池州學(xué)院作品 6萬噸醋酸乙烯酯項(xiàng)目3-設(shè)備選型與典型設(shè)備設(shè)計(jì)

6萬噸醋駿乙稀酯項(xiàng)目

設(shè)備選型與典型設(shè)備設(shè)計(jì)

8

池州學(xué)院秋浦戰(zhàn)隊(duì)

秋浦正工

QiupuClicmic;ilindustry

隊(duì)員：丁瑞龍、凌夢(mèng)瑤、魏美佳、劉宇、余木蘭

指導(dǎo)老師：王麗麗、盛敏剛、錢立武、肖新樂、王瑞俠

目錄

第一章總述.....................................................1

1.1過程設(shè)備的選型目的和基本要求...........................1

1.2過程設(shè)備類別...........................................1

1.3過程設(shè)備設(shè)計(jì)與選型原則.................................1

1.4設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與依據(jù).........................................2

1.5全廠設(shè)備概況...........................................3

第二章塔設(shè)備設(shè)計(jì)...............................................4

2.1設(shè)計(jì)要求...............................................4

2.2塔的類型...............................................4

2.2.1填料塔和板式塔的比較..............................4

2.2.2板式塔............................................7

2.2.3填料塔............................................8

2.2.4塔型的結(jié)構(gòu)與選擇..................................9

2.3塔設(shè)備設(shè)計(jì)舉例........................................10

2.3.1精微塔T0301..................................................................................10

第三章?lián)Q熱器設(shè)計(jì)..............................................21

3.1概述..................................................21

3.2分類與特性............................................21

3.3換熱器選型............................................23

3.3.1選型原則.........................................23

3.3.2選型步驟.........................................26

3.3.3詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算.....................................27

2.3.3計(jì)算結(jié)果.........................................37

3.3.4設(shè)備條件圖.......................................56

3.4選型結(jié)果...............................................57

第四章反應(yīng)器設(shè)計(jì).............................................58

4.1概述..................................................58

4.2反應(yīng)器（R0101）設(shè)計(jì)...................................60

4.2.1反應(yīng)方程式.......................................60

4.2.3催化劑...........................................61

4.2.4反應(yīng)器類型的選擇.................................61

4.2.5設(shè)計(jì)過程.........................................61

4.2.6反應(yīng)器設(shè)計(jì).......................................67

4.2.7反應(yīng)器設(shè)計(jì)結(jié)果...................................73

第五章泵....................................................113

5.1概述.................................................113

5.2選用要求.............................................114

5.3選型依據(jù).............................................117

5.4選型示例一泵P0101.........................................................................117

5.5選型結(jié)果.............................................119

第六章壓縮機(jī)..................................................1

6.1概述...................................................1

6.2選用要求...............................................1

6.3選型示例—壓縮機(jī)C0401.................................................................2

6.4選型結(jié)果...............................................2

第七章儲(chǔ)罐....................................................3

7.1概述...................................................3

7.2分類...................................................3

7.3選型示例——儲(chǔ)罐V0103.....................................................................3

7.4選型結(jié)果...............................................3

第八章氣液分離塔..............................................4

8.1設(shè)計(jì)依據(jù)...............................................4

8.2氣液分離器類型.........................................4

8.3.1氣液分離塔T0203.....................................................................4

第九章設(shè)備一覽表.............................................25

9.1塔設(shè)備一覽表..........................................25

9.12反應(yīng)器設(shè)備一覽表..................................26

9.13氣液分離器設(shè)備一覽表..............................26

9.14回流罐、儲(chǔ)罐、緩沖罐一覽表........................27

9.15換熱器設(shè)備一覽表..................................27

9.2定型設(shè)備選型一覽表.....................................29

9.21泵選型一覽表..........................................29

9.22壓縮機(jī)選型一覽表......................................30

9.3非標(biāo)設(shè)備一覽表.......................................31

第一章總述

1.1過程設(shè)備的選型目的和基本要求

化工設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)與選型是在物料衡算和熱量衡算的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，其目

的是決定工藝設(shè)備的類型、規(guī)格、主要尺寸和數(shù)量，為車間布置設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)

計(jì)及非工藝設(shè)計(jì)項(xiàng)目提供足夠的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。

過程設(shè)備的第一個(gè)基本要求是能滿足工藝要求。對(duì)于工藝上所要求的溫度、

壓力、液位、流量等都需要過程設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。在滿足工藝要求的同時(shí)，過程設(shè)備

也必須保證有足夠的強(qiáng)度，不會(huì)在操作過程中遭到破壞。還有一個(gè)基本要求，經(jīng)

濟(jì)上要合理。在滿足前一個(gè)基本要求之后，要考慮盡量降低設(shè)備的生產(chǎn)費(fèi)用和操

作費(fèi)用，這樣才能使企業(yè)獲得更大的利益。

1.2過程設(shè)備類別

化工設(shè)備從總體上分為兩類，一類稱定型設(shè)備或標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，這是由一些加工

廠成批成系列生產(chǎn)的設(shè)備，通俗地說，就是可以買到的現(xiàn)成的設(shè)備，如泵、反應(yīng)

釜、換熱器、大型儲(chǔ)罐等；另一類稱非定型設(shè)備或非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，是指規(guī)格和材料

都是不定型的、需要專門設(shè)計(jì)的特殊設(shè)備，如反應(yīng)器、塔器等。

1.3過程設(shè)備設(shè)計(jì)與選型原則

合理性

即設(shè)備必須滿足工藝需求，與工藝流程、生產(chǎn)規(guī)模、工藝條件及工藝控制水

平相適應(yīng)，在設(shè)備的許可范圍內(nèi)，能夠最大限度地保證工藝的合理和優(yōu)化并運(yùn)轉(zhuǎn)

可靠。

可靠性和先進(jìn)性

工藝設(shè)備的型式、牌號(hào)多種多樣，實(shí)現(xiàn)某一化工單元過程，可能有多種設(shè)備,

要求設(shè)備運(yùn)行可靠。在可靠的基礎(chǔ)上考慮先進(jìn)性，便于連續(xù)化和自動(dòng)化生產(chǎn)，轉(zhuǎn)

1

化率、收率、效率要盡可能達(dá)到高的先進(jìn)水平，在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，波動(dòng)范圍小，

保證運(yùn)行質(zhì)量可靠，操作上方便易行，有一定的彈性，維修容易，備件易于加工

等。

安全性

設(shè)備的選型和工藝設(shè)計(jì)要求安全可靠、操作穩(wěn)定、無事故隱患，對(duì)工藝和建

筑、地基、廠房等無苛刻要求，工人在操作時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度小，盡量避免高溫高壓高

空作業(yè)，盡量不用有毒有害的設(shè)備附件、附材，創(chuàng)造良好的工作環(huán)境和無污染。

經(jīng)濟(jì)性

設(shè)備的選擇力求做到技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)上合理。

1.4設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與依據(jù)

表Li設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與依據(jù)

名稱標(biāo)準(zhǔn)號(hào)

《壓力容器》GB150-2011

《鍋爐和壓力容器用鋼板》GB713-2008

《奧氏體不銹鋼焊接鋼管選用規(guī)定》HG/T20537.1-1992

《化工裝置用奧氏體不銹鋼大口徑焊接鋼管技術(shù)要求》HG/T20537.4-1992

《工藝系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》HG/T20570.9-1995

《鋼制化工容器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)規(guī)定》HG/T20580-2011

《鋼制化工容器材料選用規(guī)定》HG/T20581-2011

《鋼制化工容器強(qiáng)度計(jì)算規(guī)定》HG/T20582-2011

《鋼制化工容器制造技術(shù)要求》HG/T20584-2011

《化工設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)定》HG/T20643-2012

《承壓設(shè)備無損檢測(cè)》（合訂本）JB/T4730.1-6-2005

《石油化工塔型設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》SH/T3030-2009

《管殼式換熱器》GB151-1999

《石油、重化學(xué)和天然氣工業(yè)用離心泵》GB/T3215-2007

《離心泵效率》GB/T13007-2011

2

《雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機(jī)》HG/T3682-2000

《石油化工泵用過濾器選用、檢驗(yàn)及驗(yàn)收》SH/T3411.1999

《化工管道過濾器》HG-T21637-1991

《廂式壓濾機(jī)和板框壓濾機(jī)》JB/T4333-2005

《結(jié)晶器》JB/T20068-200

《工藝系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定氣-液分離器設(shè)計(jì)》HG/T20570.8-95

《煙道式余熱鍋爐通用技術(shù)條件》JB/T6503-1992

《過濾機(jī)型號(hào)編制方法》GB/T7780-2005

1.5全廠設(shè)備概況

經(jīng)過工藝選擇、組合、模擬以及優(yōu)化，最終設(shè)計(jì)的工藝流程包括塔設(shè)備6

臺(tái)，反應(yīng)器1臺(tái)，氣液分離器3臺(tái)，各類儲(chǔ)罐7個(gè)，各類換熱器9臺(tái)，各類泵5

臺(tái)，8壓縮機(jī)1臺(tái),余熱鍋爐一套。，設(shè)備32臺(tái)。

除塔設(shè)備、反應(yīng)器，氣液分離罐等為自主設(shè)計(jì)非標(biāo)設(shè)備外，其余設(shè)備均為標(biāo)

準(zhǔn)設(shè)備。對(duì)于非標(biāo)設(shè)備，均詳細(xì)書寫了設(shè)計(jì)說明書，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，均做了設(shè)備

選型，并整理了設(shè)備一覽表。在此對(duì)部分設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)說明。

全廠重型機(jī)器多，如反應(yīng)器，吸收塔等設(shè)備安裝時(shí)多采用現(xiàn)場(chǎng)組焊的方式。

3

第二章塔設(shè)備設(shè)計(jì)

塔器是氣一液、液一液間進(jìn)行傳熱、傳質(zhì)分離的主要設(shè)備，在化工、制藥、

和輕工業(yè)中，應(yīng)用十分廣泛，塔器甚至成為化工裝置的一種標(biāo)志。在氣體吸收、

液體精儲(chǔ)(蒸儲(chǔ))、萃取、吸附、增濕、離子交換等過程更離不開塔器，對(duì)于某

些工藝來說，塔器甚至成為關(guān)鍵設(shè)備。

2.1設(shè)計(jì)要求

⑴分離效率高達(dá)到一定分離程度所需塔的高度低。

(2)生產(chǎn)能力大單位塔截面積處理量大。

(3)操作彈性大對(duì)一定的塔器，操作時(shí)氣液流量的變化會(huì)影響分離效率。若

將分離效率最高時(shí)的氣液負(fù)荷作為最佳負(fù)荷點(diǎn)，可把分離效率比最高效率下降

15%的最大負(fù)荷與最小負(fù)荷之比稱為操作彈性，易于穩(wěn)定操作。

⑷氣體阻力小可使氣體的輸送功率消耗小。對(duì)真空精儲(chǔ)來說，降低塔器對(duì)

氣流的阻力可減小塔頂、塔底間的壓差，降低塔底操作的壓強(qiáng)，從而可降低塔底

溶液泡點(diǎn)，降低對(duì)塔釜加熱劑的要求，還可防止塔底物料的分解。

⑸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備取材面廣便于加工制造與維修，價(jià)格低廉，適用面廣。

2.2塔的類型

工業(yè)上使用的塔類型主要是填料塔和板式塔兩種，對(duì)于填料塔和板式塔的比

較和選擇見下表。

2.2.1填料塔和板式塔的比較

4

表2.1精儲(chǔ)塔的主要類型及特點(diǎn)

類型板式塔填料塔

塔內(nèi)設(shè)置有多層整砌或亂堆的填料，如拉

每層板上裝配有不同型式的氣

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)西環(huán)、鮑爾環(huán)、鞍型填料等散裝填料，格

液接觸元件或特殊結(jié)構(gòu)

柵、波紋板等規(guī)整填料

微分式接觸，可采用逆流操作，也可采用

操作特點(diǎn)氣液逆流逐級(jí)接觸

并流操作

空塔速度(亦即生產(chǎn)能力)高，

大尺寸空塔氣速較大，小尺寸空塔氣速較

效率高且穩(wěn)定；壓降大，液氣

設(shè)備性能??；要求液相噴淋量較大，持液量小，操

比的適應(yīng)范圍大，持液量大，

作彈性大

操作彈性小

新型填料制備復(fù)雜，造價(jià)高，檢修清理困

直徑在600mm以下的塔安裝

制造與維修難，可采用非金屬材料制造，但安裝過程

困難，金屬材料耗量大

較為困難

處理量大，操作彈性大，帶有處理強(qiáng)腐蝕性，液氣比大，真空操作要求

適用場(chǎng)合

污垢的物料壓力降小的物料

選擇時(shí)應(yīng)考慮的因素有：物料性質(zhì)、操作條件、塔設(shè)備性能及塔的制造、安

裝、運(yùn)轉(zhuǎn)、維修等。

類型選擇時(shí)需要考慮多方面的因素，如物料性質(zhì)、操作條件、塔設(shè)備的性能,

以及塔的制造、安裝、運(yùn)轉(zhuǎn)和維修等。對(duì)于真空精儲(chǔ)和常壓精儲(chǔ)，通常填料塔塔

效率優(yōu)于板式塔，應(yīng)優(yōu)先考慮選用填料塔，其原因在于填料充分利用了塔內(nèi)空間，

提供的傳質(zhì)面積很大，使得汽液兩相能夠充分接觸傳質(zhì)。而對(duì)于加壓精儲(chǔ)，若沒

有特殊情況，一般不采用填料塔。這是因?yàn)樘盍纤耐顿Y大，耐波動(dòng)能力差。

同樣，吸收過程也分為液膜控制、氣膜控制和介于兩者之間的共同控制吸收

三種類型。氣膜控制的吸收與真空精儲(chǔ)相似，應(yīng)優(yōu)先考慮選用高效規(guī)整填料塔；

液膜控制的吸收與加壓精儲(chǔ)相似，往往選用板式塔或汽液湍動(dòng)大、持液量高的散

裝填料塔；介于兩者之間的，宜采用比表面積大、持液量高、液相湍動(dòng)大的填料

塔，一般多采用散裝填料塔。

具體來講，應(yīng)著重考慮以下幾個(gè)方面：

(1)與物性有關(guān)的因素

易起泡的物系，如處理量不大時(shí)，以選用填料塔為宜。因?yàn)樘盍夏苁古菽?/p>

裂，在板式塔中則易引起液泛。

5

具有腐蝕性的介質(zhì)，可選用填料塔。如必須用板式塔，宜選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造

價(jià)便宜的篩板塔盤、穿流式塔盤或舌形塔盤，以便及時(shí)更換。

具有熱敏性的物料須減壓操作，以防過熱引起分解或聚合，故應(yīng)選用壓力降

較小的塔型。

粘性較大的物系，可以選用大尺寸填料。板式塔的傳質(zhì)效率太差。

含有懸浮物的物料，應(yīng)選擇液流通道大的塔型，以板式塔為宜。

操作過程中有熱效應(yīng)的系統(tǒng)，用板式塔為宜。

（2）與操作條件有關(guān)的因素

若氣相傳質(zhì)阻力大，宜采用填料塔。

大的液體負(fù)荷，可選用填料塔。

液氣比波動(dòng)的適應(yīng)性，板式塔優(yōu)于填料塔。

操作彈性，板式塔較填料塔大，其中以浮閥塔最大，泡罩塔次之。

（3）其他因素

對(duì)于多數(shù)情況，塔徑大于800mm時(shí)，宜用板式塔，小于800mm時(shí)，則可

用填料塔。但也有例外，鮑爾環(huán)及某些新型填料在大塔中的使用效果可優(yōu)于板式

塔。

一般填料塔比板式塔重。

大塔以板式塔造價(jià)較廉。

填料塔用于吸收和解吸過程，可以達(dá)到很好的傳質(zhì)效果，它具有通量大、阻

力小、傳質(zhì)效率高等性能。因此實(shí)際過程中，吸收、解吸和氣體洗滌過程絕大多

數(shù)都使用填料塔。

（4）本廠的實(shí)際情況

（1）在各個(gè)工段中，既含有甲醇、環(huán)氧丙烷等腐蝕性小的物系，又含有雙

氧水等腐蝕性較大的物系，因此在塔型選擇時(shí)應(yīng)分別考慮。

（2）無固體懸浮物。

（3）常壓、減壓、加壓操作均存在。

（4）塔徑一般較大，個(gè)別為小尺寸。

（5）從成本出發(fā)，優(yōu)先考慮板式塔，但在一些吸附過程中，同時(shí)使用填料

6

塔LM-。

2.2.2板式塔

板式塔是在塔內(nèi)有多層塔板，傳熱傳質(zhì)過程基本上在每層塔板上進(jìn)行，塔板

的形狀、塔板結(jié)構(gòu)或塔板上氣液兩相的表現(xiàn)，就成了命名這些他的依據(jù)，諸如篩

板塔、舌形板塔、斜孔板塔、波紋形板塔、泡罩塔、浮閥塔、噴射板塔、波紋傳

流塔、浮動(dòng)噴射塔。下面簡(jiǎn)單介紹一下幾種常見的板式塔性能。

(1)浮閥塔

生產(chǎn)能力大，彈性大，分離效率高，霧沫夾帶少，液面梯度較小，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)

單，是新發(fā)展的一種塔。目前很多專家正力圖對(duì)此改進(jìn)提高，不斷有新的浮閥類

型出現(xiàn)。

(2)泡罩塔

泡罩塔是工業(yè)上使用最早的一種板式塔，氣液接觸有充分的保證，操作彈性

大，但其分離效率不高，金屬消耗量大且加工較復(fù)雜，應(yīng)用逐漸減少。

篩板塔是一種有降液管、板形式結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的板式塔，孔徑一般為4~8mm,

制造方便，處理量大，清洗、更換、修理均較容易，但操作范圍較小，適用于清

潔的物料，以免堵塞。

(3)波紋穿流板塔

波紋穿流板塔是一種新型板式塔，氣液兩相在板上穿流通過，沒有降液管，

加工方便，生產(chǎn)能力大，霧沫夾帶小，壓降小，除污容易且不易堵塞，甚至在除

塵、中和、洗滌等方面應(yīng)用更為廣泛。

國內(nèi)常用浮閥有3種：F1型、V-4型和T型。三種浮閥中，F(xiàn)1型浮閥最簡(jiǎn)單,

該類型浮閥已被廣泛使用，我國已有頒布標(biāo)準(zhǔn)(JB1118-68)。F1型閥又分重閥與

輕閥兩種，重閥用厚度2mm鋼板沖成，閥質(zhì)量約33g,輕閥用厚度1.5mm鋼板

沖成，質(zhì)量約25g。閥重則閥的慣性大，操作穩(wěn)定性好，但氣體阻力大。一般采

用重閥，只有要求壓降很小的場(chǎng)合，如真空精微時(shí)才使用輕閥。3種閥的主要尺

寸見下表：

7

表2.33種閥主要尺寸

Fl型（重閥）V-4型T型

篩孔直徑/mm393939

閥片直徑/mm484850

閥片厚度/mm21.52

最大開度/mm8.58.58

靜止開度/mm2.52.51.0-2.0

閥片質(zhì)量/mm32-3435-2630-32

表2.4各類塔板性能比較

溢流式穿流式

F條圓條

十字舌浮動(dòng)S形篩波

指標(biāo)形形篩形形惻4qn

架形形噴射泡孔紋

浮浮板泡泡板

浮閥板塔板罩板板

閥閥罩罩

液體和氣444444213444

體負(fù)荷低555233333233

彈性（穩(wěn)定操作）555334434112

壓力降233324000433

霧沫夾帶量334343112444

分離效率554433434444

單位設(shè)備體積

444444213444

的處理量

制造費(fèi)用334443213553

材料消耗444454223554

安裝和拆修434443113553

維修333333213554

污垢物料對(duì)操

232123100244

作的影響

注：0—不好；1—尚可；2—合適；3—較滿意；4—很好；5—最好

2.2.3填料塔

填料塔是一個(gè)圓筒塔體，塔內(nèi)裝載一層或多層填料，氣相由下而上、液相由

上而下接觸，傳熱和傳質(zhì)主要在填料表面上進(jìn)行，因此，填料的選擇是填料塔的

關(guān)鍵。

8

填料的種類很多，根據(jù)裝填方式的不同，可分為散裝填料和規(guī)整填料兩大類。

填料的選擇主要根據(jù)以下幾個(gè)方面來考慮：

（1）比表面積要大，有較高的傳質(zhì)效率；

（2）有較大的通量；

（3）填料層的壓降小；

（4）填料的操作性能好；

（5）液體的再分布性能要好；

（6）要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度；

（7）價(jià)格低廉。

填料的選取包括確定其種類、規(guī)格、及材質(zhì)等。顆粒填料包括拉稀環(huán)、鮑爾

環(huán)、階梯環(huán)等，規(guī)整填料主要有波紋填料、格柵填料、繞卷填料等。國內(nèi)學(xué)者采

用模糊數(shù)學(xué)方法對(duì)九種常用填料的性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)如表3.5所示：

表2.5九種常用填料性能對(duì)比

填料名稱評(píng)估值評(píng)價(jià)排序

絲網(wǎng)波紋填料0.86很好1

孔板波紋填料0.61相當(dāng)好2

金屬Intalox0.59相當(dāng)好3

金屬鞍形環(huán)0.57相當(dāng)好4

金屬階梯環(huán)0.53一般好5

金屬鮑爾環(huán)0.51一般好6

瓷Intalox0.41較好7

瓷鞍形環(huán)0.38略好8

瓷拉西環(huán)0.36略好9

填料的選擇包括確定填料的種類、規(guī)格及材質(zhì)等。所選填料既要滿足生產(chǎn)工

藝的要求，又要使設(shè)備投資和操作費(fèi)用最低。

2.2.4塔型的結(jié)構(gòu)與選擇

塔設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)均包括：塔體、內(nèi)件、支座及附件。

9

塔體是典型的高大直立容器，多由筒節(jié)、封頭組成。當(dāng)塔體直徑大于800mm

時(shí)，各塔節(jié)焊接成一個(gè)整體；直徑小的塔多分段制造，然后再用法蘭連接起來。

內(nèi)件是物料進(jìn)行工藝過程的地方，由塔盤或填料支承等件組成。

支座常用裙式支座。

附件包括人、手孔，各種接管、平臺(tái)、扶梯、吊柱等。

具體來講，應(yīng)著重考慮以下幾個(gè)方面：

4.本廠實(shí)際情況的選擇

（1）在各個(gè)工段中，既含一氧化碳等腐蝕性小的物系，又含有二氧化硫等

腐蝕性較大的物系，因此在塔型選擇時(shí)應(yīng)分別考慮。

（2）在部分工段會(huì)產(chǎn)生懸浮物。

（3）常壓、減壓、加壓操作均存在。

（4）塔徑一般較大，個(gè)別為小尺寸。

（5）從成本出發(fā)，優(yōu)先考慮板式塔，但在一些吸收過程中，同時(shí)使用填料

塔。根據(jù)本項(xiàng)目的反應(yīng)，并設(shè)計(jì)出了精儲(chǔ)塔和氣體分離塔。

具體的選擇結(jié)果如表2.6所示：

表2.6塔型確定

塔設(shè)備編號(hào)塔設(shè)備名稱設(shè)備類型

T0101醋酸蒸發(fā)塔板式塔

T0201氣液分離塔填料塔

T0202水洗塔填料塔

T0402解吸塔填料塔

T0401吸收塔填料塔

T0301精懦塔浮閥塔

2.3塔設(shè)備設(shè)計(jì)舉例

2.3.1精儲(chǔ)塔T0301

精儲(chǔ)塔主要是將醋酸乙烯酯與雜質(zhì)分離得到純品

10

精儲(chǔ)塔T0301操作壓力為0.96MPa,塔頂溫度120℃,塔底溫度80℃,T0301

的詳細(xì)計(jì)算過程如下所述：

1.水力學(xué)參數(shù)獲得

采用AspenPlus對(duì)T0301添加PackSizing,得到水力學(xué)數(shù)據(jù)，選擇流量最大

的塔板作為設(shè)計(jì)依據(jù)。

表2.7水力學(xué)數(shù)據(jù)表

液相質(zhì)量流率氣相質(zhì)量流率液相密度氣相密度液相粘度氣相粘度液相表面張力

kg/hkg/hkg/m3kg/m3CpCpdyne/cm

62440.6262440.84957.2071.140070.789110.0109550.0646

2.工藝尺寸概算

液相質(zhì)量流量兒=62440.62kg/h

氣相質(zhì)量流量Wv=62440.84kg/h

3

液相密度錯(cuò)誤!未找到引用源。PL=957.207kg/m

氣相密度0=1.14007kg/n?錯(cuò)誤味找到引用源。

液相黏度錯(cuò)誤!未找到引用源。

得泛點(diǎn)氣速

Up=2.2Ws

泛點(diǎn)率的選擇主要考慮一下兩方面的因素，一是物性的發(fā)泡情況，對(duì)于易起

泡沫的物系，泛點(diǎn)率應(yīng)取低限值，而無泡沫的物系，可以取較高的泛點(diǎn)率；二是

板式塔的操作壓力，對(duì)于加壓操作的塔，應(yīng)取較高的泛點(diǎn)率，對(duì)于減壓操作的塔,

應(yīng)取較低的泛點(diǎn)率?？紤]到組分可近似看做無泡沫物系，且為加壓操作，取泛點(diǎn)

率

u

——=0.75

UF

11

空塔氣速錯(cuò)誤!未找到引用源。

氣相動(dòng)能因子錯(cuò)誤!未找到引用源。與氣相負(fù)荷因子錯(cuò)誤!未找到引用源。

F==3.2

在工業(yè)設(shè)計(jì)中推薦的1.0?3.5的范圍之內(nèi)。

Cs=uPv=0.00317

\P-Pv

塔徑計(jì)算

D=J———弋2.60m

VO.785u

塔橫截面積

77f)2

S=—=5.3066m2

4

U=2=23.87m3/(m2?h)

S

塔板壓降

查詢《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)第四版》，可得工作狀態(tài)下，填料層總壓降

AP=3x18=54mmHg=9.6kPa弋0.IMPa

工業(yè)上推薦的CY型金屬絲網(wǎng)波紋填料的壓降范圍在5X?105pa之間，

計(jì)算結(jié)果符合這一要求。

d3c2

^［動(dòng)=1.295Re°-675(—^)-0-44

Fr

12Fr;ah；

H均=(--)3(—)3

總Rea

接管

進(jìn)料體積流量：54769.3m3/h錯(cuò)誤!未找到引用源。，液相進(jìn)料，取流速錯(cuò)誤!

未找到引用源。u=5m/s

管徑

12

d=208mm

圓整取中232x6o

同理，可以計(jì)算得到，塔頂出料管①610x9、塔底管①203x3.5。

3.水力學(xué)校核

使用cup-tower進(jìn)行水力學(xué)校核，下圖為參數(shù)輸入。

圖2.1精儲(chǔ)塔cup-tower參數(shù)輸入

結(jié)果如下頁表中所示，塔頂和塔頂?shù)牟僮鳁l件都在板式塔全負(fù)荷的50%?

120%之間。

軟件計(jì)算結(jié)果與手動(dòng)計(jì)算結(jié)果相似，進(jìn)一步驗(yàn)證了計(jì)算過程與結(jié)果的正確

性，設(shè)計(jì)是合理的。

6.塔體強(qiáng)度校核

T0301操作壓力Ibar,屬于低壓容器(0.1?1.6MPa),塔頂溫度185C,塔底

溫度175℃o

由計(jì)算和校核的結(jié)果，可取板式塔公稱直徑

13

DN=2600mm

公稱壓力

PN=lObar=IMPa

設(shè)計(jì)壓力

Pd=1.1PN=0.96MPa

運(yùn)用SW6進(jìn)行強(qiáng)度校核。如下表

計(jì)算單

塔設(shè)備校核中航一集團(tuán)航空動(dòng)力控制系統(tǒng)研究所

位

計(jì)算條件

塔型板式

容器分段數(shù)

1

(不包括裙座)

壓力試驗(yàn)類型液壓

封頭上封頭下封頭

材料名稱S30403S30403

名義厚度(mm)99

腐蝕裕量(mm)11

焊接接頭系數(shù)10.85

封頭形狀橢圓形橢圓形

設(shè)計(jì)壓力設(shè)計(jì)溫度

圓筒長度(mm)名義厚度(mm)內(nèi)徑/外徑(mm)材料名稱(即鋼號(hào))

(Mpa)(℃)

10.9612010000142600Q345R

2

3

4

5

6

7

8

9

10

縱向焊接接環(huán)向焊接外壓計(jì)算長度試驗(yàn)壓力(立)試驗(yàn)壓力

圓筒腐蝕裕量(mm)

頭系數(shù)接頭系數(shù)(mm)(Mpa)(Rib)(Mpa)

110.850.8501.21.2

14

2

3

4

5

6

7

8

9

10

內(nèi)件及偏心載荷

介質(zhì)密度kg/nf270

塔釜液面離焊接接

mm7300

頭的高度

塔板分段數(shù)12345

塔板型式浮閥浮閥

塔板層數(shù)55

每層塔板上積液

mm66

曠度

最高一層塔板高

mm27004200

度

最低一層塔板高

mm15003000

度

填料分段數(shù)12345

填料頂部高度mm

填料底部高度mm

kg

填料密度

/m3

集中載荷數(shù)12345

集中載荷kg200

集中載荷高度mm7000

集中載荷中心至

mm5000

容器中心線距離

塔器附件及基礎(chǔ)

塔器附件質(zhì)量計(jì)

1.2基本風(fēng)壓N/m2550

算系數(shù)

基礎(chǔ)高度mm500

15

塔器保溫層厚度mm0保溫層密度kg/m30

裙座防火層厚度mm50防火層密度kg/m32000

管線保溫層厚度mm0最大管線外徑mm600

籠式扶梯與最大管

90

線的相對(duì)位置

場(chǎng)地土粗糙度

場(chǎng)地土類型IIIB

類另1]

地震設(shè)防烈度7度(0.15g)設(shè)計(jì)地震分組第二組

地震影響系數(shù)最大值0.12阻尼比0.01

塔器上平臺(tái)總個(gè)

3平臺(tái)寬度mm2000

數(shù)

塔器上最高平臺(tái)塔器上最低平

mm6000mm3000

高度臺(tái)高度

裙座

裙座結(jié)構(gòu)形式圓筒形裙座底部截面內(nèi)mm4200

徑

裙座與殼體連接對(duì)接裙座高度mm2500

形式

裙座材料名稱Q345R裙座設(shè)計(jì)溫度C20

裙座腐蝕裕量mm1裙座名義厚度mm8

裙座材料許用應(yīng)MPa189

力

Q345R

裙座與筒體連接段的材料裙座與筒體連接段在設(shè)計(jì)MPa189

裙座與筒體連接段長度mm500溫度下許用應(yīng)力

裙座上同一高度處2裙座較大孔中心mm900

較大孔個(gè)數(shù)高度

裙座上較大孔引mm600裙座上較大孔引mm10

出管內(nèi)徑出管厚度

（或?qū)挾龋?/p>

裙座上較大孔引出管長度mm200

地腳螺栓及地腳螺栓座

地腳螺栓材料名Q345地腳螺栓材料許MPa170

稱用應(yīng)力

地腳螺栓個(gè)數(shù)12地腳螺栓公稱直mm80

徑

16

全部筋板塊數(shù)24相鄰筋板最大外mm989.09

側(cè)間距

筋板內(nèi)側(cè)間距mm140

筋板厚度mm26筋板寬度mm200

蓋板類型整塊蓋板上地腳螺栓mm110

孔直徑

蓋板厚度mm40蓋板寬度mm0

墊板有墊板上地腳螺栓mm83

孑L直徑

墊板厚度mm28墊板寬度inm150

基礎(chǔ)環(huán)板外徑mm4510基礎(chǔ)環(huán)板內(nèi)徑mm3890

基礎(chǔ)環(huán)板名義厚mm30

度

上封頭校核計(jì)算計(jì)算單位中航一集團(tuán)航空動(dòng)力控制系統(tǒng)研究所

計(jì)算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)GB150.3-2011

計(jì)算條件橢圓封頭簡(jiǎn)圖

計(jì)算壓力P.0.96MPa

設(shè)計(jì)溫度t120.00°C

內(nèi)徑隊(duì)2600.00mm

曲面深度h、1050.00mmA_—_

材料S30403（板材）

設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力[s]'119.20MPa

試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力[s]120.00MPa

LZDIZJ

鋼板負(fù)偏差C0.00mm

腐蝕裕量G1.00mm

焊接接頭系數(shù)f1.00

壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核

壓力試驗(yàn)類型液壓試驗(yàn)

R=1.25e㈣L=1.2000（或由用戶輸入）

試驗(yàn)壓力值MPa

壓力試驗(yàn)允許通過的應(yīng)力

—.90s,=162.00MPa

[s]t

s=尸"咫+?！?）=115.12

試驗(yàn)壓力下封頭的應(yīng)力TMPa

2〃

校核條件STS[S]T

17

校核結(jié)果合格

厚度及重量計(jì)算

K=2僚=0.5888

形狀系數(shù)

6

咫A

計(jì)算厚度dh=20『什0.5兄二818mm

有效厚度deh=dnh-G-C=8.00mm

最小厚度dmin=3.90mm

名義厚度dnh=9.00