【正文】 分餾塔的常規(guī)設(shè)計畢業(yè)論文目錄 1 1 3 4 5 7 14 17 17 19 20 21 22 23 24 24 24 25 26 27 29 29 2封頭、裙座厚度計算 30 31 34 34 34 39 42 43 43 44（校核ⅡⅡ截面） 46 47 48 48 49 49總結(jié) 51參考文獻(xiàn) 52謝辭 53iii分餾塔（T1404）設(shè)計塔設(shè)備是化工、石油化工和煉油等生產(chǎn)中重要的設(shè)備之一。它可使氣（或汽）液或液液兩相之間進(jìn)行緊密接觸，達(dá)到相際傳質(zhì)傳熱的目的?？稍谒O(shè)備中進(jìn)行的常見的單元操作有：精餾、解吸、吸收和萃取等，此外，工業(yè)氣體的冷卻與回收、氣體的濕法凈制和干燥，以及兼有氣液兩相傳質(zhì)和傳熱的增濕、減濕等。在石油、化工等生產(chǎn)過程中，常常需要將混合物質(zhì)（氣態(tài)或液態(tài)）分離成為較純的物質(zhì)，通常采用精餾、吸收、萃取等方法。這些生產(chǎn)過程稱為物質(zhì)分離過程或物質(zhì)傳遞過程，它們大多是在塔設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行的。塔類設(shè)備的型式種類繁多，用途廣泛，是完成煉油加工過程或其他化工生產(chǎn)過程的主要場所。塔設(shè)備一般都具有龐大的外形，設(shè)備直徑最多可達(dá)十多米，高度達(dá)數(shù)十米，金屬重量達(dá)數(shù)百噸，通常安裝在露天。目前石油煉廠和化工生產(chǎn)裝置中，%.塔設(shè)備所耗用的鋼材重量在各類工藝設(shè)備中所占的比例也較多，%，%。因此，塔設(shè)備的設(shè)計和研究，對石油、化工等工業(yè)的發(fā)展起著重要的作用。目前石油煉廠中應(yīng)用最多的塔設(shè)備是各種分餾塔，也叫精餾塔。精餾過程的實質(zhì)是利用混合物中各組分具有不同的揮發(fā)度。即在同一溫度下，各組分的飽和蒸汽壓不同這一性質(zhì)，使液相中的輕組分轉(zhuǎn)移到汽相中，汽相中的重組分轉(zhuǎn)移到液相中，從而達(dá)到分離的目的。因此精餾塔操作的好壞直接關(guān)系到石油化工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益在化工廠、石油化工廠和煉油廠中，塔設(shè)備的性能對于整個裝置的產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量、生產(chǎn)能力和消耗定額，以及三廢處理和環(huán)境保護(hù)等各個方面都有重大的影響，據(jù)有關(guān)資料報道，塔設(shè)備的投資費(fèi)用占整個工藝設(shè)備投資費(fèi)用的較大比例，（見表11），它所消耗的鋼材重量在各類工藝設(shè)備中也屬較多（見表12），因此，隨著石油化工的迅速發(fā)展，塔設(shè)備的設(shè)計和研究受到化工、煉油等行業(yè)的極大重視。 表11化工生產(chǎn)裝置中塔設(shè)備所占投資比例裝置名稱塔設(shè)備化工和石油化工煤油和煤化工人造纖維藥物和制藥油脂工業(yè)油漆和涂料橡膠%%%%%%%表12化工生產(chǎn)裝置中塔設(shè)備所占的質(zhì)量比例化工裝置名稱塔設(shè)備質(zhì)量所占百分比化工設(shè)備名稱塔設(shè)備質(zhì)量所占百分比250萬噸/年常壓蒸餾250萬噸/年常減壓蒸餾60萬噸及120萬噸/年催化裂化~7萬噸及6萬噸/年芳烴抽提10萬噸/年苯 8萬噸/年氯乙烯~塔又稱塔器，用以使氣體與液體、氣體與固體、液體與液體或液體與固體密切接觸，并促進(jìn)其相互作用，以完成化學(xué)工業(yè)中熱量傳遞和質(zhì)量傳遞過程。所采用材料必須對被處理的物料具有耐腐蝕性能，并按其所能承受的壓力進(jìn)行設(shè)計。根據(jù)其結(jié)構(gòu)可分為板式塔和填料塔二類。常用的有泡罩塔、填料塔、篩板塔、淋降板塔、浮閥塔、凱特爾塔、槽形塔（S型塔）、舌型塔、穿流柵板塔、轉(zhuǎn)盤塔以及導(dǎo)向篩板塔等。并且應(yīng)用于蒸餾、吸收、萃取、吸附等操作。作為主要用于傳質(zhì)過程的塔設(shè)備，首先必須使氣液兩相充分接觸，以獲得較高的傳質(zhì)效率。此外，為了滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，塔設(shè)備還得考慮下列各項要求：（1） 生產(chǎn)能力大。在較大的氣液流速下，仍不致發(fā)生大量的霧沫夾帶、攔液或液泛等破壞正常操作的現(xiàn)象。（2） 操作穩(wěn)定、彈性大。當(dāng)塔設(shè)備的氣液負(fù)荷量有較大的波動時，仍能在較高的傳質(zhì)效率下進(jìn)行穩(wěn)定的操作。并且塔設(shè)備應(yīng)保證能長期連續(xù)操作。（3） 流體流動的阻力小，即流體通過塔設(shè)備的壓力降小。這將大大節(jié)省生產(chǎn)中的動力消耗，以降低經(jīng)濟(jì)操作費(fèi)用。對于減壓蒸餾操作，較大的壓力降還將使系統(tǒng)無法維持必要的真空度。（4） 結(jié)構(gòu)簡單，材料耗用量小，制造和安裝容易。這可以減少基建過程中的投資費(fèi)用。（5） 耐腐蝕和不易堵塞，方便操作，調(diào)解和檢修。事實上，對于現(xiàn)有的任何一種塔型，都不可能完全滿足上述的所有要求，僅在某些方面具有獨(dú)到之處。人們對于高效率大生產(chǎn)能力，穩(wěn)定操作和低壓力降的追求，推動著塔設(shè)備新結(jié)構(gòu)型式的不斷出現(xiàn)和發(fā)展。在石油加工工業(yè)中，分餾塔是必不可少的設(shè)備，它的作用是把含有多種沸點不同的烴類按沸點的高低進(jìn)行分段或分離。這種分離效率的高低主要由塔身的層數(shù)和塔板的結(jié)構(gòu)來決定。目前煉油廠精餾塔的塔板有多種類型，但無論哪一類型，都包括有四個基本部分：每一塔板都有特制的一些開孔，可供下一層塔板上升的蒸汽從中穿過；每一塔板上都有高度的溢流堰，以保證塔板上有足夠厚的液層；每一塔板上都有溢流管，可供塔板上液體流向下一層；塔板上有足夠的面積和特殊的結(jié)構(gòu)，供蒸汽和液體之間充分接觸，以完成質(zhì)和熱的交換。塔設(shè)備的構(gòu)造主要包括以下幾個主要方面：(1) 塔體 塔體是塔設(shè)備的外殼。常見的塔體石油等直徑等壁厚的圓筒合作為頭蓋和帝蓋的橢圓形封頭所組成。隨著化工裝置的大型化，漸有采用不等徑的不等壁厚的塔體。塔體滿足的工藝條件（如溫度，壓力，塔徑和塔高等）下的強(qiáng)度、剛度外，還應(yīng)考慮風(fēng)力、地震、偏心載荷所引起的強(qiáng)度剛度問題，以及吊裝，運(yùn)輸，檢驗，開停工等的影響。對于板式塔來說，塔體的不垂直度和彎曲度，將直接影響塔盤的水平度（這指標(biāo)對板式塔效率的影響是十分明顯的），為此，在塔體的設(shè)計zhon，制造，檢驗，運(yùn)輸和吊裝等環(huán)節(jié)中，都應(yīng)嚴(yán)格保證達(dá)到有關(guān)要求，不使其超差。(2) 塔體支座 塔體支座是塔體安放到基礎(chǔ)上的連接部分，它必須保證塔體坐落在確定的位置上進(jìn)行正常的工作。為此，它應(yīng)當(dāng)具有足夠的強(qiáng)度，能承受各種操作情況下的全塔重量，以及風(fēng)力，地震等引起的載荷。最常用的塔體支座是裙式支座（簡稱為裙座）。(3) 除沫器 除沫器用于捕集夾帶在氣液中的液滴。使用高效的除沫器，對于回收貴重物料，提高分離效率，改造塔后設(shè)備的操作狀況，以及減少對環(huán)境的污染等，都是非常必要的。(4) 接管 塔設(shè)備的接管是用以連接工藝管路，把塔設(shè)備與相關(guān)設(shè)備連成系統(tǒng)，按接管的用途，分為進(jìn)液管、出液管、進(jìn)氣管、出氣管、回流管、側(cè)線抽出管和儀表管等。(5) 人孔和手孔 人孔和手孔一般都是為了安裝，檢修檢查和裝填填料的需要而設(shè)置的。在板式塔和填料塔中，各有不同的設(shè)置要求。(6) 吊耳 塔設(shè)備的運(yùn)輸和安裝，特別是在設(shè)備大型化后，往往是工廠基建工地上一項舉足輕重的任務(wù)。為吊裝方便，可在塔設(shè)備上焊以吊耳。(7) 吊柱 在塔頂設(shè)置吊柱是為了在安裝和檢修時，方便塔內(nèi)件的運(yùn)送。泡罩塔是1813年Cellier提出的，它在化工生產(chǎn)中一直占有重要的地位。從1832年開始用于釀造工業(yè)，是出現(xiàn)較早并獲得廣泛應(yīng)用的一種塔型。工業(yè)規(guī)模的填料塔始于1881年的蒸餾操作中，1904年才用于煉油工業(yè)，當(dāng)時的填料是碎磚瓦、小石塊和管子縮節(jié)等。20世紀(jì)初，隨著煉油工業(yè)的發(fā)展和石油化學(xué)工業(yè)的興起，塔設(shè)備開始被廣泛采用，并逐漸積累了有關(guān)設(shè)計、制造、安裝、操作等方面的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗。當(dāng)時，煉油工業(yè)中多用泡罩塔，無機(jī)酸堿工業(yè)則以填料塔為主，則篩板塔因當(dāng)時尚無精確的設(shè)計方法和操作經(jīng)驗，故未能廣泛使用。20世紀(jì)中期，為了適應(yīng)各種化工產(chǎn)品的生產(chǎn)和發(fā)展，不僅需要新建大量的塔，還得對原有得塔設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，故而陸續(xù)出現(xiàn)了一批能適應(yīng)各方面要求的新塔型。這一時期發(fā)展的塔盤如下。1 泡罩型（1）條形泡罩塔盤。（2）單流式泡罩塔盤（uniflux tray），亦稱S形塔盤。2 篩板型（1）有溢流的柵板塔盤。（2）波紋篩板塔盤（ripple tray）。3 浮閥型（1）條形浮閥塔盤（nutter float valve tray）。（2）重盤式浮閥塔盤（ballast valve tray）。（3）A型和T型的圓盤形浮閥塔盤（flexitray）。4 噴射型（1）文丘里階梯式塔盤（benturi kaskade tray）。（2）條孔網(wǎng)狀塔盤（kittel tray）。（3）舌形塔盤（jet tray）。（4）導(dǎo)向浮閥塔盤。這批新型塔盤的出現(xiàn)，不僅為創(chuàng)建綜合性能更好的塔型打開了思路，而且為接著發(fā)生的設(shè)備大型化后選擇塔型指出了方向。在此期間，許多學(xué)者總結(jié)了塔設(shè)備長期操作的經(jīng)驗，并對篩板塔作了系統(tǒng)研究，認(rèn)為設(shè)計合理篩板塔，不僅保留了制造方便、用材省、處理能力大等優(yōu)點，而且操作負(fù)荷在較大范圍內(nèi)變動時，仍能保持理想的效率。近年來，隨著對篩板塔研究工作的不斷深入和設(shè)計方法的日趨完善，篩板塔已成為生產(chǎn)上最為廣泛采用的塔型之一。這一時期填料塔也進(jìn)入了一個新的發(fā)展階段。在瓷環(huán)填料，亦稱拉西環(huán)填料（Raschigring）被廣泛采用后，弧鞍形填料（Berl saddle）相繼問世，特別是出現(xiàn)了斯特曼（Stedman）填料后，更大大地促進(jìn)了規(guī)整填料的發(fā)展，其中有：帕納帕克（Panapak）填料、古德洛（Goodloe）填料、斯普雷帕克（Spraypak）填料等。同時，麥克馬洪（Mcmahon）填料、鮑爾環(huán)填料（Pall ring）、 狄克松環(huán)填料（Dixon ring）、坎農(nóng)（Cannon）填料和矩鞍形填料（Intalox saddle）等顆粒型填料也紛紛出現(xiàn)。除了各種填料大量涌現(xiàn)外，還發(fā)展了多管塔、乳化塔等被稱為高效填料塔德新塔型。從20世紀(jì)60年代起，由于化工機(jī)械制造業(yè)成功地解決了高壓離心式壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)動密封和高溫高壓廢熱鍋爐的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計等技術(shù)關(guān)鍵，使化肥和石油化工的生產(chǎn)，在能量綜合利用方面提高到一個新水平，繼而帶動了整個化學(xué)、煉油工業(yè)向大型化方向迅速發(fā)展。據(jù)有關(guān)資料報道，煉油裝置的年處理能力也達(dá)1000萬噸，年產(chǎn)60～90萬噸的乙烯工廠、60萬噸的甲醇工廠、45萬噸的氯