【正文】 % 2堰徑比% 3降液管頂部寬度m 4彎折距離m 5降液管底部寬度m 6受液盤(pán)深度m 7受液盤(pán)寬度m 8堰高m——　9降液管底隙m 10降液管頂部面積m2 11降液管底部面積m2 12頂部堰長(zhǎng)m 13底部堰長(zhǎng)m 14進(jìn)口堰高度m——15進(jìn)口堰寬度m——3）水力學(xué)校核工藝計(jì)算結(jié)果精餾塔的操作上限為130%，操作下限為70%。表312水力學(xué)校核工藝計(jì)算結(jié)果表序號(hào)項(xiàng)目單位正常操作130%操作70%操作1空塔氣速m/s2空塔動(dòng)能因子m/s(kg/m3)^3空塔容量因子m/s4孔速m/s5孔動(dòng)能因子m/s(kg/m3)^ 6漏點(diǎn)氣速m/s7漏點(diǎn)動(dòng)能因子m/s(kg/m3)^8相對(duì)泄露量kg液/100kg液——————9溢流強(qiáng)度m^3/()10流動(dòng)參數(shù)——11板上液層高度m12堰上液層高度m13液面梯度m——————14板上液層阻力m液柱15干板壓降m液柱16總板壓降m液柱17霧沫夾帶kg液/kg氣————18降液管液泛%19降液管內(nèi)液體高度m20降液管停留時(shí)間s21降液管內(nèi)線速度m/s22降液管底隙速度m/s23降液管底隙阻力m液柱24穩(wěn)定系數(shù)——25降液管最小停留時(shí)間s4）負(fù)荷性能圖操作參數(shù)在核算過(guò)程中，本設(shè)計(jì)以氣液負(fù)荷最大的塔板為依據(jù)來(lái)校核得到負(fù)荷性能圖。 表313負(fù)荷性能圖操作參數(shù) 序號(hào)項(xiàng)目單位數(shù)值1操作點(diǎn)橫坐標(biāo)2操作點(diǎn)縱坐標(biāo)3操作上限百分比——%4操作下限百分比——%55%漏液時(shí)漏點(diǎn)動(dòng)能因子610%漏液時(shí)漏點(diǎn)動(dòng)能因子第4章板式精餾塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 塔的總體結(jié)構(gòu)板式塔除內(nèi)部裝有塔板、降液管及各種物料進(jìn)出口之外，還有很多附屬裝置，如除沫器、人（手）孔、基座，有事外部還有扶梯或平臺(tái)。為檢修方便，有時(shí)在塔頂裝有可轉(zhuǎn)動(dòng)的吊柱。最高一層塔板與塔頂?shù)牡木嚯x常大于一般塔板間距，以便有良好的除沫。塔底大多是直接通入由塔外再沸器來(lái)的蒸汽，塔底與再沸器間有管路連接，有時(shí)則在塔底釜中設(shè)置列管或蛇管換熱器，將釜中液體加熱汽化。另外，進(jìn)料版的板間距也比一般間距大。它是目前我國(guó)用途最廣、用量最大的壓力容器專(zhuān)用鋼板。3）塔高精餾塔的塔板數(shù)（不包括換熱器），則設(shè)計(jì)高度：A、塔頂空間高度塔頂空間高度（）的作用是安裝塔板和開(kāi)人孔的需要，也使氣體中的液滴自由沉降，減少塔頂出口氣體中液滴夾帶，必要時(shí)還可節(jié)省破沫裝置。本設(shè)計(jì)中取塔頂部空間高度=。一般儲(chǔ)有的液體要在塔釜中有10～15分鐘的停留時(shí)間，以保持塔底產(chǎn)品抽出穩(wěn)定。本設(shè)計(jì)中取=。本設(shè)計(jì)中取=。本設(shè)計(jì)選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭。表41 標(biāo)準(zhǔn)橢圓型封頭的基本尺寸公稱(chēng)直徑曲面高度直邊高度封頭厚度……………………1000250254，6，8，10，12，14，16，18，20，22，24，26，28，304050（續(xù)表41）1200300256，8，10，12，14，16，18，20，22，24，26，28，3040501400350256，8，10，12，14，16，18，20，22，24，26，28，30~384050……………………所以，本項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭公稱(chēng)直徑，曲面高度，直邊高度。為了便于安裝、檢修或清洗設(shè)備內(nèi)部的裝置，需要在設(shè)備上開(kāi)設(shè)人孔或手孔。對(duì)于直徑大于或等于800mm的塔，采用人孔而非手孔。通常是在短筒節(jié)(或管子)上焊接法蘭，蓋上人(手)孔蓋，用螺栓螺母壓緊，兩個(gè)法蘭之間放有墊片，空蓋上帶有手柄。此外塔頂、塔底進(jìn)料處必須設(shè)人孔。所以凡有人孔的地方，塔板間距應(yīng)大于或等于600mm才可以。按照HG2151495標(biāo)準(zhǔn)，采用回轉(zhuǎn)蓋帶頸對(duì)焊法蘭人孔。由于人孔的加入，在開(kāi)孔處板間距為700mm。當(dāng)塔的高徑比大于30時(shí)，風(fēng)力穩(wěn)定性較差，塔裙上的地腳螺栓或支承截面積需要增加，所以應(yīng)采用圓錐形裙座(其圓錐半角不大于15186。本項(xiàng)目高徑比小于30，因而選用圓筒形裙座。焊接接頭用雙面焊的對(duì)接結(jié)構(gòu)，連接焊縫采用全焊透的連續(xù)焊，且此塔釜封頭外壁圓滑過(guò)渡。裙座底部的螺栓座包括基礎(chǔ)環(huán)及壓板，有時(shí)在二者之間還有筋板加強(qiáng)?；A(chǔ)環(huán)的尺寸、地腳螺栓的直徑與數(shù)目、裙座的壁厚等數(shù)據(jù)應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)風(fēng)壓、地震烈度及塔徑和塔高等條件計(jì)算決定。為保證塔設(shè)備的檢修等要求，當(dāng)塔的高度在15m以上時(shí)，一般都設(shè)置吊柱。 塔盤(pán)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)塔盤(pán)是由氣液接觸元件、塔盤(pán)板、受液盤(pán)、溢流堰、降液管、塔盤(pán)支持件以及緊固件等組成的。一般塔徑為300～800時(shí)采用整塊式塔板；當(dāng)塔徑大于900mm時(shí)，則要采用分塊式塔板；塔徑在800～900時(shí)，整塊式和分塊式均可采用，視具體情況而定。分塊式塔盤(pán)的結(jié)構(gòu)型式目前推薦采用自身梁式和槽式塔板。尤其是對(duì)自身梁式而言，它由模具沖壓而成的，由于板梁合一，因此簡(jiǎn)化了塔盤(pán)的結(jié)構(gòu)，又增加了剛性。塔盤(pán)上的板塊，根據(jù)其效能及形狀可分為矩形板、弓形板、及通道板三種。表42 塔板分塊數(shù)目表塔徑/mm800~12001400~16001800~20002200~2400弓形板數(shù)2222矩形板數(shù)0123通道板數(shù)1111 降液管結(jié)構(gòu)降液管有固定式降液管和可拆式傾斜降液管，本項(xiàng)目采用固定式降液管。 受液盤(pán)結(jié)構(gòu)選用凹型受液盤(pán)，且采用不銹鋼制作，盤(pán)深為50mm。凹形受液盤(pán)應(yīng)開(kāi)一定數(shù)量的淚孔，當(dāng)Di1400mm時(shí)，只需開(kāi)一個(gè)直徑為10mm的淚孔，故故本塔受液盤(pán)只開(kāi)一個(gè)直徑為10mm的淚孔。對(duì)受液盤(pán)，受液盤(pán)的翻邊、支持板及支持圈三者構(gòu)成了塔板的固定件。 浮閥結(jié)構(gòu)1）浮閥型式的選擇浮閥的型式很多，我國(guó)目前使用最普遍的是F1型浮閥(相當(dāng)于國(guó)外的V1型) 。常用材料為1Gr13Ni9Ti合金鋼，在我國(guó)已標(biāo)準(zhǔn)化(JB111868)。F1型浮閥又有輕閥和重閥兩種，質(zhì)量25g；重閥用厚2mm的薄板沖壓而成，質(zhì)量約33g。，為了保證閥孔面積與閥全開(kāi)時(shí)的環(huán)形面積基本相等，F(xiàn)1型浮閥孔定為39mm，閥徑為48mm。叉排時(shí)，塔板上氣液兩相的接觸較為理想，鼓泡均勻，因此我國(guó)頒布標(biāo)準(zhǔn)中采用了叉排。3）開(kāi)孔率浮閥塔板的開(kāi)孔率通常是指閥孔總面積與塔板總面積之比，開(kāi)孔率是浮閥塔板設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要參數(shù)。根據(jù)《化工原理課程設(shè)計(jì)》附錄10單溢流浮閥塔盤(pán)標(biāo)準(zhǔn)系列參數(shù)表選取標(biāo)準(zhǔn)系列，則開(kāi)孔率。根據(jù)本塔的操作情況，選，則蒸汽導(dǎo)管的管徑為：式中：—塔頂蒸汽體積流量。根據(jù)無(wú)縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)，選取公稱(chēng)直徑為300mm，外徑為325mm的管子。 進(jìn)料管管徑汽液兩相進(jìn)料，采用下公式近似方法估算混相流速：式中：—?dú)?、液兩相的混相流速，m/s。根據(jù)無(wú)縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)，選取公稱(chēng)直徑為125mm，外徑為133mm的管子。由操作條件取塔底出料管的料液流速為：，則塔底出料管的管徑：式中：—塔底出料的體積流量。經(jīng)流速校核知，所選管徑滿足要求。根據(jù)無(wú)縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)，選取公稱(chēng)直徑為40mm，外徑為45mm的管子。 塔底至再沸器接管管徑塔底采用循環(huán)熱虹吸式再沸器，并選取循環(huán)比等于5，液體流速，則塔底至再沸器接管管徑：根據(jù)無(wú)縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)，選取公稱(chēng)直徑為100mm，外徑為108mm的管子。根據(jù)本塔的操作情況，選，則返塔蒸汽導(dǎo)管的管徑為：根據(jù)無(wú)縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)，選取公稱(chēng)直徑為250mm，外徑為273mm的管子。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)匯總塔體及附件的結(jié)構(gòu)尺寸和選型見(jiàn)下表。塔盤(pán)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果見(jiàn)下表。因循環(huán)冷卻水較易結(jié)垢，為便于污垢清洗，故選定冷卻水走管程，芳烴混合物走殼程。冷凝器熱負(fù)荷。芳烴混合物的定性溫度：℃冷卻水的定性溫度：℃冷熱流體逆流接觸則傳熱平均溫差：℃℃因?yàn)闊崃黧w為有機(jī)蒸汽，冷流體為水，傳熱系數(shù)K介于700～1000之間，這里取。根據(jù)《化工原理課程設(shè)計(jì)》附錄九表四固定管板冷卻器的基本參數(shù)表選固定管板冷器，即：換熱面積：公稱(chēng)直徑： 管程數(shù)： 管數(shù)： 換熱管長(zhǎng)度：公稱(chēng)壓力：管程通道截面積：選碳鋼管：碳鋼管內(nèi)徑：冷凝器標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)： 頂冷凝器的傳塔熱面積核算1）管程流體傳熱膜系數(shù)在冷卻水的定性溫度30℃下，查得：雷諾準(zhǔn)數(shù)：普蘭克準(zhǔn)數(shù)：長(zhǎng)徑比：符合如下計(jì)算管內(nèi)傳熱膜系數(shù)公式的使用條件其中，解得2）殼程流體傳熱膜系數(shù)℃，查得：表51 相關(guān)組分物性表單位苯甲苯熱物流管束排列選擇正三角形錯(cuò)列，則垂直列數(shù)：壁溫，殼程的傳熱系數(shù)3）總傳熱系數(shù)由公式：取。4）換熱面積的裕度估算換熱面積：換熱面積的裕度：滿足換熱面積在5%～15%間的裕度，因而所選符合要求。直管阻力：局部阻力：考慮結(jié)垢的影響后，管程總壓降取，又管程數(shù)，殼程數(shù)。故此換熱器管程壓降是合理的。雷諾數(shù)為，根據(jù)《石油化學(xué)工程原理》（上）圖144得摩擦阻力系數(shù)。則：低壓（）操作時(shí)。 HTRI校核冷凝器校核時(shí)，先在Aspen Plus中做換熱器的模擬，將得到的數(shù)據(jù)輸入到HTRI軟件中,通過(guò)調(diào)節(jié)相關(guān)變量得到初步模擬結(jié)果，然后再根據(jù)初步模擬結(jié)果，查閱冷凝器標(biāo)準(zhǔn)，選出標(biāo)準(zhǔn)冷凝器。從圖52可以看冷凝器剖面管子的排布。根據(jù)冷凝器標(biāo)準(zhǔn)，選擇，與手算設(shè)計(jì)相符。從圖55可以看再沸器在設(shè)計(jì)過(guò)程中的輸入?yún)?shù)。，單管程，單殼程，長(zhǎng)為3084mm。再沸器標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)：。sμL 全塔平均粘度 mPa[2] 劉雪暖，（上冊(cè)），中國(guó)石化出版社。[4] ，化學(xué)工業(yè)出版社。[6] 徐春明，石油工業(yè)出版社。