【正文】 ................. 26 I 摘要 篩板塔是傳質(zhì)過程常用的塔設(shè)備， 在化工，石油，能源等行業(yè)的應(yīng)用中處于 板式塔應(yīng)用的重要 地位。 本次論文以介質(zhì)的性質(zhì)、溫度和壓強(qiáng)，以及公稱直徑和當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境 為設(shè)計條件，綜合考慮各方面的因素選定 板式篩板塔 ，具體步驟主要包括 殼體 、封頭 壁厚的 設(shè)計與 較核， 基礎(chǔ)環(huán)板，裙座 等零部件的設(shè)計 關(guān)鍵詞 ： 精 餾 。吸收 。浮閥塔 。塔板 。 Abstract The plate column is an equipment in which liquid and mass contacted with each other and transferred progressively. Several layers of horizontal tower plate are placed in a cylindrical shell at a certain distance. There are many sieves on the tower plates. Each layer of the tower plate is equipped with a down er. Gas and liquid phases contact with each other gradually within the tower plates. The position of the two phases goes through a laddertype change along the tower. As the gas velocity in the empty tower of the plate tower is high, the plate tower has large production capacity, stable power, low cost and is easy to maintain and clean. Keyword： distillation。absorption。float valve column。column plates。 1 第 1 章 浮閥塔國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及應(yīng)用 浮閥塔研究現(xiàn)狀 應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用現(xiàn)狀 浮閥塔是 20世紀(jì) 50 年代開發(fā)的一種新塔型，其特點(diǎn)是在篩板塔基礎(chǔ)上，在每個篩孔除安裝一個可上下移動的閥片。當(dāng)篩孔氣速高時，閥片被頂起上升，空速低時，閥片因自身重而下降。閥片升降位置隨氣流量大小自動調(diào)節(jié)，從而使進(jìn)入夜層的氣速基本穩(wěn)定。又因氣體在閥片下側(cè)水平方向進(jìn)入液層，既減少液沫夾帶量，又延長氣液接觸時間，故收到很好的傳質(zhì)效果。 浮閥 塔結(jié)構(gòu)簡單，制造費(fèi)用便宜，并能適應(yīng)常用的物料狀況，是化工 、 煉油 行業(yè)中使用最廣泛的塔型之一。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 浮閥塔作為化工、煉油行業(yè)中廣泛應(yīng)用的塔型之一，得到全世界的認(rèn)可。無論是中國還是國外，大型化工行業(yè)都對浮閥塔做了很多的研究。隨著對浮閥塔等一系列板式塔的研究，逐漸對塔進(jìn)行結(jié)構(gòu)和技術(shù)操作上的改造，讓塔的效率和制造成本得到了降低，同時，更加新型的塔設(shè)備也在孕育之中。 本文涉及的內(nèi)容、目的以及意義 本文涉及的內(nèi)容 本文主要內(nèi)容是對乙醇 水分離設(shè)備 — 浮閥塔的設(shè)計。在已知的條件和數(shù)據(jù)之下，計算塔高、壁厚，然后進(jìn)行各種校核：風(fēng)載荷校核、地震載荷校核、筒體應(yīng)力校核、補(bǔ)強(qiáng)等。對塔盤的設(shè)計和計算式非 常關(guān)鍵的一步，也是整個塔設(shè)計中最復(fù)雜的一步。最后是選擇標(biāo)準(zhǔn)件，比如吊住，除沫器等等，根據(jù)已有的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇，最后進(jìn)行塔體的整合，形成完整的浮閥塔。 本文的目的 通過對塔設(shè)備的涉及，對《過程裝備設(shè)計》課程有更加深入的理解和認(rèn)知，同時也將課堂知識運(yùn)用到實(shí)際設(shè)計問題中來。 2 本文的意義 化工原理課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生化工設(shè)計能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計使我們初步掌握化工設(shè)計的基礎(chǔ)知識、設(shè)計原則及方法；學(xué)會各種手冊的使用方法及物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)的查找方法和技巧；掌握各種結(jié)果的校核，能畫 出工藝流程、塔板結(jié)構(gòu)等圖形。在設(shè)計過程中不僅要考慮理論上的可行性，還要考慮生產(chǎn)上的安全性、經(jīng)濟(jì)合理性。 在設(shè)計過程中應(yīng)考慮到設(shè)計的業(yè)精餾塔具有較大的生產(chǎn)能力滿足工藝要求，另外還要有一定的潛力。節(jié)省能源，綜合利用余熱。經(jīng)濟(jì)合理，冷卻水進(jìn)出口溫度的高低，一方面影響到冷卻水用量。另一方面影響到所需傳熱面積的大小。即對操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用均有影響，因此設(shè)計是否合理的利用熱能 R等直接關(guān)系到生產(chǎn)過程的經(jīng)濟(jì)問題。 3 4 第 2 章 概述 設(shè)計概述 整個設(shè)計過程大略如下： 全塔高 H估算 —— 塔頂空間高度 HD計算 —— 塔釜空間高度 HB計算—— 加料板板間距 HF， 計算 —— 人 孔布置 —— 筒體 、 封頭厚度 計算 —— 質(zhì)量載荷分析 —— 自振周期 計算 —— 風(fēng)載荷與風(fēng)彎矩計算 —— 地震載荷與地震彎矩計算 —— 筒體強(qiáng)度與穩(wěn)定性校核—— 基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計 —— 地腳螺栓設(shè)計 —— 各種補(bǔ)強(qiáng)。通過“計算、校核”兩大核心步驟，讓所有部件都得到相應(yīng)的計算，標(biāo)準(zhǔn)件直接選取。 設(shè)計選材 操作壓力 MPa 介質(zhì) 水，乙醇 設(shè)計壓力 MPa 介質(zhì)特性 易燃 中度危害 操作溫度 ℃ 200 壓力容器類別 I 類（ D1） 設(shè)計溫度 ℃ 120 地震基本烈度 8 設(shè)計風(fēng)壓 N/㎡ 350 地震分組 第一組 焊接接頭系數(shù) Ⅱ 殼體材料 16MnR 場地土粗糙類別 B 裙座材料 Q235AF 保溫層材料與厚度 mm 巖棉 /100 腐蝕裕量 mm 2mm 平均壓力 MPa ~ 本章小結(jié) 塔設(shè)計的過程其實(shí)在已有的資料中已經(jīng)非常詳細(xì)了，但是每每在自己做的過程中卻會出現(xiàn)這樣那樣的小錯誤，比如字母標(biāo)號，公式混雜，符號混淆等等。還有個重要問題就是，在處理數(shù)據(jù)的時候會用到很多的標(biāo)準(zhǔn)，即便能查到這些標(biāo)準(zhǔn)，但是不確定標(biāo)準(zhǔn)是不是最新的。 5 計算名稱 計算過程 計算結(jié)果 總體形式 第 3 章 校核計算 總體形式 塔體結(jié)構(gòu)設(shè)計 全塔高 H估算 （ 1）塔頂空間高度 HD 取塔頂空間高度為 HD＝ 1300mm （ 2） 塔釜空間高度 HB 取最后一塊塔盤距塔釜液面間距為 1400mm，則塔釜空間高度為 1400 HD＝ 1300mm HB=3000mm 6 全塔高 H 估算 塔頂空間高度 HD 塔釜空間高度 HB 加料板板間距 HF 全 塔高 筒體厚度 封頭厚度 ＋ 2021－ 400＝ 3000mm （ 3） 加料板板間距 HF 取加料板板間距為 450mm （ 4）人孔布置 在塔頂空間布置一人孔，塔釜空間布置一人孔，精餾段、提餾段各布置一人孔。 全 塔高 H 0 0 1 3 0 0 1 7 7 1 2 4 5 0 2 7 0 0 3 0 0 0 2 0 0 01 7 5 5 0 m m ??＝ 4 ＋ ＋ （ ＋ － － ） ＋ ＋ ＋＝ 筒體高 H 1755 0 00 2021 1515 0 m mˊ＝ － 4 － ＝ 筒體、封頭厚度 [1] 筒體厚度 筒體材料選取 16MnR，設(shè)計溫度 t＝ 120℃ ，設(shè)計壓力 pc＝ 假設(shè)筒體壁厚為 3 ~16mm，則 [σ] t＝ 189MPa， [σ] ＝ 189MPa， ReL＝ 345MPa 焊接接頭系數(shù) φ ＝ 0 . 9 1 6 0 0 4 . 4 9 4 32 [ ] 2 1 8 9 0 . 8 5 0 . 9citcPD mmPd sf 180。= = = 創(chuàng) 按剛度要求，筒體所需最小厚度為 m i nm in 2 2 1 6 0 0 3 . 2 , 3 m m1 0 0 0 1 0 0 0iD mm 且dd180。= = ?= 加上鋼板負(fù)偏差 C1＝ ，腐蝕裕量 C2＝ 2mm[2]，并圓整為 δ n＝8mm e n 1 2C C 8 0 .3 2 5 .7 m m??＝ － － ＝ － － ＝ 封頭厚度 封頭材料選取 16MnR，設(shè)計溫度 t＝ 120℃ ，設(shè)計壓力 pc＝ ，[σ] t＝ 189MPa citcPD 0 . 9 1 6 0 0 3 . 8 1 4 m m2 [ ] 0 . 5 P 2 1 8 9 1 . 0 0 . 5 0 . 9sfd 180。== 創(chuàng) ?= 加上鋼板負(fù)偏差 C1＝ ，腐蝕裕量 C2＝ 2mm,并圓整為 δ n＝ 8mm HF=450mm H 15150mmˊ＝ = min = e .7mm?＝ 5 = 7 載荷分析 筒體、封頭、裙座質(zhì)量 塔內(nèi)件質(zhì) 保溫層質(zhì)量 操作平臺及扶梯質(zhì) 操作時物料的質(zhì)量 e n 1 2C C 8 0 .3 2 .7 m m??＝ － － ＝ － － ＝ 5 載荷分析 [3] 質(zhì)量載荷分析 （ 1）筒體、封頭、裙座質(zhì)量 m01 查得 DN＝ 1200mm，直邊高度 25mm 的封頭質(zhì)量 m1＝ [4] 筒體質(zhì)量 2 i nm D H 7 8 5 0 1 .6 0 .0 0 8 1 5 .1 k g? ? ? ?? ? ? ?＝ ˊ＝ ＝ 裙座質(zhì)量 3 i nm D h 785 0 1 .6 08 2 kg? ? ? ?? ? ? ?＝ ＝ ＝ （ 2）塔內(nèi)件質(zhì)量 m02 202m 1 . 6 2 4 7 5 3 6 1 9 . 1 1 5 k g4p= 創(chuàng) ? （ 3）保溫層質(zhì)量 m03 2203m 2 0 0 + 2 2 . 9 0 . 1 2 0 0 k g4（ 1 . 8 1 6 1 . 6 1 6 ） 1 5 . 1 5 = 1 7 4 9 . 4 9 2 8p= 創(chuàng)創(chuàng) ? （ 4）操作平臺及扶梯質(zhì)量 m04 平臺質(zhì)量 ? ? ? ?221 1m = 0 . 8 + 0 . 1 + 0 . 9 0 . 8 + 0 . 1 1 5 0 4 2 2 9 0 . 2 22???? ? ? ? ??? 離地面 2m高度以下采用開式直線扶梯， 2m 以上采用籠式直線扶梯 扶梯質(zhì)量 ? ?2m = 2 20 + 17 .5 5 2 40 = 66 2 kg?? 04 1 2m =m +m =2 290 .22 +6 6 2 = 295 2 kg （ 5）操作時物料的質(zhì)量 m05 2205m = 1 . 6 2 4 7 0 + 1 . 6 1 . 5 7 5 + 0 . 5 8 6 4 8 5 0 = 6 5 6 7 . 9 9 7 k g44?? ??? ? ? ? ? ????? （ 6）塔附件質(zhì)量 ma ma＝ 3500kg （ 7）充水質(zhì)量 mw 2wm = 2 0 . 5 8 6 4 + 1 . 6 1 5 . 1 1 0 0 0 = 3 1 5 3 3 . 1 5 k g4???? ? ? ????? （ 8）偏心質(zhì)量 me 2m kg＝ 3m .334kg＝ 631 02m 361 kg= 03m = 04m =05m =65 67 .997 kg wm =17362kg 8 塔附件質(zhì)量 充水質(zhì)量 偏心質(zhì)量 正常操作時的質(zhì)量 水壓試驗(yàn)時的最大質(zhì)量 me＝ 1300kg 正常操作時的質(zhì)量 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 a em = m + m m + m + m + m + m = 5 7 5 4 .7 0 7 + 3 6 1 9 .1 1 5 + 1 7 4 9 .4 9 2 8 + 2 9 5 2 .2 2 + 6 5 6 7 .9 9 7 + 3 5 0 0 + 1 0 0 0 = 2 5 1 4 3 .5 3 2 k g? 水壓試驗(yàn)時的最大質(zhì)量 m a x 01 02 03 04 w a em = m + m m + m + m + m + m