【正文】 28 塔體強度與穩(wěn)定性校核 .....................................................................................................32 塔的基本自振周期計算 ..............................................................................................32 地震載荷計算 ..............................................................................................................32 風載荷的計算 ..............................................................................................................35 各種載荷引起的軸向應力 ..........................................................................................38 筒體和裙座危險截面的強度與穩(wěn)定性校核 ..............................................................40 筒體和裙座水壓試驗應力校核 ..................................................................................41 基礎環(huán)厚度計算 .................................................................................................................43 地腳螺栓計算 .....................................................................................................................44 地腳螺栓計算承受的最大壓力 ..................................................................................44 地腳螺栓直徑 ..............................................................................................................44 裙座與塔殼連接焊縫驗算 ..........................................................................................44 開孔與孔補強計算 .............................................................................................................45 填料上下塔段連接部位的補強計算 ..........................................................................45 有效補強范圍 ..............................................................................................................46 有效補強面積 ..............................................................................................................46 接管的選用 .........................................................................................................................47 接管法蘭的選取 .................................................................................................................48第五章 塔設備的制造及安裝 .....................................................................................................50 制造要求 .............................................................................................................................50 組裝要求 .............................................................................................................................51 封口前的檢查 .....................................................................................................................52心得體會 .......................................................................................................................................53參考文獻 .......................................................................................................................................550 / 56第一章 緒論 設計題目苯－甲苯連續(xù)精餾塔的工藝設計（浮閥塔） 精餾及精餾流程精餾是多級分離過程，即同時進行多次部分汽化和部分冷凝的過程。因此可是混合物得到幾乎完全的分離。精餾可視為由多次蒸餾演變而來的。精餾操作廣泛用于分離純化各種混合物，是化工、醫(yī)藥、食品等工業(yè)中尤為常見的單元操作?；こ僧a(chǎn)中，精餾主要用于以下幾種目的:（1）獲得餾出液塔頂?shù)漠a(chǎn)品；（2）將溶液多級分離后，收集餾出液，用于獲得甲苯，氯苯等；（3）脫出雜質獲得純凈的溶劑或半成品，如酒精提純，進行精餾操作的設備叫做精餾塔。精餾過程中采用連續(xù)精餾流程，原料液經(jīng)預熱器加熱到指定溫度后，送入精餾塔的進料板，在進料板上與自塔頂上部下降的回流液體匯合后，逐板溢流，最后流入塔底再沸器中。在每層板上，回流液體與上升蒸汽互相接觸，進行熱和質的傳遞過程。操作時，連續(xù)地從再沸器取出部分液體作為塔底產(chǎn)品，部分汽化，產(chǎn)生上升蒸汽，依次通過各層塔板。塔頂蒸汽進入冷凝器中被全部冷凝，并將部分冷凝液用泵送回塔頂作為回流液體，其余部分經(jīng)冷卻器后被送出作為塔頂產(chǎn)品。根據(jù)精餾原理可知，單有精餾塔還不能完成精餾操作，必須同時擁有塔底再沸器和塔頂冷凝器，有時還有配原料液，預熱器、回流液泵等附屬設備，才能實現(xiàn)整個操作。 精餾的分類按操作方式可分為:間歇式和連續(xù)式，工業(yè)上大多數(shù)精餾過程都是采用連續(xù)穩(wěn)定的操1 / 56作過程?；ぶ械木s操作大多數(shù)是分離多組分溶液。多組分精餾的特點：⑴能保證產(chǎn)品質量，滿足工藝要求，生產(chǎn)能力大；⑵流程短，設備投資費用少；⑶耗能量低，收率高，操作費用低；⑷操作管理方便。 精餾塔的工作原理塔設備的工作原理是通過內(nèi)部結構使氣液兩相或液液之間充分接觸，實現(xiàn)質量傳遞和熱量傳遞。它是一種重要的單元操作設備，在石油化工、煉油、醫(yī)藥及環(huán)境保護等工業(yè)部門應用廣泛。蒸餾裝置包括精餾塔，原料預熱器，蒸餾釜（再沸器） ，冷凝器，釜液冷卻器和產(chǎn)品冷卻器等設備。蒸餾過程按操作方式的不同，分為連續(xù)蒸餾和間歇蒸餾兩種流程。連續(xù)蒸餾具有生產(chǎn)能力大，產(chǎn)品質量穩(wěn)定等優(yōu)點，工業(yè)生產(chǎn)中以連續(xù)蒸餾為主。間歇蒸餾具有操作靈活、適應性強等優(yōu)點，適合于小規(guī)模、多品種或多種組分物系的初步分離。本設計主要內(nèi)容，主要是工藝設計部分，塔板的類型和選擇、操作壓力的選擇、精餾塔的物料衡算、確定塔高、塔徑、理論塔板數(shù)、全塔效率、塔頂及塔底產(chǎn)品的預分配、溢流裝置的設計、塔板流體力學驗算、氣相通過篩板塔的壓強降等。本次設計的題目是苯——甲苯連續(xù)精餾塔的工藝設計，選用篩板式塔。此塔具有生產(chǎn)能力較大、操作彈性大、液面落差也較小、壓力降小、結構簡單、造價低等特點，發(fā)展前途廣泛，主要應用于石油、化工、輕工、醫(yī)藥及環(huán)境保護等領域。 精餾操作的特點 從上述對精餾過程的簡單介紹可知，常見的精餾塔的兩端分別為汽化成分的冷凝和液體的沸騰的傳熱過程，精餾塔也就是一種換熱器。但和一般的傳熱過程相比，精餾操作又有如下特點：（1)沸點升高 2 / 56精餾的溶液中含有沸點不同的溶劑，在相同的壓力下溶液的蒸汽壓較同溫度下純?nèi)軇┑钠瘔旱?，使溶液的沸點高于醇溶液的沸點，這種現(xiàn)象稱為沸點的升高。在加熱汽化溫度一定的情況下，汽化溶液時的傳熱溫差必定小于加熱純?nèi)軇┑募儨夭?，而且溶液的濃度越高，這種影響也越顯著。（2)物料的工藝特性 精餾溶液本身具有某些特性，如某些物料在加入到溶液中時可與溶液中的某一組分或幾組分形成恒沸液等。如何利用物料的特性和工藝要求，選擇適宜的精流流程和設備是精餾操作彼此需要知道和必須考慮的問題。（3)節(jié)約能源 精餾汽化的溶劑量較大，需要消耗較大的加熱蒸汽。如何充分利用熱量提高加熱蒸汽的利用率是精餾操作需要考慮的另一個問題。 塔板的類型與選擇 塔板是板式塔的主要構件，分為錯流式塔板和逆流式塔板兩類 ，工業(yè)應用以錯流式 塔板為主，常用的錯流式塔板有：泡罩塔板、篩孔塔板和浮閥塔板。我們應用的是浮閥塔板，因為它是在泡罩塔板和篩孔塔板的基礎上發(fā)展起來的，它吸收了兩種塔板的優(yōu)點。它具有結構簡單，制造方便，造價低；塔板開孔率大，生產(chǎn)能力大；由于閥片可隨氣量變化自由升降，故操作彈性大，因上升氣流水平吹入液層，氣液接觸時間較長，故塔板效率較高。3 / 56第二章 精餾塔的設計任務 精餾塔的工藝參數(shù)1. 進精餾塔的料液含苯 35%(質量)，其余為甲苯。2. 產(chǎn)品的苯含量不得低于 98%（質量） 。3. 釜液中苯含量不得高于 %（質量） 。4. 生產(chǎn)能力為年（8000 小時）產(chǎn) 16 萬噸 98%（質量）的苯產(chǎn)品。5. 操作條件（1）精餾塔塔內(nèi)壓強 常壓（2）進料熱狀態(tài) 泡點（3）回流比 自選（4）加熱蒸汽 低壓飽和蒸汽（5）單板壓降 ≯（6）塔頂壓強 35kPa（表壓）6. 設備型式 浮閥塔。 設計內(nèi)容塔板數(shù)基礎數(shù)據(jù)的查取及估算，工藝過程的物料衡算及熱量衡算，理論，塔板效率，實際塔板數(shù)，板間距，塔徑，塔高，溢流裝置，塔盤布置，流體力學驗算，操作負荷性能圖及操作彈性等等。3. 精餾塔的機械設計選材，壁厚質量計算，載荷的校核，如地震載荷風彎距計算等，開孔補強等等。4. 主要附屬設備設計計算及選型4 / 56 工藝流程設計方案工藝流程：原料液由高位槽經(jīng)過預熱器預熱后進入精餾塔內(nèi)。操作時連續(xù)的從再沸器中取出部分液體作為塔底產(chǎn)品（釜殘液）再沸器中原料液部分汽化，產(chǎn)生上升蒸汽，依次通過各層塔板。塔頂蒸汽進入冷凝器中全部冷凝或部分冷凝，然后進入貯槽再經(jīng)過冷卻器冷卻。并將冷凝液借助重力作用送回塔頂作為回流液體，其余部分經(jīng)過冷凝器后被送出作為塔頂產(chǎn)品。為了使精餾塔連續(xù)的穩(wěn)定的進行，流程中還要考慮設置原料槽。產(chǎn)品槽和相應的泵,有時還要設置高位槽。為了便于了解操作中的情況及時發(fā)現(xiàn)問題和采取相應的措施，常在流程中的適當位置設置必要的儀表。比如流量計、溫度計和壓力表等，以測量物流的各項參數(shù)。5 / 56第三章 精餾塔的工藝設計計算 設計方案的確定 本設計任務為分離苯和甲苯二元混合物，故采用常壓下的連續(xù)精餾裝置。本設計采用泡點進料，將原料液通過預熱器加熱至泡點后送入精餾塔內(nèi)。塔頂上升蒸汽用全凝器冷凝，冷凝液在泡點溫度下一部分回流至塔內(nèi)進一步精餾，其余部分作為產(chǎn)品經(jīng)冷卻器冷卻后送入儲罐。該物系屬易分離物系，故采用的最小回流比較小，操作回流比取最小回流比的 倍。塔釜采用間接蒸汽加熱，塔釜產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送入儲罐。 精餾塔的物料衡算 原料液、塔頂和塔釜產(chǎn)品的摩爾分數(shù)苯的摩爾質量 kmol/g78?AM甲苯的摩爾質量 92B ????..592W? 原料液、塔頂和塔釜產(chǎn)品的平均摩爾質量 ????kg