炼油厂中催化裂化装置生产富气填料吸收塔设计.

目录

1、概述与设计方案简介 (2)

1.1概述 (2)

1.2设计方案简介 (2)

2、设计条件及主要物性参数 (4)

2.1设计条件及任务 (4)

2.2主要物性参数 (4)

3、工艺设计计算 (7)

3.1物料衡算 (7)

3.1.1物料计算 (7)

3.1.2理论级计算 (8)

3.1.3塔顶尾气计算 (9)

3.1.4吸收剂用量计算 (10)

3.2能量衡算 (10)

3.3填料吸收塔的工艺尺寸计算 (12)

3.3.1填料塔塔径的计算 (12)

3.3.2填料层高度计算 (15)

3.3.3填料压降计算 (16)

3.3.4填料塔塔体的设计与计算 (16)

3.4.1 塔顶除雾器 (18)

3.4.2 液体分布器设计 (18)

3.4.3 液体再分布器设计 (21)

3.4.4 填料支承装置 (21)

3.4.5 压板的选取 (22)

3.4.6 封头设计计算 (23)

3.4.7 法兰和垫片的选取 (24)

3.5各接管尺寸的设置 (24)

3.5.1 进出气管直径 (24)

3.5.2吸收剂进出料管直径 (25)

3.5.3接管长度 (25)

4、辅助设备的计算及选型 (26)

4.1 吸收剂循环泵的选择及功率的计算 (26)

4.2 工艺管道的材质选用 (27)

4.3 其他 (27)

5、设计结果汇总表 (28)

6、设计评述 (29)

1、概述与设计方案简介

1.1概述

专业课程设计是学生学完专业基础课及专业课之后，进一步学习工程设计的基础知识，培养学生工程设计能力的重要教学环节，也是学生综合运用相关课程知识，联系生产实际，完成以单元操作为主的一次工程设计的实践。通过课程设计就以下几个方面要求学生加强训练。

1)查阅资料选用公式和搜集数据的能力。

2)树立既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性，并注意到操作时的

劳动条件和环境保护的正确设计思想，在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问题的能力。

3)迅速准确的进行工程计算（包括电算）的能力。

4)用简洁文字清晰表达自己设计思想的能力。

塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。根据塔内气液接触部件的形式，可以分为填料塔和板式塔。板式塔属于逐级接触逆流操作，填料塔属于微分接触操作。工业上对塔设备的主要要求：1）生产能力大；2）分离效率高；3）操作弹性大；4）气体阻力小结构简单、设备取材面广等。

塔型的合理选择是做好塔设备设计的首要环节，选择时应考虑物料的性质、操作的条件、塔设备的性能以及塔设备的制造、安装、运转和维修等方面的因素。板式塔的研究起步较早，具有结构简单、造价较低、适应性强、易于放大等特点。

填料塔由填料、塔内件及筒体构成。填料分规整填料和散装填料两大类。塔内件有不同形式的液体分布装置、填料固定装置或填料压紧装置、填料支承装置、液体收集再分布装置及气体分布装置等。与板式塔相比，新型的填料塔性能具有如下特点：生产能力大、分离效率高、压力降小、操作弹性大、持液量小等优点。

1.2设计方案简介

稳定汽油吸收炼油厂催化裂化产生的富气，本设计任务是富气年处理量为10万吨，关键组分丙烯的吸收分率大于等于97%。此吸收属于物理吸收法。采用常规逆流操作流程，工艺流程图及填料塔设备见附录。

设计计算的大致步骤如下：

首先，据富气处理量及关键组分的吸收分率，求出塔顶尾气的量为371.4h kmol /，吸收剂用量1299.4h kmol /及塔底吸收液的量1628h kmol /，因进出物料吸收和释放的能量没有达到平衡，所以格外凝聚根据设计需要一个热负荷为Kmol

KJ 743.1671923换热

器。再据富气及吸收剂的特性选择合适的填料（种类、材质、规格），该设计选取了直径mm d 50=的拉西环填料（乱堆填料），由此求取塔径D=1600mm 及填料层高度

m Z 5.12=。再由吸收条件富气进料温度℃40=T ，塔顶出料温度为℃120=T ，操作压力为10P atm =(绝),根据设计的要求和经济的合理性，选择合适的钢号——筒体和封头都选用MnR 16。

其次，塔内部构件及附属构件的设计与选取：液体分布器、液体再分布器、塔底支承板、塔顶压板、人孔、泵。

再次，各种接管的求取及法兰规格的查取，裙座、封头的设计求算等。即完成设计。最后，整体论证该塔的可行性及经济价值。

2、设计条件及主要物性参数

2.1设计条件及任务

设计一座稳定汽油吸收富气的填料吸收塔，富气处理量：10万吨/年。

吸收剂在该塔操作温度下不挥发。

分离要求：C3H6吸收率≧97%，CO2，N2，H2不吸收 工作日：每年280天，24小时连续生产

操作条件：平均操作压力：10atm （绝），平均液气比：()min /4.1V L ，平均温度：40℃。

2.2主要物性参数

主要物性参数如下表所示

3、工艺设计计算

3.1物料衡算

3.1.1物料计算

据设计任务书计算富气处理量为:m G =10万吨/年=

h kg /33.2083324

28010107

=⨯⨯ 富气平均摩尔质量：

1M =i i y M ∑=0.09×

2

28

44++0.30×2+0.08×16+0.06×28+0.06×30+0.12×42+0.08×44+0.18×58+0.03×72=29.76kmol kg /

富气的摩尔流量：h kmol G /70076

.2933

.20833==

因2CO 、2N 、2H 极易挥发，它们的吸收量可忽略不计，其余部分各自的平衡常数如下表：

设关键组分63H C 吸收分率为97%

在最小液气比下，理论级数最多。此时关键组分63H C 的吸收因数为：

关A = 关η=0.97 由关

关GV L

=

A min

⎪⎭⎫

⎝⎛G L =关关A K =1.54×

0.97=1.4938 G L =1.4min

⎪⎭⎫

⎝⎛G L =1.4×1.4938=2.091 关键组分的吸收因子为：

关关GK L

=

A =54

.1091.2=1.357 3.1.2理论级计算

由 ()()[]A A N lg /1/lg 1ηη--=+

求得 ()()[]937.8357.1lg /97.01/97.0357.1lg 1≈=--=+N

理论级圆整后取为8。

各组分i K 及G

L

=2.091，求得i A ，再由i A 及N=8求各组分吸收分率i η：

表3-2 各组分吸收分率表