1.1.3 课题研究的意义
塔设备在石油化工生产中的投入所占的比例越来越大，占到大概40%—50%。塔设备的性能在整个装置的产品产量、质量、生产能力和消耗定额，以及三废处理和环境保护等方面有重要的意义。因此对塔设备的设计和研究具有重要的意义。
随着石油化工行业高速发展，生产规模趋于大型化，这就要求塔器设备具有高通量、高效率和低压降等优良的综合性能。现代填料技术能很好地满足这些要求[2]。近二、三十年以来，填料塔以其优良的综合性能不断地被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[3]。填料塔是化学工业传质与分离过程中不可或缺的重要操作[4]，因此填料塔越来越受到重视。
1.2 课题研究的内容
本文研究的内容主要包括总体方案的确定；结构的设计；材料的选择；强度、稳定性计算；画出零件图和装配图等。根据设计任务和工艺要求，确定设计方案。其中包括装置流程的确定、操作压力的确定、进料液状况的选择、回流比的选择等。合理的选择填料，填料的种类要考虑分离工艺要求的。填料塔工艺尺寸的计算包括塔径的计算、填料层高度的计算及分段等。填料塔的内件重要有填料支承装置、填料压紧装置、液体分布装置、液体收集装置及再分布装置等。合理地选择和设计内件，对保证填料塔的正确操作及优良的传质性能十分重要。
1.3 国内外填料塔的研究进展
1.3.1 填料的研究进展
1.3.2 塔内件的研究进展
1.4 课题的创新点
本设计的填料塔对于传统的填料塔相比之下，在其塔底加了一个沉浸式蛇管换热器，做余热回收的作用。如图1.2，用金属管弯制成蛇管，安装在塔中液面以下。塔中流动的液体与蛇管中的液体进行热量交换。
 
图1.2 沉浸式蛇管换热器
沉浸式蛇管换热器是间壁式换热器的一种，热流体的热量通过间壁传给冷流体。其结构简单，制造、安装、清洗和文修方便，造价低廉，操作敏感性教小，管子可承受较大的流体介质压力。在此设计中，沉浸式蛇管换热器的介质选用的是蒸汽。用蒸汽的热量通过间壁传给塔内的液体对其进行加热的作用，使液体分馏。
2 塔设备的材料选择
2.1 主体构件的材料选择
压力容器用钢可分为碳钢、低合金钢和高合金钢。碳钢强度较低，塑性和可焊性较好，价格低廉，常用于常压或中低压容器的制造，也用作支座、垫板等零部件的材料。选择材料20R。
20R：          （2.1）
式中： —计算厚度， ；
 —计算压力， ；
 —塔直径， ；
 —200℃下的许用应力， ；
 —焊接接头系数。
对于碳钢制造的容器，规定不包括腐蚀余量的最小厚度δmin不小于3mm；若加上2mm的腐蚀裕量，名义厚度至少取5mm。由钢材标准规格，δn取6mm。塔内的介质为40%水合肼，查表2.1，浓度＞10%的水合肼在25℃时，对碳钢会产生催化，腐蚀严重。所以碳钢不适用，不选择材料20R。
表2.1 碳钢的耐蚀数据
介质    浓度
%    温度
        25℃    50℃    80℃    100℃
肼    ＜1g/l    ︾
︾（350）            ︾
    ＞10    ×（产生催化）           
耐蚀情况：腐蚀率（mm/年）：︾-优良，＜0.05；﹀-良好，0.05~0.5； Φ650水合肼分馏塔的设计+CAD图纸(3):http://www.youerw.com/jixie/lunwen_13445.html