1、学号：08024030219XXXXXX 大学毕 业 设 计 说 明 书500万吨/年 常压塔设计和材料腐蚀的探讨The Design For Atmospheric Distillation Tower of t/y and Study of Material Corrosion学院 机电工程学院 专业 过程装备与控制工程 班级 过控 08-2学生 XXX 指导教师（职称） XXXXXXXXXX 完成时间 2012 年 3 月 5 日至 2012 年 6 月 8 日摘要I摘 要在炼油工业中塔器设备占主导地位，其性能、技术水平和寿命都直接影响到产品的产量、质量、经济效益等方面。近年来使用的原油
2、中硫化物含量的升高，对塔器设备的腐蚀也变得严重。本设计主要阐述了常压塔的结构设计，包括主要部件材料、结构的选择与论证，强度、稳定性的校核。在专题论文中，对蒸馏装置中常减压塔的腐蚀原因及腐蚀部位进行了分析，其腐蚀类型主要有低温轻油腐蚀、高温硫腐蚀和环烷酸腐蚀，论文讨论了这三种腐蚀的机理，并从加工工艺、材料选择方面提出了相应的防腐措施。关键词：常压塔 结构设计 腐蚀 广东石油化工学院本科毕业设计：15000t/d 常压塔设计和材料腐蚀的探讨IIAbstractIn the oil refining industry, tower equipment take precedence predomin
3、ate, the performance of the pros, technological level and longevity will directly affect the output of products, quality, economic efficiency etc. In recent years, the concentration of the sulfide in oil along with the changes of oil goes up, the corrosion of tower equipments became more seriously.
4、This design mainly elaborated the atmospheric distillation tower structure design, the content included: major components material, structure choice and proof; strength, stability examination. The reason and parts of corrosion in atmospheric and vacuum tower of distillation unit has analyzed in the
5、monograph. The primarily type of these corrosion contain low temperature light oil corrosion, the high temperature sulphur corrosion and the naphthene acid corrosion, This thesis discussed the occurrence mechanism of these three kinds of corrosions respectively, and bring up the antisepsis measure f
6、rom the process craft, the material choose.Keywords：Atmospheric distillation tower The structure design corrosion 摘要III目 录摘 要 .IAbstract.II目 录 .III第一章 绪论 .11.1 设计任务、设计思想、设计特点 .11.1.1 设计任务 .11.1.2 设计思想 .11.1.3 设计特点 .11.2 本设备所在装置的简单工艺流程和在装置中的作用 .21.2.1 工艺流程 .21.2.2 工艺流程图 .21.2.3 设备在装置中的作用 .41.3 主要设计参数
7、的确定和说明 .41.3.1 设计压力 .41.3.2 设计温度 .41.3.3 焊缝系数 .41.3.4 厚度附加量 .51.3.5 许用应力 .5第二章 常压塔主要部件材料的选择与论证 .62.1 结构和机械设计要求 .62.2 化工容器用钢的基本要求 .62.3 压力容器用钢的特殊要求 .72.4 压力容器专用钢板（不包括低温容器用钢共 10 种） .92.5 各主要部件材料的选择与论证 .102.5.1 筒体和封头 .102.5.2 塔盘 .102.5.3 裙座 .102.5.4 对焊法兰和垫片的选材 .112.5.5 螺母、螺栓的选材 .112.5.6 其余各部件选材 .11广东石油
8、化工学院本科毕业设计：15000t/d 常压塔设计和材料腐蚀的探讨IV第三章 常压塔主要元件结构型式的选择及论证 .123.1 塔设备的性能要求 .123.2 塔设备的分类 .123.3 塔的选型 .123.3.1 板式塔简介 .133.3.2 塔盘的选型 .133.4 塔盘、封头、裙座、法兰、进出口结构型式的选择 .163.4.1 塔盘结构形式的选择 .163.4.2 封头结构型式的选择与论证 .213.4.3 辅助装置及附件的选择与论证 .223.4.4 法兰的结构型式选择与论证 .243.4.5 容器的接口管与凸缘 .273.4.6 进出口结构型式设计 .283.4.7 视镜与液面计 .
9、293.4.8 开孔补强结构 .303.5 平台和梯子结构型式的确定 .313.5.1 平台结构型式的确定 .313.5.2 梯子结构型式的确定 .333.5.3 本次设计的平台和梯子的设置 .343.6 塔顶、塔底与进料空间高度的确定 .343.6.1 塔顶空间高度的确定 .343.6.2 塔底空间高度的确定 .343.6.3 进料空间高度的确定 .343.7 塔盘间距的确定 .35第四章 常压塔的强度计算和稳定性校核 .364.1 筒体、封头的壁厚计算 .364.1.1 筒体的壁厚计算 .364.1.2 封头的壁厚计算 .384.1.3 裙座壁厚 .394.2 最小厚度计算 .394.3
10、塔体轴向稳定与强度校核计算 .404.3.1 载荷分析 .404.3.2 工况及危险截面分析 .414.3.3 质量载荷计算 .424.3.4 塔的自振周期的计算 .45目录V4.3.5 地震弯距和地震载荷的计算 .464.3.6 风载荷和风弯距的计算 .484.3.7 最大弯距的计算 .504.3.8 圆筒轴向应力校核 .514.3.9 裙座强度及稳定性校核 .524.3.10 水压试验时的应力校核 .544.4 地脚螺栓的强度计算与基础环设计 .564.4.1 地脚螺栓的计算 .564.4.2 基础环的计算 .574.4.3 裙座与塔壳对连接焊缝的验算 .584.5 开孔补强计算 .584
11、.5.1 开孔补强的设计准则 .584.5.2 开孔补强的设计条件 .584.5.3 开孔削弱的截面积 .584.5.4 有效补强范围 .594.5.5 补强区内补强金属面积 .604.6 塔体挠度计算 .604.6.1 塔顶挠度的计算 .614.6.2 塔顶挠度的控制值 .63第五章 常压塔的腐蚀与防护分析 .645.1 腐蚀的危害性 .645.1.1 造成经济损失 .645.1.2 资源的浪费 .645.1.3 引发灾难性事故 .645.1.4 污染环境 .645.2 装置概况 .645.3 原料状况 .655.4 常压塔的腐蚀类型 .655.4.1 高温环烷酸腐蚀 .655.4.2 高温
12、硫腐蚀 .665.4.3 低温腐蚀 .675.5 腐蚀事例 .675.5.1 高温腐蚀实例 .675.5.2 低温腐蚀实例 .685.6 防护措施及材料选用 .69广东石油化工学院本科毕业设计：15000t/d 常压塔设计和材料腐蚀的探讨VI5.6.1 高温环烷酸腐蚀 .695.6.2 高温硫腐蚀 .705.6.3 低温腐蚀 .705.7 防护监测 .705.8 腐蚀展望 .71结论 .72致谢 .73参考文献 .74附件.75第一章 绪论1第一章 绪论1.1 设计任务、设计思想、设计特点1.1.1 设计任务题目：15000t/d 常压塔设计和材料腐蚀的探讨主要参数如下：设备处理量：15000
13、t/d 塔内直径：6200/5200/4000操作介质：高含硫油品 塔内塔盘数：50操作压力：0.1MPa 保温层厚度：120mm设计压力：0.24MPa 容器类别：一类最高操作温度：370 焊缝系数：0.85塔总高：54853 腐蚀余量：自定塔基础高：4700 塔内介质平均密度：830Kg/m 3地震烈度：7 其他参数：参照茂名石化四蒸馏装置基本风压值：600Pa 建造场地类别：类 1.1.2 设计思想1、根据 GB钢制压力容器与 JB钢制塔式容器等国家标准为基础进行设计。2、满足工艺和操作要求，所设计出来的流程和设备能保证得到质量稳定的产品，设计的流程与设备需要一定的操作弹性，可方便地进行
14、流量和传热量的调节。3、满足经济上的要求，设计省热能和电能的消耗，减少设备与基础的费用，选择合适的回流比，节省冷却水，设计时要全面考虑，力求总费用尽可能的偏低一些。4、保证生产安全，保证塔设备具有一定的刚度和强度。设计中设计压力确定壁厚,再校核其他载荷作用下容器的应力，使容器有足够的腐蚀裕度。5、采用某些高新技术（如：一脱三注）或应用某些工艺系统来降低原料的含硫量，减缓腐蚀，延长设备的使用寿命，以提高装置的生产率。1.1.3 设计特点塔设备的设计特点主要有：气液两相充分接触，相际间传热面积大。生产能力大，即气液处理量大。操作稳定，操作弹性大。阻力小，如流体通过塔设备时阻力小，及流体的压降小，则
15、可降低能耗，从而减少设备的操作费用。广东石油化工学院本科毕业设计：15000t/d 常压塔设计和材料腐蚀的探讨2结构简单，制造、安装、维修方便，设备的投资及操作费用低。耐腐蚀，不易堵塞。本次设计主要是对过程装备与控制工程专业，特别是化工容器及设备设计知识的全面检查，它具有真实性，准确性及模拟性的特点。1、常压塔是化工、炼油生产中蒸馏装置最重要的设备之一，主要用于将原油分馏成汽油、煤油及柴油等油料组分，它是装置的主体，主要产品从这里得到。常压部分拔出率的高低不仅关系到该塔产品质量与收率，而且也将影响减压部分的负荷以及整个装置生产率的提高。2、塔的结构形式各异，但根据塔内件，一般可将塔分成板式塔和
16、填料塔两大类，两者的基本结构可以概括为：塔体、内件、支座、附件等。3、塔设备安置在室外，在风力作用下产生振动破坏，而必须做好防振工作。此外，塔设备还要承受介质正压力，重力载荷、风载荷、地震载荷、偏心载荷等，这些都会给塔体造成破坏，因此塔设备必须有足够的刚度和强度。4、对于化工容器考虑腐蚀、设备疲劳、蠕变、振动以及技术的更新换代，本塔设计寿命为 20 至 30 年。由于本塔介质易燃易爆，故要求密封性能好。1.2 本设备所在装置的简单工艺流程和在装置中的作用1.2.1 工艺流程原油在蒸馏前必须严格的脱盐、脱水，脱盐后原油换热到 230240进入初馏塔（又称预气化塔） ，塔顶出轻汽油馏分或重整原料。
17、塔底为拔头原理经常压炉加热至360370进入常压分馏塔，塔顶出汽油。侧线自上而下分别出煤油、柴油以及其它油料常压部分大体可以得到相当于原油实沸点馏出温度约为 360的产品。它是装置的主塔，主要产品从这里得到，因此其介质量和收率在生产控制上都应给予足够的重视。除了用增减流量及各侧线馏出量以控制塔的各处温度外，通常各侧线外设有汽提塔，用吹入水蒸气或采用“ 热重沸 ”（加热油品使之汽化）的方法调节产品质量。常压部分拔出率高低不仅关系到该塔产品的质量与收率而且也将影响减压部分的负荷以及整个装置生产效率的提高。出塔顶冷回流外，常压塔通常还设置 23 各中段循环回流。塔底用水蒸气汽提，塔底重油（或称常压渣油）用泵抽出送减压部分。1.2.2 工艺流程图常减压装置简单工艺流程图如图 1.1 所示。第一章 绪论31.1工艺流程图
