自控工程课程设计---初溜塔设计.doc

目 录第1章 设计概述及设计背景 1 1.1 设计概述 1 1.2 设计背景 1 第2章 主要结构及基本组成 2 2.1 主要结构 2 2.2 基本组成 2 第3章 初溜塔构造的设计 3 3.1 塔高确定 3 3.2 塔盘选型与设计 4 3.3 主图 4 第4章 材料选择和厚度计算 5 4.1 材料的选择 5 4.2 厚度计算 5 第5章 心得与体会 6 参考文献 7 附 录 8 第1章 设计概述及设计背景 1.1 设计概述 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——液相之间的充分接触，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。据统计，塔设备无论其投资费用还是所消耗的钢材重量，在整个过程设备中所占的比例都相当高。其性能对于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，都有重大的影响。因此，随着石油、化工行业的迅速发展，塔设备的设计和研究越来越受到关注和重视。 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：气液两相充分接触，相际间传热面积大；生产能力大，即气液处理量大；操作稳定，操作弹性大；阻力小；结构简单，制造、安装、维修方便，设备的投资及操作费用低；耐腐蚀，不易堵塞。 塔设备的分类： 1.按操作压力分有加压塔、常压塔及减压塔； 2.按单元操作分有精馏塔、吸收塔、介吸塔、萃取塔、反应塔、干燥塔等； 3.按内件结构分有填料塔、板式塔。 1.2 设计背景 本次设计的常压装置初馏塔是炼油厂生产装置中的初期设备。原油的蒸馏方式主要有一段汽化、二段汽化和三段汽化蒸馏工艺流程。我国石化行业主要采用后两种方式。其中，初馏塔是三段汽化蒸馏工艺流程（预汽化——常压蒸馏——减压蒸馏）中的“预汽化”设备。 在炼油工艺中，原油在蒸馏前必须进行严格的脱盐、脱水，脱盐后原油换热到230—240℃进初馏塔（又称预汽化塔），塔顶出轻汽油馏分或重整原料。塔底为拔头原油经常压炉加热至360—370℃进入常压分馏塔，塔顶出汽油。 从原油的处理过程来看，上述常减压蒸馏装置分为原油初馏（预汽化）、常压蒸馏和减压蒸馏三部分，油料在每一部分都经历一次加热——汽化——冷凝过程，故称之为“三段汽化”。 第2章 主要结构及基本组成 2.1 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及板式塔，所以主要考虑这两种类别。 考虑到设计条件，在初馏塔中介质原油的分离程度要求不高，成分复杂，而且板式塔较填料塔而言其效率更高，更稳定，液——气比适用范围大，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。塔内以塔板作为基本构件，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，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，具有优异的综合性能，在设计和选用时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。由图可见，板式塔除了各种内件之外，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。 2.2 基本组成 a.塔体 塔体即塔设备的外壳，常见的塔体由等直径、等厚度的圆筒及上下封头组成。对于大型塔设备，为了节省材料也有采用不等直径、不等厚度的塔体。塔设备通常安装在室外，因而塔体除了承受一定的操作压力（内压或外压）、温度外，还要考虑风载、地震载荷、偏心载荷。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。本设计中初馏塔为常压0.1MPa，采用等直径等厚度型式。 b.支座 塔体支座是塔体与基础的连接结构。因为该塔设备较高、重量较大，为保证其足够的强度及刚度，故采用裙式支座。 c.人孔及手孔 为安装、检修、检查等需要，本初馏塔体上设有人孔。 d.接管 用于连接工艺管线，使塔设备与其他相关设备相连接。本初馏塔的主要接管见草图。 第3章 初溜塔构造的设计 3.1 塔高确定 （1）塔的顶部空间高度 塔的顶部空间高度是指塔顶第一层塔盘到塔顶封头切线的距离。为了减少塔顶出口气体中夹带的液体量，顶部空间高度取ha=1500mm。 （2）塔的底部空间高度 塔的底部空间高度是塔底最末一层塔盘到塔底下封头切线处的距离。当进料系统有15分钟的缓冲时间容量时，釜液的停留时间可取3～5分钟，否则须取15分钟。根据塔径2500mm，可取塔底部空间高度7535mm。 （3）塔的主体高度 塔体内部共设有19