轻油捕集塔的设计——毕业设计(编辑修改稿)

轻油捕集塔的设计——毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

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。 目前在工业生产中，当处理量大时多采用板式塔，而当处理量较小时多采用填料塔。 蒸馏操作的规模往往较大，所需塔径常达一米以上，故采用板式塔较多；吸收操作的规模一般较小，故采用填料塔较多。 板式塔为逐级接触式气液传质设备。 在一个圆筒形的壳体内装有若干层按一定间距放置的水平塔板，塔板上开有很多筛孔，每层塔板靠塔壁处设有降液管。 气液两相在塔板内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。 板式塔的空塔气速很高，因而生产能力较大，塔板效率稳定，造价低，检修、清理方便。 1 轻油捕集塔概述 概述塔器作为气液和液液之间进行传质与传热的重要设备，广泛应用于炼油、石油化工、精细化 工、化肥、农药、医药、环保等行业的物系分离，涉及蒸（精）馏、吸收、解吸、汽提、萃取等化工单元操作。 塔器主要分为填料塔和板式塔两大类板式塔。 从１813 年Ｃellier 首次 提出泡罩塔至今，出现了许多不同类型的塔板。 塔板按鼓泡元件分主要有泡罩型、筛孔型、浮阀型、斜孔型以及其他特殊类型塔板。 浮阀塔板是在塔盘上开阀孔，安置能上下浮动的阀件（固定阀除外）。 由于浮阀塔板的气体流通面积能随气体负荷变动自动调节，因而能在较宽的气体负荷下保持稳定操作，同时气体以水平方向吹出，气液接触时间长，雾沫夹带少，具有良好的操作弹性和较高的塔板效率，在工业中得到了较为广泛地应用。 浮阀塔是20世纪50年代开发的一种新塔型，其特点是在筛板塔基础上，在每个筛孔除安装一个可上下移动的阀片。 当筛孔气速高时，阀片被顶起上升，空速低时，阀片因自身重而下降。 阀片升降位置随气流量大小自动调节，从而使进入夜层的气速基本稳定。 又因气体在阀片下侧水平方向进入液层，既减少液沫夹带量，又延长气液接触时间，故收到很好的传质效果。 浮阀的阀片可以浮动，随着气体负荷的变化而调节其开启度，因此，浮阀塔的操作弹性大，特别是在低负荷时，仍能保持正常操作。 轻油捕集塔的设计原则总的原则是尽可能多地采用先进的技术，使生产达到技术先进、经济合理的要求，符合优质、高产、安全、低能耗的原则，具体考虑以下几点。 ⑴满足工艺和操作的要求：所设计出来的流程和设备能保证得到质量稳定的产品。 由于工业上原料的浓度、温度经常有变化，因此设计的流程与设备需要一定的操作弹性，可方便地进行流量和传热量的调节。 设置必需的仪表并安装在适宜部位，以便能通过这些仪表来观测和控制生产过程。 ⑵满足经济上的要求：要节省热能和电能的消耗，减少设备与基建的费用，如合理利用塔顶和塔底的废热，既可节省蒸汽和冷却介质的消耗， 第35页（共30页）第1章 轻油捕集塔概述也能节省电的消耗。 回流比对操作费用和设备费用均有很大的影响，因此必须选择合适的回流比。 冷却水的节省也对操作费用和设备费用有影响，减少冷却水用量，操作费用下降，但所需传热设备面积增加，设备费用增加。 因此，设计时应全面考虑，力求总费用尽可能低一些。 ⑶保证生产安全：生产中应防止物料的泄露，生产和使用易燃物料车间的电器均应为防爆产品。 塔体大都安装在室外，为能抵抗大自然的破坏，塔设备应具有一定刚度和强度。 设计步骤轻油捕集塔的设计大体按以下步骤进行：⑴ 确定设计方案；⑵ 平衡级计算和理论塔板的确定；⑶ 塔板的选择；⑷ 实际板数的确定；⑸ 塔体的机械设计计算；⑹ 管路及附属设备的计算与选型；⑺ 撰写设计说明书和绘图2 压力容器选材论证 概述制造压力容器用的材料多种多样，有黑色金属，有色金属，非金属材料和复合材料等，但到目前为止，使用最多的还是钢材。 近代大型压力容器常采用整体锻造筒节与封头，接管。 铸件用的最少，主要用于构件复杂的阀体等部件；离心铸造的合金钢管质地致密，在高温炉管方面获得了良好的应用。 由于压力容器制造中大多数均采用冷加工弯卷和焊接工艺，因此容器钢板必须具有良好的塑性和可焊性。 可见并不是所有的钢板都能制造压力容器。 简要的说，压力容器用钢板壁一般钢板要严格，主要体现在：对化学成分控制较严，抽样检验率较高。 压力容器用钢的基本类型能满足大多数压力容器的制造要求，我国压力容器用钢已形成三大基本类型，即碳素钢，低合金钢和合金钢三大系列，下面分别加以介绍。 碳素钢碳素钢强度较低而延性和可焊性良好，能适应压力容器制造工艺的各种需要。 主要品种有Q235类钢和20R。 Q235类钢可用于容器的有Q235AF 和Q235A。 这几种牌号地钢实际上不是压力容器用钢，但因使用历史悠久，价格低廉，来源广泛，至今仍有使用。 20R是在优质碳素钢20钢的基础上发展起来的容器用钢，既能保证力学性能又保证化学性能。 低合金钢加入少量元素，如Mn,V,Mo,Nb等可以显著的提高钢的强度而成本增加不多。 同时，低合金钢的低温韧性和高温强度亦明显高于碳素钢，从而扩大了温度使用范围。 我国从20世纪60年代开始致力于普通低合金钢的研制与生产，至今筛选出不少得成熟品种，以增加强度为主要目标的有16MnR,15MnVR, 15MnVNR及18MnMoNbR等。 以低温为主要目标的有09Mn2VDR及06MnNbDR等。 以中高温为主要目标的有16MnR,15CrMoR等，1Cr5Mo在我国石油工业中已有很长的应用历史，它有较高的高温强度和良好的抗氢性能。 合金钢化工容器上采用合金钢的主要目的是抗腐蚀，抗高温氧化或耐特别高的温度。 我国采用的合金钢主要有0Cr19Ni9和09Cr19Ni13Mo3等牌号，后者主要应用于第2章 压力容器选材论证尿素生产，简而言之，合金钢主要应用于温度在700摄氏度左右。 对压力容器用钢的基本要求材料是压力容器质量保证体系中的一个重要的环节，它涉及到对材料的冶炼与轧制，供货状态，采购定货，检验验收，力学性能与成分的查对或取样复测。 容器承受压力或其他载荷，因此容器材料具有足够的强度。 材料强度过低，势必使容器厚度增加，但强度过高有影响材料的其他力学性能。 简而言之，提高强度又要有良好的塑性，韧性和可焊性，以至低温韧性，这是压力容器用钢基本要求。 主要通过以下方面提高：(1)改变钢材中的化学成分(2)力学性能(3)热处理综上所述，本设计中初馏塔液属于压力容器，应遵循压力容器用钢，考虑到本设计的设计参数：设计压力P=，温度370摄氏度。 本设计的塔属于压力较小、直径较小的类型,因此结构设计成为本设计的主要方面,在这种情况下,所要求的材料以刚度来控制,材料选择16MnR比较合适。 同时,16MnR中含碳量较低、塑性好一般无淬硬倾向,对焊接热过程不敏感,又加之设计温度较低以及考虑到介质对容器腐蚀作用较小,所以初选材料为16MnR. 筒体和封头的材料选用16MnR属于强度用钢，是345MPa级的低合金钢，具有良好的机械性能，焊接性能，工艺性能及低温冲击韧性。 中温和低温的机械性能均优于Q235A,15,20等碳素钢，时使用十分成熟的钢种，质量稳定，可使用在40176。 C～475176。 C场合，在石油化工设备中，锅炉，压力容器中16Mn钢的板材，被广泛应用。 由于设计压力在低压范围内，工作温度不高，介质腐蚀性小。 故根据GB150—98选择16MnR为它们的材料，其弹性模量E=，钢号标准为GB6654，使用状态为热轧或正火。 许可厚度范围为6~16mm。 ： 16MnR的性能表牌号钢板使用状态板厚 Mpa Mpa适用范围16MnR热轧或正火6~1617~2551049034532520~475176。 C封头材料亦选用16MnR ， 考虑到本设计的任务是做塔设计，要求焊接性较好，所以选用16MnR，与筒体材料相同。 这样的话，封头与筒体的焊接性良好，产生的局部应力较小。 保温层材料的选用和厚度计算 绝热材料的选用:(1)导热系数≤(m℃) (2)密度≤300kg/m3(3)抗压强度≥(4)含水率≤%(5)可燃性(6)化学性能,对金属没有腐蚀作用(7)其他:使用年限,复用率高,价格低廉,施工方便,尽可能选用制品或半制品材料.： 选用材料材料名称密度极限使用温度(kg/m3)最高使用温度(186。 C)常温导热系数(w/mk)导热系数参考方程岩棉150650600 绝热层厚度的计算原则（1）设备或管道的直径大于或等于1020mm时，绝热层厚度应按平面计算。 第2章 压力容器选材论证（2）采用经济厚度计算公式。 绝热经济厚度是指设备或管道采用绝热结构后，年散热损失所花费的费用和绝热工程投资的年摊费用之和为最小值时的计算费用。 因该塔无特殊工艺要求，为减少绝热结构的散热损失，保温层的计算厚度采用“经济厚度”法计算。 3 轻油捕集塔的零部件结构设计 板式塔塔盘的结构设计塔盘分为整块式和分块式两种。 当塔径小于900mm时采用整块式塔盘；当塔径大于800mm时，由于人能在塔内安装、拆卸，可采用分块式塔盘；根据本设计的条件，塔径为1600mm，故采用分块式塔盘。 采用分块式塔盘时，为便于安装、检修、清洗，常将塔板分成数块，通过人孔送入塔。