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1、1120 万吨/年催化汽油加氢脱硫装置稳定塔设计摘 要本次设计主要针对 120 万吨/年催化汽油加氢脱硫装置稳定塔。加氢脱硫过程作为原油后续加工的一项重要的加工过程，脱硫装置稳定塔设备显得尤为重要。因此严格要求该塔体在各个载荷工况下的强度必须合格。本设计前部分对塔的各个结构件进行分析介绍，并且确定了该结构件的结构以及受力状态，确保该结构件适用于该塔体。该塔采用的是浮阀塔塔盘，一共 25 块塔盘，塔径为 1900/3000 mm，塔高为 33047mm。主要设计参数为：设计压力 1.3MPa，设计温度 275 等。承受的载荷有内压、地震载荷、风载荷，由于存在变径段，因此该塔需要对不同直径塔段及该
2、塔段的封头的厚度进行计算和校核，同时设计计算该塔体的裙座。进而对塔体的地震载荷，风载荷等进行稳定性校核。在满足强度要求的同时，还需校核塔体的裙座，地脚螺栓，塔体与裙座的焊接处的强度，确保整个塔体的强度合格。最后绘制了装配图和两张零部件图。关键词：稳定塔，原油加工，厚度设计，强度校核2The Design of Desulfurization Stability TowerAbstractThis design mainly aims at of the stability tower 1.2 million tons/year of catalytic gasoline hydrodesulp
3、hurization unit.Hydrogenation desulfurization process is an important process for subsequent processing of crude oil. The stability tower is particularly important. So the strength of the tower body must be qualified under various load conditions.We have introduced each structures of the tower and f
4、ound the structure and stress state of the structure. The tower is flower valve tray. There are 25 pieces of tower tray and the diameter is 1900/3000mm, the height is 33047mm. For main design parameters, the design pressure is 1.3MPa. The design temperature is 275 . Carry loads of internal pressure,
5、 seismic load and wind load, as the different diameter, so we should design the thickness of the different diameter of the tower and the shell cover, and then we should check it. At the same time, design and calculation of the tower body skirtThen we check the seismic load and the wind load of tower
6、 body. While the strength requirement is qualified, we still need to check the tower body skirt, anchor bolts, tower body and the skirt of the strength of the welds ensure that the whole tower body strength is qualified.Finally draw the two pieces of parts drawing and a piece of assembly drawing.Key
7、words: Stability Tower Crude Oil Processing Design of the Thickness Strength Check3目 录1 前言 12 稳定塔的工艺流程及结构简图 42.1 脱硫装置稳定塔的工艺流程及其简图 42.2 脱硫装置稳定塔的结构简图 53 塔内部结构件的说明介绍63.1 塔体内部的材料选取，介质的物理性质及设计参数 63.2 封头 63.3 筒体 63.4 裙座 73.5 吊柱 83.6 人孔和手孔 83.7 开孔接管 93.8 稳定塔的内部结构件 113.9 塔内部的其他结构件 143.10 塔设备的振动及预防 154 塔设备的设
8、计计算及强度校核174.1 设计数据及设计主要依据 174.2 筒体的设计计算及强度校核 174.3 封头的设计计算及强度校核 194.4 塔体裙座的设计计算 214.5 地脚螺栓座 254.6 塔顶吊柱 254.7 塔式容器的质量计算 264.8 塔的基本自振周期的计算 304.9 地震力及地震弯矩的计算 3144.10 风载荷及风弯矩的计算 334.11 偏心弯矩 374.12 最大弯矩 374.13 塔壳轴向应力的校核 384.14 裙座壳稳定性的校核 404.15 液压试验时应力校核 424.16 地脚螺栓座的设计及校核 434.17 裙座与塔壳连接处焊缝 474.18 开孔补强计算
9、475 结论55参考文献56谢辞5711 前言在化工、炼油、医药、食品以及环境保护等工作部门，塔设备是一种重要的单元操作设备。它的应用面广、量大。据统计，塔设备无论其投资费用还是所消耗的钢材重量，在整个过程设备中所占比例都相当高，如下表所示为几个典型的实例。表1-1 塔设备的投资及重量在过程设备中所占比例装置名称 塔设备投资比例 % 装置名称 塔设备投资比例 %化工及石油化工 25.460万吨，120万吨/年催化裂化48.9炼油以煤化工 34.85 30万吨/年乙烯 25.3化纤 44.9 4.5万吨/年丁二烯 54塔设备的作用是实现气（汽）-液相或液-液相之间的充分接触，从而达到相际之间进行
10、传质及传热的目的。其广泛用于蒸馏、吸收、介吸（气提） 、萃取、气体的洗涤、增湿及冷却等单元操作中，它的操作性的好坏，对整个装置的生产，产品质量、产量，成本以及环境保护、 “三废”处理等都有较大的影响。因此塔设备的研究一直是工程界所关注的热点。随着石油、化工的迅速发展，塔设备的合理造型及设计将越来越受到关注和重视。塔设备的总类很多，常见有如下几种类型：加压塔，减压塔及常压塔；精馏塔，吸收塔，干燥塔等；板式塔，填料塔。其中板式塔又分为浮阀塔，泡罩塔，舌形塔等。本设计的塔为板式塔。工业上最早出现的板式塔是筛板塔和泡罩塔。筛板塔出现于 1830 年，很长一段时间内被认为难以操作而未得到重视。泡罩塔结构
11、复杂，但容易操作，自 1854 年应用于工业生产以后，很快得到推广，直到 20 世纪 50 年代初，它始终处于主导地位。第二次世界大战后，炼油和化学工业发展迅速，泡罩塔结构复杂、造价高的缺点2日益突出，而结构简单的筛板塔重新受到重视。通过大量的实验研究和工业实践，逐步掌握了筛板塔的操作规律和正确设计方法，还开发了大孔径筛板，解决了筛孔容易堵塞的问题。因此，50 年代起，筛板塔迅速发展成为工业上广泛应用的塔型。与此同时，还出现了浮阀塔，它操作容易，结构也比较简单，同样得到了广泛应用。而泡罩塔的应用则日益减少，除特殊场合外，已不再新建。60 年代以后,石油化工的生产规模不断扩大,大型塔的直径已超过
12、 10m。为满足设备大型化及有关分离操作所提出的各种要求，新型塔板不断出现，已有数十种。该塔采用浮阀塔塔板，双溢流型。一共有 25 块塔板。浮阀塔有如下优点：生产能力大；操作弹性大，在较宽的气相负荷范围内，塔板效率变化较小；塔板效率高，因为其气液相接触良好，雾沫夹带较小；塔板结构及安装简单，重量较轻，费用较低。然而，浮阀塔还有一定缺点，如下：气速较低时塔板效率有所下降；浮阀阀片有卡死或吹落的可能，导致操作运转及检修的困难；塔板压降较大时，妨碍它在高气相负荷及真空塔中的应用。由于浮阀塔的以上特点，则使浮阀塔代替泡罩塔，成为当今最广泛的塔型之一，根据其具有优异的综合性能，在当前石油化工领域是被首选
13、的。对于塔设备而言，除了要满足它满足的特定的工艺条件外，还应满足以下基本要求：气液两相充分接触，相际之间传热面积大；生产能力大，即气液处理量大；操作稳定，操作弹性大；阻力小；3结构简单，制造、维修方便；耐腐蚀，不宜堵塞。42 稳定塔的工艺流程及结构简图2.1 脱硫装置稳定塔的工艺流程及其简图如图 2-1 所示,重汽油与氢气混合再被加热到一定温度后进入加氢脱硫反应器。加氢脱硫后的反应产物被反应产物加热炉加热并为稳定塔重沸器提供热源 ,再经换热后进入反应产物空冷器 ,在进入空冷器之前注入脱氧水 ,以溶解掉反应过程中所产生的铵盐。反应产物经空冷器冷却 55 后进入加氢脱硫产品分离罐 D -201 ,进行气、油、水三相分离。其中的水相作为含硫污水送至污水汽提装置;气相作为循环氢进入循环氢脱硫部分;油相一部分经换热后进入稳定塔 ,另一部分作为急冷油由加氢脱硫反应器急冷泵升压后进入加氢脱硫反应器。设置稳定塔的目的在于将脱硫重汽油中的轻烃和 H2S 汽提出去 ,以保证重汽油产品的闪点和铜片腐蚀合格。图 2-1 加氢
