过程装备与控制工程专业 优秀(论文)

XXXX大学设计说明书题目： 2.6万吨/年乙烯精馏塔设计院系：机械工程学院___ ____________ 专业：过程装备与控制工程专业_____ 班级：学生姓名：-----指导教师：_论文提交日期：2005年6月25 日论文答辩日期：2005年6月27 日内容摘要塔设备是化工、石油等工业中广泛使用的重要生产设备。

塔设备的基本功能在于提供气、液两相以充分接触的机会，使质、热两种传递过程能够迅速有效地进行；还要能使接触之后的气、液两相及时分开，互不夹带。

塔设备主要应用在石油化工行业，其种类很多，比如有常压塔，加压塔及减压塔，还有按单元操作分有精馏塔，吸收塔，萃取塔，反应塔，填料塔，干燥塔等。

本次设计的是2.6万吨乙烯精馏塔，在本次设计中主要包括三大方面的内容：一是工艺计算，二是强度及稳定性的计算，三是专题部分。

第一部分主要进行了物料衡算，塔内物件尺寸的确定，各种管径的确定，附属设备的选择等等。

第二部分在强度及稳定性计算中，计算出塔器的各部分质量，对塔的三个危险截面进行校核，主要是质量载荷，风载荷和地震载荷的计算。

还要进行补强的计算。

最后是专题部分，即吊柱的选用与校核。

关键词：板式塔精馏设备填料塔AbstractTower equipment is the important production equipment that chemical industry , petroleum ,etc. used extensively in industry. The basic function of the tower equipment lies in offering the angry , chance in order to be fully contacted of two phase of liquid , make the quality , two kinds of hot transmittance process can go on promptly and efficiently ; Can is it exposed to gas , liquid two phase after separate in time , carry each other secretly to make also. The tower equipment is applied to the trade of petrochemical industry mainly, there is a lot of its kind , for example there are atmospheric pressure towers, pressurize in the tower and reduce pressure in the tower, operate and divide rectifying tower according to the unit , absorb the tower, lie between and suck the tower, extract the tower , the reaction tower, dry tower ,etc..The one that designed is 2 this time. The rectifying tower of 60,000 tons of ethylene, design main content including three major respects in China this time: First, the craft is calculated, second, the calculation of the intensity and stability, third, thematic part. First part Be regarded as the weighing apparatus of the supplies mainly, the sureness of the size of the things in the tower, the sureness of different pipe diameters, choice of the accessory equipment ,etc..Second part In the intensity and stability are calculated , calculate out every part of quality of the tower device , check three dangerous sections of the tower, mainly quality load, the calculation with loaded wind load and earthquake. Mend strong calculation. It is a thematic part finally, namely hang the exertion and check of the post.Keywords: Tray Tower Distilling Equipment Packed tower目录塔设备概述 (1)第一部分：工艺计算 (3)第一节物料衡算 (3)1)塔顶产品量 (3)2)塔釜,塔顶流量及组成 (3)第二节确定塔温 (4)1）塔釜温度的确定 (4)2）塔顶温度的确定 (5)3）进料温度 (5)第三节塔板数的计算 (6)1）确定最小回流比 (6)2）确定最小理论板数 (7)4）实际塔板数 (7)5）确定进料板位置 (8)第四节塔径计算 (8)1）精馏段塔径 (8)2）提馏段塔径 (12)第五节塔内物件的工艺尺寸 (12)第六节流体力学验算 (14)1）气体流过塔板的压降 (14)2)液泛校核 (15)3）沫夹夹带情况 (15)第七节安全操作范围和操作线 (16)1）精馏段 (16)2）提馏段 (17)第八节附属设备的选择 (18)1）全凝器的选择 (18)2) 再沸器的选择 (19)3) 回流泵的选择 (19)第九节管径设计 (20)第二部分强度及稳定性计算 (21)第一节圆筒和封头的厚度和强度计算 (21)第二节载荷的计算 (22)1) 质量载荷的计算: (22)2) 塔的自振周期 (24)3）地震载荷及地震弯矩的计算 (24)4）风载荷和风弯矩计算： (25)5) 最大弯矩 (27)第三节应力校核 (28)1) 圆筒应力校核： (28)2) 裙座壳轴向应力校核： (29)第四节基础环结构设计及校核 (30)1）基础环 (30)2）地脚螺栓计算： (31)3）肋板计算： (31)4）盖板计算： (32)第五节补强计算 (33)1）塔顶蒸汽出孔 (33)2)人孔的补强计算 (34)3)进料管接管补强 (35)第三部分吊柱的强度计算 (36)1）设计载荷 (36)2)曲杆部分的校核 (36)2）柱的校核 (37)参考文献 (38)附录英文翻译 (1)致谢 (6)塔设备概述塔设备是化工、石油等工业中广泛使用的重要生产设备。

塔设备的基本功能在于提供气、液两相以充分接触的机会，使质、热两种传递过程能够迅速有效地进行；还要能使接触之后的气、液两相及时分开，互不夹带。

因此，蒸馏和吸收操作可在同样的设备中进行。

根据塔内气液接触部件的结构型式，塔设备可分为板式塔与填料塔两大类。

板式塔内沿塔高装有若干层塔板(或称塔盘)，液体靠重力作用由顶部逐板流向塔底，并在各块板面上形成流动的液层；气体则靠压强差推动，由塔底向上依次穿过各塔板上的液层而流向塔顶。

气、液两相在塔内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。

填料塔内装有各种形式的固体填充物，即填料。

液相由塔顶喷淋装置分布于填料层上，靠重力作用沿填料表面流下；气相则在压强差推动下穿过填料的间隙，由塔的一端流向另一端。

气、液在填料的润湿表面上进行接触，其组成沿塔高连续地变化。

目前在工业生产中，当处理量大时多采用板式塔，而当处理量较小时多采用填料塔。

蒸馏操作的规模往往较大，所需塔径常达一米以上，故采用板式塔较多；吸收操作的规模一般较小，故采用填料塔较多。

板式塔结构简图浮阀塔板的结构原理1——气体出口2——液体入口3——塔壳4——塔板5——降液管6——出口溢流偃7——气体入口8——液体出口浮阀塔板的结构特点是在塔板上开有若干个阀孔，每个阀孔装有一个可上下浮动的阀片，阀片本身连有几个阀腿，插入阀孔后将阀腿底脚拨转90°，以限制阀片升起的最大高度，并防止阀片被气体吹走。

阀片周边冲出几个略向下弯的定距片，当气速很低时，由于定距片的作用，阀片与塔板呈点接触而坐落在阀孔上，在一定程度上可防止阀片与板面的粘结。

操作时，由阀孔上升的气流经阀片与塔板间隙沿水平方向进入液层，增加了气液接触时间，浮阀开度随气体负荷而变，在低气量时，开度较小，气体仍能以足够的气速通过缝隙，避免过多的漏液；在高气量时，阀片自动浮起，开度增大，使气速不致过大。

浮阀塔板的优点是结构简单、造价低，生产能力大，操作弹性大，塔板效率较高。

其缺点是处理易结焦、高粘度的物料时，阀片易与塔板粘结；在操作过程中有时会发生阀片脱落或卡死等现象，使塔板效率和操作弹性下降。

塔设备主要有三个参数作为其性能好坏的评价指标，即通量、分离效率和操作弹性。

通量是指单位塔截面的生产能力，其表征塔设备的处理能力和允许的空塔气速。

分离效率是指单位压力降的分离效果，板式塔以板效率表示，填料塔以等板高度表示。

操作弹性即塔的适应能力，表现为对处理物料的适应性和对气液负荷波动的适应性。

塔的通量大、分离效率高、操作弹性大，塔的性能就好。

第一部分：工艺计算第一节物料衡算1)塔顶产品量按7200小时/年考虑，摩尔流量(C2H4):7200*05.281010*6.234=128.74kmol/h2) 塔釜,塔顶流量及组成表1 进料各组分组成及性质选择乙烯为轻关键组分，乙烷为重关键组分，比乙烯沸点低的甲烷是轻组分，比乙烷沸点高的丙烯是重组分，两关键组分挥发度相差较大，且两者是相邻组分，为清晰分割情况，比重关键组分还重的丙烯在塔顶不出现，比请关键组分还轻的甲烷在塔顶不出现。

这样塔顶馏出液由甲烷乙烯和少量乙烷组成。

塔釜由丙烯乙烷和少量乙烯组成。

规定：塔顶乙烷含量，<0.01塔釜乙烯含量〈0.03即 xD C2H6=0.001, xwC2H4=0.003表2在全塔内对乙烯进行物料衡算：F=D+W……………………1） f×0.88989=129.78×0.992+w0.000303FXF =DYXD+WX w……2） f=129.78+w解得 W=14.9424kmol/h F=144.72kmol/h则塔顶塔釜摩尔分率及摩尔流量列于表3表3 塔顶塔釜摩尔分率及摩尔流量第二节确定塔温1）塔釜温度的确定查P-T-K图，计算 yi=∑K i X i=1假设泡点温度为20℃则可查烃类P-T-K得C2H4、C2H6、C3H6、CH4得Ki依次为20.5, 16,4.6, 7.6代入得∑yi=∑=xiki*0.00303×20.5+0.9474×16+0.04954×4.6+7.6=15.4>1 说明此泡点温度过高。