论文总字数：26805字

摘 要

本文以Aspen plus对塔设备进行水力学校核及优化，之后再用SW-6对设备强度进行校核，基于年产5万吨异丙醇的设备设计与选型，重点探讨了萃取精馏塔T0302的工艺设计及选型。结果表明：T0302萃取精馏塔的塔径1500mm，板间距600mm，降液管宽度300/360mm，出口堰长1200/1281mm，出口堰高50/50mm，降液板底隙40mm，溢流程数1，筒体和封头材料为S30408,厚度为25mm裙座材料Q345，裙座厚度20mm，满足工艺生产要求。

关键词：异丙醇；设备选型；Aspen plus；优化设计；SW-6；

Abstract

In this paper, the hydraulic school check and optimization of the tower equipment are carried out by Aspenplus, and the strength of the equipment is checked by SW-6. Based on the design and selection of the equipment with an annual output of 50, 000 tons of isopropanol, the process calculation and selection of tower T0302 are discussed emphatically. The results show that the diameter of T0302 tower is 1500mm, the distance between plates is 600mm, the width of downcomer is 300mm, the length of outlet Weir is 1281mm, the height of Weir is 50mm, the bottom gap of falling plate is 40mm, the number of overflow flow is 1, the material of cylinder and head is S30408, the thickness is Q345 of 25mm skirt, and the thickness of skirt is 20mm.

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 异丙醇工艺 1

1.1异丙醇工艺介绍 1

1.2 Aspen Plus软件的用处 1

1.3化工设备选型 1

第二章 塔设备选型 3

2.1塔设备设计要求 3

2.2塔设备设计依据 3

2.3 塔设备设计（T0302萃取精馏塔） 3

2.3.1 塔设备设计步骤 3

2.3.2 各设计条件的确定 4

2.4 板式塔的机械设计 12

2.4.1塔高的设计 12

2.4.2 壁厚设计 13

2.4.3 接管设计 14

第三章、结论 33

3.1 塔设备小结 33

致谢 34

参考文献 35

第一章 异丙醇工艺

1.1异丙醇工艺介绍

现在制备异丙醇的方法主要有三大类，分别是直接水合法，间接水合法，丙酮加氢法，其中，间接水合法使用了硫酸，对设备腐蚀严重，对环境也有污染，所以我们不采用。对于丙酮加氢法，因为反应需要高纯度丙酮，高纯度丙酮的价格比异丙醇贵，而且如果算上运输成本和别的成本，甚至会有点亏损，所以不考虑。

直接水合法中，分为气相法，气液混相，液相直接水合这三种，其中气相法的转换率难控制，且丙烯纯度要求较高，暂不考虑。液相水合法的温度和压力要求非常高，对反应器强度要求过高，所以不考虑。气液混相法，反应时用的水很多，催化剂腐蚀性低，总体来说，气液混相法很环保，所以我们选择了气液混相法。

1.2 Aspen Plus软件的用处

随着科学技术的飞速发展，对传统产业的发展起到了支撑作用。在这个过程中，各种软件都被发明出来，比如ChemCAD软件和DCS控制系统，都是化工方面的高科技软件。而设计类的化工软件Aspen Plus，在里面能找到非常多的物性数据，软件里面包含很多的物性计算方法，而且还可以模拟出相关的工艺流程。但是也有一些限制，制异丙醇的的工艺流程比较长，在这个过程中，会有各种三废需要处理。里面还有理论可行，模拟可行，实际不现实的东西出现，所以说这个软件话是有很多限制在里面。

1.3化工设备选型

化工设备的工艺设计和选择是以衡算和热量衡算为基础的。目的是确定工艺设备的类型、规格、主要尺寸和数量，为车间布置设计、施工图设计和非工艺设计项目提供足够的设计资料。

工艺设备的第一个基本要求是满足工艺要求。工艺所需的温度、压力、液位和流量都需要工艺设备来实现。在满足工艺要求的同时，工艺设备还必须有足够的强度，以避免在运行中损坏。经济上合理也是一个基本要求。在满足以前的基本要求后，应考虑尽量降低生产成本和设备成本，使企业获得更大的效益。

前面也说到，软件只是模拟，按照特定的工艺路线，确实能可以产出，但是，一些工艺条件下，强度设计有很多不合理的地方，厚度太高，校核软件会直接说厚度不合格。我们这个工艺流程还有很多瑕疵，只有塔设备比较合理，所以本论文主要设计了塔设备（T0302）

图1-1 全流程模拟图

第二章 塔设备选型

2.1塔设备设计要求

（1） 分离效率高，达到一定分离度所需的塔高低。

（2） 生产能力大，单位塔截面面积生产能力大。

（3） 操作稳定灵活。对于某一塔，操作过程中气液流量的变化会影响分离效率。以分离效率最高的气液负荷为最佳负荷点，最大负荷与最小负荷的比值比最大分离效率低15%，可称为操作弹性，易于稳定运行。

（4）气体阻力小可使气体的输送功率消耗小。对真空精馏来说，降低塔器对气流的阻力可减小塔顶、塔底间的压差，降低塔底操作的压强，从而可降低塔底溶液泡点，降低对塔釜加热剂的要求，还可防止塔底物料的分解。

（5）结构简单，设备取材面广便于加工制造与维修，价格低廉，适用面广。

（6）耐腐蚀和不易堵塞，方便操作、调节和检修。

2.2塔设备设计依据

《压力容器》 GB150-2011；

《化工设备设计全书——塔设备》；

《化工工艺设计手册》等

2.3 塔设备设计（T0302萃取精馏塔）

2.3.1 塔设备设计步骤

(1)首先使用Aspen Plus化工模拟软件对T0302进行塔内件基础数据的设置，塔内件结构的详细设置等，并进行水力学校核。

(2)之后进行壁厚设计，封头设计，接管设计等，得到数据后，送去SW6强度校核软件进行强度校核。

2.3.2 各设计条件的确定

首先，根据Aspen Plus模拟的全流程数据，可以得到T0302萃取精馏塔的流股数据，具体数据如下表所示。

2.3.2.1流股介质组成

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