2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、<p>  目 錄第1章 設(shè)計概述及設(shè)計背景1</p><p>  1.1 設(shè)計概述1</p><p>  1.2 設(shè)計背景1</p><p>  第2章 主要結(jié)構(gòu)及基本組成2</p><p>  2.1 主要結(jié)構(gòu)2</p><p>  2.2 基本組成2</p><p>

2、;  第3章 初溜塔構(gòu)造的設(shè)計3</p><p>  3.1 塔高確定3</p><p>  3.2 塔盤選型與設(shè)計4</p><p><b>  3.3 主圖4</b></p><p>  第4章 材料選擇和厚度計算5</p><p>  4.1 材料的選擇5</p>

3、<p>  4.2 厚度計算5</p><p>  第5章 心得與體會6</p><p><b>  參考文獻(xiàn)7</b></p><p><b>  附 錄8</b></p><p>  第1章 設(shè)計概述及設(shè)計背景</p><p><b> 

4、 1.1 設(shè)計概述</b></p><p>  塔設(shè)備是化工、石油化工和煉油、醫(yī)藥、環(huán)境保護(hù)等工業(yè)部門的一種重要的單元操作設(shè)備。它的作用是實(shí)現(xiàn)氣(汽)——液相或液——液相之間的充分接觸,從而達(dá)到相際間進(jìn)行傳質(zhì)及傳熱的目的??稍谒O(shè)備中完成的常見的單元操作有:精餾、吸收、解吸和萃取等。此外,工業(yè)氣體的冷卻與回收、氣體的濕法凈制和干燥,以及兼有氣液兩相傳質(zhì)和傳熱的增濕、減濕等。</p>&l

5、t;p>  塔設(shè)備應(yīng)用面廣、量大。據(jù)統(tǒng)計,塔設(shè)備無論其投資費(fèi)用還是所消耗的鋼材重量,在整個過程設(shè)備中所占的比例都相當(dāng)高。其性能對于整個裝置的產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量、生產(chǎn)能力和消耗定額,以及三廢處理和環(huán)境保護(hù)等各個方面,都有重大的影響。因此,隨著石油、化工行業(yè)的迅速發(fā)展,塔設(shè)備的設(shè)計和研究越來越受到關(guān)注和重視。</p><p>  為了使塔設(shè)備能更有效、更經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行,除了要求它滿足特定的工藝條件外,還應(yīng)滿足以下要求:

6、氣液兩相充分接觸,相際間傳熱面積大;生產(chǎn)能力大,即氣液處理量大;操作穩(wěn)定,操作彈性大;阻力??;結(jié)構(gòu)簡單,制造、安裝、維修方便,設(shè)備的投資及操作費(fèi)用低;耐腐蝕,不易堵塞。</p><p><b>  塔設(shè)備的分類:</b></p><p>  1.按操作壓力分有加壓塔、常壓塔及減壓塔;</p><p>  2.按單元操作分有精餾塔、吸收塔、介吸塔

7、、萃取塔、反應(yīng)塔、干燥塔等;</p><p>  3.按內(nèi)件結(jié)構(gòu)分有填料塔、板式塔。</p><p><b>  1.2 設(shè)計背景</b></p><p>  本次設(shè)計的常壓裝置初餾塔是煉油廠生產(chǎn)裝置中的初期設(shè)備。原油的蒸餾方式主要有一段汽化、二段汽化和三段汽化蒸餾工藝流程。我國石化行業(yè)主要采用后兩種方式。其中,初餾塔是三段汽化蒸餾工藝流程(預(yù)

8、汽化——常壓蒸餾——減壓蒸餾)中的“預(yù)汽化”設(shè)備。</p><p>  在煉油工藝中,原油在蒸餾前必須進(jìn)行嚴(yán)格的脫鹽、脫水,脫鹽后原油換熱到230—240℃進(jìn)初餾塔(又稱預(yù)汽化塔),塔頂出輕汽油餾分或重整原料。塔底為拔頭原油經(jīng)常壓爐加熱至360—370℃進(jìn)入常壓分餾塔,塔頂出汽油。</p><p>  從原油的處理過程來看,上述常減壓蒸餾裝置分為原油初餾(預(yù)汽化)、常壓蒸餾和減壓蒸餾三部分

9、,油料在每一部分都經(jīng)歷一次加熱——汽化——冷凝過程,故稱之為“三段汽化”。</p><p>  第2章 主要結(jié)構(gòu)及基本組成</p><p><b>  2.1 主要結(jié)構(gòu)</b></p><p>  在塔設(shè)備的類別中,由于目前工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的是填料塔及板式塔,所以主要考慮這兩種類別。</p><p>  考慮到設(shè)計條件,

10、在初餾塔中介質(zhì)原油的分離程度要求不高,成分復(fù)雜,而且板式塔較填料塔而言其效率更高,更穩(wěn)定,液——?dú)獗冗m用范圍大,持液量較大,安裝、檢修更容易,造價更低,故選用板式塔更為合理。 </p><p>  板式塔是一種逐級(板)接觸的氣液傳質(zhì)設(shè)備。塔內(nèi)以塔板作為基本構(gòu)件,氣體自塔底向上以鼓泡或噴射的形式穿過塔板上的液層,使氣——液相密切接觸而進(jìn)行傳質(zhì)與傳熱,兩相的組分濃度呈階梯式變化。</p><p&

11、gt;  塔盤采用浮閥型式。因?yàn)楦¢y塔在石油、化工、等工業(yè)部門應(yīng)用最為廣泛,具有優(yōu)異的綜合性能,在設(shè)計和選用時常作為首選的板式塔型式。</p><p>  板式初餾塔的總體結(jié)構(gòu)見裝配草圖。由圖可見,板式塔除了各種內(nèi)件之外,主要由塔體、支座、人孔或手孔、除沫器、接管、吊柱及扶梯、操作平臺組成。</p><p><b>  2.2 基本組成</b></p>

12、<p><b>  a.塔體</b></p><p>  塔體即塔設(shè)備的外殼,常見的塔體由等直徑、等厚度的圓筒及上下封頭組成。對于大型塔設(shè)備,為了節(jié)省材料也有采用不等直徑、不等厚度的塔體。塔設(shè)備通常安裝在室外,因而塔體除了承受一定的操作壓力(內(nèi)壓或外壓)、溫度外,還要考慮風(fēng)載、地震載荷、偏心載荷。此外還要滿足在試壓、運(yùn)輸及吊裝時的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性要求。本設(shè)計中初餾塔為常壓0.1M

13、Pa,采用等直徑等厚度型式。</p><p><b>  b.支座</b></p><p>  塔體支座是塔體與基礎(chǔ)的連接結(jié)構(gòu)。因?yàn)樵撍O(shè)備較高、重量較大,為保證其足夠的強(qiáng)度及剛度,故采用裙式支座。</p><p><b>  c.人孔及手孔</b></p><p>  為安裝、檢修、檢查等需要,本

14、初餾塔體上設(shè)有人孔。</p><p><b>  d.接管</b></p><p>  用于連接工藝管線,使塔設(shè)備與其他相關(guān)設(shè)備相連接。本初餾塔的主要接管見草圖。</p><p>  第3章 初溜塔構(gòu)造的設(shè)計</p><p><b>  3.1 塔高確定</b></p><p&g

15、t; ?。?)塔的頂部空間高度</p><p>  塔的頂部空間高度是指塔頂?shù)谝粚铀P到塔頂封頭切線的距離。為了減少塔頂出口氣體中夾帶的液體量,頂部空間高度取ha=1500mm。</p><p> ?。?)塔的底部空間高度</p><p>  塔的底部空間高度是塔底最末一層塔盤到塔底下封頭切線處的距離。當(dāng)進(jìn)料系統(tǒng)有15分鐘的緩沖時間容量時,釜液的停留時間可取3~5分

16、鐘,否則須取15分鐘。根據(jù)塔徑2500mm,可取塔底部空間高度7535mm。</p><p><b> ?。?)塔的主體高度</b></p><p>  塔體內(nèi)部共設(shè)有19層塔板,其中包括精餾段15層,提餾段4層。塔盤之間的間距應(yīng)主要考慮的因素有:霧沫夾帶、物料的起泡性、操作彈性、安裝和維修的要求。此外,塔板間距與液泛密切相關(guān),塔板間距越大,越不易發(fā)生液泛。綜合考慮以

17、上因素,結(jié)合塔板間距標(biāo)準(zhǔn)系列,可取塔板間距為600mm。為了檢修和安裝的方便,每5塊塔板之間設(shè)有一個人孔,此處的兩塔板間距取800mm。進(jìn)油口處空間高度取3450mm。</p><p>  主體高度:4×600+800+4×600+800+4×600+3450+4×600=14650mm</p><p><b> ?。?) 橢圓形封頭<

18、;/b></p><p>  根據(jù)JB/T4736-2002 ,選用EHA2500×10—Q235B型號封頭。如圖2-1。</p><p><b>  圖3-1橢圓形封頭</b></p><p>  表3-1橢圓形封頭主要參數(shù)</p><p><b> ?。?)塔的總高度</b>&l

19、t;/p><p>  H=1500+7535+14650+665+2500=26850mm</p><p>  3.2 塔盤選型與設(shè)計</p><p>  選用的浮閥塔盤,這類塔盤的塔盤板開有閥孔,安裝了能在適當(dāng)范圍內(nèi)上下浮動的閥片,其形狀有圓形、條形、方形等。由于浮閥與塔盤板之間的流通面積能隨氣體負(fù)荷的變動而自動調(diào)節(jié),因而在較寬的氣體負(fù)荷范圍內(nèi),均能保持穩(wěn)定操作。氣體

20、在塔盤板上以水平方向催促,氣液接觸時間長,霧沫夾帶量少,液面落差也小。浮閥具有生產(chǎn)能力大,操作彈性大,效率高,塔板結(jié)構(gòu)及安裝較泡罩簡單因而重量輕,制造費(fèi)用底的優(yōu)點(diǎn)。</p><p>  浮閥是浮閥塔的氣液傳質(zhì)元件。目前國內(nèi)應(yīng)用最為普遍的是F1型浮閥。F1型浮閥分為輕閥和重閥兩種,輕閥采用1.5mm薄板沖壓而成,質(zhì)量約為25kg;重閥采用2mm薄板沖壓,質(zhì)量約為33g。由于輕閥漏液較大,除真空操作時選用外,一般用重

21、閥。浮閥的閥片及閥腿是整體沖壓的,閥片的周圍還沖有三個下彎的小定距片。在浮閥關(guān)閉閥孔時,它能使浮閥與塔板間保留一小的間隙,一般約為2.5mm,同時,小定距片還能保證閥片停在塔板上與其他點(diǎn)接觸,避免閥片粘在塔板上而無法上浮。閥片四周向下傾斜,且有銳邊,增加了氣體進(jìn)入液層的湍動作用,有利于氣液傳質(zhì)。浮閥的最大開度有閥腿的高度決定,一般為12.5mm。</p><p><b>  3.3 主圖</b&g

22、t;</p><p>  主要過程流程圖由附錄給出。</p><p>  第4章 材料選擇和厚度計算</p><p><b>  4.1 材料的選擇</b></p><p>  4.1.1 筒體和封頭材料的選擇</p><p>  在剛度或結(jié)構(gòu)設(shè)計為主的場合,應(yīng)盡量選用普通碳素鋼。在以強(qiáng)度設(shè)計為主

23、的場合,應(yīng)根據(jù)壓力、溫度、介質(zhì)等使用限制,選用Q235系列的碳素鋼。這類鋼強(qiáng)度較低,塑性和可焊接性較好。由于容器設(shè)計壓力為0.10MPa,即小于1.6MPa,鋼板使用溫度為320℃,在0-350℃范圍內(nèi),故筒體和封頭都選用Q235-B的鋼板。由于橢圓形封頭吸取了半球形封頭受力好和蝶形封頭受力淺的優(yōu)點(diǎn),且橢圓部分經(jīng)線曲率變化平滑連續(xù),應(yīng)力分布比較均勻,所以選擇橢圓形封頭。</p><p>  4.1.2裙座材料的選

24、擇</p><p>  裙座不直接與塔內(nèi)介質(zhì)接觸,也不承受塔內(nèi)介質(zhì)的壓力,因此不受壓力容器用材的限制??蛇x用較經(jīng)濟(jì)的普通碳素結(jié)構(gòu)鋼。故也選用Q235-B。</p><p>  4.1.3 接管的材料</p><p>  選用Q235-B作為補(bǔ)強(qiáng)圈的材料,部分接管用20,法蘭選用20。具體將在裝配圖上注明。</p><p><b> 

25、 4.2 厚度計算</b></p><p>  安裝在室外的大型塔設(shè)備——常壓裝置初餾塔,除受操作壓力作用外,還受設(shè)備自身質(zhì)量引起的重力,地震、風(fēng)載荷等的作用,而引起的軸向應(yīng)力。從而可能使軸向組合應(yīng)力,大于設(shè)計壓力而引起的環(huán)向應(yīng)力,而使設(shè)備因軸向應(yīng)力過大而破壞。因此我國JBT4710—2005《鋼制塔式容器》規(guī)定對高度大于10m,且高度與直徑之比大于5的裙座自支承塔式容器,按設(shè)計壓力計算確定塔殼的圓筒

26、和封頭的有效厚度后,再根據(jù)地震、風(fēng)載荷的需要,并考慮制造、運(yùn)輸、安裝的要求,設(shè)定一個不得小于按壓力計算的圓筒有效厚度δes,且δes應(yīng)不小于6mm。然后進(jìn)行載荷計算,圓筒應(yīng)力校核和裙座計算,校核設(shè)定的δe、δes是否合適,以確保塔式設(shè)備的環(huán)向、軸向強(qiáng)度和穩(wěn)定性。</p><p><b>  第5章 心得與體會</b></p><p>  經(jīng)過這段時間的設(shè)計學(xué)習(xí),我覺得

27、對于設(shè)計的基本流程以及相關(guān)的工作過程已經(jīng)有了更多的掌握。本次課程設(shè)計是建立在以前幾次設(shè)計的基礎(chǔ)上進(jìn)行的,不同之處就是畢業(yè)設(shè)計涉及的問題更加全面更加深入,要求也更高。雖然期間碰到過許多的問題和困難,但是通過查閱相關(guān)的資料以及老師和同學(xué)對我的幫助,最后通過努力終于完成了任務(wù)。因此有一定的收獲。譬如經(jīng)過煩瑣的查表,懂得了查表對于工科學(xué)生是必須掌握的能力,要“會用表” ;而遵守標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范是設(shè)計的基本原則。同時設(shè)計要結(jié)合具體實(shí)際情況,考慮生產(chǎn)的經(jīng)

28、濟(jì)性,合理性等,選擇最佳方案,這樣才能完成一次成功的設(shè)計工作。</p><p>  塔的設(shè)計有其特殊性,需要考慮制造、安裝吊運(yùn)、檢修。對其強(qiáng)度、穩(wěn)定性必須要有足夠的保證,以滿足塔設(shè)備工作時承受風(fēng)載荷、地震載荷、偏心載荷以及雪載荷的要求。設(shè)計的思想第一是保證安全,其次是環(huán)境保護(hù),能源利用,工作效率和經(jīng)濟(jì)性等。設(shè)計是有嚴(yán)格遵循的步驟和方法。根據(jù)一定的條件和要求,確定設(shè)計的方向,包括選材,機(jī)械設(shè)計,強(qiáng)度和穩(wěn)定性設(shè)計分析

29、,開孔補(bǔ)強(qiáng),制造工藝等。設(shè)計過程十分繁瑣,需要很耐心地去做。必須以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度來進(jìn)行設(shè)計,保證全面、正確、優(yōu)化。</p><p>  在做此工作的時候心態(tài)很重要,也許不能一蹴而就,但經(jīng)過多次的揣摩與驗(yàn)算,最終一定能達(dá)到設(shè)計的目的。也只有經(jīng)過不斷的實(shí)踐探索,才能做到有所得。</p><p><b>  參考文獻(xiàn)</b></p><p>  [1]鄭

30、津洋.《過程設(shè)備設(shè)計》.北京:化學(xué)工業(yè)出版社(第二版),2005</p><p>  [2]涂偉萍.《化工過程及設(shè)備設(shè)計》.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2000</p><p>  [3]朱有庭.《化工設(shè)備設(shè)計手冊》.北京:化學(xué)工業(yè)出版社(第一版),2005 </p><p>  [4]巨勇智.《過程設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》.北京:國防工業(yè)出版社,2005</p>

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