塔设备设计说明书概述：塔设备的设计和选型是建立在对冷却工段、精制工段流程的模拟、优化的基础上。

在满足工艺要求的条件下，考虑设备的固定投资费用和操作费用，进行进一步模拟计算、设计和选型。

设计主要包括工艺参数设计、基本参数设计和机械设计。

工艺参数设计对该塔的生产能力、分离效果、物料和能量等操作参数作了设计；基本参数设计部分完成了塔设备的选型、塔板的选型和参数设计、塔板负荷性能校核等内容的设计；机械工程设计部分设计内容为塔设备的材质壁厚、封头、开口和支座地基等，同时对塔的机械性能做了校核。

我们完成了对全厂14座塔设备的工艺参数设计、基本参数设计和机械设计，并选取其中最有代表性的C2精馏塔T0408给出了详细的计算和选型说明。

第一部分：C2精馏塔-连续精馏筛板塔T0408设计说明书一．设计任务书进料组成：进料状态：气液两相进料，气相分率0.2227491；进料压力：35.53atm;单板压降：≤0.7KPa分离要求：馏出液中轻关键组分C2H4摩尔含量:≥99.7％回流比：自定摘要：采用筛板精馏塔，塔高58.33米，塔径1.6米，按模拟结果显示塔板数为98（含塔顶冷凝和塔底再沸部分）。

塔顶使用全凝器，回流比为7。

精馏段实际板数为50，提馏段实际板数为46。

实际加料位置在第51块板(从上往下数)，操作弹性为2.94。

通过板压降、漏液、液泛、雾沫夹带的流体力学验算，均在安全操作范围内。

塔的附属设备中，所有管线均采用无缝钢管。

二．设计方案的选择和论证1．设计流程本设计任务为分离轻烃混合物。

对于多元混合物的分离，采用连续精馏流程。

设计中采用气液两相进料。

塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝。

连续精馏塔流程流程图2．设计思路在本次设计中，我们进行的是轻烃多元物系的精馏分离，这次所用的就是筛板式连续精馏塔。

蒸馏是物料在塔内的多次部分汽化与多次部分冷凝所实现分离的。

热量自塔釜输入，由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走。

本设计用全凝器，因为可以准确的控制回流比。

此次设计采用高压法。

故采用间接加热，所以需要再沸器。

设计思路流程图三．塔板的工艺设计1.基础物性数据（1）操作温度精馏段平均温度： t m1=267.4317 K提馏段平均温度： t m2=278.512 K（2）操作压强精馏段平均操作压力： P m1= 3565021 Pa提馏段平均操作压力： P m2=3600119 Pa（3）平均摩尔质量的计算精馏段平均摩尔质量： M V1= 28.0995 g/mol M L1= 28.1098 g/mol 提馏段平均摩尔质量： M V2=29.0543 g/molM L2= 29.0775 g/mol （4）平均密度计算精馏段气相密度: ρv1=79.9535 kg/m3提留段气相密度：ρv2= 81.1389 kg/m3精馏段液相密度：ρL1 = 372.2888 kg/m3提馏段液相密度：ρL2 = 363.2018 kg/m3（5）液体平均表面张力计算精馏段平均表面张力：σ1= 0.005396 N/m提馏段平均表面张力：σ2= 0.004895 N/m（6）液体平均粘度计算塔顶液相平均的黏度：μD=0.05243 mPa﹒s进料板液相平均黏度：μF=0.05246 mPa﹒s塔底板液相平均黏度：μW=0.04300 mPa﹒s精馏过程Aspen模拟数据（7）气液相体积流率为精馏段 V S1=0.103097 m3/sL S1=0.019461 m3/s提馏段 V S2=0.099845 m3/sL S2=0.022816 m3/s 2．物料衡算、回流比和塔板数的确定（1）塔的物料衡算Aspen模拟数据如下(2)回流比的确定由模拟数据得回流比R=7(3)求精馏塔的气液相负荷L=R×D=7×131.39=919.73 kmol/hV=（R＋1）D=（7+1）×131.39=1051.12 kmol/hLˊ=L+（1-ψ）F=919.73+（1-0.2276）×152.64=1037.63 kmol/h Vˊ=V-ψF=1051.12-0.2276×152.64=1016.38 kmol/h(4)实际板数的求取有Aspen模拟得到N=963．精馏塔工艺尺寸的计算（1）塔径的计算由Aspen模拟数据得塔径D=1.6 m则实际空塔气速为 u=4V S/D2/π=4*0.101471/1.62/π=0.05049 m/s （2）精馏塔有效高度的计算取板间距H T=0.5 m精馏段有效高度为Z精=（N精-1）×H T=49×0.5=24.5 m提馏段有效高度为Z提=（N提-1）×H T=45×0.5=22.5 m在进料板上方开一人孔，其高度为0.8 m。

故精馏塔的有效高度为Z=Z精+Z提+0.8=24.5+22.5+0.8=47.8 m4.降液管、溢流装置设计因塔径D=1.6 m可采用单溢流、弓形降液管、凹形受液盘及平直堰，不设进口堰。

（1）溢流堰长l w取堰长l w=1.12 m（2）溢流堰堰高h wh w=h L-h ow取E=1.0，则h ow=(2.84/1000)E(L h/l w)2/3=(2.84/1000) ×(82.1376/1.12)2/3=0.04976 m取板上清液层高度h L=0.09 m故 h w=h L-h ow=0.09-0.04976=0.04024 m（3）降液管的宽度W d和降液管的面积f A由l w/D=0.7，查得W d/D=0.1430, A f/A T=0.0878故 W d=0.1430×1.6=0.2288 mA f=0.0878A T=0.0878×2.0096=0.1764 m（4）降液管底隙高度h 0 h 0= h w -0.006=0.03424 m选用凹形受液盘，深度mmh W 58'5.筛孔布置（1）安定区W s 和边缘区W c 取W s =80 mm; W c =50 mm (2) 孔径d o 和孔中心距t 取d o =5 mm: t=4d o =20 mm (3) 开孔区面积A ax=(D/2)-( W d +W s )=0.4912 m r=( D/2)- W c =0.75 m 由图可查得，A a =1.42 m 2 (4) 筛孔数nn=(1158×103/t 2) A a =（1158×103/202）×1.42=4111个 采用正三角形排列6.精馏段塔板流体力学性能的验算Aspen 模拟数据如下（1）计算气相通过筛板塔板的压降f P ∆单板压降Kpa P f 7.00.3KPa ≤=∆(设计允许值) （2）降液管中清夜层高度d H由模拟数据得H d =0.2377 m 最大液泛因子=0.5146 < 0.8 故不会产生液泛。

（3）核算雾沫夹带量V eU g =V s /(A T - A f )=0.1031 /(2.0096-0.1764 )=0.0562 m/s h f =2.5 h L =2.5×0.09=0.225 mU g /(H T - h f )=0.0562/(0.5-0.225)=0.2044 s -1σ=5.396 dyn/cme v =(0.0057/σ)[ U g /(H T - hf )]3.2=(0.0057/5.396)则e v <0.1 kg/kg 汽，符合要求（4）严重漏液校核h σ=4σ/(9810γL d o )=4×5.396/(9810×372.29×0.005)=0.00118 m 液柱 u om =4.4C O √(0.0056+0.13h L - h σ) γL /γg =0.844 m/s u o =V s /(n πd 02/4)=1.278 m/sK= u o / u om =1.51>1.5, 符合要求 7.小结1. 从塔板负荷性能图中可看出，按生产任务规定的气相和液相流量所得到的操作点P 在适宜操作区的适中位置，说明塔板设计合理。

2. 因为液泛线在雾沫夹带线的上方，所以塔板的气相负荷上限由雾沫夹带控制，操作下限由漏液线控制。

3. 按固定的液气比，气相负荷上限max s V =0.2 m 3/s,气相负荷下限 min s V ≤0.0681 m 3/s ，所以可得94.20681.02.0min max ===s s V V 操作弹性 四、辅助设备1.冷凝器工艺参数由模拟数据得，冷凝器热负荷为-1774.98KJ/s ，操作温度为266.4K,馏出物流量为0.0361Kmol/s ，回流量为0.2527Kmol/s 。

2.再沸器工艺参数由模拟数据得，再沸器热负荷为1715.64 KJ/s ，操作温度为291.3K ，蒸馏残渣流量为0.00581 Kmol/s ，再沸流量为0.2734 Kmol/s 。

五．塔附件设计1.接管 （1）进料管进料管的结构类型很多，有直管进料管、T 型进料管、弯管进料管。

本设计采用直管进料管，管径计算如下：D =取F u 1.6m/s =， V s =0.1031 m 3/sD=(4×0.1031/3.14/1.60)0.5=286 mm （2）回流管采用直管自回流管，取R u 1.6m/s =。

同上，d R =120 mm （3）塔底出料管取W u 1.6m/s =，直管出料 d w =20 mm （4）塔顶产品出料管直管出料，取出口速度 1.6/u m s =。

d D =50 mm2.筒体与封头 (1)筒体壁厚选18mm ，所用材质为Q235A (2)封头封头分为椭圆形封头、蝶形封头等几种，本样封设计采用椭圆形封头，由公称直径D=1600mm.选用封头1600×18，JB1154-73。

直边高度40mm,弯边高度400mm,则封头的总高为440mm 。

3.除沫器因为本设计空塔气速<1.5m/s ，故可以不设除沫器 4.裙座塔底常用裙座支撑，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16mm 。

基础环内径：3bi D (2800216)(0.20.4)102532mm =+⨯-⨯=: 基础环外径：3bo D (2800216)+(0.20.4)103132mm =+⨯⨯=:经圆整后裙座取bi D 2.6m =，bo D 3.2m =；基础环厚度考虑到腐蚀余量取12mm ；考虑到再沸器，裙座高度取4.4m ，地脚螺栓直径取M44。