精馏塔的设计详解

精馏塔的设计详解-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

目录

一.前言 (3)

二.塔设备任务书 (4)

三.塔设备已知条件 (5)

四.塔设备设计计算 (6)

1、选择塔体和裙座的材料 (6)

2、塔体和封头壁厚的计算 (6)

3、设备质量载荷计算 (7)

4、风载荷与风弯距计算 (9)

5、地震载荷与地震弯距计算 (12)

6、偏心载荷与偏心弯距计算 (13)

7、最大弯距计算 (14)

8、塔体危险截面强度和稳定性校核 (14)

9、裙座强度和稳定性校核 (16)

10、塔设备压力试验时的应力校核 (18)

11、基础环设计 (18)

12、地脚螺栓设计 (19)

五.塔设备结构设计 (20)

六.参考文献 (21)

七.结束语 (21)

前言

苯(C6H6)在常温下为一种无色、有甜味的透明液体，并具有强烈的芳香气味。苯可燃，有毒，也是一种致癌物质。它难溶于水，易溶于有机溶剂，本身也可作为有机溶剂。苯具有的环系叫苯环，是最简单的芳环。苯分子去掉一个氢以后的结构叫苯基，用Ph表示。因此苯也可表示为PhH。苯是一种石油化工基本原料。苯的产量和生产的技术水平是一个国家石油化工发展水平的标志之一。

甲苯是有机化合物，属芳香烃，分子式为C6H5CH3。在常温下呈液体状，无色、易燃。它的沸点为110．8℃，凝固点为－95℃，密度为0．866克／厘米3。甲苯不溶于水，但溶于乙醇和苯的溶剂中。甲苯容易发生氯化，生成苯—氯甲烷或苯三氯甲烷，它们都是工业上很好的溶剂；它还容易硝化，生成对硝基甲苯或邻硝基甲苯，它们都是染料的原料；它还容易磺化，生成邻甲苯磺酸或对甲苯磺酸，它们是做染料或制糖精的原料。甲苯的蒸汽与空气混合形成爆炸性物质，因此它可以制造梯思梯炸药。甲苯与苯的性质很相似，是工业上应用很广的原料。但其蒸汽有毒，可以通过呼吸道对人体造成危害，使用和生产时要防止它进入呼吸器官。

苯和甲苯都是重要的基本有机化工原料。工业上常用精馏方法将他们分离。精馏是分离液体混合物最早实现工业化的典型单元操作，广泛应用于化工，石油，医药，冶金及环境保护等领域。它是通过加热造成汽液两相体系，利用混合物中各组分挥发度的差别实现组分的分离与提纯的目的。

实现精馏操作的主要设备是精馏塔。精馏塔主要有板式塔和填料塔。板式塔的核心部件为塔板，其功能是使气液两相保持密切而又充分的接触。塔板的结构主要由气体通道、溢流堰和降液管。本设计主要是对板式塔的设计。

一． 塔设备任务书

简图与说明 比例

设计参数与要求

工作压力MPa 腐蚀速率mm/a 设计压力MPa

设计寿命 a

20 工作温度 ºC 120 浮阀个数

设计温度 ºC 150 浮阀间距 介质名称 苯、甲苯 保温材料厚度/mm

100 介质密度 kg/m 3

保温材料密度kg/m 3

300 基本风压 Pa 300 存留介质高度 mm 49 地震烈度 9 壳体材料 Q235-A

场地类别 Ⅱ 内件材料 塔形 筛板塔 裙座材料 Q235-A 塔板数目 21 偏心质量 kg 2000 塔板间距 mm 500 偏心距 mm

1000 接管表 符号

公称 尺寸

连接面形式

用途

符号

公称尺寸

连接面形式

用途

a1,2

450m m － 人孔 g

45 mm 突面

回流口 b1,2 －

突面

温度计 h1-3 25 mm 突面

取样口 c － 突面 进气口 i1,2 －

突面

液面计 d1,2 38mm 突面 加料口

j

38 mm

突面

出料口 e1,2 － 突面

压力计

k1-3 450 mm 突面

人孔 f

127 mm

突面 排气口

条件内容修改 修改标记 修改内容 签字 日期

塔径（原设计算错） 备注 甲苯-苯精馏塔设计 单位名称 化工系2班刘丽娟 工程名称

提出人

刘丽娟 日期 08.7.25

三 . 塔设备已知条件

塔体内径 mm D i /

1200

场土地类别

Ⅱ

表二：已知条件列表

四．塔设备设计计算

1、选择塔体和裙座的材料

设计压力是指设定的容器顶部的最高压力，由“工艺部分”的工艺条件可知塔顶表压为＝

'p4kPa；通常情况下将容器在正常操作情况下容器顶部可能出

现的最高工作压力称为容器的最大工作压力用w p 表示，即w p ＝＝'p ；取设计压力==w p p 1.1。

设计温度是指容器在正常操作情况下，在相应设计压力下，设定的受压组件的金属温度，其值不得低于容器工作是器壁金属达到的最高温度。本设计塔内最高温度塔底取得max 120t =ºC ，设计温度可以取为150t =ºC 。

从上可知，设计压力和设计温度都属于低压、低温状态，塔体和裙座的材料可用：

Q235-A ，GB912，热轧，厚度为3~4mm ，常温下强度指标=b σ375MPa 、

=s σ235MPa ，设计温度下的许用应力=t ][σ113MPa 。

2、 塔体和封头壁厚的计算 塔体壁厚的计算

塔体的壁厚是值塔体计算出来的有效厚度，有效厚度可以用下式计算

21C C n e --=∆+=δδδ（式中δ为理论计算厚度，mm ；∆为除去负偏差以后的圆整值，mm ；n δ为名义厚度，mm ；1C 为钢板厚度负偏差，mm ；2C 为腐蚀裕量，mm 。） 2.1.1理论计算厚度

p

pD t i

-=

ϕσδ][2，其中i D 指塔体的内径，由工艺部分计算可知i D =1.2m ；ϕ

为焊接头系数，本设计采用双面焊、局部无损探伤，ϕ=。

p pD t

i -=

ϕσδ][2==-⨯⨯⨯0044

.085.011321200

0044.00.03mm 对于碳素钢和低合金钢制容器，mm 3min ≥δ，而δ

mm 97.2min =-δδ>1C （钢板厚度按8~25mm 计）。假设腐蚀裕量2C =2mm 。 n δ=min δ+2C =5mm

21C C n e --=∆+=δδδ=5－－2=2.5mm