年产12万吨乙醇水溶液提纯精馏塔设计-毕业设计论文.doc

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1、本科生毕业设计（论文） 题目： 姓名： 学号： 班级： 毕业设计任务书 乙醇水溶液 提纯精馏（120kt/a）设计 学院 化工学院 专业年级 班 学生姓名 学生姓名学号教师姓名职称讲师 题 目乙醇水溶液提纯中精馏塔（120kt/a）设计 主要研 究内容 该设计为乙醇水溶液进行提纯工艺中年产 12 万吨精馏塔的设计（年开工日按 330 天计算） 。文献综述方面重点在对最新换热设备、塔设备方面技术资料的查阅 和总结，了解当前相关技术的趋势和发展。设计方面重点在对重要设备的计算和 施工图的完成。 主要设计内容：1 工艺条件的确定 2 塔设备工艺计算（总体结构，理论塔板数等。 ） 3 塔设备结构、强度

2、校核计算。 4 绘制塔设备、再沸器施工图（装配图、主要零、部件图） 。 5 完成专题论文一篇（不少于 3000 字） 。 6 完成英文文献翻译（不少于 3000 字） 。 研究与 设计方法 利用有关技术资料化工原理课程设计 、 塔设备设计 、 化工原理 等进行工艺计算与机械设计计算。 利用机械制图 、 机械零件手册及相应的国家标准绘制工程图纸。 主要技 术指标(或 研究目标) 主要技术指标： 塔设备设计条件： 入料浓度 15%（C2H5OH/H2O 质量百分比） ；塔顶酒精浓度： 96%（C2H5OH/H2O 质量百分比）釜液乙醇浓度u ， 稳系数 0 0 min u13.36 =1.731.

3、5 u7.71 K ， 2.8.42.8.4 液泛液泛 为防止塔内发生液泛，将夜管内液层高应服从下式 d () Tw HHh ()0.5 (0.40.059)0.1705 Tw Hhm 而 dpLd Hhhh 222 0 0 0.0027 0.2()0.2 ()0.2 ()0.0012 1.26 0.027 s d w L hu l h =0.0893+0.07+0.0012=0.1605m0.2 1 不得小于 0.2 max =0.20.23=0.046 k1Z1klk FCm g 01122334 水平地震力 k1 F，N 4.69250.276136.9422140.78 垂直地震影响系

4、数 vmax vmax 0.65 max 0.650.450.2925 操作质量 0 m，kg 24119.76 当量质量 eq m，kg 取 0 0.750.75 24119.7618089 eq mm 底截面处垂 直地震力， 0 0 V F ，N 0 0 max 0.2925 18089 9.8151905.03 VVeq Fmg 01122334 ii m h 4 1.65 10 6 3.90 10 8 1.11 10 8 1.42 10 6 ii i 1 m h 8 2.57 10 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计（论文）第 46 页 1 10 0 ii VVii6 10 kk

5、 k 1 417170.1 1.28 10 mh FFmh m h 01122334 垂直地震力 1 1 V F ，N 3.33787.82242228684 底截面处地震载荷 0 0 E1 M ，N mm 0 0 110 16 35 EZ MCm gH = 8 3.11 10 底截面处地震弯矩 0 0 E M ，N mm 1 10 088 1 1.251.25 3.11 103.89 10 EE MM 截面 1-1 处地震弯 矩 1 1 E M N mm 1 11 1 1 1.25 EE MM 3.52.53.5 10 2.5 8 8 1.25(10144) 175 3.61 10 Z Cm

6、 g HHhh H 截面 2-2 处地震弯 矩 2 2 E M ，N mm 2 22 2 1 1.25 EE MM 3.52.53.5 10 2.5 8 8 1.25(10144) 175 3.33 10 Z Cm g HHhh H 5.6 风载荷与风弯矩计算 表 5-4 风载荷与风弯矩计算 计算公式及数据 计算内容 01122334 各计算段的 外径 oi D， mm 218002 61812 oiin DD 塔顶管线外 径 O d，mm 400 第 i 段保 温层厚 度 si 100 管线保温层 厚度 ps 100 笼式扶 梯当量 宽度 3 K 400 01122334各计算段长 度 i

7、l，mm 1000200097006950 平台数01122334 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计（论文）第 47 页 0021 01122334 各段平台构 件的投影面 积A ， 2 mm 00 6 1.64 10 5 8.2 10 4 0 2A K l 01122334 操作平台当 量宽度 4 K 00489.5236.0 ei D =Oisi4Ops D2Kd2 01122334 各计算段的 有效直径 ei D， mm 261226123101.62848.0 01122334 各计算段顶 截面距地面 的高度 it h，m 100030001270019650 根据 it h

8、01122334 风压高度变 化系数 i f 0.80.80.81.14 体型系 数 1 K 0.7 基本风压值 0 q， 2 N/m 400 塔设备自振 周期 1 T，s 0.58 2 0 1 q T134.56 查表 5-820 脉动增大系 数 （B 类） 2.04 查表 5-920 01122334 脉动影响系 数 i （B 类） 0.720.720.720.72 01122334 it h /H 0.060.180.581 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计（论文）第 48 页 u 1.0 根据 it h /H与 u 查表 5-1020 01122334 第 i 段振型系 数 z

9、i 0.020.060.451 izi 2i i 1K f 01122334 各计算段的 风振系数 2i K 1.0371.1101.8262.288 6 i12i0i iei 10PK K q f l D 01122334 各计算段的 水平风力 i P， N 606.741298.908499.8114455.95 0-0 截面的风 弯矩 0 0 w M ， N mm 0 0 3124 w1213124123 8 +(l +)+( +)(+) 2222 3.03 10 llll MPPP llP lll 1-1 截面的风 弯矩 1 1 w M ， N mm 1 1 324 w232423 8

10、 +( +)+( +) 222 2.79 10 lll MPP lP ll 2-2 截面的风 弯矩 2 2 w M ， N mm 2 2 34 w343 8 +( +) 22 2.32 10 ll MPP l 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计（论文）第 49 页 5.7 偏心弯矩及最大弯矩 表 5-5 偏心弯矩及最大弯矩 偏心弯矩 计算内容 计算公式及数据 偏心质量， e mkg4000 偏心距 ，emm200 偏心弯矩， e Mmm 7 4000 9.81 20007.848 10 ee Mm ge 最大弯矩 计算公式及数据 计算内容 0-0 截面1-1-截面2-2 截面 i i W

11、e MM 8 3.81 10 8 3.57 10 8 3.10 10 0.25 i ii i EWe MMM 8 4.65 10 8 5.09 10 8 4.69 10 最大弯矩， max i i M N mm 8 4.65 10 8 5.09 10 8 4.69 10 5.8 圆筒轴向应力校核和圆筒稳定校核 表 5-6 圆筒轴向应力校核和圆筒稳定校核 计算公式及数据 计算内容 0-0 截面1-1 截面2-2 截面 有效厚度， e mm6 圆筒内径， i Dmm1800 计算截面以上的操作质 量， 0 i i m kg 24119.7623746.8321794.68 中国矿业大学 2012

12、届本科生毕业设计（论文）第 50 页 1 0.35 1800 39.38 44 6 i ei pD 设计压力引起的轴向应 力， 1 MPa 0039.38 0 2 i i iei mg D 操作质量引起的轴向应 力， 2 MPa 11.7411.5810.85 max 3 2 4 i i iei M D 最大弯矩引起的轴向应 力， 3 MPa 49.6946.0638.89 载荷组合系数 K1.2 系数 A 4 0.0940.094 6 4.18 10 900 ei i A R 查表得： （，150）16MnR 170 t （，150）235QA 113 t s 设计温度下材料的许用 应力，

13、tMPa 113113170 查图得（，51）：16MnR118B 图 4-8（，51）：235QA93B 系数 B，MPa 9393118 ，KBMPa111.6111.6141.6 ， tKMPa135.6135.6204 取以上两者中小值需用轴向压应力 ， crMPa 111.6111.6141.6 ， tK MPa115.26115.26173.4 对内压塔器（满足要求） 23 () cr圆筒最大组合应力 ， 23 ()MPa61.4357.6449.74 对内压塔器（满足要求） 123 () crK圆筒最大组合拉应力 ， 123 ()MPa37.9534.4867.42 5.9 塔设

14、备压力实验时的应力校核 表 5-7 塔设备压力实验时的应力校核 计算内容计算公式及数据 试验介质的密度（介质 为水） ， 3 /kg cm 0.001 液柱高度，Hcm19650 液柱静压力0.170 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计（论文）第 51 页 ，/9.81HMPa 有效厚度， ei mm4 筒体内径， i Dmm1800 2-2 截面最大质量， 2 2 T m kg 55054.42 试验压力， T pMPa0.35 筒体常温屈服点， s MPa 345 2-2 截面，0.9 s KMPa372.6 2-2 截面，KBMPa141.6 取以上两者中小值压力试验时圆筒材 料的

15、许用轴向压， cr MPa 141.6 试验压力引起的轴向应 力， T MPa /9.81 2 Tiei T ei pHD 136.99 液压实验时：（满足要求）136.99 T 0.9 s K 试验压力引起的轴向应 力， 1T MPa 1 49.22 4 i T T ei p D 重力引起的轴向应力， 2T MPa 2 2 2 23.88 i T T ei mg D 弯矩引起的轴向应 力， 3T MPa 2 2 3 2 4 0.3 14.55 We T iei MM D 123 39.89 TTT 液压试验时： （满足要求） 123 39.89 TTT 0.9 s K 压力实验时圆筒最大组

16、合应力，MPa （满足要求） 23 36.2 TT cr 5.10 裙座轴向应力校核 表 5-8 裙座轴向应力校核 计算内容计算公式及数据 裙座有效厚度， es mm4 裙座筒体内径 ， is Dmm 1800 0-0 截面积， sb A 2 mm 4 3.14 1800 42.26 10 sbisis AD 0-0 截面系数， sb Z 3 mm227 3.14 180041.02 10 44 sbiss ZD ，KBMPa111.6 ， t s KMPa135.6 裙座许用轴向应力，取以上两者以上最小值 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计（论文）第 52 页 MPa111.6 0-0

17、 截面最大弯矩， 0 0 max M N mm 8 4.65 10 0-0 截面操作质量， 0 0 0 m kg 24119.76 0-0 截面组合应力，MPa 0 0 max0 61.35 sbsb Mm g ZA KB 检查孔加强管长度 ， m lmm 120 检查孔加强管水平方向 的最大宽度 ， m bmm 450 检查孔加强管厚度 ， m mm 6 裙座内直径， im D mm 1800 m A21440 mmm Al 1-1 截面处的裙座筒体的 截面积， sm A 2 mm 2 smimesmmesm ADbA 22200 m Z 22 2 22 imm mes m Db Zl 5

18、8.36 10 1-1 截面处的裙座筒体截 面系数， sm Z 3 mm 2 42 es smimesmimm ZDb DZ 6 8.61 10 1-1 截面最大弯矩， 1 1 max M N mm 8 4.65 10 1-1 截面处的风弯矩， 1 1 W M N mm 8 2.79 10 1-1 截面以上操作质量 ， 1 1 0 m kg 23746.83 1-1 截面以上最大质量 ， 1 1 max m kg 56780.14 1 11 18 max0 6 4.65 1056780.14 9.81 79.10 8.61 1022200 smsm Mmg ZA KB 1-1 截面组合应力，M

19、Pa 1 11 1 max 0.3 We smsm MMmg ZA 40.12KB 5.11 基础环设计基础环设计 表 5-9 基础环设计 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计（论文）第 53 页 计算内容计算数据及数据 裙座内径， is Dmm1800 裙座外径， os Dmm 218002 41808 osises DD 基础环外径， ob Dmm20018003002100 obis DD 基础环内径， ib Dmm30018003001500 ibis DD 基础环伸出宽度 ，bmm 1 146 2 obos bDD 相邻两筋板最大外侧间 距 ，lmm 暂取 160 基础环面积，

20、b A 2 mm 226 1.70 10 4 bobib ADD 基础环截面系数 ， b Z 3 mm 44 8 6.72 10 32 obib b ob DD Z D 最大质量， max mkg57157.21 操作质量， 0 mkg24119.76 0-0 截面的风弯矩， 0 0 W M N mm 8 3.03 10 0-0 截面最大弯矩， 0 0 max M N mm 8 4.65 10 偏心弯矩， e M N mm 7 7.85 10 基础环材料的许用应力 ， b MPa 140 b MPa 水压试验时压应力， 1b MPa 0 0 max0 1 2.04 b bb Mm g ZA 操

21、作时压应力， 2b MPa 0 0 max 2 0.3 W b bb Mmg ZA 3.28 取以上两者中较大值混凝土基础上的最大压 力， maxb MPa3.28 /b l/0.912b l 2 maxb b 2 max 69916.48 b b 2 maxb l 2 max 83968 b l 对 X 轴的弯矩， x M /N mm mm 13919.54 x M 对 Y 轴的弯矩， y M /N mm mm 7322.01 y M 取以上两者中大值 计算力矩， s M /N mm mm 13919.54 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计（论文）第 54 页 有筋板时基础环厚度，

22、mm 经圆整取 66 13919.54 24.42 140 s b b M 26 b 具体结构尺寸应根据地脚螺栓的设计选取。 5.12 地脚螺栓计算 表 5-10 地脚螺栓计算 最小质量， min mkg13103.08 操作质量， 0 mkg24119.76 0-0 截面的风弯矩 ， 0 0 W M N mm 8 3.03 10 底截面处地震弯矩 ， 0 0 E M N mm 8 3.11 10 偏心弯矩， e M N mm 7 7.85 10 最大拉应力， 1B MPa 0 0 min 1 We B bb MMmg ZA =0.50 最大拉应力， 2B MPa= 0 00 00 0 0 2

23、 0.25 EWeV B bb MMMm gF ZA 0.805 取以上两者中大值基础环中螺栓承受的最 大拉应力， B MPa=0，由于塔设备需要稳定支撑可设置地脚螺 B 0.50 栓 地脚螺栓个数n36 地脚螺栓材料的许用应 力， bt MPa 对，取235QA 147 bt MPa 地脚螺栓腐蚀裕量 2 C 地脚螺栓取 2 3Cmm 地脚螺栓螺纹小径 1 d 6 12 44 1.19 9.6 10 363.2 3.14 36 147 Bb bt A dC n 故取地脚螺栓满足要求1636M 5.13 校核结果 表 5-10 校核结果 塔体圆筒名义厚度， n mm30（满足强度和稳定性要求）

24、 塔体封头名义厚度， hn mm30（满足强度和稳定性要求） 裙座圆筒名义厚度， en mm30（满足强度和稳定性要求） 基础环名义厚度， b mm18（满足强度和稳定性要求） 地脚螺栓数36（满足强度和稳定性要求） 地脚螺栓公称直径，dmm64（满足强度和稳定性要求） 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计（论文）第 55 页 5.14 本章小结 前几章求得塔体的结构尺寸是否合理，需要在本章进行备进行强度、刚度和稳定性 校核，同时确定其他几个这样的结构参数，如地脚螺栓、基础环等。校核时需严格按照 标准执行，如果有校核不通过的情况，应对塔体进行再次设计。 6 塔设备的制造、安装及运输塔设备的

25、制造、安装及运输 6.1 塔设备制造要求塔设备制造要求 6.1.1 制造上的要求制造上的要求 对制造工艺要求的严格与否，须根据设备的压力高低、容积的大小、物料性质、温 度高低等因素进行综合考虑。通常，制造的难易主要取决于材料的加工性能、壁厚，以 及结构的复杂程度等因素。 6.1.1.16.1.1.1 材料检验材料检验 制造塔设备的材料，除应符合有关材料标准的规定外，还要符合图纸上的要求。由 于板材内部可能存在缺陷，须根据设备的容器分类、压力、温度、钢种与板厚等因素， 决定是否需逐张进行超声波检验。 6.1.1.26.1.1.2 冷热成形冷热成形 钢板的弯卷加工，实际上是钢板在外力作用下，逐渐发

26、生塑性变形的过程。变形程 度的大小，决定于弯曲半径和钢板的厚度。同样直径的简节、钢板越厚，或同样厚度的 筒节、弯曲半径越小，则钢板的变形程度就越大。钢板弯卷的变形程度，一般都不应超 过材料的临界变形程度(约 5%-10%)。否则在受热时，将引起金属材料的晶粒粗大和脆性 增加，降低了材料的力学性能16。 6.1.2 制造与组装制造与组装 高塔设备大都采用分段制造后交货，到现场组装。为了保证各筒节的组对质量，对 分段处的外圆周长公差应予控制。简节制造中，在几何尺寸上影响质量的主要是焊缝的 对口错边量、不圆度、棱角等。考虑到使用高强度钢时，随着屈强比的增加，塑性变形 范围缩小，调节局部峰值应力的幅度

27、也相应缩小，因此，在可能情况下，应适当提高对 口错边量的要求。 对于分段的高塔，大都采用下述两种工艺制造17： （1）与分段处相邻塔的支持圈、受液盘、降掖板的支持板均只点焊，以利现场组装 时焊接环焊缝。 （2）分段制造、分段检查、分段交货的塔体，任意 6m 长度内的筒体弯曲度不得大 于 6mm,当分段长度大于或等于 20m 时，除满足上述条件外，总长度上的弯曲度不得大于 18mm。塔分段的端面应开好坡口，其端面与塔体轴线应垂直，偏差不应大于 0.1%D，且不 超过 2mm。 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计（论文）第 56 页 图 6-1 分段焊接坡口形状 6.1.3 焊接及其特点焊接

28、及其特点 焊接是化工设备制造中的主要手段。化工生产要求设备上所有的焊缝不但应严密牢 固，能承受相当高的压力和温度载荷，而且要求能抵抗物料的腐蚀。因此，设备的质量 除钢板本身的质量外，主要取决于焊接的质量。因为它将直接影响到塔设备的使用寿命 和安全运行。为此，焊接前应根据技术要求制定焊接工艺规程，并由考试合格的焊工施 焊。 对于大直径薄壁的高塔，当塔盘支持圈焊接到塔体上时，塔体发生局部的径向收缩。 另外，高度超过 20m 的塔，大多是分段出厂后，至现场拼接，也会发生焊缝的收缩。对 此，大多采用反向变形的措施后进行组焊。众所周知，对接焊缝的加强高度，是产生应 力集中的部位，加强的高度与应力集中成正

29、比。在不影响焊缝强度的前提下，焊缝高度 应该力求与母材齐平。对接焊缝越宽、角焊缝的焊角高度越大，则线能量也越大，随之 母材越易产生过烧，进而使热影响区晶粒粗大，强度降低17。 6.1.4 热处理热处理 塔设备在制造过程中，必然带来下列问题:由于过量的冷卷、冷矫形等冷加工，所引 起的冷作硬化;由于施焊引起焊缝区组织、性能的变化;因焊接产生的残余应力以及因此 而导致应力腐蚀裂纹的产生和发展等。为了改善这些因素的影响，都需要进行热处理。 以消除和降低焊接残余应力，改善其焊缝接头区的塑性和韧性，恢复其因冷作和时效而 损失的机械性能，避免焊件产生裂纹。 对于大型的受压容器，随着壁厚的增加，发生脆性破坏的

30、可能性也随着增加。这是 由于随着壁厚的增加，焊接残余应力的分布也更为复杂，即除沿焊缝和垂直焊缝方向存 在着内应力外，沿壁厚方向也存在内应力，也就是说存在着三向应力。这种不利的应力 状态是大厚度的焊接结构，在较低温度下产生低应力脆性破坏的原因之一。 焊前预热是防止碳钢、特别是低合金钢焊接裂纹最有效的方法，在厚壁容器焊接时， 显得更为重要，尤其是在刚性较大、散热较快的情况下，更应考虑预热。 焊后热处理原则上应整体进行，否则就采用分段处理，但重复加热的长度不得小干 1500mm。对于大型的高塔设备，因热处理能力所限或由于运输上的限制，而采取分段制 造、现场组焊时，焊后消除应力的热处理，只能就地解决。

31、对于分段制造并经热处理的 塔段，组焊后可分别采用只对环缝做局部热处理和重新做整体热处理两种方法。 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计（论文）第 57 页 6.2 大型塔设备的安装 塔设备在石油、化工生产中应用极广.其特点是外形简单、高度和重量大、内部构造 和工艺用途多种多样。因此，安装时应根据塔设备的构造、工艺用途等特点，采取相应 的安装方法。对于板式塔，在安装过程中，应保证塔内组装件相互位置的正确，其中最 重要的是保证塔盘安装的整体水平度。塔盘水平度的偏差取决于塔盘支持圈与塔体组焊 是否正确。 6.2.1 安装上的考虑安装上的考虑 塔设备安装的施工工艺过程，主要包括:准备工作、吊装工作

32、、校正工作和内部构件 的安装工作等。 塔设备的安装方法可分为分段吊装法和整体吊装法两类。 (1)分段吊装法是将分段的塔体起吊后，再组装成为一个整体。故对抱杆的要求较低， 但是这增加了现场高空作业的工作量。 (2)整体吊装法是先在地面上将塔设备组装成为一个卧置的整体，然后用抱杆将设备 一次起吊，并安装到基础上就位。 6.2.2 塔盘的安装塔盘的安装 塔设备是一种用于两相间接触传质的设备，不仅要保证塔内组装件相互位置的正确， 更主要的是应保证塔盘安装的整体水平度。 (1)塔体就位并找正垂直度后，逐层安装塔盘，且及时校正塔盘的水平偏差，优点是 侧查、检查塔盘水平度比较方便。这种施工方法要求将内件从地

33、面垂直运往各个人孔， 再转人塔内，所以高空作业多、劳动强度大、配合工种多、施工条件差，因而进度缓慢。 对于安装在室外的大塔，更因受日照的影响，会使测定的安装数据产生较大的误差。 （2）卧装塔盘比立装塔盘安全得多，基本上无高空作业，且可以分组同时安装，相 互间影响也不大。但卧装塔板时，测量数据的处理比较麻烦，既有塔体本身的挠曲影响， 又有日照的因素。 本设计中塔盘的安装采用卧式安装。塔体应在制造厂标出准确的中心线才能交货， 以便将此线和支持圈的基础环线作为测量塔内件的基准，塔盘的水平度可用直角尺和水 平仪来检查。 6.3 塔设备的运输塔设备的运输 6.3.1 运输上的考虑运输上的考虑 为了确保大

34、型设备能顺利运抵安装现场，运输前应对路面的宽度、路基的密突程度、 转弯及沿途障碍物等，进行必要的调查。一般距路肩的距离不得少于 1m，对途经的桥梁 必须进行核算。运输的方法应依据施工机具的能力，可选用爬犁平地滑行、排子滚杠滚 动法和大型拖车运输等。不论采用什么方法运输，都不得超高(设备距高压电线的净距离 不得少于 2m,距低压电线不得少于 lm),否则，应采取停电或其他安全措施。在运输薄壁、 细长的设备或构件时，应采用适当的夹具或加固措施，以防产生永久变形。大型塔设备 卸车过程中，应防止偏重而造成的事故。 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计（论文）第 58 页 6.3.2 铁路运输铁路运

35、输 本次设计的精馏塔采用铁路运输，这是由于目前压力容器的运输大都采用铁路运输， 大部分产品都不超限。为了防止运输条件受限制，本次设计中将塔体的圆筒分为三段， 分段制造后再运至现场。 7 总结总结 本次毕业设计的任务是完成题目为“年产 6 万吨的丙烯丙烷精馏塔设计”任务，要 求设计说明书不少于 60 页，精馏塔的零部件、装配图合计不少于 4 张 A0 图纸，现在设 计任务已经全面完成。 本次设计从前期查阅资料，写开题报告到中期的工艺、机械结构计算与设计，至最 后的校核并出图前后用时 3 个月,中间过程充满了工作的艰辛和紧张，更重要的是夯实基 础和学到知识带来的喜悦和充实。 在设计刚开始时，面对一

36、个陌生的题目，我觉得应该先对丙烯精馏塔的特点要有个 基本认识，于是我从图书馆及网络下载大量资料开始浏览，事实证明这一点是对的。丙 烯精馏塔与其他常见的精馏塔有很大区别，丙烯精馏塔普遍很高，最高可达 90 米，采用 双溢溢流装置，实际中精馏塔的有关参数选取也与理论就算有较大区别，丙烯丙烷这两 种物质物性相近，相对挥发度低，必须采用高压操作，带来的设计难度也会加大，只有 先对其进行足够的了解才能在心中先做好铺垫，正确引导后续计算。精馏塔的设计在许 多设计参考书中都有实例，可以按部就班的进行参考计算，这样中期计算就有了大概思 路，但不是每个精馏塔的模拟计算都是一样的，还是应该以塔设备为标准。工艺计

37、算时，丙烯丙烷的相关物性参数不好查，又是高压下操作，数值的确定更加困难，根据 相关物性数据手册试着选取的数值在后面计算中往往被证明是错误的，这里我要感谢陈 英华老师，是她给我提供相关参数，使我的设计计算顺利进行。大学实习中我也见过精 馏塔，但是对于塔总体结构及各部件结构的了解不深，在结构设计时，遇到了很多问题， 特别是塔板结构及紧固件的设计及它们之间的连接形式，这与要认真的研究塔设备 中的参考图。最艰难的部分是全塔校核和图纸的绘制，本次设计塔体较高又是双溢流， 塔体分段和塔盘绘制较复杂。 通过本次毕业设计，我了解了丙烯精馏塔的工作方式及其内部构造，对精馏塔的现 状和前景也有一定了解。本设计锻炼

38、了我的工程设计概念，培养了我的独立处理问题的 能力，提高我的绘图、查阅资料及各常用软件的应用能力。对以后的学习有很大帮助。 这次毕业设计也让我发现了自身的许多不足。首先是专业知识掌握的不够全面，不 够扎实。这次设计是不同方面的知识的大综合，许多知识是大学课程里已经学过的，而 运用这些知识解决问题时，我显得有些力不从心，需要不断翻阅课本，真是书到用时方 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计（论文）第 59 页 恨少，在以后的学习工作中我一定会更严格要求自己，扎实学习。其次，做设计是对毅 力的考验，做事一定要认真，今日事今日毕，不可懒散懒惰。这次设计的经验与教训必 是以后学习生活中的一大财富。

39、 在设计过程中，要注意理论计算与生产实际的密切结合，培养一种工程概念，不要 过于理论化；同时在满足工艺条件和实际生产要求的前提下，可以自己进行设计，不用 太拘泥于已有的模式和标准。例如塔板效率，一般情况下塔板效率为 70%就算是很高，通 常取 50%至 60%，本次设计取 80%是从工程实际选取，而通常丙烯精馏塔的效率理论模拟 时取 100%，塔板间距本次设计取 0.45m，与标准要求也有偏差，考虑到避免塔体过高， 取值应小于标准，但不能影响设备的正常工作。 风雨兼程，几个月下来我达到了毕业设计的预期目的要求，完成了大学最后一次大 设计，可以上交一份我满意的答卷了。 参考文献 1 姚玉英.化工

40、原理M. 天津大学出版社，1999 2 魏兆灿，李宽宏等.塔设备M.上海：上海科技出版社，1990 3 蔡纪宁，张秋翔.化工设备机械基础-课程设计指导书M.北京：化学工业出版社，2000 4 刘乃鸿.现在塔器技术J.化学工程师.1991（05）：28-30 5 景立新,吴大可. 气体分馏装置丙烯精馏塔操作条件的优化J. 贵州工业大学学报:自然科学版, 2005, 34 (1) : 6467 6 董艳河，黄敏，王荣良.国外塔板技术的最新进展J.过滤与分离.2003，13（1） 7 陈大昌，刘乃鸿.塔器分离技术进展J.上海化工.1992（01） 8 夏清，陈常贵.化工原理 M.天津：天津大学出版社

41、，2007 9 贾绍义，柴诚敬.化工原理课程设计（化工传递与单元操作课程设计）M.天津：天津大学出版社， 2002，101-133 10 郑津洋，董其伍，桑芝富.过程设备设计M.北京：化学工业出版社，2005 11申迎华，郝小刚.化工原理课程设计M.北京：化学工业出版社，2009 12 汤善甫，朱思明.化工设备机械基础M.上海：华东理工大学出版社，2004 13 化工设备设计全书委员会.塔设备设计M.上海：上海科学技术出版社，1998 14GB/T986-1988.埋弧焊焊缝坡口的基本形式和尺寸 15 张晖，严绍锋.塔设备裙座高的的计算J.辽宁工学院学报.2003，23（2）：43-55 16

42、 全国压力容器标准化技术委员会.GB150-1998.钢制压力容器.北京：中国标准出版社，1998 17 齐乐华，杨方，王俊波. 工程材料与机械制造基础M.北京：高等教育出版社，2005 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计（论文）第 60 页 附录 1：专题论文 新能源汽车的现状与发展新能源汽车的现状与发展 张飞飞 （中国矿业大学，过程装备与控制工程 08-2，江苏徐州，221116） 摘要: 汽车工业作为国家发展的支柱产业，面对能源危机与节能减排的压力，发展新能 源汽车刻不容缓。发展电动汽车是实现低碳交通，扭转因化石能源枯竭而进入困境的汽 车行业的一道曙光。本文介绍新能源汽车的发展现状

43、和未来新能源汽车主流方向。 关键词 : 新能源汽车 纯电动汽车 替代燃料汽车 燃料电池电动汽车 混合动力汽车 什么是新能源汽车 新能源汽车生产企业及产品准入管理规则已于 2009 年 7 月 1 日正式实施， 规则 强调说明：新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃 料、采用新型车载动力装置） ，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术 原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括混合动力汽车（HEV） 、纯电动 汽车（BEV，包括太阳能汽车） 、燃料电池电动汽车（FCEV） 、氢发动机汽车、其他新能 源（如高效储能器、二甲醚）汽车等各类别产品。据不完

44、全统计，全世界现有超过 400 万辆液化石油气汽车，100 多万辆天然气汽车。中国市场上在售的新能源汽车都是混合动 力汽车，潜力较大发展较快的是纯电动汽车。 1. 新能源汽车的分类新能源汽车的分类 新能源汽车包括混合动力汽车（HEV） 、纯电动汽车（BEV，包括太阳能汽车） 、燃 料电池电动汽车（FCEV） 、氢发动机汽车、其他新能源（如高效储能器、二甲醚）汽车 等各类别产品。 1.1 混合动力汽车（混合动力汽车（HEV） 混合动力是指那些采用传统燃料的，同时配以一定容量的储能器件和电动发动机来改 善低速动力输出和燃油消耗的车型。按照燃料种类的不同，主要又可以分为汽油混合动 中国矿业大学 20

45、12 届本科生毕业设计（论文）第 61 页 力和柴油混合动力两种。相比传统发 动机 油耗 大为 降低, 同时减少污染物排放。各大 汽车公司 普遍 认为 它投 资少、选 择余地 大、容易 达到 未来排放标准和节能目标, 而且市场配套较为简便,消费者在观念上也容易接受, 因此纷纷将很多的力量投入研制开 发。目前国内市场上，混合动力车辆的主流都是汽油混合动力，而国际市场上柴油混合 动力车型发展也很快。 1.2 燃料电池电动汽车（燃料电池电动汽车（FCEV） 燃料电池汽车是指以氢气、甲醇等为燃料，通过化学反应产生电流，依靠电机驱动的 汽车。其电池的能量是通过氢气和氧气的化学作用，而不是经过燃烧，直接变

46、成电能或 的。燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物，因此燃料电池车辆是无污染汽车，燃 料电池的能量转换效率比内燃机要高 23 倍，因此从能源的利用和环境保护方面，燃料 电池汽车是一种理想的车辆。单个的燃料电池必须结合成燃料电池组，以便获得必需的 动力，满足车辆使用的要求。 近几年来，燃料电池技术已经取得了重大的进展。世界著名汽车制造厂，如戴姆勒 克莱斯勒、福特、丰田和通用汽车公司已经宣布，计划在 2004 年以前将燃料电池汽车投 向市场。目前，燃料电池轿车的样车正在进行试验，以燃料电池为动力的运输大客车在 北美的几个城市中正在进行示范项目。在开发燃料电池汽车中仍然存在着技术性挑战， 如燃料电池组的一体化，提高商业化电动汽车燃料处理器和辅助部汽车制造厂都在朝着 集成部件和减少部件成本的方向努力，并已取得了显著的进步。 1.3 纯电动汽车（纯电动汽车（BEV，包括太阳能汽车），包括太阳能汽车） 电动汽车顾名思义就是主要采用电力驱动的汽车，大部分车辆直接采用电机驱动， 有一部分车辆把电动机装在发动机舱内，也有一部分直接以车轮作为四台电动机的转子， 其难点在于电力储存技术。