【正文】 正戊烷－正己烷混合液篩精餾塔設(shè)計(jì)方案1 設(shè)計(jì)方案的確定 概述化工生產(chǎn)常需要液體混合物的分離以達(dá)到提純或分離有用組分的目的，精餾是根據(jù)液體混合物中各組分揮發(fā)度的不同并借助多次部分汽化和多次部分冷凝達(dá)到輕組分分離的目的。在化工、煉油、石油化工等工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。根據(jù)生產(chǎn)上的不同要求，精餾操作可以是連續(xù)的或間歇的，有些特殊的物系還可采用衡沸精餾或萃取精餾等特殊方法進(jìn)行分離。工業(yè)上對(duì)塔設(shè)備的主要要求是生產(chǎn)能力大；傳熱傳質(zhì)效率高；氣流的摩擦阻力?。徊僮鞣€(wěn)定，適應(yīng)性強(qiáng)，操作彈性大；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，材料耗用量少；制造安裝容易，操作維修方便。此外，還要求不堵塞，防腐蝕等。 設(shè)計(jì)方案確定原則總的原則是盡可能多地采用先進(jìn)的技術(shù)，使生產(chǎn)達(dá)到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的要求，符合優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、安全、低能耗的原則，具體考慮以下幾點(diǎn)： (1) 滿足工藝和操作的要求 所設(shè)計(jì)出來(lái)的流程和設(shè)備能保證得到質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品。由于工業(yè)上原料的濃度、溫度經(jīng)常有變化，因此設(shè)計(jì)的流程與設(shè)備需要一定的操作彈性，可方便地進(jìn)行流量和傳熱量的調(diào)節(jié)。設(shè)置必需的儀表并安裝在適宜部位，以便能通過(guò)這些儀表來(lái)觀測(cè)和控制生產(chǎn)過(guò)程。 (2) 滿足經(jīng)濟(jì)上的要求 要節(jié)省熱能和電能的消耗，減少設(shè)備與基建的費(fèi)用，如合理利用塔頂和塔底的廢熱，既可節(jié)省蒸汽和冷卻介質(zhì)的消耗，也能節(jié)省電的消耗?；亓鞅葘?duì)操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用均有很大的影響，因此必須選擇合適的回流比。冷卻水的節(jié)省也對(duì)操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用有影響，減少冷卻水用量，操作費(fèi)用下降，但所需傳熱設(shè)備面積增加，設(shè)備費(fèi)用增加。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)全面考慮，力求總費(fèi)用盡可能低一些。 (3) 保證生產(chǎn)安全 生產(chǎn)中應(yīng)防止物料的泄露，生產(chǎn)和使用易燃物料車間的電器均應(yīng)為防爆產(chǎn)品。塔體大都安裝在室外，為能抵抗大自然的破壞，塔設(shè)備應(yīng)具有一定剛度和強(qiáng)度。 設(shè)計(jì)方案內(nèi)容 操作壓力 塔內(nèi)操作壓力的選擇不僅牽涉到分離問(wèn)題，而且與塔頂和塔底溫度的選取有關(guān)。根據(jù)所處理的物料性質(zhì)，兼顧技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟(jì)上的合理性來(lái)綜合考慮，一般有下列原則： (1) 壓力增加可提高塔的處理能力，但會(huì)增加塔身的壁厚，導(dǎo)致設(shè)備費(fèi)用增加；壓力增加，組分間的相對(duì)揮發(fā)度降低，回流比或塔高增加，導(dǎo)致操作費(fèi)用或設(shè)備費(fèi)用增加。因此如果在常壓下操作時(shí)，塔頂蒸氣可以用普通冷卻水進(jìn)行冷卻，一般不采用加壓操作。 才能使普通冷卻水冷卻塔頂蒸氣時(shí)，應(yīng)對(duì)低壓、冷凍劑冷卻和高壓、冷卻水冷卻的方案進(jìn)行比較后，確定適宜的操作方式。 (2) 考慮利用較高溫度的蒸氣冷凝熱，或可利用較低品位的冷源使蒸氣冷凝，且壓力提高后不致引起操作上的其他問(wèn)題和設(shè)備費(fèi)用的增加，可以使用加壓操作。 (3) 真空操作不僅需要增加真空設(shè)備的投資和操作費(fèi)用，而且由于真空下氣體體積增大，需要的塔徑增加，因此塔設(shè)備費(fèi)用增加。 本設(shè)計(jì)是分離正戊烷和正己烷的混合物，由于兩者都是液體，因此操作壓力可以確定為常壓，即是常壓精餾。 加熱方式 塔釜一般采用間接蒸汽加熱，但對(duì)塔底產(chǎn)物基本是水，且在低濃度時(shí)的相對(duì)揮發(fā)度較大的體系，也可采用直接蒸汽加熱。直接蒸汽加熱的優(yōu)點(diǎn)是：可利用壓力較低的蒸汽加熱，塔釜只須安裝鼓泡管，一般可節(jié)省設(shè)備費(fèi)用和操作費(fèi)用。但由于直接蒸汽加入，對(duì)釜內(nèi)溶液起一定稀釋作用，在進(jìn)料條件和產(chǎn)品純度、輕組分收率一定的前提下，釜液濃度相應(yīng)降低，故需在提餾段增加塔板以達(dá)到生產(chǎn)要求。間接加熱方式的優(yōu)點(diǎn)是可以提供足夠的熱量，而且不會(huì)稀釋釜內(nèi)溶液的濃度。本次設(shè)計(jì)采用熱蒸汽間接加熱。 進(jìn)料狀態(tài) 進(jìn)料狀態(tài)有5種，可用進(jìn)料狀態(tài)參數(shù)q 值來(lái)表示。進(jìn)料為過(guò)冷液體：q＞1；飽和液體（泡點(diǎn)）：q＝1；氣、液混合物：0＜q＜1；飽和蒸氣（露點(diǎn)）：q＝0；過(guò)熱蒸氣：q＜0。q值增加，冷凝器負(fù)荷降低而再沸器負(fù)荷增加，由此而導(dǎo)致的操作費(fèi)用的變化與塔頂出料量D和進(jìn)料量F的比值D/F 有關(guān)；對(duì)于低溫精餾，不論D/F 值如何，采用較高的q 值為經(jīng)濟(jì)；對(duì)于高溫精餾，當(dāng)D/F值大時(shí)宜采用較小的q值，當(dāng)D/F值小時(shí)宜采用q值較大的氣液混合物。如果實(shí)際操作條件與上述要求不符，是否應(yīng)對(duì)進(jìn)料進(jìn)行加熱或冷卻可依據(jù)下列原則定性判斷：(1) 進(jìn)料預(yù)熱的熱源溫度低于再沸器的熱源溫度，可節(jié)省高溫?zé)嵩磿r(shí)，對(duì)進(jìn)料預(yù)熱有利，但會(huì)增加提餾段的塔板數(shù)； (2) 當(dāng)塔頂冷凝器采用冷凍劑進(jìn)行冷卻，又有比較低的冷量可利用時(shí)，對(duì)進(jìn)料預(yù)冷有利。 板式塔的常用塔型及其選用板式塔是分級(jí)接觸型氣液傳質(zhì)設(shè)備，種類繁多。根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外實(shí)際使用的情況，主要塔型是浮閥塔、篩板塔及泡罩塔。表1 各類塔板類型比較指標(biāo)浮閥塔篩板塔泡罩塔F形浮閥十字架形浮閥條形浮閥圓形泡罩條形泡罩S形泡罩液體和氣體負(fù)荷45454542231333操作彈性5553434壓力降2333000霧沫夾帶量3343112分離效率5544434單位設(shè)備體積的處理量4444213制造費(fèi)用3344213材料消耗4444223安裝與拆修4344113維修3333213污垢物料對(duì)操作的影響2321100注：0―不好；1―尚好；2―合適；3―較滿意；4―很好；5―最好 回流比 影響精餾操作費(fèi)用的主要因素是塔內(nèi)蒸氣量 V。對(duì)于一定的生產(chǎn)能力，即餾出量D一定時(shí)，V 的大小取決于回流比。實(shí)際回流比總是介于最小回流比和全回流兩種極限之間。由于回流比的大小不僅影響到所需理論板數(shù)，還影響到加熱蒸汽和冷卻水的消耗量，以及塔板、塔徑、蒸餾釜和冷凝器的結(jié)構(gòu)尺寸的選擇，因此，適宜回流比的選擇是一個(gè)很重要的問(wèn)題。 適宜回流比應(yīng)通過(guò)經(jīng)濟(jì)核算決定，即操作費(fèi)用和設(shè)備折舊費(fèi)之和為最低時(shí)的