【正文】 Hole area m2 Approx of valves 111Tray press loss, m Tray press loss, MPa Dry press drop, m Downer clearance m Downer head loss m Downer backup m Downer residence time sec Downer apparent residence time sec Downer velocity m/sec Liquid holdup m3 Liquid holdup kg Design pressure MPa Joint efficiency Allowable stress MPa Corrosion allowance m Column thickness m Bottom thickness m 1）. 空塔氣速與閥孔氣速堰長(zhǎng) ，不能超過(guò)板間距的15%，取堰高h(yuǎn)w＝=50mm 閥孔氣速u(mài)o，取則2）.開(kāi)孔數(shù)N ， 該塔取20mm。 最終取300個(gè)。3）.塔板開(kāi)孔率由孔速，空塔氣速與開(kāi)孔率的關(guān)系驗(yàn)證： 工業(yè)篩板塔的開(kāi)孔率一般為5%~15%，通過(guò)驗(yàn)證正確，所以開(kāi)孔率正確4）.浮閥的排列以等腰三角形方式排列，各排浮閥垂直于液流方向，使氣液兩相均勻接觸。在垂直于液流的方向上，浮閥的中心距t固定不變，t＝75mm，平行于液流方向上的各排中心間距，即等腰三角形的高t’，取t’＝65mm。塔盤(pán)外圍浮閥的中心至塔壁的距離，取80mm。塔盤(pán)外圍浮閥中心與進(jìn)口堰，溢流堰的距離，取100mm。5）.安定區(qū)尺寸確定塔盤(pán)上布置氣液接觸元件的區(qū)域與堰之間，設(shè)置安定區(qū)。溢流堰前設(shè)安定區(qū)，可避免含有大量氣泡的液體直接溢入降液管，進(jìn)口前設(shè)安定區(qū)，用以避開(kāi)進(jìn)入液流的液峰。一般情況下，溢流堰前的安定區(qū)寬為W’=70——100mm，選90mm。進(jìn)口堰前的安定區(qū)寬度=50——100mm，選80mm。6）.進(jìn)口堰及受液盤(pán)用平型受液盤(pán)時(shí)為了使上層塔板流入的液體能在塔盤(pán)上均勻分布，并為了減少入口液流的沖力，常在液體入口處設(shè)置進(jìn)口堰。但當(dāng)直徑，常采用凹形受液盤(pán)，這種結(jié)構(gòu)能在低液量時(shí)保持液封，并有改變液體流向的緩沖作用。該精餾塔選擇凹形受液盤(pán)，深度為60mm。由于塔徑較大，塔盤(pán)選分塊式塔盤(pán)結(jié)構(gòu)。7）.擋液板對(duì)于大直徑的塔盤(pán)，可沿塔壁安裝擋液板，以防液流短路。擋液板高度約為塔盤(pán)上清液層高度的兩倍，板厚取為4mm。（4） 塔板流體力學(xué)演算塔板壓降校核 浮閥塔板的壓降，為干板壓降和液層阻力之和1).干板壓降 此塔d0=20mm，=13mm = 查《化工設(shè)備設(shè)計(jì)塔設(shè)計(jì)》圖5—24得 液注2)．液層阻力溢流堰高h(yuǎn)w＝50mm=溢流堰上的清液高度其中：——液相體積流量，——堰長(zhǎng)，m E——液流收縮系數(shù)對(duì)于單流程=~ 由和查《化工原理 第三版》P134頁(yè)圖1048得：E=，則液層阻力液柱。3)．1塔板壓降hp壓降校核，按壓降較大的情況來(lái)進(jìn)行。 液柱。2 霧沫夾帶由《化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書(shū)－塔設(shè)備》P73上浮閥塔盤(pán)霧沫夾帶的計(jì)算方法計(jì)算篩板塔盤(pán)霧沫夾帶計(jì)算可用此公式其中表示霧沫夾帶量，單位, 查表得 所以= ——塔截面積——降液管面積kg液體/kg干氣 kg液體/kg干氣 符合霧沫夾帶的要求。1）氣體流量和液體流量是影響塔板正常操作的主要參數(shù)，只有當(dāng)氣液流量均處于適當(dāng)范圍之內(nèi)，塔板上才能實(shí)現(xiàn)良好的氣液流動(dòng)接觸狀態(tài)，才能得到良好的分離效果。由模擬得出氣液相各板的質(zhì)量流量、體積流量和密度，并算出平均值如下表：表81各板的質(zhì)量流量、體積流量和密度氣相數(shù)據(jù)液相數(shù)據(jù)（質(zhì)流）（體流）（密度）（質(zhì)流）（體流）（密度）由上表數(shù)據(jù)我們可以進(jìn)行計(jì)算。1液相下限線 當(dāng)塔盤(pán)上的液體流量過(guò)小時(shí)，使堰上高度小于6毫米，就不能保證液流在塔盤(pán)上均勻分布。進(jìn)行如下計(jì)算：取，由得：此即為液相下限2液相上限線液相流量過(guò)大，在降液管中停留時(shí)間不足，泡沫未能分離而引起氣泡夾帶，從而降低塔板效率。取液體在降液管中的停留時(shí)間為3s，根據(jù)式3漏液線漏液線是塔板在漏液點(diǎn)時(shí)氣體流量與液體流量關(guān)系曲線。把漏液點(diǎn)近似看成直線，可由兩點(diǎn)大致確定其位置。第一點(diǎn)取液體流量為平均流量，其漏液點(diǎn)孔速其中——流量氣速，查《化工設(shè)計(jì)全書(shū)塔設(shè)備》相應(yīng)的氣體流量為其中為孔面積經(jīng)計(jì)算的第一點(diǎn)坐標(biāo)為（124，493）第二點(diǎn)取液體流量第二點(diǎn)坐標(biāo)為（85，534）4過(guò)量液沫夾帶線同樣將此線近似看成直線，由兩點(diǎn)確定其位置。第一點(diǎn)取氣液比與實(shí)際相同，令，則有：泛點(diǎn)百分率80%。即有。相應(yīng)的氣體流量為液體流量為第一點(diǎn)坐標(biāo)為（1146，6473）第二點(diǎn)取液氣質(zhì)量比，有，令ev =，可以求出相應(yīng)的霧沫夾帶分率：查液沫夾帶關(guān)聯(lián)圖， 有：泛點(diǎn)百分率為80%。根據(jù)HT=《精餾設(shè)計(jì)操作和控制》第117頁(yè)，得到 所以液泛速度 ∴， 。第二點(diǎn)坐標(biāo)為（281，1795）5液泛線當(dāng)氣體與液體流量均過(guò)大，降液管被泡沫充滿(mǎn)，導(dǎo)致降液管液泛對(duì)于一定液量L, 、與氣體量無(wú)關(guān)，液面落差可忽略不計(jì)。這樣，可求出液泛時(shí)的干板壓降及相應(yīng)的氣體流量。第一點(diǎn)取，求得可得出液泛時(shí)的干板壓降m相應(yīng)的孔速則氣體流量為第一點(diǎn)坐標(biāo)為（85，2506）第二點(diǎn)取，相應(yīng)求得第二點(diǎn)坐標(biāo)為（124，2322）同樣將溢流液泛線近似看成直線，由以上兩點(diǎn)畫(huà)出。則得到負(fù)荷性能圖如下：圖 81 二甲醚精餾塔負(fù)荷性能圖二、甲醇精餾塔設(shè)計(jì)（1）初步設(shè)計(jì)塔的總高度如下：式中：H——塔高（不包括上封頭和裙座） ——塔頂空間高，~ m， ——板間距， ——塔底空間高度，~ m， ——開(kāi)手孔或人孔間距= m ——進(jìn)料孔處板間距，~ S———人孔數(shù)目，物料通道不需要經(jīng)常清洗時(shí) 每隔6到8塊板可以開(kāi)一個(gè)人孔，該塔開(kāi)5個(gè)人孔 經(jīng)圓整取塔高28m.（2）三、預(yù)精餾塔設(shè)計(jì)（1）根據(jù)塔徑確定板間距HT＝初步設(shè)計(jì)塔的總高度如下：式中：H——塔高（不包括上封頭和裙座） ——塔頂空間高，~ m，——板間距，——塔底空間高度，~ m，———開(kāi)手孔或人孔間距= m———進(jìn)料孔處板間距，~ S———人孔數(shù)目，物料通道不需要經(jīng)常清洗時(shí) 每隔6到8塊板可以開(kāi)一個(gè)人孔，該塔開(kāi)5個(gè)人孔 經(jīng)圓整取塔高27米（2）吸收塔設(shè)計(jì)（1）根據(jù)塔徑確定板間距HT＝初步設(shè)計(jì)塔的總高度如下：式中：H——塔高（不包括上封頭和裙座） ——塔頂空間高，~ m，———板間距，———塔底空間高度，~ m，———開(kāi)手孔或人孔間距= m———進(jìn)料孔處板間距，~ S———人孔數(shù)目，物料通道不需要經(jīng)常清洗時(shí) 每隔6到8塊板可以開(kāi)一個(gè)人孔，該塔開(kāi)4個(gè)人孔 經(jīng)圓整取塔高23米（2）四、塔設(shè)備強(qiáng)度校核DME精餾塔的工藝設(shè)計(jì)參數(shù)經(jīng)ChamCAD化工模擬軟件模擬獲得下列數(shù)據(jù)：理論板數(shù)：8進(jìn)料板號(hào)：5板間距： 實(shí)際板數(shù)：N=實(shí)際加料板： 取加料板為第8塊塔內(nèi)徑： 操作壓力： 最高溫度：82℃塔高計(jì)算： 取塔頂空間高度人孔 塔底空間高度 進(jìn)料段高度 塔板間距 人孔處的塔板間距 =+(1743)++3+3 = 經(jīng)圓整至17m塔盤(pán)形式：篩板塔盤(pán)筒體的機(jī)械設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)壓力：，設(shè)計(jì)溫度：容器內(nèi)介質(zhì)用蒸汽加熱時(shí)，設(shè)計(jì)溫度應(yīng)取最高工作溫度，即82℃.腐蝕余量：根據(jù) HG 205801998 《鋼制化工容器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)規(guī)定》中厚度附加量的規(guī)定，取鋼板的厚度負(fù)偏差為。操作體系為輕微腐蝕，取腐蝕裕量。焊縫系數(shù)：塔器密封要求高，取焊縫系數(shù)值為1筒體材料：16MnR設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：《HG 205801998 鋼制化工容器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)規(guī)定》、《壓力容器與化工設(shè)備實(shí)用手冊(cè)》、《GB7132008 鍋爐與壓力容器用鋼板》、《SH 3022—1999 石油化工設(shè)備和管道涂料防腐蝕技術(shù)規(guī)范》（1）塔壁厚度的計(jì)算其中 p—設(shè)計(jì)內(nèi)壓力，MPa圓筒內(nèi)直徑，mm—焊接接頭系數(shù)設(shè)計(jì)溫度下圓筒材料的許用應(yīng)力，MPa據(jù)《壓力容器與化工設(shè)備實(shí)用手冊(cè)》在98℃，厚度在16～36mm下16MnR的為163MPa.=設(shè)計(jì)厚度=++1= 按照板材規(guī)格經(jīng)圓整后，去名義厚度（2）封頭的選型和機(jī)械設(shè)計(jì)常用的容器封頭包括半球形封頭、橢圓形封頭、蝶形封頭、圓錐形封頭和平板封頭等。平板封頭常用于常壓容器，圓錐形封頭用于工藝和制造有要求、壓力不高的場(chǎng)合，而半球形封頭則用于對(duì)形狀有特殊要求的場(chǎng)合，在中低壓力設(shè)備中常用橢圓形封頭。本精餾塔有一定操作壓力，故選用橢圓形封頭。取標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭（，）,其厚度計(jì)算公式:其中對(duì)于厚度在16～36mm的16MnR的=163MPa，焊接系數(shù)=1。經(jīng)計(jì)算t=，封頭的設(shè)計(jì)厚度（，）按照鋼板規(guī)格圓整后，名義厚度封頭的有效厚度由于%=,故名義厚度滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的穩(wěn)定性要求。塔盤(pán)的機(jī)械設(shè)計(jì) （1）塔盤(pán) 塔盤(pán)結(jié)構(gòu)有整體和分塊式兩種。一般塔徑在300～700mm時(shí)，為了便于安裝和檢修，DME 精餾塔的直徑為2100mm，對(duì)于這樣的大塔，采用分塊式塔盤(pán)也具有剛性好、便于制造、裝拆方便等優(yōu)點(diǎn)。 分塊式塔盤(pán)的結(jié)構(gòu)形式有自身梁式，槽式和平板式。平板式塔盤(pán)，制造方便，無(wú)需模具，當(dāng)在塔內(nèi)要設(shè)置可拆結(jié)構(gòu)的支承梁、緊固件，裝拆件多。自身梁式和槽式塔盤(pán)帶有折邊，折邊對(duì)塔盤(pán)具有支承作用，是塔盤(pán)具有足夠的剛度，并使塔盤(pán)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，耗用鋼材少。三種結(jié)構(gòu)形式中，以自身梁式塔盤(pán)應(yīng)用最為廣泛。考慮到塔盤(pán)的剛度，設(shè)計(jì)、制造和安裝的方便精餾塔的塔盤(pán)采用應(yīng)用自身梁式結(jié)構(gòu)。 分塊式塔板有兩種形式：?jiǎn)我毫鞒趟搴碗p液流程塔板，其中單液型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，液流行程長(zhǎng)，有利于提高分離效率，故本設(shè)計(jì)中選用單液流程塔板。 塔盤(pán)板有矩形板和弓形板兩類(lèi)。兩種塔板沿塔盤(pán)板的橫向一側(cè)均彎制出一個(gè)斷面似角鋼的自身梁，該梁的水平上表面寬45mm。這個(gè)自身梁不但可以提高塔盤(pán)的剛度，而且其水平表面可以作為相鄰塔盤(pán)板或通道板的支撐梁面。 通道板是沒(méi)有自身梁的塔盤(pán)板。矩形塔盤(pán)板與通道板的左右兩側(cè)和沿弓形板的圓弧側(cè)開(kāi)有長(zhǎng)圓孔用于塔盤(pán)板的固定。 塔盤(pán)材料：Q235A 塔盤(pán)的厚度：6mm 篩孔直徑：4mm 篩孔間距：,選擇 （2）分塊式塔盤(pán)的支撐結(jié)構(gòu) 精餾塔直徑為2100mm，故可以采用焊在塔壁上的支持圈來(lái)支撐塔盤(pán)。支撐圈由扁鋼或鋼板制成。塔徑較小，塔板的跨度亦較小，則塔盤(pán)板本身剛度足夠，僅用支撐圈支撐便可以滿(mǎn)足要求。 支撐圈是具有矩形截面的缺口圓環(huán)，沿其外緣水平焊在塔體上。支撐圈寬度為50mm，厚度為10mm。右邊為一角鋼的支撐梁，角鋼兩端支撐面削去后將其插到支撐圈的下面，并與連接板2連接。左邊的支撐梁是降液板的彎邊，降液板則與連接板1相連接。安裝后的支撐圈，角鋼支撐梁和用降液板彎邊作為的支撐梁，三者的上表面應(yīng)處于同一水平面。 （3）相鄰塔盤(pán)之間的連接 塔盤(pán)與通道板、塔盤(pán)與塔盤(pán)之間的連接，采用的是螺柱橢圓墊板雙面可拆結(jié)構(gòu)連接，其結(jié)構(gòu)示意圖如下。 這是一種雙面可拆裝的塔盤(pán)緊固結(jié)構(gòu)，凸形橢圓墊板具有良好彈性，它套在螺柱上隨螺柱一起轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母可從塔盤(pán)任何一側(cè)擰松，然后選轉(zhuǎn)90176。，兩塊塔盤(pán)即可分開(kāi)，塔盤(pán)自身梁凸肩上開(kāi)設(shè)的孔為穿越螺柱的螺孔。選用規(guī)格為SLA。 （4）塔盤(pán)溢流裝置的設(shè)計(jì)1降液板 降液板有兩種形式：垂直降液板和傾斜降液板，根據(jù)工藝要求，對(duì)于小直徑或負(fù)荷很小的塔，采用垂直式降液管。當(dāng)降液面積占塔盤(pán)總面積的12%以上時(shí)，應(yīng)選用傾斜式降液管。故采用傾斜式降液管，塔頂下部截面為上部截面的60%，這樣可以擴(kuò)大塔盤(pán)的有效面積，取傾斜降液板的傾斜角為10176。 2受液盤(pán) 受液盤(pán)有平受液盤(pán)和凹形受液盤(pán)，設(shè)計(jì)中采用凹形受液盤(pán)，深度為50mm。凹形受液盤(pán)對(duì)液體流向有緩沖作用，可降低塔盤(pán)入的液封，使得流體平穩(wěn)，有利于塔盤(pán)入口區(qū)更好的鼓泡。 3溢流堰 溢流堰有保持塔盤(pán)上一定液層高度和促使液流均勻分布的作用。溢流堰長(zhǎng)度= D=。 4塔盤(pán)板、出口堰板、降液板的連接 塔盤(pán)板或通道板于支撐梁之間的連接采用螺栓和螺母連接，其連接結(jié)構(gòu)如圖8所示。 可拆式降液管。可拆式降液管的降液板，零部件如圖10所示。它是由降液板、左右連接板，以及可拆的降液板和緊固件裝配而成。塔設(shè)備的附件設(shè)計(jì) （1）裙座 裙座材料選擇： 由于裙座和介質(zhì)不直接接觸，也不承受容器內(nèi)的介質(zhì)壓力，因此不受壓力容器用材所限，可選用較經(jīng)濟(jì)的普通碳素結(jié)構(gòu)剛，考慮到載荷、塔的操作條件，以及塔釜封頭的材料等，選擇常用的Q235B作為裙座的材料，厚度為20mm，高度為4m。結(jié)構(gòu)： 為制造方便，選用圓筒形。1裙座與塔體的連接 裙座與塔體的連接采用焊接。焊接接頭采用對(duì)接型式，裙座筒體與塔釜封頭的連接焊縫采用全焊透的連續(xù)焊，且與塔釜封頭外壁圓滑過(guò)渡。2排氣孔用于排出塔運(yùn)行中逸出的氣體，保證人員和設(shè)備的安全。對(duì)于直徑為2100mm的塔，設(shè)計(jì)4個(gè)排氣孔，排氣孔直徑為80mm，排氣孔中心距裙座頂端距離為180mm。3人孔裙座上開(kāi)設(shè)人孔，以方便檢修。選用圓形人孔，根據(jù)裙座直徑在1000~2800mm，查表8—15可知圓孔數(shù)量為2，直徑D為450mm,中心高H為900mm，孔深M為250mm。4基礎(chǔ)環(huán) 一塊環(huán)形板，將載荷傳給基礎(chǔ)，其上焊制地腳螺栓座。5地腳螺栓地腳螺栓座有多種形式，我們選用常用的外螺栓座結(jié)構(gòu)形式，對(duì)于預(yù)埋或不預(yù)埋均合適。查《化工設(shè)備設(shè)計(jì)全冊(cè) 塔設(shè)備》表8—11，螺栓規(guī)格選擇M766。螺栓間距為450mm，螺栓數(shù)為12。6引出管通道 塔釜封頭上的接管通過(guò)裙座上的通道管引到裙座外部。對(duì)于引出管徑在125~150mm范圍內(nèi)的通道管，選用無(wú)縫鋼管mm。 (2) 接管1液料進(jìn)液管 采用直管進(jìn)料管，在進(jìn)料管下端設(shè)有進(jìn)口堰，使液體能均勻地通過(guò)塔板，并且避免由于進(jìn)料泵及控制閥門(mén)引起的波動(dòng)影響。2氣體進(jìn)料管. 將進(jìn)氣管做成斜切口以改善氣體分布，達(dá)到氣體均勻分布的目的。3液體回流管 回流管采用20鋼，管子牌號(hào)為G30，管壁壁厚為5mm 。4氣體出口管 氣體出口管內(nèi)有錐形擋板，可起到除沫的作用，如圖13所示。 氣體進(jìn)料管采用20鋼，管子牌號(hào)為G30，管壁壁厚為12mm5釜液出口管 釜液出料管采用20鋼，管子牌號(hào)為G30。釜液從塔底出口管流出時(shí)，會(huì)形成一個(gè)向下的漩渦，使塔釜液面不穩(wěn)定，且能帶走氣體。在塔釜出口管需安裝防漩渦擋板。 (3) 人孔 為方便進(jìn)行檢修、清洗和更換零部件，精餾塔共設(shè)計(jì)3個(gè)人孔，人孔直徑D=450mm。 人孔類(lèi)型：采用垂直吊蓋人孔。 公稱(chēng)壓力：4MPa.(4) 吊柱 為了檢修方便，一般高度在15m以上塔的頂部，都應(yīng)設(shè)有塔頂?shù)踔?。吊柱焊于塔體上的上、下支座內(nèi)。吊桿：為兩根彎曲90186。的20鋼無(wú)縫鋼管，這種結(jié)構(gòu)受力較好。封板：用管子制作的吊柱需要在懸臂的端部加一封板，以防止雨水灌入管柱引起生銹吊鉤：用于和起重設(shè)備連接。手柄：采用焊接短管結(jié)構(gòu)，使用時(shí)另加長(zhǎng)管。固定銷(xiāo)：防止吊柱在起吊物體時(shí)隨意轉(zhuǎn)動(dòng)，保證操作安全。支座： 分上支座和下支座，前者主要承受橫向力，后者除承受橫向力外還承受軸向載荷，它們均用鋼板和短管組焊而成。結(jié)構(gòu)示意圖： (5)吊耳將吊耳焊接在塔上，有便于塔設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)安裝。吊耳形式：選用軸式吊耳