年产3.6万吨乙烯精馏浮阀塔设计【4张CAD图纸+毕业论文】

年产3.6万吨乙烯精馏浮阀塔设计

53页 10000字数+论文说明书+4张CAD图纸【详情如下】

塔板零件图.dwg

年产3.6万吨乙烯精馏浮阀塔装配图.dwg

年产3.6万吨乙烯精馏浮阀塔设计论文.doc

裙座零件图.dwg

防沫器零件图.dwg

摘要

随着社会的发展与进步，我国乙烯的市场需求量急剧增加，乙烯进口量逐年增加，国内产品市场占有率还不到百分之五十。乙烯工业是石油化工产业的龙头，其发展水平早已成为衡量一个国家综合经济实力的重要标志之一，在石油化工产业乃至国民经济发展中占有极其重要的地位。

塔设备在化工、石油、医药、食品及环境保护等工业部门中广泛使用的重要生产设备，是一种十分重要的单元操作设备。塔设备的作用在于提供气、液两相以充分接触的机会，使质、热两种传递过程能够迅速有效地进行，从而达到相际间进行传质及传热的目的；还可以使接触后的气、液两相能够及时分开，互不夹带。塔设备主要应用在石油化工行业，其种类颇多，按操作压力分有加压塔，常压塔及减压塔；按内件结构分有填料塔、板式塔；还有按单元操作分有精馏塔，吸收塔，介吸塔，萃取塔，反应塔，干燥塔等。

本次设计的是年产3.6万吨乙烯精馏浮阀塔。浮阀塔是20世纪50年代前后开发和应用的，并在石油、化工等工业部门代替了传统使用的泡罩塔，成为当今应用最广泛的塔型之一，并因具有优异的综合性能，在设计和选用塔型时常是被首选的板式塔。本次设计主要包括三大方面的内容：一是工艺计算；二是强度及稳定性的计算；三是专题部分的补充。

第一部分主要进行了物料衡算，塔内物件尺寸的确定，塔温、塔板数的计算以及各种管径的确定，附属设备的选择等等。

第二部分主要是在强度及稳定性计算中计算出塔器的各部分质量，从而对塔的三个危险截面进行校核，主要是质量载荷，风载荷与地震载荷的计算，另外还要进行补强的计算。

最后即是专题部分：吊柱的选用与校核。

关键词: 板式塔; 精馏设备; 填料塔

Abstract

With the social development and progress, China's ethylene market demand for a sharp increase in the amount of ethylene imports increased year by year, the domestic market share of less than 50 percent. Ethylene is the leading petrochemical industry, and its level of development has become the measure of a country's comprehensive economic strength, an important sign, occupies an extremely important position in the petrochemical industry and the national economy. 

Important tower production equipment in the chemical, petroleum, pharmaceutical, food and environmental protection and other industrial sectors are widely used, it is a very important unit operation equipment. You can also post the contact; the role of the tower equipment to provide gas and liquid phases opportunity to full contact, so that quality, two kinds of heat transfer process can be carried out quickly and efficiently, so as to achieve the purpose of phase interpersonal conduct mass transfer and heat transfer the gas and liquid phases can be separated in time, and do not entrainment. Tower equipment mainly used in the petrochemical industry, and its many types, according to the operating pressure divided pressurized tower, atmospheric tower and vacuum tower; internals structure divided by the packed tower, plate tower; there are divided by unit operation fractionator, absorber, dielectric absorption towers, extraction column, reaction tower, drying tower. 

The design is an annual output of 36,000 tons of ethylene distillation tower float valve. Float valves before and after the 1950s, the development and application of, and in the petroleum, chemical and other industrial sectors instead of the traditional use of the bubble column, becoming the most widely used type of one of the towers, and because of excellent overall performance, in the design and selection of tower type it is often preferred plate column. The design mainly includes three aspects: First, the calculation process; the second is to calculate the strength and stability; third is to complement the thematic segment. 

The first part was the material balance, the tower object to determine the size, column temperature, the calculated number of plates of various diameters and determine the choice of ancillary equipment and so on. 

The second part is the quality of each part of the tower is calculated in the calculation of strength and stability, thus dangerous section of the three towers to be checked, mainly the mass load, calculate wind loads and seismic loads, but also for additional calculated reinforcement. 

That last part is thematic: davit Selection and Verification

Key words: Tray Tower; Distilling Equipment; Packed towe 

目 录

  前言 1

  第一章工艺计算 3

  1.1 物料衡算 3

    1.1.1 塔顶产品量 3

    1.1.2 塔釜、塔顶流量及组成 3

  1.2 确定塔温 4

    1.2.1 塔釜温度的确定 4

    1.2.2 塔顶温度的确定 5

    1.2.3 进料温度 6

  1.3 塔板数的计算 6

    1.3.1 确定最小回流比 6

    1.3.2 确定最小理论板数 7

    1.3.3 确定理论板数 7

    1.3.4 实际塔板数 8

    1.3.5 确定进料板位置 8

  1.4 塔径计算 9

    1.4.1 精馏段塔径 9

    1.4.2 提馏段塔径 12

  1.5 塔内物件的工艺尺寸 13

    1.5.1 溢流程数的选择 13

  1.6 流体力学验算 15

    1.6.1 气体流过塔板的压降 15

    1.6.2 液泛校核 15

    1.6.3 雾沫夹夹带情况 16

  1.7 安全操作范围和操作线 16

    1.7.1 精馏段 16

    1.7.2 提馏段 17

  1.8 附属设备的选择 19

    1.8.1 全凝器的选择 19

    1.8.2 再沸器的选择 19

    1.8.3 回流泵的选择 19

  1.9 管径设计 20

    1.9.1 塔顶蒸汽管 20

    1.9.2 回流管管径 20

    1.9.3 进料管管径 20

    1.9.4 塔釜出料管 20

    1.9.5 进再沸器管 21

    1.9.6 再沸器蒸汽入塔器 21

  第二章强度及稳定性计算 22

  2.1 圆筒和封头的厚度和强度计算 22

  2.2 载荷的计算 22

    2.2.1 质量载荷的计算 22

    2.2.2 塔的自振周期 24

    2.2.3 地震载荷及地震弯矩的计算 24

    2.2.4 风载荷和风弯矩计算 26

    2.2.5 最大弯矩 28

  2.3 应力校核 28

    2.3.1 圆筒应力校核 28

    2.3.2 裙座壳轴向应力校核 30

  2.4 基础环结构设计及校核 31

    2.4.1 基础环 31

    2.4.2 地脚螺栓计算 32

    2.4.3 肋板计算 32

    2.4.4盖板计算 33

  2.5 补强计算 34

    2.5.1 塔顶蒸汽出孔 34

    2.5.2 人孔的补强计算 35

    2.5.3 进料管接管补强 36

  第三章吊柱的强度计算 38

  3.1 设计载荷 38

  3.2 曲杆部分的校核 38

  3.3 柱的校核 39

  总结 41

  参考文献 42

  致谢 43

前言

塔设备是化工、石油、医药及环境保护等工业中广泛使用的重要生产设备。塔设备的基本功能是提供气、液两相充分接触的机会，使质、热两种传递过程能够迅速有效地进行；而且能使接触之后的气、液两相及时分开，互不夹带。因此，蒸馏和吸收操作可在同一设备中进行

　　根据塔内气、液两相接触部件的结构型式，塔设备又可分为填料塔和板式塔两大类。填料塔和板式塔均可用于蒸馏、吸收等气-液传质过程，但在两者之间进行比较及合理选择时，必须考虑多方面因素，如与被处理物料性质、操作条件和塔的加工、维修等方面有关的因素等。填料塔内装有各式各样的固体填充物，即填料。填料是填料塔的核心内件，它为气-液两相接触进行传质和换热提供了表面，与塔的其他内件共同决定了填料塔的性能。液相由塔顶喷淋装置分布在填料层之上，靠重力的作用沿填料表面流下；气相则在压强差的推动下穿过填料的间隙，由塔的一端流向另一端。气、液两相在填料的润湿表面上进行充分接触，其组成沿塔高连续地变化。板式塔是一种逐级接触的气-液传质设备。塔内以塔板作为基本构件，气体自塔底向上以鼓泡或喷射的形式穿过塔板上的液层，使气-液两相密切接触而进行传质与传热，两相的组分浓度沿塔高呈阶梯式变化。

目前在工业生产当中，在分离程度要求高、具有腐蚀性的物料、容易发泡的物料以及对于热敏性物料的蒸馏分离等情况下，宜选用填料塔。在塔内液体滞液量较大、液相负荷较小以及含固体颗粒等情况下，宜选用板式塔。蒸馏操作的规模往往较大，所需塔径常达一米以上，故采用板式塔居多；吸收操作的规模相对较小，故采用填料塔居多。

图 1-1 板式塔结构简图

浮阀塔板的结构特点：在塔板上有若干个阀孔，每个阀孔上装有一个可以上下浮动的阀片，阀片本身连有几个阀腿，插入阀孔后将阀腿底脚拨转90°，以限制阀片升起的最大高度，并且防止阀片被气体吹走。阀片周边冲出几个略向下弯曲的定距片，当气速很低时，由于定距片的作用，阀片与塔板呈点接触而坐落于阀孔上，在一定程度上可以防止阀片与板面的粘连。操作时，由阀孔上升的气流经阀片与塔板间隙沿水平方向进入液层，随即增加了气液接触时间，浮阀开度随气体负荷而变，在低气量时，开度较小，气体仍能以足够的气速通过缝隙，避免过多的漏液；在高气量时，阀片自动浮起，开度增大，使气速不致于过大。浮阀塔板有生产能力大，操作弹性大，塔板效率高，塔板结构及安装较为简单、重量较轻、制造费用低等优点。然而其缺点就是：在气速较低时，仍有塔板漏液，故低气速时板效率有所下降；浮阀阀片有卡死和吹脱的可能，这会导致操作运转及检修的困难；塔板压力降较大，妨碍了它在高气相负荷及真空塔中的应用。

总结

随着毕业日子的到来，毕业设计也接近了尾声。经过几周的奋战我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。

在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。

我的心得也就这么多了，总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。

在此要感谢我的指导老师王老师对我悉心的指导，感谢老师给我的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。

参考文献

[1] 姚玉英等.化工原理,下册.天津：天津大学出版社,1999.8.

[2] 《化工设备设计手册》编写组.金属设备,上册：上海人民出版社,1975.7.

[3] 《化工设备设计手册》编写组.金属设备,下册：上海人民出版社,1975.7.

[4] 《化工设备设计手册》编写组.材料与零部件,（上）：上海人民出版社,1973.8.

[5] 化学工业部设计技术中心站,广西大学.塔设备设计：上海科技技术出版社,1985.

[6] 石油化工技术参考资料.轻碳轻化合物数据手册,第一册，燃料部第五化工设计院,1971.

[7] 石油化工技术参考资料.轻碳轻化合物数据手册,第二册，燃料部第五化工设计院,1971.

[8] 《基础化学工程》编写组.基础化学工程,上海,上海科技技术出版社,1979.12.

[9] 北京化工研究院“板式塔”专题组.浮阀塔,北京：燃料化学工业出版社,1970.12.15.

[10] 天津大学基本有机化工教研室主编.基本有机化学工程,天津：人民教育出版社.

[11] 化工设备指导性技术文件TCED.化工设备图样技术要求,TCED41002-2000：全国化工设

备技术中心站.2001.11.

[12] GB150-1998钢制压力容器.

[13] HG20580-1998钢制化工容器设计基础.国家石油和化学工业局.

[14] HG20581-1998钢制化工容器材料选用规定.国家石油和化学工业局

[15] GH20582-1998钢制化工容器强度计算规定.国家石油和化学工业局.

[16] HG20583-1998钢制化工容器结构设计规定.国家石油和化学工业局.

[17] HG20584-1998钢制化工容器制造技术规定.国家石油和化学工业局.

[18] HG20585-1998钢制低温压力容器技术规定.国家石油和化学工业局.

[19] HG20652-1998塔器设计技术规定.

[20] HG21514-1998碳素钢、低合金钢制人、人孔和手孔：化学工业部.

致谢

时间过的很快，毕业设计即将接近尾声。过去的几个月的时间里，在老师的悉心指导下，我顺利的完成了自己大学的最后一个环节—毕业设计论文。老师对待工作认真负责，对学生和善但不失严格，有问必答。和我们在一起如同朋友，在学习方面给予我们无私的帮助，当我们遇到难题时能及时的给我们讲解和教导。王老师那种勇于探索的科学精神，乐观进取的工作态度，无私奉贤的师长作风，无论是现在还是将来都是我学习的榜样。

在这半年的时间里，通过自己完成了乙烯精馏浮阀塔的设计，我学到了很多。分析解决问题的能力、总结归纳的能力、撰写论文的能力都有所提高，所有的这些进步都是与老师的严格要求和悉心指导无法分割的。在此，我要对尊敬的导师以及所有帮助我的同学们表示深深的谢意。最后，感谢在百忙之中评阅本论文的各位老师，敬请批评与指教。由于我对本课题的研究时间有限,对某些细节问题理解得还不是很透彻,课题中不可避免的会出现一些问题,所做设计尚有不足之处,希望诸位老师在评审时给予批评指正。