精馏塔机械设计方案

精馏塔机械设计方案

1.1 塔设备概论

塔设备是化工、石油化工和炼油、医药、环境保护等工业部门的一种重要的单元操作设备。它的作用是实现气（汽）——液相或液——液相之间充分的接触，从而达到相际间进行传质及传热的目的。可在塔设备中完成的常见的单元操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等。此外，工业气体的冷却与回收、气体的湿法净制和干燥，以及兼有气液两相传质和传热的增湿、减湿等。

塔设备应用面广、量大，其设备投资费用占整个工艺设备费用较大的比例。在化工或炼油厂中，塔设备的性能对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方面都有着重大影响。因此，塔设备的设计和研究受到化工、炼油行业的极大重视。

为了使塔设备能更有效、更经济地运行，除了要求它满足特定的工艺条件外，还应满足以下要求：

（1）气（汽）液两相充分接触，相际间的传热面积大；

（2）生产能力大，即气液处理量大；

（3）操作稳定，操作弹性大；

（4）流体流动的阻力小，即流体通过塔设备的压力降小。这将大大减少生产中的动力消耗，以降低操作的费用；

（5）结构简单，制造、安装、维修方便，并且设备的投资及操作费用低；

（6）耐腐蚀，不易堵塞。方便操作、调节和检修。

塔设备的分类：

（1）按操作压力可分有加压塔、常压塔以及减压塔；

（2）按单元操作可分有精馏塔、吸收塔、介吸塔、萃取塔、反应塔、干燥塔等；

（3）按件结构可分有填料塔、板式塔;

（4）按形成相际接触界面的方式可分为具有固定相界面的塔和流动过程中形成相界面的塔。

1.2 常压塔的主要结构

在塔设备的类别中，由于目前工业上应用最广泛的是填料塔以及板式塔，所以主要考虑这两种类别。

考虑到设计条件，成分复杂，并且板式塔和填料塔相比效率更高一些，更稳定，液——气比适用围大，持液量较大，安装、检修更容易，造价更低，故选用板式塔更为合理。

板式塔是一种逐级（板）接触的气液传质设备。塔使用塔板作为基本构件，气体自塔底向上以鼓泡或喷射的形式穿过塔板上的液层，使气——液相密切接触而进行传质与传热，并且两相的组分浓度呈阶梯式变化。

塔盘采用浮阀型式。因为浮阀塔在石油、化工、等工业部门应用最为广泛，并具备优异的综合性能，在设计和选用时经常作为首选的板式塔型式。

板式初馏塔的总体结构见装配草图。板式塔除了各种件之外，主要由塔体、支座、人孔或手孔、除沫器、接管、吊柱及扶梯、操作平台组成。

(1) 塔体

塔体即塔设备的外壳，常见的塔体由等直径、等厚度的圆筒和上下封头组成。对于大型塔设备，为了节省材料偶尔采用不等直径、不等厚度的塔体。塔设备一般情况下安装在室外，因而塔体除了承受一定的操作压力（压或外压）、温度外，还要考虑到风载荷、地震载荷、偏心载荷等。此外还要满足在试压、运输及吊装时的强度、刚度及稳定性要求。本设计中精馏塔为常压0.11MPa，采用等直径等厚度型式。

(2) 支座

塔体支座是塔体安放到基础上的连接部分。它必须保证塔体固定在稳定位置上进行正常的操作。为此，它应当具备足够的强度和刚度，并且能承受各种操作情况下的全塔重量，以及风力、地震等引起的载荷。最常用的塔体支座是裙式支座（简称为“裙座”）。

(3) 人孔及手孔

人孔和手孔一般都是为了安装、检修检查和装填填料的需要而设置的。在板式塔和填料塔中，各有不同的设置要求。本精馏塔体设有人孔。

(3)接管

塔设备的接管是用来连接工艺管路的，把塔设备与相关设备连成系统。按接管的用途，分为进液管、出液管、进气管、出气管、回流管、侧线抽出管和仪表接管等。本初馏塔的主要接管见草图。

(4) 吊柱

安装于塔顶，为了在安装和检修时，方便塔件的运送。

2 精馏塔基本结构的设计

2.1 设计条件

已知给定设计条件如下：

工作介质：EVA,塔径：1000mm

工作参数：设计压力0.11MPa ，最高工作温度150℃

开口及接管根据现场确定。

工作地点：

地震基本烈度为7度，基本风压0.30KN/m 2。

2.2 塔高的确定

（1） 塔的顶部封头高度

顶部空间高度取mm h a 250=

（2） 塔的主体高度

主体高度：mm H 136501=

（3） 椭圆形封头

根据JB/T4746-2002 ，选用DN1000×8—Q345R 型号封头。如图2-1。EHA 椭圆形封头参数见表2-1。

图2-1 椭圆封头

表2-1 EHA椭圆形封头参数

公称直径DN /mm 总深度

H/mm

表面积

A/mm2

容积

V/ mm3

直边高度

h/mm

质量

m/kg

1000 250 1.16 0.151 40 72.1

（4）裙座的高度

裙座的高度是指从塔底封头切线到基础环之间的高度。

具体尺寸如下图2-2所示，裙座的全部高度是V和U相加和得到。其中U是由工艺决定的，在此常压塔设计中可以取裙座总高为mm

H5000

2

图 2-2 裙座

（5） 塔的总高度

mm H H h H a 1890050001365025021=++=++=

2.3 塔盘选型与设计

2.3.1 塔盘型式及设计

选用的是浮阀式塔盘，这类塔盘的塔盘板开有阀孔，安装了能在适当围上下浮动的阀片，其形状有圆形、条形、方形等。由于浮阀与塔盘板之间的流通面积能随着气体负荷的变动而自动调节，因而在较宽的气体负荷围，均能保持着稳定操作。气体在塔盘板上以水平方向催促，气液接触时间长，雾沫夹带量少，液面落差也小。浮阀式具有生产能力大，操作弹性大，效率高，塔板结构及安装较泡罩简单且重量轻，制造费用低的优点。 浮阀塔F-型（国外通称V-型）是用钢板冲压而成的圆形阀片，浮阀塔F-型下面有三条阀腿，将三条阀腿装入塔板的阀孔之后，用工具将腿下的阀脚扭转90