③塔釜出料管接管法兰:PN6DN32 ④塔顶蒸汽出气管接管法兰:PN6DN350 ⑤塔釜蒸汽进气管接管法兰:PN6DN300
(8)封头
精馏塔的封头形式有:半球形封头、椭圆形封头、碟形封头、球冠形封头、锥形封头和平盖等。
半球形封头在同样的容积下其表面积最小,在相同的直径和压力下,它所需的壁厚最薄,因此它可节省钢材;但由于它的深度大,整体冲压成型困难。对大直径的半球形封头,可用数块钢板成型后拼焊而成。它们一般是先在水压机上用模具把每瓣冲压成型后再在现场焊接。对一般中小直径的容器很少采用半球形封头[8]。
当Di/2h=2时,形状系数K=1,则此式和圆筒体的壁厚计算公式几乎相同,这就说明采用标准椭圆形封头,其封头壁厚近似等于筒体壁厚,这样筒体和封头就可采用同样厚度的钢板来制造。这不仅可以给选材带来方便,也便于筒体和封头的焊接。所以通常选用标准椭圆形封头作为圆筒体的封头。
蝶形封头的主要优点是便于手工加工成型,只要有球面胎具和折边胎具就可以用人工锻打的方法成型,且可以安装现场制造。它的主要缺点是受力情况不如椭圆形封头好,这是因为其连接处曲率突变,受力不均匀;另外因手工锻打加工时间长,加热时氧化皮脱落严重,并且经多次锻打之后,加工减薄量比较大。因此目前多数工厂已经不采用蝶形封头,而被椭圆形封头所替代,一般仅在安装现场制造大型常压或低压圆筒形贮罐时,采用蝶形封头。
锥形封头在同样条件下与半球形、椭圆形和碟形封头比较,其受力情况比较差,但在化工生产中,对于粘度大或者悬浮性的液体物料,采用锥形封头有利于排料,因此在筒体的下端常常采用锥形封头。
平盖主要用于常压和低压的设备,或者高压小直径的设备上。它的特点是结构简单,制造方便。所以也常常用于可拆的人孔盖、换热器端盖等处。但是平盖和凸形封头比较,它主要承受弯曲应力的作用。平盖的设计公式是根据承受均布载荷的平板理论推导出来的,板中产生两向弯曲应力——径向弯曲应力和环向弯曲应力,其最大值可能在板的中心,也可能在板的边缘,要视周边的支承方式而定。实际上平盖的连接既不是单纯的铰支
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连接,也不是单纯的刚性固定,而是介于它们之间,所以其受力情况比较复杂。
常用的是标准椭圆形封头,即长轴与短轴之比为2(a/b=2),受力均匀,节省材料,且我国已出台标准椭圆封头标准(JB1154-73椭圆形封头型式和尺寸),各制造厂家已标准化定型生产,比较经济。封头可以整体锻造,也可以成形后焊接而成。
封头分为椭圆形封头、碟形封头等几种,本设计采用椭圆形封头,由公称直径1200m,查表得:
高度:H=325mm, 内表面积:F=1.6552m2 容积:V=0.2545m3
(9)除沫器
当空塔气速较大,塔顶带液现象严重,以及工艺过程中不许出塔气速夹带雾滴的情况下,设置除沫器,以减少液体夹带损失,确保气体纯度,保证后续设备的正常操作。常用除沫器右折流板式除沫器、丝网除沫器以及程流除沫器。本设计采用丝网除沫器,其具有比表面积大、质量轻、空隙大及使用方便等优点。
设计气速选取:
?????????816.66╱1.02
√????=??√=0.107=3.03??╱??
????1.02除沫器直径:
4????4×1.72508
??????=√×1000=√×1000=851.63╱
????????3.14×3.03(10)裙座
塔体通常用裙座支撑。裙座由裙座筒体、基础环、地脚螺栓、检查孔、排气孔、引出孔和保温层支撑圈等组成,可分为圆筒形和圆锥形两类。
塔底采用裙座支撑,裙座的结构性能好,连接处产生的局部阻力小,所以它是塔设备的主要支座形式,为了制作方便,一般采用圆筒形。由于裙座内径>800mm,故裙座壁厚取14mm。
基础环内径:
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??????=????×1000+2???(0.2╱0.4)×1000=1.2×1000+2×14?0.3×1000=928╱
基础环外径:
??????=????×1000+2???(0.2╱0.4)×1000=1.2×1000+2×14+0.3×1000
=1528╱
圆整:Dbi=1000mm,Dbo=1600mm;基础环厚度,考虑到腐蚀裕量取18mm;考虑到再沸器,裙座高度取3m,地脚螺栓直径取M30。
(11)吊柱
对于较高的室内无框架的整体塔,在塔顶设置吊柱,对于补充和更换填料、安装和拆卸内件,即经济又方便的一项设施,一般取15m以上的塔物设吊柱。本设计中塔高度大,因此设吊柱。因设计塔径D=1.2m,可选用吊柱500kg,s=800mm,L=3150mm。材料为A3。
(12)人孔
人孔是安装或检修人员进出塔的唯一通道,人孔的设置应便于进入任何一层塔板。对于D≥1000mm的板式塔,一般每隔6-8层塔板设一人孔,伸出塔体的筒体长200-250mm,人孔中心距操作台约800-1200mm,人孔直径一般为450-600mm,人孔处的板间距应≥600mm。
目前常用人孔标准有HG/T21515-2005常压人孔、HG/T21516-2005回转盖板式平焊法兰人孔、HG/T21517-2005回转盖带颈平焊法兰人孔、HG/T21518-2005回转盖带颈对焊法兰人孔。HG/T21515-2005人孔适用于常压,HG/T21516-2005回转盖板式平焊法兰人孔适用于公称压力PN小于或等于0.6MPa,HG/T21517-2005回转盖带颈平焊法兰人孔适用于公称压力PN1.0~0.6MPa,HG21514~21513-2005钢制人孔和手孔的标准.
本设计选用垂直吊盖带径平焊法兰人孔,密封面形式为突面,本设计塔共29板,需设置3个人孔,每个孔直径为450mm。在设置人孔处,板间距为600mm,裙座上应开2个人孔,直径为450mm。人孔伸入塔内部应与塔内壁修平,其边缘需倒棱和磨圆。人孔法兰的密封面形及垫片用材,一般与塔的接管法兰相同,本设计亦是如此。
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5.3塔总体高度
(1)塔顶空间高度
塔顶空间高度是指塔顶第一层塔板到塔顶封头的直线距离。为利于出塔气体夹带的液滴沉降,其高度应大于板间距,设计中通常取塔顶间距为(1.5-2.0)Ht。
取除沫器到第一块板的距离????=0.9╱
塔顶空间高度为????=1.8╱
(2)塔底空间高度
塔底空间高度是指塔内最下层塔板到塔底间距。其值由如下因素决定: ①塔底储液空间依储存液量停留3-8min(易结焦物料可缩短停留时间)而定; ②再沸器的安装方式及安装高度;
③塔底液面至最下层塔板之间要留有1-2m的间距。 本设计釜液停留时间取5min
??????×60?????5×0.00306×60?????
????=+????=+1.5=2.09??
????1.1304(3)塔体高度
????=150????
??=????+????+0.8+
??????????1150×3325+????+????++??2=3.6+8.55+0.8++1.8+2.09++3=20.62?? 1000100010001000
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第六章 总结
本次化工原理课程设计历时一周,是学习化工原理以来第一次独立的工业设计。在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性,还要考虑生产上的安全性和经济合理性。
一开始拿着这个设计题目,给我满头雾水,不知从哪开始怎么做。通过网上查看其他同学的相关设计,给了我一个设计的方向。首先要明确自己设计的目的;根据目的,设置思路框架;再根据思路框架分步骤写出相关知识。同时也在反思为何别人能做到,我却不知从何处开始,由于时间紧张,要抓紧复习面对考试了,于是我便在网上参考别的同学设计。经过几天的思考与数次系统计算和同学之间相互帮忙,设计初步开始显露头绪。但问题仍然很多,但由于马上就要交出设计方案了,不能继续完善,所以只能把这份设计作为自己的作业。我会在课余时间里继续修改完善这份设计。
在上学期的化工原理学习中,我对于精馏塔的认识是很有限的,我们所遇到的精馏塔的计算也仅限于书上的例题和为了考试做的一些资料,它们都是简化了的或者局部的计算,而这次的课程设计让我接触到完完整整的精馏计算和一些辅助设备的计算。让我感觉到,光是平时学习的内容对于在工程方面的应用是远远不够的,这需要我们平时自觉的培养自己的自学能力,设计中我学会了离开老师进行自主学习,参看多本指导书,完善自己的设计。
通过本次课程设计的训练,让我对自己的专业有了更加感性和理性的认识,这对我们的继续学习是一个很好的指导方向,我们了解了工程设计的基本内容,掌握了化工设计的主要程序和方法,增强了分析和解决工程实际问题的能力。同时,通过课程设计,还使我们树立正确的设计思想,培养实事求是、严肃认真、高度负责的工作作风,加强工程设计能力的训练和培养严谨求实的科学作风更尤为重要。
最后,我还要感谢我的指导老师对我们的教导与帮助,感谢同学们的相互支持,与他们一起对一些问题的探讨和交流让我开拓了思路,也让我在课程设计时多了些轻松、愉快。
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