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。它是通过加热造成汽液两相体系，利用混合物中各组分挥发度的差别实现组分的分离与提纯的目的。

实现精馏操作的主要设备是精馏塔。精馏塔主要有板式塔和填料塔。板式塔的核心部件为塔板，其功能是使气液两相保持密切而又充分的接触。塔板的结构主要由气体通道、溢流堰和降液管。本设计主要是对板式塔的设计。

一．塔设备任务书

简图与说明比例设计参数与要求

工作压力MPa 0.004 腐蚀速率mm/a 0.01

设计压力MPa 0.0044 设计寿命 a 20

工作温度ºC120 浮阀个数

设计温度ºC150 浮阀间距

介质名称苯、甲苯保温材料厚度/mm 100

介质密度 kg/m3799.054保温材料密度

kg/m3

300

基本风压 Pa 300 存留介质高度 mm 52.5/49

地震烈度9 壳体材料Q235-A

场地类别Ⅱ内件材料

塔形筛板塔裙座材料Q235-A

塔板数目21 偏心质量 kg 2000

塔板间距 mm 500 偏心距 mm 1000

接管表

符号公称

尺寸连接

面形

式

用途符号公称

尺寸

连接

面形

式

用途

a1,2 450mm －人孔g 45

mm 突面回流

口

b1,2 －突面温度

计h1-3 25

mm

突面取样

口

c －突面进气

口i1,2 －突面液面

计

d1,2 38mm 突面加料

口j 38

mm

突面出料

口

e1,2 －突面压力

计

k1-3 450 mm 突面人孔

f 127

mm 突面排气

口

条件内容修改

修改标记修改内容签字日期

塔径（原设计算错）

备注甲苯-苯精馏塔设计

单位名称化工系2班刘丽娟工程名称

提出人刘丽娟日期08.7.25

三 . 塔设备已知条件

表二：已知条件列表

四． 塔设备设计计算

1、 选择塔体和裙座的材料

设计压力是指设定的容器顶部的最高压力，由“工艺部分”的工艺条件可知塔顶表压为

＝'p 4kPa ；通常情况下将容器在正常操作情况下容器顶部可能出现的最高工作压力称为容

器的最大工作压力用w p 表示，即w p ＝＝'p 0.004MPa ；取设计压力==w p p 1.10.0044MPa 。

设计温度是指容器在正常操作情况下，在相应设计压力下，设定的受压组件的金属温度，其值不得低于容器工作是器壁金属达到的最高温度。本设计塔内最高温度塔底取得

max 120t =ºC，设计温度可以取为150t =ºC。

从上可知，设计压力和设计温度都属于低压、低温状态，塔体和裙座的材料可用： Q235-A ，GB912，热轧，厚度为3~4mm ，常温下强度指标=b σ375MPa 、=s σ235MPa ，设计温度下的许用应力=t

][σ113MPa 。

2、 塔体和封头壁厚的计算

2.1 塔体壁厚的计算

塔体的壁厚是值塔体计算出来的有效厚度，有效厚度可以用下式计算

21C C n e --=∆+=δδδ（式中δ为理论计算厚度，mm ；∆为除去负偏差以后的圆整值，

mm ；n δ为名义厚度，mm ；1C 为钢板厚度负偏差，mm ；2C 为腐蚀裕量，mm 。） 2.1.1理论计算厚度

p

pD t i

-=

ϕσδ][2，其中i D 指塔体的内径，由工艺部分计算可知i D =1.2m ；ϕ为焊接头

系数，本设计采用双面焊、局部无损探伤，ϕ=0.85。

p pD t i -=

ϕσδ][2=

=-⨯⨯⨯0044

.085.011321200

0044.00.03mm 对于碳素钢和低合金钢制容器，mm 3min ≥δ，而δ1

C （钢板厚度按8~25mm 计）。假设腐蚀裕量2C =2mm 。

n δ=min δ+2C =5mm