【正文】 乙烯裝置中脫戊塔裝置的設計畢業(yè)論文目 錄第1章 緒論 1 石油化工中塔設備的作用及發(fā)展 1 塔設備的分類及結構簡介 1 乙烯裝置脫戊塔工藝流程簡介 2 精餾塔設計 2 精餾設備的選擇 2 控制方案的選擇 3第2章 設計方案 4 4 4 5 5第3章 塔的工藝計算 6 精餾塔的物料衡算 6 精餾塔工藝條件及物性數據的計算 7 精餾塔的塔體工藝尺寸計算 10 塔板主要工藝尺寸的計算 11第4章 塔的結構設計 19 19 19 19第5章 塔的強度計算 21 21 21 22 22 25 25 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36第6章 輔助結構設計 37 人孔 37 37 37 38 39結 論 41參考文獻 42I第1章 緒論 石油化工中塔設備的作用及發(fā)展塔設備是一類塔形的化工設備。具有一定形狀（截面大多是圓形）、一定容積、內外裝置一定附件的容器。它也是化學工程領域的重要組成部分，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、精細化工、輕化工、環(huán)境保護，甚至冶煉、原子能等工業(yè)領域?；どa過程概括的講是由能量傳遞、質量傳遞、熱量傳遞和反應等過程所組成的。塔設備則是通過其內部的結構使氣（汽）液兩相或液液之間充分接觸，進行質量傳遞和熱量傳遞。塔設備雖然有諸多優(yōu)點，但并不是萬能的。首先，其持液量小反而使設備自控困難；其次，多側線出、進料不易；另外不易采用中間換熱操作。因此，塔設備今后的研究與發(fā)展方向應趨于；（1）填料塔與板式塔的復合塔型；（2）用規(guī)整填料塔改造板式塔實現節(jié)能增產，擴大規(guī)整填料的應用領域與范圍；（3）新型填料塔大型內件的研制；（4）對現有板型的開發(fā)利用，而新版型的開發(fā)研究將趨緩?？偟膩碇v，人們對塔設備的研究旨在“提高處理能力和簡化結構”前提下，保持一定的操作彈性和適當的壓力降，盡量使成本降低[1]。 塔設備的分類及結構簡介塔設備可以從不同的角度進行分類，例如，按單元操作分類可分為精餾塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔、反應塔和干燥塔；按塔的內件結構分為板式塔、填料塔、鼓泡塔和噴霧塔等。下面對最常用的板式塔和填料塔的原理及結構做簡要介紹。板式塔中設有一定數量的塔盤，氣體從塔的下部進入塔體，液體從塔的頂部（上部）進入塔體；上升的氣體與下降的液體在每層塔盤上進行傳質。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，可將填料層分為幾段。液體沿填料表面呈膜狀向下流動，氣體自下而上穿過填料層與膜狀液體接觸，進行質量傳遞。塔填料分為兩類：散堆填料和規(guī)整填料。散堆填料的材質主要有金屬、塑料和陶瓷；規(guī)整填料的材質主要有金屬薄板或絲網，以及塑料絲網[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品，一些大公司已經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玫慕洕б娓?，是當今，利用的重點，也是利用的商機所在。以分離提純后的各組分為原料，可以生產品種繁多的石油化學品，特種化學品，精細化學品和醫(yī)藥化學品。隨著新的下游產品不斷開拓，烴系列產品市場會越來越精氣。這無疑將推動餾分的綜合利用上一個新的臺階。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。蒸汽裂解裝置中產生的裂解氣經過分離出來的碳五以后的汽油組分作為脫戊塔的進料，利用餾分與以后等重組分沸點不同，在脫戊塔中進行氣液分離，使組分從以后的重組分中分離出來[3]。 精餾塔設計本次設計是著重對回收工藝中的戊烷初精餾塔設計，完成塔器的工藝選型、結構設計和機械設計，并繪制塔的裝配圖，也將對回收工藝說明和精餾塔設計兩部分進行闡述。 精餾是分離液體混合物最常用的一種單元操作，所用設備主體核心設備是精餾塔，輔助設備包括再沸器、冷凝器、儲罐、預熱器及冷卻器。精餾塔是精餾裝置的主體核心設備，氣、液兩相在塔內多級逆向接觸進行傳質、傳熱，實現混合物的分離。精餾塔是一圓形筒體，塔內裝有多層塔板或填料，塔中部適宜位置設有進料板。兩相在塔板上相互接觸時，液相被加熱，液相中易揮發(fā)組分向氣相中轉移；氣相被部分冷凝，氣相中難揮發(fā)組分向液相中轉移，從而使混合物中的組分得到高程度的分離。常規(guī)或簡單精餾塔設有一個進料口，進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品。精餾塔內，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、反應精餾、分子精餾，加鹽精餾和精密精餾等[4]。 精餾設備的選擇精餾裝置的核心為精餾塔。汽液兩相在在塔內多級逆向接觸進行傳質、傳熱，實現混合物的分離。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計是十分關鍵的。為使精餾塔具有優(yōu)良的性能以滿足生產的需求，通?？紤]以下因素： 生產能力大：即單位塔截面大的氣液相流率，不會產生液泛等不正常流動。效率高：氣液兩相在塔內保持充分的密切接觸，具有較高的塔板效率或傳質效率。 流體阻力?。毫黧w通過塔設備時阻力降小，可以節(jié)省動力費用，在減壓操作是時，易于達到所要求的真空度。 有一定的操作彈性：當氣液相流率有一定波動時，兩相均能維持正常的流動，而且不會使效率發(fā)生較大的變化。 結構簡單，造價低，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]。 控制方案的選擇現代工業(yè)的一個重要特點是裝置的大型化，生產過程中的高度自動化，生產過程自動化是生產裝置平穩(wěn)高效安全可靠運行的基本條件和重要保證。工業(yè)自動化技術包括生產過程的各種工況信息的檢測轉換顯示及控制。過程控制與過程工藝條件幾個條件之間的內在聯系密切相關，因此應在工藝設計中提出一套適宜的控制方案。對于檢測參數往往涉及物料的流量，溫度、壓力等。控制方案應根據設計的流程特點選擇[6]。 綜上所述，對于本設計的目標和應該注意的問題，本次設計將逐項展開。第2章 設計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。 根據溫度、壓力、流量等操作參數對脫戊塔進行工藝計算，確定出塔的 主要結構尺寸。 對脫戊塔強度和穩(wěn)定性進行校核，對輔助設施和附件進行設計。繪制脫戊塔的總圖和零部件圖。 本次乙烯裝置脫戊塔設計數據見表21所示。表21設計數據設計壓力MPa 操作壓力MPa 設計溫度176。C190操作溫度176。C176操作介質碳五、裂解汽油腐蝕裕量mm3焊縫接頭系數基本風壓N/ m178。550抗震設防裂度 6安全閥定壓MPa 設計壽命 15年在本次設計中，需要完成結構設計、塔高、塔體壁厚的計算及強度校核和裙座結構設計及強度校核等內容。①結構設計包括：塔底、塔盤、塔頂空間及人孔等設計，工藝管徑計算，保溫等結構與尺寸確定。②塔體壁厚的計算及強度校核包括：依據設計壓力初定壁厚，再水壓試驗應力驗證；確定危險截面；開孔補強計算，進行殼體重量，地震彎矩計算和偏心彎矩計算；水平風彎矩，組合壓應力、軸向拉計算進行強度穩(wěn)定校核。③裙座結構及強度校核包括：裙座體、基礎環(huán)、地腳螺栓、裙座圈、焊縫等設計與校核?？偟脑瓌t是盡可能多地采用先進的技術，使生產達到技術先進、經濟合理的要求，符合優(yōu)質、高產、安全、低能耗的原則，具體考慮以下幾點。滿足工藝和操作的要求:所設計出來的流程和設備能保證得到質量穩(wěn)定的產品。由于工業(yè)上原料的濃度、溫度經常有變化，因此設計的流程與設備需要一定的操作彈性，可方便地進行流量和傳熱量的調節(jié)。設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過程。滿足經濟上的要求:要節(jié)省熱能和電能的消耗，減少設備與基建的費用，如合理利用塔頂和塔底的廢熱，既可節(jié)省蒸汽和冷卻介質的消耗，也能節(jié)省電的消耗?；亓鞅葘Σ僮髻M用和設備費用均有很大的影響，因此必須選擇合適的回流比。冷卻水的節(jié)省也對操作費用和設備費用有影響，減少冷卻水用量，操作費用下降，但所需傳熱設備面積增加，設備費用增加。因此，設計時應全面考慮，力求總費用盡可能低一些。保證生產安全:生產中應防止物料的泄露，生產和使用易燃物料車間的電器均應為防爆產品。塔體大都安裝在室外，為能抵抗大自然的破壞，塔設備應具有一定剛度和強度[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雜和裂解條件不同，這都會引起裂解汽油組成和數量的變化，這些變化首先反映在前餾份部分(即和餾份)。若前