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1、目录1绪论错误!未定义书签。2工艺计算错误!未定义书签。物料衡算错误!未定义书签。塔顶产品量错误!未定义书签。塔底、塔顶流量的组成错误!未定义书签。确定塔温错误!未定义书签。塔釜温度的确定错误!未定义书签。塔顶温度的确定错误!未定义书签。进料温度错误!未定义书签。塔板数的计算错误!未定义书签。确定最小回流比错误!未定义书签。确定最小理论板数错误!未定义书签。实际塔板数错误!未定义书签。确定进料板位置错误!未定义书签。塔径计算错误!未定义书签。精锚段塔径错误!未定义书签。提僧段塔径错误!未定义书签。塔内物件的工艺尺寸错误!未定义书签。流体力学验算错误!未定义书签。气体流过塔板的压降错误!未定义书
2、签。液泛校核错误!未定义书签。精僧段错误!未定义书签。提储段错误!未定义书签。附属设备的选择错误!未定义书签。全凝器的选择错误!未定义书签。再沸器的选择错误!未定义书签。回流泵的选择错误!未定义书签。管径设计错误!未定义书签。3强度及稳定性计算错误!未定义书签。圆筒和封头的厚度和强度计算错误!未定义书签。载荷的计算错误!未定义书签。质量载荷的计算：错误!未定义书签。塔的自振周期错误!未定义书签。地震载荷及地震弯矩的计算错误!未定义书签。风载荷和风弯矩计算：错误!未定义书签。最大弯矩错误!未定义书签。应力校核错误!未定义书签。圆筒应力校核：错误!未定义书签。裙座壳轴向应力校核：错误!未定义书签。
3、基础环结构设计及校核错误!未定义书签。基础环错误!未定义书签。地脚螺栓计算：错误!未定义书签。肋板计算：错误!未定义书签。盖板计算：错误!未定义书签。补强计算错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书 签。错误!未定义书 错误!未定受节 签。错误!未定义书 签。错误!未定义书 签。错误!未定义书4吊柱的强度计算设计载荷曲杆部分的校核柱的校核结论致谢参考文献1绪论塔设备是化工、石油等工业中广泛使用的重要生产设备。塔设备的基本功能在于提供气、液两相以充分接触的机会，使质、热两种传递过程能够迅速有效地进行；还要能使接触之后的气、液两相及时分开，互不夹带。因此，蒸镭和吸收操作可在同样的设备中进
4、行。根据塔内气液接触部件的结构型式，塔设备可分为板式塔与填料塔两大类。板式塔内沿塔高装有若干层塔板（或称塔盘），液体靠重力作用由顶部逐板流向塔底，并在各块板面上形成流动的液层；气体则靠压强差推动，由塔底向上依次穿过各塔板上的液层而流向塔顶。气、液两相在塔内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。填料塔内装有各种形式的固体填充物，即填料。液相由塔顶喷淋装置分布于填料层上，靠重力作用沿填料表面流下；气相则在压强差推动下穿过填料的间隙，由塔的一端流向另一端。气、液在填料的润湿表面上进行接触，其组成沿塔高连续地变化。塔设备主要有三个参数作为其性能好坏的评价指标，即通量、分离效率和操作弹性。通量是指
5、单位塔截面的生产能力，其表征塔设备的处理能力和允许的空塔气速。分离效率是指单位压力降的分离效果，板式塔以板效率表示，填料塔以等板高度表示。操作弹性即塔的适应能力，表现为对处理物料的适应性和对气液负荷波动的适应性。塔的通量大、分离效率高、操作弹性大，塔的性能就好。2工艺计算物料衡算塔顶产品量按照7200小时/年计算，摩尔量乩）：2qh塔底、塔顶流量的组成表进料各组分组成及性质2且分CH24CH26CH36CH4沸点oC分子量组成假设乙烯为最少关键组分，乙烷为最多关键组分，比乙烯沸点低的甲烷是轻组分，比乙烷沸点高的丙烯是重组分，两种关键组分的挥发度有较大差距，且两者是相邻组分,为清晰分割情况，丙烯
6、在塔顶不出现，甲烷在塔顶不出现。这样塔顶储出液由甲烷乙烯和少量乙烷组成。塔釜由丙烯乙烷和少量乙烯组成。规定：塔顶乙烷含量，,塔釜乙烯含量即XdCzHg二，Xt1.CzHd二表各组分流量组分CH24CH26CH36CH4工进料量KMoI/h88.9899.8430.5100.658100塔顶产品流量KMoI/h89-0.003w0D塔釜产品流量KMoI/h在全塔内对乙烯进行物料衡算:F=D+W1)fX=X+FXjD“XoWX2)f=+w解得W=hF=h则塔顶塔釜摩尔分率及摩尔流量列于表3表塔顶塔釜摩尔分率及摩尔流量组分t-CH36CH4工塔顶产品摩尔流0组成01塔底产品摩尔流0组成01确定塔温塔
7、釜温度的确定查P-T-K图，计算y:ZkX尸1假设泡点温度为20则可查煌类P-T-K得C2H4、C2H6XC3H6XCH4得K依次为，16,代入得ZW=Zki*xi=X+X16+X+二1说明此泡点温度过高。假定温度为ToOCZyi=Z6*H=X+X+X=1假定温度为-2。CZyi=Z内*刀=*+*+*二所以：塔釜温度为-2。C塔顶温度的确定采用全凝器。采用P-T-K图查出ki值计算y=KX塔顶温度Zn1=1Hi/=1ki假设露点温度为-20CVn.ny0.9920.009990.0073-ZXj=Z1.=+i=1i=k0.960.654.82试差学.10364/瓜毛/女.-25oC+*X1=1
8、.03640.9851所以：塔顶温度为-24OC进料温度查P-T-K图，计算y二ZKXn假设泡点进料且温度为-20ZW=Z切*与=X+X+X+1说明此进料温度过高假设进料温度为-23Zyi=Z4*Xj=X+X+X+X=所以：进料温度为-23OC对塔的各部位温度列于下表中式二千式二彳O表塔的温度列表塔底塔顶进料-2-24-23塔板数的计算确定最小回流比假定塔内各组分的相对挥发度恒定，且为衡分子流，由恩德无德公式视差求。aXaXaX,、.+exiFC-=1-q(1)-v-FA+_Bx_FB+a_0a-Oa-OcaXaXaX小,.,n,1(2)Jx_pA+.+_ex_PC-K+1a-Oa-Oa-Om
9、式中：Xfa,Xfb,Xfc进料中A,B,C组分的分子分数；Xpa,Xpb,Xpc塔顶组分A,B,C组分的分子分数；q进料热状态参数。泡点进料，q=1；有关数据及ai列表如下：表组分分子量组分CH24CH26CH36CH,工Xf1XPO1K1.ai1将数据带入式中：1.48*0.8891*0.098430.26*0.00517.4*0.006581.48-01-00.26-O7.4-0试取9计算：9二内插法得9=1。48,将9带入(2)式，求的Rm,1.48*0.9921*0.000990.26*07.4*0.00731.48-1.481-1.480.26-1.487.4-148解得：Rm=取
10、回流比R=XRm二确定最小理论板数理论回流比可取为R=min确定理论板数理论板层数由芬斯克方程求NminN=h/1=minIgaIhR-Rmin_-Rr+-Nw查吉利兰图得mi=N+2解得N二取44块(不包括再沸器)所以：理论塔板数为44块。实际塔板数E二(a1.)-0.245塔顶，塔釜的平均温度T=-13查煌类p-T-k图，得平衡常数：Kc2H4=,Kc2h6=a-相对挥发度为：a=R广ZXAR=0。88989X0o07+0o09843X+X+X=解得E=TN所以：实际板数N二N=44/-E取55块确定进料板位置XXIg()()XDXF精僧段板数n=一鼠一XJ(1)/nIg(a).Ig1.(
11、1.)F(.)W提留段板数m=XhXk-(2)mIg(a)IhTm+n=54(3)(注心为轻关键组分对重关键组分相对挥发度，取塔顶、进料、塔釜三处得几何平均值)(a)7-Ja*3则n:取22块则提留段板数为产54-32=32塔径计算精微段塔径a)气液相负合及重度精微段以塔顶为计算基准，表塔顶各组分得临界性质列组分%(分子)PCPX%(分子)TCTX%(分子)分子量MMX%（分子）(kgcm)CH24CH26305CH4合计1P21对比压力”芯由二7224+2732273对比温度：T-=4+/T282.242查得压缩系数Z=塔顶上升蒸汽量：G=VD=（R+1）D=571kmo1.h体积流量：Vn
12、髡立方米/小时en塔顶上升蒸汽重度：Yv=m3表进料各组分得临界性组分%（分子）(kgPcm质PX%(分TX%（分子）分子量MMX%（分子）CH240.8898930.48CH26CH36CH4合计对比压力：d2P-rP50.2075对比温度：T=T_-23+273_=查得压缩系数Z=体积流量：V=ZnRT=SSFP精微段气相负合：Vs=nD*匕二S组分1.(分PC(kgcm2)PX%（分子）TCTX%（分子）分子量MMX%（分子）CH240.0030350.480.153282.90.85728.050.085CH260.987048.5645.87305.8289.630.928.45CH
13、360.0495645.76190.8CH40190.916.04合计145.79308.330.76表塔底各组分得临界性质对比压力：p=二一c对比温度：T-T=21二rP46.8538273rT295.0613C查得压缩系数Z=上升蒸汽量：G=VD=（R+1）D=（+1）X=571公斤/小时体积流量：V=ZRT=立方米/小时SW查轻碳氢化合物数据手册图275、2-17得各组分重度;表塔顶各组分重度组分CH24CH26CH36CH4重度0.4250.4650表进料各组分重度组分CH24CH26CH36CH4重度0.4210.4620.54表塔釜各组分重度组分CH24CH26CH36CH4重度0
14、.350.4270.555塔顶各组分质量流量百分比:qDC2H4=q=Q=DC2H6WMIq_.DC2H4+PCW4解得Y=IDY,cY1.DC2H61.DCH4塔底各组分质量流量百分比：wC2H4=qC2H6Q/提微段塔径Dj二；取塔径1。4m,兀僧段实际空塔气WK=S塔内物件的工艺尺寸溢流程数的选择根据塔径米，液相负荷3040m3/h,查有机化合物表9-5可知选单流型即可满足要求。采用工型浆液板，分块式塔盘。校核溢流强度土堰长：Iw=XD=X=0精储段校核：i=s1.=3h;提福段校核：1二Is51.)=m3/h;塔堰高的确定HI=hw+howh.塔板上清液层高度；hww出口堰高度how堰
15、上清液层高度精储段：how=提留段：how,=降液管面积查浮阀塔表3-3知Wd=Af-=DAT兀塔板面积A/T。2=X2=m,堰宽火d=X=溢流面积AQ(Ar=m校核液体在降液管内停留时间精福段t=A4H=1.提福段=降液管出口处的流体流速：精僧段：Ud=1.sAf=s;提微段：Ud,=Is,/Af=s降液管下端距塔盘的距离h:,_1.h-。儿，血液管下端出口处的流速一般取$可取S精微段ho提微段ho=26.95=0.98*0.2*360035.12(h=0.98*0.2*3600/取距离为：h=0,05m浮盘数采用F-1重阀，阀孔直径为39。精微段临界阀孔气速：U=(卫-)548=S“40.
16、632提福段临界阀孔气速：U,=(21.)0.548=sO40.632开孔率力二上XIOo%=5o2%u0阀孔总面积：兀精微段：A=2*o=Oo08m2提微段：A=D2*0=04精微段阀数：N=67个V提微段阀数：N=一M=70个精储段与提镭段取相同的阀孔数：为68个。8)塔盘的布置安定区Wf二；无效区WC二按照等边三角形叉排列则中心距1105巾巾.流体力学验算气体流过塔板的压降正常操作，浮阀全开。干板压力降:h1.=hc+h+h全开前:h=Go-WoJ75X二米液柱A0y0I全开后h二41.二米水柱2gyZh=+h=x+二米水柱克服表面张力压降h可忽略h=h1.+ho二米水柱p液泛校核逸流管
17、内液成高度：H=h+h+A+h+h二米液柱对k可忽略不计，对A浮阀塔可忽略不计又因操作压力小于30大气压k可以忽略，故溢流管内液层高度Hd=h1+h+hj米取充气因子B=,B(H+hw)=x+=所以可以避免液泛。雾沫夹夹带情况精福段V负二理工36739540632二立方米/秒V-Y*/:提储段V仔2S5文：41-75二立方米/秒Z=d_2W=X=aA=A-2人二乂二立方米aTfK取CF查基本有机化学工程图9-28可知Ck则精储段:F.=,00Osz%=80%提微段F=%80%1所以产生的雾沫夹带量不超过公斤液体/公斤蒸汽，符合要求。安全操作范围和操作线精微段(1)液相负荷上限：A04*0135
18、取t=3秒十二也等二立方米/秒液相负荷下限:因采用平直堰1.卜二0.000854/二乂二立方米/秒气相负荷下限：0068VEo0597叫.0竺二立方米/秒下:yJ40.6气相负荷上限一液泛线A=191000*7N 27 IB=PHr= (P -1,4 ) Q153 遍 1248=X +Z2z2 0.982*0.04 /23 H15须考虑高振型影响。Mo-o=1.25o-o=4.775*10八8NmmEEiI-I截面地震弯矩：Mii=1.25苫F(h-h)=4.8义108Vmm11-11截面地震弯矩：M2.2=1.25苫F(h一/)=4.1义IOsNmmeJUKk风载荷和风弯矩计算:将塔沿高分成
19、6段（如图下所示）P5P1.图塔各级表现表塔段号与长度塔段号项目一r123456塔段长度m0一551010-15152020-252530qN/m2441Nm2k自（B类）匕（B类）rYv=0.8)1/o类）1，k=IHrf、，.、_、塔段号项目一123456/mm500050005000500500510kmm400k4mm500Dmm2324P=kk5fIDx106Nad330057757238950513596158840-0截面风弯矩:Nmm-X109NXmm11截面风弯矩:1.TOoOI、+G 卜 Iooo + 2=9.87282N- mmII-II截面风弯距一3000-tj-)+P
20、2(1.1-3000+1.)+P3(1.1-3000+1.2+1.);X10八8Nmm最大弯矩塔底部见面0-0处：IM(-o+MMO-O=|.e取其中较大值maxMo-o+0.25o-o+Meo-o=1.045X1OgNnunwMo-o+0.25o-o-5.0x10sVmmeWI-I截面：Mi-Mi-1.2162xIOo/VmmWII-II截面2-2=2-2=8.882x10sV*mmw应力校核圆筒应力校核：验算塔壳11-11截面处操作时和压力实验时的强度和稳定性计算截面1111计算截面以上的塔操作质量31300计算截面的横截面积A=兀。8ie48380塔壳有效厚度8e11mm计算截面的截面系
21、数Z=0.785028ieX107最大弯矩M2.2maxX10八5许用轴向压应力口=1阳取小值（k取）Cr10.9K匕192Mpa许用轴向拉应力1.21oPD操作压力引起轴向拉应力。二鼻148重力引起轴向应力。二”二2A弯矩引起的轴向应力。=AUh=Z轴向压应力02+03Ia1.+11.25X2.1X1.=(P=P+02.2MPa静压力2.625液压试验时计算截面以上的塔的质量/H2-2T2975kg许用轴向压应力0=：.KO取小值V192Mpa许用轴向拉应力0.9Ko、S许用周向应力0.9oSMpaJ1.uJJU-+故仕即小儿户Do,JeuuVs上.3P。压力引起的轴向应力O尸筝eMpa重力
22、引起的轴向应力。二方上“aMpa0弯矩引起的轴向应力。=的三3WMpa轴向压应力02+030工厂168组合拉应力00+0vO,9KoO176裙座壳轴向应力校核:a、00截面裙座壳为圆筒形材料为16MDRO094计算系数：A=查得0.00188B=160MpaRJ-5M0-0tn+FiieZi一该塔由风弯矩控制所以尸0一。不计Abv底部截面积：Ab-JED5-61456n2底部截面系数：ZZ?=-2*=2.198*10a7/w?734cosp惭镯翻WMmgmax+g=55195.6MPaZbAbIO=1.2x160=1920.9/Co=Ix1.2x163=195.6W支+=22,2192MPCi
23、ZbAbb、管线因出口II截面处的组合应力：h=1000，？5s-10.75?Z,b=45Omm15=14wwz,I=110mm,D=1398mmme3265Okg0A=nDi5=54232mm截面系数：z：X10mm3应力校核:M.ZmaXm-kB氏or+Q-即:19226342=2.8735MP41.2162xia38902.4x9.81Obmax-+-4.05xIOs1.32x106h_17(X)-1428785+ 2 x 16=2.32查表得：M=-0.212oZ?2= -11632Nmm femaxM-0.0610,h-6793NrnmMM所以：M=M=11632Nmm-基础环的厚度
24、：66X11632:势=：-14T=22.3mm地脚螺栓计算：地脚以任承文的或K拉及刀：M0-0+/IY1.gWe-minsZA（最大值）8=IbbbMo-O+0.25Mo-O+M-E-Wmg-F0-0得8=2O45Mpa.b地脚螺栓螺纹小径计算:-32.5mm腐蚀余粮取3mm.材料Q235A.选用螺栓M36X4则地脚螺栓M36X4,共16个肋板计算:1.2=138mm;5八=14mm;n1=2;一个地脚螺栓所承受的最大拉力:F-A-2.02x1.OsTV/j肋板细长比：0.5/.九=37.1“，.z.1A-:W：-153.3e:0.6临界细长比：日I-打时肋板许用压应力：1.一-CV其中：2
25、、2-1.5391-0.4则用-1.-88.4MPa1.041539肋板压应力：o=52.388.4gW5/所以：0Gb盖板计算：盖板为有垫板的环形盖板o_3F1.Z-4(/Z-2+4C八223c42z1700-1424式中：/=138;Z=HO;/=110;5z-22;5=162243C最大应力：oz91.2v140MR/所以：00工盖板厚度16mm,垫板厚度22mm裙座与塔壳对接连接焊逢校核：4n-xTnn-ngmax一*00.6TJI-IZ)25XZD5Bitexi1.es即117焊逢验算合格。补强计算塔顶蒸汽出孔接管的材料为20#钢，壳体材料为16MnDRfr强度削弱系数：Or137z
26、F-163-084(1)所削弱面积：Ad5+255,G)PKD其中5为开孔出计算厚度，封头为标准椭圆形封头3=接管的有效厚度：5=包开口直径：d=di+2c=209所以：A=(IOo+12)X+2XX()二mm2有效补强范围a、有效宽度2d=418d+25+25=245nnt取大值B=418mmB二b、有效高度Jd5=JU2义6=1.nt外侧有效高度：h=取小h1内侧有效高度：h二？0有效补强面积封头多余金属面积A1=3mf(B-d)(b-b)-2bt(S-5)(1-fr)取小Omm接管的计算厚度加野二CA2=2h(5-5t)f+2h2(51.C)f=187mm2接管区焊缝面积：A3=2XX6X6=36所2有效补强面积：Ae=A+A+A3=326mm212另外所须补强面积:AjA-Ae=1885mm2根据公称直径Dg200,采用补强圈补强.人孔的补强计算人孔筒节的材料为16MnDR,壳体材料为16MnDRE强度削弱系数：,1.1.1631f=5=163J(1)所削弱面积：A二而+265,f)PD其中5为开孔出计算厚度,筒壳的厚度5=zbFDj接管的有效厚度：5n2Tnimm;开口直径：d=di+2c=458所以：A
