甲醇回收塔设计

题目：DN400甲醇回收塔设计i摘要甲醇作为重要的基本有机化工原料之一,在世界经济中起着十分重要的作用。随着世界能源的日趋紧缺,甲醇又逐步发展成为重要的能源替代品,以甲醇为原料合成二甲醚、烯烃等化工产业也得到了迅速的发展。甲醇回收塔是针对工厂废液等的进行甲醇提纯回收，不仅能更有效的保护环境，还能回收有用产品，节约能源，是一件大有裨益的事。本次设计的甲醇回收装置采用的是填料塔结构，主要内容可分为四个部分：第一部分为概述，主要阐述了塔的设计背景，基本知识及原始数据；第二部分为塔的工艺计算，主要对其进行物料衡算、热量衡算以及理论塔板数的确定等；第三部分为塔的结构设计，对塔的各零部件尺寸，总体结构进行设计；第四部分为强度计算，根据已有数据，对塔在一些不同环境下的强度计算。另外，采用AutoCAD软件绘制了总装配图和部分零件图等施工图。关键词：甲醇回收塔；填料；工艺计算；结构设计；强度ThedesignofDN400methanolrecoverytowerCollegeofMechanicalEngineering,ZhejiangUniversityofTechnologyiiAbstractMethanolasoneoftheimportantbasicorganicchemicalrawmaterials,playsanimportantroleintheworldeconomy.Astheworld'senergybecomesmorescarce,methanoldevelopedintoimportantenergyalternativesgradually,chemicalindustryusedmethanolasrawmaterialsforthesynthesisofdimethylether,olefinsandsoon,hasalsobeenarapiddevelopment.Themethanolrecoverycolumnpurificationforfactorywastetohaveamethanolrecovery,notonlycangivemoreeffectiveprotectiontotheenvironment,butalsocanrecoverusefulproducts,energyconservation,itisagreatbenefit.Thedesignofmethanolrecoveryispackedtowerstructure.Themaincontantcanbedividedintofourparts.Thefirstpartisaoverviewaboutthedesigningbackgroundoftower,basicinformationandoriginaldata;Thesecondpartisparametercalculationonmaterial,heat,thenumberoftheoreticaltrayetc.;Thethirdpartisabouttheconstructionofcolumnwhichmainlyincludingthesizeofdifferentcomponentsandthewholesizeoftowerconstruction;Thefourthpartinvolvestestifyingthestrengthofeachpart.Inaddition,drawwithAutoCAD,includingtheassemblydrawingandseveralcomponentdrawings,justintendingtoaddintegrityonthiswholetask.Keyword:methanolrecoverytower;filler;calculationofparameter;constructionaldesign;intensity目录摘要.......................................................................................................................................iAbstract........................................................................................................................................ii第一章概述.................................................................................................................................11.1前言.........................................................1iii1.2甲醇回收塔的设计背景.........................................11.3回收塔主要工艺流程...........................................21.4基础数据及设计内容...........................................2第二章精馏塔工艺计算...........................................................................................................42.1精馏塔的物料衡算.............................................42.2理论塔板数...................................................52.3实际塔板数...................................................72.4精馏塔的工艺条件及物性数据...................................92.5热量衡算....................................................132.6填料........................................................16第三章精馏塔的结构设计....................................................................................................193.1附属设备及主要附件..........................................203.2塔内件设计..................................................203.3筒体连接法兰................................................243.4塔管径的计算及其法兰的选择..................................263.5手孔........................................................303.6裙座........................................................34第四章精馏塔的强度计算....................................................................................................374.1厚度计算....................................................374.2开孔补强....................................................384.3自振周期....................................................404.4风载荷及地震载荷............................................444.5应力校核....................................................504.6裙座的机械设计..............................................52第五章结论.................................................................................................错误!未定义书签。参考文献......................................................................................................................................60致谢.............................................................................................................错误!未定义书签。1第一章概述1.1前言在化工、炼油、医药、食品及环境保护等工业部门，塔设备是一种重要的单元操作设备。它的应用面广、量大。塔设备广泛用于蒸馏、吸收（气提）、萃取、气体的洗涤、增湿及冷却等单元操作中，它的操作性能好坏，对整个装置生产，产品产量、质量、成本以及环境保护、“三废”处理等都有较大的影响。因此对塔设备的研究一直是工程界所关注的热点。塔器按其结构可分为两大类：板式塔和填料塔。板式塔的研究起步较早，其流体力学和传质模型比较成熟，数据可靠，因而70年代以前的很长一段时间里，板式塔的研究处于领先地位。70年代，由于性能优良的新型填料相继问世，特别是规整填料及新型塔内件的不断开发应用和基础理论研究的不断深入，使填料塔的放大技术有了新的突破，改变了以板式塔为主的局面，填料塔也进入了一个崭新的时期。本次设计任务是分离甲醇水的混合液，以回收甲醇，塔径DN400已定，且处理量不算很大，故采用填料塔。1.2甲醇回收塔的设计背景本次任务设计的甲醇回收塔是针对工厂废液等的进行甲醇提纯回收，不仅能有效的保护环境，还能回收有用产品，节约能源，是一件大有裨益的事。二十多年来，填料塔以其优良的综合性能不断推广应用于工业生产中，改变了板式塔长期占据统治地位的局面。与板式塔相比，新型的填料塔性能具有如下特点：（1）生产能力大板式塔与填料塔的流体流动和传质机理不同。板式塔的传质通过上升的蒸汽穿过板上的液池来实现。塔板的开孔率一般占塔板截面积的8~15%，其优化设计要考虑塔板面积与降液管面积的平衡，否则即使开孔率大也不会使生产能力提高。填料塔的传质是通过上升蒸汽的与靠重力沿填料表面下降的液体逆流接触实现。填料塔的开孔率通常在50%以上，其空隙率则超过90%，一般液泛点都较高，其优化设计主要考虑与塔内件的匹配，若塔设计合理，填料塔的生产能力一般均高于板式塔。（2）分离效率高塔的分离效率决定于分离物系的性质、操作状态（压力、温度、流量等）以及塔的类型及性能。一般情况下下，填料塔具有较高的分离效率，但其效率会随着操作状态的变化而变化。（3）压力降小填料塔由于空隙率较高，故其压降远远小于板式塔。一般情况下，塔的每个理