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1、甲醇水分离塔设计摘要 筛板塔是传质过程常用的塔设备，它的主要优点有： 结构比浮阀塔更简单，易于加工，造价约为泡罩塔的60，为浮阀塔的80左右。 处理能力大，比同塔径的泡罩塔可增加1015。 塔板效率高，比泡罩塔高15左右。 压降较低，每板压力比泡罩塔约低30左右。虽然筛板塔有： 塔板安装的水平度要求较高，否则气液接触不匀。 操作弹性较小(约23)。 小孔筛板容易堵塞等缺点。但它由于具有前述的一些优点，因而在化工，石油，能源等行业的应用中仍处于板式塔应用的主导地位。本次论文以介质的性质、温度和压强，以及公称直径和当地自然环境为设计条件，综合考虑各方面的因素选定板式筛板塔，具体步骤主要包括壳体、封
2、头壁厚的设计与较核，基础环板，裙座等零部件的设计，同时结合所选定的材料和工作环境制定相应的焊接工艺和制作、组装和加工工艺。关键词 筛板塔；塔盘；降液管 Abstract The sieve-plate column is commonly used in mass transfer tower equipment, its main advantages: structural valve tower more than a simple, easy processing, and cost about 60% of bubble tower, tower float valve for ab
3、out 80% . processing capacity, than the diameter of the blister with tower 10 15% increase. tray efficiency higher than that Blister tower about 15% higher. lower pressure drop per plate bubble tower pressure than about 30%. Although the sieve-plate column are: tray installation require a higher deg
4、ree level, or gas-liquid contact with uneven. Operating flexibility small (about 2 3). small plate, such as easy to plug the shortcomings. But it is because of some of the advantages mentioned above, which in the chemical, petroleum, energy and other industries are still in the application of the ap
5、plication tray column dominance. The thesis of the nature of media, temperature and pressure, as well as the nominal diameter for the design of the natural environment and local conditions, concrete steps to include the shell, head of design and wall thickness more nuclear, based on the Central boar
6、d, and other parts of the skirt design, combined with selected materials and the working environment to develop the corresponding welding technology and production, assembly and processing technology. Key words sieve-plate column; tray; downcomer目录甲醇水分离塔设计.I摘要I关键词IAbstractII目录.III第一章 概述.11.1板式精馏塔的简介
7、.11.2板式精馏技术及发展4第二章塔结构设计.52.1塔设计内容52.1.1设计参数52.1.2塔结构简图52.2主体材料强度指标72.3筒体、封头壁厚确定72.3.1筒体厚度计算72.3.2封头厚度计算72.4塔体上各项载荷计算82.4.1塔质量82.4.2风载荷和风弯矩计算92.4.3地震力及地震弯矩计算112.4.4最大弯矩132.5塔体的强度及轴向稳定性验算142.5.1塔体2-2截面的各项轴向应力计算142.5.2塔体2-2截面抗压强度及轴向稳定性验算142.6裙座的强度及稳定性校核152.6.1裙座底部0-0截面轴向应力计算152.6.2裙座检查孔1-1截面强度校核152.6.3
8、裙座焊缝强度校核162.7压试验时塔的强度和稳定性验算162.7.1水压试验时塔体2-2截面的强度校核162.7.2水压试验时裙座底部0-0截面的强度和轴向稳定性校核172.8基础环板设计172.8.1基础环板内外径的确定172.8.2混泥土强度校核172.8.3基础环板厚度设计182.8.4地脚螺栓的设计192.8.5筋板的设计与计算202.8.6盖板的设计和计算212.9开孔及开孔补强222.9.1工艺水进口N03开孔及开孔补强222.9.2贫甲醇进口N07开孔及开孔补强242.9.3工艺水出口N02开孔及开孔补强262.9.4人孔开孔及其开孔补强282.10接管和法兰的选用31第三章 甲
9、醇水分离塔辅助装置以及附件323.1回流冷凝器323.1.1整体式323.1.2自流式323.1.3强制循环式333.2管壳式换热器的设计与选型333.2.1流体流动阻力（压强降）的计算333.2.2管壳式换热器的选型343.3再沸器353.4加热蒸气鼓泡管363.5离心泵的选择37第四章 塔设备的制造、安装.384.1制造要求384.2组装要求384.3焊接及其特点394.4热处理404.5大型塔设备的安装40设计总结.42致谢.44参考文献.45附录I 主要符号说明46I第一章 概述1.1板式精馏塔的简介塔器在石油化工行业中具有广泛的应用。从原料的精制，中间产物的分离，到产品的提纯和废水、
10、废气的处理都有赖于化工分离技术和化工塔器。由于分离过程是耗能过程，设备数量多，规模大，对工业生产的技术经济指标起着重要的作用。精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置，又称为蒸馏塔。有板式塔与填料塔两种主要类型。根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔。蒸气由塔底进入，与下降液进行逆流接触，两相接触中，下降液中的易挥发(低沸点)组分不断地向蒸气中转移，蒸气中的难挥发(高沸点)组分不断地向下降液中转移，蒸气愈接近塔顶，其易挥发组分浓度愈高，而下降液愈接近塔底，其难挥发组分则愈富集，达到组分分离的目的。由塔顶上升的蒸气进入冷凝器，冷凝的液体的一部分作为回流液返回塔顶进入精馏塔中，其余的部分则作为馏
11、出液取出。塔底流出的液体，其中的一部分送入再沸器，热蒸发后，蒸气返回塔中，另一部分液体作为釜残液取出。气液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。精馏操作既可采用板式塔，也可采用填料塔，本设计是板式塔，所以将只介绍板式塔板式塔是一类用于气液或液液系统的分级接触传质设备，由圆筒形塔体和按一定间距水平装置在塔内的若干塔板组成。广泛应用于精馏和吸收,有些类型（如筛板塔）也用于萃取，还可作为反应器用于气液相反应过程。操作时（以气液系统为例），液体在重力作用下,自上而下依次流过各层塔板,至塔底排出；气体在压力差推动下，自下而上依次穿过各层塔板，至塔顶排出。每块塔板上保持着一定深度的液层，气体通过塔板分散到
12、液层中去，进行相际接触传质。 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
13、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。 塔板又称塔盘，是板式塔中气液两相接触传质的部位，决定塔的操作性能，通常主要由以下三部分组成： 气体通道为保证气液两相充分接触，塔板上均匀地开有一定数量的通道供气体自下而上穿过板上的液层。气体通道的形式很多，它对塔板性能有决定性影响，也是区别塔板类型的主要标志。筛板塔塔板的气体通道最简单，只是在塔板上均匀地开设许多小孔（通称筛孔）,气体穿过筛孔上升并分散到液层中（图2）。泡罩塔塔板的
14、气体通道最复杂，它是在塔板上开有若干较大的圆孔，孔上接有升气管，升气管上覆盖分散气体的泡罩（图3）。浮阀塔塔板则直接在圆孔上盖以可浮动的阀片,根据气体的流量,阀片自行调节开度（图4）。 溢流堰为保证气液两相在塔板上形成足够的相际传质表面,塔板上须保持一定深度的液层，为此,在塔板的出口端设置溢流堰。塔板上液层高度在很大程度上由堰高决定。对于大型塔板，为保证液流均布，还在塔板的进口端设置进口堰。 降液管液体自上层塔板流至下层塔板的通道，也是气（汽）体与液体分离的部位。为此，降液管中必须有足够的空间，让液体有所需的停留时间。此外，还有一类无溢流塔板，塔板上不设降液管，仅是块均匀开设筛孔或缝隙的圆形筛板。操作时，板上液体随机地经某些筛孔流下，而气体则穿过另一些筛孔上升。无溢流塔板虽然结构简单，造价低廉，板面利用率高，但操作弹性太小，板效率较低，故应用不广。操作特性： 各种塔板只有在一定的气液流量范围内操作，才能保证气液两相有效接触，从而得到较好的传质效果。可用塔板负荷性能图(图5)来表示塔板正常操作时气液流量的范围，图中的几条边线所表示的气液流量限度为：漏液线。气体流量低于此限时，液体经开孔大量泄漏。过量雾沫夹带线。气
