分离气碱洗塔设计-过程装备与控制工程专业毕业论文

摘要

这次进行的毕业设计的课题是“分离气碱洗塔的设计”。塔设备是化工及石油化工生产中最重要的单元设备之一。塔设备是通过其内部的机构使气（汽）液两相或液液之间充分接触，进行质量传递和热量传递。通过塔设备完成的单元操作有精馏、吸收、解吸、萃取和洗涤。分离气碱洗塔属于异构化装置中的一部分，分离气碱洗塔主要作用是通过碱洗除去HCl，属于拉西环（拉西环是高度与外径相等的圆柱体，可由陶瓷、金属、塑料等制成，多采用乱堆填料）填料塔，它的介质为氢气和烃，主要参数如下：

设计温度（摄氏度）          120

设计压力（兆帕）            1.18

关键词：碱洗塔，填料塔，拉西环

Abstract

The theme of the graduating design is “design of gas separation soda-washing tower” .Tower equipment is an very important operation unit in chemical industry and petroleum industry. Tower equipment is for mass transfer and thermal transfer by making gas and liquid amply contact each other. Such as the operation of rectification, absorbing, extraction and washing can be completed by tower equipment. The gas separation soda-washing tower is a part of the isomerizing equipment. The purpose of the tower is to absorb HCl by soda washing. It is also a Rasching ring (a causul packing ring) packed tower. Its medium is H2 and PAH, parameter is shown below:

Design temperature:      120℃

Design pressure:         1.18Mpa

Keywords: Soda washing tower, packed tower, Rasching ring

目   录

0  绪   论 ………………………………………………………………………………… 1

0.1  概述  ………………………………………………………………………………  1

0.2  课题介绍  …………………………………………………………………………  2

0.3  设计背景  …………………………………………………………………………  2

0.4  设计要求和条件  …………………………………………………………………  3

0.4.1  塔设备设计要求…………………………………………………………………  3

0.4.2  塔设备设计内容及条件…………………………………………………………  3

0.5  有限元和ANSYS介绍  ……………………………………………………………  4

0.5.1  有限单元法的基本概念及主要内容……………………………………………  4

0.5.2  软件介绍…………………………………………………………………………  5

0.6  本课题的主要内容  ………………………………………………………………  5

1  材料选择和结构设计 …………………………………………………………………  6

1.1  内压圆筒设计与计算   …………………………………………………………  6

1.1.1  圆筒的设计与计算 ……………………………………………………………  6

1.1.2  锥壳的设计与计算 ……………………………………………………………  7

1.2  封头的设计计算   ………………………………………………………………  8

1.3  裙座与焊接连接设计   …………………………………………………………  8

1.3.1  裙座结构设计 …………………………………………………………………  8

1.3.2  焊接连接设计 …………………………………………………………………  9

1.4  开孔和开孔补强 …………………………………………………………………  9

1.5  结构设计小结 …………………………………………………………………… 17

2  强度和稳定性计算 …………………………………………………………………… 18

2.1  考核缺陷对压力容器安全性的影响   ………………………………………… 18

2.2  质量载荷计算 …………………………………………………………………… 18 

2.3  塔的自振周期计算 ……………………………………………………………… 19

2.4  载荷和地震弯矩的计算 ………………………………………………………… 22

2.5  风弯矩形计算 …………………………………………………………………… 24

2.6  塔壳强度和稳定验算 …………………………………………………………… 25

2.7  塔器立置液压试验的应力校核 ………………………………………………… 26

2.8  裙座稳定计算 …………………………………………………………………… 27

2.9  裙座与连接焊缝验算 …………………………………………………………… 29

2.10  稳定性计算小结  ……………………………………………………………… 30

3  零部件设计和选用 …………………………………………………………………… 31

3.1  地脚螺栓和地脚螺栓座计算 …………………………………………………… 31

3.1.1  基础环厚度计算 ……………………………………………………………… 31

3.1.2  地脚螺栓计算 ………………………………………………………………… 31

3.1.3  底座与筋板设计 ……………………………………………………………… 32

3.1.4  静电接地板设计 ……………………………………………………………… 32

3.2  塔顶吊柱的选择与设计 ………………………………………………………… 32

3.3  吊耳的选择与设计 ……………………………………………………………… 33

3.4  填料及内件设计 ………………………………………………………………… 34

3.4.1  填料设计 ……………………………………………………………………… 34

3.5  液体分布器的设计   …………………………………………………………… 35

3.6  除沫器设计 ……………………………………………………………………… 35

3.7  法兰连接设计 …………………………………………………………………… 36

3.8  零部件设计小结 ………………………………………………………………… 36

4  有限元分析 …………………………………………………………………………… 37

4.1  建模及计算极限应力和极限位移 ……………………………………………… 37

4.2  计算结果处理 …………………………………………………………………… 42

4.3  有限元分析小结 ………………………………………………………………… 43

5  论文小结  ……………………………………………………………………………… 44

致谢 ………………………………………………………………………………………… 45

参考文献 …………………………………………………………………………………… 46