【正文】 本設(shè)備所處理物系凝固點(diǎn)較低 ，進(jìn)料溫度不宜過(guò)低 ， 泡點(diǎn)進(jìn)料可以不 受春夏秋冬因?yàn)檫M(jìn)料溫度的變化而造成塔的不穩(wěn)定 ，并且 可以使精餾段與提餾段的氣液負(fù)荷 一致，從而在塔的設(shè)計(jì)時(shí)可以采用等徑 ，便于加工制作與設(shè)計(jì)，故選擇進(jìn)料方式為泡點(diǎn)進(jìn)料。因此，若回流比設(shè)置在此范圍內(nèi)時(shí)，效果最顯著。 回流比 對(duì) 產(chǎn)品濃度 影響的 靈敏度分析 圖 51 回流比對(duì)產(chǎn)品濃度影響的靈敏度分析 由圖 51 可看出， 回流比 較低時(shí)增加回流比對(duì)塔釜對(duì)叔丁基苯酚的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的提高影響明顯， 回流比大于 4 后，隨著回流比的增加，產(chǎn)品濃度變化不大，因此回流比應(yīng)設(shè)置在 4 以下。 (8) 用氮?dú)獯祾撸?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。 (6) 待積液排凈后，切斷回流罐去廢料中間儲(chǔ)罐的管路，切斷塔釜去廢料中間儲(chǔ)罐的管路。 (4) 待塔頂無(wú)氣相流股時(shí)，切斷冷卻水進(jìn)入冷凝器的管路，關(guān)閉冷凝器。 (2) 關(guān)閉再沸器。 (8) 各項(xiàng)指標(biāo)都在操作范圍或設(shè)計(jì)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(chǔ)罐，開(kāi)車(chē)成功。 (6) 監(jiān)視塔釜與塔頂?shù)臏囟?，保證溫度在操作或設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，通過(guò)變更塔頂回流比和塔釜再沸器負(fù)荷保證溫度穩(wěn)定。 (5) 當(dāng)蒸發(fā)開(kāi)始時(shí)，塔內(nèi)蒸汽上升，液位下降，當(dāng)液位降至 30%時(shí)，再次啟動(dòng)進(jìn)料泵進(jìn)料，調(diào)整回流量，開(kāi)始采出塔頂及塔底物料。 (3) 塔釜液位達(dá)到 1/2— 2/3 時(shí)，開(kāi)啟塔底再沸器，塔釜物料升溫。 開(kāi)停 車(chē) 方案 精餾塔開(kāi)車(chē)方案 (1) 開(kāi)啟真空系統(tǒng)，對(duì) 精餾塔 I 進(jìn)行減壓至頂壓接近 即達(dá)到正常操作壓力。 天津大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 (4) 塔釜采出量由塔釜液位控制。 (2) 塔頂采出量由 塔頂采出閥門(mén) 控制。由于上述系統(tǒng)對(duì)塔頂、塔釜成分均無(wú)直接影響，因此均可采用簡(jiǎn)單調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 除了這個(gè)主要控制系統(tǒng)外 ，還設(shè)有 四 個(gè)輔助控制系統(tǒng)，以滿(mǎn)足某些參數(shù)的約束條件及減小干擾因素的影響。 用物料平衡 (含熱量平衡 )進(jìn)行控制。 提餾段溫控方案的主要控制系統(tǒng)是以提餾段靈敏點(diǎn)溫度作為被控變量，加熱蒸汽量為操縱變量。 根據(jù)本設(shè)備工藝要求，選擇提餾段溫控方案作為本設(shè)備的過(guò)程控制方案。 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(duì)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(duì)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 。精餾過(guò)程中的主要要求包括：保證質(zhì)量指標(biāo)、保證平穩(wěn)操作、滿(mǎn)足約束條件、符合節(jié)能要求和經(jīng)濟(jì)性。 地腳螺栓規(guī)格選擇 M36 4。 標(biāo)記：人孔 I (XB450) HG/T 21519— 2021 法蘭 容器法蘭選用甲型平焊法蘭 ，材質(zhì)為 Q235A。 外形尺寸為： H=100mm， H1=218mm， D=820mm 干網(wǎng)壓降為 ，操作壓降為 。 ??tw? 為設(shè)計(jì)溫度下焊接接頭的許用應(yīng)力，取兩側(cè)母材許用應(yīng)力的小值。 當(dāng) 0B?? 時(shí)，設(shè)備應(yīng)設(shè)置地腳螺栓。 mm 天津大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 ??b?—— 基礎(chǔ)環(huán)材料的許用應(yīng)力， MPa 矩形板的計(jì)算力矩按下式計(jì)算： ? ?2m a x2m a xm a x ,s x yx x by y bM M MM C bM C l????? 式中 b —— 基礎(chǔ)環(huán)外直徑 與裙座殼體外直徑之差的 1/2， mm l —— 兩相鄰筋板最大外側(cè)間距， mm xC 、 yC —— 矩形板力矩計(jì)算系數(shù)，根據(jù) /bl的值查表得到。 00 m a x 0 .90 .3 (0 .0 6swe t ss b s b isKM M m gKEZA R????? ??? ???取 其 中 較 小 者 ） 上列式中 sbZ —— 裙座圓筒底部抗彎截面系數(shù)， 24sb is esZD? ??， mm3 sbA —— 裙座圓筒的底部截面積， sb is esAD??? ， mm2 (2) 人孔截面 應(yīng)力校核 ? ?m a x 0 (th h h h svt ss m s misKM m g FZA KE R???? ????? ???取 其 中 較 小 者 ） 其中 00vF? 僅在最大彎矩為地震彎矩參與組合時(shí)計(jì)入此項(xiàng)。 彎矩引起的軸向應(yīng)力： max3 24=IIi eiMD? ??? b） 圓筒穩(wěn)定校核 圓筒許用軸向壓應(yīng)力應(yīng)按下式確定： ? ?? ?0. 06 t e iicrtKERK?????? ???取 二 者 較 小 值 圓筒最大組合壓應(yīng)力（對(duì)外壓容器）應(yīng)按下式計(jì)算 并校核 ： ? ?1 2 3++cr? ? ? ?? c） 圓筒拉應(yīng)力校核 圓筒最大組合拉應(yīng)力（對(duì)外壓容器）應(yīng)按下式計(jì)算 并校核 ： ? ?23+ tK? ? ? ??－ 上列各式中 0IIm? —— 任意截面 II 以上塔設(shè)備的操作質(zhì)量， kg ??cr?—— 設(shè)計(jì)溫度下塔殼 的許用軸向壓應(yīng)力， MPa K —— 載荷組合系數(shù)，取 ??t? —— 設(shè)計(jì)溫度下塔殼材料的許用應(yīng)力， MPa ? —— 焊接接頭系數(shù) (3) 壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核 a） 圓筒應(yīng)力計(jì)算 試驗(yàn)壓力引起的軸向應(yīng)力： 1 4TieipD? ?? 重力引起的軸向應(yīng)力： 2IITi eimgD? ???? 式中 IITm? 為液壓試驗(yàn)時(shí)計(jì)算截面 II 以上的質(zhì)量（只計(jì)入塔殼、內(nèi)構(gòu)件、偏心質(zhì)量、保溫層、扶梯和平臺(tái)質(zhì)量）， kg 天津大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 彎矩引起的軸向應(yīng)力： 3 24 (0 .3 )IIwei eiMMD? ??? ?? b） 應(yīng)力校核 壓力試驗(yàn)時(shí)，塔體材料的許用軸向壓應(yīng)力應(yīng)按下式確定： ? ?00secrKKER?? ???? ???取 其 中 較 小 值 液壓試驗(yàn)時(shí)，塔體最大組合軸向拉應(yīng)力校核： 1 2 3+ sK? ? ? ? ??? 液壓試驗(yàn)時(shí)，塔體最大組合軸向壓應(yīng)力校核： ? ?23+cr? ? ?? 裙座的計(jì)算 參照筒體厚度試取裙座殼壁厚 s? ， 驗(yàn)算危險(xiǎn)截面 （裙 座 殼 底截面和人孔截面 ）的應(yīng)力 。 由內(nèi)壓或外壓引起的軸向應(yīng)力： 1=4cieipD? ? 其中計(jì)算壓力 cp 取絕對(duì)值。 mm。高階振型阻尼比，可參照第一振型阻尼比選取。 計(jì)算地震載荷與計(jì)算風(fēng)載荷一樣，實(shí)際全塔質(zhì)量按全塔或分段均布，將全塔沿高度分成若干段，每一段 質(zhì)量視為集中于該段 1/2 處。 mm iP —— 各計(jì)算段的水平風(fēng)力， N iL —— 第 i 段的計(jì)算長(zhǎng)度， mm 塔設(shè)備底截面 00 處的風(fēng)彎矩計(jì)算公式如下： 00 1 2 31 2 1 3 1 2 ...2 2 2w L L LM P P L P L L? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? 地震設(shè)計(jì) 本設(shè)備建設(shè)地區(qū)抗震設(shè)防烈度為 7 度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為 ， 建造地為 III 類(lèi)場(chǎng)地土， 設(shè)計(jì)地震分組為第一組 。 當(dāng)無(wú)確切數(shù)據(jù)時(shí)，操作平臺(tái)當(dāng)量長(zhǎng)度的參考值為 600mm。 等徑、等厚度塔設(shè)備的基本自振周期按下式計(jì)算： 301 39 0 .3 3 1 0t eimHTH ED? ??? 式中 1T —— 基本振型自振周期， s H —— 塔設(shè)備高度， mm 0m —— 塔設(shè)備的操作質(zhì)量， kg tE —— 設(shè)計(jì)溫度下材料的彈性模量， MPa e? —— 設(shè)備有效壁厚， mm iD —— 塔設(shè)備內(nèi)徑， mm 風(fēng)載荷和風(fēng)彎矩的計(jì)算 風(fēng)載荷計(jì)算中，對(duì)于等截面塔，一般將距地面高度 10m 以下作為第一計(jì)算段，其后的計(jì)算段一般取為每段小于 10m。塔頂、塔釜采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓 形 封頭，材質(zhì)為 Q235A。 塔壁和封頭 壁厚 設(shè)計(jì) (1) 壁厚的計(jì)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(jì)壓力與設(shè)計(jì)溫度 ，選定材料為 Q235A， 按照外壓圓筒設(shè)計(jì)方法 需通過(guò)查圖 計(jì)算壁厚，步驟如下： a) 對(duì)于 / 20onD ? ? 的圓筒， 假設(shè) n? ，令 enC????，計(jì)算 / oLD和 /oeD ? 的值 ； b) 在幾何參數(shù)計(jì)算圖的左方找到 / oLD值， 過(guò)此點(diǎn)沿水平方向右移與/oeD ? 線(xiàn)相交（遇中間值用內(nèi)插法），若 / oLD值大于 50 ,則用 / 50oLD?查圖，若 / oLD值小于 ,則用 / ? 查圖； c) 過(guò)此交點(diǎn)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(jì)算圖，在圖的下方找到系數(shù) A； 若 A 值落在設(shè)計(jì)溫度下材料線(xiàn)的右方，則過(guò)此點(diǎn)垂直上移，與設(shè)計(jì)溫度下的材料線(xiàn)相交（遇中間值用內(nèi)插法），再過(guò)此交點(diǎn)水平方向右移，在圖的右方得到系數(shù) B，并按下式計(jì)算許用外壓力 ??p ： ? ? /oeBp D ?? 若所得 A 值落在設(shè)計(jì)溫度下材料的左方，則用下式計(jì)算許用外壓力 ??p ： ? ? 23( / )oeAEp D ?? e) ??p 應(yīng)大于或等于 cp ，否則須再假設(shè)名義厚度 n? ，重復(fù)上述計(jì)算，直到 ??p大于且接近于 cp 為止 f） 本設(shè)備以?xún)?nèi)壓進(jìn)行壓力試驗(yàn)，采用液壓試驗(yàn)。除與一般的壓力容器承受的相同載荷外，還有側(cè)向載荷，即風(fēng)載荷、 地震載荷和重量載荷、偏心載荷等。 法蘭設(shè)計(jì) (1) 容器法蘭 本設(shè)備塔體與封頭間需通過(guò)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— 2021 進(jìn)行選用設(shè)計(jì)。填料塔內(nèi)應(yīng)設(shè)填料擋板，借以保護(hù)人孔并能在 不卸除填料的情況下更換人孔墊片。塔體上宜于采用垂直吊蓋人孔 ，但個(gè)別有礙操作處可采用回轉(zhuǎn)蓋人孔。對(duì)于直徑大于 800mm 的填料塔，人孔設(shè)于每段填料層的上、下方，同時(shí)兼作填料裝卸孔用。 接管長(zhǎng)度按照下表確定： 表 31 接管長(zhǎng)度 h/mm 公稱(chēng)直徑 DN 不保溫接管長(zhǎng) 保溫設(shè)備接管長(zhǎng) 適用公稱(chēng)壓力PN/MPa ≤ 15 80 130 ≤ 20~50 100 150 ≤ 70~350 150 200 ≤ 70~500 ≤ 釜液從塔底流出時(shí)，會(huì)形成漩渦使塔釜液面不穩(wěn)定，且能帶走氣體，故在塔釜液出口管前裝設(shè)防渦流擋板 ，如下圖所示 。 本設(shè)備 裙座 選用圓筒形 支座 結(jié)構(gòu) ； 裙座材料選用 Q235A； 裙座與塔體的連接采用焊接，焊接接頭采用對(duì)接型式，裙座筒體外徑與塔釜封頭的外徑相等，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；地腳螺栓座采用外螺栓座結(jié)構(gòu) ，共設(shè) 12 個(gè)地腳螺栓。 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(shí)，采用圓錐形。除沫器型式一般是根據(jù)所分離的液滴直徑、要求的捕沫效率及給定的壓力降來(lái)確定。其中，絲網(wǎng)除沫 器具有比表面積大，重量輕，空隙率大以及使用方便等優(yōu)點(diǎn)。 天津大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 除沫器 當(dāng)空塔氣速較大，塔頂濺液現(xiàn)象嚴(yán)重， 以及工藝過(guò)程不允許出塔氣體夾帶霧滴的情況下，設(shè)置除沫器，可減少液體的夾帶損失，確保氣體的純度，保證后續(xù)設(shè)備的正常操作 。其中槽盤(pán)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。 液體分布裝置種類(lèi)多樣，有噴頭式、盤(pán)式、管式、槽式及槽盤(pán)式等。但對(duì)于本設(shè)備，由于波紋 填料精餾塔在真空下操作，噴淋密度小，又要有足夠的噴淋點(diǎn)數(shù)，以致每股液流流量很小，又因真空操作時(shí)氣速高，細(xì)股的噴淋液流會(huì)受上升氣流的干擾，無(wú)規(guī)則地灑在填料層表面上， 影響了初始均勻分布。 液體分布裝置的安裝位置，通常須高于填料層表面150~300mm。波紋填料效率較高，故對(duì)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(gè)噴淋點(diǎn)。同時(shí)，如果噴淋點(diǎn)數(shù)過(guò)多，勢(shì)必每一股液流的流量過(guò)小，也難以保證均勻分配。 為了使液體初始分布均勻，原則上應(yīng)增加單位面積上的噴淋點(diǎn)數(shù)。實(shí)際上，液體初始不良分布，相當(dāng)于損失了一段填料高度。 液體分布裝置與液體收集及再分布裝置 填料塔在操作時(shí)，在任一橫截面上，保證氣液的均勻分布都是十分重要的。在結(jié)構(gòu)上 填料壓緊裝置 有壓緊柵板、壓緊網(wǎng)板、屬壓緊器等不同類(lèi)型。 天津大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 填料壓緊裝置 為防止在上升氣流的作用下填料床層發(fā)生松動(dòng)或跳動(dòng)，