乙烯装置脱戊塔设计PPT

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1、乙烯装置脱戊塔设计乙烯装置脱戊塔设计2012东东北北石石油油大大学学姓名：姓名： 指导教师：指导教师：专业：专业：“The design about depentanizing column in the ethylene plant”.在兰州石化共和国的第一套乙烯装置在兰州石化共和国的第一套乙烯装置 乙烯装置是指以石油或天然气为原料，广泛应用乙烯装置是指以石油或天然气为原料，广泛应用各种技术，以生产高纯度乙烯和丙烯为主，同时富产各种技术，以生产高纯度乙烯和丙烯为主，同时富产多种石油化工原料的石油装置。乙烯装置的工艺流程多种石油化工原料的石油装置。乙烯装置的工艺流程主要有四大单元，即裂解、急冷

2、、压缩和分离。主要有四大单元，即裂解、急冷、压缩和分离。 一、塔设备与脱戊烷塔的简介一、塔设备与脱戊烷塔的简介二、塔的工艺计算二、塔的工艺计算三、塔的结构设计三、塔的结构设计四、塔的强度计算和辅助结构四、塔的强度计算和辅助结构vv 塔设备是化工、石油化工和炼油等生产中最重要塔设备是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一。它可使气（或汽）液或液液两相之的设备之一。它可使气（或汽）液或液液两相之间进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的。间进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的。在塔设备中完成的常见单元操作有：精馏、吸收、在塔设备中完成的常见单元操作有：精馏、吸收、介吸和萃取等。介吸和萃取等。

3、在石油化工厂、炼油厂中塔设备在石油化工厂、炼油厂中塔设备的性能对于整个装置的产品产量、质量、生产能的性能对于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力和消耗定额，以及三废处理和环境保护等各个方面，都有重大的影响。因此，塔设备的设计和方面，都有重大的影响。因此，塔设备的设计和研究，受到化工、炼油等行业的极大重视。研究，受到化工、炼油等行业的极大重视。塔设备塔设备乙烯装置脱戊塔乙烯装置脱戊塔 大庆石化公司乙大庆石化公司乙烯装置脱戊塔采烯装置脱戊塔采用的是用的是Lummus 公司公司“先脱碳五先脱碳五碳九，中间馏分碳九，中间馏分两段加氢两段加氢”专利专利技术，对乙烯

4、装技术，对乙烯装置生产的粗裂解置生产的粗裂解汽油进行处理，汽油进行处理， 即将轻组分碳五即将轻组分碳五及重组分碳九、碳及重组分碳九、碳十分离后，中间馏十分离后，中间馏分经两段加氢反应，分经两段加氢反应，去除双烯烃和单烯去除双烯烃和单烯烃，再经硫化氢汽烃，再经硫化氢汽提塔脱除硫化氢后，提塔脱除硫化氢后，生产出合格的加氢生产出合格的加氢汽油产品汽油产品 脱戊烷塔作为脱戊烷塔作为汽油加氢装置的汽油加氢装置的第一个分离塔，第一个分离塔，起着承前启后的起着承前启后的关键作用，其性关键作用，其性能的优劣直接影能的优劣直接影响到裂解汽油加响到裂解汽油加氢装置的负荷及氢装置的负荷及产品的质量。产品的质量。 工

5、艺流程工艺流程：来自于裂解汽油的 馏分含有一些非常有用的化工原料，它们是异戊二烯（ISP）环戊二烯（CPD）等。从这些原料出发可以合成许多高附加值的产品，一些大公司已经从全球性的角度来考虑 馏分综合利用。 馏分的化工利用可以分为燃料和化工两大方面。蒸汽裂解装置中产生的裂解气经过分离出来的碳五以后的汽油组分作为脱戊塔的进料，利用 馏分与 以后等重组分沸点不同，在脱戊塔中进行气液分离，使 组分从 以后的重组分中分离出来优点优点：流程简单，在保证产品质量的前提下，塔数最少，可减少一次投资；基本上避免硫化氢对下游产品及常压塔和减压塔的腐蚀。缺点缺点：无脱乙烷塔，液化气轻烃碳五不能保证质量，无轻烃吸收设

6、施，液化气吸收率不能保证。工艺计算是根据脱戊塔过程产出物的含量、处理能力和产品的生产方案确定产品的收率、物料平衡、塔盘数、进料及侧线的抽出位置、中段回流位置以及相应的温度和压力等。本设计的工艺计算部分主要有：塔的物料衡算；塔精馏段的操作条件与相关物性参数的计算；塔体工艺尺寸计算； 塔板布置 。原料液中戊烷组分的摩尔分数为：0.745；镏出液中戊烷组分的摩尔分数为：0.968；釜残液中戊烷组分的摩尔分数为：0.012。原料处理量为：29.81kmol/h。操作线性方程的确定: 精馏段操作方程为：0.75X+0.033提馏段操作方程为：1.01X+0.01塔板数量的确定:由化工原理中的逐板计算，确

7、定精馏段实际塔板数为18块；提馏段实际塔板数为16块。塔的物料衡算 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 Z塔径的计算：Z塔的有效高度计算： 根据精馏段的气相体积流量和液相体积流根据精馏段的气相体积流量和液相体积流量量, ,取安全系数为取安全系数为0.7,则求出的塔径为则求出的塔径为1. 46m，按标准塔径圆整后为按标准塔径圆整后为1.5m 精馏段高度为精馏段高度为:5.6m 提馏段高度为提馏段高度为:6.3m故精馏塔的有效高度为故精馏塔的有效高度为:12.5m塔板布置 在脱戊塔的设计中，完成了工艺计算后，进行的是结构设计计算，结构设计的任务在于确定设备的主要尺寸，对于本次设计主要涉及以下方面的内容：塔径

8、及封头的选择 ；确定抽出管口尺寸以及塔高的确定。 塔径及封头的选择 塔高的确定塔壳强度计算塔器质量计算塔器的基本自振周期计算地震载荷及地震弯矩计算风载荷和风弯矩计算各计算截面最大弯矩圆筒应力校核容器液压实验时的应力校核裙座壳轴向应力校核基础环厚度计算地脚螺栓计算筋板 裙座与塔壳连接焊缝验算 盖板塔的强度计算塔的强度计算1423567891011121314 设计压力：设计压力： 0.8MPa 设计温度：设计温度： 190 操作压力：操作压力： 0.15MPa 操作温度操作温度： 176 塔塔 高：高：32460mm 塔内径：塔内径：1500mm 保温层厚度：保温层厚度： 90mm 保温材料密度

9、：保温材料密度：300kg/m抗抗 震震 烈烈 度：度：7 基本风压：基本风压：550N/ m 裙座厚度：裙座厚度：10mm 根据上述已知条件，考虑到处理的介质腐蚀较根据上述已知条件，考虑到处理的介质腐蚀较小及材料的焊接性能，加工工艺和经济方面，筒体及小及材料的焊接性能，加工工艺和经济方面，筒体及封头采用封头采用Q345RQ345R，裙座采用，裙座采用20R20R。 圆筒壁厚按圆筒壁厚按GB150GB15020112011式式(5-1)(5-1)计计 算算 封头壁厚按封头壁厚按GB150-2011GB150-2011式式(5-2)(5-2)计计 算算 计算得出下段圆筒及下封头壁厚计算得出下段圆

10、筒及下封头壁厚为为3.50mm和和3.97mm，上段圆，上段圆筒及上封头壁厚为筒及上封头壁厚为2.97mm和和3.50mm。考虑高塔具有振动、运输、考虑高塔具有振动、运输、刚度等问题，塔壳厚度分别取刚度等问题，塔壳厚度分别取10mm，裙座厚度取裙座厚度取10mm.容器壳体和裙座质量容器壳体和裙座质量m0113058.1 kg容器内件质量容器内件质量m025002.4 kg保温材料质量保温材料质量m031160.4 kg平台、扶梯质量平台、扶梯质量m045468 kg操作时容器内物料质量操作时容器内物料质量m054638.3 kg裙座、人孔、接管、法兰等质量裙座、人孔、接管、法兰等质量ma366

11、7.8 kg容器内充水质量容器内充水质量mw43766 kg容器偏心质量容器偏心质量me0 kg容器的操作质量容器的操作质量m032995 kg容器的最大质量容器的最大质量 mmax72122.7 kg容器的最小质量容器的最小质量mmin24354.8 kg水平风力计算水平风力计算 已知设备地区的基本风压为已知设备地区的基本风压为550N/m，塔高为塔高为30260mm，将塔整体作为一段计算将塔整体作为一段计算： 已知垫板上地脚螺栓孔直径为已知垫板上地脚螺栓孔直径为65mm；盖板上地脚螺栓孔直径为盖板上地脚螺栓孔直径为65mm；筋板；筋板内侧间距为内侧间距为80mm；筋板宽度为；筋板宽度为16

12、5mm；垫板宽度为；垫板宽度为170mm；盖板厚度为；盖板厚度为28mm；垫板厚度为；垫板厚度为22mm；总结上述各；总结上述各计算数据，盖板最大应力为计算数据，盖板最大应力为88MPa。因。因为最大应力为最大应力88MPa盖板材料的许用应盖板材料的许用应力力99MPa，所以满足强度要求。，所以满足强度要求。塔高：塔高：32460mm裙座：裙座：5400mm筒高：筒高：24200mm塔盘：塔盘：36个个地脚螺栓：地脚螺栓：6个个13245人 孔开孔补强设计裙座结构设计法兰设计吊 柱辅助结构辅助结构设计设计人孔人孔吊柱吊柱 在炼油装置塔器中，当油晶不在炼油装置塔器中，当油晶不断清洁时，每隔断清洁

13、时，每隔68块隔板外设一块隔板外设一个人孔，当油品赃物需经常清理时，个人孔，当油品赃物需经常清理时，每隔每隔34块隔板外设一个人孔，凡块隔板外设一个人孔，凡有人孔处塔板间距应等于或大于有人孔处塔板间距应等于或大于600mm，人孔的中心距操作平台，人孔的中心距操作平台一般为一般为800mm1200mm，人孔直，人孔直径一般为径一般为450mm550mm，特殊的，特殊的也有长方形的人孔，人孔伸出塔也有长方形的人孔，人孔伸出塔器筒体长度为器筒体长度为200mm250mm。 吊柱属于标准件，在选用吊吊柱属于标准件，在选用吊柱时应考虑以下几个问题柱时应考虑以下几个问题: : 1)1)吊柱的吊装能力，由于

14、吊柱吊柱的吊装能力，由于吊柱主要用于吊装塔板内件，该吊主要用于吊装塔板内件，该吊柱的起重为柱的起重为500kN；2)2)应保证应保证操作平台距书柄的距离在操作平台距书柄的距离在1.5m以内；以内；3)3)应注意吊装吊起空间，应注意吊装吊起空间，即保证每个被吊起的塔盘内件即保证每个被吊起的塔盘内件能通过每个人孔进入塔内，该能通过每个人孔进入塔内，该吊杆长吊杆长6.4m;4);4)在吊柱的球面支在吊柱的球面支撑设置防水器。撑设置防水器。辅助结构设计 裙座结构按裙座结构按JB4710-2005设计；裙座与塔壳的连接方设计；裙座与塔壳的连接方式采用对接型式，裙座壳的外径应与相连塔壳的外径相等，式采用对

15、接型式，裙座壳的外径应与相连塔壳的外径相等，裙座壳与其相连塔壳封头的连接应采用全焊透连续焊。裙座壳与其相连塔壳封头的连接应采用全焊透连续焊。裙座结构设计裙座结构设计开孔补强设计开孔补强设计 已知：筒体内径为已知：筒体内径为1500mm1500mm，开孔直径，开孔直径d520mm，选取管程开孔内径，选取管程开孔内径1025mm，壳程开孔内孔，壳程开孔内孔1250mm。设计压力为。设计压力为0.7MPa，故应补强。钢材的标准，故应补强。钢材的标准抗拉强度下限值抗拉强度下限值151MPa690MPa，采用整体补强。，采用整体补强。本次设计按照设计任务提供的原始数据和工艺要求对脱戊烷塔进行计算。通过对该脱戊塔的工艺、结构、强度计算和设计，本次设计结论如下：1）通过工艺计算得出各物料摩尔流量，精馏段和提馏段的操作线方程，塔盘数，塔有效高度，塔径，塔盘的相关参数，该设计数据符合生产要求。2）通过结构设计得到了脱戊塔的总体，与塔体气体出口，进料口等管线的直径与伸出高度符合设计标准。3）通过强度计算对脱戊塔的壁厚进行设计，以及对轴向应力、水压试验下的应力均按照相关标准经过强度校核，结果满足强度要求。4）通过对材料的选用，选择的Q345R既满足强度要求，同时也满足使用介质和温度等要求。结结 论论敬请各位老师批评指正！