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1、荆楚理工学院课程设计1目录目录一、设计任务书1二、绪论2三、设计方案简介3四、填料塔的主要工艺尺寸计算44.1、物料衡算 44.2、填料吸收塔的工艺尺寸计算64.3、填料层高度计算104.4、填料压降计算10五、填料塔内部结构设计115.1、泵的选择125.2、工艺管道的材质选择125.3、液体分布器设计125.4、液体再分布器设计145.5、支承板的设计155.6、压板的选取16六、壁厚的计算176.1、筒体的设计计算176.2、封头设计计算186.3、法兰和垫片的选取18七、各接管尺寸的设荆楚理工学院课程设计2计227.1、进气管直径227.2、出气管直径227.3、吸收剂进料管直径227
2、.4、吸收剂进料管直径19八、设计结果一览表23九、主要符号说明23十、参考文献 24荆楚理工学院课程设计3一、设计任务书一、设计任务书1.1.设计题目设计题目炼油厂中催化裂化装置生产的富气用稳定汽油进行吸收。试设计一座稳定汽油吸收富气的填料吸收塔。2.2.设计任务设计任务富气处理量：10 万吨年富气组成：吸收剂组成：组分C5H12C6以上组分总和摩尔组成0.150.851.00吸收剂在该塔操作温度下不挥发。分离要求：吸收率：98%0 4nC操作条件：平均操作压力：2MPa（绝）平均液气比：min/5 . 1VL吸收剂温度 30年工作时间 8000 小时填料类型：填料规格和类型自选 组成（乙0
3、 2C烷）（丙 3C烯）（丙0 3C烷）（异0 4iC丁烷）（0 4nC正丁烷）摩尔组成0.450.350.150.030.021.00荆楚理工学院课程设计44荆楚理工学院课程设计55二、绪论二、绪论此次课程设计是化工原理课程的一个总结性教学环节，是培养学生综合运用本门课程及相关先修课程的基本知识，去解决某一设计任务的一次训练，在整个教学计划中它也起着培养学生独立工作能力的重要作用，通过课程设计就以下几个方面要求学生加强训练。1查阅资料选用公式和搜集数据的能力。2树立既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性，并注意到操作时的劳动条件和环境保护的正确设计思想，在这种设计思想的指导下去分
4、析和解决实际问题的能力。3用简洁文字清晰表达自己设计思想的能力。塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。根据塔内气液接触部件的形式，可以分为填料塔和板式塔。板式塔属于逐级接触逆流操作，填料塔属于微分接触操作。工业上对塔设备的主要要求：（1）生产能力大（2）分离效率高（3）操作弹性大（4）气体阻力小结构简单、设备取材面广等。 塔型的合理选择是做好塔设备设计的首要环节，选择时应考虑物料的性质、操作的条件、塔设备的性能以及塔设备的制造、安装、运转和维修等方面的因素。板式塔的研究起步较早，具有结构简单、造价较低、适应性强、易于放大等特点。填料塔由填料、塔内件及筒体构成。填料分规整填
5、料和散装填料两大类。塔内件有不同形式的液体分布装置、填料固定装置或填料压紧装置、填料支承装置、液体收集再分布装置及气体分布装置等。与板式塔相比，新型的填料塔性能具有如下特点：生产能力大、分离效率高、压力降小、操作弹性大、持液量小等优点。荆楚理工学院课程设计66荆楚理工学院课程设计77三、设计方案简介三、设计方案简介稳定汽油吸收炼油厂催化裂化产生的富气，该设计任务是富气年处理量为10 万吨，关键组分正丁烷的吸收分率大于等于 98%。采用常规逆流操作流程。首先，据富气处理量及关键组分的吸收分率，求出塔顶尾气的量及塔底吸收液的量，吸收剂汽油的进料量，再据富气及吸收剂的特性选择合适的填料（种类、材质、
6、规格） ，该设计选取了直径的拉西环填料，由此求取mmd50塔径及填料层高度。再由吸收条件，mmD2000mZ29.1130T(绝),选择合适的钢号筒体和封头都选用。atmP20MnR16其次，塔内部构件及附属构件的设计与选取：液体分布器、液体再分布器、塔底支承板、塔顶压板、手孔、人孔。再次，各种接管的求取及法兰规格的查取，裙座、封头的设计求算等。即完成设计。最后，整体论证该塔的可行性及经济价值。组分气化分率 e 的计算（1）当组分为气体进料时，假设进料温度=35,操作压力 P=2MPa 时, 列表：T=1.161,初始温度设置低，改设为 40，操作压力 P=2MPa 时, 列表： ciiiKy
7、1组分 i0 2C 3C0 3C0 4iC0 4nCiy0.450.350.150.030.021.00iK2.050.80.760.330.1yi/Ki0.220.4380.2140.09680.21.16组分 i0 2C 3C0 3C0 4iC0 4nCiy0.450.350.150.030.021.00荆楚理工学院课程设计88=0.9851。说明初始温度过高，改设为 37，通过查轻烃的 p-T-K 图， ciiiKy1因=1.021。所以此温度符合条件，即露点温度为 37. ciiiKy1（2）当泡点进料,设温度 T=20， 操作压力 P=2MPa 时，查轻烃的 p-T-K 图，组分 i
8、0 2C 3C0 3C0 4iC0 4nCix0.450.350.150.030.021.00iK1.60.570.440.230.15 iixK0.720.200.08750.01320.0031.02因为=1.021。所以此温度符合要求，即此组分的泡点温度为 T=20 ciiixK1根据泡露点温度假设一温度 T=35,e=0.95 则列表：iK2.110.850.760.360.25yi/Ki0.2130.4120.1970.0830.080.985组分 i0 2C 3C0 3C0 4iC0 4nCiy0.450.350.150.030.021.00iK2.090.820.720.340.
9、23 yi/Ki0.2150.4260.2080.08820.0871.02荆楚理工学院课程设计99组分 i0 2C 3C0 3C0 4iC0 4nCiZ0.450.350.150.030.021.00iK2.050.80.70.330.1 =ix) 1(1ii Kez0.15720.46190.21550.084750.071450.9908调整后ix0.15870.46620.21750.08550.07211.0000iiixKy 0.31110.34770.14790.027360.017450.85151调整后iy0.36540.40830.17370.032120.020481.0
10、000原料温度 T=80 操作压力 P=2MPa,列表计算液相焓 hF组分 i0 2C 3C0 3C0 4iC0 4nCiM3042445858 iz0.450.350.150.03 0.02 1.00ih120186 117 114 48 iiizhM 16203734.2772.2198.36 55.686380.44所以=6380.44KJ/Kmol。Fhih1iZMici 进料温度 T=35操作压力 P=2MPa 时组分气相焓列表：vh组分 i0 2C 3C0 3C0 4iC0 4nCiM 30 42 44 58 58 iy0.450.350.150.030.021.00vh96 17
11、0 100 159 104 v iihyM12962499660276.66120.644852.3所以=4852.3KJ/Kmolvh c ihM1iiy荆楚理工学院课程设计1010进料温度 T=35操作压力 P=2Mpa 时组分液相焓列表：Lh组分 i0 2C 3C0 3C0 4iC0 4nCiM 30 42 44 58 58 ix0.210.410.210.0430.1271.0000Lh96 94 23.5 86 21 iL ixhM604.81618.68794.64214.48154.693387.286所以 hl= =3387.286KJ/Kmol ciMihiZi1由热量平衡式
12、求汽化分率 ee=0.945LvLFhhh h 286.33873 .48523 .485244.6380 与假设的 e=0.95 基本相符 即取 e=0.95荆楚理工学院课程设计1111四、填料塔的主要工艺尺寸计算四、填料塔的主要工艺尺寸计算4.14.1、物料衡算、物料衡算（1） 、物料计算混合组分的处理量:G=10 万吨/年年混合组分的气相量处理量：G=10104103/8000=12500Kg/h=M1y1+M2y2+M3y3+M4y4+M5y5=300.45+420.35+440.15+580.01MiiyM3+580.02=37.7g/mol富气的混合摩尔流量：F=12500/37.
13、7=331.565Kmol/h关键组分 C4H10吸收分率为 98%当温度为 35时，原料各组分各自的平衡常数如下表：组分C20C3-1C30iC40nC40iK2.050.80.70.330.10在最小液气比下，理论级数最多。此时关键组分 C4H10的吸收因数为：= =0.98，关A关由，=0.10.98=0.098关关GVLAmin GL关关AK得=1.5=1.50.098=0.147GLmin GL关键组分的吸收因子为：=0.147/0.1=1.47关关GKLA（2）理论板数由 AANlg/1/lg1求得 9 3 . 847. 1lg/98. 01/98. 047. 1lg1N理论级圆整
14、后取为 8。荆楚理工学院课程设计1212各组分及=0.147，求得，再由及 N=8，求各组分吸收分率：iKGLiAiAi组分62HC63HC83HC异丁104HC烷正丁104HC烷iK2.050.80.70.330.1)/iiGKLA（ 0.0710.1840.210.4451.47i0.0710.1840.210.4451.00由吸收分率计算可知，的=1。故该组分几乎全部被吸收，不进塔顶尾104HCi气。由物料衡算定出塔顶尾气量和尾气组成，吸收剂用量，塔底吸收液量和组成。各组分吸收率及尾气组成见表：组成62HC63HC83HC104HC异丁烷正丁104HC烷总和吸收率0.0710.1840.210.4451.00进气量VN+1149.2116.0549.739.956.63331.565被吸收量10.5921.3510.444.436.6353.44尾气数量138.6194.7039.295.420278.125尾气组成
