【文章內容簡介】 。 37 塔高估算 37 6 塔體強度校核 ....................................................................................................................... 39 塔設備質量 39 塔體載荷與強度校核 41 風載荷計算 42 風彎矩計算 44 最大彎矩確定 44 危險截面的組合應力校核 45 液壓試驗時應力校核 46 裙座厚度確定 47 基礎環(huán)設計 49 XXXXX 大學 畢業(yè)設計 iii 地腳螺栓設計 50 裙座與塔體對接焊縫計算 50 參考文獻 .................................................................................................................................. 52 總結 .......................................................................................................................................... 53 致謝 .......................................................................................................................................... 54 XXXX 大學 畢業(yè)設計 1 1 緒論 課題研究意義、研究現 狀及擬采用的技術路線 課題研究意義、研究現狀 在化工或煉油廠中，塔設備的性能對于整個裝置的產品產量 ， 質量 ， 生產能力和消耗定額，以及三廢處理和環(huán)境保護等各個方面都有重大的影響 。 據有關資料報道，塔設備的投資費用占整個工藝設備投資費用的較大比例 。 因此，塔設備的設計和研究，受到化工 、 煉油等行業(yè)的極大重視 [6]。 塔設備是化工、石油等工業(yè)中廣泛使用的重要生產設備。 它可使氣（或汽）液或液液兩相之間進行緊密接觸，達到相際傳質及傳熱的目的 。 常見的、可在塔設備中完成的單元操作有：精餾、吸收、解吸和萃取等 [2]。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和傳熱的增濕、減濕等 。 化工生產中所處理的原料，中間產物，粗產品幾乎都是由若干組分組成的混合物，而且其中大部分都是均相物質。生產中為了滿足儲存，運輸，加工和使用的需求，時常需要將這些混合物分離為較純凈或幾乎純態(tài)的物質。 塔設備的基本功能就是提供氣、液兩相以充分接觸的機會，使傳熱、傳質兩種傳遞過程能夠迅速有效的進行；還能使接觸之后的氣、液兩相及時分開，互不夾帶。 篩板塔是最早應用于工業(yè)生產的設備之一，五十年代之后，通過大量的工業(yè)實踐逐步改進了設計方 法和結構。近年來與浮閥塔一起成為化工生產中主要的傳質設備。 篩板塔 普遍用作 H2SH2O 雙溫交換過程的冷、熱塔 ， 應用于 蒸餾 、 吸收和 除塵 等。 篩板精餾塔屬于板式塔，篩板精餾塔具有結構簡單，造價低，板上液面落差小，氣體壓降小， 生產能力大，氣體分散均勻，傳質效率高的優(yōu)點，是化工生產中常見的單元操作設備之一。 篩板塔始于 1830 年，是結構最簡單的一種板型。由于其操作彈性小，當氣量過小或過大時，易發(fā)生嚴重漏液或過量液沫夾帶現象；而且易堵塞，不宜處理粘度大、易結焦的物料，一度時間曾影響到它的應用推廣。 20世紀 50 年代后，隨著林德塔板、導向塔板的應用推廣，篩板塔又重新啟用并日趨廣泛。導向篩板是 60 年代由美國聯(lián)合碳化物公司林德子公司開發(fā)應用的，國內有北京化工大學進行系統(tǒng)研究，他們認為導向篩板從導向噴出的水平氣速均勻穩(wěn)定的推動板上液流前進，大 大增加了塔的抗污性和抗堵能力，克服了液面梯度和非活化區(qū)，提高了傳質效率和生產能力。在酒精工業(yè)，導向篩板使固含率達 10％的粘稠成熟醪在塔板上均勻穩(wěn)定流動，解決了長期存在的賭塔和液泛問題，并增產約篩板塔始XXXX 大學 畢業(yè)設計 2 于 1830 年，是結構最簡單的一種板型。由于其操作彈性小，當氣量過小或過大時，易發(fā)生嚴重漏液或過量液沫夾帶現象；而且易堵塞，不宜處理粘度大、易結焦的物料，一度時間曾影響到它的應用推廣。 20 世紀 50 年代后，隨著林德塔板、導向塔板的應用推廣，篩板塔又重新啟用并日趨廣泛。導向篩板是 60 年代由美國聯(lián)合碳化物公司林德子公司 開發(fā)應用的，國內有北京化工大學進行系統(tǒng)研究，他們認為導向篩板從導向噴出的水平氣速均勻穩(wěn)定的推動板上液流前進，大大增加了塔的抗污性和抗堵能力，克服了液面梯度和非活化區(qū)，提高了傳質效率和生產能力。在酒精工業(yè)，導向篩板使固含率達 10％的粘稠成熟醪在塔板上均勻穩(wěn)定流動，解決了長期存在的賭塔和液泛問題，并增產約 50％；在鄰、對硝基氯苯精餾過程中，導向篩板解決了要求理論塔板數多、壓降低的難題。這種塔板還具有結構簡單，維修方便，造價低廉的特點，該類塔板經過深入研究和大力推廣，目前已廣泛應用于石油、化工、輕工、香料的領域。 近年來 ， 國際上涌現出來了一些新型板式塔，如 新型垂直篩板塔（ NewVST），是世界上第三代（最新一代）板式塔技術之一，它是噴射型板式塔，與后者相比具有傳質效率高、處理能力大、阻力小、操作彈性好等優(yōu)異性能 [6]。 此外，具有優(yōu)良特性的新型篩板還有 STONEWEBSTER 工程改善開發(fā)的波紋篩板，瑞士 KUHNI 公司的 SLIT 篩板 ，此就不一一闡述了。 在塔設備的技術改造中，國內多種性能優(yōu)良的新型板式塔已經得到成功的應用，隨著科學技術的進步，需要更多、更好的板式塔來進行生產，這就要求板式塔向著低耗損，低成本，高效率 和環(huán)保的方向發(fā)展。塔板效率是實際傳質過程進行的反映 ， 是衡量塔板性能和塔板設計的主要依據 ， 由于其影響因素多而且復雜 ,準確預測有一定的難度 ， 目前解決的辦法是采用經驗方法或建立在較簡單的傳質模型 (例如雙膜理論 )基礎上的半經驗計算方法 。為了衡量塔板的傳質性能，研究人員提出了塔板點效率的概念，并對塔板的點效率進行了深入研究。板式塔作為重要的傳質設備之一， 在各種分離工藝過程中廣泛應用 ， 開發(fā)新型傳質效率高、壓降小、通量大的板式塔，塔內件始終是板式塔技術的發(fā)展方向 [6]。 精餾塔設計的擬采用的技術路線 設計是典 型的塔設備設計，其主要任務是參數選擇和結構設計、計算及強度校核等 。 擬采用以下設計步驟： 一、篩板精餾塔工藝設計計算部分 ； ； ； XXXX 大學 畢業(yè)設計 3 ； ； ； ； 。 二、篩板精餾塔結構設計計算部分 ； ，確定塔高； ； 、法蘭的設計 ； 三、繪制 精餾塔裝備圖，塔板結構圖 XXXX 大學 畢業(yè)設計 4 2 工藝設計 設計方案的確定及工藝流程的說明 原料液經臥式列管式預熱器預熱至泡點后送入連續(xù)板式精餾塔（篩板塔），塔頂上升蒸汽流采用循環(huán)式列管全凝器冷凝后一部分作為回流液，其余作為產品經冷卻后送至苯液貯罐；塔釜采用熱虹吸立式再沸器提供汽相流，塔釜產品經臥式列管式冷卻器冷卻后送入氯苯貯罐。 全塔的物料衡算 料液及塔頂底產品含苯的摩爾分率 苯 的相對分子質量為 ， 甲苯 的相對分子量為 kg/kmol 進料組分 ： xF = ? = 頂液組分 ： xD = ? = 釜殘液組分 ： xW = ? = 平均摩爾質量 ? ? k g / k m o l 8 5 .2 . 4 9 110 . 4 9 ??????FM ? ? k g / k m o ??????DM ? ? k g / k m o ??????WM 全塔物料衡算 依題給條件： 年 處理量 10 萬噸， 一年以 330 天，一天以 24 小時計，有： mF = 243 30101 00 0 0 0 3 ??　 = hKg F = kg / km ol / h = hKmol 全塔物料衡算： XXXX 大學 畢業(yè)設計 5 WDF ?? 易揮發(fā)組分 ： WDF WxDxFx ?? 聯(lián)立方程組 ： = WD? （ 221） =D +W （ 222） 解方程組 （ 221）和（ 222） 得 ： D = hKmol W = hKmol 塔板數的確定 理論塔板數的確定 苯 甲苯物系屬于理想物系，可以采用圖解法來求 得 理論塔板 數 。 （ 1） 繪制苯 甲苯的 TXY 圖 查閱文獻 3，得苯甲苯的汽液相組分 。繪制圖形如下 ： 圖 21 苯 甲苯 TXY 圖 （ 2） 確定操作的回流比 R 在 YX 圖上，因 q=1,查得 ： ?qy ?? Fq xx XXXX 大學 畢業(yè)設計 6 故有： in ??????? qq qD xy yxR 考慮到精餾段操作線離平衡 線較近，故取實際操作的回流比為最小回流比的2 倍 ： m in ???? RR （ 3） 求精餾塔的氣、液相負荷 ???? RDL hKmol ??? DRV )1( (+1) = hKmol qFLL ??? = + 1 = hKmol VV?? = hKmol （ 4） 求理論塔板數 精餾段 操作線方程： ?????? xRxxR Ry D 提餾段 操作線方程為過點 (,)和 (， )兩點的直線。 圖 22 理論塔板圖 圖解 得理論塔板數為 13 塊（包括再沸器），理論進料板為第七塊 板。