年产40万吨丁辛醇塔设备选型及计算

目录TOC\o"1-4"\h\u21209摘要 ④气体通过板的压降和故满足设计要求。⑵雾沫夹带量校核板上液流长度图5-4泛点负荷系数图根据及,查泛点负荷系数图可知,取。泛点率小于80%，故不会出现过量的雾沫夹带的情况。⑶漏液校核当阀孔的动能因子F0小于5的时候将会发生严重的漏液，故漏液点的孔速可按F0=5来计算。稳定性系数⑷降液管液泛校核为防止降液管发生液泛，应使降液管中的清液层高度成立，故不会发生降液管液泛的现象。5.3正丁醛精制塔负荷性能图⑴过量雾沫夹带线令泛点率F=0.80，将相关数据带入公式中得整理得⑵降液管液泛线降液管发生液泛的条件为：整理得⑶漏液线当动能因子小于5时会发生严重的漏液，故取动能因子=5计算漏液点气速。⑷液相负荷下限线取堰上液层高度⑸液相负荷上限线取得液相最大负荷流量为：⑹操作线及操作弹性操作气液比为：，过（0,0）和（0.09,21.24）这两点作操作线。⑺操作弹性弹性操作图5-5正丁醛精制塔负荷性能图表5-3塔设计计算一览表项目符号单位结果平均压力PmBar1平均温度Tm℃70平均流量气相76455.5液相324.2平均密度气相2.57液相745.1液体粘度N/m0.0188实际塔板数块50板间距m0.8塔板有效高度Zm40塔径m5塔板液流型式双溢流溢流装置溢流管型式弓形堰长m3.5堰高m0.02溢流堰宽度m0.7底隙高度m0.3214板上清液层高度m0.08孔径m0.039孔数n个2600开孔面积15阀孔气速m/s6.84塔板压降m0.084液体在降液管中的停留时间s15.7降液管内的清液层高度m0.165负荷上限负荷下限气相最大负荷56.06气相最小负荷9.682操作弹性5.796塔附件的工艺设计[14]6.1工艺接管6.1.1液体进料接管与回流接管进料管的结构类型很多，有直管进料管，弯管进料管，T型进料管。本设计采用弯管进料管，管径计算如下：用泵运输，选取进料管尺寸按管内流速为：通过圆整后选取，壁厚为5.0mm。6.1.2塔顶蒸汽管塔顶到冷凝器的蒸汽导，必须具有合适的尺寸，以免压力降过大，管径按下式计算，取：经圆整后选取，壁厚为10.0mm。6.1.3塔釜出料管取则经过圆整后选取，壁厚为3.5mm6.2机械设计6.2.1塔体塔体是由等直径等壁厚的圆筒和作为头盖和底盖的椭圆行封头组成。由塔径为1.8m，选曲面直径为950mm，直边高度5mm椭圆行封头。使用的温度4-220℃，设计温度240℃，设计压力为3.5MPa。选用16MnR钢作为塔体材料。6.2.2塔高塔总的高=其中：是塔的顶部的空间高度，指的是塔顶第一层塔盘到塔顶封头切线处的距离。一般为了减少塔顶出口气体中夹带的液体的量，顶部空间一般取1.2~1.5m，该塔取1.5m。N为实际的塔板数，T0301的实际的塔板数为50块。S为人孔数目，每八块塔板开一个人孔，不包括塔顶空间和塔底空间的人孔。本塔的人孔数为5个。为塔板间距，本精馏塔中为人孔设置处的塔板间距，本塔取为塔底的空间高度，具有的作用是中间贮槽，最佳的塔釜料液在塔底的停留时间为10~15min，以保证釜液不会排完。本塔以釜液在塔底停留时间为12min计算，得到塔底空间高度为3.8m为裙底的高度，本塔取4m由以上的各数据代入公式可计算出塔设备的总高度总高度=1.5+(50-2-5)×0.8+5*1+1+3.8+4=49.7m6.3塔体支座塔体的支座一般采用的是直通型裙座，由于裙座和介质不是直接接触的，也不承受容器内部的介质压力，因此是不受压力容器用材限制的，一般会选用的是较经济的普通碳素结构刚，综合考虑载荷、塔的操作条件以及塔釜封头的材料等情况，本项目选用Q235-A[15]作为裙座的材料，厚度为14mm。筒体和裙座均采用对焊接的连接，裙座筒体、塔釜封头的连接焊缝采用的是全焊透的连续焊，且能够与塔釜封头的外壁圆滑地过渡。因塔釜封头是拼焊成型，为防止拼接焊缝与封头连接接头的重叠，则在裙座与塔釜封头连接时，封头拼接焊接接头处的裙座应开有缺口。缺口直径为100mm。裙座地脚螺栓座采用的是外螺栓座结构，并采用预埋处理，裙座上对称开设两个。6.3.1裙座塔底采用的是裙座支撑，裙座有好的结构性能，连接处产生小的局部阻力，所以它是塔设备的主要支座形式，一般采用的是圆筒形达到制作方便的目的。由于裙座的内径>800mm，故裙座壁厚取16mm。基础环内径：基础环外径：圆整：基础环的内径为3600mm，基础环的外径为4400mm，基础环的厚度为10mm，考虑到腐蚀余量取18mm，考虑再沸器，裙底高度取为4m，地角螺栓直径取M30。此外，考虑常压操作的情况，所以法兰采用的是标准管法兰以及平焊法兰，由于不同的公称直径，所以法兰的选用，都选用PN25.0MPa(250bar)。6.3.2吊柱对于较高的室内无框架的整体塔，我们选择在塔顶设置吊柱来方便工业生产过程中安装和拆卸内件，补充或者更换填料，并且节约了成本费用，经济合理，当塔的塔径在15m以上的时候，我们会选择设置吊柱，正丁醇精制塔塔的塔高为49.7m，大于15m，故设置吊柱。塔径D=5000mm，故我选用的型号为的吊柱，材料选择A3。6.3.3人孔人孔的安装是为了安装人员和检修人员能够进出塔进行安装和检修，人孔未知的选择是为了方便安装人员和检修人员能够进入到塔内的任何一个位置，在设置人孔的时候，塔间距离的大小和人孔的数量都是我们要考虑的。当塔板间距或人孔数量不合理时，塔的弯曲度就会很难达标。因此我选择每隔10块塔板设置一个人孔，裙座上应开2个人孔，每个人孔的直径取450mm，板间距取1000mm，故总共需要开7个人孔。人孔伸入塔内部应与塔内壁修平，其边缘需倒棱和磨圆，人孔法兰的密封面形及垫片用材，一般与塔的接管法兰相同。7塔设备的机械计算7.1适用范围本设计适用于高度大于10m，并且高度和直径之比大于5的裙座自支承式钢制塔设备塔设备的设计压力为内压或者是外压。7.2设计规范《钢制式容器》JB4710-92《钢制式压力容器》GB150-98《椭圆形封头》JB/T4337-1995《设备法兰及垫片》JB/T4701-19927.3机械计算7.3.1最小壁厚塔壳圆筒不包括腐蚀裕量的最小厚度，对于碳钢和低合金钢制塔设备2‰[16]的塔内径，且不小于4mm，不锈钢制塔设备为3mm，裙座最小厚度为6mm。7.3.2计算厚度指按GB150和JB4710相应的计算公式计算所得的厚度，不包括壁厚附加量。理论计算厚度其中：——计算压力；——焊接接头系数，取值1；——圆筒的内径（mm），取值1800mm；——为设计温度t下圆筒材料。设计壁厚其中：——钢板负偏差；——腐蚀裕量。根据GB709—2006查表取0.8mm；根据介质对选用材料的腐蚀速度和设计使用寿命共同考虑，此处取2mm[16]。故7.3.3椭圆形封头对于标准椭圆形封头，最大的薄壁应力位于椭圆的顶部，大小和圆筒的环向应力完全相同，其厚度和圆筒型的计算一样，但是和下面GB150—1998规定的不一样，主要是由于简化而产生的，影响不大。标准椭圆封头K=1，则：8设计总结8.1设计概述本设计是以丙烯为原料的年产40万吨丁辛醇的生产项目中塔设备的选型及设计，项目的性质为某一石化/煤化总厂设计的一座丙烯制基本有机化工原料的合成分厂。采用的是某甲醇车间副产物的合成气和总厂烯烃炼厂的丙烯为原料，在固定窗反应器中加氢生产的丁醇，一部分进入丁醇生产车间合成丁醇，另一部分经过异构分离后浓缩、加氢生产辛醇。全过程中辛醇合成车间产生的废碱液经过处理后达到国家“三废”排放要求，且将成本控制到最低，原料的利用率高，能耗较小。我主要做的是塔设备的选型及计算部分。对全厂的5座精馏塔设备的工艺参数设计、基本参数设计和机械设计。其中包括正丁醛精制塔、脱轻组分塔、正异丁醇分离塔、脱重组分分离塔以及辛醇精制塔，并选取具有代表性的正丁醛精制塔T0301给出了详细的计算和选型说明。塔设备的设计和选型是建立在对产品分离的流程的模拟、优化的基础上。在满足工艺要求的条件下，考虑设备的固定投资费和操作费用，进行进一步模拟计算、设计和选型。设计主要包括工艺参数的设计、基本参数设计和机械设计。工艺参数设计对该塔的生产能力、分离效果、物料和能力等操作参数作了设计；基本参数设计部分完成了塔设备的选型、塔板的选型和参数设计、塔板负荷性能校核等内容的设计；机械工程设计部分设计内容为塔设备的材质壁厚、封头、开口和支座地基。8.2设计评价通过此次的设计，帮助我更好的熟悉了Aspenplus,AutoCAD等软件的操作。在设计过程中，用Aspenplus进行了精馏塔分离多组分物质的物料衡算和能量衡算，帮助简化了我的计算过程。由于一些设计参数需要不断调整，每调整一次都是一次很复杂的计算。设计教会了我耐心，很多地方都是需要先假设数据、再验算，不符合时再调整数据重新进行验算。很多地方我都不得不重复的算上好几遍，而且大量繁琐的计算要求我必须克服毛躁的毛病，计算必须准确到位才能更快的完成设计任务。致谢时光荏苒，毕业设计已接近尾声，这也意味着我的大学生活即将结束。回顾走过的四年，心中倍感充实，在同学老师的陪伴下，愉快的度过了大学美好的学生时期。当论文快要画上圆满的句号的时候，突然就感慨颇多。

首先，我要特别感谢我毕业设计的指导老师张争光老师。从最开始做别毕业设计的茫然到后来的逐步有头绪，到现在的成果，我一步一步的完成着任务。做设计的过程是艰辛的，但是在我的努力之下还是完成了。在这个过程中张老师给了我很大的的帮助，没有他的尽心指导和严格要求，我不会顺利完成这次设计。每次遇到难题，我最先做的就是向张老师寻求帮助，而张老师每次不管忙或闲，总会回答我的疑问，然后一起商量解决的办法。老师平日里工作繁多，但我做毕业设计的每个阶段，从选题到查阅资料，论文提纲的确定，中期论文的修改，后期论文格式调整等各个环节中都给予了我悉心的指导，在整个过程中充满了乐趣。张老师是我们的良师益友，从她身上我们学到了很多。在此谨张高老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。

其次，还要感谢这四年来教我知识的每一位老师们，毕业论文能够顺利完成，你们也都有很大的功劳。

最后，要向这四年大学生活期间所有帮助过我的同学们以及各位朋友们说一声谢谢。

这次的毕业设计,对于培养我们理论联系实际的设计思想;训练我们脚踏实地查阅文献搜集资料的习惯,结合生产实际和解决工程实际问题的能力;巩固、加深和扩展有关节能评估方面的知识等方面有重要的作用。

完成毕业论文是一次再系统学习的过程，毕业论文的完成，同样也意味着新、生活的开始。希望大家在将来的生活中继续追逐最初的梦想，永不放弃。参考文献【1】彭建林。丁辛醇产需分析与生产技术，中国石油吉林石化公司研究院，吉林，2005。【2】许易真。秦伟。丁辛醇生产技术进展与市场分析，黑龙江，1002-1124(2004)08-0037-03。【3】邓德胜。辛醇生产技术及发展，化工科技市场1009-4725(2003)01-0010-05。【4】朱志强等。化工热力学[M].北京：化学工艺出版社，2013.09。【5】路秀林，王者祖。塔设备，北京：化学工业出版社，2004.03。【6】曹志锡，潘浓芳等。过程设备设计和选型基础，第二版，杭州：浙江大学出版社，2007。【7】程志平，曹志锡等。过程设备设计和选型基础，杭州：:浙江大学出版社，2005.09。【8】常用化工单元设备设计，广州：华南理工出版社，2003.04，46。【9】于江林。舌型塔过程装备与控制，石油化工，2008.05，165。【10】贾绍义，柴诚敬。化工传质与分离过程，北京：化学工业出版社，2001.01,236。【11】熊杰明，杨索和。Aspenplus实例教程，北京：化学工业出版社，2013.1。【1