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文檔簡(jiǎn)介
1、<p><b> 乙烯目錄</b></p><p><b> 1緒論1</b></p><p><b> 2工藝計(jì)算2</b></p><p><b> 2.1物料衡算2</b></p><p> 2.1.1塔頂產(chǎn)品量2<
2、/p><p> 2.1.2 塔底、塔頂流量的組成2</p><p><b> 2.2確定塔溫3</b></p><p> 2.2.1塔釜溫度的確定3</p><p> 2.2.2塔頂溫度的確定4</p><p> 2.2.3進(jìn)料溫度4</p><p> 2
3、.3塔板數(shù)的計(jì)算5</p><p> 2.3.1確定最小回流比5</p><p> 2.3.2確定最小理論板數(shù)6</p><p> 2.3.4實(shí)際塔板數(shù)6</p><p> 2.3.4確定進(jìn)料板位置7</p><p> 2.4 塔徑計(jì)算7</p><p> 2.4.1精餾
4、段塔徑7</p><p> 2.4.2提餾段塔徑11</p><p> 2.5 塔內(nèi)物件的工藝尺寸11</p><p> 2.6 流體力學(xué)驗(yàn)算13</p><p> 2.6.1氣體流過(guò)塔板的壓降13</p><p> 2.6.2 液泛校核14</p><p> 2.6.
5、3霧沫夾夾帶情況14</p><p> 2.7 安全操作范圍和操作線15</p><p> 2.7.1精餾段15</p><p> 2.7.2提餾段16</p><p> 2.8附屬設(shè)備的選擇17</p><p> 2.8.1全凝器的選擇17</p><p> 2.8.2
6、再沸器的選擇18</p><p> 2.8.4回流泵的選擇18</p><p> 2.9管徑設(shè)計(jì)18</p><p> 3 強(qiáng)度及穩(wěn)定性計(jì)算20</p><p> 3.1圓筒和封頭的厚度和強(qiáng)度計(jì)算20</p><p> 3.2載荷的計(jì)算20</p><p> 3.2.1
7、質(zhì)量載荷的計(jì)算:20</p><p> 3.2.2塔的自振周期23</p><p> 3.2.3地震載荷及地震彎矩的計(jì)算23</p><p> 3.2.4風(fēng)載荷和風(fēng)彎矩計(jì)算:25</p><p> 3.2.5最大彎矩27</p><p> 3.3 應(yīng)力校核28</p><p&g
8、t; 3.3.1 圓筒應(yīng)力校核:28</p><p> 3.3.2裙座殼軸向應(yīng)力校核:29</p><p> 3.4 基礎(chǔ)環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核31</p><p> 3.4.1 基礎(chǔ)環(huán)31</p><p> 3.4.2地腳螺栓計(jì)算:31</p><p> 3.4.3肋板計(jì)算:32</p>
9、<p> 3.4.4蓋板計(jì)算:33</p><p> 3.5 補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算33</p><p> 3.5.1塔頂蒸汽出孔33</p><p> 3.5.2 人孔的補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算34</p><p> 4吊柱的強(qiáng)度計(jì)算38</p><p> 4.1設(shè)計(jì)載荷38</p><
10、p> 4.2 曲桿部分的校核38</p><p> 4.3柱的校核39</p><p><b> 結(jié)論41</b></p><p><b> 致謝42</b></p><p><b> 參考文獻(xiàn)43</b></p><p>&l
11、t;b> 1緒論</b></p><p> 塔設(shè)備是化工、石油等工業(yè)中廣泛使用的重要生產(chǎn)設(shè)備。塔設(shè)備的基本功能在于提供氣、液兩相以充分接觸的機(jī)會(huì),使質(zhì)、熱兩種傳遞過(guò)程能夠迅速有效地進(jìn)行;還要能使接觸之后的氣、液兩相及時(shí)分開(kāi),互不夾帶。因此,蒸餾和吸收操作可在同樣的設(shè)備中進(jìn)行。根據(jù)塔內(nèi)氣液接觸部件的結(jié)構(gòu)型式,塔設(shè)備可分為板式塔與填料塔兩大類。</p><p> 板式塔
12、內(nèi)沿塔高裝有若干層塔板(或稱塔盤),液體靠重力作用由頂部逐板流向塔底,并在各塊板面上形成流動(dòng)的液層;氣體則靠壓強(qiáng)差推動(dòng),由塔底向上依次穿過(guò)各塔板上的液層而流向塔頂。氣、液兩相在塔內(nèi)進(jìn)行逐級(jí)接觸,兩相的組成沿塔高呈階梯式變化。</p><p> 填料塔內(nèi)裝有各種形式的固體填充物,即填料。液相由塔頂噴淋裝置分布于填料層上,靠重力作用沿填料表面流下;氣相則在壓強(qiáng)差推動(dòng)下穿過(guò)填料的間隙,由塔的一端流向另一端。氣、液在填
13、料的潤(rùn)濕表面上進(jìn)行接觸,其組成沿塔高連續(xù)地變化。</p><p> 塔設(shè)備主要有三個(gè)參數(shù)作為其性能好壞的評(píng)價(jià)指標(biāo),即通量、分離效率和操作彈性。通量是指單位塔截面的生產(chǎn)能力,其表征塔設(shè)備的處理能力和允許的空塔氣速。分離效率是指單位壓力降的分離效果,板式塔以板效率表示,填料塔以等板高度表示。操作彈性即塔的適應(yīng)能力,表現(xiàn)為對(duì)處理物料的適應(yīng)性和對(duì)氣液負(fù)荷波動(dòng)的適應(yīng)性。塔的通量大、分離效率高、操作彈性大,塔的性能就好。&
14、lt;/p><p><b> 2工藝計(jì)算</b></p><p><b> 2.1物料衡算</b></p><p> 2.1.1塔頂產(chǎn)品量</p><p> 按照7200小時(shí)/年計(jì)算,</p><p> 摩爾量(C2H4): =128.74kmol/h</p>
15、;<p> 2.1.2 塔底、塔頂流量的組成
16、
17、 </p><p> 表2.1 進(jìn)料各組分組成及性質(zhì)</p><p> 假設(shè)乙烯為最少關(guān)鍵組分,乙烷為最多關(guān)鍵組分,比乙烯沸點(diǎn)低的甲烷是輕組分,比乙烷沸點(diǎn)高的丙烯是重組分,兩種關(guān)鍵組分的揮發(fā)度有較大差距,且兩者是相鄰組分,為清晰分割情況,丙烯
18、在塔頂不出現(xiàn),甲烷在塔頂不出現(xiàn)。</p><p> 這樣塔頂餾出液由甲烷乙烯和少量乙烷組成。塔釜由丙烯乙烷和少量乙烯組成。 規(guī)定:塔頂乙烷含量,<0.01, 塔釜乙烯含量〈0.03 </p><p> 即 xDC2H6=0.001, xwC2H4=0.003</p><p> 表2.2 各組分流量</p><p> 在
19、全塔內(nèi)對(duì)乙烯進(jìn)行物料衡算:</p><p> F=D+W……………………1) f×0.88989=129.78×0.992+w0.000303</p><p> FX=DXD+Ww ……2) f=129.78+w </p><p> 解得 W=14.9424kmol/h F=144.72kmol/h</p&g
20、t;<p> 則塔頂塔釜摩爾分率及摩爾流量列于表3</p><p> 表2.3 塔頂塔釜摩爾分率及摩爾流量</p><p><b> 2.2確定塔溫</b></p><p> 2.2.1塔釜溫度的確定 </p><p> 查P-T-K圖,計(jì)算 y=KX=1</p><p>
21、 假設(shè)泡點(diǎn)溫度為20℃則可查烴類P-T-K得C2H4、C2H6、C3H6、CH4得K依次為20.5, 16, 4.6, 7.6</p><p> 代入得=0.00303×20.5+0.9474×16+0.04954×4.6+7.6=15.4>1</p><p> 說(shuō)明此泡點(diǎn)溫度過(guò)高。</p><p> 假定溫度為-10OC
22、</p><p> =1.34×0.00303+0.93×0.9474+0.28×0.04954=0.899<1</p><p><b> 假定溫度為-2OC</b></p><p> =1.54×0.00303+1.24×0.9474+0.33×0.4954=1.0000
23、3</p><p> 所以:塔釜溫度為-2OC</p><p> 2.2.2塔頂溫度的確定</p><p><b> 采用全凝器。 </b></p><p> 采用P-T-K圖查出ki值計(jì)算 y=KX 塔頂溫度=1</p><p> 假設(shè)露點(diǎn)溫度為-20℃</p>&l
24、t;p> ==++=0.913<1</p><p><b> 說(shuō)明此溫度偏高</b></p><p> 假設(shè)露點(diǎn)溫度為-25℃:</p><p> ==++=1.0364>1</p><p> 試差法: -25℃+×1=-24.05℃</p><p>
25、 所以:塔頂溫度為-24OC</p><p><b> 2.2.3進(jìn)料溫度</b></p><p> 查P-T-K圖,計(jì)算 y=KX=1</p><p> 假設(shè)泡點(diǎn)進(jìn)料且溫度為-20℃</p><p> =1.34×0.88989+0.927×0.09843+0.267×0.005
26、1+5.55×0.00658>1</p><p><b> 說(shuō)明此進(jìn)料溫度過(guò)高</b></p><p> 假設(shè)進(jìn)料溫度為-23℃</p><p> =1.01×0.08989+0.682×0.09843+0.179×0.0051+5.05×0.00658=1.00006</p&
27、gt;<p> 所以:進(jìn)料溫度為-23OC</p><p> 對(duì)塔的各部位溫度列于下表中</p><p> 表2.4 塔的溫度列表 </p><p><b> 2.3塔板數(shù)的計(jì)算</b></p><p> 2.3.1確定最小回流比</p><p> 假定塔內(nèi)各組分的相對(duì)
28、揮發(fā)度恒定,且為衡分子流,由恩德無(wú)德公式視差求。</p><p> ++……+=1-q …………(1)</p><p> ++……+=RM+1 …………(2)</p><p> 式中:XFA,XFB,XFC——進(jìn)料中A,B,C組分的分子分?jǐn)?shù);</p><p> XPA,XPB,XPC——塔頂組分A,B,C組分的分子分?jǐn)?shù);&l
29、t;/p><p> q—— 進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù)。泡點(diǎn)進(jìn)料,q=1;</p><p> 有關(guān)數(shù)據(jù)及 αi列表如下:</p><p> 表2.5 組分分子量</p><p> 將數(shù)據(jù)帶入(1)式中:</p><p> 試取θ計(jì)算: θ=1.533 (1)式=0.07530</p>&l
30、t;p> θ=1.35 (2)式=-0.0374 0</p><p> 內(nèi)插法得θ=1。48,將θ帶入(2)式,求的Rm,</p><p> 解得: Rm=2.2664</p><p> 取回流比R=1.5×Rm=3.4</p><p> 2.3.2確定最小理論板數(shù)</p>&l
31、t;p> 理論回流比可取為1.5 R=3.26</p><p> 2.3.3確定理論板數(shù)</p><p> 理論板層數(shù)由芬斯克方程求N </p><p><b> N==31.256</b></p><p><b> =0.3469</b></p><p>
32、 查吉利蘭圖得=0.36 </p><p> 解得N=43.2 取44塊(不包括再沸器)</p><p> 所以:理論塔板數(shù)為44塊。</p><p> 2.3.4實(shí)際塔板數(shù)</p><p><b> E=0.49()</b></p><p> 塔頂,塔釜的平均溫度 T=-
33、13℃</p><p> 查烴類P-T-k圖,得平衡常數(shù): KC2H4=1.455, KC2H6=0.839</p><p> ——相對(duì)揮發(fā)度為:=1.7432</p><p> ==0。88989×0。07+0。09843×0.07+0.0051×0.0051+0.00658×0.02=0.06999 </p&
34、gt;<p><b> 解得E=0.822</b></p><p> 所以:實(shí)際板數(shù)N==44/0.882=53.5</p><p><b> 取55塊</b></p><p> 2.3.4確定進(jìn)料板位置</p><p> 精餾段板數(shù) n= (1)<
35、/p><p> 提留段板數(shù) m= (2)</p><p> m+n=54 (3)</p><p> (注 為輕關(guān)鍵組分對(duì)重關(guān)鍵組分相對(duì)揮發(fā)度,取塔頂、進(jìn)料、塔釜三處得幾何平均值)</p><p><b> ?。ǎ?=1.642</b&
36、gt;</p><p><b> ?。ǎ?=1.732</b></p><p> 則n=21.87 取22塊</p><p> 則提留段板數(shù)為m=54-32=32</p><p><b> 2.4 塔徑計(jì)算</b></p><p> 2.4.1精餾段塔徑&l
37、t;/p><p> a) 氣液相負(fù)合及重度</p><p> 精餾段以塔頂為計(jì)算基準(zhǔn),</p><p> 表2.6 塔頂各組分得臨界性質(zhì)列</p><p> 對(duì)比壓力:===0.42</p><p> 對(duì)比溫度:==0.882</p><p> 查得壓縮系數(shù)Z=0.75</p>
38、;<p> 塔頂上升蒸汽量:G=VD=(R+1)D=571kmol/h</p><p> 體積流量:=416.4立方米/小時(shí)</p><p> 塔頂上升蒸汽重度: Υv =38.32kg/m3</p><p> 表2.7 進(jìn)料各組分得臨界性質(zhì)</p><p> 對(duì)比壓力:===0.418</p><
39、p> 對(duì)比溫度:==0.872</p><p> 查得壓縮系數(shù)Z=0.691</p><p> 體積流量:=0.107M3/S</p><p><b> 精餾段氣相負(fù)合:</b></p><p> =0.113M3/S</p><p> 表2.8 塔底各組分得臨界性質(zhì)</p
40、><p> 對(duì)比壓力:===0.436</p><p> 對(duì)比溫度:==0.879</p><p> 查得壓縮系數(shù)Z=0.70</p><p> 上升蒸汽量:G=VD=(R+1)D=(3.26+1)×124.849=571公斤/小時(shí)</p><p> 體積流量:=422.9立方米/小時(shí)</p>
41、;<p> 查《輕碳?xì)浠衔飻?shù)據(jù)手冊(cè)》 圖2-15、2-17 得各組分重度;</p><p> 表2.9 塔頂各組分重度</p><p> 表2.10 進(jìn)料各組分重度</p><p> 表2.11 塔釜各組分重度</p><p> 塔頂各組分質(zhì)量流量百分比:</p><p> qDC2H4=
42、0.928 qDC2H6=0.001 qDCH4=0.0042</p><p> 解得 γlD =0.4575</p><p> 塔底各組分質(zhì)量流量百分比:</p><p> QwC2H4=0.00276 qwC2H6=0.9363 qwCH4=0.0712&
43、lt;/p><p> 解得γlWw=0.4339</p><p> 則精餾段液相重度===445.5kg/m3</p><p> 液相負(fù)荷 = 26.95m3/h </p><p> 動(dòng)能參數(shù)=0.2236取板間距H=0.4m 塔板上清液層高度為=0.07m</p><p> 查史密斯關(guān)聯(lián)圖得C=0.05<
44、;/p><p> 查《輕碳化合物》圖4-1、4-2得表面張力</p><p> 表2.12 混合液的表面張力</p><p> =0.9916×3.6+0.001×6.2=3.46</p><p> 由式=()得==0.0352</p><p> 塔頂最大空塔速度 Wmax=C=0.1136m
45、/s</p><p> 空塔氣速W=0.7×W=0.7×0.1142=0.0795m/s</p><p> 精餾段塔徑D==1.335m</p><p> 取精餾段塔徑D=1.4m</p><p> 精餾段實(shí)際空塔氣W=0.072m/s</p><p> 相應(yīng)的空塔動(dòng)能因數(shù)為F=0.072
46、×=5.6</p><p> 2.4.2提餾段塔徑</p><p> 提餾段氣象重度‘=V/Vs=43。52</p><p> 提餾段液相重度==430。69</p><p> 提餾段液相負(fù)荷=0。1121m3/s</p><p> 則提餾段氣相負(fù)荷:Ls’=RD+qF=38.12m3/h</
47、p><p> 查史密斯關(guān)聯(lián)圖得C=0.045</p><p> 查《輕碳化合物》圖4-1、4-2得表面張力</p><p> Ρc2h4=1.21 Pc2h6=3.59 Pc3h6=10.49</p><p> 混合液的表面張力=3.925</p><p><b> ==0.0325</
48、b></p><p> 最大空塔速度: Wmax=C=0。0969</p><p> 空塔氣速:W=0.7×W=0。0678m/s</p><p> 提餾段塔徑D==1.45; 取塔徑1。4m</p><p> 餾段實(shí)際空塔氣W’=0.073m/s</p><p> 2.5 塔內(nèi)物
49、件的工藝尺寸</p><p> 2.5.1溢流程數(shù)的選擇</p><p> 根據(jù)塔徑1.4米,液相負(fù)荷30~40m 3/h,查《有機(jī)化合物》表9-5可知選單流型即可滿足要求。采用工型漿液板,分塊式塔盤。</p><p> 2.5.2校核溢流強(qiáng)度</p><p> 堰長(zhǎng): lW=0.7×D=0.7×1.4=0
50、.98m。 </p><p> 精餾段校核:i=ls/lw=27.5m 3/h;</p><p> 提餾段校核:I’=ls’/lw’=38.9 m 3/h;</p><p> 2.5.3塔堰高的確定</p><p><b> Hl=hw+how</b></p><p> hl——
51、塔板上清液層高度; hww ——出口堰高度 how——堰上清液層高度</p><p> 精餾段: how=0.03459</p><p> 提留段: how’=0.037</p><p> 2.5.4降液管面積</p><p> 查《浮閥塔》表3-3知=0.143 =0.0878</p><
52、p> 塔板面積A==0.785×1.4=1.54㎡</p><p> 堰寬W=0.143×1.4=0.2m</p><p> 溢流面積A=0.878× A=0.1385㎡</p><p> 2.5.5校核液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間</p><p> 精餾段t==7.4s5s</p>&l
53、t;p> 提餾段t==5.2s5s</p><p> 降液管出口處的流體流速:</p><p> 精餾段: Ud=Ls/Af=0.054m/s;</p><p> 提餾段: Ud’=ls’/Af=0.77m/s</p><p> 2.5.6 降液管下端距塔盤的距離h:</p><p><b
54、> h=</b></p><p> w降液管下端出口處的流速一般取0.07~0.25m/s 可取0.2m/s</p><p> 精餾段ho==0.0382m〈h=0.07m</p><p> 提餾段ho==0.054〈h=0.07m</p><p> 取距離為:h=0,05m</p><p>
55、;<b> 2.5.7浮盤數(shù)</b></p><p> 采用F-1重閥, 閥孔直徑為39。</p><p> 精餾段臨界閥孔氣速 :==1.387m/s</p><p> 提餾段臨界閥孔氣速: ’==1.326m/s</p><p> 開(kāi)孔率×100%=5。2%</p><p&g
56、t;<b> 閥孔總面積:</b></p><p> 精餾段: A==0。08m2</p><p> 提餾段: A==0.0847m2</p><p> 精餾段閥數(shù): N==67個(gè)</p><p> 提餾段閥數(shù): N==70個(gè)</p><p> 精餾段與提餾段取相同的閥孔
57、數(shù):為68個(gè)。</p><p><b> 8)塔盤的布置</b></p><p> 安定區(qū)Wf=0.06m; 無(wú)效區(qū)Wc=0.05m</p><p> 按照等邊三角形叉排列 則中心距t=105mm.</p><p> 2.6 流體力學(xué)驗(yàn)算</p><p> 2.6.1氣體流過(guò)塔板的
58、壓降</p><p> 正常操作,浮閥全開(kāi)。</p><p> 干板壓力降:hp=hc+hl+h</p><p> 全開(kāi)前:hc=0.7=0.000685米液柱</p><p> 全開(kāi)后hc=5.34=0.046米水柱</p><p> hl=0.4hw+how=0.4×0.43+0.027=0.0
59、442米水柱</p><p> 克服表面張力壓降h可忽略</p><p> hp=hl+ho=0.074米水柱</p><p> 2.6.2 液泛校核</p><p> 逸流管內(nèi)液成高度: Hd=hl+hp++hd+hv</p><p> hd=0.153=0.042米液柱</p><
60、;p> 對(duì)hv可忽略不計(jì),對(duì)浮閥塔可忽略不計(jì)</p><p> 又因操作壓力小于30大氣壓hv可以忽略,故溢流管內(nèi)液層高度</p><p> Hd=hl+hp+hd=0.144米</p><p> 取充氣因子β=0.5,β(HT+hw)=0.5×(0.4+0.0374)=0.218>0.144</p><p>&
61、lt;b> 所以可以避免液泛。</b></p><p> 2.6.3霧沫夾夾帶情況</p><p> 精餾段V==0.033立方米/秒</p><p> 提餾段V==0.0346立方米/秒</p><p> Z=d-2Wd=1.4-2×0.2=1.0m</p><p> Aa=A
62、T-2Af=1.54-2×0.135=1.27立方米</p><p><b> K取0.85</b></p><p> CF查《基本有機(jī)化學(xué)工程》圖9-28可知CF=0.107</p><p> 則精餾段:F1==33.3<80%</p><p> 提餾段F1=38.3%<80%</
63、p><p> 所以產(chǎn)生的霧沫夾帶量不超過(guò)0.1公斤液體/公斤蒸汽,符合要求。</p><p> 2.7 安全操作范圍和操作線</p><p><b> 2.7.1精餾段</b></p><p> ?。?)液相負(fù)荷上限:</p><p> 取t=3秒 ==0.985立方米/秒</p>
64、<p><b> 液相負(fù)荷下限:</b></p><p> 因采用平直堰=0.000854×0.98=0.000837立方米/秒</p><p><b> 氣相負(fù)荷下限::</b></p><p> ==0.0632立方米/秒</p><p> 氣相負(fù)荷上限——液泛
65、線</p><p><b> A==3.83</b></p><p> B==0.5×0.4+(0.5-1.4)×0.043=0.1685</p><p><b> C===99.57</b></p><p><b> D==1.265</b><
66、;/p><p> 所以液泛線為:3.83</p><p><b> 霧沫夾帶線為: </b></p><p><b> 9.88</b></p><p><b> 。</b></p><p> 操作彈性為:v上/v下=2。55</p>
67、<p><b> 2.7.2提餾段</b></p><p><b> 液相負(fù)荷上限:</b></p><p> 取t=3秒 =0。0185立方米/秒</p><p><b> 液相負(fù)荷下限:</b></p><p> 因采用平直堰=0。00837立方米/
68、秒</p><p><b> 氣相負(fù)荷下限::</b></p><p> ==0.0615立方米/秒</p><p><b> 氣相負(fù)荷上限:</b></p><p><b> 液泛線</b></p><p><b> A==4.3&
69、lt;/b></p><p><b> B==0.1685</b></p><p><b> C===99.56</b></p><p><b> D==1.265</b></p><p><b> 4.3</b></p>&l
70、t;p><b> 所以霧沫夾帶線為</b></p><p><b> 得10.46</b></p><p> 操作彈性為:v上/v下=2.76</p><p><b> 圖2.1 曲線圖</b></p><p> 2.8附屬設(shè)備的選擇</p>&l
71、t;p> 2.8.1全凝器的選擇</p><p> 選用冷凝介質(zhì)為-35℃液氨</p><p> 塔頂溫度為-24℃,混合蒸汽的汽化熱對(duì)全凝器進(jìn)行熱量恒算,以單位時(shí)間為基準(zhǔn)并忽略熱損失,所需傳遞的熱量。</p><p> 表2.13 各組分含量 </p><p> Qc=VIVD-(LILD-DICD),</p>
72、;<p> ∵V=L+D=(R+1)D,</p><p> 所以:Qc=(R+1)D(IVD-ILD)=213761kj/h</p><p> 2.8.2再沸器的選擇</p><p> 以再沸器為系統(tǒng)進(jìn)行熱量恒算,各成分的</p><p> 表2.14 各組分焓差</p><p> QB=V/
73、IVW+WILW-L/ILW+QL,</p><p> QL——為再沸器的熱量損失,IVW——為再沸器中上升蒸汽的焓,ILW——為釜液的焓,提餾段底層板下降液的焓。</p><p> QB=V/IVW+WILW-L/ILW+QL=19396kj/h</p><p> 2.8.4回流泵的選擇</p><p> 回流量L=RD=441 K
74、Mol/h,</p><p> 所以體積流量:Vs=27 m3/h。</p><p> 所以泵選擇揚(yáng)程為30m.</p><p><b> 2.9管徑設(shè)計(jì)</b></p><p><b> 1)塔頂蒸汽管</b></p><p> 查表得蒸汽氣速12~20立方米/
75、秒</p><p><b> 蒸汽量立方米/秒</b></p><p><b> D= </b></p><p> 取v=15m/s 則得D=0.0918m </p><p> 取 Φ219×6的管。公稱直徑為Dg200。</p><p><b&
76、gt; 2)回流管管徑 </b></p><p> 因?yàn)榛亓鞅盟?m/s </p><p><b> =0。0756</b></p><p> 取=Φ108×4 公稱直徑為Dg100。</p><p><b> 3)進(jìn)料管管徑</b></p>
77、<p> 料液由高位大槽進(jìn)入塔內(nèi)WF取0。6m/s</p><p><b> =0。075</b></p><p> 取 Φ108×6的管。公稱直徑為Dg100。</p><p><b> 4)塔釜出料管</b></p><p><b> =0。0216<
78、;/b></p><p> 取 Φ76×4的管。公稱直徑為Dg65。</p><p><b> 5)進(jìn)再沸器管</b></p><p><b> =0。122m</b></p><p> 取 Φ219×6的管。公稱直徑為Dg200。</p><p
79、> 6) 再沸器蒸汽入塔器 </p><p><b> 取速度為5m/s</b></p><p><b> =0.055m </b></p><p> 取 Φ194×6的管。公稱直徑為Dg175。</p><p> 3 強(qiáng)度及穩(wěn)定性計(jì)算</p><p&
80、gt; 3.1圓筒和封頭的厚度和強(qiáng)度計(jì)算</p><p> 圓筒和封頭材料選用16MnDR,許用應(yīng)力[б]=163mpa.</p><p><b> 圓筒計(jì)算厚度:</b></p><p> 其中: Pc——計(jì)算壓力, Pc=1.1P=1.3mpa;</p><p> Ф——焊接接б=PcDi/(2[б]tФ
81、-Pc)</p><p> 頭系數(shù), 取1; </p><p> 按GB709-65, 鋼板厚度負(fù)偏差C1=1mm,腐蝕余量取1mm;</p><p> б=2.3×1.4/2×16381-0.3=9.95mm</p><p> 取鋼板名義厚度бn=12mm.</p><p><b&
82、gt; 封頭厚度計(jì)算:</b></p><p> 標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭K=1;</p><p> б= PcDi/(2[б]tФ-0.5Pc)=9.91mm</p><p> 取鋼板名義厚度бn=12mm.</p><p><b> 實(shí)驗(yàn)壓力校合:</b></p><p><b
83、> 液壓實(shí)驗(yàn)校合:</b></p><p> Pt=1.25P[б]/[ бt]=1.25×163=203</p><p><b> 3.2載荷的計(jì)算</b></p><p> 3.2.1質(zhì)量載荷的計(jì)算:</p><p> H=53×0.4+4×0.3+1.6+2
84、+1.5+3=30.1m</p><p><b> 塔殼和裙座的質(zhì)量</b></p><p> m01=π/4[(1.4+0.015×2)2-1.42]×(27.8+3)×7.85×103</p><p> =π/4(1.4302-1.42)×30.8×7.85×103
85、=15721㎏。</p><p> 人孔、法蘭、接管等附件質(zhì)量:</p><p> ma=0.25 m01=2873㎏。</p><p><b> 內(nèi)構(gòu)件質(zhì)量</b></p><p> m02=π/4×1.42×55×75=6235㎏。(單位面積重75㎏)</p>&l
86、t;p><b> 保溫層質(zhì)量</b></p><p> m03=π/4[(1.4+0.012×2+0.2) 2-(1.4+0.012×2)2]×27×45=582㎏.</p><p><b> 平臺(tái)、扶梯質(zhì)量:</b></p><p> m04=40×30+π
87、/4[(1.63+0.05×2+1.2×2) 2-(1.63+0.05×2)2]×150×6×1/2</p><p> =1200+49681.1=3924㎏.</p><p> 操作時(shí)塔內(nèi)物料質(zhì)量m05=π/4×1.42×0.07×450×55=3670㎏.</p>&l
88、t;p> 充水質(zhì)量mw=π/4×1.42×27×1000=38484㎏.</p><p> 塔器的操作質(zhì)量m0= m01+m02+m03+m04+ m05+ma= 32765㎏,</p><p> 塔內(nèi)的最大操作質(zhì)量mmax= m01+m02+m03+m04 +ma+ mw=47592㎏</p><p> 塔內(nèi)的最小操作質(zhì)
89、量mmin= m01+0.2m02+m03+m04 +ma=24107㎏</p><p> 將塔沿高度分成5段,每段高為6m,其質(zhì)量列入表14中。</p><p> 圖3.1 塔高及數(shù)據(jù)</p><p> 表3.1 各組分質(zhì)量</p><p> 3.2.2塔的自振周期</p><p> T1=90.33H(m
90、0H/EδeDi3)1/2×10-3 ,</p><p> 其中δe=δn-c=15-0.25-1.2=13.55mm</p><p> T1=90.33×30000(36789.5×30000/2×105×13.55×14003)1/2×10-3 </p><p><b> =
91、1.4s</b></p><p> 3.2.3地震載荷及地震彎矩的計(jì)算</p><p> 表3.2 地震力和地震彎距</p><p> H/Di=51.7/2.2 =28.045 > 15 須考慮高振型影響。</p><p> I-I截面地震彎矩:</p><p> ?、?Ⅱ截面地震彎矩:&l
92、t;/p><p> 3.2.4風(fēng)載荷和風(fēng)彎矩計(jì)算:</p><p> 將塔沿高分成6段(如圖下所示)</p><p> 圖3.2 塔各級(jí)表現(xiàn)</p><p> 表3.3 塔段號(hào)與長(zhǎng)度</p><p><b> 0-0截面風(fēng)彎矩:</b></p><p> =1.04
93、5065×10^9N×mm</p><p><b> ?、瘛窠孛骘L(fēng)彎矩:</b></p><p> II-II截面風(fēng)彎距</p><p> ME=0.4P1( )+P2(L1-3000+ )+P3(L1-3000+L2+)=8.8817×10^8Nmm</p><p><b&
94、gt; 3.2.5最大彎矩</b></p><p> 塔底部見(jiàn)面0—0處:</p><p><b> 取其中較大值</b></p><p><b> Ⅰ—Ⅰ截面:</b></p><p><b> II-II截面</b></p><p&
95、gt;<b> 3.3 應(yīng)力校核</b></p><p> 3.3.1 圓筒應(yīng)力校核:</p><p> 驗(yàn)算塔殼Ⅱ—Ⅱ截面處操作時(shí)和壓力實(shí)驗(yàn)時(shí)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性</p><p> 3.3.2裙座殼軸向應(yīng)力校核:</p><p><b> a、0—0截面</b></p><
96、p> 裙座殼為圓筒形材料為16</p><p> 計(jì)算系數(shù): 查得B=160Mpa</p><p> 該塔由風(fēng)彎矩控制所以不計(jì)</p><p><b> 底部截面積:</b></p><p><b> 底部截面系數(shù):</b></p><p><b&g
97、t; 取195.6Mpa</b></p><p><b> 取19.56Mpa</b></p><p> b、管線因出口Ⅰ—Ⅰ截面處的組合應(yīng)力:</p><p> ,bm=450mm,lm=110mm,Dim=1398mm</p><p> Asm=∏Dim=54232mm^2</p>
98、<p> 截面系數(shù):zsm=1.675×10^7㎜3</p><p> 應(yīng)力校核: <</p><p> 即: 263<</p><p> 3.4 基礎(chǔ)環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核</p><p><b> 3.4.1 基礎(chǔ)環(huán)</b></p><p>
99、<b> 基礎(chǔ)環(huán)外徑:</b></p><p><b> 基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)徑:</b></p><p><b> 查表得: </b></p><p><b> Mx>My</b></p><p> 所以:Ms=Mx=11632Nmm</
100、p><p><b> 基礎(chǔ)環(huán)的厚度:</b></p><p><b> 取</b></p><p> 3.4.2地腳螺栓計(jì)算:</p><p> 地腳螺栓承受的最大拉應(yīng)力:</p><p> = (最大值)</p><p> 得=2。45
101、Mpa.</p><p> 地腳螺栓螺紋小徑計(jì)算:</p><p> 腐蝕余糧取3mm. 材料Q235A.</p><p><b> 選用螺栓M36×4</b></p><p> 則地腳螺栓M36×4,共16個(gè)</p><p> 3.4.3肋板計(jì)算:</p>
102、;<p> L2=138mm; =14mm; n1=2;</p><p> 一個(gè)地腳螺栓所承受的最大拉力:</p><p><b> 肋板細(xì)長(zhǎng)比:</b></p><p><b> 臨界細(xì)長(zhǎng)比: </b></p><p><b> 故</b>&
103、lt;/p><p><b> 肋板許用壓應(yīng)力:</b></p><p><b> 其中:</b></p><p><b> 則</b></p><p><b> 肋板壓應(yīng)力:</b></p><p><b> 所以:
104、</b></p><p> 3.4.4蓋板計(jì)算:</p><p> 蓋板為有墊板的環(huán)形蓋板</p><p> 式中:; ; ; ; </p><p><b> 最大應(yīng)力:</b></p><p><b> 所以:</b></p><
105、p> 蓋板厚度16mm,墊板厚度22mm</p><p> 裙座與塔殼對(duì)接連接焊逢校核:</p><p> 即 36.3<117</p><p><b> 焊逢驗(yàn)算合格。</b></p><p><b> 3.5 補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算</b></p><p>
106、 3.5.1塔頂蒸汽出孔</p><p> 接管的材料為20#鋼,殼體材料為16MnDR</p><p><b> fr強(qiáng)度削弱系數(shù):</b></p><p><b> ?。?)所削弱面積:</b></p><p> 其中為開(kāi)孔出計(jì)算厚度,封頭為標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭=10.5mm</p>
107、;<p> 接管的有效厚度: =6-1.5=4.5mm</p><p> 開(kāi)口直徑:d=di+2c=209</p><p> 所以:A=(100+12)×11.3+2×11.3×4.5(1-0.84)=12181.9㎜2</p><p><b> (2)有效補(bǔ)強(qiáng)范圍</b></p>
108、<p><b> a、有效寬度</b></p><p><b> B= </b></p><p> 取大值B=418mm</p><p><b> b、有效高度</b></p><p><b> ==25.9mm</b></p
109、><p> 外側(cè)有效高度:h1==53.4 取小h1=35.4m</p><p> 內(nèi)側(cè)有效高度:h2= 取小h0=0mm</p><p><b> (3)有效補(bǔ)強(qiáng)面積</b></p><p><b> 封頭多余金屬面積</b></p><p>
110、; A1=(B-d)(δe-δ)-2δet(δe-δ)(1-fr)=103mm2</p><p> 接管的計(jì)算厚度=1.85mm2</p><p> A2=2h1(δet-δt)fr+2h2(δet-c)fr=187mm2</p><p> 接管區(qū)焊縫面積:A3=2×0.5×6×6=36㎜2</p><p&g
111、t; 有效補(bǔ)強(qiáng)面積:Ae=A1+A2+A3=326㎜2</p><p> 另外所須補(bǔ)強(qiáng)面積:A4=A-Ae=1885㎜2</p><p> 根據(jù)公稱直徑Dg200,采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng).</p><p> 3.5.2 人孔的補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算</p><p> 人孔筒節(jié)的材料為16MnDR,殼體材料為16MnDR</p><p&
112、gt;<b> fr強(qiáng)度削弱系數(shù):</b></p><p><b> ?。?)所削弱面積:</b></p><p> 其中為開(kāi)孔出計(jì)算厚度,筒殼的厚度=9.95mm</p><p> 接管的有效厚度: =12-1=11mm;</p><p> 開(kāi)口直徑:d=di+2c=458</p&g
113、t;<p> 所以:A=184㎜2</p><p><b> ?。?)有效補(bǔ)強(qiáng)范圍</b></p><p><b> a、有效寬度</b></p><p> B= 取大值B=916mm</p><p><b> b、有效高度</b></p>
114、<p><b> =74.1mm</b></p><p> 外側(cè)有效高度:h1==53.4 取小h1=53.4mm</p><p> 內(nèi)側(cè)有效高度:h2= 取小h0=0mm</p><p><b> (3)有效補(bǔ)強(qiáng)面積</b></p><p><
115、b> 筒體多余金屬面積:</b></p><p> A1=(B-d)(δe-δ)-2δet(δe-δ)(1-fr)=232mm2</p><p> 接管的計(jì)算厚度=3.57mm</p><p><b> 接管多余金屬面積:</b></p><p> A2=2h1(δet-δt)fr+2h2(δ
116、et-c)fr=1296mm2</p><p> 接管區(qū)焊縫面積:A3=2×0.5×6×6=36㎜2</p><p> 有效補(bǔ)強(qiáng)面積:Ae=A1+A2+A3=2284㎜2</p><p> 另外所須補(bǔ)強(qiáng)面積:A4=A-Ae=4572-2284=2288㎜2</p><p> 根據(jù)公稱直徑Dg450,采用補(bǔ)
117、強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng).</p><p> 3.5.3 進(jìn)料管接管補(bǔ)強(qiáng)</p><p> 筒節(jié)的材料為16MnDR,殼體材料為16MnDR</p><p><b> fr強(qiáng)度削弱系數(shù):</b></p><p><b> ?。?)所削弱面積:</b></p><p> 其中為開(kāi)孔出計(jì)
118、算厚度,筒殼的厚度=9.95mm</p><p> 接管的有效厚度: =4-1=3mm;</p><p> 開(kāi)口直徑:d=di+2c=184mm</p><p> 所以:A=184㎜2</p><p><b> ?。?)有效補(bǔ)強(qiáng)范圍</b></p><p><b> a、有效寬度
119、</b></p><p> B= 取大值B=368mm</p><p><b> b、有效高度</b></p><p><b> =33.2mm</b></p><p> 外側(cè)有效高度:h1==53.4 取小h1=33.2mm</p><p>
120、; 內(nèi)側(cè)有效高度:h2= 取小h0=0mm</p><p><b> (3)有效補(bǔ)強(qiáng)面積</b></p><p><b> 筒體多余金屬面積:</b></p><p> A1=(B-d)(δe-δ)-2δet(δe-δ)(1-fr)=94mm2</p><p> 接管的計(jì)算
121、厚度=1.72mm</p><p><b> 接管多余金屬面積:</b></p><p> A2=2h1(δet-δt)fr+2h2(δet-c)fr=164mm2</p><p> 接管區(qū)焊縫面積:A3=2×0.5×6×6=36㎜2</p><p> 有效補(bǔ)強(qiáng)面積:Ae=A1+A2
122、+A3=302㎜2</p><p> 另外所須補(bǔ)強(qiáng)面積:A4=A-Ae=1635㎜2</p><p> 根據(jù)公稱直徑Dg450,采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng).</p><p><b> 4吊柱的強(qiáng)度計(jì)算</b></p><p><b> 4.1設(shè)計(jì)載荷</b></p><p>
123、設(shè)計(jì)載荷:W=2.2W0 </p><p> 式中W0——起吊載荷 N0,取100kg;</p><p><b> W=2200N;</b></p><p> 吊柱材料為20#無(wú)縫鋼管,其他各件采用Q235A, 吊柱與塔連接的襯板應(yīng)與塔本體材料相同。</p><p> 4.2 曲桿部分的校核 </p&g
124、t;<p><b> 吊柱的受力圖如下:</b></p><p> 圖4.1 掉柱的受力圖</p><p> 吊柱受載荷情況如上圖所示 AD段可按受彎矩及軸向力作用的曲桿計(jì)算,其中軸向壓縮應(yīng)力:</p><p> =0.82Mpa </p>
125、<p> 彎矩發(fā)生的最大值發(fā)生在A點(diǎn),在A點(diǎn)的內(nèi)側(cè)受壓縮,壓應(yīng)力</p><p> =0.19MPa </p><p> 在A點(diǎn)外側(cè)手到拉伸應(yīng)力</p><p> =0.187MPa </p><p> 是壓應(yīng)力,而且其值大于.</p>
126、<p> 斷換算系數(shù): =2.7</p><p> 最大應(yīng)力: </p><p><b> 4.3柱的校核</b></p><p> 吊柱的AB段可視為B端固定,A端受自由載荷的長(zhǎng)柱。</p><p> 柱中的應(yīng) (Pa)計(jì)算式為:</p><p> 最大應(yīng)力出現(xiàn)于
127、處,展開(kāi)secθ并舍去高次相得</p><p> 其中 η——吊柱斷面中心至斷面任一小單元的距離cm,</p><p> ri——吊柱斷面的慣性半徑 E——彈性模量</p><p> L——AB段的長(zhǎng)度 L=3400-900-1000=1500mm</p><p> 對(duì)于圓管ri==17.4</p><p&
128、gt; =0.773×10^(-6)</p><p><b> =1.06 MPa</b></p><p> 在此溫度下20#鋼的許用應(yīng)力[]t=130 Mpa</p><p><b> 所以吊柱校核合格</b></p><p><b> 結(jié)論</b><
129、;/p><p> 精餾塔是生產(chǎn)常見(jiàn)的壓力容器,容器的密封十分重要,特殊介質(zhì)如果泄漏至環(huán)境里去會(huì)對(duì)大氣、水、人體等造成傷害。因此,精餾塔的安全問(wèn)題對(duì)制造企業(yè)有著非常重要的意義。為確保精餾塔的安全,首先在設(shè)計(jì)階段精餾塔的強(qiáng)度、剛度要滿足要求,密封性也應(yīng)達(dá)到要求;其次,企業(yè)和工廠在使用精餾塔時(shí)要運(yùn)用正確的操作方法,定期檢測(cè)和維修。</p><p> 在做畢業(yè)設(shè)計(jì)前期遇到了非常多的困難,后來(lái)在導(dǎo)師
130、的指導(dǎo)和幫助下,通過(guò)查閱大量的資料,才學(xué)會(huì)怎樣去做。從一開(kāi)始的的努力,到現(xiàn)在,在導(dǎo)師的輔導(dǎo)下,加上去學(xué)校圖書(shū)館查找資料,努力之下,終于把計(jì)算說(shuō)明書(shū)順利完成。計(jì)算說(shuō)明書(shū)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間過(guò)后完成了,然后經(jīng)過(guò)后期修改,才定稿,經(jīng)過(guò)查重頁(yè)符合學(xué)院要求。然后開(kāi)始CAD的繪制,由于CAD基本繪圖方法掌握的不牢,經(jīng)過(guò)一段學(xué)習(xí)后,慢慢學(xué)會(huì)了CAD的基本繪圖方法。然后繪出精餾塔的裝配圖。但是其中錯(cuò)誤較多,在經(jīng)過(guò)導(dǎo)師耐心的指導(dǎo)下,都得到了改正。在此期間,自己的
131、繪圖能力也大大提高。</p><p> 我的畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是乙烯板式精餾塔,第一步是開(kāi)題報(bào)告的書(shū)寫(xiě);第二步是查資料,查文獻(xiàn),寫(xiě)出文獻(xiàn)綜述;第三步是進(jìn)行工藝計(jì)算,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),強(qiáng)度、剛度校核,寫(xiě)出畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū);第四步,運(yùn)用計(jì)算機(jī)畫(huà)圖,畫(huà)出CAD裝備圖和零件圖。精餾塔的設(shè)計(jì)需要把自己大學(xué)四年學(xué)到的專業(yè)知識(shí)的一次很好的利用,過(guò)程工程原理、過(guò)程流體機(jī)械、過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)等這些專業(yè)書(shū)中的專業(yè)知識(shí)對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)的計(jì)算數(shù)明書(shū)的
132、書(shū)寫(xiě)起到了很大的幫助,深深體會(huì)到學(xué)好專業(yè)知識(shí)是很重要的。隨著精餾塔制造技術(shù)的越來(lái)越成熟,精餾塔在化工廠、制藥廠、食品廠等中發(fā)揮了更中的作用。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)作業(yè)的完成,專業(yè)知識(shí)掌握更牢,對(duì)以后工作也會(huì)起到很大的幫助。</p><p><b> 致謝</b></p><p> 在拿到畢業(yè)設(shè)計(jì)題目那一刻,比較迷茫,感到無(wú)從下手,但在李老師一次次耐心的指導(dǎo)下,我才漸漸有
133、了思路,經(jīng)過(guò)大量資料的查詢和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的參考,才把遇到的各種問(wèn)題解決掉。指導(dǎo)老師李老師經(jīng)驗(yàn)豐富,專業(yè)知識(shí)豐富,導(dǎo)師豐富的經(jīng)驗(yàn)總是在我陷入困境時(shí)指點(diǎn)出好的建議與方法,對(duì)我的幫助是非常巨大的。經(jīng)過(guò)自己積極查找資料,再加上指導(dǎo)老師李老師的各方面的指導(dǎo),才順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。四年大學(xué),匆匆而過(guò),感謝老師這些年來(lái)的培養(yǎng),讓我們踏入社會(huì)前有一定的學(xué)術(shù)基礎(chǔ),為以后工作打下了基礎(chǔ),為我們踏入社會(huì)指明了明確的方向。四年大學(xué),學(xué)到了很多的專業(yè)知識(shí),在經(jīng)歷過(guò)了畢
134、業(yè)設(shè)計(jì)的一步步走來(lái),專業(yè)知識(shí)掌握更牢,也是在導(dǎo)師的幫助下一次很好的對(duì)專業(yè)知識(shí)的回顧。李老師教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富,實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富,在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間對(duì)我們的幫助巨大。在此,特向指導(dǎo)老師表示衷心的感謝!謝謝老師!</p><p><b> 參考文獻(xiàn)</b></p><p> [1] 張柏清,林云萬(wàn).陶瓷工業(yè)機(jī)械與設(shè)備(第一版)[M].中國(guó)輕工業(yè)出版社,2010.6.</p&g
135、t;<p> [2] 徐灝,邱宣懷,蔡春源,汪愷,余俊.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(第 四 卷)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2011:101-112.</p><p> [3] 徐灝,邱宣懷,蔡春源,汪愷,余俊.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(第 五 卷)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002:80-90.</p><p> [4] 李會(huì),機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)(第二版)[M].冶金工業(yè)出版社,2005:
136、215-230.</p><p> [5] 李世華.現(xiàn)代施工機(jī)械實(shí)用手冊(cè)[M].廣州,華南理工大學(xué)出版社,2009:98-99.</p><p><b> 2002.</b></p><p> [6] 劉澤九,滾動(dòng)軸承應(yīng)用手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2009.1.</p><p> [7] 張選民.Auto
137、 CAD 2008機(jī)械設(shè)計(jì)典型案例[M].北京:清華大學(xué)出版社,2007.9.</p><p> [8] 郭朝勇.Auto CAD 2008機(jī)械應(yīng)用實(shí)例教程[M].北京:清華大學(xué)出版社,2007.10.</p><p> [9] 余俊機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)(第二版)[M].冶金工業(yè)出版社,2012:215-230.</p><p> [10] 李世華.現(xiàn)代施工機(jī)械實(shí)
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