓万吨醋酸乙烯醋的项目强备针算运型说明零2期团队2期团队任珈萱杨钮芬王凯吴培丽孙旺指导老师：常西亮邵圣娟李晓红张云凤TOC\o"1-5"\h\z1精储塔设备设计 1塔设备设计依据 1\o"CurrentDocument"塔设备简介 1塔设备选择考虑因素 2塔型选择一般要求 3\o"CurrentDocument"123塔板类型的选择 4\o"CurrentDocument"塔设备设计步骤说明（T0305醋酸甲酯粗分塔） 5设计说明 5\o"CurrentDocument"塔设计条件 6\o"CurrentDocument"介质组成与选材 6\o"CurrentDocument"塔体结构参数设计优化与水力学校核AspenPlus9.0 6\o"CurrentDocument"AspenPlusV9.0中塔板结构尺寸 6\o"CurrentDocument"水力学校核的结果 8\o"CurrentDocument"塔体结构参数设计优化与水力学校核（手工校核） 11.塔径的确定 11152塔板布置、降液管及溢流区尺寸设计 14\o"CurrentDocument"塔设备参数总结 16\o"CurrentDocument"塔的尺寸以及内件结构与尺寸 16161塔高的计算 17开孔方位及尺寸 18\o"CurrentDocument"筒体厚度与封头厚度的计算 19\o"CurrentDocument"塔设备条件图 21\o"CurrentDocument"SW6强度校核计算说明书 23\o"CurrentDocument"2填料塔设备设计 38\o"CurrentDocument"塔设备设计概述 38\o"CurrentDocument"塔设备设计原则及依据 38塔设备的设计目标 39塔型选择原则 39\o"CurrentDocument"氧化碳吸收塔的设计（T0203） 44设计说明 44T0203塔设计条件 44\o"CurrentDocument"T0301填料选择 47塔填料装填与水力学校核 48T0203内部构件选型与设计 52二氧化碳吸收塔结构设计 57\o"CurrentDocument"塔设计小结表 61\o"CurrentDocument"SW6强度校核计算说明书 61\o"CurrentDocument"229塔设计结果 75\o"CurrentDocument"3反应器设计说明 76\o"CurrentDocument"反应器设计目标 76\o"CurrentDocument"列管式固定床反应器设计 76反应器类型 76乙烯与醋酸氧化生成乙酸乙烯动力学说明 80反应条件选择 81反应器选型 81反应物流参数 82反应器结构设计 83换热任务核算 87反应器构件计算 89\o"CurrentDocument"反应器设计小结 94\o"CurrentDocument"反应器R0101设备条件图 95\o"CurrentDocument"反应器sw6校核 97\o"CurrentDocument"反应器设计结果 1054换热器的选型设计 106换热器的选型设计依据 106\o"CurrentDocument"换热器类型介绍 106按工艺功能分类 106\o"CurrentDocument"按结构分类 107\o"CurrentDocument"换热器的设计选型规则 108基本要求 108介质流程 109终端温度 109\o"CurrentDocument"流速选择 110\o"CurrentDocument"压力降 110\o"CurrentDocument"传热膜系数 110污垢热阻 111\o"CurrentDocument"换热器型号的表示方法 112\o"CurrentDocument"换热器的选型软件 113\o"CurrentDocument"选型范例（以EX01为例） 113\o"CurrentDocument"工艺参数确定 113EDR数据输入 116换热器结构参数确定 116换热器详细尺寸 127\o"CurrentDocument"换热器机械强度校核 128\o"CurrentDocument"换热器设计和校核小结 157\o"CurrentDocument"设备条件图 159\o"CurrentDocument"换热器设备选结果 161\o"CurrentDocument"5气液分离器设计 162\o"CurrentDocument"设计依据 162\o"CurrentDocument"设计目标 162\o"CurrentDocument"气液分离器的分类 162立式和卧式重力分离器 162立式和卧式丝网分离器 162\o"CurrentDocument"气液分离器的设计（F0301以为例） 163\o"CurrentDocument"气液分离器工艺参数 163\o"CurrentDocument"542类型选择 164\o"CurrentDocument"尺寸设计 164\o"CurrentDocument"气液分离器机械强度校核 169\o"CurrentDocument"气液分离器设计结果 184\o"CurrentDocument"6泵的设计 185\o"CurrentDocument"概述 185\o"CurrentDocument"泵的类型和特点 185\o"CurrentDocument"泵的选型原则 186\o"CurrentDocument"泵的选型 190选型方法 190进出口液体流速 190扬程计算 190\o"CurrentDocument"选型结果 191\o"CurrentDocument"新型泵的应用 192\o"CurrentDocument"泵选型结果 193\o"CurrentDocument"7储罐、回流罐、缓冲罐的选型 194\o"CurrentDocument"选型依据 194\o"CurrentDocument"储罐简述 194\o"CurrentDocument"储罐系列 195\o"CurrentDocument"选型原则 196\o"CurrentDocument"储罐 197醋酸 197乙烯 197氧气 198醋酸乙烯 198醋酸甲酯 200选型结果 201\o"CurrentDocument"回流罐选型 201\o"CurrentDocument"T0301 回流罐 201\o"CurrentDocument"TO3O2 回流罐 201\o"CurrentDocument"TO3O3 回流罐 201\o"CurrentDocument"T0304 回流罐 201\o"CurrentDocument"TO3O5 回流罐 202回流罐选型结果 202\o"CurrentDocument"8压缩机的选型 203\o"CurrentDocument"选型依据 203\o"CurrentDocument"选型原则 204\o"CurrentDocument"压缩机选型 205压缩机工艺参数 205压缩机选型实例（以P0202为例） 206\o"CurrentDocument"磁力驱动式无油涡旋压缩机的应用 206\o"CurrentDocument"简介 206工作原理 207\o"CurrentDocument"压缩机选型结果 2071精僧塔设备设计塔设备设计依据表1-1塔设备设计依据内容出版日期及标准号《压力容器》GB150-2011《塔式容器》NB/T47041-2014《压力容器封头》GB/T25198-2010《补强圈》JB/T4736-2002《钢制管法兰、垫片和紧固件》HG/T20592-20635-2009《化工设备设计全书一一塔设备》2003-5《化工配管用无缝及焊接钢管尺寸选用系列》HG/T20553-2011《化工设备设计基础规定》HG/T20643-2012《设备及管道保温设计导则》GB8175-2008《钢制人孔和手孔的类型与技术条件》HG/T21514-2014《钢制化工容器结构设计规定》HG/T20583-2011《工艺系统工程设计技术规范》HG/T20570-1995塔设备简介塔设备是化工、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）液或液液两相进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的。可在塔设备中完成的常见操作有：精储、吸收、解吸和萃取等。此外，工业气体的冷却与回收、气体的湿法静置和干燥，以及兼有气液两相传质和传热的增湿、减湿等。塔主要有板式塔和填料塔两种，这两者都可以用作蒸储和吸收等气液传质过程，但都各有优缺点，要根据具体情况选择。1、板式塔塔内装有一定数量的塔盘，是气液接触和传质的基本构件；属逐级（板）接触的气液传质设备；气体自塔底向上以鼓泡或喷射或泡沫的形式穿过塔板上的液层，使气液相密切接触而进行传质与传热；两相的组分浓度呈阶梯式变化，属于逐级接触式逆流操作。在鼓泡接触状态或着泡沫接触状态时，气相为分散相，液相为接触相；若是以喷射状接触时气相为连续相，液相为分散相。2、填料塔填料塔是以塔内装有的大量填料为相间接触构件的气液传质设备；填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支撑板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支撑板上。在填料的上方安装填料压板，以限制填料随上升气流的运动。液体从塔顶加入，经液体分布器均匀地喷淋到填料上，并沿填料表面呈膜状流下。气体从塔底送入，经气体分布装置分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙。在填料表面气液两相密切接触进行传质。并进行气液两相的传质和传热；两相的组分浓度或温度沿塔高连续变化。两种塔型的比较见下表：表1-2填料塔与板式塔的比较塔型项目填料塔板式塔压降空隙率高，压降低远远小于板式塔各理论级压降约0.4〜l.lkpa,高于填料塔5倍左右空塔气速（生产能力）小尺寸填料气速较小，大尺寸及规气速较大。塔板开孔率在7%〜13%之间，单位塔板面积生产率低塔效率传统填料，减压低压下优于板式塔，高压下效率低，新型乱堆及规整填料效率较高。较稳定、效率较高液-气比对液体量有一定要求。适用范围较大持液量较小约为塔体积的1%〜6%较大约为塔体积的8%〜12%结构与制造结构较复杂较简单安装、检修较难较容易材质金属及非金属耐蚀材料均可i般用金属材料造价较高大直径较低塔重较重较轻操作弹性取决于填料性能和塔内件设计较小受到塔板液泛和液漏的限制而有一定的操作弹性，操作弹性较大塔设备选择考虑因素类型选择时需要考虑多方面的因素，如物料性质、操作条件、塔设备的性能,以及塔的制造、安装、运转和维修等。对于真空精馆和常压精镭，通常填料塔塔效率优于板式塔，应优先考虑选用填料塔，其原因在于填料充分利用了塔内空间,提供的传质面积很大，使得汽液两相能够充分接触传质。而对于加压精储，若没有特殊情况，一般不采用填料塔。这是因为填料塔的投资大，耐波动能力差。同样，吸收过程也分为液膜控制、气膜控制和介于两者之间的共同控制吸收三种类型。气膜控制的吸收与真空精储相似，应优先考虑选用高效规整填料塔；液膜控制的吸收与加压精储相似，往往选用板式塔或汽液湍动大、持液量高的散装填料塔；介于两者之间的，宜采用比表面积大、持液量高、液相湍动大的填料塔，一般多采用散装填料塔。具体来讲，应着重考虑以下几个方面：(1)生产能力大。在较大的气液流速下，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。并且塔设备应能保证长期连续操作。(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，以降低经常操作费用在减压操作时，易于达到真空度的要求。(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。塔型选择一般要求选择时应考虑的因素有：物料性质、操作条件、塔设备性能及塔的制造、安装、运转、维修等。优先适用情况如下：表1-3填料塔与板式塔的优先适用情况填料塔 板式塔在分离程度要求高的情况下，因某些新型填料具在分离程度要求高的情况下，因某些新型填料具有很高的传质效率，故可采用新型填料以降低塔

的高度。对于热敏性物料的分离，因新型填料的持液量较小，

压降小，故可优先选择真空操作下的填料塔。具有腐蚀性的物料，可选用填料塔。因为填料塔可采

用非金属材料，如陶瓷、塑料等。塔内液体滞液量较大，操作负荷变化范围较宽,

对进料浓度变化要求不敏感，操作易于稳定。液相负荷较小。容易发泡的物料，宜选用填料塔。含固体颗粒，容易结垢，有结晶的物料，因为板

式塔可选用液流通道较大的塔板，堵塞的危险较小。在操作过程中伴随有放热或需要加热的物料，需要在塔内设置内部换热组件，如加热盘管，需要多个进料口或多个侧线出料口。这是因为一方面板式塔的结构上容易实现，此外，塔板上有较多的滞液以便与加热或冷却管进行有效地传热

在较高压力下操作的蒸储塔仍多采用板式塔。塔板类型的选择表1-4主要塔板性能的量化比较塔板类型生产能力塔板效率操作弹性压降结构成本泡罩板1.01.051复杂1浮阀板1.2-131.1〜1.290.6一般0.7-0.9筛板1.2-1.41.130.5简单0.4-0.5舌型板1.3-1.51.130.8简单0.5-0.6由上面两个表可知，浮阀塔兼有泡罩塔和筛板塔的优点，现在已成为国内应用广泛的精储塔塔型之一，并且在石油、化学工业中使用最为普遍。表1-5塔型选用顺序表考虑因素选择顺序塔径800mm以下，填料塔大塔径，板式塔具有腐蚀性的原料填料塔穿流式

筛板塔喷流型塔污浊液体大孔径筛板塔穿流式塔喷流式塔浮阀塔泡罩塔操作弹性浮阀塔泡罩塔筛板塔真空操作填料塔导向筛板网孔筛板筛板浮阀塔板大液气比多降液管筛板塔填料塔喷射型塔浮阀塔筛板塔存在两液相的场合穿流式塔填料塔塔设备设计步骤说明（TO3O5醋酸甲酯粗分塔）13.1设计说明13.1.1使用软件表1-6使用软件列表名称用途AspenPlusV8.4模拟AspenPlusV9.0初步估算与水力学校核SW6强度的校核AutoCAD2014精微筛板(1)使用ASPENPLUS8.4获得初步模拟结果；(2)填料塔使用AspenPlus9.0进行填料塔的设计；板式塔使用AspenPlus9.0中的ColumnInternals进行塔盘结构设计，并进行塔的水力学校核；(3)设计封头、裙座、筒体等，确定塔高，使用SW6-2011进行塔的强度校核；(4)用AutoCAD2014绘制塔设备条件图。塔设计条件P=lAxPw=OA\MPa设计温度需要比操作温度高15〜30℃,取设计温度为105℃表1-7设计条件表项目参数项目质量分数％流量(kg/h)设计压力/MPa0.11主要介质名称乙酸甲酯12.5317.40设计温度/°C105H2O2.436.17塔板数/个27醋酸乙烯86.12191.03加料板位置/个8介质组成与选材13.3.1介质组成表1-8介质组成项目质量分数％流量(kg/h)主要介质名称乙酸乙酯0.99911872.60醋酸甲酯0.00091.76塔体结构参数设计优化与水力学校核AspenPlus9.0AspenPlusV9.0中塔板结构尺寸采用Aspen中的ColumnInternals功能，对塔进行设计和水力学校核。1.4.L1筛板类型、结构HoleDiameter图1-1浮阀结构PropertyPropertyTraytypeDiameterZuimDerofpassesMolediameterHolearea/ActiveareaOeulcgaugetKicIcoessDeckgaugetbiiclcnessvalueValue UlnaTSIEVE0.8meter0.6meter*10.0127meter0.1IOGAUGE3.4mmO.5O26SSsqm图1-2筛板尺寸在本设计中，塔板类型选用筛板塔板，我们采用的是SIEVE型筛板。1.4.1.2溢流区与降液管尺寸图1-3溢流区结构图1-4降液管结构Sectionstartingstage2Sectionendingstage8TraytypeSIEVENumberofpasses1Trayspacing0.6meterSectiondiameter0.8meterSectionheight4.2meterSectionpressuredrop0.0690511barSectionheadloss803.366mmTrayswithweepiny None图1-5降液管及溢流区尺寸1.4.2水力学校核的结果进料位置2e+O34e*036e+038e*031e+04 2e+034e+036e+038e+031e+041.2e*04l.4e*04VaporFlow(kg/hr) LiquidFlow(kg/hr)图1-6气体质量流量随着塔板数的变化 图1-7液体质量流量随着塔板数的变化可以看出气体液体的质量流量均在8块板处发生变化，证明第8块板是进料板。

降液管与溢流堰负荷以第四块塔板为例，其余塔板均在源文件中，这里不再展示DowncomerLoading(Stagecum/hr/sqmSide图1-8降液管负荷与液泛比较113.735-WeirLoading(Stage4)DowncomerLoading(Stagecum/hr/sqmSide图1-8降液管负荷与液泛比较113.735-WeirLoading(Stage4)cum/hr-met图1-9溢流堰负荷由图可得降液管的负荷不会造成液泛现象，溢流堰的负荷在最大与最小负荷之间，均符合要求。负荷性能图本文选取部分塔板的负荷性能图进行展示，每块塔板的负荷性能图详见相关源文件。其中OperateingPoint为操作点，该线为操作线100%JetFlood为雾沫夹带线MinimumWeirLoad为液相下限线MaximunWeirLoad为液相上限线O%Weep为气相下限线%DowncomerBackup为降液管液泛线图1-10第三块塔板负荷性能图图1-10第三块塔板负荷性能图图1-11第五块塔板负荷性能图图1-13第十六块塔板负荷性能图图1-14第二十块塔板负荷性能图图1-15第二十二块塔板负荷性能图从上图可以看出操作点均在合理的范围内。水力学校核数据一览表1-9液泛因子，停留时间，降液管液位高度与板间距比值Stage%Jetflood%Downcomerbackup(Aerated)Sidedowncomerresidencetime1260.7226.916.941360.7426.926.921460.7426.926.921560.7226.926.891660.6926.916.881760.6426.896.861860.5926.886.851960.5426.8566.842060.4726.846.832160.4126.816.812260.3426.796.80由上表可知，精储段各塔板的水力学数据符合标准，降液管液位高度/板间距介于0.2~0.5之间，每块塔板的液泛因子均介于0.6~0.85之间，降液管停留时间均大于4so1.5塔体结构参数设计优化与水力学校核（手工校核）由AspenPlus模拟的T0306-1塔的精馄段塔板上的物性参数可知，选取精储段塔板上气液相负荷最大的第8块塔板进行手工计算和校核。第8块塔板物性参数如表1-11所示：表1-10精储段第8块塔板参数液相质量流量L气相质量流量V液相体积流量Ls气相体积流量Vs液相密度pL气相密度pv液体粘度迎气体粘度w混合液表面张力akg/hkg/hm3/smyskg/m3kg/m3cPcPN/m84822.458260.20.0265.77869.0453.0330.2440.009870.018由于带有降液管，所以溢流式的塔板的塔截面实际分为两个部分，即气体流通截面和降液管所占截面。令At为塔板截面积，A为气体流通截面积，Af为降液管截面积，则：Af.A' 门… =1 （1.1式）ATAT塔板的计算通常以泛点气速作为上限。一般取0.6~0.85倍，即：

u'=（0.6-0.85）uf（1.2式）根据索德尔斯和布朗公式:（1.2式）（1.3式）可由史密斯关联图查得气体负荷因子C,气液两相流动参数为（1.4式）表1-12塔间距参考数值塔直径D/m 0.3〜0.5 0.5-0.8 0.8~1.6 1.6~2.0 2.0〜2.4 >2.4板间距HT/mm|200〜3001300〜350|350〜450 450〜600|500〜800] >800取板间距HT=0.6m,板上液层高度hL=90mm。图1-16史密斯关联图则液滴沉降高度为H「hL=510mm,查史密斯关联图图1-16史密斯关联图由图查得：液相表面张力o=0.02N/m时，气体负荷因子为C2o=O.15,修正后C为：C=C2ox(-^-)02=0.15 (1.5式)0.02

泛点气速Uf为：uf=cjd~—=2.53m/s （1.6式）在0.6~0.85范围内，取安全系数为0.7,则：u'=0.7xur—\nimls（j7式）则可求得气体流通截面积为：〃V55.77…2A=—= =3.26/77^L77 （1.8式）液体负荷与板上流形的关系.初步估计塔径为1m,参考下表，溢流形式可暂时选择单溢流形式。对双溢流装置，弓形堰堰径比可取0.65~0.8。为保证液体在降液管中有较长的停留时间，根据经验可取回=0.7,查弓形降液管的参数，如下所示。D,则塔板面积为:任=「£0015查图，可取ATAT,,则塔板面积为:任=「£0015查图，可取ATAT,D（1.9式）（1.10式）.，孕W.Hots南京扬子石化年产20万吨醋酸乙烯酯项目•设备计算选型说明书实际塔截面积At=0.785DAt=0.785D2=3.59w2实际气体流通截面积A'=（l-0.09）Ar=3.27m2实际适宜气流速率Vs

u=—=1.76m/sA'（1.11式）（1.12式）（1.13式）—=0.69e（0.6~0.85）则均 ，因此塔径计算正确。1.5.2塔板布置、降液管及溢流区尺寸设计1、溢流装置液体在塔板上的流动路径是由降液管的布置方式决定的。常用的布置方式有以下几种形式：U型流、单溢流、双溢流、多溢流。我们采用双溢流结构。2、弓形降液管尺寸降液管主要有弓形、圆形和矩形三种。目前多采用弓形，因其结构简单，特别适合于塔径较大的场合。—=0.09—=0.15由前述可知，D得：弓形降液管面积：Al=0.09AT=0.09x3.58=0.32m2 （1.14式）弓形降液管宽度：Wd=275mm （1.15式）为降低气泡夹带，液体在降液管内应有足够的停留时间以使气体从液相中分离出，一般要求t不应小于3〜5s,而对于高压下操作的塔以及易起泡的物系,停留时间应更长些，为此，必须进行校核。则液体在降液管的停留时间为：t=3粗L=10.7s〉4s （1.16式）Ls故降液管尺寸设合理。3、出口溢流堰尺寸溢流堰长：lw=0.69m （1.17式）

采用平堰，由于一、=13.79,查液体收缩系数计算图1-21所示Lw图1-18液体收缩系数计算图可得，E=1.05,则堰上液层高度可由下式计算:284Av-h-三空E（上尸=0.（W/n1000L- （1.18式）出口堰高：Hw=HL-How=50mm（1.19式）

1.5.3塔设备参数总结表1-13提储段参数项目 数值及说明 备注塔径D/m1塔间距HT/m0.6-塔板型单溢流降液管分块式塔板适宜气速u7msi1.3-溢流堰长lw/m0.69-溢流堰出口高hw/m0.05-板上液层高度Hjm0.0373-降液管底隙高度ho/m0.050-筛板数/个342等腰三角形叉排开孔率％12孔心距t'/m0.075同一排的中心线距离排间距t/m0.030相邻二横排的中心线距离单板压降APp/Pa677.5-液体在降液管内停留时间t/s7.47-降液管内清液层高度Hd/m0.09-表1-14精储段参数项目数值及说明备注塔径D/m0.8-塔间距Ht/hi0.6-塔板型单溢流降液管分块式塔板适宜气速u7m芍11.5-溢流堰长lw/m0.69-溢流堰出口高hw/m0.05-板上液层高度Hjm0.0373-降液管底隙高度h0/m0.050-筛板数/个241等腰三角形叉排开孔率％12孔心距t'/m0.075同一排的中心线距离排间距t/m0.030相邻二横排的中心线距离单板压降APp/Pa677.5-液体在降液管内停留时间T/S7.47降液管内清液层高度Hd/m0.091.6塔的尺寸以及内件结构与尺寸塔高的计算实际塔板数实际塔板数N为23个塔顶空间高度HD塔顶空间高度是塔顶第一块板到封头与接线的距离，作用是安装塔板和开人孔、破沫装置的需要，也使气体中的液滴自由沉降，减少塔顶出口气体中液滴夹带。空间高度一般取1.0〜1.5m,这里取“D=L2m。塔板间距HT由上述计算可知，塔板间距“7=0.6m开设人孔的板间距设有人孔的上下两塔板间距应大于等于800mm,这里取Ht=800mm=0.8m1.6.1.5人孔的设置这里取7块板设置一个人孔，实际塔板23块，所以开4个人孔（包括塔顶和塔底人孔数）。进料空间高度进料段高度取决于进料口结构形式和物料状态，一般出要比出大，取Hf=\xno塔底空间高度塔底空间高度具有贮存槽的作用，塔底釜液最好能在塔底有10〜15min的储量，以保证塔底料液不至排完。对于塔底产量较大的塔，塔底容量可取小些，取2〜5min的储量。提取Aspen数据塔底料液出口体积流量V=9.8n?//?,塔径D=lm.t=5minHB=―—二，~7=\m（1.20式）

0.785xD2塔筒体高度H^Hd+（N-2-S）Ht+SHt+Hf+Hh （[21式）得H=16.2m裙座高度筒体高度大于10m,塔径2.5m>lm,故采用圆柱形裙座，裙座高度为：H=2m （1.22式）结合工艺条件，裙座高度定为2m.封头高度封头选取标准椭圆形封头，根据JB/T4746-2002,取直边段h=25mm,曲面高度H=225mm。地脚螺栓及个数在本塔中，选择材料为Q345R,公称直径为24mm的地脚螺栓24个，并由SW6校核是否符合强度标准。开孔方位及尺寸接管的方位见塔设备的条件图，尺寸计算如下：1、塔顶蒸汽接管取塔顶蒸汽流速u°=20m/s提取Aspen数据V=1870m3/h,则管径V0.785xuux3600=]82mm （1.23式）圆整后选取管子规格为①200x3mm实际流速VU"0.785xdp<360（）=i6.54m/s （1.24式）2、回流管取回流液体流速Uu=2m/5,液相体积流量L=10m3/h,则回流管径为1 V02=J =34mmV0.785xwt>x3600（1.25式）圆整后取管子规格为①40x3mmVUp= r =2.21m/s实际流速 0.785xd22x3600（1.26式）3、进料管取进料管液体流速为u〃=2m/s,液相体积流量为L=10m3/h,则进料管d=J =34mmV0.785xWox3600（1.27式）圆整后管径①40x3mm实际流速Uc= 2 =2.2101/50.785xd22x36004、塔底液体出料管径（1.28式）取料液流速为u〃=2m/s,液相体积流量L=10m3/h,则出料管V0.785xwyx3600=42mm（1.29式）圆整后取管子规格①50x3mm实际流速u“= 上 =1.42m/s0.785xd22x3600（1.30式）（1.31式）1.6.3筒体厚度与封头厚度的计算计算塔作为压力容器的一种，应当根据GB150-2011对压力容器操作压力、设计压力、操作温度、设计温度的定义和计算方法，对T0305的设计温度和设计压力进行确定。压力容器而言筒体的压力为其中的最高压力，对于T0305而言，为O.IMPa。取设计压力为：P=l.lxPwO.l\MPd （J32式）整个体系的操作温度最高在75℃,设计温度要比操作温度高15-30℃,取设计温度为105℃。体系中介质如水、甲基丙烯醛、甲醇等，材料对耐蚀性要求较高。最终采用工业特别是石油化工上广泛应用的S30408来作为T0306-1的材料。取腐蚀余量C2为2mm。采用100%无损探伤，故取焊缝系数为0.85。圆筒计算厚度：u PcD\bc= 1 1 （2x[6f]xV-^） （1.33式）式中：Pc为计算压力，在液柱低时可认为与设计压力P近似相等；Di为筒体内径1000mm；[司为材料在设计温度下许用应力，为137Mpa；。为1;（1.34式） [―^ （1.34式）（2x6,x中-⑶在如此小的厚度下，取壁厚负偏差C1为0.6mm,因此3=氏+a+C2=3.4mm向上圆整则名义厚度为4mm。下封头同理则算得名义厚度为4mm。为工业焊接方便，并考虑接管补强，一把筒体封头厚度相等，取筒体、上封头、下封头壁厚均为4mm,经过强度校核均合格。1.7塔设备条件图AHm-Hob队mm解破甲躺婢御烟廿2。万1ft号KfN4<2*9))124213ff¥福秋才W世4雌删（if）5/6ttAl6t9»9WcM.1k*»7Mf卬2向汕，，MkQWQ9/力4•aLMta9mt制/力*恨《10filn>It9UM(即12II疆m/胡»«rfo13i汕，即14/jUMo15汕”豌1617\1819林楼用20Ml窃MW"给211.22Z”尺刘HM；23谢桃晴!阖味1*1例”di.iifl；24"■"蜕a25曼例bUH*任力MP326】27般如好耙1稹*«tl*»MJH».»««iaI*”，Ml»«M«fftMMl”，，图1-19T0305精储塔设备条件图1.8塔设备装配图；，JLijunhm・，？I，，，，，图1-20T0305精储塔设备装配图1.9SW6强度校核计算说明书内压椭圆封头校核计算单位太原工业学院Hots队计算所依据的标准GB150.3-2011计算条件椭圆封头简图计算压力K0.22MPa设计温度t105.00°C内径D、600.00mm曲面深度h、200.00mm材料S30408（板材）Jh'、、设计温度许用应力[o]'137.00MPa hi试验温度许用应力[o]137.00MPaD钢板负偏差a0.30mm腐蚀裕量C0.00mm焊接接头系数4)0.85压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值A=1.252回=0.1100（或由用户l<T|,输入）MPa压力试验允许通过的应力[o|t<0.906=184.50MPa试验压力下封头的应力qt=，广（K，+。.54）=7.462。。MPa校核条件6s[q]t校核结果合格厚度及重量计算形状系数“二，62+（€1=0.7083计算厚度KPQ\8h=2[<7]'。-0.5兄=0・40mm有效厚度8eh=8nh—C\~Cz~3.70mm最小厚度Smin=2.00mm名义厚度6nh=4.00mm

结论满足最小厚度要求重量15.51Kg压力计算最大允许工作压力291,帆[A]=KR+0.5—2.01881MPa结论合格计算所依据的标准GB150.3-2011计算条件椭圆封头简图计算压力/>0.11MPa设计温度t105.00°C内径R1000.00mm曲面深度A200.00mm材料S30408（板材）设计温度许用应力[O]'137.00MPa试验温度许用应力[CT]137.00MPaL J钢板负偏差G0.30mm腐蚀裕量Ci0.00mm焊接接头系数00.85下封头校核计算太原工业学院Hots队压力试验时应力校核压力试验类型液压试验计算单位试验压力值1.25月试验压力值1.25月g=0.1100（或由用户IdMPa输入）压力试验允许

通过的应力

试验压力下封

头的应力

校核条件

压力试验允许

通过的应力

试验压力下封

头的应力

校核条件

校核结果[可V0.905=184.505=%（肛+0-5@）=24.08MPaOrs[o]t合格厚度及重量计算形状系数K二L6=1.3750计算厚度a=2［打0-0.5兄=665mm有效厚度8eh=8nh一C\~G=3.70mm最小厚度8min=3.00mm名义厚度8nh=4.00mm结论满足最小厚度要求重量32.39Kg压力计算最大允许工作压力2团'外［知=KR+0.5%=0.62587MPa结论合格内筒体内压计算计算单位太原工业学院Hots队计算所依据的标准GB150.3-2011计算条件简体简图计算压力P.0.24MPa设计温度t105.00°C内径D、1000.00inm材料S30408 （板材）-1试验温度许用应力[O]137.00MPaDiA设计温度许用应力[O]'137.00MPaL试验温度下屈服点6205.00MPa钢板负偏差0.30mm腐蚀裕量G2.00mm焊接接头系数。0.85厚度及重量计算计算厚度RD,6=2团'。-6=L°3mm有效厚度8.-&>~C\~G-6.70mm

名义厚度5n=9.00mm重量2552.97Kk压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值P、=1.25PM=0.1100 （或由用户输入）[cr]'MPa压力试验允许通过的应力水平[o]l[可K0.905=184.50MPa试验压力下圆筒的应力6=+，）=9.7222MPa校核条件6V[CT],校核结果合格压力及应力计算最大允许工作压力2<Je[a]>[2]=S+/）=L55004MPa设计温度下计算应力6=2Se=18.03MPa[o]>116.45MPa校核条件㈤。2。结论合格

开孔补强计算 计算单位太原工业学院Hots队接管：N1,634x9计算方法:GB150.3-2011等面积补强法，单孔设 计 条 有简 图计算压力pc0.22MPa设计温度105℃壳体型式圆形筒体壳体材料名称及类型S30408板材B壳体开孔处焊接接头系数00.85一£AiAzAjd壳体内直径D,1000mm壳体开孔处名义厚度6n9mm1.1J工壳体厚度负偏差C\mm卜2X壳体腐蚀裕量C12mm壳体材料许用应力［埒MPa:筒体周向斜接管偏心距离(mm)200凸形封头上接管轴线与封头轴线的夹角(°)接管实际外伸长度400mm接管连接型式接管实际内伸长度300mm接管材料名称及类型板材接管焊接接头系数1接管腐蚀裕量2mm补强圈材料名称凸形封头开孔中心至封头轴线的距离200mm补强圈外径mm补强圈厚度mm接管厚度负偏差Chmm补强圈厚度负偏差clrmm接管材料许用应力［埒MPa补强圈许用应力［。FMPa开 孔 补 强 计 算非圆形开孔长直径21.777mm开孔长径与短径之比1.0888壳体计算厚度5mm接管计算厚度6\mm补强圈强度削弱系数fn接管材料强度削弱系数开孔补强计算直径d20mm补强区有效宽度Bmm接管有效外伸长度h\mm接管有效内伸长度h2mm开孔削弱所需的补强面积Amnr壳体多余金属面积A\mmz接管多余金属面积4mm2补强区内的焊缝面积4mnr4+42+4=mm2补强圈面积42mmA-(A1+A2+A3)_2mm结论：合格塔设备校核计算单位太原工业学院Hots队计算条件塔型板式容器分段数(不包括裙座)1压力试验类型液压封头上封头下封头材料名称S30408S30408名义厚度(mm)99腐蚀裕量(mm)22焊接接头系数0.850.85封头形状椭圆形椭圆形圆筒设计压力(Mpa)设计温度(℃)长度(mm)名义厚度(mm)内径/外径(mm)材料名称(即钢号)10.22105138004600S304082345678910圆筒腐蚀裕量(mm)纵向焊接接头系数环向焊接接头系数外压计算长度(mm)试验压力(立)(Mpa)试验压力(卧)(Mpa)120.850.8500.2750.41391内件及偏心载荷介质密度kg/m:<720塔釜液面离焊接接头的高度mm1000塔板分段数12345塔板型式筛板浮阀塔板层数230每层塔板上积液厚度mm100最高一层塔板高度mm20000最低一层塔板高度mm25000填料分段数12345填料顶部高度mm填料底部高度mm填料密度kg/m3集中载荷数12345集中载荷kg600600600600集中载荷高度mm1000100010001000集中载荷中心至容器中心线距离mm500500500500塔器附件及基础塔器附件质量计算系数1.2基本风压N/m2350基础高度mm2000塔器保温层厚度mm40保温层密度kg/m3570裙座防火层厚度mm0防火层密度kg/m30管线保温层厚度mm40最大管线外径mm1200笼式扶梯与最大管线的相对位置90场地土类型II场地土粗糙度类别C地震设防烈度低于7度设计地震分组第一组地震影响系数最大OCbmx3.28545e-66阻尼比0.01塔器上平台总个数23平台宽度nun500塔器上最高平台高度mm3000塔器上最低平台高度mm2500

裙座结构形式圆筒形裙座底部截面内径mm1000裙座与壳体连接形式对接裙座高度nun2500裙座材料名称S30408裙座设计温度℃105裙座腐蚀裕量mm2裙座名义厚度mm9裙座材料许用应力MPa137裙座与筒体连接段的材料裙座与筒体连接段在设计温度下许用应力MPa裙座与筒体连接段长度mm裙座上同一高度处较大孔个数4裙座较大孔中心高度mm900裙座上较大孔引出管内径（或宽度）mm200裙座上较大孔引出管厚度mm2裙座上较大孔引出管长度mm600地脚螺栓及地脚螺栓座地脚螺栓材料名称16Mn地脚螺栓材料许用应力MPa170地脚螺栓个数300地脚螺栓公称直径inm24全部筋板块数0相邻筋板最大外侧间距mm0筋板内侧间距mm70筋板厚度nun12筋板宽度mm100盖板类型整块盖板上地脚螺栓孔I'i径mm40盖板厚度mm16盖板宽度mm0垫板有垫板上地脚螺栓孔直径mm27垫板厚度mm12垫板宽度inm50基础环板外径nun1169基础环板内径mm849基础环板名义厚度mm13

计算结果容器壳体强度计算元件名称压力设计名义厚度血n)直立容器校核取用厚度前许用内压M%)许用外压0R1)下封头995.144第1段圆筒440.658第1段变径段第2段圆筒第2段变径段第3段圆筒第3段变径段第4段圆筒第4段变径段第5段圆筒第5段变径段第6段圆筒第6段变径段第7段圆筒第7段变径段第8段圆筒第8段变径段第9段圆筒第9段变径段第10段圆筒上封头995.144裙座名义厚度网取用厚度W99风载及地震载荷0-0A-A裙座与筒体连接段1一1(筒体)1一1(下封头)2-23—3操作质量 =/n()I+州丘+/3+ +阳力+fna+me12536.412258.68928.948928.94最小质量m()=/n()1+0.2/^)2+7no34- +ma+me12279.912002.18672.448672.44压力试验时质量16328.816050.98672.448672.44风弯矩M'h：'= /2+/^.+1-(/,+/,+I/2)+Pi+2+li+2/2)+...1.227e+081.004e+086.274e+076.274e+07Mca(I)M^1=(2n/TJ2YT^lnk(hk-h^k](h)k=iMca(II)M'~'=(2ti/T2)2yT2^mk(hk-h^k2(h)k=i顺风向弯矩M'；'(I)顺风向弯矩M'；'(ID组合风弯矩 M'-')2+()2)1.227e+081.004e+086.274e+076.274e+07地震弯矩 =£%(%-口注:计及高振型时,此项按B.24计算k=i0000

偏心弯矩〃，=1.177e+071.177e+0700最大弯矩Mmax=inax(M:/+Me,M+0.25+Me)需横风向计算时Mmax=max(M'J +0.25Mh+Me)1.344e+081.122e+086.274e+076.274e+07垂直地震力电=叫加＜°-°/Z见也（，'=1，2,“,〃）£二l0000应力计算卬=匕0/43~19.414.9352=(晡'g土F：t)/7tD(5e(5.844.7827.346.9453=4M£/2泣.25.556.12130.5233.12%=旧'土F二26.556.74%=弓。/43口24.266.16。32="”/兀。6/7.616.2526.556.74b33=4(0.3Mh+MJ/M泣9.232.2839.169.93W137.00137.00137.00137.00B

91.4991.4956.9691.49组合应力校核=5-。2+。3（内压），一。2+。3（外压）122.6031.11许用值139.74139.74（内压），5+6+5（外压）4 4n I 4 J31.3910.89157.0739.85许用值109.79109.7968.36109.79CTA3=536.879.36许用值184.50184.50=<72+O316.848.5465.7116.67许用值106.26106.2662.75127.51b=（外+9.81p” 。+5fJ/28ei.73.2518.59许用值184.50184.50校核结果合格合格合格合格注1:5中i和j的意义如下i=l操作工况 j=l设计压力或试验压力下引起的轴向应力（拉）i之检修工况 月重力及垂直地震力引起的轴向应力（压）i力液压试验工况 户3弯矩引起的轴向应力（拉或压）匕了设计温度下材料许用应力B设计温度下轴向稳定的应力许用值注2:G：轴向最大组合拉应力 /：轴向最大组合压应力CT«：液压试验时轴向最大组合拉应力 Gw：液压试验时轴向最大组合压应力CT：试验压力引起的周向应力

注3:单位如下质量：kg 力:N弯矩：应力：，a计算结果地脚螺栓及地脚螺栓座基础环板抗弯断面模数胆二生32%inm31.13202e+08基础环板面积4=型空理4mm2507178基础环板计算力矩max（此=Cq3，〃v=Q011ml/）Hmm基础环板需要厚度mm12.88基础环板厚度厚度校核结果合格混凝土地基上最大压应力%L产e+（，叱小4中大值[0.3觇）-。+此）/乙+外w/4MPa1.43地脚螺栓受风载时最大拉应力 JF+M,_3Z, 4MPa0.95地脚螺栓受地震载荷时最大拉应力M；°+0.25M『°+也OU—Z, 4MPa0.13地脚螺栓需要的螺纹小径4=生人+c,V加㈤”mm6.4682地脚螺栓实际的螺纹小径mm20.752地脚螺栓校核结果合格筋板压应力aG=—^—〃|匹，2MPa筋板许用应力MPa筋板校核结果盖板最大应力?= J '3 」、a4(Z2—d3)<5(7+(A-"2)6；MPa0.00盖板许用应力MPa147盖板校核结果合格裙座与壳体的焊接接头校核焊接接头截面上的塔器操作质量kg8928.94焊接接头截面上的最大弯矩NMmm6.27354e+07

对接接头校核对接接头横截面JiDj[5esnun221048.7对接接头抗弯断面模数7tD；8„/4mm5.26216e+06对接焊接接头在操作工况下最大拉应力血泣， 吟，公MPa7.76对接焊接接头拉应力许可值MPa98.64对接接头拉应力校核结果合格搭接接头校核搭接接头横截面4=0.7兀。总，mm搭接接头抗剪断面模数=0.55D^8.v一3mm搭接焊接接头在操作工况下最大剪应力z,, 4MPa搭接焊接接头在操作工况下的剪应力许可值MPa搭接焊接接头在试验工况下最大剪应力0.3M:+M,+Z“ A”MPa搭接焊接接头在试验工况下的剪应力许可值MPa搭接接头拉应力校核结果主要尺寸设计及总体参数计算结果裙座设计名义厚度nun9容器总容积mm34.04888e+09直立容器总高mm16669壳体和裙座质量kg1480.65附件质量kg296.131内件质量kg0保温层质量kg636.575平台及扶梯质量kg7466.58操作时物料质量kw256.503液压试验时液体质量kg4048.88吊装时空塔质量kg1776.78直立容器的操作质量kg12536.4

mo=m0l+mQ2+n\)3+mM+mns+mu+me直立容器的最小质量m*=%u+02mo2+m03+mw+ma+mekg12279.9直立容器的最大质量%="仙+ +S）3+7%+m”+m“,+mekg16328.8空塔重心至基础环板底截面距离mm6286.64直立容器自振周期S0.98第二振型自振周期S第三振型自振周期S临界风速（第一振型）临界风速（第二振型）雷诺系数设计风速风载对直立容器总的横推力£匕N25049.8地震载荷对直立容器总的横推力zkN0操作工况下容器顶部最大挠度mm65.0344容器许用外压MPa注：内件质量指塔板质量：填料质量计入物料质量；偏心质量计入直立容器的操作质量、最小质量、最大质量中。2填料塔设备设计塔设备是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一，塔可以使气液相或者液液相之间进行紧密接触，达到较为良好的相际传质及传热的目的。在塔设备中常见的单元操作有：吸收、精镭、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和减湿等效果。塔设备设计概述塔设备设计原则及依据(1)具有适宜的流体力学条件，可使气液两相良好接触；(2)结构简单，处理能力大，压降低；(3)强化质量传递和能量传递。表2-1塔设备设计依据内容出版日期及标准号《压力容器》GB150-2011《塔式容器》NB/T47041-2014《压力容器封头》GB/T25198-2010《补强圈》JB/T4736-2002《钢制管法兰、垫片和紧固件》HG/T20592〜20635-2009《化工设备设计全书——塔设备》2003-5《化工配管用无缝及焊接钢管尺寸选用系列》HG/T20553-2011《化工设备设计基础规定》HG/T20643-2012《设备及管道保温设计导则》GB8175-2008《钢制人孔和手孔的类型与技术条件》HG/T21514-2014《钢制化工容器结构设计规定》HG/T20583-2011《工艺系统工程设计技术规范》HG/T20570-1995塔设备的设计目标作为主要用于传质过程的塔设备，首先必须使气液两相能充分接触，以获得较高的传质效率。此外，为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稳定操作；（3）流体流动的阻力小，即流体通过塔设备的压降小。这将大大节省生产中的动力消耗，以降低正常操作费用。对于减压蒸储操作，较大的压力降还将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器，都不可能完全满足上述所有要求，但是我们可以在某些方面做到独特之处。以此来达到较大的生产效率，提高企业的生产效益。2.1.3塔型选择原则填料塔与板式塔的比较塔主要有板式塔和填料塔两种，它们都可以用作蒸储和吸收等气液传质过程,但两者各有优缺点，要根据具体情况选择。1、板式塔塔内装有一定数量的塔盘，是气液接触和传质的基本构件；属逐级（板）接触的气液传质设备；气体自塔底向上以鼓泡或喷射或泡沫的形式穿过塔板上的液层，使气液相密切接触而进行传质与传热；两相的组分浓度呈阶梯式变化，属于逐级接触式逆流操作。在鼓泡接触状态或着泡沫接触状态时，气相为分散相，液相为接触相；若是以喷射状接触时气相为连续相，液相为分散相。2、填料塔填料塔是以塔内装有的大量填料为相间接触构件的气液传质设备；填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支撑板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支撑板上。在填料的上方安装填料压板，以限制填料随上升气流的运动。液体从塔顶加入，经液体分布器均匀地喷淋到填料上，并沿填料表面呈膜状流下。气体从塔底送入，经气体分布装置分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙。在填料表面气液两相密切接触进行传质。并进行气液两相的传质和传热；两相的组分浓度或温度沿塔高连续变化。两种塔型的比较见下表：表2-2填料塔与板式塔的比较塔型项目填料塔板式塔压降空隙率高，压降低远远小于板式塔各理论级压降约0.4~l.lkpa,高于填料塔5倍左右空塔气速（生产能力）小尺寸填料气速较小，大尺寸及规气速较大。塔板开孔率在7%〜13%之间，单位塔板面积生产率低塔效率传统填料，减压低压下优于板式塔，高压下效率低，新型乱堆及规整填料效率较高。较稳定、效率较高液-气比对液体量有一定要求。适用范围较大持液量较小约为塔体积的1%〜6%较大约为塔体积的8%〜12%结构与制造结构较复杂较简单安装、检修较难较容易材质金属及非金属耐蚀材料均可一般用金属材料造价较高大直径较低塔重较重较轻操作弹性取决于填料性能和塔内件设计，较小受到塔板液泛和液漏的限制而有一定的操作弹性，操作弹性较大2-3填料塔和板式塔相比较项目 填料塔 板式塔散堆填料规整填料空塔气速较小大比散堆填料大压降较小小一般比填料塔大塔效率小塔效率高高（对大直径无放大效应）较稳定，效率较高液气比对液体喷淋量有一定要求范围大适应范围大持液量较小较小较大材质可用非金属耐腐蚀材料适应各类材料金属材料造价小塔较低较板式塔高大直径塔较低安装检修较困难适中较容易2.13.2塔型选择一般原则类型选择时需要考虑多方面的因素，如物料性质、操作条件、塔设备的性能,以及塔的制造、安装、运转和维修等。对于真空精储和常压精镭，通常填料塔塔效率优于板式塔，应优先考虑选用填料塔，其原因在于填料充分利用了塔内空间,提供的传质面积很大，使得汽液两相能够充分接触传质。而对于加压精储，若没有特殊情况，一般不采用填料塔。这是因为填料塔的投资大，耐波动能力差。同样，吸收过程也分为液膜控制、气膜控制和介于两者之间的共同控制吸收三种类型。气膜控制的吸收与真空精储相似，应优先考虑选用高效规整填料塔；液膜控制的吸收与加压精储相似，往往选用板式塔或汽液湍动大、持液量高的散装填料塔；介于两者之间的，宜采用比表面积大、持液量高、液相湍动大的填料塔，一般多采用散装填料塔。选择时应考虑的因素有：物料性质、操作条件、塔设备性能及塔的制造、安装、运转、维修等。具体来讲，应着重考虑以下几个方面：1）下列情况优先选用板式塔：a.塔内液体滞液量较大，液相负荷较小，操作负荷变化范围较宽，对进料浓度变化要求不敏感，操作易于稳定；b.含固体颗粒，容易结垢，有结晶的物料，因为板式塔可选用液流通道较大的塔板，堵塞的危险较小；c.在操作过程中伴随有放热或需要加热的物料，需要在塔内设置内部换热组件，如加热盘管，需要多个进料口或多个侧线出料口。一方面板式塔的结构上容易实现，此外，塔板上有较多的滞液以便与加热或冷却管进行有效地传热；d.在较高压力下操作的蒸镭塔仍多采用板式塔。2）下列情况优先选用填料塔：a.在分离程度要求高的情况下，因某些新型填料具有很高的传质效率，故可采用新型填料以降低塔的高度；b.对于热敏性物料的蒸储分离，因新型填料的持液量较小，压降小，故可优先选择真空操作下的填料塔；c.具有腐蚀性且易发泡的物料，可选用填料塔。综上，塔设备的选型可以依照下列顺序：

表2-4塔型选用顺序表塔径800mm以下，填料塔大塔径，板式塔具有腐蚀性的原料填料塔穿流式筛板塔喷流型塔污浊液体大孔径筛板塔穿流式塔喷流式塔浮阀塔泡罩塔操作弹性浮阀塔泡罩塔筛板塔真空操作填料塔导向筛板网孔筛板筛板浮阀塔板大液气比多降液管筛板塔填料塔喷射型塔浮阀塔筛板塔存在两液相的场合穿流式塔填料塔2.2氧化碳吸收塔的设计(T0203)设计说明使用软件(1)填料塔使用AspenPlus90.进行填料塔的设计；板式塔使用AspenPlus9.0中的ColumnInternals进行塔盘结构设计，并进行塔的水力学校核；(2)设计封头、裙座、筒体等，确定塔高，使用SW6-2011进行塔的强度校核；(4)用AutoCAD2014绘制塔设备条件图。T0203塔设计条件流股参数T0203是二氧化碳吸收塔，通过精储对未反应物料与二氧化碳进行分离，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。T0203是二氧化碳吸收塔，利用吸收使液体混合物实现高纯度分离，从塔顶得到未反应的物料，塔釜得到碳酸氢钾溶液，实现产品的提纯，整个过程主要是传质过程。通过ASPEN模拟和优化，得到T0203进出口流股信息如下表所示。

表2-5二氧化碳吸收塔流股情况名称单位进料塔顶出料塔底出料PhaseMixedVaporLiquidTemperatureC2525.2225.17Pressurebar3.551.011.29MolarVaporFraction0.9910MolarLiquidFraction0.00901MoleFlowskmol/hr1109.371099.78298.1602kmol/hr12.5812.570.01CH3COOHkmol/hr0.000.000.00C4H6O2kmol/hr0.000.000.00CH2CH2kmol/hr631.77628.563.21H20kmol/hr19.5920.03235.63C02kmol/hr6.700.000.00CH3CHOkmol/hr0.000.000.00C3H6O2kmol/hr0.000.000.00C4H8O2kmol/hr0.000.000.00N2kmol/hr438.73438.620.11K2CO3kmol/hr0.000.000.00KHCO3kmol/hr0.000.000.00H30+kmol/hr0.000.000.00K+kmol/hr0.000.0035.00HCO3-kmol/hr0.000.0013.40C03-kmol/hr0.000.0010.80K+kmol/hr0.000.0035.00HCO3-kmol/hr0.000.0013.40C03-kmol/hr0.000.0010.80222.2设计温度与设计压力根据GB150-2011,压力容器操作压力指压力容器顶部气相压力，对于T0203而言，为1.01325baro塔顶装有安全阀，而安全阀的整定压力为正常操作压力的1.05〜1.1倍，设计压力应高于或等于安全阀的整定压力。因此取设计压力为P=1.1XPw=1.1146Z”

塔顶温度为23度，体系最高温度为25度左右，设计温度需要比操作温度高15〜30C,取设计温度为75℃,根据该操作条件，选择S30408来作为本塔的材料。2.2.2.3总板数与加料板的确定由Aspen模拟出的的理论板数为15块，理论加料板位置为1块。FeedBasisSetupoptionsCalculationtypeNumberofstagesCondenserReboilerFeedBasisValidphasesConvergenceOperatingspecificationsFreewaterrefluxratioDesignandspecifycolumninternals图2-1理论板数优化FeedstreamsNameStage Convention►JH02020UT 15On-StageLEANIN 1Above-Stage图2-2进料板优化2.1.2.4塔型的选择根据上一章节的说明，选择塔型为填料塔2.1.2.5设计条件汇总表2-6设计条件汇总表设计温度℃75设计压力Mpa0.11146理论板数15加料位置1填料高度m10材料S30408（填料高度由以下设计与校核具体得出）T0301填料选择填料塔具有结构简单、压力降小，且可用各种材料制造等优点。在处理容易产生泡沫的物料以及用于真空操作时，有其独特的优越性。过去由于填料本体及塔内构件的不够完善，填料塔大多局限于处理腐蚀性介质或不适宜安装塔板的小直径塔。近年来由于填料结构的改进，新型的高效、高负荷填料的开发，既提高了塔的通过能力和分离效能，又保持了压力降小及性能稳定的特点，因此填料塔已被推广到所有大型气液操作中。在某些场合，还代替了传统的板式塔。随着对填料塔的研究和开发，性能优良的填料塔已大量地用于工业生产中。填料塔的填料大体分为散装填料和规整填料。散装填料又称乱堆填料。在填料塔内随意堆放的填料。散装填料按填料的形状结构主要分为环型、鞍型、环鞍型三类，此外尚有球形以及其他形状的填料；按其用途可分为工业填料和实验室填料两类，前者尺寸较大，用于工业生产的大塔中，后者尺寸较小，但传质效率高，用于高效实验塔中。规整填料是一种在塔内按均匀几何图形排布，整齐堆砌的填料。由于具有比表面积大、压降小、流体分均匀、传质传热效率高等优点，因此得到了广泛的应用。最早开发的是金属规整填料，以后相继开发的有塑料规整填料、陶瓷规整填料和碳纤维规整填料。规整填料根据其结构特点可以分为两大类：波纹型和非波纹型。前者又分垂直波纹型和水平波纹型；后者又分栅格型和板片型等。规整填料中应用最广的是垂直波纹填料。垂直波纹填料又分板波纹型和网波纹型。波纹填料的规格型号表示方式中，数字一般代表其比表面积数值，字母X、Y分别代表其波纹倾角为30℃,45℃o例如，400X则表示此种波纹填料其比表面积为400m2/n?,波纹倾角为30℃。X型填料压降小；Y型填料传质性能较好。新型波纹填料可采用不锈钢、铜、铝、纯钛、铝五钛、等材质制作。在香料、农药、精细化工、石油化工等领域得到广泛应用。规整填料分为网孔、丝网、孔板、压延孔板等。其中金属规整填料有孔板波纹填料、板网波纹填料、刺孔板波纹填料、丝网波纹填料及环形波纹填料。孔板波纹填料具有阻力小，气液分布均匀，效率高，通量大、放大效应不明显等特点，应用于负压、常压和加压操作。丝网波纹填料是规整填料发展的一个重要里程碑，这种填料由压成波纹的丝网片排列而成，波纹片倾角30°或50°,相邻两波纹片方向相反，在塔内填装时，上下两人盘填料交错90°叠放，具有高效、压降低和通量大的优点，产品有BX、CY型，常用于难分离和热敏性物系的