【正文】 計(1) 容器法蘭本設(shè)備塔體與封頭間需通過容器法蘭進(jìn)行聯(lián)接，選用甲型平焊法蘭，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 4701—2000進(jìn)行選用設(shè)計。等徑、等厚度塔設(shè)備的基本自振周期按下式計算： 式中 ——基本振型自振周期，s ——塔設(shè)備高度，mm ——塔設(shè)備的操作質(zhì)量，kg ——設(shè)計溫度下材料的彈性模量，MPa ——設(shè)備有效壁厚，mm ——塔設(shè)備內(nèi)徑，mm 風(fēng)載荷和風(fēng)彎矩的計算風(fēng)載荷計算中，對于等截面塔，一般將距地面高度10m以下作為第一計算段，其后的計算段一般取為每段小于10m。高階振型阻尼比，可參照第一振型阻尼比選取。 上列式中 ——裙座圓筒底部抗彎截面系數(shù)，mm3 ——裙座圓筒的底部截面積，mm2(2) 人孔截面應(yīng)力校核其中僅在最大彎矩為地震彎矩參與組合時計入此項。外形尺寸為：H=100mm，H1=218mm，D=820mm。本設(shè)備用于將反應(yīng)工序所得烷化液進(jìn)行初步精制，塔釜餾分為對叔丁基苯酚和重餾分，該餾分經(jīng)進(jìn)料泵送至精餾塔II的中部繼續(xù)精制以獲得對叔丁基苯酚產(chǎn)品，故塔釜產(chǎn)物為本設(shè)備的主要產(chǎn)品。除了這個主要控制系統(tǒng)外，還設(shè)有四個輔助控制系統(tǒng)，以滿足某些參數(shù)的約束條件及減小干擾因素的影響。 開停車方案 精餾塔開車方案(1) 開啟真空系統(tǒng)。(8) 各項指標(biāo)都在操作范圍或設(shè)計范圍內(nèi)，回流樣及塔底產(chǎn)品樣達(dá)到產(chǎn)品要 求后，將塔頂產(chǎn)品打入前餾分罐，塔底產(chǎn)品打入中間儲罐，開車成功。(8) 用氮氣吹掃，排除殘留物料，使精餾塔I內(nèi)溫度接近常溫，為檢修作好準(zhǔn)備。進(jìn)料位置一般選擇在組成與進(jìn)料組成比較接近的理論板處，并且要考慮進(jìn)料溫度狀況，第7塊板較其他位置更為滿足進(jìn)料位置的選擇要求，故選擇在第7塊板上進(jìn)料。精餾塔運行過程中應(yīng)具備必要的消防和防范有毒物質(zhì)泄露措施。用清潔的鏟子收集于干燥潔凈有蓋的容器中，運至廢物處理場所。 HAZOP分析表61 HAZOP分析結(jié)果表關(guān)鍵詞引導(dǎo)詞可能原因后果已有的安全措施建議安全措施溫度高壓力監(jiān)測溫度檢測1. 高溫警報2. 回流量監(jiān)測3. 進(jìn)料量監(jiān)測4. 定期檢修填料狀況低低溫?fù)p害壓力監(jiān)測溫度監(jiān)測1. 低溫報警2,3,4同上壓力高壓力監(jiān)測真空泵控制低塔釜液位監(jiān)測真空泵控制液位高低密封失去，死角凍結(jié)、填料、密封圈失效物料泄漏參考文獻(xiàn)[1] 賈紹義,. 天津大學(xué)出版社,2002.[2] 路秀林,:,2004.[3] ,2000.[4] (第二版).化學(xué)工業(yè)出版社,2006.[5] (第五版). 化學(xué)工業(yè)出版社,2011.[6] (第四版). 化學(xué)工業(yè)出版社,2009.附錄 計算舉例1. FUG法計算Aspen軟件模擬參數(shù)(1) 用Fenske公式估算最少理論板數(shù)和組分分配處理物系為壓力低于200kPa且分子十分相似的組分所構(gòu)成，可近似認(rèn)為氣相為理想氣體，液相為理想溶液，氣液平衡關(guān)系可用下式表示： 即 可用安托尼方程求得，前面已列出各組分安托尼常數(shù)值。(3) 塔徑圓整根據(jù)求得的精餾段和提鎦段的塔徑將填料塔的塔徑圓整為900mm。但由于填料支承問題，將提餾段分為三段。由工藝條件給出液體正常流量（m3/h），再根據(jù)正常流量增減10%作為操作波動條件下的最大流量和最小流量。提餾段第三段， m3/h。b） 塔頂采出管塔頂純液相采出，設(shè)定管口流速為1m/s，則回流管內(nèi)徑為d=，選用冷拔不銹鋼無縫鋼管尺寸為342mm。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 4701—2000選用甲型平焊法蘭標(biāo)記為：法蘭—RF 900— JB/T 4701—2000，材質(zhì)為Q235A，法蘭質(zhì)量為52kg。塔釜處設(shè)有人孔，所需空間高度為800mm，設(shè)定釜液停留時間為5min，據(jù)此計算底部空間高度為1m。再通過A值查厚度計算圖，發(fā)現(xiàn)A值落在設(shè)計溫度下材料線的左方，通過插值法得到165℃下彈性模量為E=105MPa，代入下式計算許用外壓力：計算得到許用外壓，滿足設(shè)計條件。塔內(nèi)件包括填料、填料支承格柵板、可拆型槽盤氣液分布器、絲網(wǎng)除沫器。CY700規(guī)整填料的持液量較小，約為填料體積的6%，故操作時塔內(nèi)物料質(zhì)量m5=。查相應(yīng)圖表得到，計算風(fēng)振系數(shù)。查相應(yīng)圖表得到，計算風(fēng)振系數(shù)。(2) 人孔截面應(yīng)力校核人孔截面處裙座殼的抗彎截面系數(shù)的求?。喝丝捉孛嫣幦棺孛娣e的求取：計算人孔截面處的組合應(yīng)力： 所選裙座殼壁厚符合校核條件。裙座殼與塔體對接焊縫截面拉應(yīng)力校核： 滿足應(yīng)力校核條件。地腳螺栓承受的最大拉應(yīng)力應(yīng)按下式計算： 。根據(jù)以上條件查得地震影響系數(shù)的最大值，場地土的特征周期值。查相應(yīng)圖表得到，計算風(fēng)振系數(shù)。根據(jù)上述質(zhì)量進(jìn)行質(zhì)量載荷計算：設(shè)備操作時的質(zhì)量：設(shè)備的最大質(zhì)量（水壓試驗時）：設(shè)備最小質(zhì)量：10. 自振周期計算本設(shè)備設(shè)計溫度165℃下材料彈性模量為E=105MPa根據(jù)下式計算基本振型自振周期：經(jīng)計算得到=11. 風(fēng)載荷和風(fēng)彎矩的計算將塔體分為3個計算段，距地面高度10m以下為第一計算段，剩下的部分平均分為兩個計算段?；\式扶梯質(zhì)量參考值為40kg/m，鋼制平臺質(zhì)量參考值為150kg/m2。由此計算得系數(shù)A=，A值落在設(shè)計溫度下材料線的右方，查厚度計算圖得到系數(shù)B=，并求得許用外壓力，滿足設(shè)計條件。本設(shè)備選用Q235A材料制造，雙面焊局部探傷。塔頂封頭總深度為250mm，上裝式絲網(wǎng)除沫器所需高度為400mm。e） 再沸器入塔接管再沸器入塔接管內(nèi)介質(zhì)為來自降膜蒸發(fā)器的過熱蒸汽，根據(jù)工程經(jīng)驗公式，求取管口流速得u0=，已知過熱蒸汽體積流量為，則出口管內(nèi)徑，選用熱軋不銹鋼無縫鋼管尺寸為1685mm。參照絲網(wǎng)除沫器標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)關(guān)聯(lián)圖，進(jìn)行壓降校核。提餾段第一段， m3/h。結(jié)構(gòu)尺寸如下：柵板條間距t定為140mm；，即210mm；分塊格柵板寬度為298mm。3. 填料層高度計算及分段由Aspen模擬得到理論板數(shù)為25塊，查閱相關(guān)資料（化工原理課程設(shè)計、工業(yè)塔新型規(guī)整填料應(yīng)用手冊）得，每米填料相當(dāng)于2塊理論板。全塔平均相對偏差揮發(fā)度由下式求得，=：用Fenske公式估算最少理論板數(shù)：由最少理論板數(shù)通過下式計算組分分配，驗證清晰分割假設(shè)成立。建議操作人員穿防腐蝕、防靜電工作服。如果該物質(zhì)或被污染的流體進(jìn)入水路，通知有潛在水體污染的下游用戶，通知地方衛(wèi)生、消防員和污染控制部門。本塔建成后對周圍環(huán)境造成的影響主要為噪聲和空氣污染。因此，若回流比設(shè)置在此范圍內(nèi)時，效果最顯著。(4) 待塔頂無氣相流股時，切斷冷卻水進(jìn)入冷凝器的管路，關(guān)閉冷凝器。(5) 當(dāng)蒸發(fā)開始時，塔內(nèi)蒸汽上升，液位下降，當(dāng)液位降至30%時，再次啟動進(jìn)料泵進(jìn)料，調(diào)整回流量，開始采出塔頂及塔底物料。(2) 塔頂采出量由塔頂采出閥門控制。提餾段溫控方案的主要控制系統(tǒng)是以提餾段靈敏點溫度作為被控變量，加熱蒸汽量為操縱變量。地腳螺栓規(guī)格選擇M364。當(dāng)時，設(shè)備應(yīng)設(shè)置地腳螺栓。由內(nèi)壓或外壓引起的軸向應(yīng)力：其中計算壓力取絕對值。mm ——各計算段的水平風(fēng)力，N ——第i段的計算長度，mm塔設(shè)備底截面00處的風(fēng)彎矩計算公式如下： 地震設(shè)計本設(shè)備建設(shè)地區(qū)抗震設(shè)防烈度為7度，建造地為III類場地土，設(shè)計地震分組為第一組。 塔壁和封頭壁厚設(shè)計(1) 壁厚的計算和校核參考鋼制壓力容器標(biāo)準(zhǔn)GB150—1998，根據(jù)已知工藝條件確定設(shè)計壓力與設(shè)計溫度，選定材料為Q235A，按照外壓圓筒設(shè)計方法需通過查圖計算壁厚，步驟如下：a) 對于的圓筒，假設(shè)，令，計算和的值；b) 在幾何參數(shù)計算圖的左方找到值，過此點沿水平方向右移與線相交（遇中間值用內(nèi)插法），若值大于,則用查圖，若值小于,則用查圖；c) 過此交點沿垂直方向下移，在圖的下方得到系數(shù)A；d) 按照所選材料，選用厚度計算圖，在圖的下方找到系數(shù)A；若A值落在設(shè)計溫度下材料線的右方，則過此點垂直上移，與設(shè)計溫度下的材料線相交（遇中間值用內(nèi)插法），再過此交點水平方向右移，在圖的右方得到系數(shù)B，并按下式計算許用外壓力：若所得A值落在設(shè)計溫度下材料的左方，則用下式計算許用外壓力： e) 應(yīng)大于或等于，否則須再假設(shè)名義厚度，重復(fù)上述計算，直到大于且接近于為止f） 本設(shè)備以內(nèi)壓進(jìn)行壓力試驗，采用液壓試驗。塔體上宜于采用垂直吊蓋人孔，但個別有礙操作處可采用回轉(zhuǎn)蓋人孔。 裙座塔體常用裙座支承，裙座結(jié)構(gòu)有兩種型式，一般為圓筒形，當(dāng)需增加裙座筒體斷面積慣性矩或者需減小混凝土基礎(chǔ)頂面的正應(yīng)力時，采用圓錐形。其中槽盤式分布器兼有集液、分液及分氣三種作用，結(jié)構(gòu)緊湊，氣液分布均勻，阻力較小，操作彈性高達(dá)10:1，適用于各種液體噴淋量。波紋填料效率較高，故對液體均布要求也較苛刻，可依波紋填料的效率高低及液量大小，按每20~50cm3塔截面設(shè)置一個噴淋點。 液體分布裝置與液體收集及再分布裝置填料塔在操作時，在任一橫截面上，保證氣液的均勻分布都是十分重要的。扁鋼圈高度一般取柵條高度的2/3。對于規(guī)整填料，通常選用柵板型支承裝置，本設(shè)備選用格柵板作為填料支承裝置。 塔高的計算[2]填料塔的高度，包括填料層高度，噴淋裝置、再分布器、氣液進(jìn)出口所需的高度，底部及頂部空間高度、人孔高度以及支座高度等部分。計算出填料層高度以后，還應(yīng)留出一定的安全系數(shù)。h)； ——液體噴淋量，m3/h； ——填料塔直徑，m。填料的泛點氣速可用貝恩(Bain)—霍根(Hougen)關(guān)聯(lián)式進(jìn)行計算，即式中 ——泛點氣速，m/s； ——重力加速度， m/s2； ——填料總比表面積，m2/m3； ——填料層空隙率，m3/m3； 、——氣相、液相密度，kg/m3； ——液體粘度，mPa塔的工藝設(shè)計計算項目包括塔徑、塔高、填料層高度及分段要求等。根據(jù)可行性研究報告結(jié)論，本設(shè)備應(yīng)采用連續(xù)精餾形式，塔設(shè)備型式選用填料塔，塔內(nèi)填料使用CY700金屬絲網(wǎng)波紋規(guī)整填料，回流方式為內(nèi)回流，分布器采用槽盤式分布器。本設(shè)計是4500噸/年對叔丁基苯酚生產(chǎn)過程設(shè)計中精餾工段精餾塔I的設(shè)計。在強(qiáng)度設(shè)計部分，計算了塔設(shè)備殼體及封頭的壁厚，計算各項載荷并校驗設(shè)備的穩(wěn)定性。使用VaryDesign功能優(yōu)化計算得出理論板數(shù)、餾出量、回流比等初步設(shè)計參數(shù)，并將該初步設(shè)計數(shù)據(jù)作為進(jìn)一步設(shè)計的依據(jù)。泛點氣速是填料塔操作氣速的上限，填料塔的操作空塔氣速必須小于泛點氣速，操作空塔氣速與泛點氣速之比稱為泛點率。計算出塔徑后，還應(yīng)該按塔徑系列標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓整。 填料層高度計算及分段[1]采用等板高度法計算填料層高度的基本公式為(1) 理論板數(shù)的計算理論板數(shù)由Aspen軟件模擬結(jié)果得出。設(shè)計時，根據(jù)有關(guān)參數(shù)，由通用關(guān)聯(lián)圖（或壓降曲線）先求得每米填料層的壓降值，然后再乘以填料層高度，即得出填料層的壓力降。對填料支承裝置的基本要求是：有足夠的強(qiáng)度以支承填料的重量；提供足夠大的自由截面。對于分塊式格柵板，每塊寬度為300~400mm，重量不超過700N，一邊從人孔進(jìn)行拆卸。填料壓緊裝置包括填料壓板和床層限制板兩種，根據(jù)不同的填料材質(zhì)來選用，對陶瓷填料需安裝填料壓板，對金屬或塑料填料需安裝床層限制板。但由于結(jié)構(gòu)的限制，不可能將噴淋點設(shè)計的很多。因此可利用波紋填料表面平整的特性，用座框把分布裝置直接放置在填料表面上，從而既免受氣流干擾，又可省去床層限制板。尤其是它具有除沫效率高，壓力降小的特點，從而成為一種廣泛使用的除沫裝置。圖31 防渦流擋板 人孔人孔是安裝或檢修人員進(jìn)出塔器的唯一通道。(2) 管法蘭塔體各接管均采用管法