精馏塔强度说明书模板
甲醇精馏塔设计说明书
设计条件如下：操作压力：105.325 Kpa（绝对压力）进料热状况：泡点进料回流比：自定单板压降：≤0.7 Kpa塔底加热蒸气压力：0.5M Kpa（表压）全塔效率：E T=47%建厂地址：武汉[ 设计计算]（一）设计方案的确定本设计任务为分离甲醇- 水混合物。
对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。
设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。
塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却后送至储罐。
该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的2 倍。
塔釜采用间接蒸气加热，塔底产品经冷却后送至储罐。
（二）精馏塔的物料衡算1、原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率甲醇的摩尔质量：M A=32 Kg/Kmol 水的摩尔质量：M B=18 Kg/Kmolx F=32.4%x D=99.47%x W=0.28%2、原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量M F= 32.4%*32+67.6%*18=22.54 Kg/KmolM D= 99.47*32+0.53%*18=41.37 Kg/KmolM W= 0.28%*32+99.72%*18=26.91 Kg/Kmol3、物料衡算3原料处理量：F=（3.61*10 3）/22.54=160.21 Kmol/h总物料衡算：160.21=D+W甲醇物料衡算：160.21*32.4%=D*99.47%+W*0.28%得D=51.88 Kmol/h W=108.33 Kmol/h（三）塔板数的确定1、理论板层数M T 的求取甲醇-水属理想物系，可采用图解法求理论板层数①由手册查得甲醇-水物搦的气液平衡数据，绘出x-y 图（附表）②求最小回流比及操作回流比采用作图法求最小回流比，在图中对角线上，自点e（0.324 ，0.324）作垂线ef 即为进料线（q 线），该线与平衡线的交战坐标为（x q=0.324,y q=0.675）故最小回流比为R min= （x D- y q）/（ y q - x q）=0.91取最小回流比为：R=2R min=2*0.91=1.82③求精馏塔的气、液相负荷L=RD=1.82*51.88=94.42 Kmol/hV=（R+1）D=2.82*51.88=146.30 Kmol/hL ′ =L+F=94.42+160.21=254.63 Kmol/hV′ =V=146.30 Kmol/h④精馏段操作线方程为：y =(L/V)x + (D/V)x D =(99.42/146.30)x+(51.88/146.30)*99.47%=0.6454x+0.3527提馏段操作线方程为：y ′=(L′/V′)x′ + (W/V ′ )x W=(254.63/146.30) x ′-(108.33/146.30)*0.28% =1.7405 x ′ -0.0021⑤图解法求理论板层数采用图解法求理论板层数( 附图) ，求解结果为：总理论板层数：N T=13( 包括再沸器) 进料板位置：N F=102、实际板层数的求取y (1 x )x (1 y )3.0360.345(见后) * ＝1.047故E0＝47%精馏段实际板层数：N 精＝9/47%=20 N 提＝4/47%=9(四) 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算以精馏段为例进行计算1、塔顶操作压力：P D＝101.3 Kpa 每层塔板压降：△ P＝0.7 Kpa 进料板压力：P F＝105.3+0.7*20 ＝119.3 Kpa 精馏段平均压力： ( 105.3+119.3) /2＝112.3 Kpa2、操作温度计算依据操作压力，由泡点方程通过试差法计算出泡点温度，其中甲醇、水的饱和蒸气压由安托尼方程计算，计算过程略，计算结果如下：塔顶温度：t D＝64.6 ℃进料板温度：t F＝76.3℃精馏段平均温度：t M＝70.45 ℃3、平均摩尔质量计算塔顶平均摩尔质量计算：由x D=y1=0.9947, 查y-x 曲线(附表) ，得x1＝0.986M VDm=0.9947*32+(1-0.9947)*18=31.93M LDm=0.9860*32+(1-0.9860)*18=31.80进料板平均摩尔质量计算 由图解理论板(附图) ，得 y f =0.607 xF=0.229M VFm =0.607*32+(1-0.607)*18=26.50 M LFm =0.229*32+(1-0.229)*18=21.21 所以精馏段平均摩尔质量： M Vm =( 31.93+26.50 )/2=29.22 M Lm = (31.80+21.21)/2=26.514、 平均密度计算⑴气相密度计算 由理想气体状态方程计算，即112.3* 29.221.15Kg / M 38.314* (273 70.45)⑵液相平均密度计算液相平均密度依下式计算，即VmP m MV mRTm塔顶液相平均密度的计算由 t D ＝ 64.6 ℃ 查手册得，A 745K g / m 3B＝980.3Kg / m 3LD0.9947A0.0053B3 746K g / m 3进料板液相平均密度的计算由 t F ＝ 76.3 ℃ 查手册得，A 735K g / m 3B＝978K g / m 3进料板液相的质量分量0.229* 320.229* 32 0.771* 1834.56%LF0.34560 .6544A877.7Kg /m 3⑶精馏段液相平均密度为：L m (12)2 812Kg/m 35、 液体平均表面张力计算⑴液相平均表面张力依下式计算，即xi i塔顶液相平均表面张力的计算由 t D ＝ 64.6 ℃，查手册得0.9947 A 0.0053 B 19.05mN /m⑵进料板液相平均表面张力的计算 由 t F ＝ 76.3 ℃，查手册得⑶精馏段液相平均表面张力为：Lm6、 平均粘度的计算液相平均粘度依下式计算，即 lg L x i lg i⑴塔顶液相平均粘度的计算 由 t D ＝ 64.6 ℃ 查手册得，A＝0.34mpa/ s B ＝0.437mpa / slg LD m0.9947lg A 0.0053lg B 解得 LD m＝0.34mpa / s⑵进料板液相平均粘度的计算 由 t F ＝ 76.3 ℃ 查手册得A＝0.28mpa / s B ＝0.374 mpa / slg LF m0.229 lg A 0.771 lg B 解得 LF m＝0.35mpa / s⑶精馏段液相平均表面张力为五）精馏塔的塔体工艺尺寸计算1、 塔径的计算精馏段的气、液相体积流率为：取板间距 H T ＝ 0.4m ，板上液层高度 h L =0.06m ，则H T -h L =0.40-0.06 ＝0.34m 查史密斯关联图得， C 20＝0.07418.8 mN / m65.2 mN / mLDA17.5mN/m B62.7 mN / m LF0.229 A 0.771 Bm52.35 mN / mA＝L sVMVm3600* VmLM 146.30* 29.223600* 1.151.033m 3 /s94.42* 26.513600* 812856*10 4m 3/ s其中C ＝C 2（0 20L ）0.20.021(LDm35.7 mN / m0.345mpa / sLm 3600* Lm由umax8.56*10 4 (812)121.08 (1.15)C ＝C 2(0 20L )0.2 0.07(4 3250.7)0.2 0.083 u max 0.083 812 1.15 2.204m/s max1.15取安全系数为 0.7 ，则空塔气速为u u max 0.7* 2.204 1.543m / s按标准塔径圆整后，为 D=1.0m 塔截面积为 A TD 2 0.785m 2 T4实际空塔气速为 u=1.033/0.785=1.316 m/s2、 精馏塔有效高度的计算精馏段有效高度为 Z 精＝（ N 精－1）H T ＝（ 20-1 ）*0.4 ＝7.6m提馏段有效高度为 Z 提＝（N 提－1）H T ＝（9-1）*0.4 ＝3.2m 在进料板上方开 2 人孔，其高度为 0.8m 故精馏塔有效高度为 Z ＝ N 精 +N 提+0.8*2 ＝ 12.4m六）塔板主要工艺尺寸的计算1、 溢流装置计算因塔径 D ＝ 1.0m ，可选用单溢流弓形降液管，采用凹形受液盘，各项计算如下： ⑴塔长 l W =0.66D=0.66m ⑵溢流堰高度 h W 由 h W ＝ h L -h OW 选用平直堰，堰上液层高度 h OW近似取 E ＝ 1，则2.84 *1*(8.56*104*3600)23 7.93m1000 0.66取板上清液层高度 h L ＝ 60mm故h w 60*10 3 7.93*10 3 52.07 * 10 3m ⑶弓形降液管宽度 W d 和截面积 A f由 l w /D=0.66, 查图得A f /A T =0.0722 W d /D=0.124A f 0.0722* A T 0.0567m 2 W d 0.124D 0.124m验算液体在降液管中停留时间3600A f H T L h3600* 0.05467*0.40 26.5s 5s8.56*10 4* 3600故降液管设计合理4* 1.033* 1.5430.948m/ show2.84 E(L h )23 1000 l whow⑷降液管底隙高度 h 0七）筛板的液体力学验算1、 塔板压降 ⑴干板阻力 h c 计算故 h c 0.051(109.7.2732)2(18.1125) 0.0448液注h 0L h则h 0取u 0＝0.08m / s3600* l w u 08.56* 10 4 *3600 0.016m 0.006m3600* 0.66* 0.08故降液管底隙设计合理选用凹形受液盘，深度 h w =50mm2、 塔板布置⑴塔板的分块因 D ≥ 800mm ，故塔板采用分块式，且分为 3 块⑵边缘区宽度确定 取 W S W S 0.065m WC0.035m⑶开孔面积 A aA a 2(x r 2x 22rsin 1801x其中，x(W d W s ) 0.5 (0.124 0.065) 0.311mW c 0.50.035 0.465m故A a 2(0.311 0.46520.31122 * 0.4652sin 18010.311) 0.532m 20.465⑷筛孔计算及其排列 本例所处理的物系无腐蚀性，可选用δ＝ 3mm 碳钢板，取筛孔直径d 0=5mm筛孔按正三角形排列，取孔中心距 t 为 t ＝ 3d 0＝ 15 mm1.155A a 1.155*0.532筛孔数目 n 为 nt 2 开孔率为 ＝0.90（7 d 0 ）2 气体通过阀孔的气速为2731个0.01520.907*(0.005)210.1% 0.0151.033 V su0A 0 0.101*0.53219.23m/s干板阻力 h c 0.051( u0 )2( V )C0 L由 d 0/ δ＝ 3/5=1.667, 得 C 0＝0.772⑵气体通过液层的阻力 h l 计算 h l ＝ β h L uaA T A f1.0331.418m/ s 0.785 0.0567 F 0 1.418 1.15 1.52Kg查图得，β =0.59 故h l h L (h w h ow ) 0.59(52.07* 10 3 7.93*10 3) 0.0354 m 液柱⑶液体表面张力的阻力 h 计算 液体表面张力所产生的阻力 h 由下式计算 4L 4* 35.7*10 30.00359m 液柱L gd 0 812*9.81* 0.005气体通过每层塔板的液柱高度 h P 可按下式计算，即 h P =h c +h l +h σ h P =0.0448+0.0354+0.00359=0.084m 液柱 气体通过每层塔板的压降为 P h p L g 0.084 * 812 * 9.81 667.45 0.7KPa(设计允许值) 2、 液面落差 对于筛板塔， 的影响。
乙醇_水精馏塔设计说明
⼄醇_⽔精馏塔设计说明符号说明：英⽂字母Aa---- 塔板的开孔区⾯积，m2A f---- 降液管的截⾯积, m2A T----塔的截⾯积 mC----负荷因⼦⽆因次C20----表⾯张⼒为20mN/m的负荷因⼦d o----阀孔直径D----塔径e v----液沫夹带量 kg液/kg⽓E T----总板效率R----回流⽐R min----最⼩回流⽐M----平均摩尔质量 kg/kmolt m----平均温度℃g----重⼒加速度 9.81m/s2F----阀孔⽓相动能因⼦ kg1/2/(s.m1/2)h l----进⼝堰与降液管间的⽔平距离 mh c----与⼲板压降相当的液柱⾼度 mh f----塔板上⿎层⾼度 mh L----板上清液层⾼度 mh1----与板上液层阻⼒相当的液注⾼度 m ho----降液管底隙⾼度 m h ow----堰上液层⾼度 mh W----溢流堰⾼度 mh P----与克服表⾯张⼒的压降相当的液注⾼度 mH-----浮阀塔⾼度 mH B----塔底空间⾼度 mH d----降液管内清液层⾼度 mH D----塔顶空间⾼度 mH F----进料板处塔板间距 m H T·----⼈孔处塔板间距 mH T----塔板间距 ml W----堰长 mLs----液体体积流量 m3/sN----阀孔数⽬P----操作压⼒ KPa△P---压⼒降 KPa△Pp---⽓体通过每层筛的压降 KPa N T----理论板层数u----空塔⽓速 m/sV s----⽓体体积流量 m3/sW c----边缘⽆效区宽度 mW d----⼸形降液管宽度 mW s ----破沫区宽度 m希腊字母θ----液体在降液管内停留的时间 s υ----粘度 mPa.sρ----密度 kg/m3σ----表⾯张⼒N/mφ----开孔率⽆因次X`----质量分率⽆因次下标Max---- 最⼤的Min ---- 最⼩的L---- 液相的V---- ⽓相的m----精馏段n-----提馏段D----塔顶F-----进料板W----塔釜⼀、概述⼄醇~⽔是⼯业上最常见的溶剂，也是⾮常重要的化⼯原料之⼀，是⽆⾊、⽆毒、⽆致癌性、污染性和腐蚀性⼩的液体混合物。
精馏塔强度使用说明材料模板
一、设计任务1. 结构设计任务完成各板式塔的总体结构设计，绘图工作量折合A1图共计4张左右，具体包括以下内容：⑴各塔总图1张A0或A0加长； ⑵各塔塔盘装配及零部件图2张A1。
2. 设计计算内容完成各板式塔设计计算说明书，主要包括各塔主要受压元件的壁厚计算及相应的强度校核、稳定性校核等内容。
二、设计条件1. 塔体内径mm 2000=i D ，塔高m 299.59H i =；2.设计压力p c =2.36MPa ，设计温度为=t 90C ︒；3. 设置地区：山东省东营市，基本风压值q 0=480Pa ，地震设防烈度8度，场地土类别III 类，地面粗糙度是B 类；4. 塔内装有N=94层浮阀塔盘；开有人孔12个，在人孔处安装半圆形平台12个，平台宽度B=900mm ，高度为1200mm ；5. 塔外保温层厚度为δs =100mm ，保温层密度ρ2=3503m /kg ；三、设备强度及稳定性校核计算1. 选材说明已知东营的基本风压值q 0=480Pa ，地震设防烈度8度，场地土类别III 类；塔壳与裙座对接；塔内装有N=94层浮阀塔盘；塔外保温层厚度为δs =100mm ，保温层密度ρ2=3503m /kg ；塔体开有人孔12个，在人孔处安装半圆形平台12个，平台宽度B=900mm ，高度为1200mm ；设计压力 p c =2.36MPa ，设计温度为=t 90C ︒；壳3mm ，裙座厚度附加量2mm ；焊接接头系数取为0.85；塔内径mm 2000=i D 。
通过上述工艺条件和经验，塔壳和封头材料选用Q345R 。
对该塔进行强度和稳定计算。
2. 主要受压元件壁厚计算本部分应包括常压塔的主要筒体及椭圆封头等重要受压元件的壁厚计算，裙座厚度先按经验值取。
l塔壳和封头材料选用Q345R[MPa 185][,325)(t .20p eL ==σR R (16<≤δ36)] 直径mm 2000=i D 段圆筒及封头： 圆筒：15.12mm 36.285.01852200036.2][2ci c =-⨯⨯⨯=-=p D p tφσδ 封头：mm 06.1536.25.085.018521200036.25.0][2ci c h =⨯-⨯⨯⨯⨯=-=p K D p tφσδ 经圆整后，塔壳厚度取为22mm ，封头厚度取为24mm ，裙座壳厚度取为18mm 。
精馏塔说明书
精馏塔说明书一、产品介绍精馏塔是一种用于分离液体混合物的设备，广泛应用于化工、石油、食品等领域。
本说明书将详细介绍精馏塔的结构、工作原理、操作方法以及注意事项。
二、结构与工作原理精馏塔主要由塔体、进料口、出料口、塔板、冷凝器、再沸器等组成。
其工作原理是基于物质的沸点差异，通过加热和冷凝的方式实现液体混合物的分离。
具体来说，精馏塔内的液体混合物经过加热后，部分组分会蒸发并随上升蒸汽进入塔顶的冷凝器，在那里被冷却液化。
而未蒸发的组分会继续留在塔内，通过再沸器加热后再次蒸发，如此反复，直至达到所需的分离效果。
三、操作方法1、开启前检查：检查精馏塔及相关设备是否完好，管道、阀门有无泄漏，冷凝器、再沸器是否正常工作。
2、开启进料口：将待分离的液体混合物加入进料口，注意流量控制，保持稳定。
3、开启加热系统：根据需要调整再沸器的加热温度，使液体混合物在塔内蒸发并上升至冷凝器。
4、开启冷凝器：调整冷凝器的冷却水流量，使上升的蒸汽在冷凝器中被液化。
5、收集产品：将冷凝器下方收集到的液体产品通过出料口导出。
6、调整操作参数：根据实际分离效果，调整加热温度、进料流量等参数，以达到最佳分离效果。
四、注意事项1、操作过程中要保持设备密封性良好，防止泄漏。
2、严格控制加热温度，防止过热引起物料分解或设备损坏。
3、定期检查设备及相关管道，发现泄漏或其他异常情况应及时处理。
4、在操作过程中要保持安全距离，避免直接接触高温设备和液体。
5、如遇紧急情况，应立即停车并采取相应措施。
五、维护与保养1、定期检查设备及相关管道的密封性，发现泄漏应及时处理。
2、定期清理设备内部杂物及沉积物，保持设备清洁。
3、定期检查加热系统和冷却系统的工作情况，确保设备正常运行。
4、根据实际使用情况，适时调整设备的操作参数，以达到最佳分离效果。
5、在停车期间，应对设备进行全面检查和维护，确保设备良好运行。
六、常见问题及解决方案1、分离效果不佳：可能是由于加热温度、进料流量等参数调整不当所致。
过程设备设计精馏塔毕业设计说明书
前言这次毕业设计是学生在大学期间的最后一次运用4年所学的知识，进行的一个综合性设计。
作为过程装备与控制工程专业的本科生，不仅需要牢固掌握基本的理论知识，还要在设计，实践的过程中学会应用。
正因为如此，认真地去做设计肯定对将来的工作的一次练兵，为今后的发展起到铺垫作用。
课题题目是Φ4500mm常压塔机械设计。
工作介质是原油，地点武汉，最高工作温度360℃，最高工作压力为0.15Mpa。
此常压蒸馏塔应用于炼油工艺过程中期，是最常用的一种单元设备之一。
由于原油具有其独特性，因此在设计时也很有必要去注意一些实际问题。
本设计说明书介绍了设计的主要过程,包括设计的思路。
从材料的选取，结构参数设计和选型，厚度计算，强度与稳定性校核，开孔补强设计，以及主要零部件的制造工艺等，都有基本的叙述。
为做到设计的正确性，合理性，就要严格按照设计原则进行，所有数据必须经过查表和计算得到，同时要考虑实际中存在的问题，比如安装吊运、检修等。
考虑到设备和生产的经济性,设计中遵循最优原则,即在满足基本要求的前提下最大限度地提高经济性和效率。
此书是对整个设计过程的记录以及整合。
全书分为五章,与装配图紧密相连,互成整体。
这次设计工作是由陈世民同学在何家胜副教授的指导以及同学的帮助合作下完成的,在此对提供过帮助的老师和同学表示谢意！但是由于设计者水平有限,肯定会有不妥甚至错误之处,如有发现,请读者指正为谢!编者2010.06.01摘要原油常压蒸馏作为原油加工的一次加工工艺，在原有加工流程中占有举足轻重的作用，其运行的好坏直接影响到整个原有加工的过程。
而在蒸馏加工的过程中最重要的分离设备就是常压塔。
因此，常压塔的设计好坏对能否获得高收益，搞品质的成品油油着直接的影响。
本次设计的常压塔是原油炼制工艺过程的中期塔设备。
设计时要考虑实际要求，遵循塔设备的设计原则，要经历需求分析、目标界定、总体结构设计、零部件结构设计、参数设计和设计实施这几个过程。
精馏塔设计说明书(最全)
引言塔设备是化学工业，石油化工，生物化工，制药等生产过程中广泛采用的传质设备。
根据塔内气液接触构件的结构形式，可分为板式塔和填料塔两大类。
板式塔为逐级接触式气液传质设备，塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡形式或喷射形式通过塔板上的液层，正常条件下，气相为分散相，液相为连续相，气相组成呈阶梯变化，它具有结构简单，安装方便，压降低，操作弹性大，持液量小等优点，被广泛的使用。
本设计的目的是分离苯—甲苯的混合液，故选用板式塔。
设计方案的确定和流程说明1.塔板类型精馏塔的塔板类型共有三种：泡罩塔板，筛孔塔板，浮阀塔板。
浮阀塔板具有结构简单，制造方便，造价低等优点，且开孔率大，生产能力大，阀片可随气流量大小而上下浮动，故操作弹性大，气液接触时间长，因此塔板效率较高。
本设计采用浮阀塔板。
2. 加料方式加料方式共有两种：高位槽加料和泵直接加料。
采用泵直接加料，具有结构简单，安装方便等优点，而且可以引入自动控制系统来实时调节流量及流速。
故本设计采用泵直接加料。
3. 进料状况进料方式一般有两种：冷液进料及泡点进料。
对于冷液进料，当进料组成一定时，流量也一定，但受环境影响较大；而采用泡点进料，不仅较为方便，而且不受环境温度的影响，同时又能保证精馏段和提馏段塔径基本相等，制造方便。
故本设计采用泡点进料。
4. 塔顶冷凝方式苯和甲苯不反应，且容易冷凝，故塔顶采用全凝器，用水冷凝。
塔顶出来的气体温度不高，冷凝后的回流液和产品无需进一步冷却，选用全凝器符合要求。
5. 回流方式回流方式可分为重力回流和强制回流。
本设计所需塔板数较多，塔较高，为便于检修和清理，回流冷凝器不适宜塔顶安装，故采用强制回流。
6. 加热方式加热方式分为直接蒸气和间接蒸气加热。
直接蒸气加热在一定回流比条件下，塔底蒸气对回流液有稀释作用，从而会使理论塔板数增加，设备费用上升。
故本设计采用间接蒸气加热方式。
7. 操作压力苯和甲苯在常压下相对挥发度相差比较大，因此在常压下也能比较容易分离，故本设计采用常压精馏。
精馏塔设计说明书
精馏塔设计说明书1.1 塔型选择根据生产任务，若按年工作日330天，每天开动设备24小时，由于产品粘度较小，流量较大，为减少造价，降低生产过程中压降和塔板液面落差的影响，提高生产效率，选用浮阀塔。
1.2 有关的工艺计算 1.2.1 精馏塔的物料衡算以年工作日为330天，每天开车24小时计，进料量为：3200000101104/3302422.86F kmol h ⨯==⨯⨯由全塔的物料衡算方程可写出： 总物料 F D W =+易挥发组分 F D W Fx Dx Wx =+将0.1736,0.8182,0.0004,1104FD W kmolx x x F h ====代入全塔物料衡算方程得：D=234 kmol h ，W=870 kmol h塔顶易挥发组分的回收率=100%99.99%DFDx Fx ⨯= 塔底难挥发组分的回收率=(1)100%95.28%(1)W F W x F x -⨯=-1.2.2 塔板数的确定1.2.2.1 最小回流比及操作回流比的确定由于是泡点进料，0.1736e F x x ==，即过点(0.1736,0.1736)做直线0.1736x =交平衡线于点e ，由点e 可读得0.495e y =，因此：min 0.81820.4951.00560.4950.1736D e e e x y R y x --===--R (适宜)=(1.1~2)min R所以可取操作回流比 1.5R =理论塔板数的确定精馏段操作线方程：10.60.32711D n n n x Ry x x R R +=+=+++ 提馏段操作线方程：1 2.490.0006n m W m L W y x x x L W L W+''=-=-''--回流比R=1，则 1.557.8986.835kmol L RD h ==⨯=；因为是饱和液体进料，则q=1，86.835273.4360.235kmol L L F h'=+=+=q 线方程：0.1736x =在~y x 相图中分别画出上述直线，利用图解法可以求出T N =13 块(含塔釜)其中，精馏段11块，提馏2段块。
精馏塔(浮阀塔)设计说明书
第一章 物料衡算与操作线方程1.1间接蒸汽加热方式下的物料恒算总物料衡算 F D W =+易挥发组分的物料衡算 F D W Fx Dx Wx =+式中：F ，D ,W —进料、馏出液和釜残液的流量，/kmol hF x —进料中易挥发组分的组成，摩尔分率 D x —馏出液中易挥发组分的组成，摩尔分率 W x —釜残液中易挥发组分的组成，摩尔分率苯的摩尔质量为78，甲苯的摩尔质量为92. 进料组成 35/35/65/AF A BM x M M =+ 35/7835/7865/92=+ 0.3884= 釜残液组成 2/2/98/AW A BM x M M =+ 2/782/7898/92=+ 0.02351=馏出液组成 99.8/99.8/0.2/AD A B M x M M =+99.8/7899.8/780.2/92=+0.9983= 塔顶馏出液的平均摩尔质量 0.998780.0029278.023D M =⨯+⨯=塔顶馏出液的流量 75.31094.34/3002478.0238D kmol h ⨯==⨯⨯ 全塔物料衡算 F D W =+ F DWF x D x W x =+ 代入相关数据得：252.47/F kmol h =，158.13/W kmol h =1.2精馏段操作线方程1.2.1最小回流比的确定对理想物系或对理想物系偏离不大的情况，最小回流比可直接由下式求得min D q q qx y R y x -=-其中：由以下两式联立求解：1(1)xy xαα=+-11F q q x qy x q q =+++ 选择饱和液体进料，故1q =，q F x x =根据塔顶和塔底组成0.9983F x =，0.02351W x =在苯-甲苯混合液的t x y --附图1中分别查出塔顶和塔底温度为分别为80.15D T C =︒, 109W T C =︒;然后查表1,110.6C ︒和105C ︒时苯和甲苯的饱和蒸汽压表1 不同温度下苯和甲苯的饱和蒸汽压用内插法求得80.15D T C =︒, 109W T C =︒时苯和甲苯的饱和蒸汽压，计算塔顶和塔底的相对挥发度A α和B α80.15D T C =︒时8580.158580.1116.9116.9101.33A P ο--=-- 得 101.49A P kPa ο= 8580.158580.1464640B P ο--=-- 得 96.95B P kPa ο= 塔顶相对挥发度 101.492.5340.06A DB P P οοα===109W T C =︒时110.6109110.6105240240204.2A P ο--=-- 得 229.7A P kPa ο= 110.6109110.6105101.33101.3386B P ο--=-- 得 96.95B P kPa ο= 塔底相对挥发度 229.772.3796.95A WB P P οοα===塔的平均相对挥发度2.45m α===表2 不同温度下苯和甲苯的组成()2.450.38840.60871(1)1 2.4510.3884q q q x y x αα⨯===+-+-⨯最小回流比为 m i n 0.99830.60871.770.60870.3884D q q qx y R y x --===-- 1.2.2适宜回流比的确定根据设计经验，一般物系的适宜回流比为 R = (1.1-2.0) min R 取min 22 1.77 3.54R R ==⨯= 1.2.3操作线方程 精馏段操作线方程10.77970.219911D n n n x Ry x x R R +=+=+++ 提馏段操作线方程''''1''m m w m w L W L qF Wy x x x x L W L W L qF W L qF W ++=-=---+-+-''1 1.36920.00868m m y x +=-第二章 理论塔板数的确定本次设计采用直角梯级图解（M.T.图解法）将逐板计算过程在x y -相平衡图上进行，分别用平衡线和操作线代替平衡方程和操作线方程，用图解理论板的方法代替逐板计算法，则大大简化了求解理论板的过程。
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一、设计任务1. 结构设计任务完成各板式塔的总体结构设计，绘图工作量折合A1图共计4张左右，具体包括以下内容：⑴各塔总图1张A0或A0加长； ⑵各塔塔盘装配及零部件图2张A1。
2. 设计计算内容完成各板式塔设计计算说明书，主要包括各塔主要受压元件的壁厚计算及相应的强度校核、稳定性校核等内容。
二、设计条件1. 塔体内径mm 2000=i D ，塔高m 299.59H i =；2.设计压力p c =2.36MPa ，设计温度为=t 90C ︒；3. 设置地区：山东省东营市，基本风压值q 0=480Pa ，地震设防烈度8度，场地土类别III 类，地面粗糙度是B 类；4. 塔内装有N=94层浮阀塔盘；开有人孔12个，在人孔处安装半圆形平台12个，平台宽度B=900mm ，高度为1200mm ；5. 塔外保温层厚度为δs =100mm ，保温层密度ρ2=3503m /kg ；三、设备强度及稳定性校核计算1. 选材说明已知东营的基本风压值q 0=480Pa ，地震设防烈度8度，场地土类别III 类；塔壳与裙座对接；塔内装有N=94层浮阀塔盘；塔外保温层厚度为δs =100mm ，保温层密度ρ2=3503m /kg ；塔体开有人孔12个，在人孔处安装半圆形平台12个，平台宽度B=900mm ，高度为1200mm ；设计压力 p c =2.36MPa ，设计温度为=t 90C ︒；壳3mm ，裙座厚度附加量2mm ；焊接接头系数取为0.85；塔内径mm 2000=i D 。
通过上述工艺条件和经验，塔壳和封头材料选用Q345R 。
对该塔进行强度和稳定计算。
2. 主要受压元件壁厚计算本部分应包括常压塔的主要筒体及椭圆封头等重要受压元件的壁厚计算，裙座厚度先按经验值取。
l塔壳和封头材料选用Q345R[MPa 185][,325)(t .20p eL ==σR R (16<≤δ36)] 直径mm 2000=i D 段圆筒及封头： 圆筒：15.12mm 36.285.01852200036.2][2ci c =-⨯⨯⨯=-=p D p tφσδ 封头：mm 06.1536.25.085.018521200036.25.0][2ci c h =⨯-⨯⨯⨯⨯=-=p K D p tφσδ 经圆整后，塔壳厚度取为22mm ，封头厚度取为24mm ，裙座壳厚度取为18mm 。
3. 原油分馏塔质量载荷的计算质量载荷包括：塔体、裙座质量01m ；塔内件如塔盘的质量02m ；保温材料的质量03m ；操作平台及扶梯的质量04m ；操作时物料的质量05m ；塔附件如人孔、接管、法兰等质量a m ；水压试验时充水的质量w m 。
塔体、裙座、封头质量01m =7850299.59)2044.2(414.322⨯⨯-⨯=65020.53kg 附属件质量a m =0.2501m =16255.13kg 则01m +a m =65020.53+16255.13=81275.66kg 塔内件质量02m =kg 2213775940.242=⨯⨯⨯π保温层质量03m =725.50350)044.2244.2(422⨯⨯-⨯π=11958.17kg操作平台及扶梯的质量04m =2112150)244.2044.4(422⨯⨯⨯-⨯π+299.5940⨯ =10372.46kg操作时物料的质量05m =94050.00.243972⨯⨯⨯⨯π=5861.90kg水压试验时充水的质量w m =69.161608)1257.12725.500.24(10002=⨯+⨯⨯⨯πkg塔设备在正常操作时的质量0m =01m +02m +03m +04m +05m +a m=131605.19kg塔设备在水压试验时的最大质量max m =01m +02m +03m +04m +w m +a m=287351.98kg塔设备在停工检修时的质量min m =01m +022.0m +03m +04m +a m=108033.69kg将塔高分成9段，每段的质量列于表1中。
表1 kg【注】塔内构件浮阀塔盘的质量每m 2质量为75kg 计算平台质量按每m 2为150kg 计算 笼式扶梯质量按每m 为40kg 计算4. 分段相关参数说明将塔沿高度分成9段，在裙座开孔处及裙座和筒体连接处作为分段点，筒体以上每10m 平均分段。
具体参数见下图1所示。
图15. 风载荷与风弯矩的计算因1529/>=D H 而且高度H >30m ,因此要同时计算顺风向和横风向载荷。
（1）顺风向水平风力计算塔设备第一自振周期EImH T 419.71=)(6479.144030i D D E H m -=πs 539.2)2044.2(14.310101.9159.29919.3160516479.144653=-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=塔设备第二自振周期EImH T 42285.0=)(64285.044030i D D E H m -=π s404.0)2044.2(14.310101.9159.29919.31605164285.044653=-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=塔设备第三自振周期EImH T 43102.0=)(64102.044030i D D E H m -=π s 145.0)2044.2(14.310101.9159.29919.31605164102.044653=-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯= 因地面粗糙度是B 类，基本风压01q q =塔设备中第i 计算段所受的水平风力按下式计算：ei i i i i D l q f K K P 021=式中各参数按线性插值由标准查得，计算结果列于表2表2(2)顺风向弯矩计算0-0截面风弯矩:2(.....)2()2(2456789912331221100l l l l l l P l l l P l l P l P M w ++++++++++++=- =N.mm 10100.69⨯I-I 截面风弯矩：)2(.....)2(223456789923322l l l l l l l lP l l P l P M W +++++++++++=I -I =N.mm 10964.59⨯ II-II 截面风弯矩：)7800176602(.....)7800176602/5(5)2780017660(5678994-+++++++-++-=I I -I I l l l l l P l P P M W =N.mm 10806.49⨯III-III 截面风弯矩:)8500176002(.....)8500176602(2850017660567899554-+++++++-++-=I I I -I I I l l l l l P lP P M W =N.mm 10700.49⨯ （3）横风向振幅计算临界风速计算：t a c S T D v 11=2.0539.2244.2⨯=s /m 42.4= t a c S T D v 22=2.0404.0244.2⨯=s /m 77.27= 共振判别：设计风速0265.1q f v v t H ==48077.1265.1⨯⨯=s /m 87.36= 因为12c c v v v >>，故应同时考虑第一振型和第二振型的振动。
横风塔顶振幅：雷诺数vDa 69Re =224487.3669⨯⨯=561041071.5⨯>⨯=时，2.0=L C当α111)(/Hc c v v H H =0)87.3642.4(16.01≈=时，56.11=λ 阻尼比取为01.0=ζ 截面惯性矩)(64440i D D I -=π41044mm 1014.7)20002044(6414.3⨯=-⨯=横风塔顶振幅9114211104.49-⨯=IE H v D C Y tc a L T ζλρ 910542101014.71091.101.04.4956.15929942.425.122442.0-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=m 0319.0=（4）横风向弯矩计算共振时临界风速风压作用下的顺风向风力列于表3中表3顺风向弯矩：0-0截面风弯矩:)2(.....)2()2(2123456789912331221100l l l l l l l l lP l l l P l l P l P M cw +++++++++++++++=- =N.mm 10281.18⨯I-I 截面风弯矩：)2(.....)2(223456789923322l l l l l l l lP l l P l P M cw +++++++++++=I-I =N.mm 10252.18⨯ II-II 截面风弯矩：)7800176602(.....)7800176602(2780017660456789955-+++++++-++-=I I-I I l l l l l P lP P M cw =N.mm 10002.18⨯III-III 截面风弯矩:)8500176602(.....)8500176602(2850017660567899554-+++++++-++-=I I I-I I I l l l l l P lP P M cw =N.mm 10980.08⨯横风向弯矩：0-0截面：19112100)2(k k k k T cah m Y T M φπ∑=-=9210763.20319.0)539.214.32(⨯⨯⨯⨯= N.mm 10398.58⨯=I-I截面：192121)800()2(k k k k T cah m Y T Mφπ-=∑=I-I 9210710.20319.0)539.214.32(⨯⨯⨯⨯= N.mm 10294.58⨯=II-II 截面: 194121)7800()2(k k k k T cah m Y T M φπ-=∑=I I-I I9210242.20319.0)539.214.32(⨯⨯⨯⨯==4.380X108Nmm III-III 截面: 194121)8500()2(k k k k T cah m Y T M φπ-=∑=I I I-I I I9210195.20319.0)539.214.32(⨯⨯⨯⨯=N.mm 10288.48⨯=组合风弯矩: 0-0截面：N.mm10548.5)()(N.mm10100.6820020090000⨯=+⨯==----cw ca W ewM M M MN.mm 10100.69⨯=I-I 截面：N.mm10440.5)()(N.mm10964.58229⨯=+⨯==I -I I -I I -I I-I cw ca W ewM M M MN.mm 10964.59⨯=II-II 截面：N.mm10493.4)()(N.mm10806.48229⨯=+⨯==I I -I I I I -I I I I -I I I I-I I cw ca W ewM M M MN.mm 10806.49⨯=III-III 截面：N.mm10399.4)()(N.mm10700.48229⨯=+⨯==I I I -I I I I I I -I I I I I I -I I I I I I-I I I cwcaW ewM M M MN.mm 10700.49⨯=6. 地震弯矩计算地震设防烈度8度，取16.0max =α； 因场地土类别III 类，则特性周期s 55.0=g T 阻尼比取为01.0=ξ 阻尼调整系数ξξη7.106.005.012+-+=519.1=衰减指数ξξγ+-+=5.005.09.0=0.978地震影响系数max 211)(αηαγT T g =0544.016.0519.1)539.255.0(978.0=⨯⨯= 则0-0截面的地震弯矩：gH m mgH M E 012100135163516αα==-=592999.8 19.1316050544.03516⨯⨯⨯⨯N.mm 10902.19⨯= I-I 截面的地震弯矩:)41410(17585.35.25.35.111I I I-I +-=h H h H Hmg M E αN.mm 10866.19⨯= II-II 截面的地震弯矩:)41410(17585.35.25.35.111I I I I I I -I I +-=h H h H Hmg M E αN.mm 10552.19⨯= III-III 截面的地震弯矩:)41410(17585.35.25.35.111I I I I I I I I I -I I I +-=h H h H Hmg M E αN.mm 10521.19⨯= 以上计算是按塔设备基本振型的结果，此塔1530/>=D H 且高度大于20m ，故还必须考虑高振型的影响。