1、 I 目录 第 1 章 工艺综述 . 1 1.1 催化裂化工艺流程 . 1 1.2 压缩机润滑油工艺流程 . 1 1.3 工艺流程图 . 2 第 2 章 工艺设计计算 . 3 2.1 塔板的工艺设计 . 3 2.1.1 精馏塔设计题目 . 3 2.1.2 全塔物料衡算 . 3 2.1.3 物性参数计算 . 4 2.1.4 塔板数的确定 . 10 2.1.5 塔径的初步设计 . 11 2.1.6 溢流装置 . 13 2.1.7 塔板分布、浮阀数目与排列 . 14 2.2 塔板的流体力学计算 . 16 2.2.1 气相通过浮阀塔板的压降 . 16 2.2.2 淹塔 . 17 2.2.3 雾沫夹带
2、. 18 2.2.4 塔板负荷性能图 . 18 第 3 章 结构设计 . 21 3.1 塔总体高度计算 . 21 3.1.1 塔顶封头 . 21 3.1.2 塔顶空间 . 21 3.1.3 塔底空间 . 21 3.1.4 进料板处板间距 . 22 3.1.5 裙座 . 22 3.2 塔的接管 . 22 3.2.1 进料管 . 22 3.2.2 回流管 . 22 3.2.3 塔底出料管 . 23 3.2.4 塔顶蒸气出料管 . 23 3.2.5 塔底蒸气进气管 . 23 第 4 章 强度校核 . 24 4.1 塔的强度校核 . 24 4.1.1 塔体和封头的壁厚计算 . 24 4.1.2 确定危
3、险截面位置 . 25 4.1.3 质量计算 . 25 II 4.2 塔的自振周期计算 . 28 4.3 风载荷计算 . 28 4.3.1 水平风压 . 28 4.3.2 各危险截面风弯矩计算 . 29 4.4 地震载荷计算 . 29 4.5 各危险截面地震弯矩计算 . 30 4.6 裙座应力验算 . 31 4.6.1 裙座厚度确定 . 31 4.6.2 操作时裙座中应力验算 . 31 4.6.3 水压试验裙座 应力验算 . 33 4.7 圆筒轴向应力校核 . 34 4.7.1 圆筒轴向应力计算 . 34 4.7.2 圆筒稳定性校核 . 34 4.7.3 圆筒拉应力校核 . 35 4.8 容器液
4、压试验时压力校核 . 35 4.8.1 壳体应力校核 . 35 4.8.2 应力校核 . 36 4.9 基础环设计 . 36 4.9.1 基础环内外径计算 . 36 4.9.2 基础环厚度计算 . 36 4.10 地脚螺栓的设计 . 37 4.11 裙座与壳体的对接焊缝验算 . 38 第 5 章 全塔工艺设计结果 . 39 参考文献 . 41 石化装备设计综合实训总结报告 1 第 1 章 工艺综述 1.1 催化裂化工艺流程 原料油由罐区或其他装置 (常减压、润滑油装置 )送来，进入原料油罐，由原料泵抽出，换热至 200 300左右，分馏塔来的回炼油和油浆一起进入提升管的下部，与由再生器再生斜管
5、来的 650 700再生催化剂接触反应，然后经提升管上部进入分馏塔 (下部 )；反应完的待生催化剂进入沉降器下部汽提段。被汽提蒸汽除去油气的待生剂通过待生斜管进入再生器下部烧焦罐。由主风机来的空气送人烧焦罐烧焦，并同待生剂一道进入再生器继续烧焦，烧焦再生后的再生催化剂由再生斜管进人提升管下部循环使用。 烟气经一、二、三级旋分器分离出催化剂后，其温度在 650 700，压力0 2 03MPa (表 )，进人烟气轮机作功带动主风机，其后温度为 500 550，压力为 001MPa (表 )左右，再进入废热锅炉发生蒸汽，发汽后的烟气 (温度大约为 200左右 )通过烟囱排到大气。 反应油气进入分馏塔
6、后，首先脱过热，塔底油浆 (油浆中含有 2% 左右催化剂 )分两路，一路至反应器提升管，另一路经换热器冷却后出装置。脱过热后油气上升，在分馏塔内自上而下分离出富气、粗汽油、轻柴油、回炼油。回炼油去提升管再反应，轻柴油经换热器冷却后出装置，富气经气压机压缩后与粗汽油共进吸收塔，吸收塔顶的贫气进入再吸收塔由轻柴油吸收其中的 C4 C5 ，再吸收塔顶干气进入干气脱硫塔脱硫后作为产品出装置，吸收塔底富吸收油进入脱吸塔以脱除其中的 C2 。塔底脱乙烷汽油进入稳定塔，稳定塔底油经碱洗后进入脱硫醇单元脱硫醇后出装置，稳定塔顶液化气进入脱硫塔脱除 HS， ，再进入脱硫醇单元脱硫醇后出装置。 (见表 1-1)
7、1.2 压缩机润滑油工艺流程 润滑油箱，开车前，首先电加热器对油箱中的油进行加热，当油温达到 20时，即可启动油泵。同时，氮气进去油箱液体上部，提供压力。 油泵 ，首先启动辅助油泵，使系统建立起所需油压，稳定后汽轮机运作，带动压缩机工作。压缩机启动后，主油泵工作，正常后切断辅助油泵。在油箱的主油泵吸入口处装有止回阀，避免主油泵在启动时吸空。在油泵出口处，通过调节石化装备设计综合实训总结报告 2 阀将部分润滑油返回润滑油箱，调节泵出口的压力。 冷却器，来自管 RW5001 的循环水进入冷却器到管 RW5002 进行循环，降温。冷却器降温后出来的润滑油通过调节阀将部分润滑油返回润滑油箱，调节润滑油
8、的压力。 油过滤器，两台滤油器，一台工作，一台备用，两台滤油器的进出口用一台连续流转换阀连接在一起，且在两台滤油器之 间设置了一条旁通管线，在旁通管线中设有截止阀及节流孔板，在滤油器顶部出来的过滤的润滑油通过调节阀将部分润滑油返回油箱，对润滑油压力进行调节。 储能器，过滤后的压力适当的润滑油对汽轮机和压缩机进行润滑。为防止油泵突然停止或其他因素导致的液体急速变化产生的压力，储能器可以稳定油的压力。在特殊情况下，高位油箱，发生润滑油泵停运或停电造成润滑油泵停运，高位油箱的润滑油及时的进行补充，在机组惰走过程中为轴承供油，防止干磨，防止机组在高速运转中烧坏轴瓦。 1.3 工艺流程图 见附图 1。
9、表 1-1 催化裂化工艺流程图 石化装备设计综合实训总结报告 3 第 2 章 工艺设计计算 2.1 塔板的工艺设计 2.1.1精馏塔设计题目 在常压操作的连续精馏塔中分离含甲醇 0.4 和水 0.6（均为摩尔分率）的溶液，要求馏出液组成为 0.78，釜残液组成为 0.025（均为摩尔分率），请自由选择每天处理混合物的质量（ kg）并对此分馏塔进行设计。 回流比取为 2.0，进料方式为泡点进料。 表 2-1 常压下甲醇 -水溶液的平衡数据 温度 t 液相中甲醇 的摩尔分数 气相中甲醇 的摩尔分数 温度 t 液相中甲醇的摩尔分数 气相中甲醇的摩尔分数 100 96.4 93.5 91.2 89.3
10、 87.7 84.4 81.7 78.0 0.0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.15 0.20 0.30 0.0 0.134 0.234 0.304 0.365 0.418 0.517 0.579 0.665 75.3 73.1 71.2 69.3 67.6 66.0 65.0 64.5 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 0.95 1.0 0.729 0.779 0.825 0.870 0.915 0.958 0.979 1.0 2.1.2全塔物料衡算 每天处理 10 吨 原料液甲醇的摩尔分率： 4.0Fx 塔顶产品甲醇的摩尔分率： 78.0D
11、x 塔底产品甲醇的摩尔分率： 025.0Wx 进料量： 31 0 1 0 1 7 . 6 6 k m o l /h 0 . 0 0 4 9 k m o l /s0 . 4 3 2 0 . 6 1 8 2 4F 石化装备设计综合实训总结报告 4 全塔物料衡算： F D W (2-1) WxDxFx WDF (2-2) 8 . 7 7k m o l / h 0 . 0 0 2 4 3 k m o l / sD 8 . 8 9 k m o l / h 0 . 0 0 2 4 7k m o l / sW 2.1.3物性参数计算 2.1.3.1 温度的计算 进料温度： 3.75Ft 塔顶温度： 80.0
12、78.0 6.6780.070.0 6.673.69 Dt， 94.67Dt 塔底温度： 04.00 2 5.0 5.9304.002.0 5.934.96 Wt， 68.95t 精馏段平均温度： 62.712 94.673.7521 DF ttt 提馏段平均温度： 49.852 68.953.7522 WF ttt 2.1.3.2 密度的计算 利用式 BBAALaa 1 （ a 为质量分数） (2-3) 0022.4T PMV TP （ M 平均相对分子量） (2-4) 计算混合液体密度和混合气体密度 塔顶温度： 94.67Dt 气相组成：915.0 6.6794.67915.087.0 6
13、.673.69 Dy， 906.0Dy 塔底温度： 68.95Wt 气相组成：4 1 8.0 7.8768.954 1 8.03 6 5.0 7.873.89 Wy， 154.0Wy 进料温度： 3.75Ft 石化装备设计综合实训总结报告 5 气相组成： 729.0Fy 精馏段平均液相组成： 59.02 40.078.021 FD xxx精馏段平均气相组成： 8 1 7 5.02 729.0906.021 FD yyy精馏段液相平均分子量： 1 3 2 0 . 5 9 1 8 ( 1 0 . 5 9 ) 2 6 . 2 6 k g / k m o lLM 精馏段气相平均分子量： 1 3 2 0
14、 . 8 1 7 5 1 8 ( 1 0 . 8 1 7 5 ) 2 9 . 4 4 k g / k m o lVM 提馏段平均液相组成： 2 1 2 5.02 40.00 2 5.022 FW xxx提馏段平均液相组成： 4 4 2.02 7 2 9.01 5 4.022 FW yyy提馏段液相平均分子量： 2 3 2 0 . 2 1 3 1 8 ( 1 0 . 2 1 3 ) 2 0 . 9 8 2 k g / k m o lLM 提馏段气相平均分子量： 2 3 2 0 . 5 6 5 1 8 ( 1 0 . 5 6 5 ) 2 5 . 9 1 k g / k m o lVM 表 2-2
15、不同温度下甲醇和水的密度 温度 / 3 -3/ (kg m )CH OH 2 -3/ (kg m )HO 50 60 70 80 90 100 760 751 743 734 725 716 988.1 983.2 977.8 971.8 965.3 958.4 根据表中数据确定进料温度 Ft 、塔顶温度 Dt 、塔底温度 Wt 下甲醇和水的密度。 3.75Ft ， 进料中甲醇的密度：oF 7 3 4 3.75807 4 37 3 4 7080 ， 3738.32kg/moF 进料中水的密度：WF 734 3.75808.9778.971 7080 ， 3736.82kg/mWF 进料中甲醇的
16、质量分率： 0 .4 3 2 0 .5 40 .4 3 2 0 .6 1 8Fx 82.7 3 6 54.0132.7 3 854.01 F， 3737.63kg/mF 石化装备设计综合实训总结报告 6 67.94Dt ， 馏出液中甲醇的密度：oD 7 4 3 94.67707 5 17 4 3 6070 ， 3744.65kg/moD 馏出液中水的密度：WD 8.977 94.67702.9838.977 6070 3978.11kg/mWD 馏出液中甲醇的质量分率： 0 . 7 8 3 2 0 . 8 60 . 7 8 3 2 0 . 2 2 1 8Dx 11.9 7 8 86.0165.
17、7 4 486.01 D， 3770.39kg/mD 95.68wt ，残 液中甲醇的密度：oW 7 1 6 68.951 0 07 2 57 1 6 901 0 0 ， 3719.89kg/moW 残液中水的密度：WW 4.9 5 8 68.951 0 03.9 6 54.9 5 8 901 0 0 3961.38kg/mWW 残液中甲醇的质量分率： 0 . 0 2 5 3 2 0 . 0 4 3 60 . 0 2 5 3 2 0 . 9 7 5 1 8Wx 36.9 6 10 4 3 6.0189.7 1 90 4 3 6.01 W， 3947.5kg/mW 所以 31 7 3 7 . 6
18、 3 7 7 0 . 3 9 7 5 4 . 0 1 k g / m22FDL 32 7 3 7 . 6 3 9 4 7 . 5 8 4 2 . 5 6 5 k g / m22FWL 3 2 (1 ) 1 8 3 7 . 2 k g / k m o lL D D DM x x 3 2 (1 ) 1 8 2 3 . 6 k g / k m o lL F F FM x x 3 2 ( 1 ) 1 8 1 8 . 3 5 k g / k m o lL W W WM x x 1 () 3 7 . 2 2 3 . 6 3 0 . 4 k g /k m o l22L D L FL MMM 2 () 1 8
19、 . 3 5 2 3 . 6 1 9 . 8 6 k g /k m o l22L W L FL MMM 石化装备设计综合实训总结报告 7 3 2 ( 1 ) 1 8 3 0 . 6 8 4 k g / k m o lV D D DM y y 3 2 ( 1 ) 1 8 2 8 . 2 0 6 k g / k m o lV F F FM y y 3 2 ( 1 ) 1 8 2 3 . 6 1 4 k g / k m o lV W W WM y y 1 () 3 0 . 6 8 4 2 8 . 2 0 6 2 9 . 4 5 k g /k m o l22V D V FV MMM 2 () 2 8
20、. 2 0 6 2 3 . 6 1 4 2 5 . 9 1 k g /k m o l22V W V FV MMM 32 8 . 2 0 6 2 7 3 . 1 5 0 . 9 8 7 k g / m2 2 . 4 ( 2 7 3 . 1 5 7 5 . 3 )VF 33 0 . 6 8 4 2 7 3 . 1 5 1 . 0 9 7 k g / m2 2 . 4 ( 2 7 3 . 1 5 6 7 . 9 4 )VD 32 3 . 6 1 4 2 7 3 . 1 5 0 . 7 9 7 k g / m2 2 . 4 ( 2 7 3 . 1 5 8 8 . 1 8 )VW 31 0 . 9 8
21、7 1 . 0 9 7 1 . 0 4 2 k g / m22V D V FV 32 0 . 7 9 7 0 . 9 8 7 0 . 8 9 2 k g / m22V W V FV 2.1.3.3 混合液体表面张力计算 表 2-3 不同温度下甲醇和水的表面张力 温度 / 甲醇的表面张力 / 3 -110 N m 水的表面张力 / 3 -110 N m 60 70 80 90 100 18.76 17.82 16.91 15.82 14.89 66.2 64.3 62.6 60.7 58.8 根据表中数据确定进料 Ft 、塔顶 Dt 、塔底 Wt 的甲醇和水的表面张力（单位3 -110 N m
22、） 进料温度： 3.75Ft oF 91.16 3.758082.1791.16 7080 ， 34.17oF 石化装备设计综合实训总结报告 8 WF 6.62 3.75803.646.62 7080 ， 4.63WF 塔顶温度： 94.67Dt OD 82.17 94.677076.1882.17 6070 ， 01.18oD WD 3.64 94.67702.663.64 6070 ， 69.64WD 塔底温度： 68.95Wt OW 89.14 68.951 0 082.1589.14 901 0 0 ， 29.15oW WW 8.58 68.951 0 07.608.58 901 0
23、0 ， 6.59WW 9 7 6.4440.636.034.174.0)1( WFFOFFF xx 28.2869.6422.001.1878.0)1( WDDODDD xx 49.586.599 7 5.029.150 2 5.0)1( WWWOWWW xx 精馏段平均表面张力： 63.362 28.289 7 6.4421 DF 提馏段平均表面张力： 73.512 49.589 7 6.4422 WF 2.1.3.4 混合物的粘度计算 表 2-4 不同温度下甲醇和水的粘度 粘度 甲醇 水 60 70 80 90 100 0.350 0.306 0.277 0.251 0.225 0.479 0.414 0.362 0.321 0.288 根据表中数据确定进料 Ft 、塔顶 Dt 、塔底 Wt 确定粘度 （单位 mPas ） 进料温度： 3.75Ft
