甲 醇 精 馏 塔 机械设计部分
化工原理课程设计,甲醇和水的分离精馏塔的设计
郑州轻工业学院——化工原理课程设计说明书课题：甲醇和水的分离学院：材料与化学工程学院班级：姓名：学号：指导老师：目录第一章流程确定和说明 (2)1.1.加料方式 (2)1.2.进料状况 (2)1.3.塔型的选择 (2)1.4.塔顶的冷凝方式 (2)1.5.回流方式 (3)1.6.加热方式 (3)第二章板式精馏塔的工艺计算 (3)2.1物料衡算 (3)2.3 塔板数的确定及实际塔板数的求取 (5)2.3.1理论板数的计算 (5)2.3.2求塔的气液相负荷 (5)2.3.3温度组成图与液体平均粘度的计算 (6)2.3.4 实际板数 (7)2.3.5试差法求塔顶、塔底、进料板温度 (7)第三章精馏塔的工艺条件及物性参数的计算 (9)3.1 平均分子量的确定 (9)3.2平均密度的确定 (10)3.3. 液体平均比表面积张力的计算 (11)第四章精馏塔的工艺尺寸计算 (12)4.1气液相体积流率 (12)4.1.1 精馏段气液相体积流率： (12)4.1.2提馏段的气液相体积流率： (13)第五章塔板主要工艺尺寸的计算 (14)5.1 溢流装置的计算 (14)5.1.1 堰长 (14)5.1.2溢流堰高度： (15)5.1.3弓形降液管宽度 (15)5.1.4 降液管底隙高度 (16)5.1.5 塔板位置及浮阀数目与排列 (16)第六章板式塔得结构与附属设备 (24)6.1附件的计算 (24)6.1.1接管 (24)6.1.2 冷凝器 (27)6.1.3再沸器 (28)第七章参考书录 (28)第八章设计心得体会 (29)第一章流程确定和说明1.1.加料方式加料方式有两种：高位槽加料和泵直接加料。
采用高位槽加料，通过控制液位高度，可以得到稳定的流速和流量，通过重力加料，可以节省一笔动力费用，但由于多了高位槽，建设费用相应增加；采用泵加料，受泵的影响，流量不太稳定，流速不太稳定，流速不太稳定，从而影响了传质效率，但结构简单，安装方便。
塔设备的机械设计
阶梯环：一头为鲍尔环，一头翻卷，由于不对 称，装入塔内可减少填料环相互重叠，使填料 表面得以充分利用，同时增大了空隙，使压降 降低，传质效率提高。
鞍形填料：这种填料重迭部分少，空隙率大，利 用率高。它有两种形式，一种是矩鞍环，一种是 弧鞍环，都是敞开式填料，这种填料比拉西环传 质效率的波纹成４５°，盘与盘之间成９０°排列，结 构紧凑，比表面积大。传质好，且可根据物料温 度及腐蚀情况采用不同的材料。
一、 喷淋装置
液体喷淋装置设计的不合理，将导致液体 分布不良，减少填料的润湿面积，增加沟流和 壁流现象，直接影响填料塔的处理能力和分离 效率。液体喷淋装置的结构设计要求是：能使 整个塔截面的填料表面很好润湿，结构简单， 制造维修方便。
塔径DN=300～500mm时，塔节高度L=800～ 1000mm；塔径DN=600～700mm时，塔节高度 L=1200～1500mm。 为方便安装，每个塔节中的塔盘数为5-6块。
降液管的结构有弓形和圆形两类
另设溢流堰圆形降液管
圆形降液管伸出塔盘表面兼作流堰的圆形降液管
图6-5弓形降液管结构
图6-6弓形降液管的液封槽
塔盘结构有整块式和分块式两种。当塔径 在800~900 mm以下时，建议采用整块式塔盘。 当塔径在800~900 mm以上时，人可以在塔内 进行装拆，一般采用分块式塔盘。
1. 整块式塔盘
此种塔的塔体由若干塔节组成，塔节与塔 节之间则用法兰连接。每个塔节中安装若干块 层层叠置起来的塔盘。塔盘与塔盘之间用管子 支承，并保持所需要的间距。图为定距管式支 承塔盘结构。
2．分块式塔盘
在直径较大的板式塔中，如果仍然用整块式 塔盘，则由于刚度的要求，势必要增加塔盘板 的厚度，而且在制造、安装与检修等方面都很 不方便。因此，当塔径在800 ～900 mm以上 时，都采用分块式塔盘。此时塔身为一焊制整 体圆筒，不分塔节 。
甲醇水精馏分离板式塔设计课程设计
板式精馏塔设计任务书一、设计题目：甲醇一水精馏分离板式塔设计二、设计任务及操作条件1. 设计任务：生产能力(进料量) 40000 吨/年操作周期330 天/年进料组成甲醇50 %，水50% (质量分率，下同) 塔顶产品组成边8 %塔底产品组成<1%2. 操作条件操作压力常压进料热状态泡点单板压降：>0.7 kPa3. 设备型式浮阀式精馏塔4•厂址信阳地区三、设计内容：1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算3、主要设备工艺尺寸设计(1)塔径及精、提馏段塔板结构尺寸的确定(2)塔板的流体力学校核(3)塔板的负荷性能图(4)总塔高、总压降及接管尺寸的确定4、塔设备机械设计计算及辅助设备选型与计算5、设计结果汇总6、工艺流程图及精馏塔装配图7、设计评述&参考资料目录第一部分设计概述一、前言 (1)二、绪论 (1)2.1 设计任务 (1)2.2 设计条件 (1)2.3 设计方案 (1)2.3.1 设计流程框图 (2)2.3.2 设计流程框图 (2)第二部分塔的工艺计算一、整理有关物性数据 (3)1.1 水和甲醇的性质 (3)二、全塔物料衡算 (3)2.1 进料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 (3)三、塔板数的确定 (4)3.1 最小回流比及精馏段提馏段操作线方程 (4)3.2 相平衡常数的计算 (5)3.3 最小理论板数计算 (5)3.4 全塔效率的计算 (5)四、精馏塔的相关物性数据的计算 (6)4.1 操作压强的计算 (6)4.2 操作温度的计算 (6)4.3 平均摩尔质量的计算 (6)4.4 液体平均粘度的计算 (7)4.5 平均密度的计算 (7)4.6 液相平均表面张力的计算 (8)五、精馏塔主要工艺尺寸的计算 (9)5.1 塔径的计算 (9)5.2 精馏塔有效高度的计算 (12)5.3溢流装置计算 (13)5.4塔板布置 ............................................................................ 错误！未定义书签。
甲醇-水填料精馏塔的课程设计
摘要：填料塔为连续接触式的气液传质设备，与板式塔相比，不仅结构简单，而且具有生产能力大，分离填料材质的选择，可处理腐蚀性的材料，尤其对于压强降较低的真空精馏操作，填料塔更显示出优越性。
本文以甲醇-水的混合液为研究对象，因甲醇-水系统在常压下相对挥发度相差较大，较易分离，所以此设计采用常压精馏。
根据物料性质、操作条件等因素选择填料塔，此设计采用泡点进料、塔底再沸器和塔顶回流的方式，将甲醇—水进行分离的填料精馏塔。
通过甲醇—水的相关数据，对全塔进行了物料衡算和热料衡算，得出精馏产品的流量、组成和进料流量、组成之间的关系，进而得到精馏塔的理论板数。
分析了进料、塔顶、塔底、提馏段、精馏段的流量及其物性参数。
对精馏段和提留段的塔径及填料层高度进行了计算，以确定塔的结构尺寸。
对塔内管径、液体分布器、筒体壁厚进行了选型计算，从而得到分离甲醇—水混合物液的填料精馏塔。
关键词：填料塔；流量；回流比；理论板数；工艺尺寸第一章：设计任务书 (1)一、设计题目 (1)二、操作条件 (1)三、填料类型 (1)四、设计内容 (2)第二章：工艺设计计算 (2)一、设计方案的确定 (2)二、精馏塔的物料衡算 (3)三、理论塔板数的确定 (3)四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8)五、精馏塔塔体工艺尺寸的计算 (10)六、填料层压降的计算 (13)七、筒体壁厚的计算 (14)八、管径的计算 (14)九、液体分布器简要设计 (16)第三章：结论 (18)一、设计感想 (18)二、全章主要主要符号说明 (19)三、参考资料： (20)第一章：设计任务书一、设计题目在抗生素类药物生产过程中，需要用甲醇溶媒洗涤晶体，洗涤过滤后产生废甲醇溶液，其组成为含甲醇46%、水54%（质量分数），另含有少量的药物固体微粒。
为使废甲醇溶液重复利用，拟建立一套填料精馏塔，以对废甲醇溶媒进行精馏得到含水量≤0.3%（质量分数）的甲醇溶媒。
设计要求废甲醇溶媒的处理量为4t/h,塔底废水中甲醇含量≤0.5%（质量分数）。
化工原理课程设计,甲醇和水的分离精馏塔的设计
- -- 郑州轻工业学院——化工原理课程设计说明书课题：甲醇和水的分离学院：材料与化学工程学院班级：姓名：学号：指导老师：目录第一章流程确定和说明 (2)1.1.加料方式 (2)1.2.进料状况 (2)1.3.塔型的选择 (2)1.4.塔顶的冷凝方式 (3)1.5.回流方式 (3)1.6.加热方式 (3)第二章板式精馏塔的工艺计算 (3)2.1物料衡算 (4)2.3 塔板数的确定及实际塔板数的求取 (5)2.3.1理论板数的计算 (5)2.3.2求塔的气液相负荷 (6)2.3.3温度组成图与液体平均粘度的计算 (6)2.3.4 实际板数 (7)2.3.5试差法求塔顶、塔底、进料板温度 (8)第三章精馏塔的工艺条件及物性参数的计算 (9)3.1 平均分子量的确定 (9)3.2平均密度的确定 (10)3.3. 液体平均比表面积张力的计算 (12)第四章精馏塔的工艺尺寸计算 (13)4.1气液相体积流率 (13)4.1.1 精馏段气液相体积流率： (13)4.1.2提馏段的气液相体积流率： (14)第五章塔板主要工艺尺寸的计算 (15)5.1 溢流装置的计算 (15)5.1.1 堰长 (15)5.1.2溢流堰高度： (15)5.1.3弓形降液管宽度 (16)5.1.4 降液管底隙高度 (16)5.1.5 塔板位置及浮阀数目与排列 (17)第六章板式塔得结构与附属设备 (25)6.1附件的计算 (25)6.1.1接管 (25)6.1.2 冷凝器 (30)6.1.3再沸器 (30)第七章参考书录 (31)第八章设计心得体会 (31)第一章流程确定和说明1.1.加料方式加料方式有两种：高位槽加料和泵直接加料。
采用高位槽加料，通过控制液位高度，可以得到稳定的流速和流量，通过重力加料，可以节省一笔动力费用，但由于多了高位槽，建设费用相应增加；采用泵加料，受泵的影响，流量不太稳定，流速不太稳定，流速不太稳定，从而影响了传质效率，但结构简单，安装方便。
粗甲醇精制的生产工艺流程及主要设备
最早在３０ＭＰａ压力下，以锌铬催化剂合成的粗甲醇的精制，其工艺 流程如下：中和、脱醚、预精馏脱轻组分杂质、氧化净化、主精馏脱水 和重组分杂质，最终得到精甲醇产品，如图２.５.１所示。
由脱醚塔底出来的脱醚甲醇，利用脱醚塔２的压力，经换热器５被预精 馏塔７的塔底液体和再沸器的冷凝水加热后，进入预精馏塔７的上部。 塔顶部加入冷凝水（或软水）进行萃取蒸馏，主要是分离不易除去的杂 质，加水后，由于水的挥发性较低，改变了关键组分在液相中的活度系 数；加水量根据粗甲醇中的杂质含量而定，一般为粗甲醇量的１０％～ ２０％，同时，还要参考产品的质量要求。
２.主精馏塔 主精馏塔的作用：① 将甲醇组分与水和重组分分离，得到产品精甲醇；
② 将水分离出来，并尽量降低其有机杂质的含量，排出系统；③ 分离 出重组分—异丁基油；④ 采出乙醇，制取低乙醇含量的精甲醇。
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任务５ 精甲醇精制的主要设备
主精馏的入料口有四个，在塔的中下部（一般为第２６块塔板以下）， 可根据物料状况调节入料高度。精甲醇采出料口也有四个，一般在塔顶 向下数第七层板以下成品中。重组分采出在塔下部第６～１２块塔板处，也 有四个采出口，可选择重组分浓集处进行采出。乙醇采出口一般在接近 入料口上方塔板上。主精馏塔的结构如图２.５.７所示。
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任务４ 节能型粗甲醇的精制工艺流程
加压塔用低压蒸汽加热的再沸器向塔内提供热量，通过低压蒸汽的加入 量来控制塔的操作温度。加压塔操作压力约０.５７ＭＰａ，塔顶操作温 度约１２１℃，塔底操作温度约１２７℃。
从加压塔塔底排出的甲醇溶液送至常压塔下部，常压塔也采用８５块浮 阀塔板。由常压塔塔顶出来的甲醇蒸气经常压塔冷凝器冷凝后，进入常 压塔回流槽，一部分由常压塔回流泵加压后，送至常压塔顶作回流，其 余部分经常压塔冷却器进一步冷却后，送至精甲醇计量槽。常压塔塔顶 操作压力约０.００６ＭＰａ，塔顶操作温度约６５.９℃，塔底操作温 度约９４.８℃。
甲醇合成塔介绍
甲醇合成塔介绍来源：百川资讯更新时间：2011-09-01 16:17【打印】【收藏】关键字：甲醇合成塔摘要：甲醇合成塔设计的关键技术之一就是要高效移走和利用甲醇合成反应所放出的巨大热量。
甲醇合成塔设计的关键技术之一就是要高效移走和利用甲醇合成反应所放出的巨大热量。
甲醇合成反应器根据反应热回收方式不同有许多不同的类型，下面将应用较广的几种合成器分别予以简单介绍。
一、I.C.I反应器英国ICI公司低压法甲醇合成塔采用多层冷激式绝热反应器，内设3-6层催化剂，催化剂用量较大，合成气大部分作为冷激气体由置于催化剂床层不同高度平行设立的菱形分布器喷入合成塔，另一部分合成气由顶部进入合成塔，反应后的热气体与冷激气体均匀混合以调节催化床层反应温度，并保证气体在催化床层横截面上均匀分布。
反应最终气体的热量由废热锅炉产生低压蒸汽或用于加热锅炉给水回收。
该法循环气量比较大，反应器内温度分布不均匀，呈锯齿形。
ICI冷激塔结构简单、用材省且要求不高、并易于大型化。
单塔生产能力大。
但由于催化剂床层各段为绝热反应，使催化剂床层温差较大，在压力为8.4MPa和12000h-1空速下，当出塔气甲醇浓度为4%时，一、二两段升温约50℃，反应副产物多，催化剂使用寿命较短，循环气压缩功耗大，用冷原料气喷入各段触媒之间以降低反应气温度。
因此在降温的同时稀释了反应气中的甲醇含量，影响了触媒利用率，而且反应热只能在反应器出口设低压废锅回收低压蒸汽。
为了防止触媒过热，采用较大的空速，出塔气中甲醇含量不到4%。
最大规模3000t/d，全世界现有40多套。
二、德国林德Lurgi管壳式反应器水冷型。
图２Lurgi甲醇合成反应器是管壳式的结构。
管内装催化剂，管外充满中压沸腾水进行换热。
合成反应几乎是在等温条件下进行，反应器能除去有效的热量，可允许较高CO含量气体，采用低循环气流并限制最高反应温度，使反应等温进行，单程转化率高，杂质生成少，循环压缩功消耗低，而且合成反应热副产中压蒸汽，便于废热综合利用。
年产5万吨甲醇精馏设计
西安交通大学网络教育学院毕业论文开题报告论文题目：年产5万吨甲醇精馏设计班级学号姓名联系方式指导教师提交日期2016年7月10日一、选题的理论意义与实际意义OH。
甲甲醇是无色、透明、高度挥发、易燃的液体，略有酒精气味，分子式为CH3醇在世界基础有机化工原料中，消费量仅次于乙烯、丙烯和苯，居第四位，因此甲醇作为重要的有机化工原料，对其质量提出了更高的要求，从而甲醇的精制过程就显得非常重要，而通过精馏操作可以将粗甲醇进行精制。
精馏是利用混合液中组分挥发度的差异，实现组分高纯度分离的多级蒸馏操作，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程。
为了得到更纯的甲醇，应选择合理的工艺流程路线和建立一套合理的板式精馏塔，以对粗甲醇进行精馏，得到高纯度的精甲醇。
本次设计通过对粗甲醇精馏生产的基本情况，甲醇精馏的现实意义、目的和基本原理进行了分析，选定了以年产5万吨甲醇双塔精馏的产量作为设计的任务。
在现实生产中我们要求精馏塔的产品有高纯度的同时有高的生产率，所以我们对精馏塔及塔设备的选型进行一些工艺设计，让所有的工艺参数尽可能全部达到最优，以满足它高纯度高生产率的需要。
二、论文综述（综述国内外有关选题的研究动态）甲醇是一种重要的有机化工原料，也是清洁代用燃料，在化工、医药、轻工、纺织等行业具有广泛的用途。
世界基础有机化工原料中，甲醇消费量仅次于乙烯、丙烯和苯，居第四位，近年来，随着科学技术的发展和能源结构的改变，甲醇有未来主要燃料的候补之称。
甲醇的生产一直以较快的速度发展，随着合成氨联产甲醇技术的日臻成熟，许多氮肥企业采取了合成氨联产甲醇来降低成本，调整产品结构，由于联醇生产具有一些区别于单醇的特点，粗醇的精馏也与单醇生产有着较大的区别。
单醇生产中脱除的还原性物质，所采用高锰酸钾工艺在联醇生产中可取消（由于联醇中还原物质少），大大简化了精馏工艺。
联醇压力较低反应，温度也较低，合成过程中歧化反应明显减少，减少精馏塔的侧线采出，可以减少甚至可取消。
年产55万吨粗甲醇合成精馏毕业设计
甲醇合成塔的设计(最新整理)
规格（mm） δ=46(包括冲压减薄量)
δ=42 δ=60+5
φ38X2 δ=90+7
1
补强管锻件 法兰锻件
20MnMoⅢ 20MnMoⅢ
4.3 筒体与管板的焊接结构的设计 根据甲醇合成塔工作程序，在操作反应前
先要将催化剂颗粒装填在每根换热管内，催化剂 需要定期更换，从操作工艺条件上讲管，箱筒体与 管板之间采用法兰连接比较合理，但是由于其 直径较大，如果采用法兰连接将存在以下不利 因素：1）大直径法兰的密封性较难保证，若操作 失误易造成严重泄漏且，大直径法兰的成本造价2；高） 大直径法兰的密封垫片加工困难。为了防止设备 工作过程中的密封泄漏，减少法兰力矩对管板的 影响，降低制造成本，采用不兼做法兰的管板 结构最为合理。 4.4 在设计时将管箱封头处开设人孔并适当增 大管箱空间结构形式, 为了方便安装维修人员进入合成塔内进行催化剂的装填和对 合成塔的检查与维修，同时也节省了设备制造费用。 4.5 为使壳程进入时均匀且稳定地分布，脱盐水入口采用了环形管路和圆扁管入口设 计；同时，在反应管的指定位置上设置安装了防膜弹性挡圈以破坏沸腾液膜，提高传 热膜系数以利于传热。 4.6 反应管与管板的连接结构设计
高不会很高。
6.结束语 甲醇合成塔自设备投产后，运行情况一直良好，说明其选材、设计强度和结构完
全满足产品的工艺要求和生产能力，为同类产品设计提供了参考经验。
参考文献
1 GB150-1998 《钢制压力容器》国家技术监督局 1998-03-20 发布 2 GB151-1999 《管壳式换热器》国家技术监督局 中国标准出版社
头合成气入口处设置气体分布器，在管板的上部装填一层 200mm 高的绝热层催化剂， 绝热层催化剂上部填装耐火球φ8mm。下管板下面装填耐火球φ25mm。
甲醇精馏装置工艺设备布置及管道设计要点
第５３卷㊀第５期２０１５年１０月化肥设计ＣｈｅｍｉｃａｌＦｅｒｔｉｌｉｚｅｒＤｅｓｉｇｎＯｃｔ.２０１５设计技术甲醇精馏装置工艺设备布置及管道设计要点夏必霞ꎬ陶长剑(中国五环工程有限公司ꎬ湖北武汉４３０２２３)摘㊀要:介绍了三塔甲醇精馏工艺要求及设备布置的特点ꎬ结合实际工程经验ꎬ提出了甲醇精馏装置设备布置的建议方案ꎬ探讨了甲醇精馏装置工艺设备布置的特点和管路设计的注意事项ꎮ关键词:甲醇精馏装置ꎻ三塔工艺ꎻ管路设计ꎻ布置特点ｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００４－８９０１.２０１５.０５.００５中图分类号:ＴＱ２２３.１２１㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀文章编号:１００４－８９０１(２０１５)０５－００１７－０３ＰｒｏｃｅｓｓＥｑｕｉｐｍｅｎｔＬａｙｏｕｔａｎｄＰｉｐｉｎｇＤｅｓｉｇｎＣｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｏｆＭｅｔｈａｎｏｌＲｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎＵｎｉｔＸＩＡＢｉ￣ｘｉａꎬＴＡＯＣｈａｎｇ￣ｊｉａｎ(ＷｕｈｕａｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＷｕｈａｎＨｕｂｅｉ㊀４３０２２３㊀Ｃｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｍａｉｎｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓａｎｄｅｑｕｉｐｍｅｎｔｌａｙｏｕｔｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｔｈｒｅｅ￣ｃｏｌｕｍｎｍｅｔｈａｎｏｌｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ.Ｉｔａｌｓｏｐｒｏｐｏｓｅｓａｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄｓｃｈｅｍｅｏｆｅｑｕｉｐｍｅｎｔｌａｙｏｕｔｂａｓｅｄｏｎａｃｔｕａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅａｎｄｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｐｒｏｃｅｓｓｅｑｕｉｐｍｅｎｔａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｏｆｍｅｔｈａｎｏｌｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｕｎｉｔａｎｄｋｅｙｐｏｉｎｔｓｏｆｐｉｐｉｎｇｄｅｓｉｇｎ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｍｅｔｈａｎｏｌｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｕｎｉｔꎻｔｈｒｅｅ￣ｃｏｌｕｍｎｐｒｏｃｅｓｓꎻｐｉｐｉｎｇｄｅｓｉｇｎꎻｌａｙｏｕｔｆｅａｔｕｒｅｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００４－８９０１.２０１５.０５.００５㊀㊀甲醇精馏装置在石油化工企业中非常重要ꎮ先进适用的工艺技术需要通过经济㊁合理㊁优化的设备布置及管道设计才得以实现ꎬ设备布置及管道设计是实现工艺过程㊁确保整个系统安全㊁平稳生产操作的关键要素之一ꎮ设备布置及管道设计不仅要把装置内的所有设备㊁建筑物㊁构筑物等按照最佳的条件进行合理的布置ꎬ为其他专业提供合适的设计条件ꎬ而且还要用管道将各个设备连接起来ꎬ建立整个工艺过程ꎬ使装置最终产出合格的产品ꎮ1㊀工艺流程１.１㊀工艺流程说明(１)来自甲醇合成工序的粗甲醇经预热器与蒸汽冷凝液换热到７２ħ左右后ꎬ进预精馏塔上部ꎬ塔顶汽在一级冷凝器中部分冷凝ꎬ冷凝器温度控制在７０ħꎬ未冷凝的汽体入二级冷凝器中冷凝ꎬ温度控制在４０ħꎬ气体去洗涤器ꎬ经水洗后不凝气去火炬ꎬ洗涤液去预塔回流罐或甲醇回收塔ꎬ预精馏塔塔顶冷凝液入回流槽是为了提高预精馏塔的脱轻效果ꎬ确保精甲醇羰基化合物和水溶性合格ꎬ产品无异味ꎬ向解析器中加入适量的工艺水ꎬ萃取出较难脱除的烷烃油(油相)ꎬ水相随回流液送入预精馏塔塔顶ꎬ在精馏段形成萃取/共沸特殊精馏过程ꎬ有效脱除轻馏分杂质ꎮ(２)预精馏塔釜液与加压塔釜液换热ꎬ接近泡点状态后ꎬ进入加压塔的下部ꎬ塔顶汽作为常压塔再沸器的热源ꎬ冷凝液一部分作为精甲醇产品采出ꎬ另一部分回流到塔顶ꎮ(３)加压塔釜液经预精馏塔釜液冷却后ꎬ进入常压精馏塔下部ꎬ塔顶采出精甲醇产品ꎬ塔釜液送入甲醇回收塔中部ꎬ甲醇回收塔塔顶采出杂醇油ꎬ塔釜废水冷却后送入煤气化装置或生化处理装置加压塔ꎬ蒸汽冷凝水先经预精馏塔再沸器回收热量后ꎬ再去预热器预热粗甲醇ꎬ从而降低了甲醇精馏系统的蒸汽和循环水消耗ꎮ(４)装置开车过程中不合格的产品返回到粗甲醇储罐ꎮ１.２㊀工艺流程特点(１)甲醇精馏工序采用三塔工艺ꎬ精馏用汽为低压蒸汽ꎬ各塔再沸器蒸汽冷凝液用作粗甲醇预热器热源ꎬ以节约能量ꎮ(２)为减少精馏不凝气中甲醇的损失ꎬ本装置设作者简介:夏必霞(１９８０年－)ꎬ女ꎬ安徽庐江人ꎬ２００３年毕业于安徽理工大学化工机械专业ꎬ工程师ꎬ现主要从事管道设计工作ꎮ７１有洗涤系统ꎬ洗涤后的不凝气去锅炉房作燃料ꎬ排放槽和液封槽用水采用甲醇回收塔塔底废水ꎬ以减少除盐水用量ꎮ(３)为了提高甲醇回收率和产品甲醇质量ꎬ在常压塔后设回收塔ꎬ虽然增加一个塔ꎬ但由于降低了常压塔负荷ꎬ因而投资和蒸汽消耗基本上不增加ꎬ不仅甲醇回收率增加ꎬ而且在粗甲醇杂质含量较高时可从回收塔取出甲醇用作燃料ꎬ避免杂质在系统累积而影响产品甲醇质量ꎮ2㊀设备布置建议方案笔者先后参与了中原大化㊁大唐多伦㊁鹤壁煤电㊁大同煤矿等工程的甲醇精馏装置的设计工作ꎬ结合实际设计经验ꎬ综合各工程现场的反馈意见ꎬ推荐采用如下三塔甲醇精馏设备布置方案ꎮ甲醇精馏装置设备布置建议方案见图１与图２ꎮ图１㊀甲醇精馏装置设备布置平面图１ 排放槽ꎻ２ 甲醇回收塔ꎻ３ 常压精馏塔ꎻ４ 加压塔回流槽ꎻ５ 加压精馏塔ꎻ６ 洗涤塔ꎻ７ 预精馏塔ꎻ８ 地下槽/地下槽泵ꎻ９ 回收塔再沸器ꎻ１０ 废水冷却器ꎻ１１ 冷凝器/再沸器Ａ/Ｂꎻ１２ 加压塔回流冷却器ꎻ１３ 加压塔再沸器Ａ/Ｂꎻ１４ 预塔再沸器Ａ/Ｂꎻ１５ 泵房ꎻ１６配碱槽图２㊀甲醇精馏装置设备布置剖视图１ 回收塔冷凝冷却器ꎻ２ 常压塔冷凝冷却器ꎻ３ 解析槽ꎻ４ 预塔二级冷凝器ꎻ５ 预塔一级冷凝器ꎻ６ 杂醇油冷却器ꎻ７ 回收塔回流槽ꎻ８ 常压塔回流槽ꎻ９ 常压塔放空槽ꎻ１０ 加压塔甲醇冷却器ꎻ１１ 加压塔进料/釜底液换热器ꎻ１２ 预塔回流槽ꎻ１３ 粗甲醇预热器ꎻ１４ 泵房ꎻ１５ 配碱槽㊀㊀(１)设备布置采用露天加框架一体化ꎬ可以防止危害气体积聚并节约投资ꎮ(２)设置了３层框架ꎬ分别为ＥＬ０.０００平面㊁ＥＬ７ ０００平面㊁ＥＬ１２.０００平面ꎬ泵类设备集中布置于ＥＬ０.０００平面ꎬ再沸器与回流槽布置于ＥＬ７.０００ꎬ冷凝器布置于ＥＬ１２.０００平面ꎮ(３)预精馏塔㊁加压精馏塔㊁常压精馏塔㊁回收塔选择靠近道路侧布置ꎬ充分考虑到以下３点:①设备吊装的空间ꎻ②填料或塔板的装卸及更换ꎻ③便于日常维护及检修ꎮ８１ 化肥设计２０１５年第５３卷(４)地下槽布置于装置的一角ꎬ便于污甲醇回收ꎮ3㊀设备布置特点国内甲醇精馏工艺采用三塔工艺ꎮ因甲醇精馏装置的特点是压力小ꎬ塔顶精馏气进冷却器冷却后ꎬ自流进入回流槽中ꎬ故采取步步低的设备布置以满足工艺要求ꎮ(１)加压精馏塔塔顶甲醇气体作为常压塔再沸器的热源ꎬ冷凝液通过加压塔回流泵回至加压塔顶塔ꎮ因压差太小ꎬ冷凝液ң加压塔回流槽ң加压塔回流冷却器ң加压泵回流泵需步步低ꎬ以保证泵的吸入管必须有一定的液柱压头ꎬ防止泵入口出现气蚀现象而发生叶轮腐蚀㊁振动和噪音ꎮ(２)再沸器利用框架的楼面布置既能节约占地面积ꎬ又整齐美观ꎬ在布置再沸器时ꎬ可以调整支耳的高度ꎬ使７台再沸器支耳整齐美观地布置于ＥＬ７ ０００平面的框架上ꎮ(３)泵房集中布置于框架下方的ＥＬ０.０００平面ꎮ考虑到泵的维护和检修ꎬ以泵的出口中心线为基准ꎬ将所有泵的出口中心布置在同一直线上ꎬ排列成行ꎮ在泵的电机正上方设置电动葫芦ꎮ(４)装置内管廓的设置ꎮ甲醇精馏装置的内管廓可利用泵房上方及框架ＥＬ７.０００平面下方的空间设置ꎬ这样既节约空间ꎬ又有利于泵的进出口管线的设置ꎬ使管线最短ꎬ降低经济成本ꎮ(５)塔的布置应注意以下２点:①塔的布置遵循相关设计标准规范ꎬ尽量靠近框架ꎬ塔上的钢平台与框架连通ꎬ方便整体操作ꎻ②塔的布置一字排开ꎮ塔区一侧为配管区ꎬ另一侧为检修维护区ꎬ检修维护区靠近道路侧能够满足塔的吊装㊁塔板及填料的装卸ꎮ4㊀管道设计要点(１)随着生产能力和装置规模的扩大ꎬ甲醇精馏装置的管道口径也随之越来越大ꎬ直径１ｍ以上的管道非常之多ꎬ特别是塔顶气相管道口径很大ꎮ管道设计时既要满足工艺要求ꎬ又要方便管道支吊架的设置ꎮ(２)塔与再沸器的管道设置ꎬ应满足应力及热虹吸式再沸器的工作原理ꎮ(３)塔顶气进冷凝冷却器的管道应该注意以下２点:①为保证气体能够均匀地进入凝冷器２个或２个以上的设备入口ꎬ管道设计时宜对称布置(见图３)ꎻ②管道设计需考虑无袋形设计ꎬ即管道上不能产生低点ꎬ如有异径管ꎬ需选择底平的偏心异径管ꎬ防止甲醇气液化形成液封ꎬ长期积累液体阻挡气体流动ꎬ导致管道易发生振动ꎬ影响开车(见图３)ꎮ(４)为防止甲醇气串至下游液相管线ꎬ预塔二级冷凝冷却器及常压塔冷凝冷却器甲醇液出口管图３㊀塔顶气进冷凝冷却器的管道设置线应设置Ｕ形弯ꎬＵ形弯高于设备底部２５０ｍｍꎬ形成液封ꎬ防止气体流串(见图４)ꎮ图４㊀冷凝冷却器甲醇液出口管线设置Ｕ形弯(５)因管线口径大ꎬ当以水为介质进行试压时ꎬ应先确认或核算有关结构的承受能力ꎮ(６)为保证装置内所有污甲醇液能顺利流入地下槽ꎬ地下槽入口总管埋地敷设且设置５ɢ的坡度ꎬ坡向地下槽ꎬ支管也需５ɢ的坡度ꎬ各支管需从总管顶部接入ꎮ(７)再沸器所需的低压蒸汽管线口径较大ꎮ管道设计需要满足应力及流量计直管段要求ꎮ5㊀结语(１)通过参考甲醇精馏装置设备布置的建议方案ꎬ根据其布置的特点及管道设计要点ꎬ提出了紧凑合理的布置ꎬ可以节约宝贵的土地资源和项目投资ꎮ(２)在设计过程中要根据项目实际情况灵活运用ꎬ综合考虑ꎬ满足标准规范的要求ꎬ设计出技术经济可行且业主满意的装置ꎮ(３)合理优化设备布置及管道设计ꎬ确保整个系统安全㊁平稳地生产操作ꎮ参考文献:[１]蔡尔辅.石油化工管道设计[Ｍ].化学工业出版社ꎬ２００４. [２]张德姜ꎬ赵勇ꎬ等.石油化工工艺管道设计与安装[Ｍ].中国石化出版社ꎬ２００１.[３]唐永进.压力管道应力分析[Ｍ].北京:中国石化出版社ꎬ２００３. [４]夏必霞ꎬ陶长剑.再沸器与精馏塔的工艺设备布置及管路设计[Ｊ].化肥设计ꎬ２０１１(４):２７－２９.收稿日期:２０１５－０３－１３９１第５期夏必霞等㊀甲醇精馏装置工艺设备布置及管道设计要点。
年产10万吨甲醇精馏工段设计毕业设计-年产10万吨甲醇的设计
毕业设计设计题目：年产10万吨甲醇精馏工段工艺设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
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塔设备机械设计讲解
第一章绪论1.1塔设备概述塔设备是石油、化工、轻工等各工业生产中仅次与换热设备的常见设备。
在上述各工业生产过程中，常常需要将原料中间产物或粗产品中的各个组成部分（称为组分）分离出来作为产品或作为进一步生产的精制原料，如石油的分离、粗酒精的提纯等。
这些生产过程称为物质分离过程或物质传递过程，有时还伴有传热和化学反应过程。
传质过程是化学工程中一个重要的基本过程，通常采用蒸馏、吸收、萃取。
以及吸附、离子交换、干燥等方法。
相对应的设备又可称为蒸馏塔、吸收塔、萃取塔等。
在塔设备中所进行的工艺过程虽然各不相同，但从传质的必要条件看，都要求在塔内有足够的时间和足够的空间进行接触，同时为提高传质效果，必须使物料的接触尽可能的密切，接触面积尽可能大。
为此常在塔内设置各种结构形式的内件，以把气体和液体物料分散成许多细小的气泡和液滴。
根据塔内的内件的不同，可将塔设备分为填料塔和板式塔。
在板式塔中，塔内装有一定数量的塔盘，气体自塔底向上以鼓泡喷射的形式穿过塔盘上的液层，使两相密切接触，进行传质。
两相的组分浓度沿塔高呈阶梯式变化。
不论是填料塔还是板式塔，从设备设计角度看，其基本结构可以概括为：（1）塔体，包括圆筒、端盖和联接法兰等；（2）内件，指塔盘或填料及其支承装置；（3）支座，一般为裙式支座；（4）附件，包括人孔、进出料接管、各类仪表接管、液体和气体的分配装置，以及塔外的扶梯、平台、保温层等。
塔体是塔设备的外壳。
常见的塔体是由等直径、等壁厚的圆筒及上、下椭圆形封头所组成。
随着装置的大型化，为了节省材料，也有用不等直径、不等壁厚的塔体。
塔体除应满足工艺条件下的强度要求外，还应校核风力、地震、偏心等载荷作用下的强度和刚度，以及水压试验、吊装、运输、开停车情况下的强度和刚度。
另外对塔体安装的不垂直度和弯曲度也有一定的要求。
支座是塔体的支承并与基础连接的部分，一般采用裙座。
其高度视附属设备（如再沸器、泵等）及管道布置而定。
它承受各种情况下的全塔重量，以及风力、地震等载荷，因此，应有足够的强度和刚度。
分离甲醇、水混合物的板式精馏塔设计
课程设计设计题目分离甲醇、水混合物的板式精馏塔设计学生姓名徐然学号20103281专业班级化学工程与工艺10-2班指导教师姚运金杨则恒2013年7月26日合肥工业大学课程设计任务书目录摘要: (1)关键词: (1)1 引言 (3)2 正文 (6)2.1 物性参数 (6)2.2 最小回流比min R 和操作回流比R (8)2.2.1 物料衡算 (8)2.2.2相对挥发度的确定 (9)2.2.3 Rmin 和R 的确定 (9)2.3 塔板数和塔效率的计算 (11)2.3.1精馏段和提馏段气液流量的确定 (11)2.3.2精馏段及提馏段操作线方程的确定 (11)2.3.3理论板数及全塔效率的确定 (12)2.3.4实际塔板数 N (15)2.4结构设计 (15)2.4.1 塔的工艺条件及物性数据计算 (15)2.4.1.1操作压强m p (15)2.4.1.2温度m t (16)2.4.1.3平均摩尔质量m M (16)2.4.1.4 平均密度m ρ (17)2.4.1.5 液体表面张力m σ (18)2.4.1.6 液体粘度Lm μ (18)2.4.1.7 气液负荷计算 (19)2.4.2 塔和塔板主要工艺尺寸计算 (19)2.4.2.1 塔径 (19)2.4.2.2 溢流装置 (21)2.4.2.3塔板布置 (24)2.4.2.4筛板孔数n 与开孔率ϕ (24)2.4.2.5塔的有效高度Z (25)2.4.2.6 塔实际高度的计算 (25)2.4.3 筛板的流体力学验算 (25)2.4.3.1气体通过筛板压降 (25)2.4.3.2雾沫夹带量e的验算 (27)V2.4.3.3漏液验算 (27)2.4.3.4 泛液验算 (27)2.4.4 塔板负荷性能图 (28)2.4.4.1精馏段 (28)2.4.4.2提馏段 (31)2.4.5 附属设备设计及接管尺寸 (33)2.4.5.1冷凝器的选择 (33)2.4.5.2再沸器的选择 (34)2.4.5.3换热器的选择 (35)2.4.5.4 离心泵的选择 (40)2.4.5.6接管尺寸 (41)2.4.5.7法兰、封头、裙座等 (43)2.5强度设计 (45)2.5.1 质量载荷计算 (45)2.5.2 风载荷 (46)2.5.3 风弯矩 (47)2.5.4 地震载荷的计算 (47)2.5.4.1塔的自震周期 (47)2.5.4.2 地震载荷计算 (48)2.5.5 塔体稳定性校核 (48)2.5.6 裙座的强度及稳定性校核 (49)2.5.6.1 裙座底部0-0截面的强度计稳定性校核 (50)2.5.6.2焊缝强度 (50)2.5.7裙座基础环的设计 (50)2.5.8地脚螺栓的计算 (51)2.6 设计小结 (52)3 课程设计心得 (54)[ 参考文献 ] (55)摘要:现要求设计一筛板式精馏塔，年产量9.5万吨的甲醇-水的分离系统，其中料液的甲醇质量分数70%，设计要求馏出液中甲醇的质量分数不少于99.9%，残液中甲醇质量分数小于0.5%。
精馏塔的设计详解
目录一.前言 (3)二.塔设备任务书 (4)三.塔设备已知条件 (5)四.塔设备设计计算 (6)1、选择塔体和裙座的材料 (6)2、塔体和封头壁厚的计算 (6)3、设备质量载荷计算 (7)4、风载荷与风弯距计算 (9)5、地震载荷与地震弯距计算 (12)6、偏心载荷与偏心弯距计算 (13)7、最大弯距计算 (14)8、塔体危险截面强度和稳定性校核 (14)9、裙座强度和稳定性校核 (16)10、塔设备压力试验时的应力校核 (18)11、基础环设计 (18)12、地脚螺栓设计 (19)五.塔设备结构设计 (20)六.参考文献 (21)七.结束语 (21)前言苯(C6H6)在常温下为一种无色、有甜味的透明液体，并具有强烈的芳香气味。
苯可燃，有毒，也是一种致癌物质。
它难溶于水，易溶于有机溶剂，本身也可作为有机溶剂。
苯具有的环系叫苯环，是最简单的芳环。
苯分子去掉一个氢以后的结构叫苯基，用Ph表示。
因此苯也可表示为PhH。
苯是一种石油化工基本原料。
苯的产量和生产的技术水平是一个国家石油化工发展水平的标志之一。
甲苯是有机化合物，属芳香烃，分子式为C6H5CH3。
在常温下呈液体状，无色、易燃。
它的沸点为110．8℃，凝固点为－95℃，密度为0．866克／厘米3。
甲苯不溶于水，但溶于乙醇和苯的溶剂中。
甲苯容易发生氯化，生成苯—氯甲烷或苯三氯甲烷，它们都是工业上很好的溶剂；它还容易硝化，生成对硝基甲苯或邻硝基甲苯，它们都是染料的原料；它还容易磺化，生成邻甲苯磺酸或对甲苯磺酸，它们是做染料或制糖精的原料。
甲苯的蒸汽与空气混合形成爆炸性物质，因此它可以制造梯思梯炸药。
甲苯与苯的性质很相似，是工业上应用很广的原料。
但其蒸汽有毒，可以通过呼吸道对人体造成危害，使用和生产时要防止它进入呼吸器官。
苯和甲苯都是重要的基本有机化工原料。
工业上常用精馏方法将他们分离。
精馏是分离液体混合物最早实现工业化的典型单元操作，广泛应用于化工，石油，医药，冶金及环境保护等领域。
化工原理课程设计(化工机械设计部分)精馏塔
化工机械设计部分设计条件：设计压力0.1Mpa ，工作温度130℃，设计温度150℃，介质名称为苯—氯苯，介质密度为973㎏/3m ，基本风压300N/㎡[1]，地震烈度为8，场地类别Ⅱ，塔板数量22，塔高26m ，保温层材料厚度为100mm ，保温层密度为300㎏/3m一 塔体及封头厚度设计1壳体材料选取 该塔工作温度为130℃，设计压力为0.12Mpa ，塔体内径3400mm ，塔高21米。
介质苯-氯苯有轻微的腐蚀性，选用强度较好的16MnR ，16MnR 在设计温度下的许用应力[]t σ=170Mpa ，Rel=345Mpa ，腐蚀裕量2C =2mm ，采用双面对接焊缝，局部无损探伤，焊接系数为Φ=1.02塔体厚度计算计算压力：0.12c p MPa = 2C mm = []170tMPa σ= D=4600mm 1.0φ=圆筒的计算厚度：[]0.1246001.35217010.12c i tcp D mm p δσφ⨯===⨯⨯--设计厚度：2 1.352 3.35d C mm δδ=+=+=考虑到其受到风载荷、地震载荷、偏心载荷和介质压力作用，取名义厚度：8n mm δ= 有效厚度：.8 2.8 5.2e n C mm δδ=-=-=3封头厚度计算 （封头采用标准椭圆形封头，材料与筒体相同）计算压力：0.12c p MPa = 2C mm = []170tMPa σ= 4600i D mm = 1φ=封头厚度：[]0.146001.35217010.50.120.5c itcp D mm p δσφ⨯===⨯⨯-⨯-设计厚度：2 1.352 3.35d C mm δδ=+=+= 取名义厚度：8n mm δ=有效厚度：.8 2.8 5.2e n C mm δδ=-=-=二 塔设备质量载荷计算1 筒体、圆筒、封头、裙座的质量【8】 2附件的质量 3塔内构件的质量筛板塔塔盘单位质量265/N q kg m = 塔内构件的质量：22020.785 4.62265237534i m D Nq kg πN ==⨯⨯⨯=4 保温层的质量 5平台、扶梯的质量查得平台单位质量2150/P q kg m = 笼式扶梯单位质量40/F q kg m = 其中平台数3n =，笼式扶梯高度为26000mm 平台、扶梯的质量㎏()()222204002340210.785 4.6162 4.616150389754f p m q H D D q kg π⎡⎤⎡⎤=⨯++-⨯⨯=⨯+⨯+-⨯⨯=⎣⎦⎣⎦6操作时物料的质量 7水压试验质量 8 操作质量： 9 全塔最大质量m max =m 01+ m 02+ m 03+ m 04+ m a + m w =377326 10 全塔最小质量m min =m 01+0.2 m 02+ m 03+ m 04=43256kg计算前先对塔进行分段，以地面为0-0截面，裙座人孔为1-1截面，塔低封三塔的自振周期四 风载荷与风弯矩的计算【6】① 0-0截面风弯矩0031241213124123()()()2222w l l l lM P P l P l l P l l l -=+++++++++=91.00510(mm)N ⨯ ②1-1截面风弯矩2-2截面风弯矩五地震弯矩的计算第一振型脉动系数： 0.02 衰减指数：0.95 塔总高：26m 自振周期 T1=0.36场地特征周期：0.35g T =（表8-2） 地震影响系数最大值：max 0.24α=（表8-3） 地震影响系数：10.077α= H (0-0)=0mmH （1-1）=1000mm H （2-2）=7000mm底截面处地震弯矩：00810161.259.691035E M m gH N mm α-=⨯=⨯⋅ 1—1截面处地震弯矩：()113.5 2.5 3.58102.581.25101449.1710175E m g M H H h h N mm H α-=-⋅+=⨯⋅2—2截面处地震弯矩：1.1 偏心弯矩的计算不设置再沸器所以不考虑1.2 各种载荷引起的轴向应力1.2.1 计算压力引起的轴向应力 1.2.2 操作质量引起的轴向应力各截面操作质量： 0—0截面1—1截面 2—2截面 8634585437799891.2.3 最大弯矩引起的轴向应力最大弯矩：1.3 塔体和裙座危险截面强度与稳定性校核1.3.1 截面的最大组合轴向拉应力校核截面2-2，塔体的最大组合轴向拉应力发生在正常操作的2-2截面上，其中[]170tMpa σ=，[]t1.0, 1.2=1.21701=204pa K K M σΦ==Φ⨯⨯⎡⎤⎣⎦载荷组合系数，塔体的最大组合轴向啦应力发生在正常时的截面2-2上所以满足要求1.3.2 塔体与裙座稳定性校核塔体截面2-2上的最大组合轴向压应力 所以满足要求 其中0.0940.000212i eA R δ== 查图5-9得（16MnR ，200℃） E=1.86×510 []170tMpa σ=【6】 塔体1-1截面上的最大组合轴向压应力查图5-9得（Q235-B 150℃）E=2×510[]113tMpa σ= 塔体截面0-0上的最大组合轴向压应力1.4 塔体水压试验和吊装时的应力校核1.4.1 水压试验时各种载荷引起的应力液柱静压：1000260.26H g MPa γ=⨯=试验压力：[][]1.250.125T t p p MPa σσ==试验压力和液柱静压力引起的环向应力： 试验压力引起的轴向啦应力： 最大质量引起的轴向压应力 ：弯矩引起的轴向应力1.4.2 水压试验时应力校核筒体环向应力校核0.9310.5s K MPa σ= 16MnR （345s MPa σ=）170.48310.5T MPa MPa σ=〈，满足要求 最大组合轴向拉应力校核22max 20.070.9310.5s MPa Mpa σσφ-=-〈=，满足要求最大组合轴向压应力校核1.5 基础环设计1.5.1 基础环尺寸裙座外径：4600164616os D mm =+= 基础环外径：046004005000b D mm =+=基础环内径：46004004200ib D mm =-=基础环伸出宽度：()()115000461619222ob os b D D mm =-=-=基础环面积：()22257776004obos b A D D mm π=-= 基础环截面系数：()448361.61032obos b obD D Z mm D π-==⨯1.5.2 基础环的动力校核所以取以上俩者较大的max 1.56MPa σ=。
甲醇精馏塔机械设计方案书部分
厦门大学化工系课程设计—机械部分计算说明书设计题目：甲醇精馏塔专业：化工工艺学号：姓名：2005年07月23日目录一、前言 (3)二、塔设备任务书 (4)三、塔设备计算 (4)(一)选择塔体和裙座材料………………………………………,4(二)计算筒体和封头壁厚 (4)(三)塔高计算 (5)(四)塔设备质量载荷计算 (5)(五)风载荷与风弯矩计算………………………………………,7(六)地震载荷与地震弯矩计算 (8)(七)偏心载荷与偏心弯矩计算 (9)(八)最大弯矩计算 (9)(九)危险截面的强度和稳定性校核 (9)(十)基础环设计 (11)(十一)地脚螺栓计算 (13)四、计算结果表 (14)五、参考文献 (14)六、符号表 (14)七、结束语 (15)一、前言塔设备设计包括工艺设计和机械设计两方面，本课程设计是把工艺参数、尺寸作为已知条件，在满足工艺条件的前提下，对他设备进行强度、刚度和稳定性计算，并从制造、安装、检修、使用等方面出发进行结构设计。
本设计采用的是填料塔。
二、塔设备任务书三、 塔设备计算(一) 选择塔体和裙座材料由于设计压力P ＝0.05MPa （表压）属于低压分离设备，属于一类容器；介质腐蚀性小，故选用Q235-A 号钢材作为材料。
(二) 计算筒体和封头壁厚1. 筒体壁厚按强度条件，筒体所需厚度0.034000.0622[]21130.850.03i C tPD mm P δσφ⨯===-⨯⨯- 式中：[]t σ－Q235A 在温度为150℃时的许用应力，查表得[]t σ为113MPa φ－塔体焊缝系数，采用双面对接焊，局部无损探伤，查表得φ＝0.85 C 1－钢板壁厚负偏差，估计壁厚在8mm 左右，查表得C 1＝0.8 C 2－腐蚀裕量，为腐蚀速率⨯设计年限＝0.1⨯20＝2mm 上述数值代入上式可得：min 0.034000.0622[]21130.850.03i C t PD P δδσφ⨯===<-⨯⨯-按刚度要求，取min 3mm δ=，考虑到此塔较高，安装地区风载荷较大，而塔的内径较小，故增加壁厚。
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厦门大学化工系课程设计—机械部分计算说明书设计题目：甲醇精馏塔专业：化工工艺学号：姓名：2005年07月23日目录一、前言 (3)二、塔设备任务书 (4)三、塔设备计算 (4)(一)选择塔体和裙座材料………………………………………,4(二)计算筒体和封头壁厚 (4)(三)塔高计算 (5)(四)塔设备质量载荷计算 (5)(五)风载荷与风弯矩计算………………………………………,7(六)地震载荷与地震弯矩计算 (8)(七)偏心载荷与偏心弯矩计算 (9)(八)最大弯矩计算 (9)(九)危险截面的强度和稳定性校核 (9)(十)基础环设计 (11)(十一)地脚螺栓计算 (13)四、计算结果表 (14)五、参考文献 (14)六、符号表 (14)七、结束语 (15)一、前言塔设备设计包括工艺设计和机械设计两方面，本课程设计是把工艺参数、尺寸作为已知条件，在满足工艺条件的前提下，对他设备进行强度、刚度和稳定性计算，并从制造、安装、检修、使用等方面出发进行结构设计。
本设计采用的是填料塔。
二、塔设备任务书三、塔设备计算(一)选择塔体和裙座材料由于设计压力P＝0.05MPa（表压）属于低压分离设备，属于一类容器；介质腐蚀性小，故选用Q235-A号钢材作为材料。
(二)计算筒体和封头壁厚1. 筒体壁厚按强度条件，筒体所需厚度 0.034000.0622[]21130.850.03i C tPD mm P δσφ⨯===-⨯⨯- 式中：[]t σ－Q235A 在温度为150℃时的许用应力，查表得[]t σ为113MPa φ－塔体焊缝系数，采用双面对接焊，局部无损探伤，查表得φ＝0.85 C 1－钢板壁厚负偏差，估计壁厚在8mm 左右，查表得C 1＝0.8 C 2－腐蚀裕量，为腐蚀速率⨯设计年限＝0.1⨯20＝2mm 上述数值代入上式可得：min 0.034000.0622[]21130.850.03i C t PD P δδσφ⨯===<-⨯⨯-按刚度要求，取min 3mm δ=，考虑到此塔较高，安装地区风载荷较大，而塔的内径较小，故增加壁厚。
现假设塔体厚度8n mm δ=，则假设的塔体有效厚度 1280.82 5.2e n C C mm δδ=--=--=圆整后，取8mm δ=， 5.2e mm δ=。
现采用标准的椭圆封头，其壁厚采用与筒体相同的壁厚，即8mm δ=。
(三) 塔高计算：由化工设计可知：精镏段填料高度为4.2m ，提镏段填料高度为3.5m ，塔顶与回流段各为1m ，塔底进气段为1m ，裙座2m ，因此总高为1+4.2+0.5+3.5+1+2＝12.2m 。
(四) 塔设备质量载荷计算1. 塔体重量载荷计算1) 塔体重量载荷1Q ()()2221i 0i D 22D 244n i n n Q D H ππδγδδγ⎡⎤=+-+⨯+⎣⎦()()2227.857.850.78540028400950020.785400288100000100000⎡⎤=+⨯-⨯+⨯+⨯⨯⨯⎣⎦ 7.81kN =2) 内件重量载荷2Q查表可得填料单位重量载荷为7800N/m 3，由工艺条件可知全塔填料高度为精镏段4.2m 、提镏段3.5m 。
筛板单位重量载荷为650N/m 2，余隙系数ε＝0.96，由此可得内件重量载荷： ()222i i D 654D H 1-44Q Q Q ππε=+=⨯⨯+⨯⨯塔盘填料=0.33+0.3=0.63kN3) 保温层重量载荷3Q保温材料厚度si 100mm δ＝，密度为300Kg/m 3()()223i n s n 0D 2224i i Q D H πδδδγ⎡⎤=++-+⎣⎦()()2260.785400282100400289.53009.81104.33KN-⎡⎤=+⨯+⨯-+⨯⨯⨯⨯⨯⎣⎦=4) 平台质量载荷因该塔不适合于开人孔及手孔，故不使用平台。
5) 物料重量载荷4Q由工艺条件可知：塔高为12.2m ，余隙系数ε＝0.96，持液量a ＝0.3 33839.3/,935.9/kg m kg m ρρ==提镏精镏839.3935.9ρ+3液＝（）/2=887.6Kg/mQ 4=0.5⨯0.785⨯0.42×12.2×887.6×9.81×0.96×0.3＝1.92 kN6) 裙座重量载荷5Q()225i n i D 2D 4Q H πδγ⎡⎤=+-⎣⎦()2250.7854002840020007.8510 1.61KN -⎡⎤=+⨯-⨯⨯⨯=⎣⎦7) 充水重量载荷6Q 26i 0D H 4Q πρ=⨯⨯水=1.532 kN8) 附件重量载荷7Q估取71Q KN =9) 塔体操作时的重量载荷Q H =Q 1+Q 2+Q 3+Q 4+Q 7=16.222 kN10) 塔体与裙座操作时重量载荷Q 0=Q H +Q 5=17.832 kN11) 全塔最大重量载荷(水压试验时塔的重量载荷最大) Q max =Q 1+Q 2+Q 3+Q 5+Q 6+Q 7=16.912 kN12) 全塔最小重量载荷(设备安装时重量载荷最小) Q max =Q 1+Q 2+Q 3+Q 5+Q 7= 15.38 kN(五) 风载荷与风弯矩计算全塔高分3段计算，各段的风压由下式计算： 12P K K q f h D i o i i ef =风压载荷在任意截面I –I 上，引起的风弯矩I-I M ω可由下式计算： I-I i i+1i+2ii+1i i+2i i+1h h h M P P h +P h +h 222ω⎛⎫⎛⎫=+++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭+危险截面取0－0，1－1截面，如图所示，危险截面上的风弯矩为：0-001230102013012h h h h M P P h +P h +h P h +h +h 2222ω⎛⎫⎛⎫⎛⎫=++++ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭+ 235 1.5607.4911.121946.723671.62352222⎛⎫⎛⎫⎛⎫=⨯+⨯++⨯+++⨯+++ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭ 325.6210N m =⨯⋅1-1123121312h h h M P P h +P h +h 222ω⎛⎫⎛⎫=+++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ 35 1.5911.11946.73671.635222⎛⎫⎛⎫⎛⎫=⨯+⨯++⨯++ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭317.9510N m =⨯⋅(六) 地震载荷与地震弯矩计算塔的H/Di=12.2/0.4=30.5>15，∴应按下式计算：004341I-IE315C Q H H h hM =3H 43125M C Q H 12E αα⎛⎫-+ ⎪⎝⎭＝1. 截面0－0地震弯矩00EM -可由下式计算：0E 15M C Q H12α＝ 对于圆筒直立设备，取C ＝0.5， Q0是设备操作总重载荷，Q0＝16.85kN ，据【2】表A －8可得，9级地震烈度则取αmax ＝0.9，对于Ⅱ类场地，则α＝0.3αmax ＝0.275E=2.010MPa ⨯，因此按下式计算：1T = 0.09125= 1.44s =4E 5M =0.50.2711.5016850 1.091012N m ∴⨯⨯⨯⨯=⨯⋅ 又因为H/Di=12.2/0.4=30.5>15，塔为柔性构件，验算时取0044E E M 1.25M 1.25 1.0910 1.3610N m -=⨯⨯=⨯⋅＝2. 截面1－1地震弯矩11EM -可由下式计算0434111E35C Q H H h h M3H 4312α⎛⎫=-+ ⎪⎝⎭- 式中，h 是1–1截面距地面高，h ＝2m ，则：M E H =14.09 N ·m又因为H/Di=12.2/0.4=30.5>15，塔为柔性构件，验算时取 M E H =1.25M E H =17.65N ·m(七) 偏心载荷与偏心弯矩计算根据已知条件：me ＝2000kg ，e ＝0.5m 3e e M =m ge=20009.810.5=9.8110N m ⨯⨯⨯⋅(八)最大弯矩计算根据max0.25I I eI II II IE eM M M M M M ωω----⎧+⎪=⎨++⎪⎩00300max0000433322.829.8132.63100.25 1.36100.2522.82109.811029.1210e E e M M N m MM M M N mωω----⎧+=+=⨯⋅⎪=⎨++=⨯+⨯⨯+⨯=⨯⋅⎪⎩ 003max32.6310M N m -∴⨯⋅取＝ 同理可得113max 27.7610M N m-=⨯⋅(九) 塔体和裙座危险截面的强度和稳定性校核塔体与裙座连接处为1－1截面为危险截面。
1. 塔体危险截面(1－1)的各项轴向应力计算i 1e PD 0.03400=0.5844 5.2MPa σδ⨯==⨯ 362315.241010 2.333.140.4 5.210I I i e Q MPa D σπδ---⨯⨯===⨯⨯⨯ 113224417.9535.313.140.4 5.2W i e M MPa D σπδ-⨯===⨯⨯2. 塔体1－1截面抗压强度及轴向稳定性校验[][]max23ttcr σσσσσ⎧⎪=+≤⎨⎪⎩ 式中：[]113tMPa σ=[]0.06/t t cr e i E R σδ=查得Q235-A 在150℃时的52.010tE MPa =⨯[]0.06/ttcr e i E R σδ=50.06 2.010 5.2312400/2MPa ⨯⨯⨯== [][]max 23 2.3335.3137.64ttcr MPa σσσσσ⎧⎪=+=+=<⎨⎪⎩ 因此塔底1－1截面满足抗压强度及轴向稳定条件。
3. 塔底1－1截面的抗拉强度校核[]max 123tσσσσσφ=-+≤式中：[]1130.8596.05tMPa σφ=⨯=[]max 0.58 2.3335.3133.5696.05tMPa MPa σσφ=-+=<= 故满足抗拉强度条件。
4. 水压试验时的塔体强度校验水压试验应力T σ应满足下式：[]0.92T i e T s eP D δσσφδ+=≤取e5.2mm δ=，塔体高度9.5m ，取P ‘＝0.095MPa 试验水压0.030.0950.13a T P P P MP '=+=+=[]0.13(400 5.2)5.070.9179.7822 5.2T i e T s e P D MPa MPa δσσδ+⨯+===<=⨯ 结论安全充水后轴向应力的强度和稳定条件为：[]1111max 2000.30.785WT cr i i Q M D D σσπδδ--'=+≤ 式中：11max Q -取max 27.28Q kN =，0e 5.2mm δδ取＝，[][][]t t cr cr σσσ取和中的较小者，故[]cr 113MPa σ＝ 上条件式引入各值：[]3332327.28100.317.951012.431133.140.4 5.2100.7850.4 5.210T cr MPa MPa σσ--⨯⨯⨯'=+=<=⨯⨯⨯⨯⨯⨯上述各项校核表明，塔底厚度 5.2e mm δ=，可以满足整个塔体的强度、刚度及稳定性要求。