【正文】 乙烯裝置中脫戊塔裝置的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目 錄第1章 緒論 1 石油化工中塔設(shè)備的作用及發(fā)展 1 塔設(shè)備的分類及結(jié)構(gòu)簡介 1 乙烯裝置脫戊塔工藝流程簡介 2 精餾塔設(shè)計(jì) 2 精餾設(shè)備的選擇 2 控制方案的選擇 3第2章 設(shè)計(jì)方案 4 4 4 5 5第3章 塔的工藝計(jì)算 6 精餾塔的物料衡算 6 精餾塔工藝條件及物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 7 精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算 10 塔板主要工藝尺寸的計(jì)算 11第4章 塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 19 19 19 19第5章 塔的強(qiáng)度計(jì)算 21 21 21 22 22 25 25 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36第6章 輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 37 人孔 37 37 37 38 39結(jié) 論 41參考文獻(xiàn) 42I第1章 緒論 石油化工中塔設(shè)備的作用及發(fā)展塔設(shè)備是一類塔形的化工設(shè)備。具有一定形狀（截面大多是圓形）、一定容積、內(nèi)外裝置一定附件的容器。它也是化學(xué)工程領(lǐng)域的重要組成部分，是目前化工分離工程的首選裝置。它涉及精餾、吸收、解吸、萃取、洗滌、增濕以及冷卻等化工過程，涉足石油化工、煉油、化肥、精細(xì)化工、輕化工、環(huán)境保護(hù)，甚至冶煉、原子能等工業(yè)領(lǐng)域?；どa(chǎn)過程概括的講是由能量傳遞、質(zhì)量傳遞、熱量傳遞和反應(yīng)等過程所組成的。塔設(shè)備則是通過其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)使氣（汽）液兩相或液液之間充分接觸，進(jìn)行質(zhì)量傳遞和熱量傳遞。塔設(shè)備雖然有諸多優(yōu)點(diǎn)，但并不是萬能的。首先，其持液量小反而使設(shè)備自控困難；其次，多側(cè)線出、進(jìn)料不易；另外不易采用中間換熱操作。因此，塔設(shè)備今后的研究與發(fā)展方向應(yīng)趨于；（1）填料塔與板式塔的復(fù)合塔型；（2）用規(guī)整填料塔改造板式塔實(shí)現(xiàn)節(jié)能增產(chǎn)，擴(kuò)大規(guī)整填料的應(yīng)用領(lǐng)域與范圍；（3）新型填料塔大型內(nèi)件的研制；（4）對(duì)現(xiàn)有板型的開發(fā)利用，而新版型的開發(fā)研究將趨緩?？偟膩碇v，人們對(duì)塔設(shè)備的研究旨在“提高處理能力和簡化結(jié)構(gòu)”前提下，保持一定的操作彈性和適當(dāng)?shù)膲毫?，盡量使成本降低[1]。 塔設(shè)備的分類及結(jié)構(gòu)簡介塔設(shè)備可以從不同的角度進(jìn)行分類，例如，按單元操作分類可分為精餾塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔、反應(yīng)塔和干燥塔；按塔的內(nèi)件結(jié)構(gòu)分為板式塔、填料塔、鼓泡塔和噴霧塔等。下面對(duì)最常用的板式塔和填料塔的原理及結(jié)構(gòu)做簡要介紹。板式塔中設(shè)有一定數(shù)量的塔盤，氣體從塔的下部進(jìn)入塔體，液體從塔的頂部（上部）進(jìn)入塔體；上升的氣體與下降的液體在每層塔盤上進(jìn)行傳質(zhì)。常用的板式塔盤有：篩板塔盤，浮閥塔盤，泡罩塔盤。填料塔中裝有一定高度的填料層，如所需填料層較高時(shí)，可將填料層分為幾段。液體沿填料表面呈膜狀向下流動(dòng)，氣體自下而上穿過填料層與膜狀液體接觸，進(jìn)行質(zhì)量傳遞。塔填料分為兩類：散堆填料和規(guī)整填料。散堆填料的材質(zhì)主要有金屬、塑料和陶瓷；規(guī)整填料的材質(zhì)主要有金屬薄板或絲網(wǎng)，以及塑料絲網(wǎng)[2]。 乙烯裝置脫戊塔工藝流程簡介 來自于裂解汽油的餾分含有一些非常有用的化工原料，它們是異戊二烯（ISP）環(huán)戊二烯（CPD）等。從這些原料出發(fā)可以合成許多高附加值的產(chǎn)品，一些大公司已經(jīng)從全球性的角度來考慮餾分綜合利用。餾分的化工利用可以分為燃料和化工兩大方面?；だ帽热剂侠玫慕?jīng)濟(jì)效益更好，是當(dāng)今，利用的重點(diǎn)，也是利用的商機(jī)所在。以分離提純后的各組分為原料，可以生產(chǎn)品種繁多的石油化學(xué)品，特種化學(xué)品，精細(xì)化學(xué)品和醫(yī)藥化學(xué)品。隨著新的下游產(chǎn)品不斷開拓，烴系列產(chǎn)品市場會(huì)越來越精氣。這無疑將推動(dòng)餾分的綜合利用上一個(gè)新的臺(tái)階。目前我國在碳五餾分綜合利用方面與美、日相比差距很大，國內(nèi)大型乙烯裝置都使用一部分裂解餾分作為裂解爐燃料。蒸汽裂解裝置中產(chǎn)生的裂解氣經(jīng)過分離出來的碳五以后的汽油組分作為脫戊塔的進(jìn)料，利用餾分與以后等重組分沸點(diǎn)不同，在脫戊塔中進(jìn)行氣液分離，使組分從以后的重組分中分離出來[3]。 精餾塔設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)是著重對(duì)回收工藝中的戊烷初精餾塔設(shè)計(jì)，完成塔器的工藝選型、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)，并繪制塔的裝配圖，也將對(duì)回收工藝說明和精餾塔設(shè)計(jì)兩部分進(jìn)行闡述。 精餾是分離液體混合物最常用的一種單元操作，所用設(shè)備主體核心設(shè)備是精餾塔，輔助設(shè)備包括再沸器、冷凝器、儲(chǔ)罐、預(yù)熱器及冷卻器。精餾塔是精餾裝置的主體核心設(shè)備，氣、液兩相在塔內(nèi)多級(jí)逆向接觸進(jìn)行傳質(zhì)、傳熱，實(shí)現(xiàn)混合物的分離。精餾塔是一圓形筒體，塔內(nèi)裝有多層塔板或填料，塔中部適宜位置設(shè)有進(jìn)料板。兩相在塔板上相互接觸時(shí)，液相被加熱，液相中易揮發(fā)組分向氣相中轉(zhuǎn)移；氣相被部分冷凝，氣相中難揮發(fā)組分向液相中轉(zhuǎn)移，從而使混合物中的組分得到高程度的分離。常規(guī)或簡單精餾塔設(shè)有一個(gè)進(jìn)料口，進(jìn)料位置將塔分為精餾段和提餾段兩段，而在塔頂和塔底分別引出一股產(chǎn)品。精餾塔內(nèi)，氣、液兩相的溫度和壓力自上而下逐漸增加，塔頂最低，塔底最高。精餾按操作過程可分為問歇精餾和連續(xù)精餾；按操作方式可分為：常減壓精餾、恒沸精餾、萃取精餾、反應(yīng)精餾、分子精餾，加鹽精餾和精密精餾等[4]。 精餾設(shè)備的選擇精餾裝置的核心為精餾塔。汽液兩相在在塔內(nèi)多級(jí)逆向接觸進(jìn)行傳質(zhì)、傳熱，實(shí)現(xiàn)混合物的分離。為保證精餾過程能穩(wěn)定高效的操作，適宜的塔型及合理的設(shè)計(jì)是十分關(guān)鍵的。為使精餾塔具有優(yōu)良的性能以滿足生產(chǎn)的需求，通?？紤]以下因素： 生產(chǎn)能力大：即單位塔截面大的氣液相流率，不會(huì)產(chǎn)生液泛等不正常流動(dòng)。效率高：氣液兩相在塔內(nèi)保持充分的密切接觸，具有較高的塔板效率或傳質(zhì)效率。 流體阻力?。毫黧w通過塔設(shè)備時(shí)阻力降小，可以節(jié)省動(dòng)力費(fèi)用，在減壓操作是時(shí)，易于達(dá)到所要求的真空度。 有一定的操作彈性：當(dāng)氣液相流率有一定波動(dòng)時(shí)，兩相均能維持正常的流動(dòng)，而且不會(huì)使效率發(fā)生較大的變化。 結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，安裝檢修方便。 能滿足某些工藝的特性：腐蝕性，熱敏性，起泡性等[5]。 控制方案的選擇現(xiàn)代工業(yè)的一個(gè)重要特點(diǎn)是裝置的大型化，生產(chǎn)過程中的高度自動(dòng)化，生產(chǎn)過程自動(dòng)化是生產(chǎn)裝置平穩(wěn)高效安全可靠運(yùn)行的基本條件和重要保證。工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)包括生產(chǎn)過程的各種工況信息的檢測轉(zhuǎn)換顯示及控制。過程控制與過程工藝條件幾個(gè)條件之間的內(nèi)在聯(lián)系密切相關(guān)，因此應(yīng)在工藝設(shè)計(jì)中提出一套適宜的控制方案。對(duì)于檢測參數(shù)往往涉及物料的流量，溫度、壓力等?？刂品桨笐?yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)的流程特點(diǎn)選擇[6]。 綜上所述，對(duì)于本設(shè)計(jì)的目標(biāo)和應(yīng)該注意的問題，本次設(shè)計(jì)將逐項(xiàng)展開。第2章 設(shè)計(jì)方案了解乙烯裝置中脫戊塔在整套裝置中的作用及工藝流程。 根據(jù)溫度、壓力、流量等操作參數(shù)對(duì)脫戊塔進(jìn)行工藝計(jì)算，確定出塔的 主要結(jié)構(gòu)尺寸。 對(duì)脫戊塔強(qiáng)度和穩(wěn)定性進(jìn)行校核，對(duì)輔助設(shè)施和附件進(jìn)行設(shè)計(jì)。繪制脫戊塔的總圖和零部件圖。 本次乙烯裝置脫戊塔設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)見表21所示。表21設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)壓力MPa 操作壓力MPa 設(shè)計(jì)溫度176。C190操作溫度176。C176操作介質(zhì)碳五、裂解汽油腐蝕裕量mm3焊縫接頭系數(shù)基本風(fēng)壓N/ m178。550抗震設(shè)防裂度 6安全閥定壓MPa 設(shè)計(jì)壽命 15年在本次設(shè)計(jì)中，需要完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、塔高、塔體壁厚的計(jì)算及強(qiáng)度校核和裙座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核等內(nèi)容。①結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括：塔底、塔盤、塔頂空間及人孔等設(shè)計(jì)，工藝管徑計(jì)算，保溫等結(jié)構(gòu)與尺寸確定。②塔體壁厚的計(jì)算及強(qiáng)度校核包括：依據(jù)設(shè)計(jì)壓力初定壁厚，再水壓試驗(yàn)應(yīng)力驗(yàn)證；確定危險(xiǎn)截面；開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算，進(jìn)行殼體重量，地震彎矩計(jì)算和偏心彎矩計(jì)算；水平風(fēng)彎矩，組合壓應(yīng)力、軸向拉計(jì)算進(jìn)行強(qiáng)度穩(wěn)定校核。③裙座結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度校核包括：裙座體、基礎(chǔ)環(huán)、地腳螺栓、裙座圈、焊縫等設(shè)計(jì)與校核。總的原則是盡可能多地采用先進(jìn)的技術(shù)，使生產(chǎn)達(dá)到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的要求，符合優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、安全、低能耗的原則，具體考慮以下幾點(diǎn)。滿足工藝和操作的要求:所設(shè)計(jì)出來的流程和設(shè)備能保證得到質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品。由于工業(yè)上原料的濃度、溫度經(jīng)常有變化，因此設(shè)計(jì)的流程與設(shè)備需要一定的操作彈性，可方便地進(jìn)行流量和傳熱量的調(diào)節(jié)。設(shè)置必需的儀表并安裝在適宜部位，以便能通過這些儀表來觀測和控制生產(chǎn)過程。滿足經(jīng)濟(jì)上的要求:要節(jié)省熱能和電能的消耗，減少設(shè)備與基建的費(fèi)用，如合理利用塔頂和塔底的廢熱，既可節(jié)省蒸汽和冷卻介質(zhì)的消耗，也能節(jié)省電的消耗?；亓鞅葘?duì)操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用均有很大的影響，因此必須選擇合適的回流比。冷卻水的節(jié)省也對(duì)操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用有影響，減少冷卻水用量，操作費(fèi)用下降，但所需傳熱設(shè)備面積增加，設(shè)備費(fèi)用增加。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)全面考慮，力求總費(fèi)用盡可能低一些。保證生產(chǎn)安全:生產(chǎn)中應(yīng)防止物料的泄露，生產(chǎn)和使用易燃物料車間的電器均應(yīng)為防爆產(chǎn)品。塔體大都安裝在室外，為能抵抗大自然的破壞，塔設(shè)備應(yīng)具有一定剛度和強(qiáng)度[7]。裂解汽油加氫裝置是乙烯裝置的下游裝置，因乙烯裝置的原料來源復(fù)雜和裂解條件不同，這都會(huì)引起裂解汽油組成和數(shù)量的變化，這些變化首先反映在前餾份部分(即和餾份)。若前