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1、GIVEME哪泡涕人孝上海石化年产10万吨高纯醋酸乙烯酯配套空分装置项目典型设备说明书团队成员：梁奇徐文靖丁历昂熊文姿宾伦文 指导老师：揭嘉易争明李勇飞熊伟目录第一章过程设备概述11.1 过程设备的基本要求11.2 过程设备设计的作用11.3 过程设备设计与选型的主要内容1第二章塔设备设计32.1 设计标准32.2 工艺要求32.3 塔型的类型与选择42.3.1 塔型区分42.3.2 选取因素52.3.3 选择原则52.4 塔盘的类型与选择62.5 T0406塔设备的初步设计72.5.1 设计思路72.5.2 设计条件72.5.3 塔高与塔径的计算92.5.4 溢流装置设计112.5.5 塔板
2、结构设计132.5.6 塔板流体力学验算152.5.7 塔板负荷性能图172.6 T0406塔机械参数设计与校核202.6.1 封头设计202.6.2 筒体壁厚设计202.6.3 管口和人孑L202.6.4 塔顶空间高度212.6.5 塔底空间高度212.6.6 裙座设计212.6.7 地脚螺栓设计222.6.8 接管尺寸222.6.9 基于SW6塔机械强度校核232.6.10 基于SW6塔设备计算说明书282.7 塔T0406设备条件图392.8 新型固旋阀塔板的运用40第三章换热器选型423.1 换热器选型依据423.2 换热器工艺方案423.2.1 换热器概述423.2.2 换热器选型4
3、23.2.3 换热器规格选择433.2.4 壳程数和台数443.2.5 工艺条件选择443.3 换热器E0204的选型453.3.1 E0204的设计条件453.3.2 结构参数设计483.3.3 E0204参数汇总表553.3.4 强度计算563.4 换热器E0204设备条件图723.5 新型螺旋折流板换热器72第四章反应器设计744.1 反应器概述744.2 R0201反应器设计744.2.1 反应器的选择744.2.2 催化剂选择754.2.3 反应动力学数据764.3 反应工艺条件774.3.1 进料组成774.3.2 反应条件774.3.3 全部进料组成774.4 反应器的工艺784
4、.4.1 设计温度784.4.2 设计压力784.4.3 停留时间784.4.4 反应器体积794.4.5 列管长度与直径804.4.6 层床压降计算824.5 反应器设计834.5.1 反应器壳体内径设计834.5.2 折流板的设计844.5.3 反应器接管设计844.5.4 列管式固定床反应器三维设计854.5.5 反应器机械校核884.6 反应器R0201设备条件图102第五章泵设备选型1035.1 概述1035.2 选用要求1045.3 选型依据1055.4 以原料泵P0101为例进行泵的选型1065.4.1 物性分析1065.4.2 工艺计算1065.4.3 智能选泵结果107第六章
5、 气液分离器的设计1116.1 设计依据1111111116.2 分离器类型的选择6.3 立式重力分离器的尺寸计算6.3.1 浮动（沉降）流速1126.3.2 直径计算1126.3.3 高度计算1126.3.4 进出口管径1136.4 SW6强度机械校核115第七章压缩机选型1197.1 概述1197.2 压缩机的结构类型及其比较1197.3 选型原则1207.4 压缩机C0301的性能计算选型1207.4.1 物性数据及计算1207.4.2 选型结果121第八章储罐设计1228.1 储罐选型依据1228.2 概述1228.3 醋酸储罐（V0101）的选型1238.3.1 醋酸的基本性质123
6、8.3.2 工艺要求1238.3.3 选型结果123第一章过程设备概述1.1过程设备的基本要求过程设备最基本的要求是满足安全性与经济性，安全是核心。在充分保证安全的前 提下尽可能做到经济。经济性包括经济的制造过程，经济的安装、使用与维护，设备的 长期安全运行本身就是最大的经济。在满足工艺要求的前提下，为了确保安全与经济， 过程设备应满足以下基本要求。(1)结构合理，安全可靠。过程设备上所有部件都必须有足够的强度、刚度和稳定性, 可靠的密封性和一定的耐久性；(2)设备必须具有先进的技术经济指标，技术经济指标是衡量过程设备优劣的重要参 数；(3)运转性能好，操作简单，运转方便；(4)要具有优良的环
7、境性能。上述要求很难全部满足，设计时应针对具体问题具体分析，满足主要要求，兼顾次 要要求。L2过程设备设计的作用设备工艺设计是工程设计的基础。化工设备从工艺设计的角度可以分为两类：一类 是标准设备或定型设备，是成批、成系列生产的设备，并可以从厂家的产品目录或手册 中查到其规格及型号，可直接从设备生产厂家购买；另一类是非标准设备或称非定型设 备，是根据工艺要求、通过工艺计算及设备专业设计人员设计、需要专门设计的特殊设 备，然后由有资格的厂家制造。1.3过程设备设计与选型的主要内容(1)确定单元操作所用设备的类型这项工作应与工艺流程设计结合起来进行。(2)确定设备的材质根据工艺操作条件(温度、压力
8、、介质的性质)和对设备的工艺要求确定符合要求 的设备材质。这项工作应与设备设计专业人员共同完成。(3)确定设备的设计参数设备的设计参数是由工艺流程设计、物料衡算、热量衡算、设备的工艺计算多项工 作得到的。对不同的设备，它们有不同的设计参数。对塔设备，需要确定进出口物料的流量、组成、温度、压力、塔径与塔的材质、填 料类型与填料高度或塔板类型与塔板数等，对于精福塔还要确定塔顶冷凝器和塔底再沸 器的热负荷、换热流体的种类等；对换热器，则需要知道热负荷、换热面积、冷热流体 的种类及流量。（4）确定定型设备（即标准设备）的型号或牌号以及数量定型设备是一些加工厂成批、成系列生产的设备，即那些可以直接向生产
9、厂家订货 或购买的现成设备。对已有标准图纸的设备，确定标准图的图号和型号。随着中国化工设备标准化的推 进，有些本来用于非标设备的化工装置，已逐步走向系列化、定型化。这些设备包括换 热器系列、容器系列、搪玻璃设备系列以及圆泡罩、F1型浮阀和浮阀塔塔盘系列等， 它们已经有了国家标准。（5）非标设备对于非标设备，向化工设备专业设计人员提出设计条件和设备草图，明确设备的型 式、材质、基本设计参数、管口、维修安装要求、支承要求及其他要求（如防爆口、人 孔、手孔、卸料口、液面计接口等）。（6）编制工艺设备一览表在初步设计阶段，根据设备工艺设计的结果，编制工艺设备一览表，可按非定型工 艺设备和定型工艺设备两
10、类编制。初步设计阶段的工艺设备一览表作为设计说明书的组 成部分提供给有关部门进行设计审查。第二章塔设备设计在化工、石油化工及炼油中，由于炼油工艺和化工生产工艺过程的不同，以及操作 条件的不同，塔设备内部结构形式和材料也不同。塔设备的工艺性能，对整个装置的产 品产量、质量、生产能力和消耗定额，以及“三废”处理和环境保护等各个方面，都用重 大的影响。在石油炼厂和化工生产装置中，塔设备的投资费用占整个工艺设备费用的25.93%。 塔设备所耗用的钢材料重量在各类工艺设备中所占的比例也较多，例如在年产250万吨 常压减压炼油装置中耗用的钢材重量占62.4%,在年产60-120万吨催化裂化装置中占 48.
11、9%o因此，塔设备的设计和研究，对石油、化工等工业的发展起着重要的作用。2.1设计标准表2-1塔设计标准设计标准标准号化工设备设计基础规定HG/T 20643-2012钢制化工容器结构设计规定HG/T 20583-2011石油化工塔型设备基础设计规范SH 3030-2009建筑结构荷载规范GB 50009-20122.2工艺要求作为主要用于传质过程中的塔设备，首先必须使气液两相能够充分接触，以获得较 高的传质效率，除此之外，还应该满足以下优点。(1)生产能力大。在较大的气液流流速下，仍然不致发生大量的雾沫夹带、拦液或 液泛等破坏正常操作的现象。(2)操作稳定性，弹性大。当塔设备的气液负荷量有较
12、大的波动时，仍能够在较高 的传质效率下进行稳定的操作，并且塔设备能够保证长期连续操作。(3)流体流动阻力小，及流体通过塔设备的压力降小。这将大大节省生产中的动力 消耗，以降低经常操作费用。(4)结构简单，材料耗用量小，制造和安装容易，这可以减少基建过程中的投资费 用。(5)耐腐蚀和不易堵塞，方便操作、调节和检修。萃取精储是向精馆塔顶连续加入高沸点添加剂，改变料液中被分离组分间的相对挥 发度，使普通精馆难以分离的液体混合物变得易于分离的一种特殊精储方法。2.3 塔型的类型与选择2.3.1 塔型区分塔主要有板式塔和填料塔两种，它们都可以用作蒸馆和吸收等气液传质过程，但两 者各有优缺点，要根据具体情
13、况选择。板式塔塔内装有一定数量的塔盘，是气液接触和传质的基本构件；属逐级(板)接触的气 液传质设备；气体自塔底向上以鼓泡或喷射的形式穿过塔板上的液层，使气液相密切接 触而进行传质与传热；两相的组分浓度呈阶梯式变化。填料塔塔内装有一定高度的填料，是气液接触和传质的基本构件；属微分接触型气液传质 设备；液体在填料表面呈膜状自上而下流动；气体呈连续相自下而上与液体作逆流流动， 并进行气液两相的传质和传热；两相的组分浓度或温度沿塔高连续变化。表2-2填料塔和板式塔的比较项目填料塔板式塔塔径适宜于大小塔径的塔，但对大塔要 解决液体再分布的问题一般推荐使用塔径大于800mm的大 塔压力降压力较小，较适于要
14、求压力降小的 场合压力降一般比填料塔大空塔气速空塔气速较大空塔气速大塔效率分离效率高，塔径1.5m以下效率 高，随着塔径增大，效率常会下降效率较稳定，大塔板效率比小塔板 有所提高液气比对液体喷淋量有一定要求适用范围较大持液量较小较大安装检修较困难较容易材料可用非金属耐腐蚀材料一般用金属材料造价直径800mm以下，一般比板式塔 便宜，直径增大，造价显著增加直径大时一般比填料塔造价低质量大较小2.3.2 选取因素(1)若气相传质阻力大，宜采用填料塔。(2)大的液体负荷，可选用填料塔。(3)液气比波动的适应性，板式塔优于填料塔。(4)操作弹性，板式塔较填料塔大，其中以浮阀塔最大，泡罩塔次之。(5)对
15、于多数情况，塔径大于800mm,宜用板式塔，小于800mm时，则可用填 料塔。但也有例外，鲍尔环及某些新型填料在大塔中的使用效果可优于板式塔。(6) 一般填料塔比板式塔重。(7)大塔以板式塔造价较廉。(8)填料塔用于吸收和解吸过程，可以达到很好的传质效果，它具有通量大、阻 力小、传质效率高等性能。因此实际过程中，吸收、解吸和气体洗涤过程绝大多数都使 用填料塔。2.3.3 选择原则选择时应考虑的因素有：物料性质、操作条件、塔设备性能及塔的制造、安装、运 转、维修等。填料塔在分离程度要求高的情况下，因某些新型填料具有很高的传质效率，故可采用新 型填料以降低塔的高度；对于热敏性物料的蒸馆分离，因新型
16、填料的持液量较小，压降小，故可优先选择 真空操作下的填料塔；具有腐蚀性的物料，可选用填料塔。因为填料塔可采用非金属材料，如陶瓷、塑 料等；容易发泡的物料，宜选用填料塔。板式塔塔内液体滞液量较大，操作负荷变化范围较宽，对进料浓度变化要求不敏感，操 作易于稳定；液相负荷较小；含固体颗粒，容易结垢，有结晶的物料，因为板式塔可选用液流通道较大的塔板， 堵塞的危险较小；在操作过程中伴随有放热或需要加热的物料，需要在塔内设置内部换热组件，如 加热盘管，需要多个进料口或多个侧线出料口。这是因为一方面板式塔的结构上容易实 现，此外，塔板上有较多的滞液以便与加热或冷却管进行有效地传热；在较高压力下操作的蒸馆塔仍
17、多采用板式塔。2.4 塔盘的类型与选择根据塔板上气、液两相的相对流动状态，板式塔分为穿流式和溢流式。目前板式塔 大多采用溢流式塔板。穿流式塔板操作不稳定，很少使用。工业上需分离的物料及其操作条件多种多样，为了适应各种不同的操作要求，迄今 已开发和使用的塔板类型繁多。这些塔板各有各的特点和使用体系，现将几种主要塔板 的性能比较列表如下：表2-3几种主要塔板的性能比较塔盘类型优点缺点适用场合泡罩板较成熟、操作稳定结构复杂、造价高、塔 板阻力大、处理能力小特别容易堵塞的物系浮阀板效率高、操作范围宽浮阀易脱落分离要求高、负荷变化大筛板结构简单、造价低、 塔板效率高易堵塞、操作弹性较小分离要求高、塔板数
18、较多舌型板结构简单、塔板阻力 小操作弹性窄、效率低分离要求较低的闪蒸塔浮动喷射 板压降小、处理量大浮板易脱落、效率较低分离要求较低的减压塔下表给出了几种主要塔板性能的量化比较。表2-4几种主要塔板性能的量化比较塔盘类型塔板效率处理能力操作弹性压降结构成本泡罩板1.01.05I复杂1筛板1.21.41.430.5简单0.40.5浮阀板1.2-1.31.590.6一般0.7-0.9舌型板1.11.21.530.8简单0.5-0.6以上各图可以看出：浮阀塔在蒸汽负荷、操作弹性、效率和价格等方面都比泡罩塔、筛板塔优越，结合本项目实际情况，初步选择浮阀塔。(1)处理能力大浮阀在塔盘上可安排得比泡罩更紧凑
19、。因此浮阀塔盘的生产能力 可比圆形泡罩塔盘提高20%40%o(2)操作弹性大浮阀可在一定范围内自由升降以适应气量的变化，而气缝速度几 乎不变，因之能在较宽的流量范围内保持高效率。它的操作弹性为35,比筛板和舌形 塔盘大得多。(3)塔板效率高由于气液接触状态良好，且蒸汽以水平方向吹入液层，故雾沫夹 带较少。因此塔板效率较高，一般情况下比泡罩塔高15%左右。(4)压力降小气流通过浮阀是，只有一次收缩、扩大及转弯，故干板压力降低比 泡罩塔低。在常压塔中每层塔的压力降一般为400600.6Pao浮阀的型式很多，国内已采用的浮阀，其中常用的是V-1型和V-4型。浮阀塔盘操作是的气液流程和泡罩塔相似；蒸汽
20、自阀孔上升，顶开发片，穿过环形 缝隙，以水平方向吹入液层，形成泡沫。浮阀能够随着气速范围内自由调节、升降，以 保持稳定操作。2.5 T0406塔设备的初步设计2.5.1 设计思路1、塔高的计算包括塔的主体高度、顶部与底部空间的高度，裙座高度。2,塔径的计算装置的有关条件一给定塔板设计条件一准备事项确定塔径溢流区的设计T气液 接触区的设计-各项校核计算3、塔内件的设计主要是塔盘的工艺和结构设计。此外还有塔的进出口、防冲挡板、放涡器、除沫器 等的设计计算。4、塔的机械性能校核主要是风载荷计算、地震载荷计算，耐压试验。以及对筒体壁厚、封头壁厚、裙座 (或支耳)厚度、地脚螺栓大小及个数等进行机械校核。
21、2.5.2 设计条件设计条件主要考虑介质与选材、设计压力、设计温度、厚度及其附加量、焊接接头 系数等。2.521介质名称、组成、流量表2-5塔内介质参数主要介质醋酸醋酸乙烯酯进口质量流量(kg/h)786.1612870.3进口组成(mole)0.080.9190塔顶质量流量(kg/h)3.5E-0612857.8塔顶组成(mole)4.0E-100.9995塔釜质量流量(kg/h)786.16212.49塔釜组成(mole)0.98890.01096进料温度(C)74.5塔顶温度(C)72.5塔釜温度(C)116.5进口压力/bar1操作环境中主要存在醋酸和醋酸乙烯酯，其质量分数之和大于99
22、%。由于介质中存在醋酸，腐蚀性较大，醋酸温度低于1201。2.5.2.2 塔板数与加料板位置由Aspen Phis模拟结果可知，塔板数为20块，进料板位置第17块。2.5.2.3 设备选材塔设备钢材应选用耐醋酸腐蚀的316L不锈钢制造，材料牌名022cli7Nil2M02。2.524设计压力在Aspen模拟中，工艺采用的工作压力为，设计压力取最高工作压力的1.05-1.1倍。 即可得设计压力：p = Apw = 1.1x0.1 =0AMpa2.5.2.5 设计温度在Aspen模拟中，塔内最高的温度为110。根据GB 150.32011,设计温度高于 塔内最高温度。这里，取设计温度为130(。2
23、.5.3塔高与塔径的计算物性数据：由Aspen plus模拟的T0406塔的各塔板上的物性参数可知，选取塔板上气液相负荷 最大的第12块塔板进行手工计算和校核。第12块塔板物性参数如表2-6所示：表2-6第12块塔板的物性参数气相体积流量m3/s液相体积流量m3/s气相密度 kg/ m3液相密度 kg/ m3表面张力mN/m2.610.00663.04910.6319.8(1)塔径计算依据流量公式可计算塔径，即式中。塔径，m；K塔内气体流量，m3/s；空塔气速，m/s;由上式可见，计算塔径的关键在于确定的适宜的空塔气速u。下列步骤来进行空塔气速的计算。1、计算气液相动能参数得：2、初选塔板间距
24、：板上液层高度:HT=500mmhL =0.05/?z3、根据图21 Smith法初估塔径图查得：C2Q=0A0m/ s图2-1 Smith法初估塔径图因物系表面张力a=18 mN/m,故碌严=010x（*2=0 098=0.098 xmax = C4、塔板上允许的极限空塔速度（泛点气速）:910.03-3.04 , =1.69m / s3.045、空塔速度（避免雾沫夹带及液泛的发生）：max=（0.60.8）,取安全系数0.6得:u = 0.6 x =0.6x1.52 = 1.() 1形/ s6、塔径:如空1=1.81? 7TX1.01D牝兀a按标准塔径圆整为:D= 1800mm,其对应板间
25、距区间450600mm,与初选的塔板间距相符合。7、塔截面积X =-D2 =-xl.82=2.54m2V 448、实际空塔气速:2.61754=1.02/?/ / S(2)塔的有效段高度Z:取总板效率=95%,得(Nt、( 23、Z=0一1 Ht=1 x0.5 = 11.60n?EtJ r 10.95 J2.5.4溢流装置设计据表2-7,选取塔板上的液体流动方式为单溢流，不设进口堰。表2-7液体负荷与板上流型的关系塔位mm液体流量m3/hU形流型单流型双流型阶梯流型10007以下45以下14009以下70以下200011以下90以下90160300011以下110以下1102002003004
26、00011以下110以下110230230350500011以下110以下110250250400堰长4：对于单溢流，取堰长/, =0.650 = 0.65x1.8 = 1.17w出口堰高儿:儿采用平直堰，堰上液层高度/u可依下式计算： =%田11000近似取E=l,则可计算出:22=0.021/77 0.0067722.84 ( L, V 2.84 ,(22.9节E - =xlx 10001000U-17)可用平直堰，贝！I：hw = h,- % = 0.05 - 0.021 = 0.029m弓形降液管宽度和截面积：由/“=0.650,可由图2查得：鱼= 0.072= 0.125ArD图2-
27、2弓形降液管参数图可得:Af =0.07x2.54 = 0.178m2 吗=0.125x1.8 = 0.225，为降低气泡夹带，液体在降液管内应有足够的停留时间以使气体从液相中分离出， 一般要求t不应小于35s,而对于高压下操作的塔以及易起泡的物系，停留时间应更长 些，为此，必须进行校核。液体在降液管中停留时间：=13.5s 5sAfHT 0.178x0.54 - 0.0066故降液管尺寸适宜。降液管底隙高度设计：降液管底端到下层塔盘受液面的间距称为底隙，表示为自，可依下式计算:12GlVkMsS式中“液体通过降液管底隙时的速度，m/So液相流速较慢，所以可取流速 =0.15mIs ,则h =
28、 00066 =0,037 lH,u0 1.17x0.15对于一般设计，降液管底隙高度不宜小于2025mm,否则容易堵塞，或因安装偏差 而使液流不畅，造成液泛。设计时,小塔可取范围2530mm。大塔40mm左右。=37mm , 故设计合理。受液盘设计:塔板上接受降液管流下液体的那部分区域称为受液盘。根据化工工艺设计手册, 目前常用倾斜的降液管及凹形受液盘，凹形受液盘的深度一般在50mm以上，这里取60mm o2.5.5塔板结构设计(1)塔板布置1)鼓泡区：塔板上气、液接触构件设置在此区域内，故此区为气、液传质的有效 区域。2)溢流区：降液管及受液盘所占的区域3)破沫区：鼓泡区与溢流区之间的区域
29、。此区域内不装浮阀，在液体进入降液管 之前，设置这段不鼓泡的安定地带，以免大量液体夹带泡沫进入降液管。宽度也可按 下述范围选取，即当 D 1.5 m 时，=80 1 lOmm ；4)无效区：因靠近塔壁的部分需要留出一圈边缘区域，以供支撑塔板的边梁之用。 宽度叱视具体情况而定，小塔为3050mm。于此处考虑：因为塔径 = 1800如，采用分块组装式；边缘宽度叱.，取叱=50加”；泡沫区宽度%,取叱=80mm；(2)塔板设计由于浮阀塔板兼有泡罩塔和筛板塔的优点，已成为国内外应用最广泛的的塔型。以 及F1型浮阀结构简单，制造方便，节省材料，性能良好。所以选用F1重型浮阀。阀孔气速对于F1重型浮阀，当
30、板上浮阀刚刚全开时，练数值常在912之间。所以取阀孔动 能因子)=11。则孔速un = , = )= 6.3m / s欣 /04浮阀数：F1重型浮阀阀孔直径4 =0039加oN = =-= 325 （已圆整）%注 % 0.0392x6.31鼓泡区面积为：A =2 xlR2 -x2 + -R2 arcsin “180 R其中:ri ox = -W.-IV = - 0.225 - 0.08=0.615m22D1 QR =W =-0.05 = 0.85m2024 = 1.48m2故得：浮阀排列:采用等腰三角形叉排。取同一横排的孔心距t=75mm。则可估算排间距t二即1.48325x0.075=0.0
31、68/n常用的排间距为65mm, 80mm, 100mm,所以按1=751/几/ = 65M，以等腰三角 形叉排方式作图，排得阀数为340个。按N=340,重新核算孔速级阀孔动能因数：2.61/ . . .斯=6.42771 / s, TT、-x0.0392x3404=6.42x7104=11.2阀孔动能因数F.变化不大，仍在912范围内。塔板开孔率：u 1.01（p = = 14.7%6.55计算符合要求。2.5.6塔板流体力学验算塔板压降校核气相通过每层板的压降:hP=hc + hl+ha干板压降，: 计算：因故下式计算= 5.34- 2夕送= 5.34x3.04 x 6.4222x910
32、.63x9.81=0.037，液层阻力九：本设备介质为醋酸和醋酸乙烯酯的混合液，即液相为碳氢化合物，可取系数8=0.5。 可得% = shL = 0.5 x 0.05 = 0.025m液体表面张力阻力：此阻力很小，忽略不计。即% =。因此塔板压力降所相当液柱高度为：hp = .+/+% =0.037 + 0.025 + 0 = 0.0627n雾沫夹带校核正常操作时的液体夹带量为0 900mm的精储塔，应控制泛点率写不超过80%。经验公式：xlOO%VtJ+ 1.36LVZPl-PvkcaK店0.78AtKCfxlOO%采用计算结果中较大的数值。由人=3.04依/加3及%=0.506，查化学工艺
33、设计手册，由图2-3所示，得泛点 负荷因子C； =0.13,并查物性系数表得K=LO。0.180.150.100.0500.2 0.3 0.50.7 1.0气相密度/(k/m)图2-4泛点负荷因子图对单溢流塔板，液相流程长度Z:Z = -2 也=1.8-2x0.225 = 1.35加液流面积：4 = & -2A/= 2.54-2x0.178 = 2.184加得：6=57.5%6=58.7%满足液泛率小于80%,不易发生液沫夹带。溢流液泛校核为避免发生溢流液泛，则应保证降液管中清液层高度满足如下关系式: 也(% +儿)塔板不设置进口堰，液相流出降液管的局部阻力:典型微备工笆微计必算说明书(j X
34、hd =0.153= 0.153(w/)2 = 0.153 x 0.152 = 0.0029y得：Hd = /I” + % + hd =0.062 + 0.05 + 0.0029=0.115m对于一般物系，取泡沫层相对密度0=0.5 ,夕(Ht + % ) = 0.5 x (0.5 + 0.029)= 0.265/m即:Hd5可见不会发生严重漏液。2.5.7塔板负荷性能图a.漏液线(气相负荷下限线)操作时防止塔板发生严重漏液现象所允许的最小气相负荷。对F1型重阀取阀孔动能因数Fo=5时的气体负荷为操作的下限值:-x0.0392x340x2.86 = 1.16w/5 4据此可作出漏液线。将直线标
35、绘于塔板负荷性能图中。b.过量液沫夹带线(气相负荷上限线)控制液沫夹带量及不大于0.1 (kg液体/气体)的气相负荷上限。对应于泛点率取/ = 80%,带入E计算式得到关系式。xl00%=80%代入前面数据整理得：匕=3.95 - 31.93L,将直线标绘于塔板负荷性能图中。C.液相负荷下限线保证塔板上液体流动时能均匀分布所需的最小液量。对于平堰，取h()w=6mm=0.006m作为液相负荷下限标准。根据公式收网、。0G61000 I其中 E=l, lw = 1.17w代入数据得：Ls =0.001/m3 Is将直线标绘于塔板负荷性能图中。d.液相负荷上限线又称气泡夹带线，由液体在降液管中最短
36、停留时间决定。以t=5s作为停留时间下限，由此计算液相负荷的最大值。. HfA, 0.5x0.178 cmro 3 (L =1 = 0.0178加/s35将直线标绘于塔板负荷性能图中。e.溢流液泛线降液管中泡沫层高度达最大允许值时的气量与液量的关系。0(% + %) = 0.5 x (0.5 + 0.029)= 0.265m% 10003600仆取兄=0.265m;” =5.34 + 0.153(工1+(1 + )20g UaJ i )其中:将上式简化得:2T = 100.2-36942L/ -407.7L/将直线标绘于塔板负荷性能图中，塔板负荷性能图如图2-4所示:由图可知，操作点位于五条曲
37、线之间，且有一定操作弹性空间，设计合理。 现在把设计结果如表2-7所示：表2-8设计结果一览表项目数值及说明备注塔径D/m1.8塔高/m11.6设计压力p/Mpa0.11设计温度m130塔间距0.5塔板形式单溢流降液管分块式塔板空塔气速u/gs1.02溢流堰长匕加1.17板上液层高度%/加0.05降液管底隙高度儿用0.037浮阀数/个340阀孔气速6.42阀孔动能因数E,11.2临界阀孔气速uoJm s5.71孔心距t/m0.075同一横排孔心距排孔距t/m0.068相邻两横排中心线距离单板压降AP/m0.062液体在降液管内的停留时间6T/s15降液管内清液层高度凡加13.5泛点率58.72
38、.6 T0406塔机械参数设计与校核2.6.1 封头设计由Aspen Plus计算出来的塔内直径经过圆整后为1800mm。腐蚀余量2mm根据GB/T 25198-2010压力容器封头的附录C,选用标记为如下的封头：EHA 1800x14( 12.4)-316L GB/T 25198壁厚14mm，其总深度为475mm，内表面面积为3.6535 n?,容积V封头为0.82700?。2.6.2 筒体壁厚设计筒体内径为1800mm,设定腐蚀余量2mm。根据壁厚计算规则选择壁厚为12mm。2.6.3 管口和人孔塔顶管一般包括气相出口、压力计口、放空口。气相出口口径比较大，宜居中布 置。压力计一般是差压式
39、的，需要和塔下部的另一个差压口一起考虑方位，因有仪表引 线限制，两个差压口的方位尽量靠近布置。塔釜段的管有塔底出料口、去再沸器口、再沸器返回口、塔釜排放口、最小流量 返回口、塔釜人孔、液位计和液位传送器口、压力计口、公用工程口等。塔中部管口一般有中部进料口、人孔、侧线抽出口和仪表测量管口等。取每8块板之间的高度为间隔设置人孔，所以塔顶一个人孔，第8块板一个人孔，第16块板一个人孔，塔底一个人孔，一共四个人孔。人孔个数S=4。2.6.4 塔顶空间高度塔顶空间高度指的是塔顶封头上端到最上一层塔板之间的距离高度。它的作用是为 了满足安装塔板和开人孔的需求，也是为了使气体中的液体自由沉降。塔顶的空间高
40、度 一般取1.21.5m,以减小塔顶出口气体中的液体夹带量。这里，为进一步减小塔顶出 口气体中的液体夹带量，在塔内的顶部设置除沫器。除沫器底部到塔板的距离也不得小 于塔板间距。这里取塔顶空间高度He为1.5m。2.6.5 塔底空间高度塔底部空间高度Hd指的是塔底封头上端到最低一层塔板之间的距离高度。根据 Aspen Plus计算的结果，可以知道：塔板数N=23块；塔釜出口液体的流量 侬=0.867根,外。 一般要求釜液在塔内的停留时间为2030min以上。但是，对于易结焦的介质，釜液在 塔内的停留时间一般取1L5min。这里取釜液在塔内的停留时间t为20mino计算塔底空间高度Hd的式子见如下
41、。对于本塔，计算结果圆整后则取2.1m。qvt _ 0.0144x20兀八2 0.785xl.824 ，=0.12m取进料段高度HF=lmo计算筒体高度Hp的式子见下式= 1.5 + 11.6+ 4x (0.8 0.5) +1 + 0.12=15.42/h结合工艺条件，筒体高度圆整为16m。2.6.6 裙座设计(1)裙座厚度裙座厚度选取为12mm(2)裙座高度板式塔的支座的选取一般为锥形裙座或圆柱形裙座。资料报道，当塔高径比大于30 时，采用锥形裙座。裙座上的人孔是长圆形，尺寸为510mmX (10001800) mm,方 便维修时人员进出。裙座的塔底接管不采用法兰连接，而是采用弯管焊接，将接
42、管引出裙座以后，再用法兰连接。这样做的原因是：物料对维修人员有危险，在裙座内采用法 兰连接，容易发生事故。对于本塔设计的板式塔，由于筒体高度大于10m,塔径R=1.8mlm,因此采用圆 柱形裙座。计算裙座高度H的式子，如下。 九 L5Q1.5X1.8 . H = 2 H= 2 4= 3.357n22结合工艺条件，裙座高度选择为3.5m。下封头选择和上封头一样的标准椭圆形封头。其总深度为475mmo因此，计算板式塔的高度H总%=0.475 + 16 + 3.5 = 19.975m圆整为20mo2.6.7 地脚螺栓设计根据裙座大小设计地脚螺栓个数与大小，选用公称直径为39mm地脚螺栓，个数为 15
43、个。后续的校核计算均为合格。2.6.8 接管尺寸(1)塔顶接管尺寸根据气体常见接管的流速，取塔顶气体流速为15心，气体体积流量为0.9285加加7, 则塔顶接管管径：4X0.9285 %X 15=0.079加圆整后选取管子规格巾o(2)进料管尺寸根据液体常见接管的流速，取进料管气液相流速为=L5m/s,进料口的体积流量为 0.00263w5A,则管径：二X0.0026乃 X 1.5= 0.047 mm圆整后选取管子规格454mnix3.5mm。(3)塔釜接管尺寸根据液体常见接管的流速，取进料管气液相流速为u=im/s,液相体积流量=4X0.0027871 X 1=0.00278%,则管径: =0.059/7；加圆整后选取管子规格/65%x3.572。2.6.9 基于SW6塔机械强度校核本设计采用机械